農藝教育專業有機化學教學研究與實踐
——以江西農業大學農藝教育專業有機化學教學為例

吳蘇琴，陳金珠，熊萬明，付凌

江西農業大學化學系，南昌 330045

農藝教育專業以培養掌握大田作物高產栽培措施，病蟲害防治等的基本理論和技能；具有從事現代農業教學、生產、技術開發與推廣等工作能力的復合型應用人才為目標。而植物生長調節劑的研制，病蟲害防治藥物的開發及農業技術開發等都離不開有機化學。本文就農藝教育專業對有機化學知識的需求，結合當前復合型應用人才培養特點，通過實證研究課堂教學與實驗教學相結合的教學模式在有機化學課程教學中的具體應用和實踐效果。這對學生就業及未來發展有著非常重要的現實意義。

1 農藝教育專業有機化學教學現狀及改革必要性

當今的農藝教育專業人才不僅要有扎實的理論知識，更要具備一定的實踐能力。實踐性較強是農藝教育專業課程的顯著特征，教學過程中不僅要傳授理論知識，還需要進行生產實踐訓練，將理論與實踐整合起來，整體提升學生的綜合素質和能力。

目前，農藝教育專業有機化學課程教學主要存在以下困境：

(1) 農藝教育專業學生主要來自技校、中專或職高，很多學生的化學基礎知識儲備不足。由于基礎薄弱，學生的認知能力存在一定的難度，大多數學生在課堂表現、自主學習能力、授課方式適應能力等方面都有待加強。而有機化學內容繁雜、理論性強，有限課堂時間內學生無法充分理解理論知識。近年來有機化學教學引入了多種教學模式改革，如“翻轉課堂”“慕課”“微課”“混合式教學”等[1–4]。往往由于學生化學知識欠缺，課前準備不足和課堂時間有限，難以達到預期教學效果。而有機化學的實驗設計未考慮知識的應用性，缺少理論知識的應用背景，無法將理論與實驗建立聯系，不符合農藝教育專業人才培養要求。因此，為了提升有機化學教學質量，提高學生綜合能力，對農藝教育專業有機化學教學模式的研究是非常有必要的。

(2) 由于近年來高校教學改革，農藝教育專業由5年制改為4年制，導致大學課程總學時數大幅度削減，有機化學課程學時數也不得不壓縮，在學時數大量減少的情況下，將無法保證學生有效地掌握有機化學知識，對學生專業基礎知識的儲備影響較大，學生在專業知識學習中不能很好地運用有機化學知識。構建新的教學模式是培養應用能力和實踐精神較強的農藝教育專業人才當前的迫切需求。

2 課堂教學與實驗教學相結合教學模式的有益效果

課堂教學與實驗教學相結合的教學模式，將實驗內容融入到課堂教學中，對提升教學質量將具有積極意義。

(1) 有效利用課堂時間。在進行實驗教學的過程中，教師可以選擇一些能跟平常生活相關的實驗內容，提高學生的興趣，激發出他們的學習熱情。這能夠讓學生在課外自主鉆研知識，主動吸收知識，從而能夠減少教師在課堂的知識傳授時間。

(2) 有助于提高學生的課程參與度。在實驗的設置中，實驗內容可適當增加與農藝教育專業知識相結合的綜合性、設計性實驗，學生分小組通過資料查詢等方式解決問題，能鞏固課堂所學理論知識。

(3) 有利于師生協作性探究。課堂教學與實驗教學相結合的教學模式使得教學過程不再是被動傳授，而是師生通過實驗進行協作性探究的研究過程，從而增強學生的分析能力和實踐能力。

3 基于課堂教學與實驗教學相結合教學模式的課程設計

3.1 課程內容設計

教育理念和教學目標的實現要以教學內容為載體。專業不同有機化學教學內容的標準不同，可根據專業培養目標合理精簡、整合教學內容，以便學生在限定的課時內掌握符合本專業對有機化學知識需求的內容[5]。農藝教育專業有機化學課堂教學總學時48學時，在短學時條件下，為了讓學生能更好地領會、汲取和理解抽象的理論知識，將實驗教學由原來的24學時調至32學時，在課堂和實驗室之間完成知識的內化，使課堂教學與實驗教學緊密結合。

