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关键词: 翻转课堂教学模式 医学化学教学 教学应用
医学化学是临床医学专业的一门重要基础课程,通过对医学化学的学习,学生掌握医学化学的基础知识、基本理论和基本操作技能,为后续学科如生物化学、生理学、药理学等学科的学习服务,其重要性日益凸显。但由于医学化学的内容理论性强、概念多,因此,化学课历来都是高等医科院校学生最难学、最不爱学的课程之一。当前的教育理念倡导教学要以学生为中心,突出学生的中心地位,翻转课堂教学模式正是充分体现和调动学生的自主学习积极性的一种有效形式。
1.翻转课堂教学模式
翻转课堂(Flipped Classroom,也有译为反转课堂)最早的探索者是孟加拉裔美国人萨尔曼・汗,2006年11月,他将自己制作的第一个教学视频传到YouTube网站,让更多学习有困难的孩子享受这一辅导资源,并很快引起人们的关注。后来萨尔曼・汗将这个副业逐渐变成自己的主业。之后科罗拉多州林地公园高中的化学教师乔纳森・伯尔曼和亚伦・萨姆斯则进行颠覆传统课堂的尝试,他们把结合实时讲解和PPT演示的视频上传到网络,让学生在家中或课外观看视频中教师的讲解,把课堂的时间节省出来进行面对面的讨论和作业辅导[1]。
由此可以看出,翻转课堂教学模式对学生的学习过程进行了重构,通过运用现代技术,教师将常规课堂中教师讲授部分制作成教学视频,作为学生的家庭作业布置给学生,让学生在家中观看并学习视频中的讲授内容。即原来课堂讲授的内容通过技术手段“反转”为学生家庭作业的学习内容,这种“反转”使学生可以根据自己的程度控制学习进度。而反转后的课堂教学则重视师生互动,教师在课堂上带着学生反馈的问题有针对性地加以教学指导。在充分的互动中,教师发现并针对学生的不同学习程度进行指导,实现个别化教学。
2.翻转课堂教学模式在医学化学教学中的应用
所谓翻转课堂教学模式,就是教师创建视频,学生在课前观看视频自主学习课程,接着在课堂上师生面对面交流和完成练习这样的一种教学模式。
2.1制作教学视频,学生观看视频并进行反馈。
在课前,教师应根据学生必须掌握的目标、考虑班级的差异及学生想法,制作精良的新知识视频,这个视频包含相关概念和系统知识,应突出重点和难点并涵盖本节的所有知识点。视频语言要简洁易懂,声音要清楚洪亮。视频要短小精悍,大概10分钟~15分钟为宜。学生在课前观看教师的视频讲解,在观看过程中完全可以在轻松的氛围中进行。学生观看视频的节奏快慢可以自己掌握,懂了的快进跳过,没懂的倒退反复观看,也可停下来仔细思考或笔记,对自己不明白的或听不懂的地方,甚至还可以通过聊天软件向老师和同学寻求帮助[2]。
学生观看并同时使用媒体在线平台进行互动,这个阶段的活动方式各异。一些教师还采用视频创设一些启发性的任务单,即布置练习作业。例如可以要求学生用几句话概括所看到的新知识的视频,或者要解决的相关的问题及确认那些他们不知道的内容。例如在“渗透压”这个章节,可以让学生给出注射时用的注射液有哪些?为什么要用这种浓度的溶液?原理是什么?注射液浓度高了或低了会有什么危害?例如医学化学的绪论部分,为了使学生了解医学与化学的联系非常紧密这一事实,可以让学生在课前收集一两个常见药物的结构、性质、制备方法、用途和药理作用。又如“缓冲溶液”这个章节,可以让学生思考怎样配制一个所需要的一定pH值的缓冲溶液[3]?学生要完成老师布置的练习作业,以加强对新学内容的巩固和内化。
2.2组织课堂活动,实施有效的师生互动交流。
内容在课外告诉学生后,那么课堂内更需要高质量的学习活动,课堂上主要是教师根据课前学生看视频存在的问题进行总结、归纳,引导学生进行交流与合作,共同探讨问题的相关解决方法。教师事先应分好组,安排能力较强的学生为组长,一般4~6人一组为佳。如果知识点较容易,则建议采用以自主探究为主、合作学习为辅的方式;相反,如果知识点较难,那么可以采用小组学习和自主探究同步进行的方式学习[4]。在这一过程中,教师需要及时引导学生进行参与,及时地进行指导,总结学生在操作过程中容易出现的问题。在课堂中教师还要在学生自主学习和互动交流后,对学生的学习情况进行评价,给出反馈意见和点评。
3.医学化学教学中应用翻转课堂教学模式的意义和必须解决的问题
医学化学教学中应用翻转课堂教学模式,可以让学生掌控学习;翻转课堂教学模式加强了教师和学生的互动,与此同时,学生之间的互动也比以前更多;翻转让教师更了解学生;翻转能使学生个性化地学习。
为了更好地、有效地在医学化学教学中应用翻转课堂教学模式,教师必须彻底转变教育思想,更新教学观念,树立教育变革的坚定信念;教师要有较高的教育信息化素养,教师除了是教学专家还必须具有专门的电脑知识;要抓住“翻转课堂”的关键点,为了实施“翻转课堂”,教师应将主要的精力放在如何支配课堂上多出来的这些时间。课堂的对话和讨论,需要教师做精心准备和细致观察,真正做到因材施教。“翻转课堂”之所以成功,是因为课堂讨论所带来的学生“吸收内化”学习效率的提高。
