關於有機化學實驗雙語教學中的問題探討論文

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中華人民共和國教育部在2001年《關於加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》檔案中明確指出:“為適應經濟全球化和科技革命的挑戰,本科教育要創造條件積極推動使用英語等外語進行公共課和專業課的教學”;2012年教育部發布的《全面提高高等教育質量的若干意見》中也進一步提出高等教育要“提升國際交流與合作水平”。這些指導意見為雙語教學指明瞭方向。在文獻、圖書等科技資訊交流傳播的載體中,英語是使用最廣泛的語言,尤其在物理、化學、生物、材料等前沿學科,英語在教學科研中的地位更加突出,因此在大學化學基礎課特別是有機化學課開展雙語教學勢在必行。但是,有機化學是化學專業師生普遍反映較難的課程,該課程教學工作量大、知識點多、規律性差。在教學中使用中文教材、中文授課很多學生理解掌握尚有困難,採用英文教材、雙語授課的難度可想而知。因此,在保證教學活動順利開展的前提下,滿足社會、高校及學生對於雙語教學的需求是每一個教學參與者需要思考的問題。

關於有機化學實驗雙語教學中的問題探討論文

從實際教學中發現,作為專業基礎課的有機化學實驗課非常適合使用雙語教學。首先,從知識總量上來看,實驗課內容少,重點突出,學生容易掌握。並且實驗課中英文多為描述性語言,專業詞彙相對較少,學生理解起來難度較小。因此,很多院校已經在有機化學實驗教學中對雙語教學進行了有益的探索。

在借鑑前人工作經驗的基礎上,山東大學(威海)自2009年開始,在應用化學專業有機化學實驗(下)中嘗試使用雙語進行教學。在取得了一些成功經驗的同時也發現了一些問題。就本專業雙語教學實施過程出現的一些問題進行了總結,並針對這些問題提出瞭解決辦法,希望為其他高校推廣有機化學實驗雙語教學提供一些借鑑。

1 有機化學實驗課雙語教學原則

1.1 明確有機化學實驗課教學的目的

有機化學實驗課教學內容主要有3方面: “有機化學實驗的一般知識;有機化學實驗的基本操作;有機化合物的製備與反應”。化學專業一般開設2個學期的有機化學實驗課,第1學期主要進行基本操作實驗;第2學期主要進行單步有機合成實驗。這種課程設定方式反映了目前有機化學實驗教學的2個重點內容,一是基本技能的培養,二是配合理論課學習內容進行的簡單合成練習。而有機合成實驗的教學容易走向這樣的誤區,即將理論知識的驗證作為化學實驗課教學的主要目標,忽略了實驗過程中能力的培養。因此,無論採用雙語還是中文教學方式,都必須在滿足實驗教學的基本要求的前提下進行,即規範學生的實驗操作,培養學生養成良好的實驗習慣、掌握基本的科研方法、樹立正確的科研態度。

1.2 明確英語在雙語實驗課教學中的地位

雙語教學的主要目的是使用外語作為教學形式和手段去講授學生所要學習的專業知識,必須達到教學大綱所規定的課程要求和教學水平。在教學過程中不能拔高英語的地位。在授課過程中給學生創造學習和使用第二語言的環境的同時不能為追求“雙語”而忽略了學科內容的科學性和專業知識體系的完整性。在實驗教學中,外語學習的聽、說、讀、寫4個要素不必為了形式的完整而面面俱到。把“讀”貫徹好(看懂英文教材)是保證教學任務順利完成的核心,在“寫” (用英文寫實驗報告)上能更進一步,就足以達到雙語在實驗教學中更高一個層次的要求了。“聽”“說”(課堂教學中用英文交流)可以根據自身的實際情況逐步推進,不能把雙語課上成專業英語課。

