楊宏偉 張 靜 杜洪光 王一珉 姜廣峰
“有機化學”課程作為化工、材料、生命、環境、能源等學科的一門重要專業基礎課,一直是北京化工大學重點建設的核心課程。在課程建設過程中,“有機化學”以提高學生能力和素質為核心,全方位實施課程建設,取得了豐碩的成果。“有機化學”2006年被評為北京市精品課程,2008年被評為國家精品課程,2009年被評為教育部雙語教學示范課程;以“有機化學”課程教學隊伍為重要組成部分的工科化學教學團隊2007年被評為國家教學創新團隊。
改革教學內容,構建新的課堂教學體系
初學“有機化學”課的學生往往覺得有機化學很難學,需要記憶的東西很多,知識點較為散亂,難于掌握。“有機化學”的內容確實比較多,但并不是毫無章法。“有機化學”的核心和重點是正確理解和掌握結構與性能的關系,難點是有機反應機理的理解和靈活應用。因此,課程組在教學過程中抓住這個關鍵,采用“四兩撥千斤”的方法幫助學生解決學習的難題,反復強調結構與性質的關系。在介紹每一類化合物的性質之前,先介紹這類化合物的結構及其特點,分析可以發生反應的位置和反應類型。在介紹反應機理時,用多媒體教學課件中的動畫來演示反應過程,總結反應規律和特點,始終運用空間效應和電子效應理論解釋反應規律,特別是對反應活性、反應區域和立體選擇性的影響。注意引導和教會學生逐步掌握和運用規律,再加上以機理為中心的教學模式,通過類似反應及其機理的類比教學,使學生從錯綜復雜的有機反應中找到規律性,促進了學生的理解和掌握。
在教學內容的安排上,課程組對課程的內容進行了全面梳理,采用脂肪族和芳香族混合體系架構課程內容,將以官能團體系組織教學的“有機化學”課程體系改變成以有機化學研究內容,即命名、結構、物理性質和光譜性質、化學性質、分離提純與鑒別、制備與來源等來組織教學。例如,有機化合物的命名、結構和物理性質是有機化學的基本內容,涉及各類化合物,一般的課程體系的做法是將其分散到各章進行講述。為了使學生對這部分內容有深入系統的理解,新的課程體系對該部分內容先集中介紹,然后在后續各章中反復應用。這樣的內容組織有利于學生學習知識的系統性,提高了課堂教學效率,而且有利于知識的理解和運用。
新的課程體系不僅反映了學科的發展和進步,而且對整個課程內容進行了整合,使其更加系統化和科學化。在注重基礎的前提下,提高了課程的深度和廣度,強調了有機化學內容的整體性和綜合性,進一步反映了有機化合物的本質和內在聯系。同時,新的課程體系強調有機化學的研究規律和學習方法,注重培養學生的綜合素質和創新意識,有助于學生科學思維的形成和發展。
重組、優化實驗教學內容,構筑三層次實驗教學體系
作為大化工的一門專業基礎課,“有機化學”實驗具有重要的作用。實驗課程的教學目的不僅僅是讓學生獲取知識、驗證理論和掌握實驗技能,而且更重要的是提高學生理論聯系實際的能力,培養學生的創新能力。“有機化學”實驗教學遵循“加強基本訓練、著重能力培養、培養創新精神”的原則,融傳授知識、培養能力和提高素質為一體。在要求學生掌握有機化學研究的一般方法,重視基本操作技能,提高分析問題和解決問題的能力的基礎上,鼓勵學生創新,重視創新能力、實踐能力的培養。
“有機化學”實驗以基本操作技能訓練實驗─綜合實驗─設計實驗三層次來構筑實驗課程體系,按多層次的能力培養要求對課程內容進行了重組。
第一層次是基礎訓練實驗,包括基本操作訓練和簡單的有機合成實驗。要求學生掌握基本操作技術,熟練使用有機化學實驗常用的儀器,學會化學實驗的基本方法。
第二層次是綜合實驗,按照有機化合物制備─結構鑒定─成分分析─性質測試為主線來組織實驗教學內容。目的是為了讓學生掌握有機化學研究的一般方法,提高分析問題和解決問題的能力,著重能力培養,養成良好的科學素質。
第三層次是設計實驗,根據教師的科研課題或文獻資料選定實驗項目,供學生選擇,進行開放式教學。學生自己查閱資料,制定實驗方案,與教師討論后實施實驗,最后寫出實驗報告并進行交流。設計實驗提高了學生獨立工作的能力,重在培養綜合素質,提高其創新能力。
值得一提的是課程組教師在教學過程中,注重科研與教學相結合,積極將成熟的科研成果轉化為有機化學綜合實驗和研究型實驗。教學與科研的互動,不僅充實了實驗教學內容,使實驗內容與學科發展緊密聯系,并且能起到良好的現身說法的示范效應,促進學生的思考和探索。
加強教材建設,反應學科動態和教學改革成果
“有機化學”課程在教學內容和教學體系等方面不斷進行改革,取得了較好的效果,為總結和固化改革成果,并有利于在此基礎上進一步前行,課程組在魯崇賢和杜洪光教授的組織下,編寫并出版了《有機化學》教材。該教材具有內容新、體系先進、實踐性強等特點,2004年被評為北京市精品教材,2006年被列為國家“十一五”規劃教材。
