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摘 要:高质量的课程设计是强化课程教学的基础,对培养创新型医学专业人才具有重要意义。根据教育部“金课”建设的指导原则,着眼于教学过程,教学方式,实验教学三个方面对医学有机化学课程进行设计,融合线上、线下混合式教学模式,在提升教学质量、培养学生的自主学习能力等方面进行了积极探索。
关键词:金课;有机化学;课程建设;教学设计
本文引用格式: 肖竦,汪志勇,肖勃 , 等 . 基于金课标准的医学有机化学课程教学设计与建设 [J]. 教育现代化 ,2021,8(35):81-84,95.
Teaching Design and Construction of Medical Organic Chemistry Based on the Standard of Gold Courses
XIAO Song1, WANG Zhiyong2, XIAO Bo1, LI Yan1, WANG Li1(1. School of Basic Medicine, Guizhou Medical University, Guiyang Guizhou; 2. Academic Affairs Office, Guizhou Medical University, Guiyang Guizhou)
Abstract: High-quality curriculum design is the basis of strengthening curriculum teaching, which is of great significance to cultivate innovative medical professionals. According to the guiding principles of the construction of “Golden Courses” by the Ministry of Education, this paper designs the medical organic chemistry course from three aspects: teaching process,teaching method and experimental teaching, integrates online and offline mixed teaching mode, and makes active exploration in improving teaching quality and cultivating students’ independent learning ability.
Keywords: golden courses; organic chemistry; course construction; teaching design
一 引言
2018 年 6 月,教育部陈宝生部长在新时代中国高等学校本科教育工作会议指出:高校还存在一些内容陈旧、轻松易过的“水课”,对大学生要合理“增负”,提升大学生的学业挑战度,合理增加课程难度、拓展课程深度、扩大课程的可选择性,激发学生的学习动力和专业志趣,提出了“金课”概念,真正把内涵建设、质量提升体现在每一个学生的学习成果上 [1]。同年 9 月教育部《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》的文件中明确指出:“各高校要全面梳理各门课程的教学内容,淘汰‘水课’、打造‘金课’,合理提升学业挑战度、增加课程难度、拓展课程深度、切实提高课程教学质量。
[2]”由此可见,“金课”实质上就是高质量的课程,而打造高质量课程取决于合理的课程教学设计和有效的教学开展。创新教育是新时期高等教育的核心,是决定本科教学质量和人才培养水平的关键。《有机化学》是医药卫生及相关专业基础必修课程,与多门学科相互渗透,是培养高素质医学卫生专业创新人才的重要基础课。扎实的基础知识是培养的基本要求,秉承提高学生学习兴趣和热情,培养探索研究思维,树立正确职业道德的教育理念, 为相关专业后续课程打下扎实的理论基础,培养良好的基本实验技能是开设有机化学课程的主要目的。
