如何提升礦物材料類有機化學教學質量的探討*

馮 麗，楊春成

(河北地質大學 寶石與材料學院，河北 石家莊 050031)

有機化學是材料科學與工程專業的一門重要的專業基礎課。我校的材料科學與工程專業的主要特色是礦物材料。礦物材料學是研究礦物原料的特性(礦物原料成分、結構、性能、產狀及相互間關系)，礦物材料組成與結構、性能與使用效能、制備工藝、材料設計，以及它們之間關系的科學[1]。礦物材料學是材料科學與工程的一個重要組成部分，其研究的范疇也離不開材料科學與工程要研究的幾個要素(材料的組成與結構、制備工藝、性能與應用等)，而研究這些要素都離不開有機化學的相關知識。

有機化學的知識含量豐富、有機化合物眾多且結構復雜、有機化學反應機理抽象難懂。對于不同學校的不同專業，都需要根據專業特點和本專業的實際情況，探索適合自己的有機化學課程教學的方式方法。我們查閱了相關文獻資料，目前對材料科學與工程專業的高分子材料、功能材料、新能源材料等方向的有機化學課程教學改革的探索較多[2-4]，很少有礦物材料類有機化學課程教學改革的探索或實踐方面的文獻資料。根據我們近些年的教學經驗和實踐，本文擬從教學內容、教學方法、考核方式等方面對如何提升礦物材料類有機化學課程的教學質量進行探索。

1 教學內容的精選

1.1 根據學生的知識儲備進行選擇

我校材料科學與工程專業的學生來自全國各地。有機化學的知識儲備主要來自于中學階段。經過調查問卷發現，學生中學學習的教材版本不盡相同，高考時所考的內容也不完全相同，所以學生的有機化學知識背景也有很大不同。另外，近幾年入學的學生都是高考改革以后的考生，有的學生高考時未選擇化學這門課程，這些學生的知識儲備僅停留在高中畢業考試的階段，所以這部分學生的有機化學基礎較為薄弱。

鑒于每一屆學生的學情不同，教學內容在不偏離教學目標的前提下，每年都會根據實際情況進行微調。調整時的依據主要有兩個方面：一是根據對學生的調查問卷情況進行。二是根據授課時學生的反應情況進行實時調整。筆者認為，第二方面的依據是更重要、也更準確的。在授課過程中，學生有沒有聽明白，是否真正理解了所講內容，可以根據學生的語言、表情等反應出來。如果學生真的聽懂了，他們就可以跟教師有很好的語言互動，且表情是輕松愉悅的；如果沒有聽懂，多數時間學生會沉默不語，表情也會略顯茫然。因此，教師應根據學生的實際反饋情況對教學內容進行實時調整。

1.2 根據專業特點進行選擇

關于有機化學的教學內容，針對不同學校的不同專業，側重點必然不同，這在其它文獻中也有提及[2-4]。目前，對礦物材料的研究，主要集中于礦物材料的基礎、環境礦物材料、能源礦物材料、醫藥用礦物材料、農業用礦物材料等方面[5]，即對于礦物材料的組分和結構、礦物材料的制備、礦物材料的性能和應用等都涉及有機化學的知識。因此，在教學內容的選擇上，要重點選擇跟礦物材料直接有關的內容，少選或不選跟礦物材料關系不太密切的內容。

1.3 根據學時情況進行選擇

我校材料科學與工程專業的有機化學課程僅為32個學時。鑒于學時較少，我們選擇了呂海霞主編的《材料有機化學》作為主要參考教材[6]。該教材的編排，注重基本理論和基礎知識，刪減了一些理論性較強、較難且跟材料類專業關聯不太密切的內容。教材內容簡明扼要、通俗易懂，既實用也夠用?？紤]到我校材料科學與工程專業學生的知識儲備、教學時限、專業需求等情況，我們也對本教材的相關內容進行了調整和補充，具體如下：

1)刪除了部分內容。教材第10章主要介紹β-二羰基化合物及其在有機合成的應用，本章內容跟礦物材料關聯度較小，故刪除了這部分內容。教材第13章主要介紹合成高分子聚合物，因后續開設的專業選修課高分子材料中會詳細講授這部分內容，故在有機化學課程中刪除了該部分內容。