1.3 調動學生在雙語實驗課教學中的積極性

如何調動學生在實驗課中的積極性一直是一個難題。很多學習態度端正、學習成績優異的學生也會有這樣的感覺,非常認真地預習了實驗,寫了完美的實驗預習報告,實驗過程中嚴格按操作進行,觀察到了很好的實驗現象,寫了完美的實驗報告,但是做完實驗後感覺不到收穫,甚至很快就忘了。學生走過場式的、按部就班的實驗方法是教學雙方都花費了大量精力、時間後感覺不到收穫的主要原因。雙語課程中的英文教案本身就是一個挑戰,目前學生的英文水平一般都達不到看著教案就能順利把實驗做完的程度,需要課前、課中、課後花費大量精力、時間自主學習。因此,藉助雙語教學的契機,輔以其他教學手段,可以有效提高學生在實驗課中的能動性,增強實驗課教學效果。

2 有機化學實驗課雙語教學中的問題及對策

2.1 實驗課前準備階段

2.1.1 教材的選擇和實驗內容的安排

目前,各院校有機化學實驗雙語教材的選擇以原版教材為主,在尊重原版的基礎上進行適當修改,形成有自己特色的教案。原版教材針對的是英語母語國家的大學生,對於中國學生而言,儘管有一定的英文基礎,但是閱讀仍然存在一定困難。為了適應中國學生的英語整體水平,很多學校、教師把在英文素材的內容上新增漢語註釋、修改容易引起歧義的句子變成了實驗準備的一項重要工作。我們在教學實施過程中沒有對原教材做任何文字上的改動和標註,主要基於以下考慮。

首先,雖然有機化學實驗手冊中的專業詞彙較多,學生掌握這些詞彙很困難,有時甚至會影響他們對整個實驗的理解與把握,但是,學生對實驗內容的充分預習是保證實驗教學效果的基礎,讓學生準備上課需要的所有內容,包括查詢生僻詞彙,都應該是預習學習的一部分。

其次,在原版實驗課本中,存在一些容易引起歧義的句子,這些可以在實驗前的課堂教學中作為重點提出來,加以解釋,學生往往會在得到正確答案後記憶更加深刻。因此,不需要為了降低閱讀難度,改變原書中專業的英文描述。

我校實驗用英文教材以香港中文大學化學系《有機化學實驗手冊》大綱為主線,結合美國化學會Journal of Chemical Education 等雜誌及原版教材的相關內容,並根據目前國內教學情況及實驗室條件,對其中一些實驗進行改進。目前給學生開設的實驗有10個,每學期根據情況選做其中的8個實驗。(1)Synthesis of sulfonate ester-convertinghydroxyl group into good leaving group(2)Separation of mixture by column chromatography(3)β-Elimination of cyclohexyl sulfonate ester-A problem on stereochemistry(4)Oxidation of alcohols using pyridiniumchlorochromate/silica gel(5)Resolution of trans-1,2-diaminocyclohexane(6)Aldol condensation:the Claisen-Schmidtcondensation of benzaldehyde and ketones(7)The mannich reaction8)Robinson annulation(9)Synthesis of tetraphenylporphyrin(10)Synthesis ofβ-caprolactam and nylon 6其中實驗(1)是使用對甲苯磺醯氯將薄荷醇的羥基變成對甲苯磺酸酯官能團,目的是學習、掌握無水反應的操作。

