“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程中“索授式”教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

＊郝素娥 姚忠平 范瑞清 李文旭 唐冬雁

（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 化工與化學(xué)學(xué)院 黑龍江 150001）

21世紀(jì)最需要的是人才，是善思、博才、高能的具有可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型創(chuàng)新人才，人才的培養(yǎng)離不開(kāi)高等院校，而高等院校中課程的設(shè)置和課程的教學(xué)效果是影響人才培養(yǎng)的關(guān)鍵因素[1]?！熬?xì)有機(jī)合成原理”以有機(jī)合成反應(yīng)為中心，介紹各類單元反應(yīng)的基本原理和應(yīng)用，并結(jié)合精細(xì)化學(xué)品合成實(shí)例，講述逆向合成原理與方法、工藝技術(shù)和產(chǎn)品用途等內(nèi)容，為學(xué)生從事精細(xì)化學(xué)品的合成設(shè)計(jì)和新材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。隨著精細(xì)化學(xué)品的高經(jīng)濟(jì)效益及市場(chǎng)需求的迅速增長(zhǎng)，精細(xì)有機(jī)合成的作用越來(lái)越重要。因而在高等院校的化學(xué)、化工及材料類專業(yè)開(kāi)設(shè)精細(xì)有機(jī)合成類課程具有重要意義。為了提高該課程的課堂教學(xué)效果，突出對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維和綜合能力的培養(yǎng)，我們?cè)谠撜n程授課過(guò)程中構(gòu)建和實(shí)施了“索授式”教學(xué)模式，并取得了較好的教學(xué)效果，希望對(duì)其它課程的教學(xué)有推廣和借鑒作用。

1.“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程“索授式”教學(xué)模式構(gòu)建與實(shí)施的必要性

哈工大的精細(xì)有機(jī)合成課程開(kāi)設(shè)于1993年，原名為“精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)”，是為哈工大精細(xì)化工專業(yè)本科生和?？粕_(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。當(dāng)時(shí)課程執(zhí)行學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí)。1999年根據(jù)國(guó)家的專業(yè)目錄調(diào)整，哈工大的精細(xì)化工專業(yè)更名為化學(xué)工程與工藝專業(yè)，2001年又成立了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，為適應(yīng)專業(yè)調(diào)整后的專業(yè)性質(zhì)變化，突出理科特色，以應(yīng)用化學(xué)課指委提出的教學(xué)計(jì)劃為背景，將“精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)”課程改名為“精細(xì)有機(jī)合成”，學(xué)時(shí)改為60學(xué)時(shí)。2006年又針對(duì)本科生上課總學(xué)時(shí)減少的實(shí)際情況，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)定位，課程名稱調(diào)整為“精細(xì)有機(jī)合成原理”?！熬?xì)有機(jī)合成原理”課程適應(yīng)專業(yè)范圍寬，對(duì)于化學(xué)、化工、材料都有重要意義，其應(yīng)用可覆蓋染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑、顏料、助劑、涂料及香料等化工生產(chǎn)領(lǐng)域?！熬?xì)有機(jī)合成原理”課程不僅內(nèi)容豐富，包括了有機(jī)化合物的制備、結(jié)構(gòu)、物理與化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)理及相關(guān)理論；又強(qiáng)化了有機(jī)合成的理論深度，尤其是通過(guò)逆推思想的建立使學(xué)生能夠全面整合有機(jī)物、官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性質(zhì)、轉(zhuǎn)化、合成之間的關(guān)系，更系統(tǒng)、更深刻的認(rèn)識(shí)有機(jī)合成的內(nèi)在聯(lián)系和創(chuàng)造價(jià)值。課程的理論性、系統(tǒng)性、應(yīng)用性很強(qiáng)，并且與人們的衣、食、住、行等日常生活緊密相連，同時(shí)也與生命科學(xué)、國(guó)防科技、信息技術(shù)、新能源、新材料等前沿學(xué)科密切相關(guān)，是一門(mén)發(fā)展迅速的學(xué)科。在授課學(xué)時(shí)不斷縮減的情況下，為了保證和提高課堂教學(xué)時(shí)效，非常有必要對(duì)“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與模式進(jìn)行探索與實(shí)踐，建立新的教學(xué)模式，以滿足社會(huì)發(fā)展需要，實(shí)現(xiàn)課程價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)、知識(shí)傳授“三位一體”的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

