(北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

隨著資源短缺和環(huán)境污染等問題的日益突出，可再生生物質(zhì)資源的開發(fā)利用迫在眉睫。植物資源作為來源豐富的可再生資源，與生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，生物質(zhì)能源、材料及化學(xué)品已經(jīng)成為林產(chǎn)化學(xué)加工專業(yè)重要的研究方向之一。該方向的拓展對(duì)“植物資源化學(xué)”課程的依存度較高，“植物資源化學(xué)”課程教學(xué)是其研發(fā)及技術(shù)革新的源泉。

此外，“植物資源化學(xué)”課程對(duì)準(zhǔn)備在本專業(yè)繼續(xù)深造的學(xué)生亦有重要的科研入門指導(dǎo)作用，北京林業(yè)大學(xué)林產(chǎn)化學(xué)加工專業(yè)將該課程列為研究生入學(xué)考試的專業(yè)課程。由此可見，“植物資源化學(xué)”課程在整個(gè)林產(chǎn)化學(xué)加工專業(yè)課程體系中具有舉足輕重的作用。

一、“植物資源化學(xué)”課程的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

“植物資源化學(xué)”是輕化工程、林產(chǎn)化學(xué)加工專業(yè)的一門基礎(chǔ)理論課程，主要研究植物纖維原料的生物結(jié)構(gòu)及其所含各組分，特別是纖維素、半纖維素和木素三種主要組分的化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)性質(zhì)[1]。作為一門理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，“植物資源化學(xué)”課程以有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、儀器分析、物理化學(xué)、植物學(xué)為基礎(chǔ)，涉及制漿造紙、樹木提取物、香料與色素、天然高分子等眾多領(lǐng)域，是學(xué)生學(xué)習(xí)“制漿原理與工程”“生物質(zhì)能源利用原理與技術(shù)”和“植物纖維高值化利用”等后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)和支撐[2]。

然而，由于“植物資源化學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容繁雜，涵蓋了大量的抽象概念和零碎的知識(shí)點(diǎn)，且無法通過推理獲取，導(dǎo)致很多學(xué)生反映該課程難于掌握，影響學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，是該門課程授課教師所面臨的挑戰(zhàn)。

筆者認(rèn)為，須從如下幾方面進(jìn)行改革探討：引導(dǎo)學(xué)生克服畏難心理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；梳理教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)；改進(jìn)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣；改革考核方式，注重能力考查。

二、“植物資源化學(xué)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐

(一)引導(dǎo)學(xué)生克服畏難心理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

德國(guó)教育家第斯多惠曾經(jīng)指出，教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授而在于激勵(lì)、喚醒和鼓勵(lì)?！爸参镔Y源化學(xué)”課程與基礎(chǔ)化學(xué)有緊密的聯(lián)系，通常對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)習(xí)感興趣的學(xué)生對(duì)該門課程學(xué)習(xí)的積極性較高；而對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)課程內(nèi)容掌握欠佳的學(xué)生往往會(huì)產(chǎn)生畏難情緒。因此，教師應(yīng)從“植物資源化學(xué)”課程特點(diǎn)入手，充分利用該課程涉及到的新概念，巧妙引導(dǎo)學(xué)生逐步消除畏難情緒，緊跟教師的思路，掌握好新知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，查漏補(bǔ)缺，逐步擊破，最終消化所有知識(shí)難點(diǎn)。教師在講授“植物資源化學(xué)”課程時(shí)，可穿插講授相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。比如，在進(jìn)行纖維素和半纖維兩章內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，教師可帶領(lǐng)學(xué)生簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)糖化學(xué)的一些概念，包括糖的分類、糖和苷的定義，單糖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)型、構(gòu)象等內(nèi)容。這樣由簡(jiǎn)入繁、由淺入深過渡到纖維素和半纖維素的內(nèi)容，既淡化了知識(shí)的跳躍性，又降低了學(xué)習(xí)的難度，使得學(xué)生沒有知識(shí)脫節(jié)的感覺，有利于學(xué)生克服畏難心理、建立自信心。

