问题情景教学法在有机化学教学中运用

2022-09-21 16:45:55 来源:写作指导

[摘要]“有机化学”是材料类专业的必修基础课程之一,具有知识点多,逻辑性强,复杂难懂等特点。问题、教学媒介、学生和教师是问题情景的关键四元素,基于问题情景的教学法摆脱了传统教学的弊端,它以学生为中心,教师启发学生发现问题,让学生在问题情境中结合理论知识探究并解决问题。此教学方法提高了学生的主观能动性、综合素质和逻辑思维能力,激发了学生学习“有机化学”的兴趣。

[关键词]有机化学;情景教学;教学改革;问题情境;教学方法

有机化学是材料科学与工程专业开设的一门专业基础课程,也是后续诸多专业课的基础。随着广东省新高考模式确定为“3+1+2”的模式,较多学生在高中阶段没有接触到化学。同时,有机化学还面临着课时少、知识点多、逻辑性强、枯燥乏味等特点,对于刚进入大学校园的新生来说,在还未完全适应大学学习环境和学习方式的情况下,往往会出现学习困难、学习兴趣低下、挂科率偏高等现象,因此,迫切需要改进传统的教学模式和方法以适应新的教学需要。

1问题情景教学法的提出

情景案例教学法是由哈佛大学朗道尔教授提出的,它是根据教学目标,以课程相关的情景案例为教学素材,然后通过将学生引入预设的情景问题,以培养学生分析和解决问题能力的一种教学方法[1-2]。虽然情景案例教学法能够加深学生对知识点的理解,提高学生的学习积极性,但是一般的情景案例理论性较强,学生可能会觉得枯燥乏味。同时,单个案例往往是孤立的,容易使学生忽略知识点之间的系统性,不能全面掌握课程的知识点。PBL教学法(Problem-BasedLearning)是以问题为基础的教学法,它是对传统讲授式教学法的改良,主张在教学过程中由教师提出问题,通过启发学生思考问题、解决问题,提高学生在教学过程中的参与度,发挥学生的主观能动性,从而达到提高学生学习积极性,形成分析解决问题的技能和自主学习的能力[3-4]。但是PBL教学法对课程课时要求较高,有机化学一般是大班授课,学时较短,组织学生查阅收集资料需要花费大量时间,因此很多学生不能参与到PBL教学中,以至于教学效果不理想。虽然情景案例教学法和PBL教学法是两种比较好的教学方法,然而,由于有机化学的课程特点,单独将其中一种教学方法引入到有机化学教学中都难以取得良好的教学效果。因此,基于实际教学情况,总结近几年的教学经验,提出了一种问题情景教学法,这种教学法主要选取生活中经常接触到的有机化学事例或学生耳熟能详的事件,然后围绕这些生动有趣的情景案例,基于课前预习或前面章节讲授的知识,启发学生分析和思考问题,最后在教师引导下由学生总结得出一般性的有机化学知识结论。因此,问题情景教学法避免了老师提问,学生回答的传统问题教学法带来的学生积极性不够的问题。它以学生感兴趣的生活中的有机化学情景为案例媒介,激发学生的好奇心,启发学生主动思考,自己提出问题,这样就能够极大地激发学生学习的主观能动性,提高课堂活跃度和教学效果,最终提高学生的主观能动性和逻辑思维能力,形成提出问题、分析问题和解决问题的能力。

2问题情景教学法的设计与实施

人们生活的方方面面都会涉及到有机化学的知识,从衣食住行到一日三餐都被有机物包围着,比如油脂、蛋白质、纤维、橡胶、合成药物等。而生动有趣的情景案例可以紧密联系生产生活实际,加强有机物结构、性质、应用途径等化学视角与真实情景之间的联系,引导学生从有机化学的角度分析和解决实际生产生活问题[5]。因此,问题情景教学法的关键是创设真实生活问题情景(如从金庸武侠小说中常见的三种毒药—曼陀罗、断肠草和鹤顶红,引入生物碱的知识点并进行有机融合),设计基于问题情景的导课路径,使学生在提出问题、分析问题和解决问题的过程中分解掌握知识点并形成有机化学知识体系。

