接受OBE理念在有机化学中进行初步课堂教学改革尝试_刘秀杰.pdf

201917 教学研究 82Modern Chemical Research 当代化工研究 接受OBE理念，在有机化学中进行初步课堂教学 改革尝试 ＊刘秀杰 薛松 梁茂 王秋生 孟祥太 辛春伟 刘旭光 安金霞 （天津理工大学化学化工学院有机化学教研组 天津 300384） 摘要近年来，随着OBE理念在高校工程教育中深入人心，广大教师已经认识到OBE理念将带来一场深入持久有效的教育改革，课堂教学 改革势在必行。热衷课堂教学改革者越来越多。本文在探究OBE理念基础上，和各位分享一下近两年来我们在本科有机化学课堂教学上改 进的初步体验。希望有更多同行加入到在OBE理念指导下的工程教育教学的改革浪潮中,为国家培养更多更好合格的本科工程专业毕业生。 关键词OBE；有机化学；教学改革 中图分类号G642.0 文献标识码A Accepting the OBE Concept and Conducting Preliminary Res in Organic Chemistry Classroom Teaching Liu Xiujie, Xue Song, Liang Mao, Wang Qiusheng, Meng Xiangtai, Xin Chunwei, Liu Xuguang, An Jinxia School of Chemistry and Chemical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin, 300384 AbstractIn recent years, with the OBE concept deeply rooted in the engineering education of colleges and universities, the teachers have realized that the OBE concept will bring about an in-depth and effective education re. The classroom teaching re is imperative. Based on the exploration of the OBE concept, this article will share with you the initial experience of improving the undergraduate organic chemistry classroom teaching in the past two years. We hope more colleagues will join the re wave of engineering education under the guidance of the OBE concept, and train more and better qualified undergraduate engineering graduates for the country. Key wordsOBE；organic chemistry；classroom teaching re OBE，全称是Outcome Based Education，即基于“学习 结果”的工程教育实践。马来西亚、南非和中国香港已经分 别在20世纪50年代、1998年和2005年开展或推行OBE模式， 目前世界各国都在积极推行使用。工程教育是我国高等教育 的重要组成部分，在高等教育体系中“三分天下有其一”。 截至2013年，我国普通高校工科毕业生数达到2876668人， 本科工科在校生数达到4953334人，本科工科专业布点数达 到15733个，总规模已位居世界第一。工程教育在国家工业 化进程中，对门类齐全、独立完整的工业体系的形成与发 展，发挥了不可替代的作用。工程教育专业认证的核心就是 要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求， 是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。工 程教育专业认证要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办 学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开， 并强调建立专业持续改进机制和文化以保证专业教育质量和 专业教育活力[1]。 工程教育专业认证强调以学生学习为中心，聚焦于学 生“应该得到什么”。