新工科背景下有機化學中質量保證和質量控制的教學改革探究*

李 政，盧艷紅，李欣悅，肖立偉

(廊坊師范學院 化學與材料科學學院，河北 廊坊 065000)

新工科建設是適應我國經濟發展的必然要求，也是工業轉型升級的一大措施。通過對人才培養模式的改革，達到為社會提供具有工程實踐能力和創新創業能力的高素質人才的目的。

在教育部積極推動“新工科”建設的背景下，高校專業人才培養模式的改革迫在眉睫。

近些年來，我國的有機化學教學也開始對質量的保證與控制方面進行加強。雖然在目前的教材中已經展現了部分內容，但教材中的知識點是獨立零散不成系統的，缺乏知識點之間的相互關聯，并且，新工科更加注重實踐的作用。課堂的教材因為篇幅內容，更側重于理論知識的講解，對于如何對有機化學的質量保證仍然停留在表層，脫離了實踐的應用?；瘜W是一門以實驗為基礎的學科，理論與實踐缺一不可。因此，高校很有必要去增設“有機化學中質量保證和控制”等實踐相關課程，在實踐中能夠發現教材與實驗之間的問題，提高學生在實踐中質量控制技術的能力，以便進一步培養學生的綜合素質、實驗分析能力，以及動手操作能力。

1 新工科背景下有機化學中質量保證和質量控制的教學改革的意義

有機化學是理工類院校中的重要知識組成部分，也是化工類學生的必修基礎課程之一。與傳統化學的教學方法相比，有機化學更傾向于理論與實驗的相結合。對于教育教學方面來講，此次改革不僅可以提高學生對理論的知識點的理解能力，更要提高學生實驗動手能力與分析能力，為學生在以后的學習工作中奠定夯實的基礎。

有機化學作為化學重要的一個基礎分支，其中的理論與實踐在化學本科生的培養過程中有著重要地位。理論與實踐是息息相關、密不可分的，以相結合的方式使學生系統的更完整的學習有機化學?！靶鹿た啤苯ㄔO的本質是多功能人才的培養。多功能人才要做到對知識系統認知的完整性，建立知識框架以及在實驗動手操作方面較為熟練，將課本中的理論知識與實驗相結合。高校要培養出在復雜綜合問題中能夠運用專業知識素養、有實力解決問題的多功能人才。

2 新工科背景下有機化學中質量保證和質量控制的教學改革方面

2.1 探索新穎教學方法，改善教學效果

首先要針對教學內容進行合理的安排。有機化學各個章節之間都有著相互內在的聯系，教師應當對復雜的內容進行整合，建立起一個系統清晰的化學觀。例如，構建知識網絡。在實際的授課中，由于課堂時間有限，教師往往采用傳統的灌輸式教育，主要體現在學生對于化學反應原理的死記硬背，甚至在課時比較緊張的條件下，安排學生進行自學。填鴨式教學雖然能在課堂上使學生能夠清楚的記住知識，但是在幾天之后就拋之腦后，所以教師在授課時重塑教學體系是十分有必要的。

其次，在教學內容上，教師要遵循學生的認識規律，由淺到復、由淺到深的順序進行螺旋教學。這樣的教學設計不僅能夠滿足學生對基本知識的掌握，層層遞進，更為了以后提升難度奠定了基礎。此外，在教學過程中，還應當遵循從理論到實踐的規律，對內容進行詳細的安排。學生在接受新知識時，普遍以課本上的知識為主要攝取來源。然而課堂上獲取的一些知識并不能滿足當下需求，甚至會束縛學生的認知，久而久之，會使一些學生失去了學習的樂趣。因此在當代教學過程中，我們不僅要把課本上的知識講活，更要結合生活。

以PBL教學法為例[1]。PBL教學法是一種以問題為導向的教學法，它是一種以學生為本、以問題為指導與核心的教學模式，主要采用小組討論的形式進行研究。通過PBL教學法，使課堂教學更加有針對性，也豐富了教師的教學資源，能真正做到師生之間、學生之間的有效溝通。這樣的教學方式，更是讓學生們有了更多的了解，更有針對性，有更逼真的教學模式。從一定意義上說，PBL教學可以提高學生的自主性，提高他們的實踐和自我教育的能力。

