基于創新創業教育背景下精細有機合成課程的改革與實踐

童永芬 黃智敏 邢秋菊 曾桂生

摘 ?要：為了提高課堂教學的質量與效果，培養創新創業型人才，對精細有機合成課程進行了改革研究。文章從課程內容的整合、開展專題討論、利用網絡教學平臺、科研反哺教學、改進考核方式等方面介紹了教學改革過程。通過教學改革與實踐，提高學生基本知識、科研技巧和創業技能，激發學生創新創業動力，挖掘學生的創新創業潛質。

關鍵詞：創新創業;精細有機合成;課程體系改革;人才培養

中圖分類號：G642 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2019）22-0125-03

Abstract： In order to improve the quality and effect of teaching， cultivate new type of innovative and entrepreneurial talents， this article develops the curriculum system reformation of fine organic synthesis course. Some teaching reforms were introduced in this paper， such as integrating the contents， developing the discussion course， using the network teaching platform， introducing scientific research， and improving the examination methods. Through the practice of teaching reform， students' basic knowledge， research and entrepreneurial skills have been improved， capability of innovation have been stimulated， so as to further excavating students' innovative and entrepreneurial potential.

Keywords： innovation and entrepreneurship; Fine Organic Synthesis; curriculum system reformation; personnel training

近年來，隨著“創業基礎”課納入本科必修，創新創業教育成為當今高校教學的核心內容之一。[1]在教育實施過程中，需要以具體課程作為載體來完成大學生創新創業教育理念轉化為教育實踐。完整的課程體系是實現創新創業教育的關鍵，一些基于創新創業人才培養課程體系改革，已經取得了較好的教學效果和育人成績。[2，3]但是不同高校和不同學科仍存在實施方式差異大、取得效果參差不齊等問題，因此，對于某些課程的改革仍然有待完善和加強。精細有機合成課程是高等院?；瘜W化工及相關學科的專業方向課程之一，是基礎有機化學課程的延伸。由精細有機化學品的合成、工藝路線的優化，及眾多有機合成單元反應組成，既是創造新分子的主要手段和工具，更是一門基本理論和生產實踐相結合的學科。[4，5]基于我?；瘜W類專業創新創業人才的培養方案和培養目標，為了提高課程教學的質量與效果，使之既能滿足社會發展對新型化工人才的需求，又能調動學生的學習主動性和求知欲，我們從精細有機合成課程的教學內容、教學方法、教學模式和考核方式等方面進行了改革，強調前沿知識的引入，注重科學思維的形成，突出本科生創新精神、創業能力的培養，在實踐探索中取得了一定效果。

一、整合課程內容

精細有機合成化學涉及的單元反應內容多、反應機理理論性強且學時有限，在教學過程中學生往往覺得內容繁雜，難以完全掌握。在課程體系上，既需要學習精細化學品生產過程中的重要單元反應，又應該掌握有機合成的基本理論及技術基礎，需要對教學內容進行相應的調整。

（一）增加逆向合成內容

精細有機合成的任務是以基本有機合成工業中得到的簡單有機物為原料，合成一些結構比較復雜的、具有特定用途的化合物。學生雖然在前期經過基礎有機化學的學習，掌握了許多經典的有機反應，但對于如果運用這些反應到實際合成中缺乏系統的認知和理解。因此，本門課程有必要強調如何利用相關反應合成目標分子，設計一個目標分子的合成路線有哪些內在的規律性。通過增加逆向合成法的教學內容，促使學生掌握復雜化合物的設計技巧。逆向合成法是指在設計有機化合物合成路線時，由合成的目標分子反向一步一步推導到需要使用的起始原料。[6]這是一個與合成過程相反的路徑。在逆推過程中，通過對結構進行分析，將復雜的分子結構逐漸簡化，從而推導至較簡單的合成原料，獲得可行的合成路線。通過逆推思維的建立，使學生能夠全面掌握有機化合物結構之間的轉換關系，更系統深刻地認識有機合成的內在聯系，懂得如何通過縝密的邏輯思維設計一些精細化工產品的合成路線。有利于提高學生分析問題、解決問題的能力并進一步建立創新思維。