翻转课堂教学模式为高等医学教育提供了新思路,对翻转课堂的研究和实践是教育探索的一个突破口,立足学生学习的实际而产生,必将使学生学习能力和自身素养的提高达到事半功倍的效果。但应认识到其亟待改进的不足之处,在探索中发扬优势,避其不足。任何一种新的教学模式,从引进到良好地实施,必然会遇到很多问题,需要采用循序渐进的方法,不断地在实践中积累经验,从而构建出适合教师教和学生学的创新模式,有效促进教育教学目的的达到。
参考文献:
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关键词:翻转课堂;生物化学;医学;高职高专
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)28-0227-02
一、传统教学模式在生物化学教学中存在的不足
目前,医学高职高专院校生物化学的教学仍以传统的教学模式为主,即“教师课上完成知识传授,学生课下通过作业和实践操作等对知识进行内化”。该教学模式由于具有传授知识系统性强、易于集体化教学等优势而被广泛应用。然而,随着现代信息化教学技术和以学生为主体的教学理念的发展,这种教学模式逐渐暴露出诸多问题和局限性。首先,高职高专学生生物化学学科安排的课时比较少,而生物化学理论性强,知识抽象,学习难度大。其次,教学形式单一,教学过程难以促进能力的培养。在传统的教学模式下,学生的能动性和积极性都没有得到发挥,学生自主学习的能力、独立思考能力没有得到锻炼,学生发现问题、解决问题的能力没有得到提升;第三,信息化学习资源利用率不高,课前预习流于形式,师生之间、生生之间的互动交流太少。
二、翻转课堂教学模式的特点
翻转课堂教学模式将知识的传授和知识的内化两个学习过程颠倒安排,学生借助信息技术的帮助,如网络视频、图片和课件等在课后完成知识的传授过程。在课堂上,学生通过小组讨论、案例分析和与教师的互动等完成对知识的内化。随着教学过程的重新安排,教学过程中的许多环节也相应发生变化。教师不再是知识的传授者,而是学习的引导者,给学生学习提供支持,答疑解惑。学生真正成为学习的主体,在学习过程中扮演主要角色,提高课堂学习的效率。在大学教学中,学生获取信息的能力、学习方式的多样性、学习时间的自由性以及学校软硬件设施的完善性,都为翻转课堂教学模式提供更广阔的应用平台。
三、医学高职高专生物化学翻转课堂教学模式的构建
翻转课堂能够有效弥补传统教学模式中暴露出的不足,提高学生的学习效率,本文根据医学院校生物化学课程的特点,初步构建了医学高职高专生物化学翻转课堂的教学模式。
(一)课前教学设计
谈到翻转课堂,人们的第一反应就是制作教学视频。但是,在制作教学视频之前,明确教学目标非常重要。只有教学前确定清晰的教学目标,教学才有针对性,才能确定具体的教学方法。另外,学生在课前自主学习的过程中,往往漫无目的,抓不住重点,因此课前的教学设计决定了翻转课堂教学能否顺利进行。
1.学习资源的准备。教师在课前要准备教学资源,可以提供一些参考书籍、电子课件和教案、微视频教程、相关的专题学习网站等类型的素材。教师应制定与教学资源相匹配的导学案,为学生的自主学习做指导。内容应包括学习目标、学习程序、课前练习及学习过程中发现的问题,学生可以参考导学案的要求进行自主学习,提高自主学习的效率。为了保证课前学习的有效性,导学案不同于简单的课前预习,不宜仅将传统教材内容(PPT)或课堂45分钟的讲授录像直接搬上网,应重新解构学习内容,将学习内容分解为一系列的知识模块。针对这些知识模块,融入趣味、挑战的元素,设计一系列能促进认知思辨与课堂讨论的10分钟左右的讲解视频。例如学习蛋白质的空间结构的时候,我们录制了一个通过游戏环节模拟蛋白质高级结构的形成的微课视频;在学习糖的分解代谢的时候,我们制作了一个通过实验测定运动对于血乳酸浓度影响的微课视频。这些视频短小精悍,具有趣味性,能够充分吸引学生的注意力。
2.针对性练习。根据导学案,学生在每一个学习模块结束后,都需要对视频或者其他教学资源中的重点内容和疑问进行及时记录。同时,学生要在限定的时间内,完成老师提供的知识段测试题目,确认是否掌握了该视频所涉及的全部知识要点,测试题目时可采用在线给分的方式,达到即时反馈的效果。测试题目给分只有达到一定分值,课程学习才继续,才可以进行下一模块或知识段的学习,就像玩游戏通关一样。
3.交流反馈。对于课前的学习,教师需要利用信息技术工具将视频、课前练习等合理处理,方便网络交流。学生可以在课外,利用课程网站、QQ群、微信等交流工具,与同学和老师进行互动交流,实现在线互动解答和信息及时反馈。同时,教师应对学生课前的学习情况进行监督,反馈信息进行总结,为课堂学习活动做准备。
(二)课堂活动设计
1.确定问题。教师根据学生课前视频学习和课前练习过程中暴露出的问题,列出具有代表性的题目,由学生分组讨论,共同找出答案并解决问题。在此过程中,授课教师应该有针对性地指导学生选择题目。例如,教师在讲授糖酵解的时候,课前学生已经自主学习了糖酵解的基本内容,但是视频资料中关于运动对于血乳酸浓度影响的实验学生提出了较多问题:为什么运动后处于休息状态时乳酸的浓度会下降?为什么静息状态下乳酸的浓度不为零?这些问题对于理解糖酵解的生理意义具有重要作用,因此这些问题将作为重点问题供学生讨论,而有关糖酵解过程中具体的化学反应过程不作为教学重点,可以个别指导而不作为重点讨论的内容。
