基于產學研融合的《有機化學》課程教學改革的探究與實踐

陳錦楊,吳 燕

(長江師范學院 化學化工學院,重慶 408100)

《有機化學》作為很多理工科專業的基礎核心課程,在制藥工程、材料研發、環境保護等領域具有非常重要的應用[[1-2]。如果把與化學相關的學科比作一棵樹,那么無機化學就是樹根,有機化學是主干,沿著有機化學的主干而衍生出一系列的交叉學科,如精細化工、材料化學、農業化學、環境化學、化學生物學、分子生物學、生物化學、食品化學、藥物化學和高分子化學等[3]。目前,高?！队袡C化學》課程教學方法主要存在以下問題:(1)教學方式過于陳舊,很多教師只側重于理論知識的講授,忽視理論與實踐相結合,這種“填鴨式”的教學使學生逐漸失去學習興趣。久而久之,學生便失去了學習的激情和主動性,教學效果不夠理想[4]。(2)教學內容過于狹窄,部分授課教師自身并未從事相關科學研究,缺乏對學科領域熱點問題的掌控。從而,在授課過程中只能講授已有的課本知識,未能引領學生拓寬視野,未能將學科領域的重要成果有效呈現給學生。因此,教師在授課過程中只能簡單地授予學生基礎理論知識,不能激發學生的科研興趣,未能幫助學生提升專業認同感。(3)考查方式過于陳舊,目前的考試形式主要以理論知識考查為主,學生通常通過簡單的記憶也能獲得較好的成績,未能客觀地考查學生利用理論知識解決實際問題能力和知識遷移能力。(4)目前《有機化學》課程教學過程中的教學思政元素匱乏,不利于激發學生愛國情懷和科學熱情?；诋a學研融合的《有機化學》課程改革的探索與實踐是將科學研究前沿問題、工業生產實際需求與理論知識相結合,引導學生了解最前沿科研動態和國家發展急切需求,激發學生的學習興趣及成就感,提升專業認同感,使學生在學習理論知識的過程中體會到科研的樂趣,培養學生學習的主動性。

基于以上論述,本文通過以實際應用為導向的產學研融合的教學模式,讓學生在扎實掌握基礎理論的前提下,提高分析問題、解決問題及知識遷移的能力;引導學生學會自主學習,成為既具備家國情懷、國際視野、可持續發展能力,又能腳踏實地、具備較強教學實踐技能的“四有”好老師。

一、《有機化學》課程教學存在的問題分析

1.傳統的教學模式過于偏重理論講解,教師“一言堂”的現象沒有得到有效解決,學生缺乏學習主動性。教師在授課過程中,往往容易忽略將生產、生活實際應用和國家發展急切需求與理論知識相結合,學生的知識體系中理論與應用脫節,久而久之,學生形成了學習理論知識就是為了考試這種錯誤的想法。以實際應用為導向的《有機化學》課程改革改變傳統“機械化”的教學模式,幫助學生建立起理論知識和其應用之間的聯系,充分認識到所學理論知識的價值,提升他們的學習興趣和熱情,增強專業認同感,實現以知識應用為目的的教與學。

2.在“新師范”背景下,社會對化學師范專業畢業生的要求進一步提升。傳統的專業教學模式過于注重理論知識學習,使部分師范生存在知識割裂、創新能力不強、知識遷移能力薄弱等問題,導致他們上課時向學生傳授相對狹窄的知識,難以將專業知識內化為能力,進而輸出為高品質課程。

3.學生缺乏將理論知識與實際應用結合的鍛煉機會。目前,本科生課程安排較為繁重,同時學生需要花費大量的時間參加社會鍛煉活動,從而導致學生參與科研、實訓的時間相對較少。盡管部分學生可以通過《有機化學實驗》課程訓練、參加教師科研團隊、參與大學生創新創業項目和“互聯網+”項目等形式獲得一定的實訓機會。但僅僅局限于少部分學生,對于大部分學生而言,幾乎沒有機會將自己所學的理論知識有效地與實際應用相結合。因此,為了進一步提高學生學習《有機化學》課程的興趣,提升學生的學習積極性,培養學生的科研熱情,對《有機化學》課程教學方式進行改革仍是非常迫切的。

本文基于產學研融合的新師范模式探究注重以實際應用作為導向,在授課過程中引入大量經典應用例子及學術前沿知識,讓師范生學好專業基礎課程的同時,熟知時代要求、學科和技術前沿知識,培養學科交叉、融合創新、課程輸出的教學執行能力。

二、《有機化學》課程教學的改革方法

根據目前《有機化學》課程教學中存在的主要問題,需采取以下方法實施改革:

1.將生產、生活實際案例引入到課堂中,激發學生的學習興趣。如在第一章緒論部分,通過課堂隨機快速問答(你聯想到第一個與有機化學相關的關鍵詞是什么?),掌握學生對有機化學課程的整體了解。然后,舉例與《有機化學》課程知識相關的反面例子(如蘇丹紅事件、三聚氰胺事件、瘦肉精事件等),并告訴學生這些都不是有機化學家創造這個物質的初衷,只是部分不良商家運用了有機化學家的成果制造了不良的社會后果。繼而,列舉與有機化學知識相關的正面例子(如制藥工程、抗體藥物、聯合體抗癌藥物等),使學生加深對有機化學課程的印象,提高學生的學習興趣,增強專業認同感,為《有機化學》課程正名。同時,向學生推薦中國科學院化學科普片《我們需要化學》,讓學生及其身邊的親朋好友進一步了解化學的應用,增強學生學習的興趣。在講授立體化學一章時,首先向同學們介紹世上最大的藥害事件——“反應?！笔录?讓學生認識到有機化學中立體化學的重要性。所謂“反應?！笔录褪?9世紀60年代,孕婦在懷孕期間為了降低妊娠反應而服用一種名為“沙利度胺”的藥物,該藥物可以有效減少妊娠反應。但是,當時的科學家們并未注意到該藥物存在兩種不同的順反異構體,該藥物的R構型具有鎮定作用(也就是能夠降低妊娠反應),而其S構型則具有嚴重致畸作用,從而導致服用了該藥物的孕婦所生產的嬰兒四肢特別短小,被稱為“海豹兒”。通過這個事件的引入,使學生深刻了解到立體化學的重要性,激發學生的社會責任感,對后續課程的講解起到事半功倍的作用。

