CDIO工程翻转课堂教学有机化学论文

1研究背景

1.1CDIO工程教育模式的发展及特点

CDIO代表构思(Conceive)-设计(Design)-实现(Implement)-运行(Operate)，是由麻省理工学院、瑞典皇家理工学院等四所大学通过几年的研究、探索和实践建立的一种先进的工程教育模式。它以产品从构思、研发到产品运行的全生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间具有有机联系的方式学习，旨在培养学生在企业和社会环境下对产品系统进行构思、设计、实现、运行的综合能力，在一定程度上，能够较好地解决工程教育中理论和实践脱节的问题[3]。CDIO模式经过多年的发展，已经形成了一套成熟的教学改革方案，出版了大量的教学改革资料，并且在2005年由汕头大学引进我国并在汕头大学开始实施，之后国内多所高校积极开展CDIO模式改革，积累了很多在我国进行CDIO工程教育模式改革探索的宝贵经验。贵州是资源大省，但贵州“五张名片”中，烟、酒、茶、民族医药、特色食品均为有待进一步开发应用的重要资源。近年，贵州提出了工业强省的战略部署，贵州理工学院正是应贵州省委、省政府实施工业强省战略和城镇化带动战略对理工类应用型人才之需设立的一所高校。基于当前工程教育存在的各种问题，我校制药工程专业积极进行CDIO工程教学模式改革实践，希望能通过CDIO模式为贵州制药工业及相关行业培养大批急需的高级专业技术人才。

1.2翻转课堂的发展及特点

美国科罗拉多州林地公园高中的两位化学教师乔纳森•伯尔曼(JonathanBergmann)和亚伦•萨姆斯(AaronSams)最早将翻转课堂应用于课堂教学[4]。可汗学院创始人萨尔曼•可汗在TED大会上的演讲将这种新型的教学形式进行了推广，引起了全球教育界的广泛关注[5]。这种翻转课堂颠覆了传统的课堂教学模式，给学生营造了一个主动学习的学习环境，学生可以根据自身的实际情况灵活安排学习时间和学习地点。学习过程中遇到困惑的地方可记录下来，待到课堂教学时与同学和老师共同讨论，这种方式使学生从以前的知识灌输式的被动接受者，转变成主动提出问题并与他人共同分析问题解决问题的研究者。教师则从传统的知识传授者，转变成学生学习的促进者和引导者。

2《有机化学》进行翻转课堂教学实践研究的意义

有机化学课程在制药工程专业中具有基石的重要地位，对于培养创新型制药类人才有着不可替代的作用，要真正实现制药类创新人才的培养，就必须进行全方位、多层面的基础化学教学改革。然而，当前很多大学制药工程专业的学生，由于课时量的不足，普遍存在对于很多应该熟练掌握的知识掌握不够，往往知其然而不知其所以然。大部分学生在学习有机化学课程时不知道该课程的重要性，也缺乏任课教师的准确引导，甚至有部分同学认为有机化学是一门不重要的课程而忽视对它的学习；同时，很多高年级的同学都深刻感受到由于有机化学基础知识的薄弱导致后续的药物化学、药物合成等专业课程的学习非常困难，尤其是药物的结构、相应的构效关系、合成路线等成为学生学习药物化学的严重问题，学生往往很难真正理解从而导致他们只能死记硬背，这样便又加剧了学生对药物合成反应等后续专业课程学习的厌倦情绪，从而出现学习的恶性循环，大大降低了学生的学习效率；此外，用人单位在招聘到高校应届毕业生后，普遍感到当前多数大学生基础理论知识薄弱、自主学习能力不足、分析问题解决问题的能力不足、适应工作岗位的能力不够，即使是大学成绩优异的学生，用人单位仍然要耗费大量时间与精力进行岗位知识与技能的培训。以上现象的出现，与当前高校忽视对基础课程的教学与学习效果的考查有着紧密的联系。CDIO工程教育模式及翻转课堂教学方法的发展，一定程度上有效的解决了这些问题。有机化学课程的教学分为理论教学和实验教学两部分。其中，理论教学主要侧重于基本理论知识的讲授，实验教学则旨在加深学生对有机化学理论知识的理解，培养学生分析问题、解决问题的能力和创新能力等。《有机化学》及《有机化学实验》是贵州理工学院制药工程专业的基础课，是后续药物化学、天然药物化学、药物合成等相关专业课程的重要基础。在《有机化学》及其实验课教学过程中采用CDIO工程教育的理念，以翻转课堂式的教学，通过以项目为导向培养学生的自主学习能力，让学生在研究问题、解决问题的过程中主动地获取知识、应用知识，从而能够牢固地掌握有机化学的重要知识点，在后续专业课程的学习中更加轻松自如，继而培养出基础扎实，适应性强，具有创新能力，具备能参与国际竞争的心理素质和应变能力的高级专业技术人才。