2.PBL教学法。教师根据课前反馈,确定需要讨论的任务专题后,实行以问题为基础的学习(Problem-Based Learning,简称PBL)。学生分工协作,进行小组讨论,通过纸质和智能手机查阅资料,最后汇报讨论结果;教师观察、引导,适时加入讨论和总结补充。鉴于生物化学课程内容较多,知识系统性较强,学生讨论完成之后,教师需要花一定的时间对于课程内容的重难点进行梳理和总结,以弥补课堂讨论学习所导致的知识分散、系统性不强的问题。
3.案例教学法。在完成基本知识的梳理总结之后,深层次的学习可以进一步通过案例分析完成。教师选择与课程内容密切相关的案例供学生分析,以锻炼分析解决问题的能力。例如在学习影响氧化磷酸化因素的时候,可以提供一氧化碳中毒的案例分析,让学生能够运用呼吸链抑制剂的理论来解释现象并提供治疗措施;另外,还可以提供二硝基苯酚作为减肥药物以及导致中毒的案例进行分析讨论,让学生运用结偶联剂的作用原理进行分析。案例分析进一步加强了知识的运用,最终内化为学生的能力。
(三)教学效果评价
翻转课堂的教学模式可以给予学生更多自我展示的机会,可以对学生的学习效果进行更全面的评价,包括课前自学的评价、课堂参与表现评价以及考试测评,更真实体现课堂的教学效果。同时,对学生学习效果的正确评价也是对学生学习的有效激励。
四、翻转课堂应用于生物化学教学需要注意的问题
(一)课前教学的有效管理
生物化学理论知识较抽象,学习难度较大,合理有效的导学案的设计及高质量教学视频的制作都必不可少。学生课前的学习活动是自主的,但并非是自由散漫的。对于部分学习自主能力比较强的学生来说,课前学习通常能够有效执行。但是,对于学习动力较差的学生而言,教师必须对学生课前的学习采取有效管理。例如,检查学生课前学习的针对性练习以及学习问题,并记入总评考核。只有加入一定的强制性,课前学习才不至于流于形式,才能有效保证课堂活动的进行。
(二)信息化平台的充分利用
课程网站提供了丰富的教学资源,包括教学的各类视频资源――教学微视频、授课课件、课程标准、教学大纲、授课计划、案例库、在线作业以及交流平台等。学生可以充分利用网络课程资源,完成课前作业。教师可以通过留言板等互动交流方式随时随地和学生进行在线交流。除了课程网站,优质的慕课学习资源的建立更能够为翻转课堂模式的实施提供良好的基础,而建立慕课学习资源需要投入大量的技术和资金成本。另外,QQ软件也能够构建翻转课堂的学习环境。QQ平台具有人际关系管理功能,既能个人之间进行交流沟通,还能群聊,实现合作学习。为了使翻转课堂教学模式得到有效实施,教师必须充分合理地运用这些信息技术工具,为学生的课前有效学习提供保障。
(三)教学活动的精心设计
翻转教学中虽然充分发挥了学生的主体作用,成为了教学中的主角,但是翻转课堂是否能够有效实施,离不开教师对于教学活动的精心设计,教师面临的挑战相比传统教学模式大大增强了。在翻转课堂的实施过程中,教学录制视频的质量、学生交流的指导、学习时间的安排、课堂活动的组织,都对教学效果有着重要的影响。在制作教学视频时,除了要涵盖教学内容,还要做到精心设计,情感丰富,生动活泼。教师要不断提高自己的知识水平和人格魅力,扩展思维,深入了解自己所教授的专业,才能更好地在课前与学生进行网络交流,顺利组织课堂活动,引导学生讨论问题、深入案例分析,调动学生的积极性。
五、结语
翻转课堂给医学生物化学的教学带来了新的生机,启迪了我们的思想。在国家教育信息化发展过程中,翻转课堂教学模式必将对我国的教学改革产生积极的影响,同时我们也将面临更多的机遇与挑战。
参考文献:
关键词 预防医学专业;医用化学;翻转课堂
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)02-0079-03
Study on Application of Flipped Classroom in Teaching of Medi-cal Chemistry//ZHENG Aili, YAN Fang, BIAN Weiwei
Abstract The study was carried out in the teaching of medical che-mistry course in medical colleges for Department of Preventive Me-
dicine. Found that the flipped classroom method can improve stu-
dents’ learning achievement, obviously increase the students’ cog-nition degree of medical chemistry. Finally, this paper focuses on the problems in the application of the teaching method.