目前高校的學(xué)生學(xué)習(xí)狀況也不容樂(lè)觀，普遍存在著學(xué)習(xí)態(tài)度松懈，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足等問(wèn)題，絕大多數(shù)學(xué)生并沒(méi)有把“培養(yǎng)思維、學(xué)習(xí)知識(shí)、掌握技能”作為目標(biāo)，更多地是關(guān)注“考試分?jǐn)?shù)”，能不能通過(guò)考試順利畢業(yè)；能不能考取研究生；能不能獲得高GPA出國(guó)留學(xué)？因此就不乏僅僅為分?jǐn)?shù)而學(xué)的學(xué)生，不注重平時(shí)課堂效果，只注重期末考試的臨陣磨槍。這些學(xué)生即使獲得了合格的分?jǐn)?shù)，但也僅僅是對(duì)知識(shí)的表面理解，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通和升華運(yùn)用。必然導(dǎo)致這些學(xué)生就業(yè)后難以適應(yīng)；讀研后能力不足；出國(guó)后茫然無(wú)措。問(wèn)題的出現(xiàn)，不僅僅是學(xué)生的原因，教學(xué)思想的老舊僵化和教學(xué)模式的單調(diào)古板也難辭其咎。在目前高校課堂上，新型教學(xué)模式也不斷涌現(xiàn)[2-4]，雖然也大力提倡啟發(fā)式教學(xué)，但由于教學(xué)資源的欠缺以及傳統(tǒng)師生關(guān)系的影響，提出問(wèn)題的還是老師，學(xué)生仍然處于被動(dòng)思考狀態(tài)，學(xué)生很少主動(dòng)向老師提出問(wèn)題，主動(dòng)參與程度有限，難以真正提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，也難以實(shí)現(xiàn)真正的人才培養(yǎng)，更難以達(dá)到高層次創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。因此，在目前形勢(shì)下，我們提出在“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程中構(gòu)建和實(shí)施一種新模式—“索授式”教學(xué)模式也是非常必要的。并希望能夠推動(dòng)本科生，甚至是研究生教學(xué)模式的創(chuàng)新，以及教師教育理念的發(fā)展，為高校教育的創(chuàng)新發(fā)展提供參考和借鑒。

2.“索授式”教學(xué)模式的內(nèi)涵闡釋和理論基礎(chǔ)

“索授式”教學(xué)模式（Demand-based Teaching）的核心概念就是“索”和“授”。

“索”的主體是學(xué)生。學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)、思考，索尋對(duì)知識(shí)的需求。學(xué)生在預(yù)習(xí)中思考問(wèn)題，并向老師提出問(wèn)題，然后在課堂上解決問(wèn)題。“授”的主體是教師。教師根據(jù)學(xué)生的“索求”，將學(xué)生所需的知識(shí)“傳給”學(xué)生，是有的放矢地講解相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)的教學(xué)屬于早期的行為主義、認(rèn)知主義，側(cè)重講授知識(shí)、作業(yè)練習(xí)等，要求學(xué)生記憶、理解、應(yīng)用，學(xué)生學(xué)習(xí)往往處在被動(dòng)過(guò)程中；教師則靠測(cè)驗(yàn)、考試等驅(qū)動(dòng)學(xué)生來(lái)學(xué)習(xí)?！八魇谑健苯虒W(xué)模式則屬于建構(gòu)主義和連接主義，從制度上給學(xué)生一定的學(xué)習(xí)壓力和動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生問(wèn)中學(xué)、學(xué)中問(wèn)。在培養(yǎng)學(xué)生自我引導(dǎo)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，更充分發(fā)揮教師的積極作用，教師因問(wèn)施教，據(jù)索而授，真正做到“傳道、授業(yè)、解惑”。

“索授式”教學(xué)模式的構(gòu)建遵循教育學(xué)、教育管理學(xué)、教育心理學(xué)等理論基礎(chǔ)[5-7]，主要以下面3種基本理論為指導(dǎo)思想和事實(shí)依據(jù)。

