新工科背景下有機(jī)化學(xué)中質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的教學(xué)改革探究*

李 政，盧艷紅，李欣悅，肖立偉

(廊坊師范學(xué)院 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，河北 廊坊 065000)

新工科建設(shè)是適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求，也是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的一大措施。通過(guò)對(duì)人才培養(yǎng)模式的改革，達(dá)到為社會(huì)提供具有工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的高素質(zhì)人才的目的。

在教育部積極推動(dòng)“新工科”建設(shè)的背景下，高校專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革迫在眉睫。

近些年來(lái)，我國(guó)的有機(jī)化學(xué)教學(xué)也開(kāi)始對(duì)質(zhì)量的保證與控制方面進(jìn)行加強(qiáng)。雖然在目前的教材中已經(jīng)展現(xiàn)了部分內(nèi)容，但教材中的知識(shí)點(diǎn)是獨(dú)立零散不成系統(tǒng)的，缺乏知識(shí)點(diǎn)之間的相互關(guān)聯(lián)，并且，新工科更加注重實(shí)踐的作用。課堂的教材因?yàn)槠鶅?nèi)容，更側(cè)重于理論知識(shí)的講解，對(duì)于如何對(duì)有機(jī)化學(xué)的質(zhì)量保證仍然停留在表層，脫離了實(shí)踐的應(yīng)用?；瘜W(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，理論與實(shí)踐缺一不可。因此，高校很有必要去增設(shè)“有機(jī)化學(xué)中質(zhì)量保證和控制”等實(shí)踐相關(guān)課程，在實(shí)踐中能夠發(fā)現(xiàn)教材與實(shí)驗(yàn)之間的問(wèn)題，提高學(xué)生在實(shí)踐中質(zhì)量控制技術(shù)的能力，以便進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、實(shí)驗(yàn)分析能力，以及動(dòng)手操作能力。

1 新工科背景下有機(jī)化學(xué)中質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的教學(xué)改革的意義

有機(jī)化學(xué)是理工類(lèi)院校中的重要知識(shí)組成部分，也是化工類(lèi)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課程之一。與傳統(tǒng)化學(xué)的教學(xué)方法相比，有機(jī)化學(xué)更傾向于理論與實(shí)驗(yàn)的相結(jié)合。對(duì)于教育教學(xué)方面來(lái)講，此次改革不僅可以提高學(xué)生對(duì)理論的知識(shí)點(diǎn)的理解能力，更要提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力與分析能力，為學(xué)生在以后的學(xué)習(xí)工作中奠定夯實(shí)的基礎(chǔ)。

有機(jī)化學(xué)作為化學(xué)重要的一個(gè)基礎(chǔ)分支，其中的理論與實(shí)踐在化學(xué)本科生的培養(yǎng)過(guò)程中有著重要地位。理論與實(shí)踐是息息相關(guān)、密不可分的，以相結(jié)合的方式使學(xué)生系統(tǒng)的更完整的學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)?！靶鹿た啤苯ㄔO(shè)的本質(zhì)是多功能人才的培養(yǎng)。多功能人才要做到對(duì)知識(shí)系統(tǒng)認(rèn)知的完整性，建立知識(shí)框架以及在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作方面較為熟練，將課本中的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。高校要培養(yǎng)出在復(fù)雜綜合問(wèn)題中能夠運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)素養(yǎng)、有實(shí)力解決問(wèn)題的多功能人才。

2 新工科背景下有機(jī)化學(xué)中質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的教學(xué)改革方面

