基于“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”的藥物合成反應(yīng)混合教學(xué)改革*

蘇 適，柴寶麗，王雙俠

(綏化學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，黑龍江 綏化 152061)

當(dāng)前，信息時(shí)代給社會(huì)發(fā)展和生活帶來了前所未有的改變，影響著各種行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)高校的教育模式在大數(shù)據(jù)時(shí)代面臨著多重的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[1]。慕課和翻轉(zhuǎn)課堂誕生以后迅速的進(jìn)入各高校的大學(xué)課堂，使得傳統(tǒng)課堂教學(xué)形式隨之發(fā)生了重大變革。“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”混合教學(xué)模式在廣泛的應(yīng)用于教育教學(xué)中，大學(xué)教育從關(guān)注教師的“教”逐漸向關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”轉(zhuǎn)變，構(gòu)建一種新型教學(xué)的模式[2]。

《藥物合成反應(yīng)》是制藥工程專業(yè)的核心課程，在臨床疾病治療中最常用的藥物仍以化學(xué)合成藥物為主，藥物及其中間體的合成已經(jīng)成為了國內(nèi)外新藥開發(fā)的熱點(diǎn)，該課程的教學(xué)改革對制藥工程專業(yè)有著重要意義?！端幬锖铣煞磻?yīng)》主要研究合成路線的反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件與反應(yīng)試劑等，課程內(nèi)容涉及的知識面寬、不同反應(yīng)間系統(tǒng)性差、反應(yīng)機(jī)理多變，不同反應(yīng)類型又具有一定的相似性。其中，合成反應(yīng)機(jī)理的學(xué)習(xí)尤為重要，是藥物合成反應(yīng)成功的決定性因素。但反應(yīng)機(jī)理較為抽象，學(xué)生普遍感到學(xué)習(xí)難度較大，導(dǎo)致對課程的學(xué)習(xí)興趣降低。因此，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高藥物合成反應(yīng)教學(xué)質(zhì)量，成為了高校教育改革的重要方向[3]。

1 精選授課內(nèi)容

《藥物合成反應(yīng)》主要是學(xué)習(xí)藥物合成反應(yīng)的方法，以整體藥物結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)貫穿整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，在藥物中間體及目標(biāo)物的合成中探討反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)條件、反應(yīng)試劑和影響因素等。根據(jù)《藥物合成反應(yīng)》教材內(nèi)容編排的特點(diǎn)，在授課過程中以單元反應(yīng)類型為主線講授，學(xué)生比較容易掌握不同類型化合物進(jìn)行同一類反應(yīng)的不同特點(diǎn)，便于進(jìn)行機(jī)理和應(yīng)用的比較。在教學(xué)改革中，除了保障教學(xué)內(nèi)容的完整性，教學(xué)內(nèi)容也要因材施教，對零散的知識點(diǎn)提煉共性、化零為整、總結(jié)規(guī)律，教學(xué)內(nèi)容動(dòng)態(tài)更新，合理安排該課程教學(xué)內(nèi)容，才能更好地提高該課程的教學(xué)質(zhì)量[4]。傳統(tǒng)授課內(nèi)容較多、反應(yīng)機(jī)理枯燥容易導(dǎo)致學(xué)生精力分散，對學(xué)生的創(chuàng)新思維訓(xùn)練不夠[5]。因此，根據(jù)當(dāng)前制藥行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，針對課程內(nèi)容多以及實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)調(diào)整課程大綱和授課的內(nèi)容，如Friedel-Crafts烷基化反應(yīng)要求學(xué)生重點(diǎn)掌握，熟悉反應(yīng)機(jī)理；Tiffeneau-Demjanov 重排反應(yīng)難度較大，不要求學(xué)生掌握，在調(diào)整課程內(nèi)容的同時(shí)也要保持授課內(nèi)容的連續(xù)性。藥物合成領(lǐng)域發(fā)展快和相應(yīng)的合成技術(shù)更新?lián)Q代迅速，新的研究成果也層出不窮，授課中教師將藥物及中間體合成的研究成果引入到各類反應(yīng)中，使學(xué)生接觸到藥物合成研究方面的前沿領(lǐng)域，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，2016年美國斯克里普斯研究所報(bào)道了一種全新的藥物分子修飾技術(shù)，為合成復(fù)雜的藥物分子提供了新的途徑，學(xué)生對于合成新技術(shù)有一定的認(rèn)識后，引導(dǎo)學(xué)生課外查閱資料進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)。