2.2 多種方式獲取知識的途徑

隨著互聯網的興起與發展，越來越多的課堂采取利用現代化教學的手段，學生獲取知識的渠道越來越多元，教師也應順應時代變化，可以進行線上線下相結合的方式進行教學[2]。雖然傳統教學手段板書在教學中的重要地位是無法取代的[3]。但是，近幾年由于受新冠疫情的影響，大量的學生因為疫情等因素無法返回到校園中進行化學實驗，許多高校采用線上實驗這一方法，充分發揮網絡信息平臺和多媒體教學手段的優勢。讓學生使用自己的電腦就可以逼真的再現實驗過程，教師通過指導學生讓學生“親自”搭建各種實驗裝置，使實驗基本操作技能得到了很大的提升。并且隨著各種網絡APP的出現，許多APP上出現了很多大量免費的學習課程。如慕課，是一種開放式網絡課程，全稱MOOC(massive？open？online？courses)。

美國的眾多大學在2012年相繼開設了網絡教學平臺，使更多的學生能夠獲得系統的學習。學校的一切課程都是以高等教育為導向的，和真正的大學一樣，都有自己的教學和管理系統。MOOC內容豐富，知識緊密，教學過程不受時間和空間的限制，與互聯網時代的大眾碎片化閱讀模式相適應，為廣大師生在校園內外順利開展“停課不停學”做出了重要貢獻[4]。學校任課教師同樣利用網絡學習平臺，如學習通，對學生進行線上授課，以這種形式，彌補了課程的缺失，也在學生的反饋中取得了不錯的反響。新工科倡導創新能力培養。同時，慕課中的各類高質量的資源可以在線上進行靈活的分配，并根據每個學生的需要，進行個性化的教學。慕課匯聚了許多高質量的教學資源，能夠為學生的能力培養提供更大的實踐空間。因為疫情等原因，學生在無法享受到在學校圖書館的資源下，可以利用慕課的資源提升學生的學習質量，同樣有助于教學內容的展現與積累[5]。隨著現代科技的進步，進入到慕課2.0時代，慕課可以更大程度的設計課程的內容和教學體系，為學校培養多功能人才提供了新的方向。同樣的，慕課不僅為學生提供了學習資源，更為老師提供了便利。慕課的教育不僅僅只是看視頻、刷作業，更是將教師與學生結合到一起。教師由知識的傳授者變為學習的組織者，并通過在線課課堂教學等混合模式，用小組討論的方式，并結合線上線下等個性化輔導，使得慕課發揮其最大的優勢。此外，慕課還與眾多家國內外知名企業進行合作，開拓了學生的認知方式，并通過請企業技術人員走進高校的課堂，很好地解決了新工科建設中的技術進入高校的問題。慕課給我們帶來了先進的辦學思想和豐富的教學經驗，這對于新工科背景下有機化學的建設和發展具有更加重要的意義。

2.3 激發實驗創新能力

通過“十二五”教育質量工程建設，許多高校都建立了自己的實驗教學體系，但是許多實驗教學體系目標不夠明確，缺乏目的性的向導。許多改革只是對一些優秀科研過程進行的模仿，從而導致改革效果不太理想。眾所周知，化學是一門以實驗為基礎的學科，有機化學中的實驗更是占了更大的比重。在上有機化學實驗課時，為了克服學生依賴老師被動聽講這一模式，可以采取有機化學參與式實驗，讓每個學生都認真地投入到實驗當中來。在實驗的前一周，教師提前給學生布置任務，通過查閱資料文獻等方式，對接下來的實驗課程進行預習[6]。在接下來的實驗課程中，教師也不會進行單純枯燥的講解，而且通過課堂提問或者小組討論匯報的方式確定最佳的可實施方案。這種授課模式為學生與學生、小組與小組之間提供了更多的學習機會，讓同學們在合作中分享智慧、經驗與成功，大家一起營造平等、和諧的實驗氛圍，使學生積極主動地參與實驗學習過程。在實驗過程中教師發揮主導作用，這樣學生的創造才能得到更充分的發揮。

例如，在有機化學實驗中“從茶葉中提取咖啡因”教學時，對如何增加產率進行討論[7]。由于在實驗過程中，學生從圓底燒瓶將殘液轉移至蒸發皿時往往出現一些問題：一是在轉移時，圓底燒瓶內殘液粘壁而不能完全轉移，造成了液體浪費；另一方面學生對殘液體積估計不準液體過多，造成后續焙炒時液體飛濺，從而造成浪費，進而造成了產率降低。針對如此情況，對教學的方式進行改革，如在實驗前的一周，指導老師布置任務要求學生思考如何增大產率。學生通過查閱資料，提出不同的解決方案，如在轉移液體時進行少量多次，盡可能的不造成浪費；在翻炒過程中注意蒸發皿的受熱均勻；等等。通過收集學生的方法提議，分析其可能性，對合理的方案進行分組實驗，通過比較最終實驗結果原定最佳解決方案。這種方法不僅調動了學生的學習積極性，發揮了他們在實驗中作為學生的主體作用，還可以進一步培養學生的科學探索、創新精神，以及解決實際問題的能力。

