食品科学与工程专业有机化学课程教学改革探索——以武夷学院为例

黄 艳，洪永聪，马春华，杨宇华

（1.武夷学院 茶与食品学院，福建 武夷山 354300；2.中国乌龙茶产业协同创新中心，福建 武夷山 354300）

有机化学作为食品科学与工程专业的一门专业基础课程，在食品专业的整个课程体系中有着举足轻重的地位。该课程知识的掌握程度将直接影响学生对生物化学、食品化学、食品营养学以及食品分析等后续专业课程的学习。为了提升教学质量，针对目前本校该专业有机化学课程教学存在的问题（如课程总学时少、教学内容繁复、教学模式单一、课程考核方式不合理，以及实验教学未能达到培养学生实践能力和创新意识的目标等），笔者根据本校有机化学课程组近年来积累的教学经验，提出了一些改革思路与建议。

1 有机化学教学中存在的问题

1.1 课程总学时少，教学内容繁复

总课时短是食品科学与工程专业有机化学课程教学面临的第一大问题。化学专业的有机化学课程通常开设两个学期，总学时不少于100课时，而目前本校食品科学与工程专业的有机化学课程只开设一个学期，总学时为48学时，相较于化学专业，学时缩减过半。有机化学教材众多，但没有针对食品科学与工程专业的专用教材。在教学过程中，学生普遍反映有机化合物数量繁多、化学反应机理难不好理解、知识点繁杂不好记忆等问题。有机化学内容繁多，若面面俱到，则只能蜻蜓点水；若只讲解重点章节，则会打破有机化学的内在逻辑，从而提高学生的学习难度[1]。因此，如何根据专业特点简化及优化教学内容，是食品科学与工程专业有机课程组亟需解决的一个问题。

1.2 教学模式单一，课程考核片面

有机化学的传统教学是采用课堂讲授式进行，随着信息技术的高速发展，教育信息化驶入快车道，课堂讲授式的弊端不断凸显，如教学以教师教为主，过分或片面强调知识的传授，忽略了学生的主体地位，使学生对枯燥的有机课程知识学习积极性不高甚至产生厌学情绪。因此，课程组亟需转变教学观念和教学角色，将传统的“满堂灌”、“填鸭式”的教学观念转变为教学融合、以学为主，从单纯的知识传授转变为导学、助学、促学、评学，根据教学内容采用不同的教学模式方法，灵活运用现代多媒体教学手段，以充分激发学生的学习兴趣，全面调动学生学习的积极性。

课程考核作为学习过程管理的重要内容，直接体现和反映了学生对知识的理解掌握程度及教师的教学效果。传统的考核方式中，期末卷面成绩与平时考核成绩的比例为7∶3或8∶2，显然期末成绩所占比重较大，而平时过程管理却被忽视。笔者认为一门课程的学习，除了卷面成绩外，平时的过程表现亦很重要，其体现了学生参与或融入课程学习中的程度。通过这门课程教学，除了使学生掌握有机化学的基本理论外，更需培养学生分析及解决问题的能力。因此，有机化学课程考核应该是多元化的。

1.3 实验教学未能达到能力培养目标

实验教学作为连接有机理论知识与食品科学的桥梁，是食品科学与工程专业人才培养的重要组成部分，对培养学生的动手能力、创新思维及夯实专业基础起着举足轻重的作用[2]。伴随我校向“应用型本科院校”的转型，食品科学与工程专业在人才培养上，更加重视培养学生的创新精神和实践能力。转型之前，本专业的有机化学实验与无机化学实验统归于基础化学实验课程中，有机实验总课时占基础化学实验课时的50%，为20课时，总学时少，且授课教师为本校化工专业教师，因不了解食品专业需求，因此所开设的实验均为通用实验，专业针对性弱，学生未能体会到有机化学与食品学科的密切联系。此外，传统的实验教学方式通常由教师根据实验教材讲解实验原理、实验步骤、实验注意事项，或进行示范教学，再由学生进行实验操作并完成实验报告[3]，这种教师讲授演示、学生接受性学习的教学方式，不利于激发学生独立思考的能力，也不利于培养学生分析解决问题的能力，更谈不上创新意识。

2 有机化学教学的改革建议

2.1 增加隐形课时，优化教学内容

针对总课时少这一问题，在每次课程结束后，教师会通过网络教学平台发布一些课程习题供学生练习，以加强学生对本次教学内容的巩固和记忆，做到随课随练。此外，学生可在学习平台讨论区提出问题，鼓励学生在讨论区交流探讨，促进学生间形成良好及浓郁的学习氛围。对学生提到较多的重点、难点问题，教师可在讨论区进行系统解答指导。再者，对于一些课外延伸或拓展内容，可以让学生自行搜集相关文献资料，并在课外开展一些专题讨论，鼓励学生自主学习，实现教与学的有效融合。通过网络教学平台上学生间的交流、教师的指导，以及课外专题讨论等操作，增加了学生的隐形课时，当然也增加了教师的工作量，但着实提高了学生的学习效果。

