应用型地方本科院校工科类专业有机化学教学改革的探索与实践

洪碧琼 周岑 林棋

[摘 要] 在国家大力推进新工科建设的背景下，工科类专业有机化学的教学缺乏应用型特色，出现人才培养与社会需求相脱节，甚至面临供不应求的尴尬局面，有机化学教学十分有必要推陈出新，探索适应新时代发展理念的教学方式。通过从有机化学教材的选择，教学内容的规划，有机化学实验绿色化改革以及考核方式的调整与优化等方面进行了详细的探讨与分析。

[关键词] 新工科;应用型人才;有机化学;教学改革

[基金项目] 2019年度闽江学院校级教改项目“新时代发展理念下的有机化学实验绿色化教学改革探索与实践”（MJU2019B013）

[作者简介] 洪碧琼（1984—），女，福建莆田人，理学博士，闽江学院海洋学院副教授，主要从事有机功能材料研究。

[中图分类号] G64    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）40-0236-03    [收稿日期] 2020-03-19

地方本科院校是我国高等教育体系一个重要的依托载体，坚持特色办学，培养应用型人才是地方本科院校的必然选择[1]。近几年，在应用型人才培养过程中，很多地方高校不同程度地存在培养目标不明确、课程体系设置不符合应用型人才培养的目标、实验课程等实践环节相对弱化、人才培养模式缺乏应用型特色等一系列问题[2]。如此没有针对性和特色的培养模式在一定程度上导致了应用型人才的培养与社会的需求相脱节，甚至出现了供不对求局面，也导致了毕业生低就业率但是用人单位却缺人的矛盾现象。如何进行应用型人才培养的供给侧改革，提高應用型人才培养的社会适应性，为社会输送“高素质、强能力、应用型”人才，是当前地方本科院校应用型人才培养所面临的挑战之一。

近几年，教育部门大力推行新工科建设。在新工科视域下，教育要求以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养适应未来发展的多元化、创新型卓越工程人才[3]。有机化学是很多工科专业的学科基础课，为后续的其他课程的学习奠定基础，尤其是应用化学、高分子材料与工程、制药工程、轻化工程等工科化学类专业的专业必修课。然而，从目前有机化学课程教学上看，目前面临一些亟待解决的矛盾。一方面，有机化学课程内容丰富、有机化合物数量多且结构复杂、反应类型繁杂且机理抽象，这使得地方本科院校的学生普遍认为有机化学的知识点难以理解和掌握，因而学习积极性差;另一方面，工科类专业的有机化学教学还要克服学时数较少（理论课64课时，实验课36课时）、大类招生条件下学生的化学基础知识也相对薄弱、地方院校学生基础不好学习积极性也不高等不利因素。因此，在国家大力推进新工科建设的背景下，针对应用型地方本科院校工科类专业的有机化学教学进行改革就显得尤为重要。近几年，不少地方本科院校都在积极探寻符合本校办校特色并且能满足社会需求的教学方式。本文总结闽江学院近三年教学改革的实践和经验，根据应用型地方本科院校工科类专业的培养目标和培养要求，我们对有机化学教学改革进行了以下三个方面的探索。

一、有机化学理论课教材选择和教学内容的规划

目前有机化学教材多数以官能团为主线，同时将杂化轨道理论、波谱分析、立体化学等穿插在教学内容当中，教学内容丰富且庞杂。想要在有限的64课时内系统讲授，帮助学生掌握适应社会需求的知识储备，就十分有必要精选理论课教材，并且对教学内容根据专业培养目标和特色进行一定的删除和增补。教材是教学内容的载体，是学生学习的重要参照，适用性强的教材能够帮助学生更好地领会教学内容，掌握知识框架，也是提高教学质量的一个重要手段。根据培养目标和课程设置，选择了比较贴近专业特色的高等教育出版社徐寿昌主编的《有机化学》（第二版）作为教材。以工科学生应该掌握的基本理论和概念为基本框架，采用“少而精”的理念，授课过程扬长避短，结合专业特点，不拘泥于现有教材的体系，增加具有关联性、启迪性、教学实用性和学科前沿性的内容，从而提高学生的综合能力和专业技能。