有研究表明，當(dāng)學(xué)生有學(xué)習(xí)興趣時(shí)，會(huì)帶著一種自覺自愿的心理進(jìn)行學(xué)習(xí)，更有利于實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，甚至達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果[3]。筆者在授課伊始，通過播放與所授內(nèi)容緊密相關(guān)的視頻，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心和求知欲望。視頻中平常隨處可見的廢棄玉米芯，經(jīng)一定的工藝處理和機(jī)械化生產(chǎn)后，可加工成具有高附加值的功能糖產(chǎn)品、纖維素乙醇及木素高分子材料。這種和生產(chǎn)生活緊密相關(guān)的玉米芯“吃干榨凈”的綜合利用，在學(xué)生看來是既陌生又奇妙的。

另外，“植物資源化學(xué)”課程中有大量的知識(shí)點(diǎn)可以挖掘，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，從人們所穿衣服的材質(zhì)入手，講解纖維素的酯化反應(yīng)，目的是加深學(xué)生對(duì)黏膠纖維的主要成分、生產(chǎn)所用原料、原理、方法及注意事項(xiàng)的理解；從纖維素做人工組織構(gòu)架、化妝品配料、手術(shù)顯影紗布、藥物包衣材料等角度出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)功能化纖維素材料的興趣。

(二)梳理教學(xué)內(nèi)容，突出教學(xué)重點(diǎn)

著名的教育學(xué)家陶行知先生說，教師的責(zé)任不在教，而在教學(xué)，在教學(xué)生學(xué)。“植物資源化學(xué)”課程知識(shí)點(diǎn)雜多，且具有較強(qiáng)的抽象性，致使該課程具有較大的講授難度，要使學(xué)生能更好地掌握和理解這些知識(shí)，授課教師要不斷鉆研教材內(nèi)容并結(jié)合最新科研進(jìn)展和成果對(duì)教學(xué)大綱和教學(xué)任務(wù)進(jìn)行全面把握，做到輕車熟路、融會(huì)貫通。在此基礎(chǔ)上理順知識(shí)的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，尤其是要加強(qiáng)基本概念與基礎(chǔ)理論知識(shí)之間的聯(lián)系，對(duì)各部分知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸類和結(jié)構(gòu)的劃分，將零散的知識(shí)點(diǎn)模塊化[4]。

筆者在半纖維素概述的講授中，有效結(jié)合了纖維素的相關(guān)知識(shí)，從半纖維素和纖維素的大分子形狀、化學(xué)構(gòu)造、超分子結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)入手，對(duì)比講授二者的區(qū)別及聯(lián)系，如纖維素是一種線型、直鏈的結(jié)構(gòu)，而半纖維素具有主鏈和側(cè)鏈，呈現(xiàn)出分枝結(jié)構(gòu)。在化學(xué)構(gòu)造方面，從糖基組成角度出發(fā)，講授纖維素是由一種糖基構(gòu)成，是均一的高聚糖；而半纖維素是由兩種或兩種以上的糖基構(gòu)成。從糖基連接角度，講授纖維素由β-(1→4)苷鍵連接，而半纖維素有1→2、1→3、1→4、1→6，α或β-苷鍵等多種連接。這種模塊化的對(duì)比歸納學(xué)習(xí)，有效避免了知識(shí)的孤立化，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶，對(duì)建立完備且富有邏輯的知識(shí)框架體系具有積極的作用。