3研究内容

根据CDIO工程教育模式“做中学”的理念，本文从如下几个方面进行有机化学翻转课堂教学实践研究。

(1)以项目为导向，引入翻转课堂学习环节，设计优化课堂教学过程，充分发挥翻转课堂教学的优势根据CDIO理念，教师需要摈弃以往“灌输式”的教学方式，转而注重学习方法的教授。相对于传统的“灌输式”课堂教学，翻转课堂是一种新的教学理念。翻转课堂注重学生在学习过程中的参与和体验，注重学生认知结构的自我建构与发展，注重学生学习的整个过程。翻转课堂教学模式下，学生通过自己的视角和体验，在研究思路下有目标、有计划地展开学习。教师在有机化学的第一堂课就尽可能通过制药工业的一些最新进展，药物的发展历史以及新药开发的过程，与民生紧密相连的药品等内容激发学生学习有机化学的兴趣。例如，在环烷烃的教学中，让学生在课前观看相关教学视频，并记录下学习过程中遇到的问题，回到课堂上时，可以在适当的时候让学生成为课堂的主讲教师，把学生分成若干小组，每个小组负责某一个知识点的多媒体课件的制作、讲述、答疑、作业等，而授课教师则认真指导多媒体课件的制作，在教学内容的取舍、教学顺序的安排等方面引导学生把好关。学生讲完相关知识点后，任课教师进行仔细全面的点评，总结经验与不足。课后安排学生分组查阅资料并写出各种小论文，加深学习印象。作为翻转课堂教学的导师，教师的任务是调动学生的积极性，促使学生自己去获取知识、发展能力，做到自己能发现问题，提出问题，分析问题，解决问题。

(2)改革实验教学方法，把研究性创新性实验融入常规的实验教学传统的有机化学实验多数是对前人探索研究过程的简单再现，这虽然对学生实验技能的培养起到了一定的作用，但对学生实验设计能力和创新能力的培养显然还没有起到应有的作用。CDIO理念倡导“做中学”，改变了以往“重知识、轻能力”、“重理论、轻实践”、“重灌输、轻启发”的传统模式。基于CDIO模式的有机化学实验翻转课堂教学必须改变以验证性实验为主的局面，多增加综合性、研究性、创新性实验，在内容上尽可能反映最新的教学、实验研究成果，拓宽实验内容和深度，并赋予现代化的特点，这样有利于提高学生综合利用理论知识去分析问题和解决问题的能力，有利于他们在复杂环境中创造性思维的形成。利用实验诱导学生深入地去思考，使学生从多层面受到感染、激励，充分发挥学生的能动性。这样既能加深学生对概念的理解、记忆，又能加强学生动手能力的培养，可谓一箭双雕。因此，在常规的实验教学中改革以往的授课模式，引入研究性学习的过程，把学生分成若干小组，每个小组负责一个实验。在教师的指导下，学生在一定范围内查阅文献、收集资料、拟定切实可行的实验方案，并经指导教师审阅通过、提出药品试剂和仪器设备计划、实施实验方案，统计分析实验数据和实验现象、撰写实验报告或论文。使学生在实验教学中受到较充分的小型科学研究技能和智能训练。学生的研究性学习类似于教师一次科研活动的全部过程，它是以培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力为目的。教师的任务是设计恰当的方法激发学生的学习兴趣，从而使学习成为充满活力的知识自主建构过程。教师在指导过程中更多地保持着引导、组织、提高、咨询和支持的态度。

