新工科背景下地方高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革初探*

洪碧瓊

(閩江學(xué)院海洋學(xué)院，福建 福州 350108)

目前，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中很多地方高校不同程度地存在培養(yǎng)目標(biāo)不明確、課程體系設(shè)置不符合應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)、實驗課程等實踐環(huán)節(jié)相對弱化、人才培養(yǎng)模式缺乏應(yīng)用型特色等一系列問題[1]。地方院校如果沒有針對性和特色的培養(yǎng)模式，將會在某種程度上導(dǎo)致了應(yīng)用型人才的培養(yǎng)與社會的需求相脫節(jié)，甚至出現(xiàn)了供不對求局面，也將導(dǎo)致了畢業(yè)生低就業(yè)率但是用人單位卻缺人的矛盾現(xiàn)象[2]。如何進(jìn)行應(yīng)用型人才培養(yǎng)的供給側(cè)改革，提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)的社會適應(yīng)性，為社會輸送優(yōu)秀應(yīng)用型人才，是當(dāng)前地方本科院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)所面臨的挑戰(zhàn)之一。近幾年，教育部門大力推行新工科建設(shè)，要求在新工科視域下培養(yǎng)適應(yīng)未來發(fā)展的多元化、創(chuàng)新型人才[3]。有機(jī)化學(xué)是很多工科學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)的其他課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。然而，從目前有機(jī)化學(xué)課程教學(xué)上看，有兩個矛盾需要解決。一是有機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)類型繁雜、反應(yīng)機(jī)理抽象，這使得地方本科院校的學(xué)生普遍認(rèn)為有機(jī)化學(xué)的知識點難以理解和掌握，因而學(xué)習(xí)積極性不高；二是工科類專業(yè)招收的學(xué)生其化學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，而且還要克服學(xué)時數(shù)較少(理論課60課時，實驗課30課時)、地方院校學(xué)生基礎(chǔ)不好學(xué)習(xí)積極性也不高等困難。因此，在教育部大力推進(jìn)新工科建設(shè)的背景下，針對應(yīng)用型地方本科院校工科類專業(yè)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革就顯得十分有必要。近幾年，不少地方本科院校都在積極探尋符合本校辦校特色并且能滿足社會需求的教學(xué)方法方式。本文總結(jié)閩江學(xué)院近三年教學(xué)改革的實踐和經(jīng)驗，從以下三個方面的改革來調(diào)整適合新工科專業(yè)的人才培養(yǎng)方案。

1 教學(xué)內(nèi)容的合理化

目前有機(jī)化學(xué)教材多數(shù)以官能團(tuán)為主線，將雜化軌道理論、波譜分析、立體化學(xué)等穿插在其中，教學(xué)內(nèi)容十分豐富。想要在短短的60學(xué)時內(nèi)讓學(xué)生系統(tǒng)的掌握有機(jī)化學(xué)知識，就十分有必要精選理論課教材，并且對教學(xué)內(nèi)容根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和特色進(jìn)行一定的刪除和增補(bǔ)。教材是教學(xué)內(nèi)容的載體，是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要參照，適用性強(qiáng)的教材能夠幫助學(xué)生更好地領(lǐng)會教學(xué)內(nèi)容，掌握知識框架，也是提高教學(xué)質(zhì)量的一個重要手段。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和課程設(shè)置，選擇了比較貼近專業(yè)特色的化學(xué)工業(yè)出版社付建龍主編的《有機(jī)化學(xué)》(第二版)作為教材。以工科專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的理論知識，授課過程結(jié)合專業(yè)特點，增加具有實用性、關(guān)聯(lián)性、前沿性、啟迪性的內(nèi)容，從而提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合能力。

