研究性教學(xué)法在有機化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

田 燕，王 曉，崔月芝，黑曉明

（齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）化學(xué)與化工學(xué)院 山東 濟南 250013）

有機化學(xué)是高等院校化學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)課程，學(xué)生對該課程的掌握程度會影響到其后續(xù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)與理解，開放性、實踐性特征突出。研究性教學(xué)是一種在教師的組織指導(dǎo)下學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實踐的教學(xué)。鑒于當前高校的教學(xué)狀況，這里的研究性教學(xué)主要是以知識傳承為核心，以創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)為目的，實現(xiàn)學(xué)習(xí)和研究的相互融合，促進學(xué)生運用知識與經(jīng)驗，自主發(fā)現(xiàn)、研究、解決問題，形成良好的思維能力和科學(xué)研究精神。但當前，該教學(xué)法應(yīng)用于有機化學(xué)教學(xué)依然面臨難點，為此有必要對常見問題進行探討并找出相關(guān)解決措施。

1 研究性教學(xué)法分析

1.1 基本含義

研究性教學(xué)的本質(zhì)是以研究為中心，在教師的引導(dǎo)下，基于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作討論，圍繞教學(xué)內(nèi)容，參照現(xiàn)實生活實際，為學(xué)生提供可自由探索、表達、質(zhì)疑等解決疑難的機會，最終將所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題的一種高效教學(xué)形式。

1.2 基本程序

①構(gòu)建問題情境，循序漸進探究。為引導(dǎo)學(xué)生主動探究，教學(xué)工作應(yīng)從激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生問題著手，如可以列舉實驗現(xiàn)象構(gòu)建問題情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考[1]。有機化學(xué)作為一門以實驗為基礎(chǔ)的重要學(xué)科，良好的實驗設(shè)計會使學(xué)生對知識產(chǎn)生濃厚的探究興趣，從而主動參與分析知識形成的過程。②引導(dǎo)探究思路，討論交流得出結(jié)論。教師組織學(xué)生針對問題展開探討，基于分析、綜合、比較等方式獲得結(jié)論。教師在整個過程中不但要了解學(xué)生交流探究的情況，還要根據(jù)學(xué)生觀點適當補充、修正，幫助學(xué)生加深對問題的理解與認識，建立完善的認知結(jié)果。③整理線索，通過實踐探究驗證結(jié)論。驗證是幫助學(xué)生明確自身假設(shè)是否成立的主要手段，是獲取基礎(chǔ)理論知識的關(guān)鍵。學(xué)生通過一系列探討、實踐驗證假設(shè)后，使感性體驗深化為理性認知，獲得成功的喜悅。

2 研究性教學(xué)在有機化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用難點

2.1 學(xué)生層面

一方面，部分學(xué)生自身學(xué)習(xí)意識不強，學(xué)習(xí)動機缺乏、興趣不強，沒有充分把握研究性學(xué)習(xí)課堂上寶貴的探索時間，一般有機化學(xué)學(xué)習(xí)動機基本源于學(xué)習(xí)者對化學(xué)的好奇或某種需求，在此基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來的興趣與求知欲望才是化學(xué)學(xué)習(xí)動機中最為現(xiàn)實與活躍的成分[2]。然而大學(xué)有機化學(xué)內(nèi)容抽象、思維跳躍、理論性強、趣味性少，再加上實際生活中有機化學(xué)實踐應(yīng)用較少，因此學(xué)生難免會缺乏學(xué)習(xí)動機。另一方面，學(xué)生的知識技能基礎(chǔ)較弱。在學(xué)習(xí)大學(xué)有機化學(xué)前，學(xué)生基本都已在高中學(xué)習(xí)了有機化學(xué)基礎(chǔ)，對一些常規(guī)概念知識有所了解，但高中和大學(xué)有機化學(xué)的難度跨度較大，高中基礎(chǔ)知識技能難以直接有效支撐大學(xué)階段的進一步學(xué)習(xí)，容易導(dǎo)致一些學(xué)生產(chǎn)生懼怯心理。此外，有機化學(xué)學(xué)習(xí)依賴于觀察、實驗、理解、想象等活動，要求學(xué)習(xí)者深入到微觀領(lǐng)域，然而部分學(xué)生的學(xué)習(xí)能力水平較低，思維能力和認知能力不強，制約了學(xué)習(xí)效率。