通過整合、優化已有的教學資源，再根據理論與實踐兩者相結合的特點，對資源進行補充，不斷完善教學內容。為了達到優質的教學內容設計標準，教研組提出了教學內容設計。

(1) “酚”課堂教學與“阿司匹林的制備”實驗相結合。酚在生活生產中有一定的實用性，只靠課堂上講解酚的性質，學生時常反映對酚的內容領會不夠，容易忘記。出現這一問題的根源，正是因為學生對酚缺乏感性認識。針對這一問題，以水楊酸為原料設計退熱、鎮痛藥“阿司匹林的制備”實驗，水楊酸是從植物中提取出來的一種解熱鎮痛藥品，由于其酸性較強，對胃腸道有刺激作用。如果將水楊酸中的酚羥基轉換成酯基得到阿司匹林，酸性明顯減弱，副作用降低。課堂上講授酚的酯化性質以后，讓學生進到實驗室進行實驗操作，教師引導學生運用課堂教學中的理論知識分析實驗中的問題，學生通過動手和思考，增強對理論知識的領悟。

(2) “醛、酮”課堂教學與“苯甲醇和苯甲酸的制備”實驗相結合。“醛、酮”是有機化學的重要章節之一，課堂上講解醛酮的性質時，由于理論性強且抽象，學生感嘆枯燥又難學。鑒于此選取以苯甲醛為原料合成苯甲醇和苯甲酸，其合成原理運用了醛酮理論知識的歧化反應，我們利用理論知識指導實驗，反過來實驗操作對課堂理論知識的認識與理解起到強化鞏固作用，課堂內容與實驗內容的有效結合，增強了學生學習的熱情和興致。

(3) “羧酸”課堂教學與“乙酸乙酯的制備”實驗相結合。羧酸是許多動植物代謝的重要產物，也經常用于臨床藥物、香料和日用化妝品，是一類重要的有機化合物。如何讓學生掌握其廣泛的化學性質，僅僅依靠課堂上介紹其化學性質，學生常常感到空泛，因此開設了“乙酸乙酯的制備”實驗。在課堂教學講授羧酸的性質之后進行實驗教學，通過實驗學生可提高學習興趣，加強對課堂理論知識的理解，最終達到理論與實踐的融會貫通。

課堂教學為學生提供了豐富的理論知識，指導學生實驗訓練；而與理論相匹配的實驗訓練則加強理論知識深化穩固。

3.2 課程教學設計

課堂理論教學需要通過實驗獲得必要感性知識，實驗則需要以課堂教學的理論為指導得到提高和創新，兩者相輔相成，最終培養具有清晰思路和實踐水平的應用型技術人才。根據農藝教育專業的特點，通過長期的教學實踐和探索，課程組提出了如圖1所示的有機化學課程教學過程。

圖1 農藝教育專業有機化學教學過程

(1) 教師課前準備，引導學生自主學習。在傳統的課程教學中，學生做課前預習的時候，由于難以抓住重點和難點，缺乏學習主動性，課前階段發揮的作用非常少。在課堂教學與實驗教學相結合的教學模式中，課前，教師選擇一些能跟平常生活相關的實驗內容，提高學生的興趣，激發學習熱情，引導學生查閱相關資料，可以減少課堂知識傳授時間。

以“酚”的學習為例，與酚相匹配的實驗是“阿司匹林的制備”。課前，教師指出阿司匹林是一種常用的消炎、止痛、退熱藥物，以生活中的實例引起學生的興趣，使學生有了解這種藥物結構的愿望。教師提出思考題“阿司匹林的合成需要什么原料？原料的結構和用途是什么？這些原料在什么條件下怎樣反應得到這種藥物？”讓學生帶著問題在課前查詢相關藥物制備的資料，通過資料查詢了解阿司匹林的制備原理為酚羥基的酯化反應。那么酚的酯化是怎樣發生的呢？酚還有什么其他的化學性質呢？這些問題在接下來的課堂教學中將進行探討。

(2) 學生課中提問，教師分析講解。課堂教學中教師為學習指導者，學生是學習的真實主體；通過課前的學習和探索，課中，教師組織學生發言，提出問題，教師對問題進行歸納，在課堂教學時，重點講述這部分內容。