2.4 加強質量控制技術融入有機化學課程

有機化學是一門應用性很強的學科，其中的質量保證和質量監控更是與實踐息息相關。“有機化學中的質量保證和質量監控”等課程的主要目的是讓學生在學校的學習中認識質量保證和控制并不是單獨存在的，而是一項貫穿于整個有機化學課程的活動。因此在實際的教學中要提高日常對有機化學的質量保證和質量監控的技術。當我們在進行有機實驗時，首先要保證所取樣品的質量。試樣的采集與制備是進行定量分析過程中的一個重要環節，它直接影響了試樣的代表性和分析結果的可靠性。質量保證工作不僅是一項具體的技術工作，同樣也是一項實驗室的管理工作，它不但能確保測量結果的可靠，還節省了人力物力，提高了實驗效率，降低了成本的損耗[8]。

定量分析的過程如圖1所示。

圖1 定量分析的過程

在定量分析的過程中我們要把握以下幾點：

1)取樣，取樣最重要的是所取樣品具有代表性。

2)試樣的分解和處理，樣品在分解的過程中要分解完全不能有過多損失，分解過程中使用的著色劑不能含有其他被檢測的組分，以至于干擾實驗。

3)在分析方法的選擇與分析測定時，要分析樣品組分的性質、含量等因素，從而選擇合適的分析方法。

4)對于分析結果的計算和評價，我們應當按照化學反應的計量關系進行計算，并對產生的誤差情況進行反思評價[9]。例如，空白實驗、對照實驗、方法對比與分析等等。同時，綜合實驗室的規模、項目的難易程度、學生的綜合素質方面等各種因素，提出相對應的質量方針和質量目標。指定各項質量和技術活動的工作流程和方法，使實驗的各項質量和技術活動有效協調的開展[10]。無論是實驗室中的設備還是試劑藥品，都要經過專業人員的檢查核實。儀器設備的校準能使實驗維持正常的運作。精密、大型儀器設備的操作人員必須獲得相關知識和操作技能的培訓，經考核持證上崗。有機化學是一門實驗為主的學科，其中的質量保證和質量控制與實驗結果有些密不可分的關聯。指導教師應引導學生將比課程所學的知識點靈活的運用到實驗中去，在實驗中學習，在實驗中提高。除此之外，指導教師還應該以高標準要求學生做好實驗記錄的填寫。在進行數據分析與檢測時，為了更直觀的表述對原始數據的分析，通常對數據進行表格或者圖像等當時處理。這樣在每一種具體的圖表中可以反映更多的信息，以便于不同層次的信息交流，做到既準時、真實，又完整且條例清晰。

2.5 對于成績的考核變化

完善有機化學課堂的考核體系，建立多元考核評價[11]?？己丝梢杂行У恼故境鰧W生對化學學習的掌握程度，同時也能激勵學生學習。如果最終考核只要求學生的期末考試成績及格即可，則會導致學生在平時存在偷懶等僥幸行為。考核不拘泥于期末成績，同時也要注重課前預習、課堂表現、回答問題的積極性、最終的期末考核等多方面多維度進行考察。不再只注重期末成績，平時成績更能反應學生對課堂內容的掌握。以廊坊師范學院中化學系的有機化學課程為例，該校的有機教師將課程成績分配為：期末成績占60%，線上學習平臺占5%，期中考試占15%，平時作業占15%，課堂參與討論5%。對應的有機實驗課的分配為：實驗操作為20%，實驗結果為30%，實驗報告占50%。通過一系列改革，讓學生更加注重于平時的提升與鍛煉，拒絕“上課不聽講，考試抱佛腳”的思想，使得學生從平時中進步，從細節中成長。新型的考核方式，對成績進行了新型的不同以往的量化，使學生發揮學習的主體作用，提高了學生的自主學習能力，并逐步的引導他們由過去的應試型向自主型的轉變[12]。新型的考核模式，為培養多功能人才打下了更堅實的基礎。

3 結語

科學研究教育是面向未來的教育，在實際應用上還有許多的難點和問題?！靶鹿た啤北尘跋?，人才的培養不僅僅局限于理論知識，更在于能力技術與思維方式。有機化學作為基礎化學的重要分支，其培養的人才對我國的經濟發展有著重大深淵的意義。高校在人才培養方面更應該有更深一步的改革，如優化課程體系、加強科研訓練、建設線上開放課程等，并不斷探索培養新型人才的方式，以滿足社會和經濟發展對化學人才的需求。