人本主義理論：由美國(guó)心理學(xué)家A.H馬斯洛創(chuàng)立，其核心假設(shè)為：“每個(gè)人均天然存在一種內(nèi)在傾向，這一傾向促使個(gè)人對(duì)環(huán)境及知識(shí)進(jìn)行探索，并致力于更加充分發(fā)揮自身的功能、體現(xiàn)自身的價(jià)值?！瘪R斯洛認(rèn)為無(wú)論在什么樣的環(huán)境中，每個(gè)人均存在一種傾向，即“充分發(fā)揮自身功能”，提倡以學(xué)生為中心，反對(duì)以知識(shí)為中心、以教師為中心等將學(xué)生置于次要地位的教育方式?！八魇谑健苯虒W(xué)模式的構(gòu)建就是基于人本主義理論，“以學(xué)生為本”貫穿教學(xué)過(guò)程，“以學(xué)生問(wèn)題”引導(dǎo)課堂教學(xué)內(nèi)容。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論：建構(gòu)主義理論的代表學(xué)者皮亞杰認(rèn)為，學(xué)習(xí)的四大要素包含“學(xué)習(xí)情境”“合作”“討論交流”和“知識(shí)建構(gòu)”。學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是學(xué)習(xí)者進(jìn)行積極主動(dòng)的知識(shí)建構(gòu)過(guò)程?！八魇谑健苯虒W(xué)模式將學(xué)生不再視為被動(dòng)接受外界灌輸知識(shí)的容器，而是在學(xué)生自己認(rèn)知的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的積極需求，將知識(shí)有針對(duì)性地傳遞給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)的有效構(gòu)建。

學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)理論：學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是直接激發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的內(nèi)部動(dòng)力，美國(guó)心理學(xué)家?jiàn)W蘇貝爾將學(xué)校學(xué)習(xí)環(huán)境中的發(fā)展動(dòng)機(jī)分為認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力、自我提升內(nèi)驅(qū)力和附屬內(nèi)驅(qū)力三個(gè)方面。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是學(xué)生能否高效完成學(xué)習(xí)任務(wù)的重要影響因素?！八魇谑健苯虒W(xué)模式能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在需求，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索。

“索授式”教學(xué)模式，不僅強(qiáng)調(diào)“學(xué)”，也更強(qiáng)調(diào)“教”，只不過(guò)這種教，是有的放矢地教，是教師根據(jù)學(xué)生的需求進(jìn)行講授。在這種模式中，不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，也更能發(fā)揮教師的主導(dǎo)和關(guān)鍵作用，這種模式更適應(yīng)目前形勢(shì)下學(xué)生的真實(shí)狀況，有利于提高課堂知識(shí)傳授的有效率和深入度。

3.“索授式”教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)途徑

“索授式”教學(xué)模式的關(guān)鍵過(guò)程是通過(guò)以下6個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的：內(nèi)容預(yù)留→學(xué)生預(yù)習(xí)→提出問(wèn)題→教師講授→解決問(wèn)題→深入討論。具體實(shí)施過(guò)程如下：

（1）教師根據(jù)教學(xué)大綱要求，把教學(xué)內(nèi)容布置給學(xué)生。

（2）學(xué)生在明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)指導(dǎo)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，可以廣泛涉獵、自由聯(lián)想和獨(dú)立思考，并在預(yù)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，形成自我的觀點(diǎn)和需求。

（3）同時(shí)教師進(jìn)行積極備課，并對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題做出充分預(yù)案。

（4）教師根據(jù)學(xué)生的需求和提問(wèn)，進(jìn)行相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的講授和解惑，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)基本概念、基本原理的深入理解。

（5）在教師的引導(dǎo)下，進(jìn)行師生互動(dòng)，對(duì)教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行深入討論，學(xué)生經(jīng)過(guò)課堂教學(xué)，可以評(píng)價(jià)自己的觀點(diǎn)，對(duì)于知識(shí)的掌握不再是被動(dòng)地接收，而是更加深刻的理解和認(rèn)知。

（6）在解決學(xué)生所提問(wèn)題的基礎(chǔ)上，教師提出更深層的問(wèn)題，帶動(dòng)學(xué)生更深一步進(jìn)行探討，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性思維和知識(shí)運(yùn)用能力的培養(yǎng)?！八魇谑健苯虒W(xué)模式的研究技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 “索授式”教學(xué)模式的研究技術(shù)路線

“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程內(nèi)容多，課時(shí)緊，傳統(tǒng)教學(xué)模式難以達(dá)到教學(xué)內(nèi)容的豐富性和理論知識(shí)的深入度，通過(guò)“索授式”教學(xué)模式，學(xué)生在預(yù)習(xí)過(guò)程中可以自行解決部分難度較小的問(wèn)題，然后提出難度大、有深度的問(wèn)題，由教師在課堂上進(jìn)行講授和系統(tǒng)總結(jié)。這種模式不僅加深了學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題的理解，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、目的性；而且教會(huì)了學(xué)生如何學(xué)習(xí)，如何思考，可以引導(dǎo)學(xué)生的思考方向，提高思維層次；更有利于根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生已經(jīng)掌握的知識(shí)，提示矛盾，鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑問(wèn)題，發(fā)表獨(dú)立見(jiàn)解，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；同時(shí)也根據(jù)學(xué)生需求，在課堂上有效地將國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)、科研中的相關(guān)最新研究成果以及有機(jī)合成化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域及時(shí)地充實(shí)到教學(xué)內(nèi)容中，潛移默化的擴(kuò)展了學(xué)生的知識(shí)面，使學(xué)生感受到精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)與日常生活和科技發(fā)展息息相關(guān)，從而引起他們的社會(huì)責(zé)任感，更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)有機(jī)合成化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性精神。

