新工科背景下精細(xì)化工課程的教學(xué)探索*

錢(qián) 朋

(阜陽(yáng)師范大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院，安徽 阜陽(yáng) 236037)

2017年，教育部提出持續(xù)深化工程教育改革的重大行動(dòng)計(jì)劃-“新工科建設(shè)”[1]。“新工科建設(shè)”以全面落實(shí)立德樹(shù)人為根本任務(wù)，以一流人才培養(yǎng)、一流本科教育、一流專(zhuān)業(yè)建設(shè)為目標(biāo)，培養(yǎng)德學(xué)兼修的創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才，逐漸形成具有中國(guó)特色和世界水平的工程教育體系[2]。2020年，教育部發(fā)布了《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，全面推進(jìn)高校課程思政建設(shè)，發(fā)揮好專(zhuān)業(yè)課程育人作用，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。綱要指出不同學(xué)科門(mén)類(lèi)，專(zhuān)業(yè)課程需根據(jù)課程內(nèi)容，結(jié)合課程特點(diǎn)，挖掘課程思政元素，融入課程教學(xué)過(guò)程，達(dá)到思政育人目的[2]。這就需要高校教師在傳授專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，也要對(duì)學(xué)生 “潤(rùn)物無(wú)聲”的進(jìn)行思想教育，打造一個(gè)有深度、有溫度的課堂[3]。

精細(xì)化工工業(yè)與人民的生活和社會(huì)的方面息息相關(guān)，是當(dāng)今化學(xué)工業(yè)中最具有活力、最具創(chuàng)新性的領(lǐng)域之一，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，也是衡量一個(gè)國(guó)家化學(xué)工業(yè)發(fā)達(dá)程度的主要標(biāo)志。因此，國(guó)內(nèi)外都高度重視精細(xì)化學(xué)品的研制、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)[4-5]。近些年來(lái)，我國(guó)的精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)對(duì)精細(xì)化工人才的需求越來(lái)越多，另一方面，對(duì)精細(xì)化工人才的要求也越來(lái)越高。如何適應(yīng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，積極融入長(zhǎng)三角和服務(wù)皖北區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，這就要求我院培養(yǎng)的應(yīng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生不僅要熱愛(ài)祖國(guó)，而且要具備高度的社會(huì)責(zé)任感和良好的創(chuàng)新意識(shí)及實(shí)踐能力。因此，精細(xì)化工被列為我校應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)的核心課程。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠系統(tǒng)掌握各類(lèi)常見(jiàn)精細(xì)化學(xué)品的基本原理、合成工藝、應(yīng)用性能等，從而能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決部分精細(xì)化學(xué)品在合成和應(yīng)用方面存在的問(wèn)題，進(jìn)而為學(xué)生從事精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)和研發(fā)提供必要的理論知識(shí)和技能基礎(chǔ)[6]。

1 當(dāng)前教學(xué)現(xiàn)狀

精細(xì)化工這門(mén)課程是我院應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)大三上學(xué)期開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)核心課程。在學(xué)習(xí)這門(mén)課之前，該專(zhuān)業(yè)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)四大基礎(chǔ)化學(xué)。因此，學(xué)生對(duì)于一些基本概念，反應(yīng)原理，反應(yīng)類(lèi)型等有一定的掌握。但是在實(shí)際教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生一方面相關(guān)知識(shí)較為薄弱，尤其是在有機(jī)合成反應(yīng)路線(xiàn)方面。而目前精細(xì)化工行業(yè)中有機(jī)精細(xì)化學(xué)品占的比重較大，故學(xué)生在學(xué)習(xí)這門(mén)課的時(shí)候較為吃力，尤其是精細(xì)化學(xué)品的工藝路線(xiàn)。另一方面，該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生目前學(xué)到的工科課程還較少，缺乏相應(yīng)的工科思維和意識(shí)。而精細(xì)化工作為當(dāng)今化學(xué)工業(yè)中最具有活力、最具創(chuàng)新性的領(lǐng)域之一，是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，其對(duì)學(xué)生的工科意識(shí)和思維培養(yǎng)的重要性是不言而喻的[4]。因此，對(duì)于這門(mén)課程，如何跟上時(shí)代的步伐，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方式及評(píng)價(jià)體系，已是勢(shì)在必行。

