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建设立体化资源、开放式教学的“有机化学”国家精品课程
2005-11-16    大连理工大学 高占先 于丽梅 高欣

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    大连理工大学有机化学精品课程建设的总目标:根据培养21世纪化学化工创新人才的要求,研制科学、先进、重基础、兼顾学科前沿的教学内容和网络教学资源;建立适应课程特点的教学手段;实施培养学生终身学习能力的教学方法;探讨素质教育、能力培养的考核内容和方法;使有机化学课程走进国际名课程的行列。

    一、研究符合创新人才要求的教学内容和网络教学资源

    精品课程建设的核心问题是课程教学内容的建设,有机化学是理论、实验并重的学科,学科这一特点要求不仅要加强理论课教学内容的建设,也要建设实验课的新内容。

    1.建设先进、重基础、体现学科发展的理论课教学内容

    在广泛研究近年来国内外教学改革和课程建设的成果以及在教学实践的基础上,确定具有高起点、重基础、强化官能团构效规律、突出应用性与实践性和适度介绍学科前沿四大特点的基础有机化学教学内容。与过去相比,既精简了一些陈旧的和叙述性的内容,又引进了学科发展的新理论、新技术、新知识。这些内容基本能满足21世纪初教学的要求。

    2.建设适应素质教育、能力培养要求的实验教学内容

    把教师的科研成果、国外报道的课程新实验等,按照教学的要求改造成适应多层次、宽口径专业方向的“基础性实验”、“综合性实验”、“设计性实验”和“研究性实验”,改变了基础课的实验只有基础性实验的状况。在这些实验中贯穿着常量、小量、半微量和微量四种规模的操作,既满足了工科教学的要求,又体现了有机化学实验的新发展。在选择实验内容时注意体现绿色化学实验的要求,体现创新实验的思想,满足素质教育、能力培养的教学要求。

    3.强强联合,共同打造网上优质教学资源

    建设优质教学资源、打造优秀教学成果,实现优质教学资源、教学成果共享是当今教学改革的方向之一。大连理工大学、北京大学、南开大学共同主持“高等 化学教学资源库有机化学子库”建设。从资源库框架的构建到内容的建设,我们做了大量的工作,研制近40个动画,70余个分子结构数据,80余个演示试验,近1000幅图片。目前,前期工作已通过专家鉴定。

    结合远程教学实践,涵盖有机化学的基本内容、解题方法的单元复习、课程总结等网上资源已陆续上网,实施资源共享,为学生自主学习创造条件。

    二、建设有机化学立体化建设教材包和有机化学实验立体化建设教材包

    科学、先进的教学内容,靠现代信息传播技术承载、凝练成优秀的教材,才能发挥最大的教学效能。为此,我们编写了一批优秀教材,实现了教学资源立体化建设。

    1.编写“面向21世纪课程教材”《有机化学》及多层次辅助教材

    在广泛调研国内外优秀教材的基础上,按着先概论、再分类教学的规律和课程的内在逻辑关系,把研制的先进教学内容编写成校内讲义,经三年教学实践修改成《有机化学》,出版后被评为“面向21世纪课程教材”,并获国家优秀教材二等奖。

    为了强化教材功能,方便教学,我们还出版了多层次的《有机化学学习指导》、《有机化学解题指导》和《有机化学学习指导及考研试题精解》等辅助材料。其中,《有机化学学习指导》既是学生学习的同步指导,又是青年助教、研究生助课、上辅导课的重要参考资料。

    2.研制优秀的“有机化学网络课程”

    我们承担了教育部首批立项的新世纪“有机化学网络课程”项目,以“面向21世纪课程教材”的内容为蓝本,广泛收集网上教学资源,研制的网络课程具有如下教学特色:课程定位准确,学习目标明确;课程结构有利于学生学习,知识符合课程的内在逻辑体系和认知规律;运用多种教学策略激发学生学习动力,引进交互式教学模式,强化教学效果;教学设计有利于培养学生终身学习的能力和勇于实践的能力;建立学习评价功能,及时指导远程学员学习。经教育部专家组验收,被评为“优秀网络课程”,出版后多所学校使用。

