一流本科化学工程与工艺专业有机化学课程教学设计与探索

游利琴，袁金伟，杨喜平，刁小琼，刘 捷，谢文磊

(河南工业大学化学化工学院，河南 郑州 450001)

2019年11月1日，教育部在《关于一流本科课程建设的实施意见》(高教[2019]8 号)文件中提出“实施一流本科课程双万计划”[1]。 2022年1月26日，教育部、财政部、国家发展改革委在《关于深入推进世界一流大学和一流学科建设的若干意见》(教研[2022]1号)提出办好世界一流大学和一流学科，必须扎根中国大地，办出中国特色；要坚持社会主义办学方向，坚持中国特色社会主义教育发展道路，贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务[2]。这些举措得到了全国高校的重视和广大教师的关注。在贯彻新发展理念，构建新发展格局，全力推进“双一流”高质量建设的背景下，为创造一流学科、建设新模式、培养一流人才，有必要对相关的课程进行教学改革和探索。

河南工业大学化学工程与工艺专业2019年通过中国工程教育认证，2020年获批国家一流本科专业建设点，在粮油精细化工、生物质资源化工、天然产物及生物材料开发等领域的教学科研在国内具有鲜明的特色与优势。以粮油资源化工为特色，多年来为国家粮油及化工行业培养了大批专业人才。有机化学是化学工程与工艺专业本科生的一门必修课，本课程主要研究有机物的组成、结构、性质、合成、应用等问题，理论性和实践性都较强的课程。通过有机化学课程的学习，使学生了解近代有机化学的基本理论，掌握有机化合物的组成、结构、性质及应用等知识。通过理论知识与实验及实际应用相结合，使学生掌握有机化学的基本原理、有机合成方法与技术，培养学生严谨、科学的学习态度和独立分析问题、解决问题的能力。为学生学习本专业的后续课程奠定一定的基础。

本文结合多年的教学实践，为达成化学工程与工艺专业的教学目标，确保课程具有足够的挑战度，从而激发学生的学习兴趣和学习主动性，体现OBE教学理念，在课程教学策略、评价与反馈、学习支持等方面进行综合的课程教学设计。

1 设置多维度的教学目标

根据专业培养方案和具体的学情分析确立知识、能力和素质等三方面的教学目标，具体如下：

(1)通过本课程的学习，使学生能够陈述并解释有机化学的基本概念和基本理论、基本有机反应等，要求学生能够对常见化合物写出正确的名称和结构式，为后续专业课程的学习奠定基础；使学生就生活、工作中的化学问题能准确地向他人描述并有效沟通。

(2)通过学习本课程，能构建有机化学知识体系，应用所学知识分析有机化合物的结构，并掌握结构和性质的关系，掌握相似类比的方法，从而具备分析化工及其过程中的影响因素，获得针对化学工程相关领域复杂工程问题的有效结论。

(3)通过学习本课程，能运用官能团的性质提出简单有机化合物的检验方法；能够根据实验事实，运用所学知识，推导简单有机化合物的结构；根据各类化合物的制备方法，能设计、对比并选择有机化合物的合成路线和方法；能够理解复杂化学工程问题的本质。

(4)通过学习本课程，能自主查阅文献，阐述有机化学对人类产生的积极影响和负面影响，反思科学严谨的态度、社会责任感和高尚的职业道德对科研工作者的重要性，关注化学工程实践中对社会、安全、健康的影响。

2 贯彻OBE教学理念

坚持以学生为中心，能力产出为导向，持续改进教学，突出立德树人，贯彻OBE教学理念是本课程的核心教学理念。在整个教学过程中，充分突出学生的主体地位，调动学生的学习主动性，激发学生的学习兴趣，充分挖掘课程中的思政元素，注重培养学生的逻辑思维能力，为后续课程的学习奠定良好的基础[3]。

围绕教学目标和教学理念，形成了本课程的教学设计思路(如图1所示)。本课程根据布鲁姆目标分类原则，围绕课程目标，在整个教学过程中，采用“课前预习-课上教学-课下个性化辅导”三个阶段组织开展教学。将多媒体教学、超星平台课前测与学生线上(MOOC)学习相结合，改变传统灌输式教学，增加问题导向教学模式，通过针对不同教学内容设计一系列问题，督促学生课下主动学习，课上积极讨论，课后团结协作解决问题。

图1 课程教学过程设计

课前：根据化学工程与工艺专业对有机化学学习要求，结合课程教学过程设计，如以醛酮的化学性质为例，围绕学习的重点和难点“醛酮的亲核加成”提出问题。醛酮的不饱和双键和烯烃的双键有什么异同？在醛酮与氢氰酸的反应中，可能发生的化学反应历程？产物可能是什么？为学生提供中国大学MOOC线上教学资源，督促学生进行课前观看视频“醛酮的亲核加成反应”，通过预习体会学习思路、掌握学习方法并且发现自己存在的问题，带着问题听课。要求学生课前对将要讲授的知识进行自主学习并完成预习测试，根据预习测试结果形成个人初步对知识掌握情况的认识，并能够提出自己的见解。为课上知识的内化和深入认识做好准备，也有利于提高的学生的自我管理能力和自主学习能力。