2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

對(duì)于精細(xì)化工這門(mén)課程來(lái)說(shuō)，一方面精細(xì)化學(xué)品種類(lèi)多且涉及范圍廣，如表面活性劑、膠粘劑、涂料、染料和顏料、水處理劑、醫(yī)藥及中間體、農(nóng)藥、高分子材料助劑、食品添加劑、精細(xì)化工新材料與新技術(shù)、香料等，造成該課程整體系統(tǒng)性不強(qiáng)。另一方面，源源不斷的產(chǎn)品和技術(shù)的出現(xiàn)使得該行業(yè)發(fā)展飛速。因此，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)理解程度與激情大打折扣。故從以下幾個(gè)方面對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化：

2.1 精煉教學(xué)內(nèi)容，突出工程特色

課程選用王明慧和牛淑妍主編的《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》為教材，第6章的醫(yī)藥及中間體與該專(zhuān)業(yè)的精細(xì)有機(jī)合成和藥物設(shè)計(jì)學(xué)重復(fù)；第7章的農(nóng)藥與該專(zhuān)業(yè)的農(nóng)用化學(xué)品化學(xué)重復(fù)；第8章的水處理劑與水污染控制技術(shù)相關(guān)章節(jié)重復(fù)；第10章食品添加劑與食品化學(xué)相關(guān)章節(jié)講解過(guò)。因此，在教學(xué)計(jì)劃中，對(duì)于在其它課程學(xué)過(guò)的理論，僅作簡(jiǎn)要介紹，不再過(guò)多重復(fù)。著重引入具體的精細(xì)化學(xué)品的配方，合成工藝等案例，如水性聚氨酯涂料的配方及合成工藝，對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)講解，突出工程特色。

2.2 教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新，引入課程思政

通過(guò)精心的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)，借助于《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》課程中的思政元素，豐富教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)自豪感和社會(huì)責(zé)任感。如講解第2章染料和顏料時(shí)，介紹我國(guó)古代的鼎和彩瓷等都涉及到天然染料的使用，而相應(yīng)的染色技術(shù)在先秦時(shí)期就已經(jīng)形成，歷史悠久；第4章膠粘劑章節(jié)時(shí)，以萬(wàn)里長(zhǎng)城為例，其建造就涉及到膠粘劑的使用。通過(guò)中國(guó)傳統(tǒng)元素的融入，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神和民族自豪感。此外，還可借助于化學(xué)家發(fā)現(xiàn)精細(xì)化學(xué)品背后的故事，如1856年英國(guó)化學(xué)家W. H. Perkin 發(fā)現(xiàn)第一個(gè)合成染料“苯胺紫”，并成為當(dāng)時(shí)世界巨富。通過(guò)給學(xué)生講解“苯胺紫”的發(fā)現(xiàn)歷程，讓學(xué)生知道偉大的發(fā)現(xiàn)離不開(kāi)化學(xué)家敏銳的觀(guān)察力，告誡學(xué)生做實(shí)驗(yàn)過(guò)程要學(xué)會(huì)觀(guān)察和思考，遇到異?，F(xiàn)象不要想當(dāng)然失敗。另外，引入一些違法違規(guī)案例，如在講解第10章食品添加劑時(shí)，講解三鹿奶粉大頭娃娃事件，以不良商家添加三聚氰胺，造成惡劣的社會(huì)影響為警鐘。告誡學(xué)生作為一名應(yīng)用化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才，要有職業(yè)操守，不能被金錢(qián)蒙蔽雙眼去做一些有違良心，損害社會(huì)的事情，最終害人害己。

2.3 強(qiáng)調(diào)合成反應(yīng)，強(qiáng)化工藝路線(xiàn)

在前面已經(jīng)提到，學(xué)生合成功底薄弱。因此，對(duì)于《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》課程中的典型精細(xì)化學(xué)品合成路線(xiàn)重點(diǎn)介紹，尤其是一些典型的基礎(chǔ)反應(yīng)類(lèi)型，進(jìn)一步鞏固學(xué)生的有機(jī)合成知識(shí)。如在講解第2章染料的合成路線(xiàn)時(shí)，基本會(huì)涉及到重氮化和偶合反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)類(lèi)型。對(duì)于這兩個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)原理，反應(yīng)條件，影響因素等，重點(diǎn)介紹，分步剖析，讓學(xué)生理解，從而掌握。此外，對(duì)于第5章聚氨酯涂料的合成路線(xiàn)時(shí)，會(huì)涉及到異氰酸酯和親核試劑的化學(xué)反應(yīng)。以異氰酸酯和醇合成氨基甲酸酯為模型反應(yīng)重點(diǎn)講述，然后再拓展到胺，羧酸等。