2)精簡了部分內容。教材第5章對映異構這部分內容，跟礦物材料的關聯度較小，因此教學內容只保留了對映異構、物質旋光性的基本概念及最簡單對映異構體構型的表示和標記方法。教材第11章和第12章分別是含氮、磷化合物和雜環化合物，對于礦物材料的學生來講，本科階段僅需要掌握這些有機化合物的命名、結構和性質，而對于其合成方法可簡單了解，所以在教學過程中對其合成方法進行了精簡。

3)重點的教學內容。除了上述刪除和精簡的內容，教材的其他部分都是需要學生重點學習并掌握的。由于我們的大部分學生有機化學的基礎較為薄弱，且學時較少，所以即使是重點教學內容也必須精之又精，也只能講授和礦物材料相關性較大的，且符合學生學情的、學生能理解并能接受的最基本的概念、最基礎的知識。根據我校的實際情況，我們重點講授的內容包括：碳原子的雜化軌道理論，有機化學反應的基本類型，飽和烴、不飽和烴、芳烴、鹵代烴、醇、酚、醚、醛、酮、醌、羧酸及其衍生物的命名、結構與性質等。這些教學內容中的重中之重是讓學生掌握有機化合物的結構決定性質，性質反應其結構這一特點。只有徹底明白了這一特點，才能深刻理解什么是官能團以及官能團的作用，才能以點帶面的通過學習某一類型典型有機化合物的性質后而推導出其同系物的性質。因為有機化合物種類有幾千萬甚至上億種，要想在短時間內對數目繁多的有機化合物有一定的認識，必須緊緊抓住結構決定性質這一主線。

4)補充的教學內容。教材是教學內容的主要參考資料，是為了便于學生學習的，但教師在備課時除了參考指定教材以外，還參考了其他相關教材、國家精品慕課、國內外最新文獻資料等對教學內容進行適當補充。教師也會在授課過程中根據學生的反饋情況及時補充一些中學化學、無機化學、分析化學、材料學等方面的基礎知識，以便于學生更好的理解有機化學的相關知識。

2 教學方法的多樣性

為了提高學生的學習興趣，激發學生學習的積極性，讓學生愿意主動參與到課堂教學中來，教師在選擇教學方法時應以學生為主體。根據學習金字塔理論[7]：聽講、閱讀、視聽和演示屬于被動學習，24 h 后學習內容的平均留存率分別為5%、10%、20%和30%；討論、實踐和教授給他人屬于主動學習，24 h 后學習內容的平均留存率分別可達到50%、75%和90%。為了提升有機化學的教學質量，達到更好的教學效果，我們對教學方法進行了逐步優化，在教學過程中盡量減少被動學習的教學方式，更多運用主動學習的教學方式。

2.1 被動學習的教學方法

盡管被動學習的學習留存率不如主動學習，但不能也不應該完全舍棄，因為有些內容必須采取這種教學方式。即使是同為被動學習，聽講、閱讀、視聽和演示的學習留存率也有很大差異。因此在采取被動學習的教學方式時，也可從以下方面著手提高學生的學習留存率：

第一，盡量減少教師講、學生聽的“填鴨式”授課模式。教師講的內容應側重于教學的重點或難點，或者是學生反饋需要講解的內容。

第二，適當增加學生自主閱讀的內容?？蓪⒔虒W內容中難度較低、易于理解的內容讓學生自學，自學過程中有不懂的問題教師再進行個別輔導或集中講解。

第三，更多的采用圖片、視頻等視聽資料呈現教學內容。這些資料可通過教師自行制作，參考國家精品慕課，查找國內外文獻資料等方式獲得。

第四，能進行現場演示的就采取演示的方式進行教學。例如，有機化合物的結構、有機化學反應機理等內容較為抽象，需要一定的空間想象力，教師可通過結構模型、模具等現場演示的方式進行授課，以便于學生有更直觀的視覺體驗。