Key words department of preventive medicine; flipped classroom; medical chemistry
1 概述
医用化学 医用化学是医学学科和化学学科的交叉学科,是医学教育新兴的理论研究领域,其研究课题对分析人体存在与化学相关的机理、药物在人体内的化学反应等十分重要。医用化学课程是医学类学生重要的基础课程,是医学高层次人才的必修课程,要求学生在较强的医学功底下掌握基本的化学知识,以利于后续的医学课程学习以及研究工作。
对于医用化学教学,目前国内各院校还主要采用传统的教学方式,公共基础课和医学基础课同时开设,化学课与解剖、组胚课等课程同时开设,学生普遍对医用化学课程的重要性认识不足。加之医学科任务重,学生精力主要放在医学基础课上,对化学课不重视,疲于应付考试[1]。医用化学教学迫切需要改革和提高,才能提升学生的学习兴趣和教学质量。
翻转课堂 翻转课堂(Flipped Classroom,又叫颠倒课堂)是一种新型的课堂教学形式。2007年,美国林地公园高中的Jonathan Bergmann和Aaron Sams将实时v解的PPT和视频上传到网络,帮助缺席的学生补课。后来,他们安排学生在家观看教学相关的视频,而在课堂上完成作业,同时对学习遇到的困难进行解答,这种模式受到学生的欢迎[2]。Salman Khan创立的可汗学院对翻转课堂的推广起到里程碑式的推动作用[3]。
该教学模式的推动还要得益于开放教育资源运动,自麻省理工学院的开放课件运动开始,耶鲁公开课、可汗学院微视频、TED(美国一家私有非营利机构)等大量优质教学资源的涌现,为翻转课堂的发展提供了资源支持,目前翻转课堂已成为美国流行的创新教学模式[4]。
2011年翻转课堂传入我国,国内对翻转课堂的应用还处在实验阶段,如山东昌乐二中以及广州珠海区五中都开展了翻转课堂的教学实验[5]。国内也有张跃国、桑新民、曾贞、张金磊等对翻转课堂进行研究,但目前翻转课堂的研究主要集中在教学模式、角色转换、教学设计方面,翻转课堂教学法在高等院校具体学科的应用研究目前相对缺乏。对于翻转课堂在国内医用化学教学中的应用研究,目前还没有相关的报道。
2 翻转课堂在医用化学教学应用实例
为在医用化学教学中开展翻转课堂授课,在潍坊医学院2013级预防医学专业中开展试点,将该专业入学成绩平均分布的4个班级分为A、B两组,A组的1、2两个班采用翻转课堂的教学模式,B组的3、4两个班采用传统教学模式。为不影响整体教学进度,同时对比翻转课堂与传统教学的教学效果,对两组学生采取同内容、等课时、同进度的教学授课,其中包含32学时的理论课和28学时的实验课。采用相同的试卷,章节末尾对该章节内容进行测试,试点教学内容授课结束进行中期测试,并对班级的平均成绩进行对比,测试结果如表1、表2所示。
通过对比分析发现,应用翻转课堂教学的两个班级在每一章节的测试中成绩均优于传统课堂教学班级,且在最后的中期测试中A组成绩分布优于B组。
此外,对进行课堂改革的A组学生进行了教学认同度调查,调查维度包括学习态度、成绩的提高及对课程的看法和建议等三方面的内容。调查结果发现,受访的学生中90%对翻转课堂教学方式表示认同,喜欢翻转课堂的教学方式;80%的学生认为翻转课堂教学方式有效,提高了其学习热情及成绩;还有30%的学生认为该教学方式设计合理性方面存在问题,仍存在一定的改革空间。具体调查情况最后统计如表3所示。
3 结果与讨论
大学生具有较多的课外学习时间和灵活的学习时间安排,也有较强的自学能力,有利于翻转课堂在高校中的应用。目前的大学生基本具备上网的条件,也具备网络学习所需的技术操作能力。从学生角度讲,在高校教学中采用翻转课堂模式不存在任何障碍[6],但是要想让翻转课堂起到良好的教学效果和促进教学的作用,还应该注意和把握好以下几点。
建立合理的制度保障 在翻转课堂中,学生并非完全独立自由地进行学习,而是需要依据相关的要求,在网络技术支持下高度参与,以自身为主体,根据学习内容,不断、反复地与同学、教师进行交互、扩展和提高。因此,翻转课堂需要一定的制度保障,应该根据教学内容、课时要求、知识点掌握、学习效果考核等方面,制定相关的制度要求,帮助学生提高学习紧迫感、主动性、自觉性和积极性,使学生在制度要求的框架下充分发挥自己的主观能动性和积极性。在开展课堂教学前,先将制度的要求清楚地告知学生,如网络课件的学习时间是通过系统记录的,而系统记录的学习时间是计入总成绩考核的一项内容,这样既可保证学生能完整看完学习课件,还可保证学习的重难点传达到学生,有效激发学生的主动性。