2.2 教師層面

有機化學(xué)邏輯性強、理論抽象，學(xué)生都是初次學(xué)習(xí)，認知結(jié)構(gòu)比較薄弱，依賴于教師的正確引導(dǎo)。然而實際上，部分教師在如何引導(dǎo)這一方面還有所欠缺。一方面，過度關(guān)注知識傳授，忽視在概念學(xué)習(xí)、實驗操作等層面的研究，未充分意識到研究性教學(xué)中，學(xué)生之間的合作關(guān)系的重要性，使得部分學(xué)生遇到困難不會主動與同伴探究、討論。另一方面，忽視學(xué)生在認知與心理層面的差異性。不同的學(xué)生，其成長環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境等也會有所差異，導(dǎo)致每個學(xué)生心理、習(xí)慣和認知方式也存在差異，因此，有必要在教學(xué)過程中綜合學(xué)生的不同性格與學(xué)習(xí)狀況及時調(diào)整教學(xué)進度。此外，在研究性教學(xué)中，教師不再身居課堂主體，而是要走進學(xué)生當中，聽取學(xué)生的意見和建議，但現(xiàn)實中部分教師與學(xué)生溝通較少。

3 研究性教學(xué)在有機化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用措施

3.1 樹立信心，結(jié)合實際引導(dǎo)學(xué)生探究

有機化學(xué)是一門十分復(fù)雜且極具理論性的學(xué)科，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中存有懼怯心理是必然的。因此，在實際教學(xué)中還需先從學(xué)生的心理認知層面著手，幫助消除其心理障礙，克服畏難情緒，鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)時大膽探究，比如在課程緒論講解中，教師可以嘗試先從衣食住行、環(huán)境保護、醫(yī)療保健、生命科學(xué)等層面著手，對有機化學(xué)在生活、生產(chǎn)中的運用和價值進行分析，從而引入綠色化學(xué)、有機納米材料、DNA 重組技術(shù)等學(xué)科前沿內(nèi)容，在正式學(xué)習(xí)伊始就為學(xué)生滲透有機化學(xué)的應(yīng)用意識，拓展學(xué)生的知識面，激發(fā)其學(xué)習(xí)動機和興趣。此外，實際教學(xué)中還需堅持逐步過渡原則，引導(dǎo)學(xué)生充分認知有機化學(xué)探究的基本歷程，即逐步從簡單過渡到復(fù)雜，漸次推進，層層開展[3]。比如為使學(xué)生全面深刻地掌握大學(xué)有機化學(xué)的內(nèi)涵，教師可嘗試帶領(lǐng)學(xué)生進入社區(qū)、工廠、實驗室等，針對性地展開一些實驗調(diào)查，使學(xué)生領(lǐng)悟到有機化學(xué)對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐的基本作用，進而過渡到學(xué)習(xí)興趣上來，因勢利導(dǎo)，運用合理的研究主題，引導(dǎo)學(xué)生展開進一步的探究。

3.2 優(yōu)化課題，根據(jù)不同的內(nèi)容設(shè)計差異性教學(xué)

研究性教學(xué)開展的前提在于充分挖掘教材內(nèi)容和相關(guān)材料，設(shè)計出可供研究的題材。該題材可以是具有定論的問題、新出現(xiàn)的問題，也可以是學(xué)科交叉問題、實際生活問題等，只要能引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識展開深入探究，從而形成創(chuàng)新意識，強化發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力，均可成為好的研究題材[4]。

3.2.1 結(jié)果再現(xiàn)類

有機化學(xué)發(fā)展至今，無數(shù)學(xué)者、研究者專家總結(jié)、提煉出了大量結(jié)論，建立了一系列理論知識體系，其中最典型的諸如親電加成、縮合反應(yīng)等，都具有方法論意義，但對大學(xué)生而言，要想完全掌握還須加以探究。譬如有機化學(xué)中最經(jīng)典的碳正離子的提出與應(yīng)用，涉及大量反應(yīng)機理，多數(shù)教材是先給出反應(yīng)方程式，再給出反應(yīng)機理，呈現(xiàn)過程介紹不詳細，對此教師可引導(dǎo)學(xué)生對其過程展開探究。具體可先給出兩個反應(yīng)方程式，如鹵化氫與硫酸對雙鍵的親電加成，后再回到反應(yīng)機理層面，讓學(xué)生研究兩者的異同，從而明確共同的碳正離子中間體。教師繼續(xù)因勢利導(dǎo)，對碳正離子展開詳細介紹，提問“為何碳正離子是中間體，卻不是過渡態(tài)？”使學(xué)生在研究中間體和過渡態(tài)差異的同時給出正確判斷。如果學(xué)生研究未果，教師再繼續(xù)給予一定引導(dǎo)啟發(fā)，或者讓學(xué)生查閱文獻資料后獲得。

3.2.2 前沿研究類

在有機化學(xué)領(lǐng)域始終有新的知識不斷出現(xiàn)，教師可從一些前沿問題著手，將其設(shè)計為研究課題，在引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)的同時，使之更清晰地了解當下有機化學(xué)的發(fā)展趨向。同時，前沿成果大多數(shù)都處于學(xué)術(shù)形態(tài)，將其轉(zhuǎn)換成研究課題，能在一定程度上將其轉(zhuǎn)化成教育形態(tài)，幫助學(xué)生更好地從中吸收新知識。