2.2 主動學習的教學方法

主動學習的方式主要有討論、實踐和教授給他人等，這種方式的學習留存率遠高于被動學習的方式。因此在教學過程中，我們更多的采用了主動學習的教學模式。具體的教學實施方式有小組討論、翻轉課堂等。由于這些教學環節在前期準備、結果呈現和效果評價等方面都對時間有一定要求，而我們的教學課時較少，單個學生很難在規定時間內保質保量的完成整個教學環節，所以這些教學過程都是學生以小組的形式共同協作完成的。

具體的分組情況是：將全班同學分成幾個小組，每個小組4～6人，設組長一名。根據我們的經驗，小組成員過少，不容易進行“頭腦風暴”，難形成討論的氛圍；小組成員過多，有可能造成個別成員不能充分表達自己的意見，或者造成有些成員不積極參與討論而想著“蹭分數”的現象。經過我們的摸索，將小組成員控制在4～6人是合適的。設定一名組長，在整個學習過程中組長負責協調小組成員的任務分配，督促檢查進度，實時跟老師溝通等，這樣可以最大程度地保證教學過程的順利實施。

小組討論和翻轉課堂這兩種主動學習教學方式的具體實施過程如下：

1)小組討論。課堂上教師選擇容易混淆的概念、較復雜難懂的理論知識，或者多數學生覺得有疑惑的問題等進行分組討論。討論過程要求小組成員必須全部參與。討論結束后由教師隨機在各小組挑選一名成員將具體的討論過程、討論結果等進行匯報。所有小組匯報結束后，各小組之間進行互評，對意見不一致的問題進一步討論、相互補充，得出相同或不同的結論。最后教師對各小組的表現進行點評，對討論內容不完備的部分進行補充，對討論中未獲得一致結論的問題進行分析、講解等。課后，各小組將討論過程、討論疑惑、討論結果等整理成討論報告提交。

2)翻轉課堂。翻轉課堂就是學習金字塔理論中的把知識教授給他人的一種學習方式，這種方式 24 h 后學習內容的平均留存率可達90%，所以在教學過程中盡可能多的采用了翻轉課堂的教學模式。具體操作方法如下：教師給各小組指定難度適宜的學習內容；各小組在組長組織下進行分工協作，在課前通過閱讀教材、學習相關慕課內容、查閱文獻資料等途徑熟悉學習內容，在充分理解學習內容的基礎上制作PPT；教師課內隨機在各小組挑選一人對PPT進行講解。講解后各小組組長和組員分別進行自我評價，各小組之間進行相互評價，教師對各小組的表現進行綜合評價等，通過這些評價，學生能夠更深入的理解學習內容。實踐證明，對于翻轉課堂的教學方式，學生的熱情很高。只有點燃了學生的學習熱情，才能激發學生的學習內驅力，從而獲得更好的教學效果。

3 注重過程性考核的教學效果評價

教學效果如何、學生對知識的掌握情況達到了何種程度，都需要通過一定手段進行評價。為了更全面、更客觀的對教學效果進行評價，也為了更好的激發學生的學習興趣，使學生更積極的參與到課堂中，我們對學生的考核分成了過程性考核和期末考核兩部分。

3.1 過程性考核

在早期的教學實踐中，我們對過程性考核的重視程度不夠，只有考勤和課后作業兩種形式，且在總成績中的占比僅為30%，這就造成了部分學生在學習的過程中心猿意馬、敷衍了事，不僅未能夯實基礎知識，也浪費了寶貴的課內時間。所以在后期的教學實踐中，我們對過程性考核的方式進行了大幅度改進，采取了更加多元化的方式進行考核評價，如課前預習情況、課堂跟老師互動的積極性、課堂筆記的準確度、小組討論的參與度、翻轉課堂的完成情況、階段測驗的正確率、作業的完成情況等?？梢钥闯?，在這些過程性考核中，包括了課前、課內、課后三個部分，即包含了整個教學過程。

