有机化学是如何成为加州大学洛杉矶分校（UCLA）最受欢迎的学科之一的

Published, Papers in Press, October 2, 2019, DOI 10.1074/jbc.AW119.008141

Neil K. Garg

来自加州大学洛杉矶分校化学与生物化学系，邮编：90095-1569

由Karen G. Fleming编辑

尽管有机化学对我们的日常生活有巨大的影响，但它的名声并不好。几十年来，它一直是一个臭名昭著的“被淘汰”的课程—这在学生心中引起了强烈的恐惧—而且长期以来，它一直被视为那些有兴趣从事医学和其他健康相关职业的把关课程。这篇个人报告检视了将有机化学转变成加州大学洛杉矶分校最受欢迎课程之一的基本教学理念。特别强调了提高参与度和帮助学生加强联系的方法。将讨论一些教育举措，包括有机化学音频和各种与学生合作创建的在线资源。希望这篇文章能激发出一些对学生的教育有益、超越科学学科的想法。

我在纽约一个叫Fishkill的小镇长大。在我成长的过程中，我不知道我将来想做什么，我没有想过要成为一名教师、研究员或有机化学家。相反，我主要是想和我的朋友们玩的开心，赚足够的钱来享受我的高中时光。我曾经是一个上门推销刀具的销售员。后来，我帮助East Fishkill镇进行了狗的普查。是的，我挨家挨户的询问人们，他们有多少只狗，对每只狗募集75美分。最后我在Blockbuster影视公司找到了一份工作，帮助客户选择电影租赁服务。

说到学术，我自然倾向于科学。那时我的哥哥即将成为一名医生，我最终也被鼓励去做同样的事情。因此，当我在纽约大学开始本科学习时，我提前选修了医学预科课程，比如生物、普通化学、微积分和物理，希望有一天能在MCAT考试中取得好成绩。我在大学的第一年相对顺利，但第二年开始时，我做好了准备，迎接人人都害怕的课程：有机化学。

几十年来，有机化学一直被认为是一门“把关课”，如果在这门课上没有得到A的成绩，就不可能被医学院录取。有趣的是，没有人向我解释过有机化学与之的相关性。他其实只是一门有关创造力和问题解决能力的课程。直到第一天上有机化学课时，我才听到这种观点。第一堂课，Yorke Rhodes III教授并没有直接进入教材，而是花了整整一节课的时间给我们打气。他传达“不要试图记忆和反刍信息”和“这门课都是关于批判性思维”的信息。我记得我在离开教室的时候想：这门课会和我之前上过的所有科学课都不一样，我很兴奋。

尽管听起来很不错，但在接下来的几周里，课程的节奏明显加快了。第一次期中考试快到了，我开始不安起来。我并没有试图真正理解课程内容，并将其作为解决问题的工具，而是求助于我已经非常擅长的东西：死记硬背。考试本身我一点也不记得了，我能记得的是根据我们的交流和查看考试答案，我认为我的分数比我在班上的好朋友们的分数要高。我最终的分数大约是55%，我认为这很了不起，因为考试的平均分数大约是25%。

罗兹教授碰巧注意到我在“庆祝”我55%的成绩。他严肃地眯起眼睛，转向我说（转述）：“尼尔，这是个不错的分数，但你可以做得更好。”，我的第一反应是为自己辩护，我想知道为什么罗兹教授会批评我，明明我的成绩比班上平均水平好得多。然而，我很快就意识到这种常见的医学预科心态——只想打破班级平均水平，庆祝55％的分数——是没有意义的。我开始更加认真的学习，无论是独立学习还是小组学习，与罗兹教授建立了良好的关系，并努力提高自己解决问题的能力。我最终掌握了课程内容，并获得了我一直争取的成绩A。总的来说，这次经历改变了我对学习的总体看法，也让我走上了长期学习和实践有机化学的道路。

从上述的轶事中可以得到几个重要的教训。一个是简单的提醒：学生的学习道路并不平坦。至少75%的学生在大学期间至少会换一次专业。下面将更详细地讨论其他的要点，它们围绕着教育的主题。我们绝不能低估一门学科教学方法的重要性。例如，一门课是需要死记硬背，还是注重批判性思维的技能，这对学生的教育经历和学生最终学习到的内容都有深远的影响。此外，我们应该注意到，我们的老师对学生也有极大的影响。仅仅几句鼓励的话就能改变学生的心态，就像罗兹教授用一句话和一个面部表情改变了我的生活一样。