近年来，本校食品科学与工程专业选取孙景琦主编的《有机化学》作为教材，并根据专业特点，适当删减教学内容，并融入与食品专业相关的有机知识及教学案例。在教学过程中，课程组以官能团为主线，选取具有代表性的有机化合物进行重点讲解，在学生掌握各类有机物的命名、结构、化学性质等基本理论外，将有机反应机理部分穿插至相应章节进行讲解，以便更好地分散难点[4]，如亲电取代反应机理在芳香烃部分讲解，亲电加成反应机理穿插在烯烃部分，亲核取代反应机理在卤代烷部分讲解，亲核加成反应机理穿插在醛、酮部分等。根据各反应机理可以简化有机化学的章节课数，帮助学生在短时间内接受并记住常见的有机反应机理，构建属于自己的有机化学体系[1]。讲授部分删减了环醚、现代波谱分析等内容。

此外，在教学过程中将有机化学理论与食品科学知识相结合，增加有机化学在食品学科的相关应用与体现，如将乙烯的用途在不饱和烯烃中讲述，使学生了解乙烯可用作未成熟果实的催熟剂，但它会产生一些消极的影响如加快叶绿素的分解、促进果蔬衰老等；在羧酸衍生物部分可举例说明天然食品及其加工中常见的有机酸，如酒石酸作为果蔬食品中重要的有机酸，因其钾盐难溶于水和乙醇，在葡萄汁酿酒过程中沉淀析出，故而得名酒石酸，在食品加工中可作为食品酸味剂、啤酒发泡剂使用；在醛酮部分可引入斑蝥黄色素，作为动物饲料添加剂，其可使蛋黄的颜色更橙黄鲜明，许多商家基于此生产了所谓的“土鸡蛋”，鸡蛋身价倍增，尽管色素添加合法，但却欺骗了消费者。类似的例子不胜枚举，尽管涉及的内容不够深入全面，但亦使学生感受到有机化学课程对食品专业学习的重要性。

2.2 构建多元教学模式，改革片面考核方式

2.2.1 尝试构建新型教学模式

通过参考国内外多种教学模式的实例，汲取课堂教学和网络学习各自的优势，并结合有机化学课程教学的特点，在部分章节的教学中，课程组尝试构建慕课[5]、翻转课堂[6]、微课[7]等新型教学模式。在教学过程中，教师根据不同的教学内容，灵活运用不同的、适宜的新型教学模式，对于提高学生学习自主性和提升学习效果非常有效。

下面选取“单环芳香烃”一节所涉及的“苯的结构”和“亲电取代反应”为例，分析如何引入新型教学模式来开展更高效的课堂教学。对于苯结构的讲解，可以由学生在课前通过慕课，对苯的结构、单环芳烃的特征化学性质-亲电取代反应进行预习，使学生对这两部分内容有一定的了解和认识。在课堂教学中，引导学生找到单环芳烃具有特征性质的结构根源——大π键的存在，进而提出“为何苯环的大π键不同于烯烃的π键”这一问题，通过“碳原子的杂化方式和π键的形成”这一主题微课，加之课堂学生讨论及教师引导，得出苯环的大π键是由相邻碳原子上未参与杂化的p轨道侧面重叠形成，因六个碳原子首尾相连，因此这个大π键是一个闭合或环形大π键，因苯环中形成了封闭的环状共轭体系，体系能量降低，因此苯环π键有别于烯烃π键，结构更稳定，此结构也决定了它的“芳香”性——不易被氧化、不易发生亲电加成而易发生亲电取代反应。对于单环芳烃的特征反应，学生在慕课学习中已对此类反应有了基本的认识，辅以教材中的多个亲电取代反应实例，这部分知识点适合于采用多个微课及翻转课堂进行更深入的学习。首先，就亲电取代反应而言，学生对于取代反应在高中阶段已熟知，但反应中牵涉到的亲电试剂属于新知识，因此可以通过“亲电试剂与亲核试剂”的微课学习，让学生理解这两类进攻试剂的结构性质，引导学生归纳总结常见的亲电试剂和亲核试剂类型及特点；其次，通过慕课和教材学习，开展以“亲电取代反应的反应历程或机理”为主题的翻转课堂，分解这一知识点，引导学生总结主要反应步骤；最后在亲电取代的多元取代产物的判断中，重点知识“定位规律”以翻转课堂的形式开展，以氯苯、甲苯、苯酚、硝基苯为例，引导学生理解诱导效应、共轭效应如何影响苯环二元取代的反应产物，即理解电子效应对定位规律产生的影响，总结两类定位基（邻对位、间位）的特点、定位规律的实质以及主要应用。