4.“索授式”教學(xué)模式的實(shí)施效果

我們2018年開(kāi)始在“精細(xì)有機(jī)合成原理”課堂教學(xué)中進(jìn)行了“索授式”教學(xué)模式的應(yīng)用嘗試，在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生能夠積極配合，取得了較好的教學(xué)效果。同學(xué)們認(rèn)為“索授式”教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)方法比較，能激發(fā)課堂學(xué)習(xí)欲望，對(duì)提高課堂教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生探索精神有很大幫助。課程結(jié)束后由學(xué)校教務(wù)部組織進(jìn)行的學(xué)生對(duì)課程的匿名教學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。

圖2 索授式教學(xué)模式實(shí)施前后精細(xì)有機(jī)合成原理課程學(xué)生評(píng)教對(duì)比圖

從圖2可以看出，在實(shí)施“索授式”教學(xué)模式后的2018年，2019年，2020年與2017年相比，在“師德風(fēng)范”“指導(dǎo)及時(shí)”“學(xué)習(xí)投入”三項(xiàng)指標(biāo)上變化不明顯，但在“吸引學(xué)生”“學(xué)習(xí)出勤”2項(xiàng)指標(biāo)上有所提高，而在“目標(biāo)清晰”“啟發(fā)創(chuàng)新”“知識(shí)前沿”“設(shè)計(jì)合理”“學(xué)習(xí)興趣”“學(xué)習(xí)成效”多項(xiàng)指標(biāo)上有顯著提高。應(yīng)用結(jié)果表明，“索授式”教學(xué)模式有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)更清晰，學(xué)生不再只是被動(dòng)地學(xué)，而是積極主動(dòng)投身到教學(xué)過(guò)程中，真正做到了師生互動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)，學(xué)生真正學(xué)到了有效知識(shí)，并加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)的深層次理解、擴(kuò)展和應(yīng)用。

通過(guò)“索授式”教學(xué)模式在“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程教學(xué)中實(shí)施，極大地吸引了授課班級(jí)同學(xué)對(duì)有機(jī)合成的興趣，很多學(xué)生不僅在課堂上積極參與，在課后還進(jìn)一步進(jìn)行討論和探索。不但使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握更扎實(shí)有效了，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和探索性也顯著提高，并增進(jìn)了學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的渴望，激發(fā)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層次挖掘和探索。一些學(xué)生在課程結(jié)束后，還不斷和老師進(jìn)行交流探索，并進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)。所授課班級(jí)的學(xué)生有90%以上同學(xué)都參加了科技創(chuàng)新活動(dòng)，并有多項(xiàng)獲獎(jiǎng)，例如“稀土改性麥飯石水性防霾導(dǎo)電涂料的研制”獲哈工大科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)；“麥飯石/EVA復(fù)合多功能香片的制備”獲哈工大科技創(chuàng)新一等獎(jiǎng)。還有許多同學(xué)在本科、碩士、博士中選擇了和有機(jī)合成相關(guān)的課題進(jìn)行研究，發(fā)表了高水平的研究論文，例如“In Situ Self-Assembled Cationic Lanthanide Metal Organic Framework Membrane Sensor for Effective MnO4-and Ascorbic Acid Detection，Analytica Chimica Acta,2021”“Metal-Organic Framework-Derived N-Rich Porous Carbon as an Auxiliary Additive of Hole Transport Layers for Highly Efficient and Long-Term Stable Perovskite Solar Cells，Solar Rrl，2020”等。

以上研究表明，“索授式”教學(xué)模式在“精細(xì)有機(jī)合成原理”課程教學(xué)中效果顯著，我們希望在目前研究基礎(chǔ)上，進(jìn)行更深入的研究，并應(yīng)用于更多的實(shí)際課堂教學(xué)中，使“索授式”教學(xué)模式得到進(jìn)一步完善、發(fā)展和推廣應(yīng)用。