2.1 探索新穎教學(xué)方法，改善教學(xué)效果

首先要針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的安排。有機(jī)化學(xué)各個(gè)章節(jié)之間都有著相互內(nèi)在的聯(lián)系，教師應(yīng)當(dāng)對(duì)復(fù)雜的內(nèi)容進(jìn)行整合，建立起一個(gè)系統(tǒng)清晰的化學(xué)觀。例如，構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際的授課中，由于課堂時(shí)間有限，教師往往采用傳統(tǒng)的灌輸式教育，主要體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)于化學(xué)反應(yīng)原理的死記硬背，甚至在課時(shí)比較緊張的條件下，安排學(xué)生進(jìn)行自學(xué)。填鴨式教學(xué)雖然能在課堂上使學(xué)生能夠清楚的記住知識(shí)，但是在幾天之后就拋之腦后，所以教師在授課時(shí)重塑教學(xué)體系是十分有必要的。

其次，在教學(xué)內(nèi)容上，教師要遵循學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，由淺到復(fù)、由淺到深的順序進(jìn)行螺旋教學(xué)。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅能夠滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握，層層遞進(jìn)，更為了以后提升難度奠定了基礎(chǔ)。此外，在教學(xué)過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)遵循從理論到實(shí)踐的規(guī)律，對(duì)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的安排。學(xué)生在接受新知識(shí)時(shí)，普遍以課本上的知識(shí)為主要攝取來(lái)源。然而課堂上獲取的一些知識(shí)并不能滿(mǎn)足當(dāng)下需求，甚至?xí)`學(xué)生的認(rèn)知，久而久之，會(huì)使一些學(xué)生失去了學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。因此在當(dāng)代教學(xué)過(guò)程中，我們不僅要把課本上的知識(shí)講活，更要結(jié)合生活。

以PBL教學(xué)法為例[1]。PBL教學(xué)法是一種以問(wèn)題為導(dǎo)向的教學(xué)法，它是一種以學(xué)生為本、以問(wèn)題為指導(dǎo)與核心的教學(xué)模式，主要采用小組討論的形式進(jìn)行研究。通過(guò)PBL教學(xué)法，使課堂教學(xué)更加有針對(duì)性，也豐富了教師的教學(xué)資源，能真正做到師生之間、學(xué)生之間的有效溝通。這樣的教學(xué)方式，更是讓學(xué)生們有了更多的了解，更有針對(duì)性，有更逼真的教學(xué)模式。從一定意義上說(shuō)，PBL教學(xué)可以提高學(xué)生的自主性，提高他們的實(shí)踐和自我教育的能力。

2.2 多種方式獲取知識(shí)的途徑

隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展，越來(lái)越多的課堂采取利用現(xiàn)代化教學(xué)的手段，學(xué)生獲取知識(shí)的渠道越來(lái)越多元，教師也應(yīng)順應(yīng)時(shí)代變化，可以進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)[2]。雖然傳統(tǒng)教學(xué)手段板書(shū)在教學(xué)中的重要地位是無(wú)法取代的[3]。但是，近幾年由于受新冠疫情的影響，大量的學(xué)生因?yàn)橐咔榈纫蛩責(zé)o法返回到校園中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，許多高校采用線(xiàn)上實(shí)驗(yàn)這一方法，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)和多媒體教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)。讓學(xué)生使用自己的電腦就可以逼真的再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，教師通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生讓學(xué)生“親自”搭建各種實(shí)驗(yàn)裝置，使實(shí)驗(yàn)基本操作技能得到了很大的提升。并且隨著各種網(wǎng)絡(luò)APP的出現(xiàn)，許多APP上出現(xiàn)了很多大量免費(fèi)的學(xué)習(xí)課程。如慕課，是一種開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)課程，全稱(chēng)MOOC(massive？open？online？courses)。