在實驗教學方面,課程組編寫了《大學化學實驗》教材,2001年由化工出版社出版。新教材設計了新的實驗體系,強調對學生基本操作、基本技能的訓練,注重分析能力、綜合能力和創新能力的培養以及環境保護意識的加強。除保留部分經典實驗外,更新了實驗內容,加大了綜合性、設計性實驗的比例,將教師的部分科研成果充實到教學實驗中,并增加了微量、半微量實驗。該教材于2004 年評為北京市精品教材,教材第二版被列為國家“十一五”規劃教材。
以學生為主體,實施研究式和分層次教學
“授之以魚”不如“授之以漁”,課程組堅持以學生為主體,教師為主導的教學方法,實施研究式教學。課程前半段注重引導啟發式教學,使學生了解和掌握有機化學研究的一般規律和方法,注重培養學生分析問題和解決問題的能力;課程后半段運用這些規律和方法進行研究式學習,提高學生的學習能力、創新思維和綜合素質。研究式教學法首先改變的是教學觀念和教學模式,由教給學生知識轉變為教會學生自己去獲得知識,教師作為引導者出現,激發學生的興趣,引導學生思考,鼓勵學生質疑和敢于表達自己的觀點,使學生真正成為教學的主體。
這種研究式教學,不單局限在為引發思考而提問,問題的設計還遵循有機化學學科的規律,如對相關內容進行比較。雖然學習的順序是各個章節依次展開,但學生通過對不同化合物的比較和分析,知識與知識之間融會貫通,提高了運用知識的能力。較之被動接受教師傳授的知識,研究式教學中學生自己思考得到的知識印象更深刻,更能開拓思維的廣度和深度;學生也更愿意迎接這樣的挑戰,享受探索研究的成就感。
在“有機化學”課程教學中,課程組貫徹以人為本、因材施教的教學理念,開展多層次的教學實踐,分實驗班、提高班和基礎班3個層次進行授課。實驗班由需求最深的學生組成,使用國外優秀的原版教材,由有國外留學經歷的教授主講,個性輔導,中英文雙語教學。提高班由應用化學專業基礎較好的學生組成,由有國外留學經歷的博士主講,中英文雙語教學。基礎班教學中體現有機體系的深度、廣度、前沿,分層次輔導。另外,有機化學作為基礎學科,在教學中結合高分子、材料、生工、制藥等不同專業的特點,開設了工科課程班。
分層次教學克服了優秀生“吃不飽”、基礎薄弱生“吃不了”的弊病,最大限度地實現了個性化教學和教學資源的有效利用。
加強師資隊伍建設,打造一流教學團隊
課程組一直十分重視師資隊伍的培養和建設工作,經過努力,形成了一支教學和科研相結合、結構合理、富有朝氣、學歷層次高、教學水平和學術水平較高的研究型教師團隊。
課程組以“內部提升與適度引進”為原則,對師資隊伍結構進行調整。1996年以來,有4名教師在職學習,獲得了博士學位;2000年以來,從國外引進了4名具有博士學位的教師。目前,教師隊伍的年齡、學歷和學緣結構得到進一步優化,師資隊伍的學術水平得到了進一步發展。
針對教師隊伍比較年輕的特點,注重青年教師在教學、科研兩方面均衡發展,提高青年教師的教學水平和科研水平,使其能夠盡快在教學和科研上成熟起來,成為教學和科研骨干。實行新老教師互幫互學制度,為青年教師配備指導教師,以老帶新,使其教學早日過關。新教師進校后要先聽老教師講課,在老教師指導下進行備課、輔導,待試講合格后適當安排小班少學時的課堂教學,教學效果良好后再考慮安排大班教學。課程組定期召開教學研討活動,學習國內外先進的教育思想和理念,用以指導教學活動;定期集體備課,交流教學經驗、心得和體會,商討疑難問題,處理、解決教學困難。課程組還特別設立了“青年教師科研基金”,支持青年教師提高科研能力。青年教師的穩步成長,使“有機化學”整體教學水平和教學效果得到了進一步提升,受到了學校和學生的好評。
教學改革是教學質量提高的重要前提,課程組立足于教學實際,積極探索教學內容、教學模式等的改革,取得了良好的效果。“有機化學”課程的教師在承擔教學工作以外,積極開展教學改革和教學研究,近年課程組共承擔了10項教改課題,其中國家級6項、北京市1項、學校3項;獲得教學研究成果10項,其中國家級兩項、北京市5項、學校3項。
通過建設“有機化學”課程,形成了一支富有朝氣、學歷高、教學水平和學術水平較高的研究型教師團隊。其中,博士生指導教師3名,62%的教師具有高級職稱,92%教師具有博士學位, 38%教師具有海外留學經歷。課程組杜洪光教授獲“北京市教學名師獎”、霍英東教育基金會第八屆高校青年教師獎(教學類)三等獎,4人被評為校級優秀青年主講教師, 3人在學校舉行的青年教師教學基本功大賽上獲得二等獎, 1人獲學校第四屆化新獎教金新星獎,1人獲學校“本科教學工作優秀學校建設貢獻二等獎”。近5年,課程組承擔國家自然科學基金等縱向課題10余項,在國內外核心期刊上發表科研論文近百篇,其中被SCI和EI引用的50余篇。2007年,以“有機化學”教學隊伍為重要組成部分的工科化學教學團隊被評為國家級教學創新團隊。
(作者單位:北京化工大學)
[責任編輯:張雯]