如何提升礦物材料類有機化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的探討*

馮 麗，楊春成

(河北地質(zhì)大學(xué) 寶石與材料學(xué)院，河北 石家莊 050031)

有機化學(xué)是材料科學(xué)與工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。我校的材料科學(xué)與工程專業(yè)的主要特色是礦物材料。礦物材料學(xué)是研究礦物原料的特性(礦物原料成分、結(jié)構(gòu)、性能、產(chǎn)狀及相互間關(guān)系)，礦物材料組成與結(jié)構(gòu)、性能與使用效能、制備工藝、材料設(shè)計，以及它們之間關(guān)系的科學(xué)[1]。礦物材料學(xué)是材料科學(xué)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(xué)與工程要研究的幾個要素(材料的組成與結(jié)構(gòu)、制備工藝、性能與應(yīng)用等)，而研究這些要素都離不開有機化學(xué)的相關(guān)知識。

有機化學(xué)的知識含量豐富、有機化合物眾多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有機化學(xué)反應(yīng)機理抽象難懂。對于不同學(xué)校的不同專業(yè)，都需要根據(jù)專業(yè)特點和本專業(yè)的實際情況，探索適合自己的有機化學(xué)課程教學(xué)的方式方法。我們查閱了相關(guān)文獻資料，目前對材料科學(xué)與工程專業(yè)的高分子材料、功能材料、新能源材料等方向的有機化學(xué)課程教學(xué)改革的探索較多[2-4]，很少有礦物材料類有機化學(xué)課程教學(xué)改革的探索或?qū)嵺`方面的文獻資料。根據(jù)我們近些年的教學(xué)經(jīng)驗和實踐，本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對如何提升礦物材料類有機化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量進行探索。

1 教學(xué)內(nèi)容的精選

1.1 根據(jù)學(xué)生的知識儲備進行選擇

我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生來自全國各地。有機化學(xué)的知識儲備主要來自于中學(xué)階段。經(jīng)過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，學(xué)生中學(xué)學(xué)習(xí)的教材版本不盡相同，高考時所考的內(nèi)容也不完全相同，所以學(xué)生的有機化學(xué)知識背景也有很大不同。另外，近幾年入學(xué)的學(xué)生都是高考改革以后的考生，有的學(xué)生高考時未選擇化學(xué)這門課程，這些學(xué)生的知識儲備僅停留在高中畢業(yè)考試的階段，所以這部分學(xué)生的有機化學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱。

鑒于每一屆學(xué)生的學(xué)情不同，教學(xué)內(nèi)容在不偏離教學(xué)目標的前提下，每年都會根據(jù)實際情況進行微調(diào)。調(diào)整時的依據(jù)主要有兩個方面：一是根據(jù)對學(xué)生的調(diào)查問卷情況進行。二是根據(jù)授課時學(xué)生的反應(yīng)情況進行實時調(diào)整。筆者認為，第二方面的依據(jù)是更重要、也更準確的。在授課過程中，學(xué)生有沒有聽明白，是否真正理解了所講內(nèi)容，可以根據(jù)學(xué)生的語言、表情等反應(yīng)出來。如果學(xué)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(shù)時間學(xué)生會沉默不語，表情也會略顯茫然。因此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際反饋情況對教學(xué)內(nèi)容進行實時調(diào)整。

1.2 根據(jù)專業(yè)特點進行選擇

關(guān)于有機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，針對不同學(xué)校的不同專業(yè)，側(cè)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(chǔ)、環(huán)境礦物材料、能源礦物材料、醫(yī)藥用礦物材料、農(nóng)業(yè)用礦物材料等方面[5]，即對于礦物材料的組分和結(jié)構(gòu)、礦物材料的制備、礦物材料的性能和應(yīng)用等都涉及有機化學(xué)的知識。因此，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，要重點選擇跟礦物材料直接有關(guān)的內(nèi)容，少選或不選跟礦物材料關(guān)系不太密切的內(nèi)容。