二 医学专业有机化学课程的教学现状
有机化学涉及的学科广泛,作为化学的分支学科,包含有机合成、天然有机化学、元素有机化学、立体化学等。伴随着目前新技术应用推广,与物理学、生物学的交叉融合,医学专业的有机化学课程教学内容很丰富。医学院校大学一年级新生,开设课程要求学生掌握的知识内容增多,学习存在适应期。而此课程是高中化学知识的扩展和延伸,学生需要经历认知水平从知识的掌握到自主探究知识的跨越。
目前主要采取课堂教学的教学方式,教学培养方案中设置的教学课时压缩后,在有限的课时对课程教学内容的不断丰富,两者存在明显的矛盾。医用有机化学基本理论多,知识抽象枯燥,需要记忆的知识点相对密集。与高中教师细致透彻的教学模式不同,在关注学生知识掌握和学习个性差异方面不够, 一些基础薄弱的学生感觉跟不上教学进度。大学一年级学生已经具备了一定的化学基础,但对化学与临床医学相关专业的联系了解甚少,缺乏把化学知识和医学问题联系起来的能力,感觉学习难度较大, 导致学习产生畏难情绪,出现被动学习态度。
由于课堂讲授学时的限制,对知识的扩展应用有一定局限,教学不仅要保障完成教学大纲要求的基本内容,也应该让学生认识医用有机化学对未来临床工作的重要性。首先保证完成教学计划,根据建设“金课”的原则,改变传统单一的教学模式, 从教学过程、教学方式、实验教学几方面合理设计, 建立规范的教学体系,以保证和提高教学效果。在多模式混合的教学活动中,加强课程针对性,提高学生学习的综合能力和素质,为医学相关的其它课程学习奠定良好基础都具有重要意义,这也是临床医学专业有机化学课程教学改革的当务之急。
三 医学专业有机化学课程教学设计与建设
中国“金课”建设指导原则中明确指出:高阶性、创新性、挑战度是三大标准。针对这个标准,对教学内容、教学手段、教学方法方面的传统单一教学模式重新设计整合,建立适合学生学习需求的合理教学体系 [3]。有机化学课程的教学内容从化合物的分类,到反应的类型以及化学性质的体现,通过理论结合实践应用的学习方式才能真正掌握知识要点。基于课程的特点,依据教学目的,着眼于教学过程, 教学方式,实验教学三个重点,围绕提高课程教学质量、培养学生自主学习能力为目标建设课程。
(一) 渗透医学专业知识的基础知识教学
在有机化学教学过程中须明确教学思想,基础知识的传授与临床专业培养方向须保持一致,与后续课程:生物化学、生理学、药理学等学科的融合联系在教学中显得尤为重要 [4]。教学不仅是介绍化学的专业知识,更重要的是要让学生掌握化学与医学之间的联系与实际应用。教师除了精通有机化学基础知识,更应该注重学科之间的交叉联系,将有机化学知识扩展外延,构建有机化学与生物化学、生理学、药理学知识之间的枢纽,让学生明确医学专业的学习方向,同时培养学生思考问题、解决问题的能力。
脂类化合物对医学专业学生学习占据重要地位, 介绍中毒及解救案例从而引入有机磷酸酯类毒性。1995 年日本东京曾经发生过严重的恐怖事件,在地铁释放“沙林”毒气,2018 年叙利亚东古塔地区城镇杜马也曾遭到过“沙林”毒气攻击。从历史上的国际大事件引入,介绍“沙林”毒气特点、中毒症状及对人体的危害,更容易引起学生对有机磷酸酯类毒性作用机制的兴趣,为后续课程学习做好铺垫。另一方面通过两个恐怖袭击的案例,唤起学生内心深处的人文主义情感和信念,理解以人为本的医学价值内涵。让学生明白医学的产生和发展,都是为了敬重生命的存在和延续。善待生命,珍惜身体是医学追求的终极目标, 珍惜生命体现出医学文化对生命的敬仰态度。把教学思政融入案例,培养医学专业学生人道主义的精神和医生职业素养。
