《有機化學》課程教書育人模式的探索與實踐

王彩霞　楊國玉　潘振良　史力軍　徐翠蓮

摘 ?要：有機化學是高等農業院校農科專業重要的基礎課，我們嘗試在教學過程中通過以科學家為典范，培養學生獻身科學的精神;發掘有機化學中的美，培養學生發現科學美的素養;把辯證法滲透于有機化學教學中，培養學生唯物辯證的科學觀;把生命科學滲透于有機化學教學中，培養學生的專業素養;把MOOC引入有機化學教學中，培養學生自主學習能力等，探索從“教”走向“育”，構建育人新模式，營造育人新生態，全面提升人才培養水平。

關鍵詞：有機化學;教書育人模式;探索與實踐

中圖分類號：G640 ? ??文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2020）31-0069-04

Abstract： Organic chemistry is an important basic course for agricultural majors in agricultural colleges and universities. We tried to cultivate students' scientific spirit of devoting themselves to science by taking scientists as a model in the teaching process; discover the beauty of organic chemistry and cultivate students' accomplishment of discovering scientific beauty; infiltrate dialectical method into teaching of organic chemistry and cultivate students' materialist dialectical scientific view; infiltrate life science into teaching of organic chemistry and cultivate students' professional quality; introduce MOOC into teaching of organic chemistry and cultivate students' autonomous learning ability， exploring the possibilities of moving from "teaching" to "education"， constructing a new mode of educating people， creating a new ecology of educating people， and comprehensively improving the level of talent training.

Keywords： organic chemistry; teaching and education model; exploration and practice

深入學習、理解和踐行“全員育人、全程育人和全方位育人”是學習貫徹2018年9月全國教育大會精神的具體舉措，也是提升新時期高等教育質量，培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人必須解決的新課題。我校是一所以生命科學及其相關基礎學科為先導、以農業科學為優勢、特色明顯的教學研究型大學，有機化學是農科專業的核心基礎課，在一年級下學期開設。這就意味著學生入校首先接觸的就是基礎課老師，在學生的求學生涯中起到一個承上啟下的作用，處于高中生到大學生的過渡時期。戴安邦教授指出，“全面的化學教育要求化學教學既要傳授化學知識與技術，更應訓練科學方法和思維，還應培養科學精神和品德”。我們不僅僅做到把握學業規律，做好授業、解惑，也需要幫助他們建立正確認識知識與思維方式，提高思考能力，培養他們的科學美素養，以促進學生的全面發展。為了達到教書育人的目的，我們根據有機化學課程的特點，從以下幾個方面著手，探索教書育人的新模式。

一、以科學家為榜樣，培養學生獻身科學的精神

教誨是條漫長的道路，榜樣是條捷徑。在有機化學的講課過程中，對化學家事跡的介紹，使同學們認識到科學的發展需要付出艱辛的勞動，科學家們為人類進步勇于犧牲的精神可激勵學生為科學、為祖國的繁榮富強而努力學習、積極拼搏，早日實現自己的人生夢想。

在緒論講有機化學發展史時會給學生講到有機化學的飛速發展是震驚19世紀的最大事件之一。當時是有不少的人做出了不少的貢獻，其中尤斯圖斯·馮·李比希作為科學巨人，名震歐洲，他對無機化學、有機化學、生物化學、農業化學都做出了卓越的貢獻。他的成就奠定了有機化學的基礎并為其發展而獻身，被稱為有機化學之父。因他開創農業化學的研究成就而同時被農學界稱為“農業化學之父”。他在科學上并不是獨善其身，而是兼濟天下。他對化學教學一貫盡心竭力，建立的“李比希實驗室”，培養出一大批世界第一流的化學家。他以極其認真的態度癡情于科學研究，他幾乎連續不斷地寫了很多啟蒙的書籍，用此來向人們廣泛的傳播化學知識，他運用自己的學識和技能造福人類。而這也就是李比希生活的原動力，滿滿的成就感也是他人生價值的充分體現。

講到芳香烴時，會講到德國另一著名有機化學家凱庫勒，原本學習建筑，當他聽了李比希的化學課后，就被這門神妙的、有著無限發展前途的新學科吸引住了，于是轉而學習化學。他在有機化學理論方面貢獻卓著，極大地促進了有機化學的發展。他被譽為化學建筑師，具有嚴謹的工作作風，獨特的批評和自我批評精神及值得稱贊的謙遜，他志愿為科學而獻身。他把建筑模型設計的形象思維與化學的直覺結合起來，終于悟出了苯分子具有環狀結構的構思，從開始研究苯的結構前后經歷10年。這些化學家都是基于對化學的興趣而學習，具有獻身精神并通過堅持不懈的刻苦努力而取得卓著成績，為有機化學的發展做出貢獻并造福于人類。