在我国工程教育专业认证的一般标准 中，明确提出工程教育专业的毕业生应具备人文社会科学素 养、社会责任感和工程职业道德、专业基本理论知识、创新 态度和意识、能正确认识工程对于客观世界和社会的影响、 一定的组织管理能力、表达能力和人际交往能力、终身学习 能力、国际视野和跨文化的交流、竞争与合作的能力等十项 基本能力和素质。这些能力和素质既充分反映当代工程实践 对工程师素质的基本要求，也考虑学生作为个体“人”的发 展需要。 考虑学生作为个体“人”的发展需要，就要充分考虑 每一个学生的个体差异，给所有学生以平等的机会来达成学 习成果。工程教育专业认证是通过评价所有学生学习成果的 达成度来评价专业办学的有效性。国家中长期教育改革和 发展规划纲要（2010-2020年）明确提出“关心每个学 生，促进每个学生主动地、生动活泼地发展，尊重教育规律 和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育。”大力 倡导以学生为中心的工程教育专业认证为实现这一目标提供 了可借鉴的框架体系和具体操作模式。 工程教育专业认证还有一个非常重要的理念就是持续改 进。“持续”是连续的时间概念。显而易见，改进不仅仅在 认证之后，更应在认证之前实现教育教学以及管理理念的转 变，从便于管理到便于促进学生的发展。同时更应该在认证 过程中，促进教育教学改革的持续深化，设计课程体系，改 进课程教学，转变管理模式，为学生多样化发展提供合适的 舞台[2]。 有机化学是理工科高等学校化工、应用化学和制药工程 专业的一门必修课，也是天津理工科大学最重要的学科基础 课和学科专业课之一。我们前期在有机化学教学改革中，也 进行过一些实践[3]。但和OBE的理念要求差距甚远。2016年 底以来，天津理工大学积极开展OBE理念的有关教育，目的 是让这一理念深入教师之心。学校提出可以采用小步慢走的 方式，不断在教育教学中进行新实践和新尝试，可以先从雨 课堂、小班讨论和翻转课堂等容易处入手。 在课程改革的过程中为提升学生综合能力，增加了集中性 实践教学课时，并将“双创”课程纳入本科人才培养方案[4]， ChaoXing 201917 教学研究83 Modern Chemical Research 当代化工研究 相应地缩减了理论课的课时[5]，但教学内容的总量并没有因 课时减少而减少。因此，让学生更加有效的参与到课堂学 习，将课堂“翻转”过来显得尤为重要[6]。本文将就接受 OBE理念后，我们在有机化学中进行初步课堂教学改革几点 尝试，与大家分享。目的是让学生体验到教师的期望，获得 成就体验，丰富学习经验，提高能力和水平。 1.把授课内容合并调整，力求一次讲解细致清楚 （1）在课程讲授卤代烷一章中，单分子亲核取代 （SN1）、双分子亲核取代（SN2）、单分子消除（E1）和双 分子消除（E2）反应机理及其应用都是教学的重点，而这些 机理中的大部分在醇的内容中还要再讲。如果讲解两次，受 时间所限，可能都讲不清，讲不透。可以在卤代烷一章，详 细介绍SN1和SN2机理及相互关系及对比，简单介绍E2消除； 在介绍醇类化学性质时，再详细介绍E1反应历程，并再次介 绍卤代烷的E2及与E1对比。将E1和E2对比时，要强调卤代烷 的消除大多是E2消除，且在碱性介质中；醇的消除，几乎都 是E1消除，通常在酸性介质中进行，因醇发生消除涉及强碱 性基团羟基的离去，通常要困难一些；在酸的帮助下，难以 离去的羟基可以变成碱性更弱的易于离去水分子。这样，可 以避免一章中机理部分占比例太高，同学搞不清楚，难以记 忆。当然，即使教师讲的很细，同学们也要进一步思考，反 复记忆后，才能较准确地掌握大部分内容。 （2）有关碳负离子反应及机理部分，一直是有机化学 课程的重点和难点之一。由于该部分反应涉及到的章节和 反应较多，每个反应都讲清楚，需要占用课时较长，实难 实现。在授课中，可以重点突出，以点代面，举一反三。 如，在醛酮一章中，关于碳负离子的缩合反应，可以精确 详讲Aldol（羟醛）缩合反应、机理和应用，尤其强调反应 是在羰基a碳上发生及负碳离子如何生成，失去的H2O中的 H和O是分子结构中哪一部分提供的；对其它羟醛缩合型反 应，如，Perkin反应、Knoevenagel反应和Darzens反应，在 讲解时，可以着重谈反应中分别失去的羧酸、水和醇及氯 负离子，都是如何形成的。在羧酸衍生物一章中，需要将 Claisen酯缩合详细介绍，其它内容简略介绍；如Dieckmann 酯缩合是Claisen酯缩合在分子内的扩展。Mannich反应和 Benzoin缩合等在本质上与Aldol缩合和Claisen酯缩合是相 同的，是上述典型缩合反应的扩展，重点讲解这些反应的差 异，总体可略讲。 2.提高作业要求 作业，除了做书后习题外，还应提倡同学们提交重点章 节总结作业。如果同时教授几个班，可以将重点部分分别由 不同班级总结不同章节，使每一位同学都动起来。将总结作 业的分数作为平时分数的一部分。鼓励同学主动提高自己分 析问题和总结归纳的能力。 3.