如阿司匹林的制備中為什么水楊酸中的酚羥基不能直接和乙酸成酯？而要用乙酸酐才能進行酯化？怎么判斷反應已經完成了？怎么檢驗反應的進度？這些問題學生不能完全弄清楚，教師在課堂上進行分析講解，突出酚的結構和性質，加深學生對酚的結構和化學性質的理解和掌握。

(3) 學生通過實驗，加強課堂教學內容理解。實驗教學是連接理論與實際運用的紐帶，有助于學生對所學知識的活學活用，并可以進一步提高動手能力以及發現問題和分析問題、解決問題的能力[6]。為了課堂教學與實驗教學更好地融合在一起，定期組織教研組討論實驗的內容設計、儀器改進等問題；實驗教學內容安排與課堂教學內容對應，學生在進行實驗之前,掌握了一定的理論知識，有助于實驗的理解和操作；反過來實驗又鞏固了理論知識。

如阿司匹林的制備實驗，安排在酚這節內容的課堂學習后進行，經過課堂學習學生對酚的性質已經有一定了解。實驗教學時教師提問，該制備反應為什么要在無水的條件下進行？溫度為什么要控制在70–80 °C？濃H2SO4有什么作用？讓學生回答，學生通過對這些問題的思考，進一步理解理論知識。通過實驗課學習，學生既能嫻熟地掌握藥物合成的實驗技能，又加強了對理論知識的理解和消化。

(4) 教師課后總結，學生提交作業。課堂教學和實驗教學結束后，教師對重點、難點進行歸納總結。如酚重點內容：酚的命名、結構及化學性質(包括酸性、與FeCl3的顯色、酚的酯化和成醚反應及芳香環的親電取代等)；實驗的重點是掌握酚酰化成酯，運用理論知識解釋實驗問題。經過教師總結，學生對本章理論知識已經成竹于胸，同時實踐能力也得到了培養；最后，教師布置作業并要求提交，根據學生作業情況，教師及時發現學生學習存在的問題，并給出指導。

每輪課程教學結束后，教研組進行綜合評估，發現問題并提出整改方案，保證課堂教學與實驗教學相結合的教學模式得到不斷優化。

4 教學成效

課堂教學與實驗教學相結合的教學模式實施對象為2016–2018級學生，經過3年的教學實踐，采取問卷調查和成績考核的形式，對教學效果進行評價。問卷調查隨機發放48份，回收有效問卷43份。調查內容為查閱資料能力、對課程學習的興趣和主動性、自主學習能力和探索精神、實驗綜合能力及對知識掌握的程度等方面。

調查結果顯示，90%的學生認為查閱資料能力提高了，85%的學生認為對課程學習的興趣和主動性增強，88%的學生認為自主學習能力和探索精神得到了提升，超過75%的學生認為實驗綜合能力得到提高，對知識掌握的程度更牢固。超過80%的學生對課堂教學與實驗教學相結合的教學模式比較認同，但是也發現課程教學方案設計還存在有待改進的地方。

成績考核包括理論考試和實驗考試，課程結束以后學生進行理論課程考試，并對考試結果進行統計,統計結果如圖2所示。近3年的成績顯示，70–89分之間的學生所占人數比較多，不及格人數較低，由此看出大部分學生成績良好，理論知識掌握比較牢固。

圖2 理論課程考試成績統計結果

實驗考試為設計性實驗，由學生自己查閱文獻資料，運用所學的理論知識和實驗技術，獨立設計實驗方案，主要考查學生查閱文獻資料和獨立實踐的能力，提高學生分析問題和解決問題的綜合能力。實驗考核全部達到了課程的教學目標，學生的綜合素質得到全面提高。從考查結果看，課堂教學與實驗教學相結合的教學模式有其優越性。

5 結語

農藝教育專業有機化學教學緊跟學科專業需求，具有更為明確的教學目標和意義。通過對農藝教育專業有機化學教學開展課堂教學與實驗教學相結合的教學模式，用理論知識對實驗實際問題進行處理與分析，有效提升了學生對課堂的參與度，提高學生自主學習能力，實現對學生思維能力和探索精神的培養，促進了學生對有機化學知識的掌握和應用，為應用型人才的培養創造條件。實踐結果表明，課堂教學與實驗教學相結合的教學模式值得推廣，可運用到更多學科的教學中。