2 “慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式建構(gòu)

圖1 “慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”的實(shí)施流程Fig.1 The implementation process of “MOOC+Fliped Classroom”

教師授課最終目的是讓學(xué)生掌握并運(yùn)用知識。教育學(xué)家研究并提出了學(xué)習(xí)效果金字塔林論。該理論認(rèn)為，如果學(xué)生僅僅是被動(dòng)地聽教師講授，其24小時(shí)后存留的知識僅僅能達(dá)到其所聽講的5%，而通過閱讀、視聽、演示等手段進(jìn)行學(xué)習(xí)，則分別能達(dá)到10%、20%和30%，即被動(dòng)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成效只能達(dá)到30%左右。而若要提高學(xué)生學(xué)習(xí)成效，則就需要調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，即讓學(xué)生參與討論、參與實(shí)踐以及讓學(xué)生教授他人，這樣有了學(xué)生的主動(dòng)參與，則學(xué)習(xí)成效可以提高到50%、75%，以至90%。新一代學(xué)生更好地適應(yīng)了互聯(lián)網(wǎng)的生活和學(xué)習(xí)，隨時(shí)可上網(wǎng)獲取知識，廣度性的知識、淺層面的知識，通過互聯(lián)網(wǎng)更易于獲得。而大學(xué)教育不僅僅是傳授知識，更需要培養(yǎng)學(xué)生的深度思考與深度學(xué)習(xí)能力，這種“深度思考，深度學(xué)習(xí)”如果沒有學(xué)生的互動(dòng)與主動(dòng)，則是很難達(dá)到。通過翻轉(zhuǎn)課堂能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)模式的改變，“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”是解決實(shí)體課堂教學(xué)矛盾的重要手段。傳統(tǒng)上，課程學(xué)習(xí)是通過實(shí)體課程來完成的，而實(shí)體課堂始終存在著“內(nèi)容不斷膨脹、學(xué)時(shí)不增反降、基礎(chǔ)參差不起”的矛盾。藥物合成反應(yīng)課程難度大，內(nèi)容多，知識傳授可以更多地通過慕課來完成，而思維教學(xué)則可以通過實(shí)體課堂來完成，二者相互結(jié)合來解決“知識傳授與思維學(xué)習(xí)”時(shí)間不夠的問題。慕課可以有效體現(xiàn)教師對知識對思維的講授，而實(shí)體課堂則可以有效地增加師生互動(dòng)、生生互動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與練習(xí)?！澳秸n+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.1 課前教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)化學(xué)習(xí)是大學(xué)教育對課程的基本要求，《藥物合成反應(yīng)》系統(tǒng)的專業(yè)知識學(xué)習(xí)是慕課課程必須要滿足的。這種線上線下融合學(xué)習(xí)的新模式，將傳統(tǒng)實(shí)體課堂和不受時(shí)空限制可自主學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)課堂實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合，共同促進(jìn)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教與學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂是一種可以和慕課互補(bǔ)的教學(xué)模式，可以通過協(xié)作式學(xué)習(xí)、問題式學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生課下通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)充分地參與到教學(xué)過程中。學(xué)生做好課前翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)是知識內(nèi)化學(xué)習(xí)的重要一個(gè)環(huán)節(jié)。在藥物合成課程內(nèi)容中涉及到各種反應(yīng)底物、催化劑、試劑等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，學(xué)生要提前熟悉有機(jī)化學(xué)方面的背景知識，在課堂學(xué)習(xí)和討論上才能實(shí)施探究式和創(chuàng)新式思維的培養(yǎng)。慕課以微視頻為主要教學(xué)資源，以混合學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)和碎片化學(xué)習(xí)為主要措施，促進(jìn)學(xué)生在課前的學(xué)習(xí)。由于課堂時(shí)間有限，教師可以在視頻制作加入國內(nèi)外報(bào)道的藥物及中間體合成的實(shí)例與研究成果，或者藥物合成實(shí)驗(yàn)視頻，使學(xué)生的專業(yè)知識體系不斷更新，了解了藥物合成領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，直觀觀看藥物合成的過程。同時(shí)，制藥生產(chǎn)安全也可以通過圖片和視頻的方式上傳，通過直觀的材料加深學(xué)生對生產(chǎn)安全的印象，讓學(xué)生在工作前樹立安全責(zé)任意識。