美國(guó)的眾多大學(xué)在2012年相繼開(kāi)設(shè)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，使更多的學(xué)生能夠獲得系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。學(xué)校的一切課程都是以高等教育為導(dǎo)向的，和真正的大學(xué)一樣，都有自己的教學(xué)和管理系統(tǒng)。MOOC內(nèi)容豐富，知識(shí)緊密，教學(xué)過(guò)程不受時(shí)間和空間的限制，與互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的大眾碎片化閱讀模式相適應(yīng)，為廣大師生在校園內(nèi)外順利開(kāi)展“停課不停學(xué)”做出了重要貢獻(xiàn)[4]。學(xué)校任課教師同樣利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，如學(xué)習(xí)通，對(duì)學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上授課，以這種形式，彌補(bǔ)了課程的缺失，也在學(xué)生的反饋中取得了不錯(cuò)的反響。新工科倡導(dǎo)創(chuàng)新能力培養(yǎng)。同時(shí)，慕課中的各類(lèi)高質(zhì)量的資源可以在線(xiàn)上進(jìn)行靈活的分配，并根據(jù)每個(gè)學(xué)生的需要，進(jìn)行個(gè)性化的教學(xué)。慕課匯聚了許多高質(zhì)量的教學(xué)資源，能夠?yàn)閷W(xué)生的能力培養(yǎng)提供更大的實(shí)踐空間。因?yàn)橐咔榈仍颍瑢W(xué)生在無(wú)法享受到在學(xué)校圖書(shū)館的資源下，可以利用慕課的資源提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，同樣有助于教學(xué)內(nèi)容的展現(xiàn)與積累[5]。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，進(jìn)入到慕課2.0時(shí)代，慕課可以更大程度的設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容和教學(xué)體系，為學(xué)校培養(yǎng)多功能人才提供了新的方向。同樣的，慕課不僅為學(xué)生提供了學(xué)習(xí)資源，更為老師提供了便利。慕課的教育不僅僅只是看視頻、刷作業(yè)，更是將教師與學(xué)生結(jié)合到一起。教師由知識(shí)的傳授者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的組織者，并通過(guò)在線(xiàn)課課堂教學(xué)等混合模式，用小組討論的方式，并結(jié)合線(xiàn)上線(xiàn)下等個(gè)性化輔導(dǎo)，使得慕課發(fā)揮其最大的優(yōu)勢(shì)。此外，慕課還與眾多家國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)進(jìn)行合作，開(kāi)拓了學(xué)生的認(rèn)知方式，并通過(guò)請(qǐng)企業(yè)技術(shù)人員走進(jìn)高校的課堂，很好地解決了新工科建設(shè)中的技術(shù)進(jìn)入高校的問(wèn)題。慕課給我們帶來(lái)了先進(jìn)的辦學(xué)思想和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于新工科背景下有機(jī)化學(xué)的建設(shè)和發(fā)展具有更加重要的意義。

2.3 激發(fā)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力

通過(guò)“十二五”教育質(zhì)量工程建設(shè)，許多高校都建立了自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，但是許多實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系目標(biāo)不夠明確，缺乏目的性的向?qū)?。許多改革只是對(duì)一些優(yōu)秀科研過(guò)程進(jìn)行的模仿，從而導(dǎo)致改革效果不太理想。眾所周知，化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，有機(jī)化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)更是占了更大的比重。在上有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)，為了克服學(xué)生依賴(lài)?yán)蠋煴粍?dòng)聽(tīng)講這一模式，可以采取有機(jī)化學(xué)參與式實(shí)驗(yàn)，讓每個(gè)學(xué)生都認(rèn)真地投入到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中來(lái)。在實(shí)驗(yàn)的前一周，教師提前給學(xué)生布置任務(wù)，通過(guò)查閱資料文獻(xiàn)等方式，對(duì)接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行預(yù)習(xí)[6]。在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)課程中，教師也不會(huì)進(jìn)行單純枯燥的講解，而且通過(guò)課堂提問(wèn)或者小組討論匯報(bào)的方式確定最佳的可實(shí)施方案。這種授課模式為學(xué)生與學(xué)生、小組與小組之間提供了更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓同學(xué)們?cè)诤献髦蟹窒碇腔?、?jīng)驗(yàn)與成功，大家一起營(yíng)造平等、和諧的實(shí)驗(yàn)氛圍，使學(xué)生積極主動(dòng)地參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師發(fā)揮主導(dǎo)作用，這樣學(xué)生的創(chuàng)造才能得到更充分的發(fā)揮。