打好教学课件和视频教学的基础 在教学中不主张教师全部直接利用从网络中寻找和下载的教学视频,因为网络中已有的课件和视频很少有能与自己的教学时间、教学目标、教学内容等完全相符的,也体现不出相应的教学重点,对教学难点的讲解也不一定足够清楚,体现不出医用化学的教学特色。因此,要求根据专业需求、教学目标、教学内容等,自行制作教学课件和视频,对教学的重点和难点配合相应实例,更能清晰和透彻地把教学内容呈现给学生。
教学课件和视频的视觉效果、互动性、时间长度等也对教学的效果有重要影响,同时对制作教师的教学水平和教学技术也是一个考验。只有将教学课件和视频的这一基础性工作做好,才能让学生在自学过程中听得懂、看得明、学得会。
合理规划实验课与理论课的关系 医用化学课程是一门理论与实验密不可分的基础学科,化学实验课能很大程度地调动学生的好奇心,提高学习热情和主动性,对理论课的开展有很好的促进和帮助作用;而理论课的学习又有助于学生对实验课原理、反应机理和现象成因等的理解和记忆。因此应该在翻转课堂中很好地利用实验与理论课的关系,将实验课融于理论课中,用理论知识去指导实验课进行,对学习内容和动手能力实现双促进。
在教学中将翻转课堂中设计的28个实验课时完全融合到理论课教学中,较多的理论知识点是在实验台上边做实验指导,边回答学生的疑问、做讲解介绍完成的,二者的教学效果都得到很大增强。
科学设计课堂时间环节 翻转课堂的核心特点就是将学习的主动权交回学生手中,因此,在减少课堂讲授时间的情况下,合理、系统地设置课内各教学环节,对教学效果的达成尤为重要。教师在设计课堂活动时,要充分利用合作、讨论等要素,充分发挥学生的主体性,实现对知识的内化。具体到环节上来说,教师应该做好:
1)学习小组的分配与调整,合理利用小组讨论互学的时间,巩固学习重点和解决部分自学问题;
2)解答疑难与学习内容点评,对面上普遍存在的问题着重强调,解决学习难点;
3)补充讲解和布置作业,对学生忽略的学习内容和容易混淆的学习要点进行补充,布置合适的巩固性学习作业;
4)尽心尽职做好后续作业、内容和成果交流,并注重做好对学生反馈的评价和回应。
畅通成果巩固和交流渠道 畅通学习交流渠道,是翻转课堂实现良好教学效果的基础和保障,可通过学校精品课程网站、公用邮箱、QQ交流群、微信群等现代交流方式广开渠道,建立信息和课件、问题交流、疑难解答、成果对比、反馈回复的平台,促进交流和学习。
4 结语
本教学研究通过预防医学专业医用化学课程的教学实践,初步证明了翻转课堂在高等学校教学中的应用具备可行性,并就教学实施过程中翻转课堂存在的问题及需注意的事项进行了重点讨论研究。目前,我国高等院校中信息化教学环境越来越完善,网络上优质的教学资源越来越丰富,为翻转课堂在高等院校应用提供了有利的硬件条件。随着教育的发展,这种新型的教学模式势必会在高等院校的教育教学中发挥更加重要的作用。■
参考文献
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[5]钟晓流,宋述强,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013(1):58-64.
关键词:《有机化学》;对比教学法;教学质量
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0048-03
《有机化学》是研究有机化合物的结构、组成、性质、制备的学科,是化学、制药、医学、化工、食品等各专业的必修基础课,尤其是在医药院校该课程是后续药物化学、药物合成化学、生药学等诸多课程的重要基础。与其他课程相比该课程的理论性比较强,再加上有机化合物种类众多、结构多样,各种反应及机理极易混淆,因此学生普遍反映《有机化学》学起来比较困难。如何在有限的学时内让学生掌握基础知识,达到培养目标的要求,是提高教学质量和教学效果的关键。教学效果的好坏除了与学生的努力程度有关外,教师在授课时采用的方法和态度也是一个非常重要的因素。在多年的《有机化学》授课中,笔者将对比教学法贯穿于《有机化学》授课的全过程中,并起到了良好的效果。对比教学法就是指在教学中将一些相关、相似或具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行讲解,便于学生理解、掌握和记忆[1]。通过这种教学方法,不仅可以将化合物之间的关系、区别组织起来,培养学生分析、归纳、概括的能力,使其更好的学习新知识,巩固旧知识,而且能够培养学生学习的兴趣,活跃学生的思维,创造良好的教学气氛和秩序,从而提高有机化学的教学效果[2]。