从学生到有机化学教授

在罗兹教授的有机化学课程结束整整10年以后，我开始了我的独立职业生涯，在UCLA担任助理教授（2007年）。在那之前，除了极少的助教时间，我大部分时间都花在了研究上，在加州理工学院(与Brian Stoltz教授一起攻读博士学位)和加州大学欧文分校(与Larry Overman教授一起从事博士后研究)。当我开始在UCLA时，我的想法是专注于建立我的研究项目和获得终身职位。研究的预期是艰巨的。UCLA是一个拥有13个诺贝尔奖的校园，由教职员工和校友共同颁发。其中七个来自化学和生物化学系。

在我独立学术生涯的前三年，我“幸免”给本科生讲授《有机化学导论》。然而，在2010年，学校有一个教授“化学14D：有机反应和药物”的空缺。这是为“生命科学”专业学生设计的最后一节快节奏的课程，这些学生需要满足掌握普通化学和有机化学的要求，以便从事与健康相关的职业(如医学、牙科、物理治疗、验光等)。尽管大多数学校会在2个完整学年的课程中提供这样的顺序，但“14系列”允许学生在4个学季(或相当于1/3年)中完成化学课程的要求。化学14D课程的注册人数通常很高，每节课的学生人数接近400人。值得注意的是，大多数学生将这门课视为最后一个低年级要求，而不是一个令人兴奋的教育机会。基于对学生的问卷调查，在每年的课程开始时绝大多数学生(65%)表示对有机化学的兴趣很低。

在讨论教学实践之前，有必要先谈谈什么是有机化学，以及是什么使它成为一门具有挑战性的课程。简单地说，有机化学是由碳分子构成的化学。有机化学的应用是广泛的，跨越医药、农业化学、化妆品、食品科学和尖端技术等领域。我们体内负责遗传和各种生理活动的大多数分子是有机化合物(蛋白质、DNA、RNA等)。关于有机化学的困难，主要的挑战是大多数学生只是在他们的第一节有机化学导论课(通常是在大学二年级)才开始学习有机化学。无论如何，一个新学生很快就得学会如何辨认简写的化学结构，识别官能团，在三维空间中可视化二维结构，以及分配立体中心。当他们只是吸收了化学结构的基本知识，他们便开始学习化学反应，学习如何将某些官能团转化成其他官能团。对于每一个反应，都有一个与反应发生的方式和原因相关的逻辑。因此，学生将学习“推箭”机理。对于每个反应，都不可避免地要记住一些试剂、溶剂、反应名称和各种缩写。最后，学生将学习如何使用一种称为“反合成分析”的智能工具进行化学合成。在这里，学生被提供一种有机分子的结构，要求必须提出一种方法，利用更简单的化合物通过一系列官能团的转化来合成该分子。要解决这些问题，需要掌握课程内容、富有创造力和无可挑剔的批判性思维技能。虽然这听起来有点吓人，但我想说的是，如果我们的学生有一个良好的支持系统，那么他们将具有高度的创新精神，并通常喜欢解决问题。

学生们是否感到被连接？

老师可以做很多事情来为我们的学生创造积极而有影响的体验。最宽泛的说法是，我总是问自己，我提供给学生的教学工具和资源是否让他们觉得自己与这门课有关联。如果学生们感到联系紧密，他们就更有可能参与课堂（和办公时间），甚至研究。当然，反过来也成立。一个心不在焉的学生，不太可能参与、学习和成功。在最坏的情况下，一个孤立的学生将不及格或放弃一门课程。如果这些问题蔓延到一个以上的班级，这可能会导致学生完全退学。

教学策略与理念

在教学方面，不存在“一刀切”的模式。我发现，为了找出对我和我的学生最有效的教学实践，最好是进行实验。然而，我希望简短地描述一下我在UCLA的化学14D课程中使用的一些“最佳实践”，这些“最佳实践”在我最近作为贝勒大学Robert Foster Cherry教授的休假期间也得到了验证。所描述的概念，尽管是在有机化学的背景下，通常可以应用于其他课程。

帮助学生理解其价值

重要的是要在第一天上课时就确立自己的价值，并在整个课程中坚持下去。在有机化学中，我强调了几个关键点。1）最重要的是，这门课最终是关于解决问题和批判性思维的。没有学生能质疑这些终身学习技能的价值。2）要想在未来的课程（如生物化学）中取得成功，就必须具备扎实的有机化学基础。3）一些职业(以及相关的教育)，包括医学，将期望学生理解有机化学。4）最后，它只能帮助学生理解有机化学与日常生活的相关性。例如我在上课的第一天花一些时间描述生物分子，如DNA，用于现代显示器的有机发光二极管（OLED）技术，我们衣服上的布料和染料，电影中使用的聚合物，比如《星球大战》中的尤达，还有无数由有机化学制成的人类药物。

