化工類專業(yè)課程思政與教學(xué)改革探索

馮亞青　陳立功

摘 要：“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)”團(tuán)隊(duì)從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等諸多方面進(jìn)行了教學(xué)改革創(chuàng)新的有益探索和實(shí)踐。將育人貫穿于專業(yè)課程教學(xué)的全過(guò)程，將學(xué)生為中心的理念貫穿教學(xué)全過(guò)程，將傳授基礎(chǔ)知識(shí)同介紹新技術(shù)相結(jié)合，講解工藝內(nèi)容同加強(qiáng)新理論相結(jié)合，課堂教學(xué)強(qiáng)化師生互動(dòng)，講解新技術(shù)知識(shí)強(qiáng)化學(xué)生深度參與，實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重加強(qiáng)綜合能力培養(yǎng)，綜合實(shí)驗(yàn)注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。團(tuán)隊(duì)在專業(yè)教學(xué)中培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才方面取得了良好的效果，并提出把新工科的理念貫穿在專業(yè)教學(xué)過(guò)程中，要著力推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。

關(guān)鍵詞：化工類專業(yè)；課程思政；教學(xué)改革；教學(xué)方法；創(chuàng)新能力；教書(shū)育人

立德樹(shù)人是教學(xué)工作的中心環(huán)節(jié)，要全程育人、全方位育人[1]。如何做到全程育人？如何做到在專業(yè)教學(xué)中育人？面對(duì)這樣的問(wèn)題，“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)” 教學(xué)團(tuán)隊(duì)在課程教學(xué)中，大膽嘗試了專業(yè)知識(shí)的講解與學(xué)生思維方式的培養(yǎng)相結(jié)合，傳授專業(yè)知識(shí)與培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀相結(jié)合，介紹專業(yè)進(jìn)展與培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)敬業(yè)精神相結(jié)合，將教書(shū)育人貫穿于專業(yè)教學(xué)的全過(guò)程，體現(xiàn)了教師在辦什么樣的大學(xué)、怎樣辦好大學(xué)和培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人的問(wèn)題上的責(zé)任感和使命感。

“致力于培養(yǎng)具有家國(guó)情懷、全球視野、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的卓越人才”是天津大學(xué)的人才培養(yǎng)理念。應(yīng)用化學(xué)（工）專業(yè)精細(xì)化工方向的專業(yè)核心課程“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)”是國(guó)家精品課程，其教學(xué)團(tuán)隊(duì)是國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)”課程包括“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)”“精細(xì)有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)”“精細(xì)化工工藝學(xué)”等相關(guān)課程。幾年來(lái)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面入手不斷探索教學(xué)改革和創(chuàng)新，將育人貫穿于教學(xué)的全過(guò)程，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才方面取得了良好的效果。

一、教學(xué)理念

1.將教書(shū)育人貫穿于專業(yè)教學(xué)的全過(guò)程

在專業(yè)教學(xué)中同樣肩負(fù)著培養(yǎng)大學(xué)生社會(huì)主義核心價(jià)值觀的重任。無(wú)論是課堂教學(xué)還是實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)踐環(huán)節(jié)等都存在教書(shū)育人的問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)在專業(yè)知識(shí)的講授中不僅介紹最新科技成果以拓寬學(xué)生的視野，而且結(jié)合化工產(chǎn)品的發(fā)展過(guò)程形象地描述中國(guó)的快速發(fā)展歷程，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心。

如講解精細(xì)化工產(chǎn)品“雙酚A”的合成、應(yīng)用、開(kāi)發(fā)過(guò)程，使學(xué)生了解中國(guó)科技發(fā)展的現(xiàn)狀，了解精細(xì)化工產(chǎn)品從小試到工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程及需要的知識(shí)，以及科技人員所付出的艱辛，培養(yǎng)學(xué)生腳踏實(shí)地的工作作風(fēng)。講解醫(yī)藥中間體“2-氰基吡嗪”的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程，不僅講解合成路線、機(jī)理、工藝，講解工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵要素、環(huán)境污染等對(duì)產(chǎn)品的制約等，同時(shí)更深入講解早期國(guó)外技術(shù)制約該產(chǎn)品工業(yè)化的狀況，壟斷技術(shù)影響國(guó)內(nèi)吡嗪酰胺類結(jié)核藥物需求的困境，以及團(tuán)隊(duì)教師通過(guò)科技創(chuàng)新，突破技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)了“2-氰基吡嗪”的工業(yè)化生產(chǎn)，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白的狀況[2]，增強(qiáng)了學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和職業(yè)責(zé)任感。正確認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)大抱負(fù)和腳踏實(shí)地，珍惜韶華、腳踏實(shí)地，把遠(yuǎn)大抱負(fù)落實(shí)到實(shí)際行動(dòng)中，落實(shí)到中華民族偉大復(fù)興的不懈奮斗中，讓勤奮學(xué)習(xí)成為青春飛揚(yáng)的動(dòng)力，讓增長(zhǎng)本領(lǐng)成為青春搏擊的能量[1]。

