基于OBE理念的精細有機合成單元反應教學探索與實踐

王英磊,李入林,張群安,葉紅勇,杜朝軍

(南陽理工學院 生物與化學工程學院,河南 南陽 473004)

為深化新建地方本科院校轉型發展，我校以成果導向教育(outcomes-based education, OBE)理念為指導思想，按照新工科建設和工程教育專業認證的要求，根據普通高等學校本科專業類教學質量國家標準，制定新的專業人才培養方案，全面提高應用型人才培養質量?；贠BE的教育模式注重對學生學習產出的分析，反向設計學生的教育結構和評價體系，從而有效提升教學質量。實施OBE教育理念的主要步驟是定義(defining)、實現(realizing)、評估(assessing)和使用(using)學習產出，可分別在學校、專業和課程層面具體落實[1]。OBE是一種務實的教育思維，其實施原則是“以學生為中心”、“以目標為導向”和“持續改進”。在應用型本科院校引入OBE理念，有助于完善應用型人才培養模式，增強學生未來職業發展競爭力。

精細有機合成單元反應是應用化學、化學工程與工藝專業精細化工方向的專業核心課程，是學生在完成有機化學、物理化學、化工原理等基礎課程后，理論與實踐結合較強的一門專業課程。為培養學生成為適應社會發展的精細化工行業高素質應用型人才，本文將探討OBE理念在精細有機合成單元反應教學中的實施與應用。

1 精細有機合成單元反應的教學現狀

精細有機合成單元反應的課程內容涉及精細有機合成基礎理論，磺化和硫酸化、硝化和亞硝化、鹵化、還原、氧化、重氮化、氨基化、烴基化、酰基化、羥基化、縮合、環合等14類單元反應的反應特點、反應歷程、影響因素和生產實例。然而，繁雜的反應類別、抽象的反應理論以及眾多的合成實例，導致知識體系非常零散且龐大，學生普遍反映學習過程枯燥乏味[2]。此外，精細化工行業產品、工藝更新換代較快，但受到教材時效性的限制，教材內容與學科發展存在一定程度的脫節。因此，打破傳統教學模式，將OBE教育理念引入精細有機合成單元反應的課程教學是應用型本科院校教學改革的必然趨勢。

2 基于OBE理念的精細有機合成單元反應教學探索與實踐

2.1 確定學生預期的學習成果

OBE教育理念的核心是以學生學習成果為導向，因而其實施的首要環節是確定學生的預期學習成果。專業課程的學習成果可以分為知識性成果和能力性成果，前者是指學生掌握與該專業相關的基礎理論知識的程度，后者則指學生完成學習后能夠具備適應社會發展所需的專業技術能力[3]。教師應充分考慮學校、用人單位、學生等教育利益相關者的要求與期望，確定課程相對應的知識成果目標和能力成果目標。

精細有機合成單元反應作為精細化工方向的專業主干課程，其課程設置的目的是深化學生對化學、化工基礎理論知識的理解，掌握精細有機合成的基本原理，為后續專業課程的學習及今后從事精細化學品的開發與生產打下堅實基礎[4]。根據專業培養目標和課程定位分析，我們確定了本課程的學習成果目標。知識目標是指理解精細有機合成基本理論，掌握典型單元反應的反應特點和影響因素，以及熟悉重要精細化工產品的生產實例。能力目標則指學生通過學習能夠具有精細化學品設計、合成和工藝優化的能力，同時延伸到創新思維、分析問題與解決問題等專業綜合能力。

2.2 實現學習成果的教學策略

實施OBE教育理念的核心環節是教學策略。教師應根據預期學習成果，優化教學內容，采用多樣化教學方法，調動學生積極性，真正發揮學生在學習過程中的主體作用。具體措施如下：

第一，優化課程教學內容，靈活選用不同的教學方法。

精細有機合成單元反應課程涉及14類反應的反應特點、反應機理、影響因素和生產實例，知識體系瑣碎且龐大，內容也與有機化學有部分重復。因此，教師在教學過程中，首先應轉變傳統教學"求多求全"的思維習慣，精簡教學內容，突出重難點。例如，對脂肪族化合物取代反應理論、重氮化、環合等內容可供學生自學，硫酸化、亞硝化、氨基化、羥基化等內容則簡略講解。同時，對各種單元反應的眾多生產實例，也不能僅簡單羅列，應選擇重要且工藝不斷更新的典型產品，重點講述，綜合分析不同合成路線的特點及優缺點[5]。