實驗(2)是對實驗(1)中的混合物進行分離,主要對無色產品的柱色譜分離及薄層色譜的使用進行系統學習。這2個是必選實驗。

實驗(3)是將分離產物中的對甲苯磺酸酯官能團作為離去基團進行消除,得到烯烴。

實驗(4)是使用氯鉻酸吡啶鹽(PCC)氧化薄荷醇,將二級醇氧化成酮。該反應試劑是有機化學課堂教學中醇的氧化中一個重要的補充知識點。

實驗(5)是手性化合物拆分實驗,使用L-(+)-酒石酸從1,2-環己二胺順反2種混合物中分離(1R,2R)-1,2-環己二胺。

實驗(6)是羥醛縮合反應,使用苯甲醛分別與丙酮、環己酮、3-戊酮進行克萊森縮合,通過比較不同型別的酮的反應現象總結反應規律,並用空間位阻及電效應進行解釋。

實驗(7)、(8)、(9)、(10)分別是曼尼西反應、魯賓遜增環反應、四苯基卟啉的合成以及己內醯胺和尼龍6的合成。

在設計實驗內容時,考慮到這門課的完整性和獨立性,避免學生從內容上把這門課當作課堂理論教學的簡單補充,沒有把相關知識點集中在《基礎有機化學》下冊中。

2.1.2 授課時間的選擇

該實驗課的授課時間不是隨著課程的開展同步進行,而是在第2學期的有機化學課程結束後的暑期國小期進行。國小期是山東大學(威海)在秋季、春季學期之後為期1個月的夏季學期(第3學期)。此時,學生在大學階段所需要掌握的有機化學實驗基本操作和有機化學基礎理論已經學完,具備一定的實驗基礎,並且熟悉書本內容。這些知識儲備大大降低了雙語教學的難度,有利於實驗的開展,還有利於對有機化學知識進行整體強化與總結。

2.1.3 學生在實驗課前的準備工作實驗預習在實驗教學過程中的地位十分重要,尤其是對實驗內容理解更加困難的雙語教學。因此,特別強調實驗預習的重要性,並通過嚴格規範實驗預習報告的書寫來強化預習效果。

(1)為了避免學生在實驗預習報告中搬書照抄,要求學生根據實驗手冊中的內容,將實驗步驟繪製成流程圖,安排實驗助理在課前檢查實驗預習報告,並對步驟中的一些問題進行課堂隨機提問,檢查學生對實驗關鍵步驟的理解。通過教學實踐發現,按照流程圖進行實驗操作更有條理,更為重要的是,學生只有對實驗過程進行充分理解後並加以思考,才能繪製出合理的流程圖,可以督促學生充分預習。

(2)在實驗預習報告中要求學生對所有使用的原料查其CAS號、分子量、計算反應中使用的摩爾量及質量,並且查詢化學品安全說明書(Material Safety Data Sheet,即MSDS)。對不同化學品的毒性、緊急處理方法進行標註。實驗室安全日益受到重視,但是安全教育在當前的本科教學中還基本侷限在水、電、火、破碎玻璃劃傷等方面。強調藥品的安全性,實驗前充分了解自己操作藥品的毒性及緊急處理方法,養成良好的實驗習慣,對學生日後從事化學相關工作有著重要的意義。

(3)要求學生在實驗流程圖旁邊留空白,以便對實驗過程中出現的現象及操作進行精確描述。比如原料稱量的真實值、反應過程中的實際溫度、反應過程中現象的變化等,這樣可以培養學生如實記錄實驗的習慣,對今後從事相關工作也很有幫助。

2.1.4 教師和實驗員在實驗課前的準備工作

為了強化雙語教學在實驗教學中的效果,很多高校教師及實驗工作人員在這個環節做了大量的工作。比如對實驗所需的.試劑、溶劑、分類存放的儀器裝置(如燒瓶、燒杯、量筒等)以及公用的儀器裝置(如旋轉蒸發儀、熔點儀等)在其存放的位置標註英文名稱,營造良好的英文氛圍;精心準備英文講解課件,強化任課教師的口語、發音。這些努力無可厚非,但是在各方面條件並不是很成熟的前提下,應該在雙語教學中重點關注學生“讀”“寫”方面的鍛鍊。

2.2 實驗課課堂教學階段

雙語教學的困難主要源於學生對英語的理解,所以在課堂教學過程中一定要循序漸進地逐步推進。

儘管學生在實驗前進行了比較充分的預習,但是由於英文專業詞彙在日常學習中接觸較少,還是需要在實驗課課堂教學的前期,對實驗原理,實驗器材,實驗原料,實驗方法,實驗過程中需要使用的儀器、試劑、溶劑等進行詳細介紹,以免產生混淆。