2.將以學(xué)生為中心的理念貫穿教學(xué)全過(guò)程

以學(xué)生為中心的教學(xué)，就是從學(xué)生真正掌握知識(shí)、提高能力入手的教學(xué)。課堂教學(xué)，注重的不是教師把知識(shí)講給學(xué)生，而是從學(xué)生的角度出發(fā)，讓學(xué)生真正掌握。教師不僅講授知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)要啟發(fā)學(xué)生掌握將知識(shí)融會(huì)貫通的能力。團(tuán)隊(duì)教師在研討教學(xué)方法時(shí)，比較了國(guó)內(nèi)外教學(xué)方法的差別，國(guó)外的教學(xué)更注重以學(xué)生為中心，使學(xué)生真正掌握，持久記憶；國(guó)內(nèi)授課時(shí)教師講授時(shí)間長(zhǎng)，基本上滿堂灌，學(xué)生很難真正入腦并記住。針對(duì)這一問(wèn)題，采用了課堂上把所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)連貫起來(lái)，把所用到的無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)的知識(shí)與精細(xì)化學(xué)品的合成技術(shù)結(jié)合起來(lái)，如某精細(xì)化學(xué)品的合成，從原料準(zhǔn)備到合成路線選擇，再?gòu)脑O(shè)備選型到產(chǎn)品分離，請(qǐng)學(xué)生考慮用到了哪些學(xué)過(guò)的知識(shí)，這樣學(xué)生不斷開(kāi)動(dòng)腦筋，思考問(wèn)題，課上預(yù)留出可以供學(xué)生提問(wèn)題的時(shí)間，進(jìn)行交流。以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)，明顯提升了學(xué)生的積極性，課后主動(dòng)參與教師的科研課題的學(xué)生越來(lái)越多。很多學(xué)生利用課余時(shí)間，提前進(jìn)入教師的課題組，從事科研工作，提前進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)到了很多實(shí)用的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)。

二、教學(xué)內(nèi)容

1.將傳授基礎(chǔ)知識(shí)同介紹新技術(shù)相結(jié)合

“精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)”主要介紹精細(xì)化工的概況，重點(diǎn)講解精細(xì)有機(jī)合成的基本理論及工藝學(xué)基礎(chǔ)，精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)的分類與主要反應(yīng)歷程，各單元反應(yīng)的典型品種的合成工藝及基本精細(xì)有機(jī)物的合成方法等。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解精細(xì)化工在化工領(lǐng)域的地位和作用，以及精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)的有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，精細(xì)化學(xué)品合成的過(guò)程及工藝條件，針對(duì)化合物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成路線，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和新產(chǎn)品研制和開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。我們?cè)谝酝虒W(xué)內(nèi)容注重知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，增加了新技術(shù)內(nèi)容，如納米技術(shù)、生物技術(shù)、光電技術(shù)、催化劑新技術(shù)、超分子自組裝、組合化學(xué)等，使學(xué)生了解最新科學(xué)技術(shù)前沿。講解精細(xì)化學(xué)品與身邊的化學(xué)的關(guān)系，如光電功能材料中涉及的眾多精細(xì)化學(xué)品。講解國(guó)內(nèi)石油化工技術(shù)與美國(guó)、日本石油化工的差別，尤其是高端精細(xì)化學(xué)品的需求趨勢(shì)，使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外技術(shù)亮點(diǎn)。美、日跨國(guó)公司高度重視技術(shù)創(chuàng)新，依靠長(zhǎng)期的研發(fā)投入和技術(shù)積累，在化工新材料、專用化學(xué)品和工藝技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域取得了一系列超前技術(shù)成果[3]。作為精細(xì)化工專業(yè)的本科學(xué)生就要有時(shí)代緊迫感和責(zé)任感，學(xué)好專業(yè)知識(shí)，學(xué)好專業(yè)本領(lǐng)和技能，志存高遠(yuǎn)，將來(lái)為我們國(guó)家在專用化學(xué)品領(lǐng)域，例如農(nóng)藥新產(chǎn)品、染料、涂料新技術(shù)、催化劑新技術(shù)等方面取得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新優(yōu)勢(shì)做出貢獻(xiàn)。