    3.出版精品课程教材《有机化学实验》及辅助教材

    结合国家精品课程建设,将新研究的实验教学内容,按着基本操作融入合成实验中训练的教学经验,出版了精品课程教材《有机化学实验》第四版。教材分为“实验室介绍”、“实验技术”、“基础性实验”、“综合性实验”、“设计性实验”和“研究性实验”六篇,并贯穿着常量、小量、半微量和微量四种规模的操作,体现绿色化学实验要求。书后附《有机化学实验助学型教学课件》光盘。一位资深审稿者评审认为:“……增加了微量合成方法;引进了新的实验技术;体现了新的教学理念;引导学生综合运用所学的知识,初步进行实验研究工作的训练。这样能更好地适应素质教育和能力培养的教学要求”。“内容覆盖面广,有基础性内容,也有提高性实验,以基础训练为主,又向更高阶段的训练引导,层次分明,轻重分配合适,能适应不同的教学需要。理科、工科、师范院校均可用。”湖南大学一位教授写到:“这本教材很有特点,其中`综合性实验'、`设计性实验'、`研究性实验'几篇内容,对培养本科生的创新能力将很有帮助,这本教材也为今后我国有机化学实验的教材编写提供了借鉴作用”。

    与此同时,我们还出版了与实验教材配套的《有机化学实验教学指导》、《有机化学实验常用数据手册》等辅助教材。其中《有机化学实验教学指导》既是学生“自我学习 、自我训练”有机化学实验的指导,又是青年助教、研究生指导实验的参考书。这种实验教学指导方面的书还是很少见到的。

    4.研制出版优秀的电子版系列教材

    科学技术飞速发展,科技成果日新月异,要有大量的信息涌入课堂;培养创新型人才,不能依靠教师讲、学生听的单一的教学模式,而是要逐步实现研究型、开放式自主学习的教学模式。为此,我们利用多媒体技术承载丰富的教学内容,在率先研制出“有机化学CAI---教学材料库”之后,又出版“有机化学多媒体课堂教学软件”和“有机化学电子教案”。电子教案实现开放式制作,不仅包括优秀教材的内容,还包括大量的相关教学资源,如动画、谱图、演示实验等。这为教师组织个性化教案提供了基础素材,也为学生学习有机化学起到了“向导”作用。

    为了适应学生“自我学习、自我训练”有机化学实验的目的,在1999年出版“九五”国家科技攻关课题“有机化学实验MMCAI课件”之后,研制了“有机化学实验多媒体教学课件”2.0版,包括实验仪器、实验装置、基本操作、典型实验、实验要求、物理常数、光波谱图、习题测试、实验安全、化学品排放等10大内容,是为开放式实验教学设计制作的。此课件还获“第四届全国多媒体课件大赛”三等奖。

    5.建设成“有机化学”和“有机化学实验”两个立体化建设教材包

    至此,我们建成了有机化学理论教学和有机化学实验教学两个立体化建设教材包。其中,有机化学理论教学“立体化建设教材包”包括主教材、网络课程、多层次的辅助教材(三部)、教学课件和电子教案。有机化学实验教学“立体化建设教材包” 包括“有机化学实验系列教材”(包括第三版《有机化学实验》、《有机化学实验教学指导》、“有机化学实验MMCAI课件”1.0版)和精品课程教材(包括《有机化学实验》第四版、《有机化学实验常用数据手册》、“有机化学实验助学型教学课件”、“有机化学实验多媒体教学课件”2.0版)。

    三、依靠现代教育技术实施开放式教学

    1.使用多媒体课件构建不同的开放式教学课程体系和新教学模式

    坚持试用“有机化学CAI——教学材料库”,组织教学7年,改变了传统的教学模式,总结出教师授课和学生学习的教学经验。这种授课模式,能使大量的信息引入课堂,以丰富的背景材料支持教学内容。使用CAI课件讲课适合有机化学课程的特点,教学效果好。第一轮实践后“实话实说”问卷调查显示,78.4%的人赞成用CAI课件讲课,21.6%的人赞成“CAI+黑板”方式讲课。学生写到:“可以确定这是一个好的方法,前途无限”,“以前上课多记而不多思,现在上课多思而不多记”,还有的学生写到:“随着课程的深入,越来越感到用CAI课件讲课的好处。现在很难想象,如果用`黑板+粉笔'如何能将如此多的理论内容详尽、具体而又形象生动地展现在我面前,而用CAI解决了这个问题。能用这么先进的手段上课,我觉得很幸运。”

    利用“有机化学CAI——教学材料库”可以随时组成不同的课程体系,用于不同专业方向的教学,跳出了一本教材的限制。

    2.建立教学网站,实施远程教学

    网络教学具有学习内容广泛、教学效率高、办学成本低的特点。不仅适于大面积集中学习,更适应分散的个体学习,是培养学生终身学习能力的有效途径,也是未来学习的主要方式。为此,我们建立教学网站,实施远程教学。借助网络平台,把自己研制的网络课程、其他学校的优秀网络课件、教学大纲、教学要求、教学安排、教学指导、网络教学资源连接等有关材料全部上网,学生分散或集中于网络教室自学。教师通过作业、答疑、E-mail发现问题,及时指导、解惑,一切活动都是异地进行。整个课程分6次,由教师进行课程单元学习和课程总结的指导,学生自由听讲,将录像放到网上供学生参考。教学实践证明:学生自学能力普遍提高;我们研制的“有机化学网络课程”是能够达到面授的效果,并发挥网络教学在培养学生终身学习能力方面的作用。网络教学取得的经验和成果向面授教学推广,建立了开放式教学平台,拓宽了教学渠道。

