研究性教學(xué)法在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用

田 燕，王 曉，崔月芝，黑曉明

（齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）化學(xué)與化工學(xué)院 山東 濟(jì)南 250013）

有機(jī)化學(xué)是高等院?；瘜W(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)課程，學(xué)生對(duì)該課程的掌握程度會(huì)影響到其后續(xù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解，開(kāi)放性、實(shí)踐性特征突出。研究性教學(xué)是一種在教師的組織指導(dǎo)下學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐的教學(xué)。鑒于當(dāng)前高校的教學(xué)狀況，這里的研究性教學(xué)主要是以知識(shí)傳承為核心，以創(chuàng)新精神和能力培養(yǎng)為目的，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和研究的相互融合，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，自主發(fā)現(xiàn)、研究、解決問(wèn)題，形成良好的思維能力和科學(xué)研究精神。但當(dāng)前，該教學(xué)法應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)教學(xué)依然面臨難點(diǎn)，為此有必要對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行探討并找出相關(guān)解決措施。

1 研究性教學(xué)法分析

1.1 基本含義

研究性教學(xué)的本質(zhì)是以研究為中心，在教師的引導(dǎo)下，基于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和合作討論，圍繞教學(xué)內(nèi)容，參照現(xiàn)實(shí)生活實(shí)際，為學(xué)生提供可自由探索、表達(dá)、質(zhì)疑等解決疑難的機(jī)會(huì)，最終將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的一種高效教學(xué)形式。

1.2 基本程序

①構(gòu)建問(wèn)題情境，循序漸進(jìn)探究。為引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究，教學(xué)工作應(yīng)從激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生問(wèn)題著手，如可以列舉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象構(gòu)建問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考[1]。有機(jī)化學(xué)作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的重要學(xué)科，良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)使學(xué)生對(duì)知識(shí)產(chǎn)生濃厚的探究興趣，從而主動(dòng)參與分析知識(shí)形成的過(guò)程。②引導(dǎo)探究思路，討論交流得出結(jié)論。教師組織學(xué)生針對(duì)問(wèn)題展開(kāi)探討，基于分析、綜合、比較等方式獲得結(jié)論。教師在整個(gè)過(guò)程中不但要了解學(xué)生交流探究的情況，還要根據(jù)學(xué)生觀點(diǎn)適當(dāng)補(bǔ)充、修正，幫助學(xué)生加深對(duì)問(wèn)題的理解與認(rèn)識(shí)，建立完善的認(rèn)知結(jié)果。③整理線索，通過(guò)實(shí)踐探究驗(yàn)證結(jié)論。驗(yàn)證是幫助學(xué)生明確自身假設(shè)是否成立的主要手段，是獲取基礎(chǔ)理論知識(shí)的關(guān)鍵。學(xué)生通過(guò)一系列探討、實(shí)踐驗(yàn)證假設(shè)后，使感性體驗(yàn)深化為理性認(rèn)知，獲得成功的喜悅。

2 研究性教學(xué)在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用難點(diǎn)

2.1 學(xué)生層面

一方面，部分學(xué)生自身學(xué)習(xí)意識(shí)不強(qiáng)，學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)缺乏、興趣不強(qiáng)，沒(méi)有充分把握研究性學(xué)習(xí)課堂上寶貴的探索時(shí)間，一般有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)基本源于學(xué)習(xí)者對(duì)化學(xué)的好奇或某種需求，在此基礎(chǔ)上形成和發(fā)展起來(lái)的興趣與求知欲望才是化學(xué)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最為現(xiàn)實(shí)與活躍的成分[2]。然而大學(xué)有機(jī)化學(xué)內(nèi)容抽象、思維跳躍、理論性強(qiáng)、趣味性少，再加上實(shí)際生活中有機(jī)化學(xué)實(shí)踐應(yīng)用較少，因此學(xué)生難免會(huì)缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。另一方面，學(xué)生的知識(shí)技能基礎(chǔ)較弱。在學(xué)習(xí)大學(xué)有機(jī)化學(xué)前，學(xué)生基本都已在高中學(xué)習(xí)了有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)一些常規(guī)概念知識(shí)有所了解，但高中和大學(xué)有機(jī)化學(xué)的難度跨度較大，高中基礎(chǔ)知識(shí)技能難以直接有效支撐大學(xué)階段的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，容易導(dǎo)致一些學(xué)生產(chǎn)生懼怯心理。此外，有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)依賴于觀察、實(shí)驗(yàn)、理解、想象等活動(dòng)，要求學(xué)習(xí)者深入到微觀領(lǐng)域，然而部分學(xué)生的學(xué)習(xí)能力水平較低，思維能力和認(rèn)知能力不強(qiáng)，制約了學(xué)習(xí)效率。