2.在授課過程中,增加有機化學領域杰出華人科學家的研究及其成長經歷分享,提升學生的愛國情懷,激發創新意識和探索精神。如在講授鹵代烴一章時,首先讓學生理解鹵代烴作為烴和烴的衍生物的橋梁在《有機化學》中的重要性,引導學生分析傳統鹵化反應的不足,即烷烴鹵化反應需要消耗大量的鹵原子,不符合原子經濟性要求。然后提出問題:有沒有辦法可以實現C-H鍵直接官能團化呢?繼而,引出有機化學前沿性研究內容C-H鍵官能團化,介紹C-H活化關鍵性人物——余金權教授。通過分享余金權教授的主要科研成就及其成長經歷,激勵學生奮發學習,投身科研事業,為祖國科研創新發展貢獻自己的力量。再如,在向學生講授有機化學全合成的時候,重點介紹全合成領域重要有機化學家——北京大學深圳研究院楊震教授的個人事跡,以激發學生對我們化學科研工作者的敬仰之情,從而提升學生的科研興趣及愛國情懷。楊震教授在美國斯克利普斯研究工作期間通過日以繼夜的實驗,實現了天然紫杉醇的首次人工全合成。然而,在后面的一次實驗爆炸中重度燒傷,在經歷兩周昏迷康復后,楊震教授仍然堅持在科研工作一線,成為北京大學深圳研究院非常著名的有機化學家。通過對楊震教授的介紹,學生深刻體會到科研工作者的偉大,從而塑造一種對科研工作者的敬仰之情,激發學生投身科研工作的熱情,對學生今后的人生規劃具有重要的引導作用。

3.完善課程考核方式,增加綜合性考題在試卷中的比例,系統考查學生綜合運用理論知識的能力。在試卷內容設計上,增大應用類題目的占比,主要考查學生綜合知識的掌握能力和知識點的遷移能力。應用類題目不再是題海中某些試題的復制與粘貼,更多地考查學生運用課堂上學習的理論知識去解決實際問題的能力。

4.重組《有機化學》理論課程與《有機化學實驗》課程內容及進度,培養學生利用相關理論知識解決實驗過程中的實際問題,增強學生理論知識應用能力,提高學生分析問題、解決問題的能力。作為一門以實驗為基礎的學科,《有機化學實驗》課程訓練是培養學生知識遷移能力、理論聯系實際能力最有效、最直接的途徑。然而,傳統的教學模式中,《有機化學》理論課程和《有機化學實驗》課程在課程內容、課程進度安排等方面都存在一定的脫節現象。學生普遍認為《有機化學》理論課程和《有機化學實驗》課程是兩門不同的課程,忽視了兩者之間的緊密聯系,難以將理論知識應用于解決實驗過程中遇到的實際問題。在《有機化學實驗》課程學習中,學生普遍存在“照方抓藥”的問題,缺乏運用理論知識解決實驗中實際問題的能力。造成這種現象的主要原因有:(1)在理論課授課過程中,教師過于重視理論知識的講授,沒有引導學生將理論知識遷移到實際實驗應用中,學生缺乏知識遷移能力。(2)實驗課程內容設計與理論課程內容緊密度不夠,課程進度安排不合理。甚至出現由不同教師擔任理論課程與實驗課程的情況,或出現學生尚未學習該部分理論知識便開展實驗訓練的情況。從而導致實驗課程教師對學生理論課程的學習進度不了解,對學生理論課程的學習情況不了解,而在指導學生實驗時存在一定的誤區。同時,由于課程進度差別較大,學生在實驗操作過程中難以與理論知識有機融合起來。需要解決上述問題,就必須對《有機化學》理論課程和《有機化學實驗》課程內容和進度進行重組?！队袡C化學實驗》應該作為《有機化學》課程的實訓部分,而不是獨立的課程。在課程總學時不變的情況下,教師應該根據理論課程的實際運行情況,適當調整實驗課程的內容和進度,使實驗內容與理論課程內容和進度基本一致。這樣更有利于學生將剛剛所學的理論知識應用到實際實驗中,從而避免實驗內容與理論知識嚴重脫節的情況?！队袡C化學實驗》課程內容和進度的設計直接影響學生將理論知識遷移至實際問題的能力訓練。因此,本教學改革方法通過對《有機化學》理論課程和《有機化學實驗》課程的內容和進度進行調整,加強理論課程與實際實驗操作的緊密度,訓練學生知識遷移能力,培養學生利用理論知識解決實際問題的能力。

三、結論

《有機化學》課程作為眾多理工科專業的基礎核心課程,在制藥工程、材料研發等領域具有非常重要的應用。而目前高?！队袡C化學》課程的教學普遍存在一些問題,尤其在“新師范”背景要求下,傳統的教學方法已不能滿足社會對師范畢業生的要求。本文探討了基于產學研融合下《有機化學》課程的教學改革方法,通過對目前《有機化學》課程教學中存在的主要問題進行分析,制定了一系列相應的應對策略,為學習《有機化學》課程的同學提供指導,并為從事該課程教學工作的教師提供借鑒。