3.2.3 學(xué)科交叉類

作為一門基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科，有機化學(xué)和其他學(xué)科的交叉滲透十分常見，如和無機化學(xué)交叉產(chǎn)生的金屬有機化學(xué)、和生物學(xué)交叉產(chǎn)生的生物有機化學(xué)。在研究性課題設(shè)計中，教師可嘗試從這一層面著手，以幫助學(xué)生開闊視野，完善知識結(jié)構(gòu)，強化發(fā)散性思維。

3.2.4 聯(lián)系生活類

有機化學(xué)和生活聯(lián)系十分緊密，日常生活中的一些常見事物都可以拿來作為研究題材，比如烯烴聚合反應(yīng)在日常生活中的應(yīng)用、茶中的茶多酚等等。在各知識點的學(xué)習(xí)中，教師可以將相關(guān)生活問題拿出來引導(dǎo)學(xué)生研究討論，寫出專題論文。

3.3 運用實驗，展開探究

化學(xué)是一門依賴實驗驗證的自然學(xué)科，在探究性教學(xué)中，有必要加強實驗運用，從基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、設(shè)計實驗以及研究實驗四個層面著手，提升有機化學(xué)實驗的多選擇性及學(xué)生的創(chuàng)新技能[5]。傳統(tǒng)有機化學(xué)實驗基本以驗證性實驗為主，作用在于幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，鞏固化學(xué)知識，教學(xué)依附概念與理論，從屬地位明顯，導(dǎo)致其失去了探究性與實用性。在研究性教學(xué)中，可嘗試將這種驗證性實驗改為探索性實驗，以提出問題、引導(dǎo)探索、評價交流、推廣應(yīng)用為步驟展開，要求學(xué)生不僅要掌握必要的有機化學(xué)知識和實驗技能，還要創(chuàng)造性地運用內(nèi)容。比如針對菠菜葉色素提取和薄層色譜實驗，引導(dǎo)學(xué)生在野外自主采集綠葉菜，再將其作為原料，自主設(shè)計實驗進行研究。再比如從茶葉中提取咖啡因，先提出問題“從茶葉中提取咖啡因的方法都有哪些？各自有何優(yōu)缺點？”然后使學(xué)生帶著問題查閱資料、提出假設(shè)，并對實驗結(jié)果進行預(yù)測，從而設(shè)計出實驗對假設(shè)加以驗證。在整個過程中，教師鼓勵學(xué)生自主尋求解決問題的方法，討論總結(jié)獲得結(jié)論，也可以基于問題再次設(shè)計實驗進行實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，加深對知識的理解。

3.4 注重引導(dǎo)，把握方向

要想學(xué)生實現(xiàn)更好的學(xué)習(xí)，并非只在于教師必須應(yīng)用多種好的教學(xué)方法，而是要盡可能給學(xué)生提供更多更好的機會進行知識建構(gòu)[6]。因此，傳統(tǒng)以“教”為主的方式，只是基于知識在數(shù)量層面進行疊加實現(xiàn)知識傳遞，比如在有機化合物的命名中，都是按一定規(guī)則對其結(jié)構(gòu)方法進行表述，教師在介紹命名規(guī)則時，有些直接言明這些規(guī)則屬于人為性，是規(guī)定，只能進行強記，這就容易導(dǎo)致學(xué)生在建立知識圖示式時過于被動。而在研究性教學(xué)方法中，則可以基于建構(gòu)理論教學(xué)觀，要求學(xué)生展開深入探索，先對待命名的有機化合物的結(jié)構(gòu)特征進行分析，再給出“這些結(jié)構(gòu)特征的表達方法是什么”之類的問題，以使學(xué)生展開更深層次的研究分析。教師要始終關(guān)注學(xué)生的研究狀況，及時針對反饋結(jié)果進行評價，幫助學(xué)生實現(xiàn)新舊知識融合并形成新的知識結(jié)構(gòu)。如此，學(xué)生基于問題參與解決活動，就會系統(tǒng)構(gòu)建出化合物命名的知識圖示，形成綜合性的認知結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

研究性教學(xué)促使教學(xué)重點從傳統(tǒng)的知識傳遞轉(zhuǎn)化為能力培養(yǎng)，從關(guān)注結(jié)果轉(zhuǎn)為重視過程，有效彌補了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。將這一理念引入高校有機化學(xué)教學(xué)中，能幫助學(xué)生在參與科學(xué)探索的同時，模擬科學(xué)家發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題的方法，充分搜集和整合信息，最終有效掌握知識。但該方法的應(yīng)用目前還處在探索階段，無論是對學(xué)生還是教師都存在一定制約因素，因此還需繼續(xù)開展更為廣泛且深入的研究實踐，注重課題優(yōu)化、實驗設(shè)計、過程引導(dǎo)，以使教學(xué)效果能有更大突破。