黃鳴龍是有機化學人名反應的中國第一人，黃鳴龍反應至今是羰基還原反應重要內容。他常說“一個人不能為科學而科學，應該為人民為祖國作出貢獻。”新中國成立，他沖破美國重重阻撓，擺脫跟蹤，繞道歐洲，返回祖國。他常教育學生說：“搞科研不能像蜻蜓點水，而要像蜜蜂采蜜，做實驗要認真觀察，在反應出現異常情況，要追根到底弄明白反應結果。”黃鳴龍改良還原法的發現雖屬偶然，但與他一貫嚴格的科學態度和嚴謹的治學精神是分不開的。

青年的思想愈被榜樣的力量所激勵，就愈會發出強烈的光輝。化學家獻身科學，不畏險阻的科學精神以及付出很大努力培養新生代科技力量的事跡給學生巨大的榜樣力量，激勵學生沿著前輩的腳步在探索真理的道路上起步前行，努力奮斗，為新時代科技發展獻身做好準備。

二、把美育滲透于有機化學教學中，培養學生科學美素養

科學美是以事物的內在結構和秩序的和諧而具有的理性美。化學作為一門自然科學，不僅能讓人知道真與善，而且使人懂得美，通過對這種美的欣賞又能激發學習的興趣，產生學習的內在動力，從而增強學習興趣，提高學習效果。著名化學家李比希、凱庫勒及霍夫曼都是因被化學的神奇美妙所吸引而走上化學研究的道路的。作為老師，要對教材進行透徹研究，不斷發現有機化學知識中孕育的美。告知學生，使學生在欣賞美的同時，既掌握了知識，又培養了正確的審美觀和感受美、鑒賞美、創造美的能力。

在講化合物結構時，我們會講到對稱美，甲烷、乙烯及乙炔分子分別為正四面體型、平面型、線型結構。鹵代烴的消除反應產物傾向于生成對稱性好的烯烴。同碳原子數的烷烴，對稱性好的異構體熔點較高。講旋光異構這一章，發現有的化合物分子組成相同、外形相似、互為鏡像對稱關系但又不能完全重疊，類似于左右手的手性關系，這樣的異構體旋光性大小相等，方向相反，但其生理活性差別較大，如氯霉素，左旋的殺菌作用，可以治療傷寒病，右旋的幾乎沒有;維生素C左旋的可以治療壞血病，右旋的幾乎沒有;葡萄糖右旋的有營養價值，可以為動物吸收利用，左旋的幾乎沒有。有著如此對稱的構造，卻具備完全不同的性能，這本身就充滿了神奇！

多樣統一性是科學美表現出來的主要特征，有機化學也如此：有機化合物種類繁多、內容豐富、理論性強，但有內在規律性。如化合物的結構決定其性質，化學反應只發生在官能團部位，同種類型化合物化學性質基本相同。電子效應作為大學基礎有機化學的一個重要概念，在解釋有機物的空間構型、反應活性、反應的選擇性、物質的穩定性以及反應機理方面有著極為廣泛的應用。化學世界豐富多彩、千變萬化，但都統一于化學理論之中。

有機化學核心是有機合成，這是一個創造物質世界的過程。化學家可以設計合成出新材料、新農藥、新醫藥等來滿足人類的生活和高新技術發展的需要，繽紛多彩的物質世界正是由化學創造的，如偶氮化合物都具有鮮艷的顏色，是一類重要的染料即偶氮染料;許多偶氮化合物還是分析化學中常用的指示劑或切片的染色劑，如甲基橙、剛果紅等。化學對人類和人類社會的進步起到了巨大的積極作用，可以說化學是美麗的化身。

人類的進步不僅僅只有科學，更有文化，而綠色化學就是一種先進的文化。在課堂教學中要讓學生認識到，化學在創造物質的過程中會產生對人類負面影響的一面，培養學生形成綠色化學的思維方式，在解決化學問題時能夠從環保角度出發來培養學生的社會責任感。

物質世界的神奇之美，恰恰構建了化學的學科美。作為化學教師，不但要自己發現和感受學科之美， 更要通過化學教學過程啟發和激勵學生認識物質世界之美，幫助學生打開一道通往美麗的化學世界的大門，使他們從心底熱愛科學，并愿意為追求自然科學之美而努力奮斗。