有机化学理论课程应用型教学内容分为基础理论模块和理论应用模块，我们精心设计由结构与命名、反应类型与机理、有机合成这三大体系组成的基础理论模块，理论应用模块主要是结合高分子材料、染料中间体、药物合成等方面。在教学过程中处理好教学内容的基础性、先进性和应用性三者之间的关系，重点讲解有机化学反应类型与反应机理及其合成方法，同时需要把有机化学发展的前沿、生产中的最新应用以及相关学科的交叉知识等引入课堂教学中。比如在立体异构这一章节中，谷氨酸右旋体具有调味作用，维生素C右旋体可以用来治疗坏血病，麻黄碱右旋体才具有舒张血管治疗高血压的作用。香芹酮和薄荷油是旋光异构体，但是味道却相差甚大，为什么？引起学生对药物左旋体和右旋体功能差异大的重视，同时也激发他们对药物性质的学习兴趣。再如，讲到醇酚醚那一章，给学生讲解生活中酒的度数，介绍发酵法酿酒的过程，酒后驾车的检测方法等，让学生也意识到酒驾的危害性并感知到知识就是生命，让应用化学专业的学生感受到有机化学“无处不在、无处不用”。再比如，讲到偶氮化合物章节介绍酸性、媒染、分散、中性、阳离子等偶氮染料，颜料色彩丰富多彩，如何广泛应用在纺织品服装的印染工艺中，让轻化工程专业的学生体会到有机化合物与专业课之间的关联，激起他们学习有机化学的兴趣。

二、有机化学实验绿色化改革

有机化学实验是有机化学教学最重要的实践环节。目前，在大部分地方本科院校中有机化学的教学普遍存在一些有待改进的问题，比如缺少先进的实验教学设备、学生主动参与度不高、实验安全意识比较薄弱、理论用以解决实际问题的能力比较差等[4]，这些问题很不利于应用型人才的快速成才。实验教学过程中，熔沸点和折光率的测定、蒸馏与分馏、萃取和重结晶、薄层色谱和柱层析等有机化学实验的基本技能要夯实，正溴丁烷、双酚A、乙酰苯胺、二苯甲醇、乙酸乙酯等需要掌握几种经典的合成方法，通过从茶叶中提取咖啡因等实验掌握有机化合物的分离与提取方法。教学过程中还需要合理设计实验教学活动，将学生合理分为各个学习小组，让不同学习小组围绕实验题目内容展开验证或设计实验，引导学生将课堂所学理论知识和实验操作技能通过实践很好地应用在实验过程中。并且，有机化学实验的改革应结合工科专业特色来开展，注重专业业务能力的提高，同时需要强化环境保护意识，灌输“绿色化学”的理念，从实验原理、实验原料、实验源头、实验过程等方面实现绿色化。

（一）精选和合理优化实验内容，从实验原理上实现绿色化

在现有有机化学实验教材的基础上，对教材内容进行精选，并根据专业特色优化实验内容，形成专业特色鲜明的有机化学实验内容编排。通过引入新实验技术和方法，设计循环或回收实验，采用微量或者半微量法进行实验，借助计算机辅助、虚拟仿真实验等手段实现有机化学实验教学的绿色化。尽量设计一些串联实验，使回收的产物可以重新利用。如“乙酸乙酯的制备”产品，经过除水后，可用作“乙酰乙酸酯的制备”实验的原料;1-溴丁烷的制备产物可作为“2-甲基-2-乙醇的制备”的原料;“甲基橙的制备”的产物可进行重结晶基本操作，纯品可供给分析化学实验用。

（二）实验试剂的低碳优化，从实验原料上实现绿色化

有机化学实验的试剂使用量大，选择不当易造成浪费和环境污染，在实验过程中，尽量用无毒试剂代替有毒试剂，用高效，无毒，无害的催化剂代替腐蚀性严重的催化剂。如：常压蒸馏95%的工业酒精所得的乙醇可以用于乙酸乙酯的制备;萃取洗涤得到的苯甲酸用于熔点的测定等;苯甲醇的制备可以用正丁醇、乙酸乙酯、二氯甲烷等替代乙醚作萃取剂;水蒸气蒸馏采用橘皮或橙皮来代替过去常用的苯甲醛，蒸馏得到具有光学活性的柠檬烯，又可以将其作为旋光度测定的原料。整个实验操作简单、安全可靠，对周围环境及人体没有危害，实验所用的纯天然材料成本低廉[5]。