实践证明，在课堂教学的基础上，合理运用慕课、微课及翻转课堂等新型混合的教学模式，充分体现了学生的主体作用及教师的主导作用，不仅激发了学生的学习兴趣，同时给予教师课堂教学更多的弹性，引导学生线上线下的自主学习，极大地扩充了学习时间，对于学生对课程知识的掌握与巩固、教学质量的提升极为有益。

2.2.2 注重过程监督，建立多元考核方式

为更多关注学生的学习过程，课程组将有机化学课程的平时考核成绩提高至总成绩的40%，并采用多元化全过程的考核方式，平时成绩评定部分在传统考核方式（上课出勤、课堂表现、作业情况）的基础上增加了网络教学平台表现及期中小测。作业部分，不局限于以往的课后练习，还增添了网络平台发布的练习、有机小论文、专题讨论、学习心得体会等多种形式；课堂表现主要是考察学生课堂讨论、课堂发言回答等参与课堂学习的积极程度，对于踊跃回答问题者以及课堂互动积极者均可以给予一定奖励加分；网络教学平台表现主要是看学生在教学网络平台的提问及交流情况，表现越活跃，发言越积极，参与度越高，所得奖励分越多；期中小测属于阶段性检验学生学习效果的一种考核方式，通过期中考试，可以使学生认知自身对知识的掌握程度，发现学习漏洞，并及时调整学习心态和方法，更有效率和目的性的进行课程后半部分的学习。通过采取以上全程监督的方式，一方面使平时成绩有据可循，一目了然，不失公允，且很好地反映了学生整个学期的学习情况；另一方面对学生起到较好的监督和引导，实践发现极少学生出现平时不认真而期末临时抱佛脚的现象。

2.3 改革实验教学，注重能力培养

针对以上问题，食品科学与工程系对有机化学实验进行了大刀阔斧的改革，首先将该课程从基础化学实验中独立出来，单独开课，并提高了实验总课时至32学时，其次选取具有化学知识背景的食品专业教师授课，根据食品学科发展的新形势、新动态，对实验教学内容进行探索性的优化，除了有机化学实验的一般知识及实验基本操作的学习，后续实验尽可能地选取与食品专业相关的实验内容，如茶叶中咖啡因的提取、菠菜色素的提取和分离、花生仁中油脂的提取、牛乳中酪蛋白的提取分离等实验的开设，使学生对天然有机化合物的提取及其分离方法有了更深刻形象的认识。此外，还可开设一些与食品相关的有机化合物（如乙酸乙酯、苯甲酸乙酯、肉桂酸等）制备的综合性实验。

对于不同类型的实验，灵活运用不同的教学方式方法。在讲解实验基本操作时，可采用问题式教学，如有机化合物熔点测定这个实验，在讲解实验原理时可设计以下问题：测定有机物熔点的作用是什么？有机物的熔点是一个固定值吗？有机物中含有杂质时测得的熔点是偏低还是偏高？在讲解实验装置及操作时则可设计以下问题：熔点测定的方法有哪些，各种方法的利弊是什么？采用毛细管法测定熔点时，熔点管的制备需要注意什么问题？温度计水银球应位于提勒管中什么位置？熔点测定至少需要测几次？如何根据实验现象记录熔点数据？哪些情况会导致测出的熔点偏高或偏低？通过这种问题式教学，使学生能够较好地掌握了熔点测定的操作及注意事项，并能够根据实验结果分析误差产生的原因。对于综合性实验，可采用启发式与引导式教学。如乙酸乙酯制备这个实验，教师可提前1～2周通知学生分组查阅相关文献，引导学生设计实验方案，同时要求学生做好教材部分的预习工作。待学生实验结束后，对实验结果进行整理与讨论，启发学生评价每组实验方案的优缺点，并提出改进建议[8]。通过这种启发与引导式教学，既培养了学生查阅文献的能力，又树立了学生的环保和创新意识，激发学生探索和创新研究的积极性，为后期毕业论文的进行打下基础。

3 结束语

实践证明，通过增加隐形课时、优化教学内容、构建新型教学模式、改革实验教学及改革考核方式进行食品科学与工程专业有机化学教学改革，充分激发了学生的学习兴趣，提高了学生学习的自主性和积极性，极大地提高了教学质量。当然，教学改革并非一劳永逸，伴随科学技术日新月异，为培养适应地方需求的应用型人才，就必须不断地进行并深化教学改革。在今后教学过程中，课程组将勤于总结，不断改进，致力创新，在教学改革道路上继续探索前行。