（二）補充企業生產與科學研究的前沿知識

根據精細有機合成的前沿進展，不斷更新授課內容，增加一些先進的生產工藝及合成技術手段，將課堂教學與生產實際有機地結合在一起，完善課程體系。讓學生了解到黑板上一個簡單的化學反應在工業生產過程中竟然需要多管道和多工序來完成。同時將課題組成員科研成果及相關的研究性教學內容引入到課程教學中。通過各方面課程內容的調整，使學生了解到理論和實踐應用之間的聯系與區別，為畢業后從事實際工作奠定基礎。而且注重將國內外生產中的相關最新研究成果及時地充實到教學內容中，潛移默化地擴展學生的知識面。

（三）滲透低碳經濟與綠色合成理念

進入二十一世紀，人們更加注重產品的質量和應用性能，隨著全球礦物資源的日漸枯竭和生態環境的日益惡化，人們對化學工業發展的歷程正在進行深刻的反思。不少化學工業，特別是精細化學工業生產中產生廢物排放和一些化學品的濫用，給整個生態環境造成了嚴重的不良影響。如傅-克反應中的路易斯酸催化劑對設備腐蝕嚴重，對人身產生危害，具有致癌物質的苯胺曾經作為合成染料的重要中間體，有機反應使用的苯、氯仿、醚等揮發性較大的有機溶劑嚴重影響大氣污染。并且，精細有機合成的原料主要是煤、石油、天然氣等天然資源，這進一步要求我們要給學生灌輸低碳經濟概念，考慮從源頭上消除污染，合理利用資源，降低生產成本。使同學們在學好專業知識的同時 ，提高了他們節能、環保及可持續發展的意識。

二、以問題為導向，開展專題討論課程

開展以問題為導向，推行典型案例式、專題討論式教學模式，注重培養學生批判性和創新性思維。在整個教學過程中，將復雜有機化合物的合成路線設計、精細有機化工產品生產工藝過程中的關鍵技術、工藝改進途徑等內容列為研究性課題，讓學生帶著問題去查閱資料、帶著答案來課堂上與老師、同學交流。例如在講到雜環化合物的應用與制備時，引出雜環結構的紅色顏料——吡咯并吡咯二酮（DPP）類顏料，這是顏料類精細有機化學品中真正實現工業化生產的一大類品種。圍繞著DPP系列顏料，探討其發展歷史、合成方法及其發展趨勢，從環保性、經濟性以及技術性方面探討這類顏料代替其他紅色有機顏料的可能性。[7]同時，課程重點圍繞某些專題討論展開，前期由學生自由組合專題課題組，進行一些合理分工，對一些藥物、農藥、染料、香料等某些具體的化工產品進行調研，了解其發展歷史、合成方法和生產工藝流程，比較實驗室合成與工業合成的區別。后期在課堂上展開專題討論式教學，由學生代表上臺展示調研結果，全班同學開展討論、提問，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生的學習興趣，使學生真正參與到該課程的教學過程中，同時提高學生分析問題、解決問題的能力，增強團隊合作精神。表1所示的是近年來本專業學生選取的部分專題討論項目。通過對某一化工產品不同合成方法或工藝的比較，掌握化合物合成過程中的主要反應和新的技術內容，讓學生充分了解理論的實用性。例如，在討論維生素D2合成工藝時，使同學們深入了解到有機光化學反應能夠完成許多用熱化學反應難以完成或根本不能完成的有機合成工作，并且明白現代有機合成的新方法和新技術，會使有機合成路線更簡捷徑、更有效、更綠色化。通過這一環節，使學生盡可能多地接觸科學研究及企業生產的前沿知識，突出專業課教學的實用性和先進性。在培養學生的創業意識和創新能力方面起到了重要作用。

三、利用網絡教學平臺完善課程教學

網絡已成為信息交流的重要平臺，移動互聯網教學能更大限度地傳播知識，真正實現隨時隨地的學習。該技術已成為現代教育發展的重要突破口，顯著推動了人們學習方式和人才培養模式的創新變革。[8]本課程利用學校的網絡教學平臺和移動超星學習通，開展網絡課程拓展的教學模式。網絡教學平臺包括課程內容、作業、考試、討論、管理等功能模塊。課程內容可發布課件、講課視頻、動畫、拓展資源等靜態資源;作業模塊可發布需要鞏固的知識點進行測試，客觀題學生做題后可自動評分，并給出參考答案，主觀題老師可以進行評閱;討論區可以進行師生交流，針對課程內容進行提問或探討。