2.1查阅资料,创设问题情景

问题情景创设是问题情景教学法的起点,也是实施问题情景教学法的关键[6-7]。在设计问题时,教师应充分考虑学生和课程的实际情况,考虑到有机化学课程理论性强、抽象难懂、知识点多、应用广等特点,注意问题情景的趣味性和开放性,要着力激发学生的学习兴趣,同时问题情景设计要注意难易程度和数量适中。例如在讲授有机化学醇的氧化反应这一知识点的时候,教师可以根据一个真实的新闻事件,预设一个问题情景:2020年2月6日,山东省德州市一位60多岁的村民服用头孢类抗菌药物后饮酒,出现中毒症状后报警。半小时后病人被救护车送到医院抢救,当时病人呼吸困难,嘴唇发紫,指甲变黑,然而不幸的是,该村民经抢救无效死亡。又比如在学习立体化学章节的时候,教师可以通过“反应停”历史事件[8]:1959年,西德各地出生过手脚异常的畸形婴儿。伦兹博士对这种现象进行了调查,于1961年发表了“畸形的原因是催眠剂反应停”,使人们大为震惊。“反应停”是妊娠的母亲为治疗女性怀孕早期的呕吐服用的一种药物,它就是造成畸形婴儿的原因。在怀孕一二个月之间,服用了“反应停”的母亲便会生出畸形胎儿,这种婴儿手脚比正常人短,甚至根本没有手脚。截至1963年在世界各地,如西德、美国、荷兰和日本等国,由于服用该药物而诞生了12000多名这种形状如海豹一样的畸形婴儿。像这样通过生活中的真实事件进行问题情景预设,就可以吸引学生兴趣,活跃课堂氛围。

2.2组建学习讨论小组

在有机化学课程学习之初按照班级学号顺序,固定每位学生的座位,方便后期学生进行分组讨论。组建3~4人的学习讨论小组并确定每组的组长。根据每位学生的兴趣和特长进行任务分工,然后建立小组微信讨论群,搭建组内交流沟通平台。同时,教师在上课之前通过课程微信群发放问题情景,让学生利用课余时间查阅资料,做好课前预习,有部分难度较大的问题也可以激发学生的求知欲。这样以“小组合作”的形式进行问题情景讨论要求学生既要具备团队合作精神,又能够畅所欲言表达自己的观点,有助于提高学生的自信心、沟通表达能力和团队合作能力。

2.3案例分析,讨论问题

在这个环节教师要做好导演和教练的角色,在做好授课教师完成正常授课任务的基础上,还要及时协调引导学生进行情景讨论分析。首先,在课程开始之前,利用课间休息时间,每个小组根据学生前期预习和资料查阅情况开展小组讨论,由负责记录的同学记录疑难点和意见不统一的知识点。课堂互动实例如下:在讨论醇α-H的氧化反应时,教师引入上述的新闻事件时,首先教师介绍酒精在身体的正常代谢过程:乙醇进入体内后,先在肝脏内经乙醇脱氢酶作用转化为乙醛,乙醛再经乙醛脱氢酶作用转化为乙酸,乙酸进入枸椽酸循环,最后转变为水和二氧化碳排出;然后教师按顺序让学习小组根据课前讨论情况进行分享汇报,其他小组也可以发表不同的观点看法,此时学生根据生活常识很容易就会提出第一个问题:为什么服用头孢类药物后不能饮酒?然后教师可以适当进行分析引导,比如酒精的主要成分是什么?头孢类药物的主要成分有哪些?然后它们可以发生什么化学反应?如果学生课前预习效果良好就会引入“双硫仑样反应”这一知识点,这个时候教师就可以进一步引导,比如提问双硫仑样反应是什么?它的反应原理是什么?随后教师就可以结合之前已经讲授的醇的结构和性质讲解醇的α-H的氧化反应并进行展开讨论,进而让学生在小组讨论中自己寻找到答案。最后教师再补充剖析双硫仑样反应的实质:头孢类药物的主要成分双硫仑在和酒精的主要成分乙醇相互作用时,会抑制人体肝脏内的乙醛脱氢酶,使乙醇的α-H发生氧化反应并形成氧化产物乙醛,最终结果就是导致人体肝脏乙醛大量蓄积而产生一系列严重的不良身体反应。又比如在学习立体化学章节的时候,先通过一个短片介绍“反应停”历史事件,使学生了解相关的事件背景,再结合学生课前搜集的资料和课间讨论结果,各学习小组按顺序发表本组的讨论结果,此时学生根据短片和背景知识就会提出第一个问题:为什么经过严格审查的药物“反应停”会产生如此多的畸形婴儿?接下来教师可以适当进行分析引导,比如药物“反应停”的主要成分和化学结构式是什么?再结合后续“反应停”事件的调查报告引入“手性”这一知识点,然后教师就可以进一步引导,比如提问什么是手性?哪些物质具有手性?判断有机物是否具有手性的方法是什么?随后教师再结合之前讲授的同分异构的知识讲解立体化学的知识,进而让学生在小组讨论中判断药物“反应停”的手性。通过讲解“反应停”历史事件,可以让学生了解不同手性化合物的性质和生理活性具有显著的区别。最后,教师再结合当前的手性化合物热点研究工作,以不对称氢化反应为例介绍手性催化合成的概念,进而延伸到手性合成及其工业应用。