一、对比教学法在结构与性质关系阐述中的应用
有机分子遵循“结构决定性质,性质决定反应”的基本规律,因此笔者在授课过程中采取以化学反应为授课重点,以结构为出发点的思路进行讲解,前面章节学习的内容往往是后续章节学习的基础,基于此,笔者将对比教学法巧妙地应用到《有机化学》的授课中,达到良好的教学效果。
1.结构不同,性质不同的对比。有机分子中的碳碳键有σ键和π键两种,在授课时就可以采用对比的方法进行讲授,便于学生理解。σ键是轨道间以“头碰头”的形式形成,重叠成度大,因此σ键的特点是电子云沿键轴呈圆柱形对称分布;可自由旋转而不影响电子云重叠的程度;结合的较牢固,键能大,因此不易断裂,不易发生化学反应。所以烷烃的化学性质稳定,在一般条件下(常温、常压),与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不起反应,只能发生自由基取代反应。而与此对比,在烯烃中,由于存在π键,它是由两个p轨道以“肩并肩”的形式侧面重叠而成,轨道间的重叠程度小,因此不如σ键牢固,不能自由旋转(旋转会使轨道间的重叠程度变小,导致断键)。π电子云沿键轴上下分布,受原子核的引力小,在外界环境的作用下易极化,易发生反应。因此烯烃比烷烃活泼得多,可以发生多种类型的反应。同时正是由于σ键可以自由旋转使得烷烃有构像异构体的存在,由于π键不能自由旋转使得烯烃存在顺反异构体现象。通过这种比较既可以使学生更好的理解σ键与π键的形成,又可以使学生对于烷烃和烯烃的性质有了更深的认识。
2.结构相似,不同反应类型的对比。笔者在讲述“芳烃”一章时与“烯烃”一章对比设疑,由于芳烃的结构中有3个π键,因此好多同学认为它跟烯烃的性质类似,容易发生亲电加成反应。做了这个对比之后,笔者再进行讲解,否定了上述的结论。事实上芳烃发生的反应是亲电取代,而非亲电加成,原因是由于苯环中的这3个π键形成了非常稳定的共轭体系,使得苯环的结构非常稳定,因此反应中苯环的结构不会被破坏,所以不会发生亲电加成。当然他们的共同点都是“富电子”的,因此都可以为少电子的试剂提供电子,均发生“亲电”类型的反应,而反应的最终结果是不同的,烯烃的双键变单键的加成反应,而芳烃是H被取代的取代反应。
在讲“卤代烃”一章时,可以跟烷烃对比。在“烷烃”中是碳氢σ键断裂的反应,在“卤代烃”一章中是碳卤σ键的断裂反应,同是σ键,但断裂的结果却不同,由于碳氢σ键是非极性的共价键,断裂的时候是均裂,因此发生的反应是自由基取代反应,而在卤代烃中由于碳卤键是极性共价键,卤原子的电负性比碳原子大,因此在碳卤键中碳显正性而卤原子显负性,断裂的时候是异裂,因此卤代烃更容易发生亲核取代反应。
与卤代烃类似,在醇和醚的结构中同样存在碳氧极性共价键,由于氧的电负性也比碳强,所以在醇和醚中与氧相连的碳也显正性,该碳原子也容易受到带负电荷试剂的进攻发生亲核取代反应,这是与卤代烃相似的地方,但不同的是卤代烃中的卤原子是非常好的离去基团,所以反应比较容易,而醇中的羟基及醚中的烷氧基由于不是好的离去基团,因此亲核取代反应往往在酸性条件下才能发生,使羟基和烷氧基首先质子化变成易于离去基团水及醇,该反应才能进行,所以讲解醇和醚的亲核取代时,酸性条件是非常重要的一个因素。
通过在以上章节中对比教学方法的应用,使得《有机化学》中常见的几种反应形式很清晰地呈现在学生面前,更利于学生从本质上理解各类分子的反应特点以及各类反应的特征。
二、对比教学法在反应机理讲解中的应用
大学有机化学课程中反应机理是一个非常重要的内容,也是学生学习的难点,为便于学生更好地理解,笔者在讲授机理时也采用了对比的教学方法,例如羟醛缩合反应和酯缩合反应是《有机化学》教学大纲中的两个重点反应机理,分别出现在“醛酮”一章和“羧酸衍生物”一章中[3],笔者发现采用对比的教学方法教授这两个反应达到了很好的效果。
由于学生刚学完醛酮的其他亲核加成反应,在此基础上讲羟醛缩合反应时,经老师提示就会自然想到这是一个以碳负离子作为亲核试剂的亲核加成反应。笔者在讲授酯缩合时首先会把羟醛缩合反应的过程以提问复习的形式再次呈现在学生面前,在这个反应机理的基础上讲解酯缩合反应。首先让学生比较羟醛缩合反应和酯缩合反应,找出相同点和不同点,然后引导学生思考为什么不同,并进一步对比分析原因。学生通过比较得出相同点主要有两点:一是两个反应中,醛和酯的羰基碳都显正性。二是各自的α-H都有一定的酸性,都是以碳负离子作为亲核试剂,去进攻另一分子醛或酯羰基碳。不同点主要有三点:一是形成碳负离子用的碱不一样,羟醛缩合是氢氧化钠等弱碱,而酯缩合用的是乙醇钠等强碱。