（三）推行半微量或微量化学实验，从实验源头上实现绿色化

微型化学一直是化學实验低碳绿色化的重要手段之一，在不影响实验目的前提下，将实验药品半微量或微量化以及实验仪器微型化，从而缩短了实验时间、减少了实验耗材、大大降低污染等。比如实现“乙酰水杨酸的制备”实验的微量化既能减少试剂用量和环境污染，还能达到原定的教学目标。再如在正溴丁烷的制备实验中，由于浓硫酸氧化溴化钠，结果逸出很多游离的溴，造成环境污染。如果我们在较小的仪器中，采用尽可能少的试剂进行实验，则观察到的实验现象有很大差异，半微量法反应瓶中的颜色较浅，没有溴逸出，实验时间也较短。

（四）引入新技术新方法改进实验，在实验过程中实现绿色化

微波、超声波促进有机反应或提取，超临界流体、离子液体等用于有机合成，生物转化等融入有机化学中，这些技术往往会大大缩短反应时间，使得有机实验在温和条件下进行，同时实现提高产率和减少甚至无有害物质排放等。如Na2CO3催化微波合成阿司匹林相对于浓硫酸催化加热合成法，反应速度提高了10倍，产品纯度高，而且还不污染环境和腐蚀设备。还可以利用Lozano等[6]报道的文献方法来改进实验，即在超临界CO2中进行酯化反应，在超临界CO2中丁基乙烯酯与1-丁醇反应生成丁基丁酸酯的选择性大于99%。此外，可以运用虚拟仿真实验技术，探索绿色化实验的全新实验方式。

三、考核方式的调整与优化

考核评价是教学全过程的一个重要环节，科学合理的考核评价模式，可以帮助任课教师对教学效果和学习情况进行评估，以便在后续的教学过程中有针对性地进行调整和改进，提升教学质量[3]。目前，有机化学的考核方式多采用期中考试成绩（30%）与期末考试成绩（70%）相结合的形式。教学实践发现这样的考核方式存在一定的弊端：首先，考核成绩以期末成绩为主，缺乏对学生平时学习态度、学习能动性、分析解决问题的能力等多方面的综合评定，不利于培养学生的创造性思维;其次，以闭卷成绩为主的考核方式会加大学生的记忆负担，带来重理论、轻能力的负面效应;最后，考试次数偏少，仅凭一次期末考试成绩不能完全充分体现学生的整体能力和学习效果。因此，我们需要转变教育教学观念，研究探索适合课程特点和专业特色的考试考核方式，切实有利于提高学生的学习兴趣，同时促进良好学风的形成。通过强化课堂教学的过程管理，注重知识的实用性，不再一张试卷决定成绩，采用形成性评价方式在评定学生的学习成绩，即通过平时成绩（包括考勤、作业评定、课堂提问、章节小测、期中考试、合成路线设计、实验的完成情况、操作的规范性等）（占40%）和期末闭卷考试成绩（占60%）来全面评价学生对知识的掌握程度以及解决实际问题的能力，有利于激发学生在课堂上的学习兴趣，提高学生自主学习的能力，培养学生的知识应用能力和创新思维。

四、结语

在教育发展新形势下，国家大力推进新工科建设，我们对本学院应用化学、高分子材料与工程、轻化工程、制药工程等工科类专业的有机化学教学改革探索取得了初步的成功。但是，仍然存在一些不足之处，还需要不断加强对有机化学教学的优化改革工作，针对培养目标有效构建出科学完善又符合实际需要的有机化学教学体系。教师们仍需积极转变教学理念，采用先进的教学方法和手段，根据新工科专业的特色探索有机化学教学改革的有效模式，实现“不求最大、但求最优，但求适应社会需求”的办学思想和理念，力争打造具有应用型工科专业特色的精品有机化学课程。

参考文献

[1]徐同文，房保俊.应用型：地方高校人才培养的必然选择[J].高等教育研究，2012，33（6）：59-65.

[2]程光文，龚园.面向行业的地方高校人才培养模式改革研究[J].中国大学教学，2015（11）：31-34.

[3]王强.新工科背景下新能源材料与器件专业有机化学教学改革探索[J].大学化学，2019，34（7）：42-46.

[4]张强，薛璐瑶，史娟，等.基于应用型人才培养的有机化学实验课程改革研究与实践[J].广州化工，2019，46（3）：191-192.

[5]杨芳，纪克攻.有机化学实验的绿色化教学改革与探索[J].广州化工，2018，45（14）：224，226.

[6]及方华，蒋光彬.浅谈高校有机化学教学改革[J].教育教学论坛，2019（30）：103-104.