有機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)理論模塊和理論應(yīng)用模塊，我們巧妙設(shè)計由命名與結(jié)構(gòu)、反應(yīng)機(jī)理與類型、有機(jī)合成組成的基礎(chǔ)理論模塊。理論應(yīng)用模塊主要是結(jié)合染料中間體、高分子材料、藥物合成、藥物分析等方面。在教學(xué)過程中重點講解有機(jī)化學(xué)反應(yīng)類型與反應(yīng)機(jī)理及其合成方法，同時把有機(jī)化學(xué)研究的前沿知識、生產(chǎn)中的最新應(yīng)用以及相關(guān)學(xué)科的交叉知識等引入課堂教學(xué)中。比如在立體異構(gòu)這一章節(jié)中，維生素C右旋體可以作為壞血病的治療藥物，谷氨酸右旋體可以用作調(diào)味劑，麻黃堿右旋體才具有舒張血管治療高血壓的作用。香芹酮和薄荷油兩者都具有旋光性，但是它們的味道卻相差甚大，為什么？引起學(xué)生對藥物左旋體和右旋體功能差異大的重視，同時也激發(fā)他們對藥物性質(zhì)的學(xué)習(xí)興趣。再如，講到醇酚醚那一章，給學(xué)生講解生活中酒的度數(shù)，介紹發(fā)酵法釀酒的過程，酒后駕車的檢測方法等，讓學(xué)生也意識到酒駕的危害性并感知到知識就是生命，讓應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生感受到有機(jī)化學(xué)“無處不在、無處不用”。再比如，講到偶氮化合物章節(jié)介紹酸性、媒染、分散、中性、陽離子等偶氮染料，顏料色彩豐富多彩，如何廣泛應(yīng)用在紡織品服裝的印染工藝中，讓輕化工程專業(yè)的學(xué)生體會到有機(jī)化合物與專業(yè)課之間的關(guān)聯(lián)，激起他們學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣。

2 實驗過程的綠色化

有機(jī)化學(xué)實驗是有機(jī)化學(xué)教學(xué)最重要的實踐環(huán)節(jié)。目前，在大部分地方本科院校中有機(jī)化學(xué)的教學(xué)普遍存在一些有待改進(jìn)的問題，比如缺少先進(jìn)的實驗教學(xué)設(shè)備、學(xué)生主動參與度不高、實驗安全意識比較薄弱、理論用以解決實際問題的能力比較差等[4]，這些問題很不利于應(yīng)用型人才的快速成才。實驗教學(xué)過程中，熔沸點和折光率的測定、蒸餾與分餾、萃取和重結(jié)晶、薄層色譜和柱層析等有機(jī)化學(xué)實驗的基本技能要夯實，正溴丁烷、雙酚A、乙酰苯胺、二苯甲醇、乙酸乙酯等需要掌握幾種經(jīng)典的合成方法，通過從茶葉中提取咖啡因等實驗掌握有機(jī)化合物的分離與提取方法。教學(xué)過程中還需要合理設(shè)計實驗教學(xué)活動，將學(xué)生合理分為各個學(xué)習(xí)小組，讓不同學(xué)習(xí)小組圍繞實驗題目內(nèi)容展開驗證或設(shè)計實驗，引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)理論知識和實驗操作技能通過實踐很好地應(yīng)用在實驗過程中。并且，有機(jī)化學(xué)實驗的改革應(yīng)結(jié)合工科專業(yè)特色來開展，注重專業(yè)業(yè)務(wù)能力的提高，同時需要強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識，灌輸“綠色化學(xué)”的理念，從實驗原理、實驗原料、實驗源頭、實驗過程等方面實現(xiàn)綠色化。