此外，將較為繁雜的內(nèi)容梳理簡(jiǎn)化亦有助于學(xué)生掌握“植物資源化學(xué)”課程的內(nèi)容。例如，對(duì)“半纖維素的命名”知識(shí)的學(xué)習(xí)，可以把較長(zhǎng)的命名規(guī)則總結(jié)成簡(jiǎn)單的口訣，如“先枝后主、先少后多、詞首加聚”等，再輔以相應(yīng)的課堂練習(xí)，學(xué)生可以輕松掌握。在梳理好教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，如何突出教學(xué)重點(diǎn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)也是至關(guān)重要的。一是合理分配時(shí)間，對(duì)于重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容多分配時(shí)間，將難點(diǎn)知識(shí)講清、講透，才能使學(xué)生徹底理解知識(shí)；而對(duì)于簡(jiǎn)單內(nèi)容則少分配時(shí)間，即所謂的“只有輕其所輕，才能重其所重”。二是用比較通俗易懂的語(yǔ)言將特定的知識(shí)點(diǎn)形象化，如“植物纖維細(xì)胞壁組分分布”內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可將細(xì)胞壁比喻成一個(gè)“鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)”，纖維素作為細(xì)胞壁的骨架結(jié)構(gòu)起到了鋼筋的作用；半纖維素纏繞在纖維表面，起到了沙子的作用；木素則起到了水泥的作用。這種形象的教學(xué)，使得原本抽象的概念直觀化、形象化，有利于學(xué)生的理解，還可以舉一反三，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

(三)改進(jìn)教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣

古語(yǔ)有云“授人以魚，不如授人以漁”，教學(xué)的目的不僅僅是將理論知識(shí)單一的傳授給學(xué)生，更重要的是使學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考、自主學(xué)習(xí)。改變傳統(tǒng)填鴨式的教育方式、改善傳統(tǒng)課堂師生的關(guān)系、培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，一方面有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，另一方面可為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)[5-6]。

華盛頓大學(xué)Scott Freeman與同事[7]在《美國(guó)科學(xué)院院刊》(PNAS)上發(fā)表論文認(rèn)為，在理工科教學(xué)中采用“主動(dòng)學(xué)習(xí)”理念，即讓學(xué)生自主參與討論的授課形式能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。實(shí)際上，早在1946年美國(guó)學(xué)者、著名學(xué)習(xí)專家埃德加·戴爾(Edgar Dale)[8]就提出了類似的“學(xué)習(xí)金字塔(cone of learning)理論”，該理論用金字塔模型和具體數(shù)字直觀地展示了不同的學(xué)習(xí)方式或教學(xué)方式，以2周后學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的平均留存率來評(píng)判學(xué)習(xí)效果。研究發(fā)現(xiàn)，聽講、閱讀、視聽和示范等傳統(tǒng)個(gè)人學(xué)習(xí)或被動(dòng)學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)效果的留存率都不超過30%；而學(xué)習(xí)效果平均留存率在50%以上的，都是團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)和參與式學(xué)習(xí)方式[8]。因此，筆者認(rèn)為主動(dòng)的、團(tuán)隊(duì)的、參與式學(xué)習(xí)效果優(yōu)于被動(dòng)的、個(gè)體的學(xué)習(xí)。所以，在涉及應(yīng)用領(lǐng)域?qū)W習(xí)的課程章節(jié)中，筆者采用了討論課的教學(xué)模式進(jìn)行授課。具體步驟如下：①將學(xué)生分組，以小組為單位圍繞課程重點(diǎn)及科研熱點(diǎn)等主題搜集資料、查閱文獻(xiàn)，并對(duì)其進(jìn)行整理消化；②小組成員通力合作，精心準(zhǔn)備演示文稿PPT，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成展示，并對(duì)其他學(xué)生的提問進(jìn)行解答。這不僅促使學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生的求知欲，而且能培養(yǎng)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)的習(xí)慣，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)、大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

在整個(gè)過程中，教師首先應(yīng)注意討論課主題的選擇，要注重知識(shí)性、趣味性和科學(xué)性的結(jié)合，并控制好題目的難易程度。在學(xué)生展示過程中，教師要肯定正確的觀點(diǎn)、糾正錯(cuò)誤的觀點(diǎn)、補(bǔ)充不全面的觀點(diǎn)；學(xué)生如能得到認(rèn)可，會(huì)產(chǎn)生心理滿足感，形成良好的心境。因此，準(zhǔn)確、合理、富有鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)更能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)學(xué)生的自信心，使學(xué)生處于興奮、主動(dòng)、積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)中。久而久之，學(xué)生就養(yǎng)成了良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