(3)将绿色化学和化学安全意识的培养融入到有机化学课程的教学目标绿色化学已经从最初的减排、降污、增加积极效益等解决现实问题的思路上升到了倡导人与自然和谐共处的高度。制药工程专业培养的学生未来将从事药物制造、药品质量检验等为人类健康服务的崇高职业，因此，绿色化学与制药二者在总体目标上具有天然的契合点。通过CDIO理念和翻转课堂教学法，在有机化学理论课及实验课教学中充分体现、贯彻绿色化学的理念、目标和方法，使学生在学习过程中体会和理解绿色化学的核心思想，树立全面的绿色化学的意识。此外，安全意识教育是培养工科学生工程意识教育的重要内容，安全实验是化学实验教学顺利进行的保证。工科化学实验教学是课题理论通向生产实践的桥梁，是工科化学教学过程中不可或缺的重要环节，是培养学生探索求真精神和科学严谨态度以及优秀思想品质的良好途径。但是化学实验事故隐患多，容易造成实验事故，而且事故一旦发生就会给实验教学带来很大的负面影响。因此，为了杜绝安全隐患，保证实验教学安全顺利进行，在化学实验满足教学要求的同时，更要加强对工科学生安全意识的培养。

(4)倡导问题式教学，培养学生分析问题的能力以提出问题、分析问题、解决问题为线索，并把这一线索始终贯穿整个教学过程。在有机化学的翻转课堂上，教师根据学生已有的认知结构提出问题，然后引导学生积极思维、大胆尝试、学会质疑、学会探究，既能充分发挥教师的引导作用，又能充分体现学生的主体作用，能够有效地引导学生主动参与到课堂教学中去，使学生不但处于一个接受知识的过程，而且处于一个自主探究、合作互动的过程。当学生已经掌握了一定的有机化学知识后，可以采用前后对比，新旧联系的方法，启发诱导学生掌握知识的重点和难点。

(5)以专业涉及知识点为核心，科学合理地取舍教学内容有机化合物数量大、结构复杂、反应式多，需结合专业特色认真挑选授课内容，对教材内容进行取舍。翻转课堂教学的目标不是将书本上所有的知识灌输给学生，而是将学生带入到一个新的领域。授课教师如何引导学生轻松的进入有机化学学科领域，从而使学生用“有机思维”来思考问题，是有机化学教学的关键问题。教师应在CDIO理念下，认真研读教材，准确把握教材的重点、难点以及教材的深度、广度，仔细研究教学大纲和教学目标，明确制药工程专业学生需要掌握《有机化学》的哪些内容。哪些知识需要精讲，哪些知识可以略讲，把繁杂的内容总结成一颗树状，教会学生如何建立主干，让学生自己去茂盛枝叶，从而提高学生的设计能力和创新能力。

(6)构建科学合理的有机化学课程多元化成绩评价体系。根据有机化学课程特点，结合CDIO培养理念及翻转课堂教学理念，为解决学生考前临时抱佛脚、死记硬背考完即忘的问题，更好的督促学生平时的认真学习，可考虑适当减轻期末考试占总成绩的比重，增加平时实验设计、分析问题解决问题、课外实践等方面的比重，建立多元化科学合理的考核方法，真实全面地反映学生的知识、能力和素质，使成绩的评定更加合理，从而推动教学的进一步发展。全方位地对学生的学习效果进行评估，不仅能科学、公正、准确地评定学生的成绩，还能大大提高学生学习的自觉性和积极性，激发学生的学习兴趣和求知欲，对培养学生严谨的科学作风、独立思维能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力、创新能力等都能起到积极的作用。

4结语

本文基于CDIO工程教育人才培养模式“做中学”的理念，通过实施基于制药案例的、基于制药工业问题的翻转课堂教学，帮助学生串联有机化学基础课与专业课程之间的联系，达到教学承上启下的关联作用。教学过程以人为本，以学生为中心，融知识传授、能力培养、素质教育全面协调发展。这种教学模式及理念可为兄弟院校相关专业教学改革提高参考，从而为贵州经济社会更好更快发展培养大批高级专业技术人才。

作者：卢永仲 单位：贵州理工学院