首先，根據(jù)專業(yè)特色優(yōu)化實驗內(nèi)容，形成專業(yè)特色鮮明的實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選。將微波、超聲波用以促進(jìn)有機(jī)反應(yīng)或有機(jī)物提取，也可以將離子液體、超臨界流體等應(yīng)用于有機(jī)合成過程中，此外，還可以將生物轉(zhuǎn)化技術(shù)融入到有機(jī)化學(xué)中，這些新技術(shù)可以極大地縮短反應(yīng)時間，并且還能使得反應(yīng)在相對溫和的條件下進(jìn)行，同時也提高產(chǎn)率并且還減少有毒有害氣體的排放。如阿司匹林的合成可以采用Na2CO3代替濃硫酸進(jìn)行催化微波合成，反應(yīng)得到產(chǎn)品純度高并且反應(yīng)速度也提高了10倍，而且對設(shè)備無腐蝕性，也沒有造成環(huán)境污染。Lozano等[6]在超臨界CO2中進(jìn)行酯化反應(yīng)，實驗過程中1-丁醇與丁基乙烯酯反應(yīng)生成的丁基丁酸酯的選擇性高達(dá)99%。此外，可以運用虛擬仿真實驗技術(shù)，探索綠色化實驗的全新方式。盡可能設(shè)計幾例串聯(lián)實驗，充分利用回收的產(chǎn)物。例如經(jīng)過除水后，將制備乙酸乙酯的產(chǎn)品作為實驗原料完成乙酰乙酸酯的制備；1-溴丁烷的制備產(chǎn)物可以充分再利用來制備2-甲基-2-乙醇。其次，在實驗過程中，盡可能地選擇合適的試劑，以免實驗過程中造成不必要的浪費，減少環(huán)境污染。盡量選擇無毒或者低毒試劑，用無毒害且高效的催化劑替代腐蝕性嚴(yán)重的催化劑。如：萃取實驗后，洗滌干燥過的苯甲酸充分利用來作為熔點的測定藥品；苯甲醇的制備可以用正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷等替代乙醚作萃取劑[5]。最后，在不影響實驗?zāi)康那疤嵯拢捎梦⑿蛯嶒瀮x器設(shè)備，并且將實驗藥品半微量或微量化，從而在減少實驗耗材降低環(huán)境污染情況下，也極大的縮短了實驗反應(yīng)的時間。比如“乙酰水楊酸的制備”實驗可以采用微量實驗來減少試劑的用量，并且很大程度縮短了反應(yīng)的時間，既能達(dá)到原定的教學(xué)目標(biāo)，還能減少環(huán)境污染。再如在“正溴丁烷的制備實驗”中，假如采用微型實驗設(shè)備和半微量試劑進(jìn)行實驗，實驗過程中觀察到的現(xiàn)象有很大的差異，半微量法儀器中的顏色較淺，逸出的溴幾乎很少，實驗時間也較短，這樣就可以很好地避免濃硫酸氧化溴化鈉逸出的溴給環(huán)境帶來的污染。

3 考核方式的最優(yōu)化

目前，有機(jī)化學(xué)的考核方式通常采用期中考試成績(30%)與期末考試成績(70%)相結(jié)合的形式，教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)當(dāng)前普遍采用的考核方式存在一些的弊端：一方面，考核總成績以期末成績?yōu)橹鳎茨軐崿F(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)能動性、學(xué)習(xí)態(tài)度、分析解決問題的能力等方面的客觀綜合評價，不能很好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維；另一方面，以閉卷成績?yōu)橹鞯目己朔绞街粫碇乩碚撦p實踐的負(fù)面效應(yīng)；此外，僅憑一次期末考試成績不能完全充分體現(xiàn)學(xué)生的整體能力和學(xué)習(xí)效果。因此，我們需要及時轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，研究探索適合課程特點和專業(yè)特色的考試考核方式，采用形成性評價方式在評定學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，即通過平時成績(包括考勤、作業(yè)評定、課堂提問、章節(jié)小測、期中考試、合成路線設(shè)計、實驗的完成情況、操作的規(guī)范性等)(占40%)和期末閉卷考試成績(占60%)來全面評價學(xué)生對理論知識的掌握程度以及解決實驗過程中實際問題的能力，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。

4 結(jié) 語

在新時代發(fā)展理念下，我們對本學(xué)院工科類專業(yè)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革探索取得了初步的成功。但是，仍然存在一些不足之處，還需要不斷加強(qiáng)對有機(jī)化學(xué)教學(xué)的優(yōu)化改革工作，針對培養(yǎng)目標(biāo)有效構(gòu)建出科學(xué)完善又符合實際需要的有機(jī)化學(xué)教學(xué)體系。教師們?nèi)孕璺e極轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，采用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，根據(jù)新工科專業(yè)的特色探索有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革的有效模式，實現(xiàn)“不求最大、但求最優(yōu)，但求適應(yīng)社會需求”的辦學(xué)思想和理念，力爭打造具有應(yīng)用型工科專業(yè)特色的精品有機(jī)化學(xué)課程。