(四)改革課程考核方式，注重學(xué)生能力的考查

著名教育家克龍巴赫(Cronbach L.)和斯塔費(fèi)爾比姆(Stuffebeam D.L.)強(qiáng)調(diào)，考核最重要的意圖，不是為了證明，而是為了促進(jìn)。課程考核是教學(xué)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，是依據(jù)教學(xué)目的對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況以特定的形式進(jìn)行檢查的過程，是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要途徑，亦是提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力的有效方式[9]。但是，現(xiàn)階段“植物資源化學(xué)”課程考核的方式主要是結(jié)課后的期末閉卷考試，而閉卷考試多以教材及課件上的基本理論知識(shí)為核心，考核形式、內(nèi)容單一，致使學(xué)生臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，造成相當(dāng)一部分學(xué)生短時(shí)記憶一些知識(shí)應(yīng)付考試，考試之后立馬把知識(shí)拋到九霄云外，一問三不知的情況屢見不鮮。因此，筆者改革“植物資源化學(xué)”課程的考核方式，將過程考核貫穿于整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，如課堂提問、課堂討論、課后作業(yè)、階段性小測(cè)驗(yàn)、文獻(xiàn)查閱、討論課PPT展示等，都要占一定比例。

所謂“多一把衡量的尺子，就會(huì)多培養(yǎng)出一批優(yōu)秀的學(xué)生”：多元且從始至終的考核可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，避免平時(shí)學(xué)習(xí)不認(rèn)真、考前突擊考后忘記的現(xiàn)象發(fā)生；有助于學(xué)生及時(shí)地認(rèn)識(shí)到自己的不足，查漏補(bǔ)缺，亡羊補(bǔ)牢；有助于學(xué)生及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)計(jì)劃，找到更適合自己的學(xué)習(xí)方法；有助于教師有針對(duì)性地強(qiáng)化訓(xùn)練，達(dá)到夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。

三、“植物資源化學(xué)”課程教學(xué)改革的效果

(一)活躍了課堂教學(xué)氣氛

在“植物資源化學(xué)”課程授課過程中，筆者結(jié)合該課程教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)，由淺入深、化繁為簡(jiǎn)，淡化了專業(yè)知識(shí)的跳躍性，有效減少了學(xué)生的畏難情緒。同時(shí)，通過播放與所授內(nèi)容緊密相關(guān)的視頻，生動(dòng)有趣、形象地展現(xiàn)了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，活躍了課堂氣氛，為教學(xué)效果的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(二)提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

對(duì)于教學(xué)活動(dòng)，教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體。在營(yíng)造了濃厚的課堂教學(xué)氛圍、激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過討論課的形式，加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。學(xué)生先后制作了纖維素和生活、纖維素在紡織及水處理工業(yè)中的應(yīng)用、纖維素基傳感器、半纖維素-殼聚糖基生物功能材料在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用等一系列圖文并茂、生動(dòng)有趣的PPT演示，這些PPT演示不僅僅有課堂教學(xué)所涵蓋的知識(shí)點(diǎn)，甚至涉及到相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，對(duì)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)起到了積極的作用，為后續(xù)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)施及畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(三)提高了學(xué)生課程學(xué)習(xí)的效果

“植物資源化學(xué)”課程教學(xué)改革后，學(xué)生對(duì)該課程的滿意度越來越高，從近3年的教學(xué)評(píng)價(jià)成績(jī)看，學(xué)生的平均成績(jī)有了較大提升。2016級(jí)林產(chǎn)化工班的29名學(xué)生中，有1人申請(qǐng)到國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、3人申請(qǐng)到北京市級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目。

總之，教學(xué)是一門藝術(shù)，是教師“教”與學(xué)生“學(xué)”共同作用的過程，缺一不可。只有行之有效、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)模式，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和科學(xué)的思維能力。

資助項(xiàng)目：北京林業(yè)大學(xué)2018年教育教學(xué)研究項(xiàng)目——基于學(xué)習(xí)金字塔理論的“植物資源化學(xué)”教學(xué)模式研究，項(xiàng)目編號(hào)BJFU2018JY065。