但是對於實驗步驟部分,通過教學發現, “詳而不盡”的介紹反而會產生很好的效果。在學生的實驗過程中,授課教師一般都會對實驗過程進行詳盡介紹,其中一些關鍵步驟還有重點註釋。在雙語教學中,學生容易混淆的內容更多,為了補充和糾正學生課前預習的不足,課堂教學中逐一解釋實驗步驟成了任課教師的主要任務之一。在教學中發現,實驗過程介紹得越詳細,學生的依賴心理就會越強,主動思考的能動性越差。為此,在課堂教學中只針對共性、關鍵問題進行提示、說明。如,多種反應物參與反應時,會強調“注意加料次序”;文獻中出現“extracted with CH2Cl2 (3×20mL)”時告訴學生是“每次20mL,萃取3次,而不是一次60mL”。對實驗具體過程不再詳細介紹。這種做法可以為學生構建一個可以自主發現問題、分析問題、解決問題的空間。在這個有充分自由度的空間裡,學生的閱讀理解能力,設計安排實驗能力得到了較好的鍛鍊培養。

如果使用有毒有害的試劑,需進行重點強調。並隨時對學生進行提醒,保證學生的安全。

2.3 實驗課課堂教學完成後的一些要求

首先,重視實驗報告。為了培養學生的英語語言能力,通過加分等手段鼓勵學生組織自己的語言來描述實驗過程、實驗現象、書寫實驗報告。即使使用中文,也是一個很好的選擇。只有對教材充分理解,才能寫出語句通順的實驗報告,並且可以有效地避免實驗報告抄襲這一頑疾。並且,為了督促學生如實記錄實驗,如實撰寫實驗報告,在實驗過程中經常對實驗的量進行臨時改動,比如按實驗教材中的反應的物質量進行2倍量、3倍量的放大實驗。這也是培養學生良好實驗習慣的重要一環。

其次,在課後設定一些思考題。這些思考題主要分為2種,一種是讓學生思考實驗過程中的一些問題,比如,實驗過程中一些原料的加料次序,實驗中一些現象產生的原因,實驗後處理各步驟的目的等。比如“Wash the reaction mixture successively with 5% aqueous NaOH solution (2×30mL),1Maqueous HCl(25mL),10% NaHCO3solution(25mL)and saturated NaCl solution(15mL)”類似的實驗後處理方法在教材中經常見到,在課後題中就可以設定這樣一個問題, “每處理一次的目的是什麼?”引導學生了解有機化學實驗後處理原理,掌握一些有機化學實驗設計的基本思路。另外一類思考題是針對實驗本身涉及的知識點,比如反應機理或該反應在有機化學課本中一些相關習題等,這部分思考題有助於學生對知識點進行強化。

2.4 實驗評價

實驗教學本身是培養動手能力的一門課,應該儘量避免使用筆試成績來考核學生在實驗過程中對知識的掌握和理解水平,同時也應該弱化教師的喜好對學生成績的影響。因此,在教學中採用了考查課使用的“優、良、中、合格、不合格”的評分體系。同時弱化個別實驗結果對學生整體表現的影響。

更為重要的是,在課堂教學環節消除學生“產率/產量高就是成功的實驗”的固定思維模式。在實驗結束時,產品的晶型、顏色、溼度、產量都由教師親自指導記錄,根據不同實驗各環節的難度,調整各種因素在成績中的比重。如在重結晶操作比較關鍵的實驗中,晶型、顏色就很重要;溼度大的產品即使產量高也應該成績較低。這些在課堂教學時都應告知學生,讓他們在實驗過程中認真對待每一個操作步驟。並且進一步讓學生明白,低產量的實驗結果未必不好,如果通過對實驗過程的細緻分析,找到問題產生的真正原因,也是成功的實驗。這種實驗過程才真正鍛鍊了學生髮現問題、分析問題進而解決問題的能力。

3 總結

英語是化學專業學生的一門重要的工作語言,在當前有機化學理論教學壓力大、學生的英語水平參差不齊的情況下,通過有機化學實驗雙語教學為學生提供一個專業英語接觸和使用環境是一個很好的選擇。但是在教學過程中要確立以實驗教學要求為核心、雙語為手段的原則,在教學過程中充分調動學生的能動性,以培養學生養成良好的科研習慣、掌握基本的科研方法、樹立端正的科研態度為目標才能實現雙語實驗教學效果的最大化。