1.3 根據(jù)學(xué)時情況進行選擇

我校材料科學(xué)與工程專業(yè)的有機化學(xué)課程僅為32個學(xué)時。鑒于學(xué)時較少，我們選擇了呂海霞主編的《材料有機化學(xué)》作為主要參考教材[6]。該教材的編排，注重基本理論和基礎(chǔ)知識，刪減了一些理論性較強、較難且跟材料類專業(yè)關(guān)聯(lián)不太密切的內(nèi)容。教材內(nèi)容簡明扼要、通俗易懂，既實用也夠用。考慮到我校材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生的知識儲備、教學(xué)時限、專業(yè)需求等情況，我們也對本教材的相關(guān)內(nèi)容進行了調(diào)整和補充，具體如下：

1)刪除了部分內(nèi)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(yīng)用，本章內(nèi)容跟礦物材料關(guān)聯(lián)度較小，故刪除了這部分內(nèi)容。教材第13章主要介紹合成高分子聚合物，因后續(xù)開設(shè)的專業(yè)選修課高分子材料中會詳細講授這部分內(nèi)容，故在有機化學(xué)課程中刪除了該部分內(nèi)容。

2)精簡了部分內(nèi)容。教材第5章對映異構(gòu)這部分內(nèi)容，跟礦物材料的關(guān)聯(lián)度較小，因此教學(xué)內(nèi)容只保留了對映異構(gòu)、物質(zhì)旋光性的基本概念及最簡單對映異構(gòu)體構(gòu)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(huán)化合物，對于礦物材料的學(xué)生來講，本科階段僅需要掌握這些有機化合物的命名、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，而對于其合成方法可簡單了解，所以在教學(xué)過程中對其合成方法進行了精簡。

3)重點的教學(xué)內(nèi)容。除了上述刪除和精簡的內(nèi)容，教材的其他部分都是需要學(xué)生重點學(xué)習(xí)并掌握的。由于我們的大部分學(xué)生有機化學(xué)的基礎(chǔ)較為薄弱，且學(xué)時較少，所以即使是重點教學(xué)內(nèi)容也必須精之又精，也只能講授和礦物材料相關(guān)性較大的，且符合學(xué)生學(xué)情的、學(xué)生能理解并能接受的最基本的概念、最基礎(chǔ)的知識。根據(jù)我校的實際情況，我們重點講授的內(nèi)容包括：碳原子的雜化軌道理論，有機化學(xué)反應(yīng)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(jié)構(gòu)與性質(zhì)等。這些教學(xué)內(nèi)容中的重中之重是讓學(xué)生掌握有機化合物的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反應(yīng)其結(jié)構(gòu)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(xué)習(xí)某一類型典型有機化合物的性質(zhì)后而推導(dǎo)出其同系物的性質(zhì)。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(nèi)對數(shù)目繁多的有機化合物有一定的認識，必須緊緊抓住結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一主線。

4)補充的教學(xué)內(nèi)容。教材是教學(xué)內(nèi)容的主要參考資料，是為了便于學(xué)生學(xué)習(xí)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(guān)教材、國家精品慕課、國內(nèi)外最新文獻資料等對教學(xué)內(nèi)容進行適當補充。教師也會在授課過程中根據(jù)學(xué)生的反饋情況及時補充一些中學(xué)化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、材料學(xué)等方面的基礎(chǔ)知識，以便于學(xué)生更好的理解有機化學(xué)的相關(guān)知識。

2 教學(xué)方法的多樣性

為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生愿意主動參與到課堂教學(xué)中來，教師在選擇教學(xué)方法時應(yīng)以學(xué)生為主體。根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論[7]：聽講、閱讀、視聽和演示屬于被動學(xué)習(xí)，24 h 后學(xué)習(xí)內(nèi)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(xué)習(xí)，24 h 后學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率分別可達到50%、75%和90%。為了提升有機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，達到更好的教學(xué)效果，我們對教學(xué)方法進行了逐步優(yōu)化，在教學(xué)過程中盡量減少被動學(xué)習(xí)的教學(xué)方式，更多運用主動學(xué)習(xí)的教學(xué)方式。