创造公平竞争环境

以化学14D为例，这是普通化学和有机化学系列的最后一门课。很多学生努力学习到这门课，他们只是希望能通过最后一门课，而不是达到优秀和理解这门课。因此，我提醒学生们，只要他们愿意学习，他们在UCLA上化学课的表现与他们在我班上的表现几乎没有影响。我帮助他们回忆，他们学业成绩优异，而这仅仅是基于他们被大学录取的事实。最后，我给他们一些新的期待。例如，在许多低分的科学课上，考试可能涉及到重复的信息，通常以多项选择的形式进行。相反，我预测最困难的问题将是开放式的，有许多可能的正确答案和足够的空间让学生发挥创造力。

将词汇放在解决问题前

我不会详细介绍有机化学的细节，但我的总体策略集中在这样的观念上：大多数学生在课程开始时，并没有一个牢固的有机化学词汇量。即使学生已经上过有机化学的课程，这也是成立的。因此，在为期10周的课程中，我花了前两周的时间进行教学，强调基本词汇。这包括某些官能团的识别和化学反应的规则和模式(即亲核试剂、亲电试剂、推箭机理等)。与其关注特例，更重要的是关注共性。通过打下坚实的基础，学生将会有能力学习新的化学反应和它们发生的机理。最后，随着学生的进步，我们会引入他们从未见过的反应，并请他们提出机理。此外，我们也会向他们展示他们从未见过的分子，并以一种非常开放的方式，请他们提出一种制造这些分子的方法。一般我的目标是至少一半的课程集中在这些高级问题上(5—6周)，这给了学生练习和迎接挑战的时间。

演示、视觉辅助和点击器

总的来说，与讲座课程相关的主要挑战之一，是找到使讲座更吸引人的方法。课堂演示提供了一种永恒的方式来活跃科学课堂。以化学14D为例，最受欢迎的演示可能是用来检查酒精消耗量的经典“酒精测定器”测试。由于现代科技的发展，在讲座中加入视觉教具也变得很简单，比如图片和视频。以我为例，我经常使用这些东西来补充我在粉笔或白板上的传统书写风格。总的来说，这使我能够以合理的速度教学，而这反过来又给了学生时间去困惑，去提问，去学习如何画化学结构，就好像这样做是第二天性一样。最后，我是响应投票装置（即“点击器”）的坚定支持者。通过投票系统在课堂上提出问题，可以让学生参与进来，并获得关于学生是否在学习的宝贵的实时反馈。

告诉学生我们在乎他们

教师往往是非常忙碌的人，但要在本科教学中取得成功，学生仍然看到教师的关怀和平易近人是很重要的。同一门课程在教授很多次之后，我经常听到学生问同样的问题。我承认在回答重复的问题时表现出热情是需要一些努力的，但我提醒自己，这些材料对学生来说是全新的。表现出完全的关心和热情对学生产生积极的影响大有帮助。同样，教师花时间准备他们的讲座和付诸努力在他们的课程中是很重要的。如果老师表现得漠不关心，学生们就会注意到这一点，并有可能产生类似的情绪。

有空

如果一个人打算提供一个有挑战性的课程，提供一个优秀的支持系统也很重要。宣传和反复提醒学生自己的工作时间是至关重要的。除了提供正常的办公时间，我还会通过一个在线办公时间类的系统来回答每天的问题。在整个学期中，我还将通过个人预约与学生见面。

提供奖励

当学生进步、参与或表现非常出色时，认可他们是至关重要的。这样的认可可以通过许多方式实现，比如握手、在考试时写支持性的话语，或者提供某种“礼物”。在UCLA的课堂上，我给那些自愿在课堂上解决难题的学生分发元素周期表沙滩巾。有人看到收到这些毛巾的学生在课堂上，甚至在走过UCLA校园的时候都戴着这些毛巾(比如披肩)。作为另一种形式的认可，我请学生们在学校、当地餐馆和我家吃饭。

避免曲线

用“曲线”评分在低分课程中非常普遍。甚至我第一次教授化学14D时，我“弯曲”了这门课，因为我可以方便地在教学大纲中含糊其辞，我只是不知道什么方式更好。然而，我后来意识到，这种“曲线”产生了一种激烈的、不受欢迎的竞争意识，这会对学习和协作产生反作用。目标还应该是为了学生学习，最好尽可能使评分透明。因此，我最终转换成提供一个固定的评分等级，其中我们设置了评分分界点。例如，考试和其他作业的加权平均值超过95%就能保证学生得a。我保留降低分数线的权利，以使评分更慷慨，但我向学生们保证，我永远不会提高分数线。通过设定高的期望，但要使期望明确，学生可以设定个人目标，轻松地与同伴一起学习。

创造一个教学团队

在UCLA，学生们在上大型讲座时报名参加“讨论课”(也被称为“复习课”)。这些课程由研究生助教讲授，并为学生提供一个论坛，让他们20-30人一组开会，阐明概念，磨练学生解决问题的技能。此外，我们有几种方法可以让

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[275381]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word