三、把辯證法滲透于有機化學教學中，培養學生唯物辯證的科學觀

愛因斯坦說：“大學教育不是為了記住許多事實、很多專業知識，而是要訓練大腦的思考。”有機化學是一門實驗科學，其整個發展是實驗→理論→再實踐的一個過程，其中正確的思維是理論建立和發展的基礎。作為老師，我們有責任幫助學生建立正確的思考方法。

恩格斯的好友、著名德國共產主義者化學家卡爾·肖萊瑪明確地指出：“化學的發展是按辯證法規律進行的。”他在研究化學時，能自覺地應用唯物辯證觀點來觀察和思考。他用量變到質變的規律去解釋烷烴中的同系物現象;他從有機合成的成就和發展趨勢預見了人工合成蛋白質的未來遠景;他做了大量的相關實驗，以雄辯的事實證明德國化學家凱庫勒提出了碳原子是四價和碳原子間可以相互連成鍵狀的學說和有機物的性質受其化學結構所制約;他還專門給學生們開設化學史和化學哲學兩門課。他明確指出為發展自然科學，就需要有新的假說：要建立新的假說，就需要理論思維。經受了實踐的檢驗的假說就能成為科學的理論。化學家離開了理論思維，單靠實驗是不能成為好的化學家的。但不要把現有的理論當作教條，因為它也要按辯證法規律不斷發展。當新的實驗事實與現有理論發生矛盾時，首先應尊重事實，提出新的假說，不應墨守舊的理論框框。給大學生們也意識到正確思考方法對科研的重要性，要想當個科學家，必須會應用馬克思主義哲學觀來處理科研問題。

在講有機化合物的典型化學反應的反應歷程時，往往也強調這是根據實驗現象提出來的。如烷烴氯代是自由基反應歷程、苯環取代屬于親電取代而鹵代烴取代屬于親核取代反應歷程，還有烯烴加成反應歷程是親電加成、碳基加成是親核加成反應歷程等，不對稱烯烴加成的馬氏規則、不對稱鹵代烴及醇消除反應的查氏規則、苯環取代的定位規律等，這些都是從實驗中得到的。點點滴滴的啟發、誘導，使學生們慢慢形成科學思維方式，為以后的從事科學研究奠定基礎。

四、把生命科學融入有機化學教學中，提高學生的專業素養

現代生命科學的形成是有機化學滲透的結果[1]。應用有機化學的觀點和理論， 可以發現并解釋生命中的一些化學問題：從能量轉換、生物膜、酶、生化反應機制、生物分子的結構與功能到生物大分子及其復合物等等。在上課時，除了介紹有機化學的知識外，還講其與生命科學的關系，給學生一個對專業認識的開端和憧憬。如蛋白質的水解，多肽和蛋白質的合成，葡萄糖在酶催化下， 最終氧化成水和二氧化碳， 并釋放出大量能量等，CO2和H2O在光和作用過程中被還原并生成葡萄糖，糖酵解過程中3-磷酸甘油酸轉變為丙酮酸的異構化反應，這些都是在生物體內發生的有機化學反應。分子生物學研究的熱點之一的DNA甲基化作用是在DNA甲基轉移酶的催化下，腺苷甲硫氨酸為甲基供體，將甲基轉移到DNA 分子中特定堿基上的過程，最常見的是在胞嘧啶上形成5′-甲基胞嘧啶[2]。

針對不同專業學生，結合不同講課內容，選擇不同的實例進行講解。如植保學生講課時會講到農藥，其中手性藥物因具有技術含量高、療效好、副作用小等特點成為目前國內外藥物研究的重要方向之一。其主要原因手性是生物系統的基本特征，在生物體內，核酸、蛋白質和糖類以及許多內源性物質包括載體醇、受體等都具有手性，并可將這些手性傳遞給農藥作用的生物環境。因此具有特定手性的農藥能發揮更高的藥效。這樣讓學生深切體會到有機化學與農業科學息息相關，為學生專業課學習及更進一步的深層研究打下一個很好的基礎。