课中：教师根据学生课前在线学习情况，课前测验、练习情况及时调整和讲述课程内容，着重讲解教学重点和难点。通过学习通进行课堂随机测验，根据测试结果，及时了解学生的学习状况，及时调整教学进程，实现课上实时互动。并进行全方位多层次的课堂互动讨论，如口述、学生上台讲解、对自己的听课状态和知识掌握情况进行自我评价等形式，由教师主导，精心设计讨论题目、实践操作，学生为主完成，教师进行点评，对学生进行思维拓展训练；全面培养学生知识应用和解决实际复杂问题的能力，实现知识和能力的有机融合。学生也可以及时看到结果，得到学习反馈，更好地改进。针对不同的授课内容，采用多种形式的教学方法，调动学生的学习积极性和主动性。精心选择案例，结合生活生产实际，如利用丙酮与氢氰酸的反应在有机合成中增长碳链，合成有机玻璃，引导学生思考、讨论和归纳总结，提高分析和解决复杂问题的能力；让学生制作分子结构模型，激发学生的学习兴趣，提高对有机分子立体结构的认识；多种形式采用吸引学生注意力，解释教学难点，对学生进行思维拓展训练。

课后：一是通过完成线下作业或知识点总结等来检验、巩固、复习、反思、构建课程体系等；二是通过MOOC中的单元作业、单元测验、在线期末考试、讨论及线下的期末考试等考核知识的掌握和综合运用情况，锻炼语言的组织能力和书面表达能力；三是通过课外的模型制作、分组讨论不仅加深了对知识的理解、锻炼了团结协作与沟通能力、增进了同学间的感情，同时还极大激发学生的学习兴趣；四是对于线下作业采取了老师批改和学生互改两种方式，将学生批改情况计入成绩。针对作业中的存在的问题，采取订正及找出相应知识点两个步骤，督促学生及时查漏补缺，真正起到巩固学习知识的效果。

3 融入课程思政元素

习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“高校立身之本在于立德树人。要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”[4]。在传播知识的过程中还要突显价值的导向作用，达到既“教书”，也“育人”的效果[5]。笔者不断探索如何将思想政治教育有机渗透到有机化学整个教学体系中，实现教书与育人的深度融合。在讲述绪论部分时要介绍有机化学发展史，选择性切入我国科学家的杰出成就，如黄鸣龙先生是我国甾体激素药物工业的奠基人，其改良的 Kishner-Wolff 还原法是首例以中国科学家名字命名的重要有机化学反应，已写入多国有机化学教科书中[6]，从而使学生看到中国科学家对祖国的贡献，增加民族自豪感和爱国主义情操。讲到醛酮的亲核加成反应，王葆仁带领中科院上海有机所从无到有、从小到大，边工作、边学习，率先在我国试制出第一块有机玻璃和第一根尼龙6合成纤维，旨在突出伟大科学家身上那种“不怕困难，勇于探索真理”的科学态度和坚忍不拔，持之以恒的“钉子精神、“功不唐捐，玉汝玉成”以实现对学生进行情感教育的目的。有机化合物在促进社会发展中扮演着重要的角色，但产生的污染也数见不鲜。讲授烯烃化合物时举例乙烯的催熟功效在生产中应用[7]，适量的使用是安全的，但是也有出现食用催熟的水果后出现呕吐、恶心等现象，那么其原因是过量添加，多余的乙烯会对人体健康造成危害。从生活的角度出发，启发学生的科学兴趣，让学生明白科技是把双刃剑，引导学生树立正确的价值观，自觉履行对健康安全和环境保护等方面的社会责任。

4 合理利用多种资源

围绕课程教学过程设计，积极推进现代信息技术与教学深度融合，建设了中国大学MOOC有机化学在线开放课程，为学生提供知识学学习模块(课件资料、视频和课后阅读拓展材料)、练习巩固模块(视频同步练习和章节练习)、测试模块(单元测试)和讨论模块(在线讨论)等丰富的学习资源，并指导学生充分合理利用；为确保达到教学目标，通过超星学习通平台为学生提供参考资料、作业库、试题库、成果反馈等；采用包括微信、学习通、MOOC、线下面对面等多种途径对学生进行课前和课后的学习指导。

5 建立合理评价模式

本课程根据教学目标实施过程性考核，采取的课程考核方式及分值所占比例见表1。通过这些考核环节的设计，学生只有积极、认真参与，在整个学期里努力学习，才能取得较好的学习成果。

表1 课程考核方式及分值所占比例

6 结 语

有机化学课程通过教学改革实践探索，例如模型制作、学生自己讲解等激发了学生兴趣，学习积极性、主动性得到了提高，学习的态度有了积极转变。重视过程考核，对学生是一种制约，也是一种动力，更多地通过多种途径调动学生的积极性。由期末考试成绩发现，作者所授班级的成绩较往届有所提高，说明教学改革探索起到了督促学生主动学习的作用，提高了学生的学习能力。本课程化学工程与工艺专业本学期(2021-2022-1学期)与上学期(2020-2021-1学期)相比，学生成绩分布如图2所示。

图2 本学期和上学期学生成绩分布图

化学工程与工程专业的有机化学课程从国家一流专业人才培养定位出发，确定课程教学目标，充分利用已经建好的中国大学MOOC在线开放课程的作用，建立信息技术与教育教学深度融合的课程结构和教学组织模式，根据教学目标设计灵活多样的教学过程。同时，采用启发式与讨论式相结合的互动式教学模式，学生能自主开放地进行创造性有意义的学习，跟踪学生学习结果，及时调整教学内容。多方位提高学生的责任意识和人文素养，多角度的严格考核评价，遵循成果为导向，不断提升学生的综合能力。希望本课程的研究和探索对于国家一流专业和本科专业技术人才的培养有一定的借鉴意义。