例如，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中“從茶葉中提取咖啡因”教學(xué)時(shí)，對(duì)如何增加產(chǎn)率進(jìn)行討論[7]。由于在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生從圓底燒瓶將殘液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿時(shí)往往出現(xiàn)一些問(wèn)題：一是在轉(zhuǎn)移時(shí)，圓底燒瓶?jī)?nèi)殘液粘壁而不能完全轉(zhuǎn)移，造成了液體浪費(fèi)；另一方面學(xué)生對(duì)殘液體積估計(jì)不準(zhǔn)液體過(guò)多，造成后續(xù)焙炒時(shí)液體飛濺，從而造成浪費(fèi)，進(jìn)而造成了產(chǎn)率降低。針對(duì)如此情況，對(duì)教學(xué)的方式進(jìn)行改革，如在實(shí)驗(yàn)前的一周，指導(dǎo)老師布置任務(wù)要求學(xué)生思考如何增大產(chǎn)率。學(xué)生通過(guò)查閱資料，提出不同的解決方案，如在轉(zhuǎn)移液體時(shí)進(jìn)行少量多次，盡可能的不造成浪費(fèi)；在翻炒過(guò)程中注意蒸發(fā)皿的受熱均勻；等等。通過(guò)收集學(xué)生的方法提議，分析其可能性，對(duì)合理的方案進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果原定最佳解決方案。這種方法不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中作為學(xué)生的主體作用，還可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索、創(chuàng)新精神，以及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.4 加強(qiáng)質(zhì)量控制技術(shù)融入有機(jī)化學(xué)課程

有機(jī)化學(xué)是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，其中的質(zhì)量保證和質(zhì)量監(jiān)控更是與實(shí)踐息息相關(guān)?！坝袡C(jī)化學(xué)中的質(zhì)量保證和質(zhì)量監(jiān)控”等課程的主要目的是讓學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)中認(rèn)識(shí)質(zhì)量保證和控制并不是單獨(dú)存在的，而是一項(xiàng)貫穿于整個(gè)有機(jī)化學(xué)課程的活動(dòng)。因此在實(shí)際的教學(xué)中要提高日常對(duì)有機(jī)化學(xué)的質(zhì)量保證和質(zhì)量監(jiān)控的技術(shù)。當(dāng)我們?cè)谶M(jìn)行有機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要保證所取樣品的質(zhì)量。試樣的采集與制備是進(jìn)行定量分析過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它直接影響了試樣的代表性和分析結(jié)果的可靠性。質(zhì)量保證工作不僅是一項(xiàng)具體的技術(shù)工作，同樣也是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室的管理工作，它不但能確保測(cè)量結(jié)果的可靠，還節(jié)省了人力物力，提高了實(shí)驗(yàn)效率，降低了成本的損耗[8]。

定量分析的過(guò)程如圖1所示。

圖1 定量分析的過(guò)程

在定量分析的過(guò)程中我們要把握以下幾點(diǎn)：

1)取樣，取樣最重要的是所取樣品具有代表性。

2)試樣的分解和處理，樣品在分解的過(guò)程中要分解完全不能有過(guò)多損失，分解過(guò)程中使用的著色劑不能含有其他被檢測(cè)的組分，以至于干擾實(shí)驗(yàn)。