圖2 混合式教學(xué)模式教學(xué)設(shè)計(jì)Fig.2 Teaching design of mixed teaching model

2.2 翻轉(zhuǎn)課上教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

《藥物合成反應(yīng)》課程知識點(diǎn)分散，教師著重在章節(jié)內(nèi)容上增強(qiáng)條理性，從教學(xué)框架結(jié)構(gòu)上使教學(xué)內(nèi)容合理，課上講授學(xué)生接受更合理科學(xué)。課堂教學(xué)是第一課堂，是學(xué)生學(xué)習(xí)能力養(yǎng)成的關(guān)鍵，對翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施是否成功起到了決定性作用。當(dāng)前，信息環(huán)境內(nèi)的知識內(nèi)容豐富、綜合和開放，翻轉(zhuǎn)課堂的建設(shè)就要求教師具備信息化的教學(xué)觀念，要有構(gòu)建信息化教學(xué)和應(yīng)用信息化平臺(tái)的能力。慕課要為學(xué)生提供課程教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度、學(xué)習(xí)網(wǎng)站的鏈接，給學(xué)生發(fā)布多樣化的在線訓(xùn)練與自動(dòng)測試題目，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性，使學(xué)生完成作業(yè)中強(qiáng)化知識體系。在課程體系設(shè)計(jì)中還需要考慮到課程之間以及課程本身的銜接性，既要融合課程教學(xué)特色，又結(jié)合地方高校的學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，使慕課教學(xué)“本土化”。教師制作的學(xué)習(xí)微視頻要有針對性，時(shí)長控制在15～20分鐘，便于學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，視頻內(nèi)容要體現(xiàn)本節(jié)的基本知識點(diǎn)，各知識點(diǎn)間的內(nèi)在聯(lián)系，如第一章鹵化反應(yīng)，要體現(xiàn)鹵化反應(yīng)機(jī)理、在藥物合成中的應(yīng)用、與第二章烴化反應(yīng)之間的聯(lián)系等，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。此外，教師授課中還要向?qū)W生傳遞綠色化學(xué)和安全責(zé)任的觀念。如，在講授藥物合成路線時(shí)，藥物舉例時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)際生產(chǎn)中，盡量做選擇合成步驟短的合成路線、反應(yīng)試劑可循環(huán)使用、副反應(yīng)少的合成路線。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)優(yōu)勢

3.1 增強(qiáng)教學(xué)中師生的互動(dòng)性

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式靈活多樣，可以采取“課中預(yù)習(xí)+當(dāng)堂翻轉(zhuǎn)”的模式[6]。翻轉(zhuǎn)課堂模式與傳統(tǒng)的教學(xué)模式不同，要求學(xué)生課外通過慕課提前學(xué)習(xí)吸收新知識，再通過課堂與同學(xué)和老師之間的交流鞏固深化知識。教師既要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究能力，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立解決學(xué)習(xí)中的問題；又要利用開放式學(xué)習(xí)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)等進(jìn)行問題解決和協(xié)作探索，提高學(xué)習(xí)能力。教師根據(jù)學(xué)生選擇的課題按問題進(jìn)行分組，或者按學(xué)生人數(shù)和課堂活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行分組，教師要善于組織學(xué)生之間在線上和線下的討論，通過討論可以使教師獲取學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容與方法的認(rèn)識程度，了解學(xué)生的興趣點(diǎn)和學(xué)習(xí)中的短板。教師通過研究，構(gòu)建以完整的知識體系和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)方案，翻轉(zhuǎn)課堂活動(dòng)主要通過討論、探索式學(xué)習(xí)完成，以自主學(xué)習(xí)活動(dòng)為主要評價(jià)策略。讓學(xué)生充分參與課堂的教學(xué)，如第三章反應(yīng)酰化反應(yīng)，在烴第一章鹵化反應(yīng)和第二章酰化反應(yīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，?；磻?yīng)機(jī)理學(xué)生學(xué)習(xí)較容易，且基本原理在有機(jī)化學(xué)中均已講授。翻轉(zhuǎn)課堂中把章節(jié)較簡單的幾部分讓學(xué)生分組進(jìn)行預(yù)習(xí)。每組的組長在課堂上有10分鐘講解，不同組學(xué)生之間進(jìn)行互評討論，教師則充當(dāng)點(diǎn)評員的角