2.講解工藝內(nèi)容同加強(qiáng)新理論相結(jié)合

“精細(xì)化工工藝學(xué)”的授課對(duì)象是天津大學(xué)與南開(kāi)大學(xué)合辦專業(yè)“分子科學(xué)與工程”的本科生。多年的工科院校的教學(xué)經(jīng)歷使我們深深體會(huì)到我校以往的本科專業(yè)課教學(xué)過(guò)分重視生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，忽視了基本理論的深入解讀。重點(diǎn)放在典型工藝的舉例，反應(yīng)影響因素的歸納總結(jié)，相關(guān)設(shè)備的簡(jiǎn)介以及精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn)，沒(méi)有結(jié)合反應(yīng)的機(jī)理來(lái)說(shuō)明反應(yīng)的影響因素，沒(méi)有根據(jù)精細(xì)化學(xué)品的內(nèi)涵來(lái)解讀其特點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生覺(jué)得課程學(xué)習(xí)枯燥乏味，抑制了其學(xué)習(xí)積極性，難以達(dá)到所培養(yǎng)的學(xué)生知其然而知其所以然的目標(biāo)。另外，對(duì)于特定復(fù)雜精細(xì)化學(xué)品的合成往往是根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和經(jīng)驗(yàn)來(lái)藝術(shù)性設(shè)計(jì)，研究其合成路線，而早在1990年哈佛大學(xué)的E.J.Corey就因其在有機(jī)化合物逆合成分析領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)[4]，

將合成化學(xué)從一門(mén)藝術(shù)變成一門(mén)科學(xué)?；诖?，授課教師在教書(shū)實(shí)踐中有意識(shí)地精簡(jiǎn)傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容，增加逆合成分析和反應(yīng)機(jī)理的教學(xué)內(nèi)容，深入淺出，理工結(jié)合，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

三、教學(xué)方法

1.課堂教學(xué)強(qiáng)化師生互動(dòng)

加強(qiáng)課堂提問(wèn)、討論等師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，可以提高學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。精細(xì)有機(jī)合成課程有關(guān)機(jī)理的內(nèi)容很多與有機(jī)化學(xué)銜接，我們經(jīng)常在課堂上以提問(wèn)的方式講解有關(guān)內(nèi)容，從化合物的命名到合成路線、從合成原理到路線選擇、從設(shè)備選型到工藝優(yōu)化、從分離方法到結(jié)構(gòu)鑒定、從原料來(lái)源到三廢治理，請(qǐng)學(xué)生參與討論式教學(xué)，收到了很好的效果。如某一化合物的合成路線有多條途徑，請(qǐng)學(xué)生說(shuō)出理論上可能的路線、實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)的難易、成本的高低、三廢的治理等，學(xué)生能非常活躍地參與討論，每個(gè)人都在開(kāi)動(dòng)腦筋，利用所學(xué)知識(shí)，快速給出反饋，提出個(gè)人的見(jiàn)解，教師再講解各路線、各工藝，比較其優(yōu)缺點(diǎn)。這樣學(xué)生對(duì)同一種化合物可以用不同路線合成以及各路線的難易理解得更為透徹，記憶深刻。該方法得到了學(xué)生的歡迎，課堂上學(xué)生聚精會(huì)神考慮問(wèn)題，避免出現(xiàn)精力不集中的現(xiàn)象，教學(xué)效果明顯。