2.1 被動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法

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

第一，盡量減少教師講、學(xué)生聽的“填鴨式”授課模式。教師講的內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于教學(xué)的重點或難點，或者是學(xué)生反饋需要講解的內(nèi)容。

第二，適當增加學(xué)生自主閱讀的內(nèi)容。可將教學(xué)內(nèi)容中難度較低、易于理解的內(nèi)容讓學(xué)生自學(xué)，自學(xué)過程中有不懂的問題教師再進行個別輔導(dǎo)或集中講解。

第三，更多的采用圖片、視頻等視聽資料呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)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(nèi)外文獻資料等方式獲得。

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

2.2 主動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法

主動學(xué)習(xí)的方式主要有討論、實踐和教授給他人等，這種方式的學(xué)習(xí)留存率遠高于被動學(xué)習(xí)的方式。因此在教學(xué)過程中，我們更多的采用了主動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。具體的教學(xué)實施方式有小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂等。由于這些教學(xué)環(huán)節(jié)在前期準備、結(jié)果呈現(xiàn)和效果評價等方面都對時間有一定要求，而我們的教學(xué)課時較少，單個學(xué)生很難在規(guī)定時間內(nèi)保質(zhì)保量的完成整個教學(xué)環(huán)節(jié)，所以這些教學(xué)過程都是學(xué)生以小組的形式共同協(xié)作完成的。

具體的分組情況是：將全班同學(xué)分成幾個小組，每個小組4～6人，設(shè)組長一名。根據(jù)我們的經(jīng)驗，小組成員過少，不容易進行“頭腦風(fēng)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(shù)”的現(xiàn)象。經(jīng)過我們的摸索，將小組成員控制在4～6人是合適的。設(shè)定一名組長，在整個學(xué)習(xí)過程中組長負責協(xié)調(diào)小組成員的任務(wù)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(xué)過程的順利實施。

小組討論和翻轉(zhuǎn)課堂這兩種主動學(xué)習(xí)教學(xué)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(fù)雜難懂的理論知識，或者多數(shù)學(xué)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(jié)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(jié)果等進行匯報。所有小組匯報結(jié)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(jié)論。最后教師對各小組的表現(xiàn)進行點評，對討論內(nèi)容不完備的部分進行補充，對討論中未獲得一致結(jié)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(jié)果等整理成討論報告提交。

2)翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂就是學(xué)習(xí)金字塔理論中的把知識教授給他人的一種學(xué)習(xí)方式，這種方式 24 h 后學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率可達90%，所以在教學(xué)過程中盡可能多的采用了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。具體操作方法如下：教師給各小組指定難度適宜的學(xué)習(xí)內(nèi)容；各小組在組長組織下進行分工協(xié)作，在課前通過閱讀教材、學(xué)習(xí)相關(guān)慕課內(nèi)容、查閱文獻資料等途徑熟悉學(xué)習(xí)內(nèi)容，在充分理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)上制作PPT；教師課內(nèi)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(xiàn)進行綜合評價等，通過這些評價，學(xué)生能夠更深入的理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。實踐證明，對于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，學(xué)生的熱情很高。只有點燃了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，從而獲得更好的教學(xué)效果。

3 注重過程性考核的教學(xué)效果評價

教學(xué)效果如何、學(xué)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(xué)效果進行評價，也為了更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更積極的參與到課堂中，我們對學(xué)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(xué)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(yè)兩種形式，且在總成績中的占比僅為30%，這就造成了部分學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中心猿意馬、敷衍了事，不僅未能夯實基礎(chǔ)知識，也浪費了寶貴的課內(nèi)時間。所以在后期的教學(xué)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(yù)習(xí)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(zhuǎn)課堂的完成情況、階段測驗的正確率、作業(yè)的完成情況等。可以看出，在這些過程性考核中，包括了課前、課內(nèi)、課后三個部分，即包含了整個教學(xué)過程。

課前部分：對課前預(yù)習(xí)情況的考核有助于督促學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)效率和對相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的掌握程度。