3)在分析方法的選擇與分析測(cè)定時(shí)，要分析樣品組分的性質(zhì)、含量等因素，從而選擇合適的分析方法。

4)對(duì)于分析結(jié)果的計(jì)算和評(píng)價(jià)，我們應(yīng)當(dāng)按照化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)產(chǎn)生的誤差情況進(jìn)行反思評(píng)價(jià)[9]。例如，空白實(shí)驗(yàn)、對(duì)照實(shí)驗(yàn)、方法對(duì)比與分析等等。同時(shí)，綜合實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模、項(xiàng)目的難易程度、學(xué)生的綜合素質(zhì)方面等各種因素，提出相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量方針和質(zhì)量目標(biāo)。指定各項(xiàng)質(zhì)量和技術(shù)活動(dòng)的工作流程和方法，使實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)質(zhì)量和技術(shù)活動(dòng)有效協(xié)調(diào)的開(kāi)展[10]。無(wú)論是實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)備還是試劑藥品，都要經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)人員的檢查核實(shí)。儀器設(shè)備的校準(zhǔn)能使實(shí)驗(yàn)維持正常的運(yùn)作。精密、大型儀器設(shè)備的操作人員必須獲得相關(guān)知識(shí)和操作技能的培訓(xùn)，經(jīng)考核持證上崗。有機(jī)化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，其中的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有些密不可分的關(guān)聯(lián)。指導(dǎo)教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將比課程所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)靈活的運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中去，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)中提高。除此之外，指導(dǎo)教師還應(yīng)該以高標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)記錄的填寫(xiě)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與檢測(cè)時(shí)，為了更直觀的表述對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析，通常對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表格或者圖像等當(dāng)時(shí)處理。這樣在每一種具體的圖表中可以反映更多的信息，以便于不同層次的信息交流，做到既準(zhǔn)時(shí)、真實(shí)，又完整且條例清晰。

2.5 對(duì)于成績(jī)的考核變化

完善有機(jī)化學(xué)課堂的考核體系，建立多元考核評(píng)價(jià)[11]?？己丝梢杂行У恼故境鰧W(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的掌握程度，同時(shí)也能激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)。如果最終考核只要求學(xué)生的期末考試成績(jī)及格即可，則會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在平時(shí)存在偷懶等僥幸行為?？己瞬痪心嘤谄谀┏煽?jī)，同時(shí)也要注重課前預(yù)習(xí)、課堂表現(xiàn)、回答問(wèn)題的積極性、最終的期末考核等多方面多維度進(jìn)行考察。不再只注重期末成績(jī)，平時(shí)成績(jī)更能反應(yīng)學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的掌握。以廊坊師范學(xué)院中化學(xué)系的有機(jī)化學(xué)課程為例，該校的有機(jī)教師將課程成績(jī)分配為：期末成績(jī)占60%，線(xiàn)上學(xué)習(xí)平臺(tái)占5%，期中考試占15%，平時(shí)作業(yè)占15%，課堂參與討論5%。對(duì)應(yīng)的有機(jī)實(shí)驗(yàn)課的分配為：實(shí)驗(yàn)操作為20%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告占50%。通過(guò)一系列改革，讓學(xué)生更加注重于平時(shí)的提升與鍛煉，拒絕“上課不聽(tīng)講，考試抱佛腳”的思想，使得學(xué)生從平時(shí)中進(jìn)步，從細(xì)節(jié)中成長(zhǎng)。新型的考核方式，對(duì)成績(jī)進(jìn)行了新型的不同以往的量化，使學(xué)生發(fā)揮學(xué)習(xí)的主體作用，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并逐步的引導(dǎo)他們由過(guò)去的應(yīng)試型向自主型的轉(zhuǎn)變[12]。新型的考核模式，為培養(yǎng)多功能人才打下了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

科學(xué)研究教育是面向未來(lái)的教育，在實(shí)際應(yīng)用上還有許多的難點(diǎn)和問(wèn)題。“新工科”背景下，人才的培養(yǎng)不僅僅局限于理論知識(shí)，更在于能力技術(shù)與思維方式。有機(jī)化學(xué)作為基礎(chǔ)化學(xué)的重要分支，其培養(yǎng)的人才對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大深淵的意義。高校在人才培養(yǎng)方面更應(yīng)該有更深一步的改革，如優(yōu)化課程體系、加強(qiáng)科研訓(xùn)練、建設(shè)線(xiàn)上開(kāi)放課程等，并不斷探索培養(yǎng)新型人才的方式，以滿(mǎn)足社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)化學(xué)人才的需求。