二是反应机理不一样,羟醛缩合是亲核加成机理,而酯缩合除了亲核加成外还有消除乙氧基负离子的过程。三是酯缩合反应比羟醛缩合反应过程多了一步。通过让学生自己对比这两个反应的异同会使学生在脑中引发“为什么”,会对酯缩合反应这一新的知识点印象更加深刻,并在潜意识里思考形成异同点的原因。在学生自己分析比较之后,笔者会进一步引导学生对比思考以下问题:一是为什么醛和酯的α-H都有一定的酸性?这两个α-H的酸性哪个强?这个问题解决了,第一个不同点的原因也就迎刃而解了。二是为什么酯缩合反应不是亲核加成而是亲核加成―消除的机理?学生在比较思考过程中,教师要起到引导、提示的作用。
在第一个问题中,首先让学生回顾醛酮α-H有酸性,这是由于醛基和酮羰基是吸电子基团导致的,当学生再比较酯的结构时自然会想到酯基也是吸电子基,因而其α-H也有酸性。再引导学生思考比较哪个酸性强,学生通过以前所学的知识自然想到的是醛酮的酸性强于酯,因为酯基的吸电子能力较醛酮弱。所以脱除酯的α-H形成碳负离子时需要更强的碱才可以,这样第一个问题就解决了。第二个问题在两个反应里面均有比较活泼的氧负离子,在羟醛缩合反应里,它可以夺取水里面的氢质子,而在酯缩合反应里,由于反应在强碱的溶液中进行,存在氢质子的可能性比较小,所以酯缩合反应的氧负离子不会结合氢质子得到亲核加成产物,而是消除乙氧基负离子从而发生亲核加成―消除反应。至于第三个不同点是酯缩合反应的动力,需要由教师从整个反应出发进行启发式讲解。通过这种对比的教学方法,使学生学习有机反应机理时更加易于理解、易于掌握。
三、对比教学法在研究同一分子性质时的应用
由于有机化合物结构复杂,反应条件多样,同一分子在不同条件下的反应机理、反应结果往往不同,采用对比的教学方法同样可以达到事半功倍的效果。
在有机化学教学中离不开有机反应,同一分子在不同的催化剂或温度、压力等条件下,可能得到不同产物。而学生在学习过程中往往忽视反应条件,只记反应物和产物,实际应用中经常混淆。例如在烯烃化学性质的讲授中,烯烃和溴化氢反应如果反应条件里没有过氧化物,得到的产物是符合马氏规则的,即氢加在含氢较多的双键碳上,在有过氧化物的存在下产物是反马氏规则的,即氢加在含氢较少的双键碳上。同样仲卤烃在氢氧化钠的醇溶液里反应得到烯烃,而在水溶液里反应得到的是醇。
《有机化学》里像这种反应有很多,及其容易混淆,在授课时笔者就会将其归纳在一起进行对比讲解,通过对比不仅可以引导学生分析不同物质、不同反应的共同特点及同类物质、相似反应的差异,从而更好地掌握有机反应的本质和特征,而且可以帮助学生获得更加鲜明、准确的新知识,使已学的知识更加巩固、深刻。同时,对比法的反复使用,能潜移默化地提高学生分析问题和解决问题的能力[4]。当然这种对比不是简单的结果对比,如果仅仅进行简单的对比分析,将知识体系建立在表层,这些知识将很快被遗忘,应该从机理上进一步阐明形成这些结果的原因是什么,只有这样学生从道理上懂了才会真正理解,才会更好的记忆。
实践证明,对比教学法在《有机化学》的授课中起到很好的作用。教师在实际授课中应该因材施教,具体问题具体分析,选择恰当的对比方法,不是所有的知识点都需要进行比较,也不是所有的异同点都值得比较。教师运用对比教学法要做到以下几点[5]:首先教师授课前应认真钻研教材,备好课,只有深层次地理解课程的整体内容,才能找出各知识板块的内在联系,归纳出可对比的知识结构,才能运用对比教学法对课程内容的知识点进行对比。其次,在教学过程中,教师可以先提出对比的知识点让学生去独立思考,留给学生一个广阔的思维空间从而发展学生的思维能力。进行分析讲解时,可以通过讨论、提问等方式进行。再次,通过对比教学法的应用,教师应引导学生自己学会筛选知识点,培养学生养成归纳总结对比的习惯,尤其在《有机化学》的学习中,这是一个非常好的学习方法。
总之,对比教学法在《有机化学》授课中的运用,使学生对教学内容的理解更为深刻,知识点的记忆更为牢固,有助于培养学生深入思考、整合知识和分析探究的能力。实践证明,正确运用这种教学方法,在提高教学质量的过程中发挥了很好的作用。
参考文献:
[1]陈玉.对比教学法在有机化学教学中的应用[J].化学工程与装备,2012,(8):229-232.
[2]陈鹏飞.对比教学法在《工程制图》教学中的应用[J].职业教育研究,2008,8(1):147-148.
[3]陆涛.有机化学[M].第七版.北京,人民卫生出版社,2011.
[4]李贵深,李琳,葛薇,等.有机化学课程教学改革的尝试[J].河北农业大学学报,2000,2(3):7-8.