2.2 教師層面

有機(jī)化學(xué)邏輯性強(qiáng)、理論抽象，學(xué)生都是初次學(xué)習(xí)，認(rèn)知結(jié)構(gòu)比較薄弱，依賴于教師的正確引導(dǎo)。然而實(shí)際上，部分教師在如何引導(dǎo)這一方面還有所欠缺。一方面，過(guò)度關(guān)注知識(shí)傳授，忽視在概念學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作等層面的研究，未充分意識(shí)到研究性教學(xué)中，學(xué)生之間的合作關(guān)系的重要性，使得部分學(xué)生遇到困難不會(huì)主動(dòng)與同伴探究、討論。另一方面，忽視學(xué)生在認(rèn)知與心理層面的差異性。不同的學(xué)生，其成長(zhǎng)環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境等也會(huì)有所差異，導(dǎo)致每個(gè)學(xué)生心理、習(xí)慣和認(rèn)知方式也存在差異，因此，有必要在教學(xué)過(guò)程中綜合學(xué)生的不同性格與學(xué)習(xí)狀況及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。此外，在研究性教學(xué)中，教師不再身居課堂主體，而是要走進(jìn)學(xué)生當(dāng)中，聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議，但現(xiàn)實(shí)中部分教師與學(xué)生溝通較少。

3 研究性教學(xué)在有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用措施

3.1 樹(shù)立信心，結(jié)合實(shí)際引導(dǎo)學(xué)生探究

有機(jī)化學(xué)是一門(mén)十分復(fù)雜且極具理論性的學(xué)科，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中存有懼怯心理是必然的。因此，在實(shí)際教學(xué)中還需先從學(xué)生的心理認(rèn)知層面著手，幫助消除其心理障礙，克服畏難情緒，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)大膽探究，比如在課程緒論講解中，教師可以嘗試先從衣食住行、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療保健、生命科學(xué)等層面著手，對(duì)有機(jī)化學(xué)在生活、生產(chǎn)中的運(yùn)用和價(jià)值進(jìn)行分析，從而引入綠色化學(xué)、有機(jī)納米材料、DNA 重組技術(shù)等學(xué)科前沿內(nèi)容，在正式學(xué)習(xí)伊始就為學(xué)生滲透有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用意識(shí)，拓展學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)其學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和興趣。此外，實(shí)際教學(xué)中還需堅(jiān)持逐步過(guò)渡原則，引導(dǎo)學(xué)生充分認(rèn)知有機(jī)化學(xué)探究的基本歷程，即逐步從簡(jiǎn)單過(guò)渡到復(fù)雜，漸次推進(jìn)，層層開(kāi)展[3]。比如為使學(xué)生全面深刻地掌握大學(xué)有機(jī)化學(xué)的內(nèi)涵，教師可嘗試帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入社區(qū)、工廠、實(shí)驗(yàn)室等，針對(duì)性地展開(kāi)一些實(shí)驗(yàn)調(diào)查，使學(xué)生領(lǐng)悟到有機(jī)化學(xué)對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的基本作用，進(jìn)而過(guò)渡到學(xué)習(xí)興趣上來(lái)，因勢(shì)利導(dǎo)，運(yùn)用合理的研究主題，引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)進(jìn)一步的探究。