2.講解新技術(shù)知識(shí)強(qiáng)化學(xué)生深度參與

對(duì)于傳統(tǒng)反應(yīng)工藝，比如各個(gè)單元反應(yīng)的最新發(fā)展進(jìn)行追蹤。鼓勵(lì)學(xué)生檢索最新的生產(chǎn)工藝，尤其是綠色工藝、微反應(yīng)過(guò)程研究等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。對(duì)于新技術(shù)的介紹，如光催化技術(shù)、生物催化技術(shù)、均相催化技術(shù)、電合成技術(shù)、超分子化學(xué)、組裝化學(xué)、酶化學(xué)等，采用提出問(wèn)題，由學(xué)生自由選題，對(duì)感興趣的課題自愿組成小組，查找文獻(xiàn)、綜述分析、歸納總結(jié)、撰寫(xiě)報(bào)告。學(xué)生積極性很高，分工合作從相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖書(shū)館查資料，匯總整理，從概念、原理、發(fā)展概述、合成方法、應(yīng)用，到發(fā)展趨勢(shì)、參考文獻(xiàn)等，每個(gè)人寫(xiě)出各自課題報(bào)告，每個(gè)組在一起充分討論、匯總，形成小組的課題報(bào)告。每個(gè)組選1～2名學(xué)生用5～10分鐘，在全班做口頭報(bào)告，學(xué)生們的PPT做得非常認(rèn)真，大家討論很踴躍，最后教師點(diǎn)評(píng)，效果非常好。一是通過(guò)查文獻(xiàn)，寫(xiě)報(bào)告，鍛煉了學(xué)生查閱文獻(xiàn)、綜述文獻(xiàn)的能力；二是通過(guò)小組討論，寫(xiě)小組報(bào)告，培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神；三是通過(guò)寫(xiě)報(bào)告、口頭報(bào)告，鍛煉了學(xué)生文章撰寫(xiě)、PPT制作及口頭表達(dá)能力。同時(shí)報(bào)告討論的課題，學(xué)生記憶非常深刻，效果很好，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重加強(qiáng)綜合能力培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要教學(xué)手段之一。與其配套的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程是精品課程密不可分的一部分，也是在培養(yǎng)計(jì)劃中獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程。近幾年，我們?cè)诓粩嗟靥剿鲗?shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新，使學(xué)生能在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi)，學(xué)到更多的知識(shí)和技能，鞏固課堂教學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)，為今后的科研工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力。以往的實(shí)驗(yàn)都是孤立的一個(gè)個(gè)的單元反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容會(huì)顯得枯燥，通過(guò)改革，我們把一些單元反應(yīng)串聯(lián)起來(lái)，進(jìn)行銜接，從初始原料經(jīng)過(guò)一系列的單元反應(yīng)，最終制備出目標(biāo)精細(xì)化學(xué)品，并通過(guò)一些檢驗(yàn)手段，對(duì)產(chǎn)物的性質(zhì)和性能進(jìn)行表征和測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，引導(dǎo)學(xué)生分組討論，如何進(jìn)行不同因素的條件實(shí)驗(yàn)，如何優(yōu)化反應(yīng)工藝條件，使學(xué)生更深入地掌握和消化課堂所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和工藝優(yōu)化過(guò)程，顯著提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的綜合能力。

2.綜合實(shí)驗(yàn)注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在“天津大學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與研究建設(shè)項(xiàng)目”的支持下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索，通過(guò)精細(xì)化工設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)的培訓(xùn)，貫穿“學(xué)以致用”的教學(xué)理念，摸索出一種“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”的培養(yǎng)模式，使學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合能力得以提高。如某一精細(xì)化學(xué)品的制備，從前期的資料準(zhǔn)備開(kāi)始，給學(xué)生一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，進(jìn)行分組討論，然后需要學(xué)生們查閱相關(guān)的技術(shù)資料和文獻(xiàn)，了解該實(shí)驗(yàn)題目的一些基本發(fā)展現(xiàn)狀和研究路線，自行設(shè)計(jì)合理的制備條件和制備方案，由指導(dǎo)教師審閱后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，實(shí)施實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)小組要分析討論實(shí)驗(yàn)方案的不足之處，有何創(chuàng)新，下次如何改進(jìn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從被動(dòng)做實(shí)驗(yàn)到主動(dòng)做實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)變，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，提高了用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高了合理統(tǒng)籌安排實(shí)施科研計(jì)劃的能力，開(kāi)拓了思路，明顯提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新的探索和實(shí)踐，取得良好的教學(xué)效果。今后需要繼續(xù)加大改革的力度，把新工科的理念貫穿在專業(yè)教學(xué)過(guò)程中[5]，要堅(jiān)持并全面落實(shí)以學(xué)生為中心的理念；進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革；尤其是要著力推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，如設(shè)置課程公共微信平臺(tái)等，鼓勵(lì)學(xué)生檢索最新的生產(chǎn)工藝，尤其是綠色工藝、微反應(yīng)過(guò)程研究等，通過(guò)及時(shí)交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。要強(qiáng)化課堂教學(xué)與工廠實(shí)踐相結(jié)合，結(jié)合課堂中對(duì)各個(gè)單元反應(yīng)及反應(yīng)的影響因素的討論，提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，為國(guó)家培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。

參考文獻(xiàn)：

[1] 習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議重要講話[Z]. 新華社，2016-12-08.

[2] 馮亞青，張尚湖，周立山，等. 催化氨氧化法制備2-氰基吡嗪的研究[J].高?；瘜W(xué)工程，2003，17（4），397-399.

[3] 李壽生. 美國(guó)、日本跨國(guó)化工企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展考察報(bào)告[N]. 中國(guó)化工報(bào)，2017-07-09.

[4] E. J. Corey， X. Cheng. The logic of Chemical synthesis[M]. United States of America： John Wiley & Sons， 1989.

[5] 張大良. 新工科建設(shè)的六個(gè)問(wèn)題導(dǎo)向[N]. 光明日?qǐng)?bào)，2017-04-08.

[責(zé)任編輯：余大品]