【关键词】微型实验;投影教学;思维情境;激发兴趣;培养能力
微型实验也称微格实验。其特点是实验仪器小而简便;便于操作携带;反应容易发生;药品用量小,实验成本低。但有时实验现象不太明显。在推行微型实验的今天,怎样使课堂演示实验既微型化,又具有清晰的实验现象呢?笔者在教学实践中发现:微型实验与投影合理结合是解决这一矛盾的有效手段。
一、微型实验的投影教学在教学过程中的作用及实施过程
1、微型实验与投影合理结合符合直观性原则。
直观性原则是通过各种直观手段的使用而得以贯彻的。直观手段运用得合理与科学,不仅有助于学生对事物的感知,而且会促进他们对直观材料自觉地进行比较、分析、综合、抽象和概括等思维活动,便于掌握事物的本质和规律。这为整个教学目的的实现提供了前提。我们把直观手段运用得越合理,越科学,它在这些方面所起得作用就越明显。在微型实验的教学过程中,我们必须设法使演示结果很“直观”,因此在微型实验的教学过程中可以把它与投影实验合理地结合起来。
2、微型实验与投影合理结合可优化思维情境
化学实验是一种兴趣盎然的活动。实验中各种变化以及伴随变化的各种现象能强烈地刺激学生的神经中枢,使学生处于高昂的思维状态之中。教师应善于通过化学实验,优化思维情境,培养学习兴趣。为此,微型实验设法与投影合理结合,使实验现象明显化,以便于学生观察。这对激发学生的好奇心、提高他们探索化学奥秘的积极性,起到事半功倍的效果。比如,学习金属与水反应的知识时,我就这样设计:取一培养皿(或小烧杯)放入三分之一体积的水,滴入几滴酚酞溶液,将其置于调节好的投影仪上,然后把一小块不规则的钠投入培养皿中,在屏幕上就可以清晰地看到钠被熔化成一个小球,在培养皿中向各个方向游动,溶液逐渐变为红色。这样的设计使得实验现象十分明显,这时学生心里立即产生出强烈的寻求问题答案的欲望,在此基础上我开始讲解钠与水的反应,学生无不侧耳聆听,从而使课堂效果达到最佳状态。
3、微型实验与投影合理结合可培养学生的观察能力和分
析问题、解决问题的能力
培养学生敏锐的观察力,让学生积极思维,是化学实验教学的一个重要环节。通过对实验的细心正确的观察,培养学生分析问题和解决问题的能力。而培养这三个方面能力的前提就是实验现象要明显。由于是微型实验,现象往往不明显,因此,微型实验必须和投影合理结合。如学到盐的水解时我进行了如下设计:取一块20cm×20cm的玻璃片,用透明胶带分成如图所示的20个小方框凹槽,用透明胶带再重复一次以增加凹槽的深度。用碳素墨水笔在第一横槽和第一纵槽中分别写上如图中所示的有关文字。然后将玻璃片水平放置在已调节好的投影仪上,用滴管在对应的凹槽中分别滴上三份NaC1溶液、三份CH3COONa溶液,三份NH4C1溶液,每份4~6滴,最后按纵行要求向每份溶液中滴加1~2滴对应的指示剂。这时在屏幕上就可以清晰的看到:向NaC1溶液中滴入无色酚酞溶液不变色,滴入紫色石蕊溶液仍呈紫色,滴入甲基橙溶液呈黄色;向CH3COONa溶液中滴入无色酚酞溶液呈红色,滴入紫色石蕊溶液呈蓝色,滴入甲基橙溶液也呈红色,而向NH4CL溶液中滴入无色酚酞溶液不变色,滴入紫色石蕊溶液呈红色,滴入甲基溶液也呈红色。以上现象先让学生观察、思考,然后让学生比较、分析上述现象,展开讨论,得出结论,最后教师再用碳素墨水填上对应的结论,这样既培养学生的观察能力、又培养学生分析问题、解决问题的能力。
4、微型实验与投影合理结合,可激发学生的兴趣。
化学教学首先要激发兴趣,调动学生的积极性。夸美纽斯认为:“兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一。”有了兴趣学生就会以科学的态度、坚强的毅力克服学习中可能遇到的困难,可在获得了知识的同时,能力也得到了培养和发展。学生在经历了一次次求知的快乐和成功的喜悦后,他们会很自然地热爱你这位教师。有了这份热爱,学生会变得乐学,教师会变得乐教。我们的教学就有了成功的可能性。
如学到电解池时,电解CuCl2的实验往往由教师做,这样只有小部分学生能看得清楚,若让学生轮流到前面来看又浪费时间。为了提高演示效果,便于观察,我采用化学投影仪来和微型实验配合,学生在屏幕上看到了一个放大了几十倍的电解槽,在阳极碳棒上产生的气泡十分明显,这时再取出另一根碳棒,在投影仪强光照射下它表面析出的铜十分醒目。传统的实验与先进的投影仪合理结合,提高了实验的可见度、清晰度,提高了实验效果、活跃了课堂气氛,激发了兴趣,调动了学生的学习积极性。学习效果很明显。
二、微型实验的投影教学在教学过程中应注意的几个问题
1、并不是所有的微型实验都适合和投影结合起来教学。
一般学校只配备了投影仪,而不配备实物投影机,导致有些微型实验的投影效果不是很理想,因此只能用另外的方法来教学了。
2、在能提高教学质量的前提下,微型实验的投影教学的
适用范围还能扩大,也就是说它可以是演示实验 ,也可以是学生实验 、家庭小实验和其它实验。
我在几年的教学实践过程中发现微型实验与投影合理结合后,在课堂教学中取得了比较好的效果,在此我把它整理成文,旨在抛砖引玉,以便更好地向同行们学习。
【参考文献】
[1]高等教育出版社2001年版中等职业学校《化学》