萜类化合物的学习中讲述紫杉醇的发现过程。在上世纪 60 年代美国化学家 Wani 和 Wall 从杉树皮和木材中提取出一种化合物,通过筛选实验,作用于离体培养的小鼠肿瘤细胞,发现它抑制肿瘤细胞生长具有较高活性,但分离时其活性成份的含量很低。直至上世纪 70 年代,与化学家姆克法尔合作后, 通过 x- 射线分析确定了这种四环二萜化合物对肿瘤细胞具有高活性, 这就是目前临床中的广谱抗肿瘤药物紫杉醇。引导学生了解临床药物和天然化合物的相关知识,二者联系起来学习的教学设计,可以让有机化学学习起到承上启下的作用, 运用有机化学理论知识紧密联系临床实践, 提高学生综合职业素质,为后续专业课程做好知识储备。
(二) 线上线下混合式教学模式的建立
改革教学方式和教学手段,采用线上线下混合式教学模式教学。近年来高校办学规模的扩大使教师的教学任务非常繁重。传统教学模式教师与学生之间是教和学的相对关系,教师有主导地位,对学生自主学习的意识培养不够。翻转课堂,案例式教学等新兴教学模式,打破了以讲授为主的传统教学形式,开展的是以学生为中心的学习方式来提高学生自主学习能力 [5]。目前以发达的互联网与大信息量的学习资源为基础,慕课(MOOC)应运而生,成为线上“金课”的重要组成部分。
在互联网的支持下,在线课程因其开放性、参与度高、精品化等特点, 改变了人们对传统课堂教学的认识, 信息的快速更新使课程体现出紧跟时代和学科的发展潮流的特点, 更容易被学生接受,在提高学生自主学习能力方面体现出明显优势 [6]。如果完全采用网上学习,教师的主导与监督力度不够,教学效果也远远达不到预期。在这个信息飞速发展的时代,信息化作为教学手段,建立“线上”慕课,“线下”课堂教学相结合,共同构建情境、交互、体验的三者综合的教学模式, 不仅可以加强学生的自主学习意识,提高学习能力, 也融入了传统教学中教师传授知识的优势, 获得更好的教学效果。在有机化学课程教学中推送慕课平台的网址、培训信息检索的方式及使用方法,让学生能够通过优慕课平台、校园网络教学平台提前做好课程预习,培养自主学习能力、拓展学生的视野。将慕课学习、线上资源扩展知识、线下教师的课程讲授三方面结合达到完善教学的目的 [7]。
立体异构是医学有机化学教学目标中的重点和难点,组织教学首先采用线下教学讲授立体异构的基本概念,梳理知识要点。同时在校本慕课中制作、绘制的分子结构、立体异构变化的动画等教学资料推送至学生学习端进行观看、学习。通过典型案例引导学生通过互联网查阅资料,观看视频、慕课, 学习判断立体异构构型的方法和步骤。在构建一定的知识基础背景后,再让学生进行分组讨论、总结, 达成最后的应用与实践目标。
对映异构是立体化学部分的学习重点和难点, 仅仅介绍旋光性,医学学生很难理解对映异构现象的在医药中的重要性。这个知识点的教学采用混合式教学模式设计。教师把历史上著名的“海豹婴儿事件”作为案例设计教学。上世纪 50 年代沙利度胺(化学名 α- 酞胺哌啶酮)问世,最初作为处方药, 主要用于控制妊娠妇女的精神紧张、恶心呕吐反应。怀孕早期服用药物的母亲,孩子出现了畸形,这就是“海豹婴儿”事件。
经过研究发现,沙利度胺存在两种对映异构体的结构,R- 构型的化合物可以抑制妊娠反应,而 S- 构型却会导致胎儿发生畸性。服用药物后,药物在体内代谢的过程中两种构型会产生自动消旋化,R- 构型在体内转化为 S- 构型,也会导致胎儿畸性。把沙利度胺案例设计成案例式教学对加深学生对对映异构体、构型、消旋化等概念的认识、理解很有帮助。在此事件发生时,美国食药监督管理局官员因药物没有提供完整的副作用实验依据,药品在美国的上市申请先后六次被食药监督管理局驳回。
他们这种对待科学的严谨态度,工作中强烈的社会责任感使美国在药物带来的灾难中得以幸免。案例讨论和学习,除了知识点的掌握, 培养学生的社会责任感和职业素养同样非常重要, 案例引入自然地把课程思政教学与知识的学习融合其中。课后学生的组织线下小组讨论分析有机异构体的实例,课后完成线上作业,提交课程小结及结论。达成熟练运用立体异构知识来分析药物结构的教学目的和效果。
借助线上教学平台,更科学有效地收集到学生的学习过程信息,根据学生对知识的掌握情况,及时调整,做好教学各个环节的改进。课程教学评价包含:学生课堂反馈,课后练习、资料阅读、基础知识测评、综合实验成绩、期末考成绩,所有的教学活动环节的数据,充分利用统计数据,合理建立教学评价体系。