另外，對(duì)于一些非典型反應(yīng)，如表面活性劑烷基苯磺酸鹽的合成路線(xiàn)，醇酸樹(shù)脂的合成工藝等，對(duì)其反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行適當(dāng)講解，有助于學(xué)生的理解掌握。

2.4 增加自學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作

精細(xì)化學(xué)品在研發(fā)或生產(chǎn)過(guò)程中，一些新型的技術(shù)不斷的被運(yùn)用。因此，有必要增加一些課外自學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)能力。例如，在新學(xué)期開(kāi)始的時(shí)候，借助于藍(lán)墨云班課分組布置課題。將學(xué)生隨機(jī)分組，通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，將課程基礎(chǔ)知識(shí)和最新的科研成果對(duì)接。最后，將ppt上傳云班課，并通過(guò)ppt進(jìn)行匯報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)打分。通過(guò)此次活動(dòng)，不僅開(kāi)拓了視野，而且培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和自學(xué)能力。

2.5 鼓勵(lì)參與競(jìng)賽，實(shí)現(xiàn)以賽促教

鼓勵(lì)學(xué)生參加各種競(jìng)賽，如互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，化工實(shí)驗(yàn)大賽，大學(xué)生挑戰(zhàn)杯等。在參加比賽時(shí)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色，激發(fā)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性。同時(shí)，項(xiàng)目?jī)?nèi)容與教師科研項(xiàng)目相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，以賽促教。賽后，讓獲獎(jiǎng)的學(xué)生分享一些比賽心得，供大家交流學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

3 改進(jìn)教學(xué)方式

利用傳統(tǒng)教學(xué)方法，在有限的課時(shí)中是無(wú)法將精細(xì)化工課程如此多的內(nèi)容面面俱到，進(jìn)而導(dǎo)致教師講解難度大，學(xué)生理解難。因此，需要對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)：

3.1 案例式教學(xué)

精細(xì)化學(xué)品化學(xué)與我們?nèi)粘Ｉ盥?lián)系密切。因此，在講解具體精細(xì)化學(xué)品的配方及工藝時(shí)，利用生活中具體的一些產(chǎn)品，結(jié)合工藝，提出問(wèn)題，讓學(xué)生討論，提高學(xué)生課堂參與性。然后循序漸誘的講解，強(qiáng)化教學(xué)效果。如在介紹第2章表面活性劑時(shí)，給出幾種典型不同場(chǎng)合用的洗滌劑，如洗手液，洗潔精以及廁所用的清潔用品等，給出其配方。討論其配方對(duì)其使用性能的影響，加深學(xué)生對(duì)典型表面活性劑的理解與認(rèn)識(shí)。同時(shí)對(duì)其工藝進(jìn)行講解，強(qiáng)化工程意識(shí)。

3.2 對(duì)比式教學(xué)

對(duì)于一些具有聯(lián)系的章節(jié)放在一起講解。同時(shí)，通過(guò)對(duì)比，讓學(xué)生找出異同，教師歸納總結(jié)，既提高學(xué)生課堂參與性，又能達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。如在講解第4章膠粘劑和第5章涂料時(shí)，將膠粘劑和涂料的成膜物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，找出異同，加深學(xué)生對(duì)膠粘劑和涂料的成膜物質(zhì)的理解。此外，在講解涂料的配方時(shí)，有機(jī)溶劑涂料與水性涂料進(jìn)行對(duì)比，加強(qiáng)學(xué)生工程意識(shí)培養(yǎng)。另外，對(duì)于某一種精細(xì)化學(xué)品，教師可給出幾種合成路線(xiàn)，讓學(xué)生去對(duì)比分析，哪一個(gè)路線(xiàn)是目前最佳的工藝路線(xiàn)。通過(guò)對(duì)比學(xué)生可發(fā)現(xiàn)，精細(xì)化學(xué)品化學(xué)與有機(jī)化學(xué)的區(qū)別。如精細(xì)化學(xué)品化學(xué)的一切都以經(jīng)濟(jì)利益為前提，要考慮成本和最終收益，而有機(jī)合成化學(xué)只要合成路線(xiàn)原理正確即可，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的工科思維。

3.3 智慧教學(xué)