課前部分：對課前預習情況的考核有助于督促學生帶著問題進入課堂，有針對性的進行聽課、提問、討論等，從而提高學生的學習效率和對相關教學內容的掌握程度。

課堂部分：課內考核跟老師的互動情況有助于學生緊跟教師思路、積極主動思考?？己苏n堂筆記在于督促學生將教學內容的重難點、自己的思考、感悟、疑惑等及時記錄下來，便于以后整理、復習相關知識?？己诵〗M討論的情況可以了解是否所有學生都積極參與了討論，學生對所討論問題的掌握程度，所設置的問題在以后的教學中是否需要調整等等?？己朔D課堂的完成情況，可以了解學生查閱資料的權威性，PPT制作的完整性、準確性、美觀性，講解PPT的主講人對內容的熟悉程度等情況，教師可以根據不同情況有針對性對學生提出改進意見和建議，或者根據翻轉課堂的呈現情況判斷設置的內容是否合理以及決定在以后的教學中是否對內容進行適當調整等。階段性測驗也是課內考核的一部分，一般是一章一測。測驗內容通常是最基礎的知識，通過測驗結果學生可以了解自己對所考核章節基礎知識的掌握情況，以便于在學習上“查漏補缺”，為以后的學習夯實基礎。

課后部分：教師布置的課后作業通常不是一眼就能看出答案的，一般是需要學生經過思考分析、查閱資料或與同學討論等才能知道如何解答。課后作業側重于考核學生對所學知識的綜合運用能力，通過完成課后作業，有助于學生將零散的知識“鏈接”起來，使所學知識完整化、系統化。

3.2 期末考核

期末考核不同于過程性考核。過程性考核側重于評價學生對某一知識點、某一章節內容的掌握情況，期末考核則側重于評價學生對整體教學內容的掌握程度。期末考核采用閉卷考試形式，因在階段性測驗中多采用客觀題，所以期末測驗的試題盡量多選用主觀題。主觀題的考核可以盡量規避學生不理解相關知識、不會運用相關知識、不能夠將相關知識“活學活用”，只是靠死記硬背記住答案但“考完即忘”的現象，所以期末測驗考核的是學生的綜合能力，考核的是“硬實力”。

3.3 各種考核的成績占比

在以上的考核方式中，除了期末測驗外，其他均屬于過程性考核?？梢钥闯?，我們更加注重過程性考核，而不是僅靠一次期末考試來決定學生的成績，這樣就大大減少了部分學生平時不認真學習，考前突擊學習撞大運通過考試的情況。

注重過程性考核，還體現在其成績占比上。我們將總考核成績分為平時成績(即過程性考核成績)和期末成績兩部分，具體成績的比例分配見表1。平時成績和期末成績由原來的各占30%、70%，調整為均占50%，調高了平時成績的占比，調低了期末成績的占比。平時成績包含的各種過程性考核的成績也有詳細的比例分配，這不僅可以對學生進行更全面的過程性評價，也可督促學生注重學習的過程，激發學生的學習積極性。期末成績采取閉卷考試的形式進行測驗，卷面成績必須達到50分以上，本門課的總成績才有機會達到合格標準。這樣大大減少了部分學生在過程性考核時跟著小組其他成員“混”了個不錯的分數，認為期末考試隨便應付一下就能蒙混過關的可能性。

表1 總考核成績的比例分配

通過對學生平時成績和期末成績占比的合理分配，可使考核測評結果更客觀、更準確的反應教學效果，教師也可更準確的對考核結果進行分析，從而確認教學目標的達成情況，發現教學中的經驗和不足，繼續完善自己的教學。

4 結語

本文論述了如何提高礦物材料類有機化學課程的教學質量。根據教學經驗和實踐，我們認為，可以從以下方面著手：首先，根據學生的知識儲備、專業特點、學時情況等精選教學內容。其次，根據學習金字塔理論，盡可能多的選擇主動學習的教學方法，減少被動學習的教學方法。最后，為了更全面、客觀的對教學效果作出評價，更加注重多元化的過程性考核。在教學實踐過程中，通過對有機化學的教學內容、教學方法、教學效果評價等方面持續更新迭代，激發了學生的學習積極性，鍛煉了學生主動思考的能力，促進了學生團結協作的能力，提高了課堂的利用效率，從而也持續提升了課程的教學質量。