教学评价结果表明,学生完成各环节的教学内容,通过“线上”“线下”共同强化学习,加深对知识点的学习掌握及应用熟练程度,扩展了知识的应用,为后续课程学习奠定了良好的基础。通过问卷调查的方式考察教学模式实施情况,均得到了学生的认可。在 2020 年初,一场突如其来的疫情,使线下课程教学的开展受到严重影响,疫情期间加大了线上教学的开展力度,促进了线上、线下教学模式的有机结合,这样的教学模式提高了学生学习兴趣和自主学习能力。线上、线下混合式教学也是未来发展和值得探索和推广的教学模式。
(三) 虚拟实验教学.课程设计实施后图 2 课程设计实施前后学生总体考评成绩比较
仅仅通过观摩很难有直观的实践体会。而虚拟实验机化学是一门以实验为基础的学科,实验是课程学习的重要组成部分。有机化学基本技能训练实验重在夯实学生基础知识和培训基本技能,培养学生良好的实验素养、严谨的科学态度和思维方法。而综合性实验是学生在完成基本技能和应用性技能训练实验的基础上,运用知识、技能、方法能够独立完成复合型实验项目,从而达到对学生综合能力训练的目的。
综合性实验的内容涉多个知识点,对学生综合运用所学知识分析问题、解决问题,动手实践能力有一定要求 [8]。课程设置需要结合医学生特点。有机化学实验由于其特殊性,很多药品属于易燃、易爆、有毒物质,实验会存在较大的安全风险。学生人数多,学校硬件不够充足,很难满足每个学生都具备充分实验条件和设备。信息、智能技术有效结合,运用到实验教学中能够有效解决本科学生实验中实操时间不够、动手机会少、实验条件不足的问题 [9]。
医学有机化学实验中涉及到玻璃仪器、小型实验仪器的使用的基本操作,基本操作讲解的内容琐碎且冗长枯燥,学生学习兴趣不高,教师短暂的课堂演示很难达到让每个学生都熟悉的效果。这部分基本操作可以利用网上教学平台、虚拟实验,安排学生预习,通过反复练习熟练基本操作。
当学生再进入实验室动手实践进行具体操作时,要重点培养学会动脑思考,实现理论学习和实验操作统一,构建完整的有机化学知识体系。另一方面,涉及到仪器使用、包含毒害药品等内容的实验,虚拟模拟化学实验教学平台的使用,可同时保障学生的安全和线上模拟实验的开展,能激发学生兴趣,提高教学效果。一些晦涩难懂的知识理论可以设计成三维动画,模拟空间结构模型,实验操作指引、视频资料等多种方式在学生学习端体现,抽象的教学内容就会更加形象化。大型仪器的使用教学,过去常采用教师演示、学生观摩的方式。学生不动手使用仪器,可以模拟仪器操作流程,学生通过仪器模拟反复多次练习,熟悉仪器的原理及使用方法,学习实践更为具象。
四 结 论
合理设计“金课”,可以培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维,是实现高效本科教育的重要组成部分。在课程设计过程中,着重教学过程、教学方式、实验教学三方面,构建线上和线下教育教学深度融合教学模式。开展基于线上、线下的混合式教学,同时结合案例问题教学法、虚拟实验学习法等多种教学方法,作为打造“金课”的重要教学设计。有机化学的教学是为培养医学相关专业人才打好基础的重要环节。
教学中充分利用互联网、大数据资源,教学平台能及时获得教学反馈的统计数据,及时根据教学情况调整教学节奏,优化改进教学内容和教学进程。把典型的案例教学穿插在教学方案中,利用 PBL 教学法的重要教学手段,学生课前对案例视频学习,结合预习作业提出疑问查阅资料,带着问题走进课堂,通过课堂讨论,最终理解并深化相关知识点。本课程对标课程建设目标,有效构建线上学习、课堂教学,平台实验操作练习等多模式的有机融合,灵活运用的教学方式、教学手段、教学方法的融汇互补的改革尝试,在提高学生对课程的兴趣,激发学习积极性和主动性,提高教学效果方面的尝试取得初步效果。通过不断探究和摸索课程建设思路,形成具有医学专业特色的有机化学金课的授课模式。
参考文献
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