目前我院的學(xué)生大都是00后，他們是互聯(lián)網(wǎng)的原著民。因此，傳統(tǒng)教學(xué)已經(jīng)難以調(diào)動(dòng)當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，教師需適當(dāng)借助智慧教學(xué)手段，如運(yùn)用藍(lán)墨云班課等平臺(tái)讓學(xué)生對(duì)所授章節(jié)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并設(shè)置問(wèn)題。通過(guò)習(xí)題，教師可對(duì)學(xué)生相關(guān)知識(shí)的理解程度有所判斷。課中，一鍵簽到，提高點(diǎn)名效率，并對(duì)重難點(diǎn)進(jìn)行講解。通過(guò)課后作業(yè)的資源建設(shè)，鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)。通過(guò)智慧教學(xué)手段，既豐富了課程內(nèi)容，又調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，有效的完成了教學(xué)任務(wù)。

3.4 實(shí)踐式教學(xué)

將科研實(shí)踐內(nèi)容豐富到精細(xì)化工的教學(xué)內(nèi)容中，實(shí)現(xiàn)科研反哺教學(xué)。在講解綠色精細(xì)化學(xué)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)時(shí)，融入綠色電合成或光化學(xué)合成技術(shù)，介紹一些該技術(shù)的研究進(jìn)展，提高學(xué)生對(duì)于科學(xué)研究的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)其科學(xué)研究興趣。此外，設(shè)計(jì)一些綠色合成技術(shù)的應(yīng)化專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，鞏固學(xué)生的理論知識(shí)。同時(shí)，設(shè)置一些開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生自己調(diào)研文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)最為合適的路線(xiàn)。另外，還可借助專(zhuān)業(yè)見(jiàn)習(xí)活動(dòng)，實(shí)地體驗(yàn)教學(xué)。如涂料這一章，在阜陽(yáng)同仁油漆有限公司見(jiàn)習(xí)時(shí)，實(shí)地講解醇酸樹(shù)脂的工藝，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)。

3.5 “學(xué)生式”教學(xué)

設(shè)置課前學(xué)思政故事環(huán)節(jié)。即每次上課前5 min，安排學(xué)生講述一個(gè)3 min左右的與精細(xì)化學(xué)品化學(xué)有關(guān)的思政小故事。通過(guò)小故事，讓學(xué)生感受精細(xì)化學(xué)品化學(xué)的魅力，同時(shí)提前進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。此外，對(duì)于一些簡(jiǎn)單易于理解的教學(xué)內(nèi)容，教師在學(xué)期初給學(xué)生隨機(jī)分組，并隨機(jī)選擇學(xué)生作為主講人。課下，讓學(xué)生查資料，備課，試講。教師在此過(guò)程中，指導(dǎo)學(xué)生如何查資料與備課。等課程進(jìn)行到相關(guān)章節(jié)時(shí)，由學(xué)生來(lái)進(jìn)行主講。最后，教師再進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充。通過(guò)此類(lèi)教學(xué)，一方面調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性，另一方面，讓學(xué)生體驗(yàn)教學(xué)，無(wú)論是對(duì)于資料的查找，還是備課，講課等，都得到一定的鍛煉。對(duì)于學(xué)生以后的就業(yè)與擇業(yè)，都有一定的幫助。

4 改革評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的課程考試形式單一，需要我們創(chuàng)新考核評(píng)價(jià)體系。借助于智慧教學(xué)手段，隨時(shí)隨機(jī)簽到來(lái)考察學(xué)生的出勤。同時(shí)，提前設(shè)計(jì)問(wèn)題，課中搖一搖隨機(jī)提問(wèn)。此外，設(shè)置課后習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。另外，針對(duì)精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)過(guò)程中具體問(wèn)題，設(shè)置專(zhuān)題。學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，以ppt的形式完成。然后進(jìn)行ppt答辯，進(jìn)行小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)確定綜合得分。最后，教師綜合考慮學(xué)生出勤、提問(wèn)、作業(yè)和ppt情況作為學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，占總評(píng)成績(jī)的40%，而期末考試成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的60%。

5 結(jié) 語(yǔ)

總之，精細(xì)化工是培養(yǎng)我校應(yīng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生新工科思維的重要課程。在新工科建設(shè)背景下，教師針對(duì)目前教學(xué)中存在的問(wèn)題和該課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方式和評(píng)價(jià)體系等進(jìn)行了分析和探討，期望能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)和思維。更為重要的是，教師開(kāi)展此類(lèi)教學(xué)探索在提高自身的教學(xué)水平的同時(shí)，有助于培養(yǎng)出德學(xué)兼修創(chuàng)新型的精細(xì)化工人才。