課堂部分：課內(nèi)考核跟老師的互動情況有助于學(xué)生緊跟教師思路、積極主動思考。考核課堂筆記在于督促學(xué)生將教學(xué)內(nèi)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(fù)習(xí)相關(guān)知識。考核小組討論的情況可以了解是否所有學(xué)生都積極參與了討論，學(xué)生對所討論問題的掌握程度，所設(shè)置的問題在以后的教學(xué)中是否需要調(diào)整等等。考核翻轉(zhuǎn)課堂的完成情況，可以了解學(xué)生查閱資料的權(quán)威性，PPT制作的完整性、準確性、美觀性，講解PPT的主講人對內(nèi)容的熟悉程度等情況，教師可以根據(jù)不同情況有針對性對學(xué)生提出改進意見和建議，或者根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂的呈現(xiàn)情況判斷設(shè)置的內(nèi)容是否合理以及決定在以后的教學(xué)中是否對內(nèi)容進行適當調(diào)整等。階段性測驗也是課內(nèi)考核的一部分，一般是一章一測。測驗內(nèi)容通常是最基礎(chǔ)的知識，通過測驗結(jié)果學(xué)生可以了解自己對所考核章節(jié)基礎(chǔ)知識的掌握情況，以便于在學(xué)習(xí)上“查漏補缺”，為以后的學(xué)習(xí)夯實基礎(chǔ)。

課后部分：教師布置的課后作業(yè)通常不是一眼就能看出答案的，一般是需要學(xué)生經(jīng)過思考分析、查閱資料或與同學(xué)討論等才能知道如何解答。課后作業(yè)側(cè)重于考核學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用能力，通過完成課后作業(yè)，有助于學(xué)生將零散的知識“鏈接”起來，使所學(xué)知識完整化、系統(tǒng)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(cè)重于評價學(xué)生對某一知識點、某一章節(jié)內(nèi)容的掌握情況，期末考核則側(cè)重于評價學(xué)生對整體教學(xué)內(nèi)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(guī)避學(xué)生不理解相關(guān)知識、不會運用相關(guān)知識、不能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識“活學(xué)活用”，只是靠死記硬背記住答案但“考完即忘”的現(xiàn)象，所以期末測驗考核的是學(xué)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。可以看出，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(xué)生的成績，這樣就大大減少了部分學(xué)生平時不認真學(xué)習(xí)，考前突擊學(xué)習(xí)撞大運通過考試的情況。

注重過程性考核，還體現(xiàn)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(diào)整為均占50%，調(diào)高了平時成績的占比，調(diào)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(xué)生進行更全面的過程性評價，也可督促學(xué)生注重學(xué)習(xí)的過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生在過程性考核時跟著小組其他成員“混”了個不錯的分數(shù)，認為期末考試隨便應(yīng)付一下就能蒙混過關(guān)的可能性。

表1 總考核成績的比例分配

通過對學(xué)生平時成績和期末成績占比的合理分配，可使考核測評結(jié)果更客觀、更準確的反應(yīng)教學(xué)效果，教師也可更準確的對考核結(jié)果進行分析，從而確認教學(xué)目標的達成情況，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的經(jīng)驗和不足，繼續(xù)完善自己的教學(xué)。

4 結(jié)語

本文論述了如何提高礦物材料類有機化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量。根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗和實踐，我們認為，可以從以下方面著手：首先，根據(jù)學(xué)生的知識儲備、專業(yè)特點、學(xué)時情況等精選教學(xué)內(nèi)容。其次，根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論，盡可能多的選擇主動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法，減少被動學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。最后，為了更全面、客觀的對教學(xué)效果作出評價，更加注重多元化的過程性考核。在教學(xué)實踐過程中，通過對有機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果評價等方面持續(xù)更新迭代，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，鍛煉了學(xué)生主動思考的能力，促進了學(xué)生團結(jié)協(xié)作的能力，提高了課堂的利用效率，從而也持續(xù)提升了課程的教學(xué)質(zhì)量。