    3.强化教学过程,实施分类教学

    由于种种原因,本科生形成不重视知识的积累,只靠考试前几天复习冲刺的习惯,因而知识掌握不牢,运用知识的能力差。针对这种情况,我们在两个大教学班中采用了强化教学过程、实施分层次教学的教学模式。加强平时作业、答疑、辅导课、考核等环节,引导督促学生重视平时知识的积累和掌握,促进教学质量提高;每学习一单元课程后,分成三个层次上辅导课,一个层次是以基本内容为主进行辅导,使学生掌握课程的基本要求;一个层次是用综合性和较高要求的内容进行辅导;第三个层次是对有机化学有兴趣的学生进行专题辅导,内容高于教材的内容,超出教学要求的范围。学生自由选择三个层次的辅导。这样满足了不同层次学生的要求,有利于多元化人才的培养。分层次教学的另一层意思是英语强化班的有机化学课程实施英文原版教材、英语教学。

    4.借助有机化学实验课件,建立有机化学实验开放式教学制度

    借助“有机化学实验MMCAI课件”,开创国内开放实验教学的先例。8年来,从小范围的试点班,逐渐推广到全部实现开放式教学,达到学生“自我学习、自我训练”的目的。实践证明,开放式实验教学是培养创新型人才最有效的教学模式。第一轮开放实验教学后,调查问卷显示:绝大多数学生认为开放实验教学是一次成功的改革。有的学生写到:“自己查阅文献,写实验报告,自己自主操作,既动脑筋又增加了信心”。“最大的优点是学生有了更多的自主权,不再依赖老师”。也有的学生写到:“继续深化改革,加大力度”。

    5.组建学生创新实践小组,在课程建设中培养创新型人才

    10年前,我们组建本科生为主、研究生参加的创新实践小组,结合编写实验教材,建设网络课程,研制网络教学资源,制作各种多媒体教学课件、电子教案,培养了一批批既熟悉有机化学内容,又有创新意识、动手能力强的学生。学生毕业后有的成为“小灵通”研制的主力,有的考取有机化学方面的研究生。在讨论课件制作时,对有机化学教学的基本内容“烯烃与溴化氢反应的过氧化物效应”的机理提出质疑,经过研究纠正了某些教材的错误,在国际会议上发表了论文并获国家发明专利。在培养人才的同时,教师与学生相结合创建的教学资源、内容、方法和表现形式,更贴近现实教学,贴近当代大学生学习特点,发挥很好的教学效果。这是一种特殊的开放式教学。

    6.改革考核内容和方法,营造素质教育能力培养的教学环境

    教学改革发展到目前阶段,课程考核的内容和方法已成为教学改革的控制步骤,是教师讲课和学生学习的指挥棒。因此,在网络教学和强化教学过程分层次教学的两种教学模式中,对考核内容、考核方式进行了研究,改变期末一张考卷定“终身”的做法,加大平时考核的比例。平时考核的内容有教学基本内容的测验、学习阶段总结、综合问题的讨论、专题小论文、作业质量等一系列有利于引导学生提高实践能力和科学素养方面的内容。这一做法增加了教学内容的深度和广度,引导学生把注意力集中到平时知识的掌握与积累、重视自学能力、创新意识方面的培养,提高了学生运用知识解决问题的能力。为实现课程教学中贯彻素质教育、能力培养营造了宽松的环境,开辟了教师讲得“自由”、学生学得主动的教学新局面,取得了良好的效果。

    实验教学的考核是设计性实验,这种做法坚持了7年,取得了成熟的经验。其做法是事先给学生一个题目,学生自己查阅资料、设计实验方案,自主实施实验,写出报告,这一制度已经完善。

    四、立体化资源、开放式教学的有机化学课程建设的水平

    我们以培养适应21世纪科技发展需要的创新型人才的教育思想为指导,在实践上以培养学生实践能力为标准。有机化学课程改革与建设已经站到国内课程建设的高地上,正步入国际名课程行列中。我们同时建设成了理论教学“立体化建设教材包”和实验教学“立体化建设教材包”,且都是国家优秀教材和优秀课件,在国内处于领先地位。我们注重教学过程、改革考核内容和方法的做法与国际上教学理念很相似。国外大学,如美国麻省理工学院的有机化学课程的网上资源还没有我校的网上资源丰富。

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