3问题情景教学法的效果评价

对于问题情景教学法的效果评价主要是从学生的期末考核成绩和平时成绩两个方面进行统计分析的,具体是分别对传统讲授教学班和问题情景案例教学班进行评价,主要的评价指标有优秀率、不及格率、平均成绩、课堂活跃度、课堂注意力和授课方式满意度等[9-10]。通过对比两个班级的考核成绩可以发现,问题情景案例教学班的优秀率是传统讲授教学班的2.34倍,学生的不及格率也从10%降低到了4.69%,班级的平均成绩更是提高了接近5分。另外,在平时成绩评价考核过程中发现,问题情景教学班的课堂活跃度有了明显的提升,学生迟到早退的现象也得到了很好的改善。通常情况下,传统讲授教学到了课堂后期学生注意力会明显下降,通过采用问题情景教学法,学生在整节课堂基本上能保持注意力集中[11]。最后,通过期末的调查问卷发现学生认为问题情景教学法能提高发现问题、分析问题和解决问题的能力,学生对其满意度也比传统讲授教学法要高。综上,我们可以认为采用问题情景教学法后学生的学习成绩和课堂学习氛围都有了明显的改善。

4讨论与反思

问题情景教学法选取真实有趣的有机化学情景为案例媒介,启发学生主动思考,主动提出问题,激发学生学习的主观能动性,提高课堂活跃度。同时,通过在课堂预习环节的锻炼,可以提高学生查阅文献整理资料的能力,最终提高学生的主观能动性和逻辑思维能力。但是,问题情景教学法也存在着一些不足之处,首先,相对于传统的讲授教学法,问题情景教学需要学生和教师投入更多的时间和精力,因为教师的问题情景预设和学生的课前预习、资料收集都需要花费大量的时间,这对教师尤其是有繁重科研任务的青年教师是一个挑战;其次,问题情景教学法对教师和学生的综合素质要求较高,它需要教师在思想观念上进行转变,从以前的知识传授者转换成课程的导演和掌舵者。同时,问题情景教学法还要求学生具备端正的学习态度和一定的探索精神,并具备强烈的求知欲望以及团队合作精神;最后,问题情景教学法还需要建立一套更加综合全面的评价体系。如果仅仅像传统课堂那样通过期末考试来进行课程考核则不够全面。因此,如何建立一套较为全面客观的评价考核体系则是问题情景教学法的一大挑战。在今后的教学过程中教师应探索建立合理的评价体系,将定性评价和定量评价相结合设计出一套囊括学生各方面综合能力的评价方式,进一步提高学生的课堂参与度。针对上述的不足之处,在今后的教学过程中还需要进一步改进优化。

作者:许海涛 王小霞 邱华军 单位:东莞理工学院材料科学与工程学院 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院