精細有機合成單元反應開設于大學三年級，學生已經具備一定程度的專業知識和素養。教師在教學過程中，應根據教學內容和學生特點，以BOPPPS(導學互動的加式教育)教學模式為主設計教學過程，靈活選用啟發引導式、項目探究式、分組討論式、問題導向式等教學方法，充分利用學生已有的知識和經驗來主動學習新知識，為學生提供自由表達、質疑、探究、討論問題的機會，讓學生在自主學習中加深對知識的理解和掌握[6-7]。在教學手段上，以多媒體為主、板書為輔，適當穿插相關的工業生產實踐圖片或視頻，增加課堂教學的生動性和形象性，提高教學效果。

第二，滲透綠色化學理念，引入學科發展的前沿知識。

在環境污染日益嚴重的當前社會，在精細有機合成單元反應教學中滲透綠色化學意識，具有非常重要的現實意義。在教學內容設計時，教師應充分挖掘教材，將綠色化學理念滲透到每一類單元反應，突出精細化學品的綠色合成技術[8]。綠色化學在精細有機合成單元反應中的滲透，可從化學反應、反應試劑、反應溶劑、催化劑、合成技術等精細化學品的生產環節入手。

例如，在磺化反應中，與傳統的過量硫酸磺化法相比，三氧化硫磺化法不生成水，也不產生廢硫酸，具有經濟合理、三廢少、反應原子經濟性高等優點。在烴基化反應中，使用環境友好的碳酸二甲酯替代劇毒、致癌的硫酸二甲酯作為甲基化試劑，能夠從源頭上防止或減少污染產生。在縮合反應中，采用無毒無害、廉價易得的水作為溶劑，是近年來多組分縮合反應的研究熱點。在?；磻?，與傳統質子酸和路易斯酸相比，固體超強酸催化劑制備簡單、易與產物分離、可回收利用，有良好的工業發展前景。在鹵化反應中，微波促進鹵素交換反應的方法，克服傳統氟化反應時間長、溫度高等缺點，為精細化工行業發展帶來新的機遇。將綠色化學與精細有機合成單元反應相結合，有利于培養學生的環保意識和創新能力，以綠色化學思維指導精細化工新產品的開發與生產。

第三，開展專題項目討論，全面提高學生的綜合素質。

在精細化學品的實際生產過程中，多數產品的合成都不是通過一步反應完成的，而是涉及多類單元反應，同時包含合成路線的選擇、工藝條件的優化、產品的分離純化等內容[9]。為使理論教學與工業生產更加緊密的結合，以項目為載體，實施專題論文寫作與匯報的教學方法，將教學活動由“教師中心”向“學生中心”轉移，培養學生"在做中學、在學中做"的學習思維。

首先，由教師指定題目，如貝諾酯的合成、苯佐卡因的合成、苯酚的制備等；接著，學生分組與選題，針對目標產品的研究現狀、合成方法、發展趨勢等，查閱與分析文獻資料，根據標準論文格式，撰寫一篇綜述性論文，再制作成PPT講義；最后，每個小組內部課下組織討論互評，推薦優秀同學在課堂上演示和講解，通過提問與答疑的形式，學生與教師針對該專題內容進行深入探討。這種教學模式，激發了學生學習興趣，增強了學生信息檢索能力和語言表達能力，提高了學生論文寫作水平，充分發揮了學生的主體地位，鍛煉了學生的綜合素質。

2.3 構建學習成果的評估體系

建立一套合理的學習成果考核體系是衡量應用型人才培養質量的重要標準，更是落實OBE教育理念的關鍵環節。OBE教學評價體系的聚焦點是學習成果，因而應采用多元化的評價標準，從多角度考察學生是否達到教學目標。根據精細有機合成單元反應的課程特點，我們初步形成了以過程性考核和目標性考核相結合的有效評估體系，主要包含三個部分：平時成績(30%)、論文成績(30%)和考試成績(40%)。平時成績再細分為學生日?？记?、課堂表現和習題作業，分別各占10%。同時，綜述性論文和PPT講義也納入考核范圍，從論文內容是否全面、語言表達是否準確、寫作格式是否規范、講義制作是否簡潔明朗等方面綜合評判，另外對各小組推薦的優秀同學給予額外加分，以激勵學生認真完成論文。最后，在期末考試中，考核內容應側重學生對知識的應用能力，盡量減少對記憶性知識的考察。在試卷中增加綜合應用題，針對某一精細化學品的制備，由學生自己設計不同的合成路線，通過綜合考慮原料是否價廉易得、工藝條件是否切實可行等因素來確定最佳合成方法，引導學生真正做到學以致用，切實培養學生的應用技能。多樣化的評估體系對學生實現預期學習成果有極大的推進作用，為學校和教師持續改進教學提供參考[10]。

3 結束語

在新建地方本科院校轉型發展背景下，將OBE理念應用于精細有機合成單元反應教學是一次積極的探索和嘗試。作為一種新型的教學模式，需要在教學實踐過程中進行不斷的改進與完善，從而形成一個系統、完整的應用型人才培養新模式。