3.2 優(yōu)化課題，根據(jù)不同的內(nèi)容設(shè)計(jì)差異性教學(xué)

研究性教學(xué)開(kāi)展的前提在于充分挖掘教材內(nèi)容和相關(guān)材料，設(shè)計(jì)出可供研究的題材。該題材可以是具有定論的問(wèn)題、新出現(xiàn)的問(wèn)題，也可以是學(xué)科交叉問(wèn)題、實(shí)際生活問(wèn)題等，只要能引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)展開(kāi)深入探究，從而形成創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化發(fā)現(xiàn)、分析和解決問(wèn)題的能力，均可成為好的研究題材[4]。

3.2.1 結(jié)果再現(xiàn)類(lèi)

有機(jī)化學(xué)發(fā)展至今，無(wú)數(shù)學(xué)者、研究者專(zhuān)家總結(jié)、提煉出了大量結(jié)論，建立了一系列理論知識(shí)體系，其中最典型的諸如親電加成、縮合反應(yīng)等，都具有方法論意義，但對(duì)大學(xué)生而言，要想完全掌握還須加以探究。譬如有機(jī)化學(xué)中最經(jīng)典的碳正離子的提出與應(yīng)用，涉及大量反應(yīng)機(jī)理，多數(shù)教材是先給出反應(yīng)方程式，再給出反應(yīng)機(jī)理，呈現(xiàn)過(guò)程介紹不詳細(xì)，對(duì)此教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)其過(guò)程展開(kāi)探究。具體可先給出兩個(gè)反應(yīng)方程式，如鹵化氫與硫酸對(duì)雙鍵的親電加成，后再回到反應(yīng)機(jī)理層面，讓學(xué)生研究?jī)烧叩漠愅瑥亩鞔_共同的碳正離子中間體。教師繼續(xù)因勢(shì)利導(dǎo)，對(duì)碳正離子展開(kāi)詳細(xì)介紹，提問(wèn)“為何碳正離子是中間體，卻不是過(guò)渡態(tài)？”使學(xué)生在研究中間體和過(guò)渡態(tài)差異的同時(shí)給出正確判斷。如果學(xué)生研究未果，教師再繼續(xù)給予一定引導(dǎo)啟發(fā)，或者讓學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料后獲得。

3.2.2 前沿研究類(lèi)

在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域始終有新的知識(shí)不斷出現(xiàn)，教師可從一些前沿問(wèn)題著手，將其設(shè)計(jì)為研究課題，在引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)的同時(shí)，使之更清晰地了解當(dāng)下有機(jī)化學(xué)的發(fā)展趨向。同時(shí)，前沿成果大多數(shù)都處于學(xué)術(shù)形態(tài)，將其轉(zhuǎn)換成研究課題，能在一定程度上將其轉(zhuǎn)化成教育形態(tài)，幫助學(xué)生更好地從中吸收新知識(shí)。

3.2.3 學(xué)科交叉類(lèi)

作為一門(mén)基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科，有機(jī)化學(xué)和其他學(xué)科的交叉滲透十分常見(jiàn)，如和無(wú)機(jī)化學(xué)交叉產(chǎn)生的金屬有機(jī)化學(xué)、和生物學(xué)交叉產(chǎn)生的生物有機(jī)化學(xué)。在研究性課題設(shè)計(jì)中，教師可嘗試從這一層面著手，以幫助學(xué)生開(kāi)闊視野，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化發(fā)散性思維。

3.2.4 聯(lián)系生活類(lèi)

有機(jī)化學(xué)和生活聯(lián)系十分緊密，日常生活中的一些常見(jiàn)事物都可以拿來(lái)作為研究題材，比如烯烴聚合反應(yīng)在日常生活中的應(yīng)用、茶中的茶多酚等等。在各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)中，教師可以將相關(guān)生活問(wèn)題拿出來(lái)引導(dǎo)學(xué)生研究討論，寫(xiě)出專(zhuān)題論文。