五、把MOOC引入有機化學教學中，培養學生自主學習能力

我校有機化學課程始終走在教學改革的前列，有機化學是我校最早的省級精品課程之一。隨著現代科技的發展，老師們與時俱進，先是采用多媒體技術提高講課效果[3]，近幾年，又嘗試利用現代信息與網絡技術和課堂教學緊密結合，根據教學大綱內容，建立了有機化學在線開放課程平臺（從SPOC到MOOC），采用線上線下混合教學模式，把課堂以老師講授知識為主變為以學生自主學習為主，提高學生自主學習能力。老師首先利用在線資源，課前布置讓學生就下節課的內容看微視頻。上課時就會根據不同內容采用案例法、問題法、啟示法、總結歸納法等不同方法對內容進行講解。如講旋光異構，首先用案例教學法，引出歷史上著名的藥物反應停導致畸嬰兒的案件以及藥物必須標記構型的國際標準要求，然后利用模型，再結合視頻學習、教師講解來完成課堂教學。正是多種教學方法和教學手段的應用，課堂師生互動頻繁，整個過程是學生在學習，老師在解惑，這樣下來，使學生鍛煉了自學能力，知識掌握的也更牢固些。有時會采用翻轉課堂法，提出問題讓學生分組討論，根據視頻、教材內容及小組討論結果，派代表發言講解、老師進行點評分析。這樣學生在課堂教學中不僅學到了知識，也鍛煉自己的思維能力和語言表達能力。線上MOOC討論區分三個板塊，老師答疑區發表關于作業、測試、課件內容希望能夠得到老師回答的疑問，周一到周六，課程組老師分組值班，隨時答疑，這對學生理解課堂所學知識提供了很大方便;課堂交流區呈現的是在課件中作為教學內容的討論;老師同學都可參與其中;綜合討論區是大家都可以發表任何想分享的經驗及想法！老師發一個內容，大家都根據自己了解的情況發表看法。例如說說你所知道的一些新型農藥或植物生長調節劑的分子結構，對有機化學在涉農領域的應用談談自己的理解，僅一周時間學生回復有兩千多人次，內容基本上涵蓋了大部分化學農藥，參與的學生涉及本校及外校的各專業，這樣活躍了學生思維，激發了學習的興趣和熱情。課堂測試和每章節設置測試題，可以幫助學生檢測對所學知識的掌握程度，根據測試結果老師也很方便了解學生學習情況，對下一步教學提供參考幫助。在MOOC線上，我們還設置了擴展知識板塊，把與有機化學內容相關的知識發給學生，拓展學生視野，提高學生的創新思維能力。如學習烷烴內容時介紹可作為石油、天然氣的新時代替代能源而備受期待的可燃冰，講烯烴時引入人工合成化學調節劑乙烯利的相關研究及其用途，芳香烴時介紹苯并芘，一種致癌物質和突變原等，通過教學內容與工農業生產及日常生活相聯系，同學們能深刻理解學習有機化學課程的意義，激發他們學習這門課程的興趣。

兩年來，我們在有機化學教學過程中，除了傳授知識外，還注意學生的科研素養、思維方法、學科美、自主學習能力等方面的培養，把育人融于教書過程中，得到其他老師和學生的肯定和好評。教書育人是教師的天職，探索如何將育人與教書有機結合，構建教書育人新模式，全面提升人才培養水平是我們追求的目標。作為教師，在以后有機化學教育的旅途中，我們甘愿做一個行者，不斷行走，不斷思索，踐行教書育人的職責，為提高我國高等教育發展水平作貢獻。

參考文獻：

[1]韓香，顧軍，張秋燕，等.有機化學在生命科學領域的應用和發展[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2003，5（4）：357.

[2]周翠蘭，殷宇芳，張佳，等.DNA甲基化的生物學意義及其檢測方法[J].南華大學學報（醫學版），2005（02）：148.

[3]王彩霞，徐翠蓮，樊素芳，等.提高農業院校有機化學課堂教學質量的幾點體會[J].廣東化工，2019，46（5）：248-249.

基金項目：河南省教育科學“十三五”規劃項目“農科有機化學課程教書育人的探索與實踐”（編號：[2019]-JKGHYB-0033）;中華農業科教基金教材建設研究項目“農業院校應用化學專業有機（波譜）分析教學模式及教學手段的改革與實踐”（編號：NKJ201803031）;中華農業科教基金教材建設研究項目“農科《基礎化學實驗》（第2版）教材建設研究”（編號：NKJ201802006）

作者簡介：王彩霞（1967-），女，漢族，河南新野人，博士，副教授，研究方向：有機合成及應用。

通訊作者：徐翠蓮（1965-），女，漢族，河南西平人，博士，教授，研究方向：有機合成及應用。