利用網絡教學平臺的具體教學實施過程實質上是引導學生圍繞移動教學網站進行預習、復習、知識拓展、測驗、交流的過程。課下任務主要發布每次課的重難點、學習要求、課程安排等，通過提前在網上發布信息，使學生在課前就對此次課有一個總體的把握，做到有針對性的預習、帶著問題聽課。課后學生根據自己的學習情況，針對不懂的地方查看教學視頻或課件，如果還無法解決則可通過討論區提問，由教師或其他學生解答。另外，也可以發布一些拓展資源，針對某一個精細有機化工產品，提供研究背景、最新前沿、所涉及的合成工藝等內容，供有興趣的學生深入學習。精細有機合成信息量大，課堂教學無法滿足師生的充分交流，因此討論區可作為答疑平臺及時解答學生的問題，此外，教師還可以經常發起一些開放性的話題或活動，讓學生參與討論。因此，將網絡教學平臺用到精細有機合成課程中，可以進一步拓展普通課堂的教學，變固定模式下的學習為泛在學習，彌補傳統教學方法的不足，進一步拓寬創新創業教學模式，加快創新創業人才培養的進程。

四、科研反哺教學模式的引入

科學研究和教學是高校教師的兩項最基本活動，“科學是源，教學是流”，高水平的科研成果是支撐教師教學的重要基礎。將科研理念、科研方法、科研資源、特別是科研成果（比如有機合成新反應、新方法和新應用等）引入課堂教學，科研反哺教學，是培養創新人才的一條新途徑。本課題組教師在精細有機合成課堂講授時，力求把科研成果與對應的知識點相結合，將自己科研課題的研究成果和科研體會介紹給學生，使學生對學科的研究動態有一定了解，從而對精細有機合成化學有更直觀的認識，從而激發學生學習深造的積極性。如在講解高效、高原子經濟反應時，結合國家自然科學基金項目“胺作為配體在鈀催化交叉偶聯反應中應用研究”的研究方法和成果，給學生講解如何實現C-H健耦合氧化切斷后發生偶聯反應，以便學生更深入地理解課堂知識及新的科研技術。本課程不是單純地講授各有機化合物的合成原理和合成方法，而是結合化合物的結構特點，引導學生建立新產品的開發意識。我們還積極引導學生參與科研和科技創新活動。以我校“三小”項目、全國“挑戰杯”等為契機，圍繞精細有機合成技術，設計改性的實驗方法，以提高學生的科技創新能力。表2給出了部分我院學生申報與精細有機合成相關“三小”項目的信息。

五、考核體系的改革

成績考核采用專業知識考核和創新能力評價相結合的方式，綜合考核學生對精細有機化工產品的路線設計、生產工藝、生產設備及先進合成技術等方面創新創業能力的表現與認識。針對學生存在的書面考試能力較強而解決實際問題和表達能力較差的問題，課堂教學中采用課堂討論、課堂測驗、個別章節學生講述等方法，不僅能培養學生的口頭表達能力，也能培養學生分析問題與解決問題的能力。加強在整個教學過程中對學生的考核，增加學生平時考核（主要包括課堂小測驗、課堂討論、生產工藝調研、學習平臺討論等）在總評成績中的比重，減少期末考試在總評中的比例;減少死記硬背的內容，增加解決有機化工產品實際生產問題的內容。這樣，學生要取得好的成績，不光考前要認真復習，更要學會將理論知識與實際應用相結合，培養學生創新創業思維。

六、改革取得的成效

精細有機合成課程經過近三年的改革，讓學生感覺到課堂內外無所不創新，學生親身參與教學活動，深刻體會到創新創業的磨練與樂趣、失敗與成功。學生通過對本課程的學習，表現出對科學研究及科技創新的濃厚興趣，創新意識、創業思維也得到了較大地提高。對近三年化學專業畢業生座談調研發現，課程內容的整合及科研成果引入課堂的模式，增加了學生對科學研究的興趣，選擇考取有機化學及有機合成方向的研究生比例增加。同時，通過本課程的改革實踐，學生申報與有機合成相關的創新項目數量逐年增加，對應的創新項目在結題驗收也取得了較好的成績，發表科技學術論文比例也逐年增加?？傊瑒撔聞摌I教育背景下的精細有機合成課程的教學改革順應了社會發展的要求，通過以上的改革措施，學生學習精細有機合成課程的積極性普遍提高，近三年來學生對該課程的滿意度均達到90%以上，教學的改革實踐取得了一定的效果。

參考文獻：

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