3.2 增強(qiáng)學(xué)生的綜合能力發(fā)展

“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”混合式模式可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與各現(xiàn)實(shí)教學(xué)要素的融合，教師和學(xué)生在課上課下共同完成教學(xué)任務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)達(dá)的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，培養(yǎng)具有發(fā)現(xiàn)問題并能解決問題能力的制藥工作者。在課上以任務(wù)式學(xué)習(xí)為驅(qū)動(dòng)，在整個(gè)學(xué)期中安排2～3次課上任務(wù)式討論，學(xué)生可以按照自己的興趣在已講授的知識范圍內(nèi)選題，教師也可以給出一些備選的課題，例如，對于某個(gè)藥物性質(zhì)改進(jìn)的設(shè)計(jì)或是某個(gè)藥物合成方法的改進(jìn)等。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生選擇不同的課題進(jìn)行分組討論，課前收集材料準(zhǔn)備討論內(nèi)容，和教師進(jìn)行探討課題的主要思路，然后把小組方案制作成PPT，教師在討論的過程中進(jìn)行必要的引導(dǎo)，觀察學(xué)生的討論情況，對其進(jìn)行指導(dǎo)，對學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)刂v解，學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力得到了培養(yǎng)。除了注重課前討論議題的合理規(guī)劃和課上適當(dāng)引導(dǎo)，教師要對學(xué)生學(xué)習(xí)情況做好歸納總結(jié)，藥物合成反應(yīng)知識點(diǎn)分散，反應(yīng)機(jī)理學(xué)習(xí)上難度大，要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識結(jié)構(gòu)上欠缺的地方，有針對性地進(jìn)行集體講解?；旌鲜浇虒W(xué)實(shí)踐中，短視頻不能體現(xiàn)全部的知識，由于時(shí)間段展現(xiàn)的內(nèi)容淺表化，單純依靠課外學(xué)習(xí)不能實(shí)現(xiàn)知識的傳遞，因此，教師也需要指導(dǎo)學(xué)生在課前對教材進(jìn)行學(xué)習(xí)，才能掌握學(xué)科完整的知識體系。

4 結(jié) 語

《藥物合成反應(yīng)》實(shí)施教學(xué)模式改革目的是培養(yǎng)學(xué)生成為制藥行業(yè)的應(yīng)用型人才，具備一定的化學(xué)制藥創(chuàng)新能力。翻轉(zhuǎn)課堂能夠活躍課堂教學(xué)氛圍，通過不同形式的翻轉(zhuǎn)課堂能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和探究性，這就要求學(xué)生有學(xué)習(xí)主動(dòng)、協(xié)作能力、探究能力。教師充分利用慕課資源和翻轉(zhuǎn)課堂，根據(jù)地方高校生源的特點(diǎn)根據(jù)具體情況和《藥物合成反應(yīng)》的知識特點(diǎn)來設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和探索精神，培養(yǎng)適合大藥學(xué)時(shí)代的創(chuàng)新型人才。除課上教學(xué)外，授課教師也要不斷加強(qiáng)專業(yè)知識和信息技術(shù)的學(xué)習(xí)，完善慕課資源，圍繞課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合制藥行業(yè)的發(fā)展需求，在教學(xué)內(nèi)容、組織教學(xué)、課外教學(xué)環(huán)節(jié)以及考核評價(jià)等環(huán)節(jié)靈活運(yùn)用教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，使學(xué)生更好的理解不同反應(yīng)類型在藥物合成中的應(yīng)用，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成課程及專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。