3.3 運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，展開(kāi)探究

化學(xué)是一門(mén)依賴實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的自然學(xué)科，在探究性教學(xué)中，有必要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)運(yùn)用，從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及研究實(shí)驗(yàn)四個(gè)層面著手，提升有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多選擇性及學(xué)生的創(chuàng)新技能[5]。傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，作用在于幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，鞏固化學(xué)知識(shí)，教學(xué)依附概念與理論，從屬地位明顯，導(dǎo)致其失去了探究性與實(shí)用性。在研究性教學(xué)中，可嘗試將這種驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，以提出問(wèn)題、引導(dǎo)探索、評(píng)價(jià)交流、推廣應(yīng)用為步驟展開(kāi)，要求學(xué)生不僅要掌握必要的有機(jī)化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，還要?jiǎng)?chuàng)造性地運(yùn)用內(nèi)容。比如針對(duì)菠菜葉色素提取和薄層色譜實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生在野外自主采集綠葉菜，再將其作為原料，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。再比如從茶葉中提取咖啡因，先提出問(wèn)題“從茶葉中提取咖啡因的方法都有哪些？各自有何優(yōu)缺點(diǎn)？”然后使學(xué)生帶著問(wèn)題查閱資料、提出假設(shè)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)對(duì)假設(shè)加以驗(yàn)證。在整個(gè)過(guò)程中，教師鼓勵(lì)學(xué)生自主尋求解決問(wèn)題的方法，討論總結(jié)獲得結(jié)論，也可以基于問(wèn)題再次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，加深對(duì)知識(shí)的理解。

3.4 注重引導(dǎo)，把握方向

要想學(xué)生實(shí)現(xiàn)更好的學(xué)習(xí)，并非只在于教師必須應(yīng)用多種好的教學(xué)方法，而是要盡可能給學(xué)生提供更多更好的機(jī)會(huì)進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)[6]。因此，傳統(tǒng)以“教”為主的方式，只是基于知識(shí)在數(shù)量層面進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞，比如在有機(jī)化合物的命名中，都是按一定規(guī)則對(duì)其結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行表述，教師在介紹命名規(guī)則時(shí)，有些直接言明這些規(guī)則屬于人為性，是規(guī)定，只能進(jìn)行強(qiáng)記，這就容易導(dǎo)致學(xué)生在建立知識(shí)圖示式時(shí)過(guò)于被動(dòng)。而在研究性教學(xué)方法中，則可以基于建構(gòu)理論教學(xué)觀，要求學(xué)生展開(kāi)深入探索，先對(duì)待命名的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，再給出“這些結(jié)構(gòu)特征的表達(dá)方法是什么”之類(lèi)的問(wèn)題，以使學(xué)生展開(kāi)更深層次的研究分析。教師要始終關(guān)注學(xué)生的研究狀況，及時(shí)針對(duì)反饋結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)融合并形成新的知識(shí)結(jié)構(gòu)。如此，學(xué)生基于問(wèn)題參與解決活動(dòng)，就會(huì)系統(tǒng)構(gòu)建出化合物命名的知識(shí)圖示，形成綜合性的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語(yǔ)

研究性教學(xué)促使教學(xué)重點(diǎn)從傳統(tǒng)的知識(shí)傳遞轉(zhuǎn)化為能力培養(yǎng)，從關(guān)注結(jié)果轉(zhuǎn)為重視過(guò)程，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。將這一理念引入高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，能幫助學(xué)生在參與科學(xué)探索的同時(shí)，模擬科學(xué)家發(fā)現(xiàn)、研究和解決問(wèn)題的方法，充分搜集和整合信息，最終有效掌握知識(shí)。但該方法的應(yīng)用目前還處在探索階段，無(wú)論是對(duì)學(xué)生還是教師都存在一定制約因素，因此還需繼續(xù)開(kāi)展更為廣泛且深入的研究實(shí)踐，注重課題優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、過(guò)程引導(dǎo)，以使教學(xué)效果能有更大突破。