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期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN 15-1362/G4
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我刊投稿论文
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2021-02-15 | 所属栏目:我刊投稿论文 | 阅读次数:

  【摘要】PBL作为一种先进的教学模式,体现了“以学生为中心”的教学理念。文章结合有机波谱解析课程特点及其教学现状,分析了PBL应用于有机波谱解析教学的可行性和必要性,结合案例,提出了基于PBL教学模式的有机波谱解析课程教学思路。经过初步实践,取得良好效果。
  【关键词】PBL模式  有机波谱解析  教学研究  探索
  【Abstract】The PBL as an advanced teaching model, which really reflects“students centered” education concept. Combined with the characteristics of organic spectrum analysis course and its teaching status, analyzes the feasibility and necessity of the teaching of organic spectrum analysis course through PBL model, and through typical cases, the teaching idea of organic spectrum analysis course based on PBL teaching model is proposed. After preliminary practice, good teaching results was obtained.
  【Keywords】PBL model; organic spectrum analysis; teaching research; explore
  【基金项目】西南石油大学2018年本科课程教学改革研究项目(X2018KZ018);中国高教学会高等教育科学研究“十三五”规划课题(2019SYSYB15)。
  【中图分类号】G642   【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089(2020)49-0056-02
  有机波谱解析是化学、应用化学、材料化学及相关专业的一门重要的专业基础课,是鉴定和表征有机化合物结构、探讨化学反应机理等的重要手段,在化学、化工、材料、石油、环境、医药、卫生等相关领域具有极强的应用背景,是相关领域专业人员必备的基础知识和基本技能[1-3]。但由于该课程内容抽象,数据、谱图繁多,知识点繁杂,综合性强,学生学习难度大[3,4]。目前诸多教师仍采用传统的以授课为基础的(Lecture?鄄based Learning,LBL)教学模式进行该课程的教学,该教学模式虽具有重难点突出、传授知识系统性强等优点,但该模式主要以教师为中心,学生被动接受知识,导致学生学习积极性和主动性不高,识谱解谱能力差[4,5]。以问题为导向的学习(Problem?鄄based Learning,PBL)教学模式于20世纪60年代末由美国神经病学教授Barrows提出,主要是解决医学类课程教学中知识点多,综合性强,理论抽象,学生习惯死记硬背、实践能力和学习积极性差等问题[6]。该教学模式强调以问题为导向,学生为中心,将学习设置到复杂的、有意义的问题情境中,通过学习者合作来解决具体问题,从而学习隐含在问题背后的科学知识,帮助学习者构建广博的知识基础,形成理解、分析和解决问题的能力,同时培养学习者自主学习的能力與团队协作精神[5,6]。有机波谱解析作为一门实践性很强的课程,强调“学了会用”[7],与医学类课程特点有较大的相似性,因此,结合有机波谱解析的课程特点,合理地将PBL教学模式运用到该课程教学中,具有重要的研究意义和实际价值。
  1.PBL应用于有机波谱解析的可行性和必要性分析
  有机波谱解析课程突出的特点是理论与实际结合紧密。通过该课程的学习,使学生掌握基本概念和原理,能较熟练地根据谱图信息推测、确定出有机化合物的结构,养成严谨和实事求是的科学态度,提高学生理解、分析和解决问题的能力,为今后解决生产、科研中的实际问题打下扎实的理论基础。这与PBL教学目标具有较大的相似性。其次,谱图解析尤其是综合解析难度较大,问题复杂,解析过程包括提取和转换谱图信息、查阅相关资料、谱峰归属、经验推测、得出初步结论、检验结果等一系列步骤,知识点多,综合性强,通常需要学生以小组协作的方式来讨论、探索、分析和解决问题,这与PBL模式的组织形式相同。再者,有机波谱中有些谱图解析可能没有标准答案,只有最佳解析结果,这正好契合了PBL模式中要求教师设计的问题要有现实性、复杂性和结论的不确定性这一特点。此外,PBL模式以欲解决的问题为导向,将实际问题与学习过程相结合,在解决实际问题过程中完成知识的建构和综合能力的培养,强调“在做中学”[3]。而有机波谱中的部分问题正好来自教师科研或学科前沿中的问题,例如,教师可以将“四谱”综合解析等较复杂的问题置于项目中,布置给学生。学生认识到这些问题与社会前沿结合紧密,能激发学生的学习内在动力,并促进学生在解决问题过程中继续学习,不断完善自身知识体系的建构,提高识谱、解谱能力乃至分析和解决问题的能力。
  2.有机波谱解析课程PBL教学模式研究
  结合有机波谱解析课程和PBL教学模式的特点,有机波谱解析PBL教学模式可分为“提出问题”、“引导学习”、“组织讨论”、“总结评价与反馈”四个阶段。
  2.1提出问题
  PBL教学模式中,问题是学习的起点,问题的设计是关键[3]。有机波谱解析课程内容抽象,涉及到大量的基本概念、理论和各种化合物的波谱特征,学生学习兴趣不高。教师在设计问题时,应结合实际案例,突出有机波谱分析方法的优势,激发学生学习兴趣。比如:在绪论课时,教师可以围绕“为什么学”、“学什么”、“怎样学”这三个问题展开,引导学生思考。此外考虑到传统的LBL模式对于学生系统地掌握课程知识有一定优势。教师可以在对课堂内容精简的基础上,适当采用LBL教学法系统讲授有机波谱的核心知识(如基本原理等),使学生建立一定的理论基础,并引导学生归纳总结相关知识点,鼓励学生和教师一起收集相关谱图资料或案例,教师再进行精选。然后在“典型化合物特征”和“谱图解析”教学过程中,再引入PBL教学模式,并按“典型化合物特征—单谱解析—四谱综合解析—社会生产或科研应用”,循序渐进、由易到难,,创设情境,设置问题。可将有机波谱知识与社会中的热点问题结合起来。例如:针对我国抗生素滥用现象严重,对人体健康和环境造成严重危害这一热点问题,可以设置如下递进式案例:近年来养殖业滥用抗生素现象严重,给动物性食品的安全带来潜在隐患,同时也对人类健康及生态环境造成严重危害。其中四环素类抗生素作为一类广谱性抗生素,是养殖场常用的一类抗生素,查阅资料,小组讨论后回答以下问题:(1)四环素类抗生素主要有哪些?写出化合物的结构式,其化合物结构有何相似性?其红外(或核磁等波谱)特征峰有哪些?(2)下图(图略)分别是几种四环素抗生素的红外光谱,哪一个是盐酸四环素的谱图?写出主要推断过程;(3)计算盐酸四环素的主要官能团在近紫外区的最大吸收波长,并与其实测值对比;在酸性或碱性条件下,其α,β不饱和羰基处的紫外吸收峰将会发生怎样变化?为什么?(4)请通过分析测试平台测试某种四环素类抗生素(教师提供样品)的UV-vis、IR、HNMR和MS图,结合谱图,解析该化合物的可能结构,并写出主要解析步骤;(5)查阅文献,设计出检测某流域水体中是否含有某抗生素(此处可分组列出不同抗生素);(6)课外拓展和延伸:如何有效处理水体中的抗生素污染。将问题以项目的形式下达给学生,供学生以小组形式自主学习完成。通过上述问题的设计,层层递进,将学生的现有认识、生活经验和所学知识相联系,将问题置于真实社会情境中,让学生带着问题和任务去学习,激发学生求知欲和自主学习动力。


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