相信同学的自学能力，留下二次老师总结和引领复习 时间，让同学们自己完成来总结和讲解 以往在授课期间或结束，我们会把上课内容进行穿插 和总结，期末引领同学复习，确实提高了及格率。但是和让 同学们自己完成总结和讲解的效果相比，后者显然更好。实 施两年来，特别是同学们看到自己的同班同学学习得那么明 白，讲得那么好，同学们的学习热情大大提高，不及格率下 降了近一半。以下是比较适合同学们自己完成总结和讲解的 部分。 1命名 随着同学们对有机化学学习兴趣的增加，很多同学希望 看看英文教科书、查阅英文实验文献，以适应硕士研究生入 学考试、各类实践教学及竞赛的需求。普通高校本科有机课堂 教学基本只介绍中文命名的规则，英文命名极少讲。可以建 议学生参考指定教科书（如，邢其毅版基础有机化学） 中有机化合物的分类、结构表示和命名的内容进行自学，在 课堂上只需要提示学生注意中英文命名当中基团命名顺序的 不同以及重点构词法的内容。并且在学期末采用15分钟左右 的汇报形式将自学内容表述出来，既省时又锻炼了学生总结 能力。 2芳香性 芳香性的知识体系是比较系统化的，在课堂中可以从分 子轨道理论入手进而导出休克尔规则，这样可以将分子轨道 理论进行复习，同时使知识更有连贯性。把常见的具有芳香 性的化合物介绍后，课下可以让学生自行总结各类具有芳香 性的化合物；对于学有余力的同学可以自学同芳体系以及反 芳体系的内容，开拓学生视野。 3SN1、SN2、E1和E2反应机理及相互关系 在单凭教师的讲授并不利于学生的理解，要让学生有效 的参与进来是提高教学效率的最好办法。我们可以在日常教 学中，先行讲授SN1和SN2的影响因素、反应机理，待这些问 题解释清楚后，可让学生自行总结SN1和SN2的异同点；E1和 E2反应的讲授方法相同，当SN1、SN2、E1和E2反应讲授完毕 后，学生自主完成这些反应的区别与联系，并于本章教学完 成后进行学生专题汇报，达到能够及时接受新知识的目的。 4羧酸的酸性规律 由于前期介绍了苯酚的酸性。羧酸的酸性，总体上与酚 类很相似。同学们的总结是容易进行的。 5胺类的碱性规律 如果能够掌握酸性的影响规律，碱性的影响规律相反， 非常易于掌握。将酸性和碱性通过相互对比进行学习，在理 解上会更加容易。 6乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯在合成上的应 用 乙酰乙酸乙酯的性质及其在合成上的应用，是羧酸衍 生物一章的重点内容之一，尤其是用于合成具有丙酮型结构 的化合物，具有公式化的特点，同学们肯下功夫就可以彻底 掌握。而丙二酸二乙酯在合成上的应用，与乙酰乙酸乙酯相 比，起始物不同，目标化合物为具有乙酸型结构化合物，其 过程及要使用的试剂均相同；因此非常利于同学们自学，提 高获得感。 7对重点章节部分的总结 完成对重点章节部分总结作业后，安排不同章节分别由 不同班级选出代表，采用ppt的形式，在课堂进行讲解。老 师对每一位代表的讲述进行评论。每每由同学讲解时，总是 座无虚席，没有同学玩手机，大家都在全力倾听。如此树立 的学习榜样和好的学风，是大家能够感受到和学习到的。对 树立学习信心，提高自信心，非常有帮助。 总之，对OBE理念，我们需要边接受边实践。万事开头 难，当我们开始做，就会有所改变和有所收获。将学生的角 ChaoXing 201917 教学研究 84Modern Chemical Research 当代化工研究 色由重点放在了教师希望学生掌握知识的被动角色变为重点 在学生理解和掌握知识的主动角色；在学习方式上强调知识 掌握的被动方式，变为批判性思考、理论和反思的主动性学 习方式；由教师负责学习的被动学习动力，变为学生负责自 己的学习，不断反馈和积极的自我价值感。鼓励教师灵活使 用个性化教学方法和教学内容去实现预定目标。OBE的精神 实质是以学生为本，由教师中心变为学生中心；侧重于发展 学生的高阶能力。让我们珍惜当下本科工程教育工作的大好 形势，努力为国家培养更多更好的合格本科工程专业毕业人 才。 【参考文献】 [1]教育部.中国工程教育质量报告,2014. [2]高蓓蕾.以学生为中心工程教育专业认证的核心理念. 中国科学报,2015-01-08,第7版视角. [3]刘秀杰,薛松,梁茂,辛春伟,王秋生,孟祥太,张有来,李平, 刘福德.从有机化学理论课谈在基础课中黑板教学和多媒体教学相 结合的体会.教育教学论坛,2017,8307-8. [4]中南民族大学实践教学体系立体化全方位[J].教书育 人,2019689. [5]张国光.有机化学的改革与创新[J].环球市场,201912 221. [6]高巍.传统板书与多媒体技术在大学有机化学教学中的平 衡[J].中国科教创新导刊,201116162. 【作者简介】 刘秀杰（1960-），女，汉族，教授，天津理工大学化学化工 学院有机化学教研组；研究方向药物化学。 图1 图2 ChaoXing