專業(yè)認(rèn)證和“雙萬計劃”背景下有機(jī)化學(xué)的教學(xué)改革與實(shí)踐

徐 龍，張善銘，鄭 芬

（寧波大學(xué)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，浙江寧波 315211）

在成為《華盛頓協(xié)議》的正式成員后為了提高工程教育的辦學(xué)質(zhì)量，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)[1]，開啟了高校工科專業(yè)的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求圍繞“以學(xué)生為中心”“結(jié)果為導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”這三點(diǎn)來設(shè)計培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱及落實(shí)教學(xué)活動[2]。專業(yè)認(rèn)證的終極目標(biāo)是要為國家培養(yǎng)合格和國際互認(rèn)的工程師。隨后教育部發(fā)文宣布實(shí)施“雙萬計劃”，要求各個高校梳理各門課程的教學(xué)內(nèi)容，推動教師參與課程理念、內(nèi)容和模式的創(chuàng)新，合理地提升學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度、課程難度和深度，從而提高本科教學(xué)質(zhì)量，建設(shè)一流專業(yè)和一流學(xué)科[3]。一流的學(xué)科和專業(yè)更能培養(yǎng)出合格的工程師。通過工程教育專業(yè)認(rèn)證已經(jīng)成為工科專業(yè)評選國家一流學(xué)科的前提條件。

有機(jī)化學(xué)是一門研究有機(jī)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其反應(yīng)規(guī)律的學(xué)科，即化學(xué)、材料科學(xué)與工程、化工、藥學(xué)、食品科學(xué)、生物科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)知識的重要組成部分。我院以高分子材料為專業(yè)特色正在進(jìn)行材料科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)認(rèn)證工作，有機(jī)化學(xué)課程是該專業(yè)的核心課程。有機(jī)化學(xué)是學(xué)習(xí)高分子相關(guān)課程的基礎(chǔ)，有機(jī)化學(xué)的課程質(zhì)量直接影響該專業(yè)畢業(yè)生的培養(yǎng)質(zhì)量。然而該專業(yè)的有機(jī)化學(xué)課程學(xué)時較少，繁多的知識迫使教師課堂講授速度快，學(xué)生來不及消化，課堂參與度不高。此外，有機(jī)化學(xué)的授課內(nèi)容沒有突出與材料科學(xué)與工程專業(yè)的聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生無法認(rèn)識到有機(jī)化學(xué)課程的重要性。更糟糕的是有機(jī)課堂講授的經(jīng)典教材知識沒有與當(dāng)下化學(xué)和材料科學(xué)前沿的研究相關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致培養(yǎng)出來的學(xué)生創(chuàng)新意識差[4]、運(yùn)用知識設(shè)計方案解決復(fù)雜工程問題的能力弱。因此在專業(yè)認(rèn)證和“雙萬計劃”的背景下，迫切需要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法和優(yōu)化教學(xué)評價，從而提升有機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，打造一流課程。

1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

當(dāng)下國家發(fā)展需要的多種高端材料國內(nèi)都無法自主生產(chǎn)，比如航天航空材料（聚酰亞胺）、新型塑料（聚酰胺）、生物降解材料聚乳酸等，迫切需要打破國外的技術(shù)封鎖和壟斷，自主研發(fā)出高端新材料生產(chǎn)技術(shù)。材料強(qiáng)國之路任重而道遠(yuǎn)，需要每一位材料人的傾情投入與奉獻(xiàn)。結(jié)合國家需求和材料科學(xué)與工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化有機(jī)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容勢在必行。

保留有機(jī)化學(xué)基本理論框架，梳理高分子材料合成常用的反應(yīng)，對合成高分子材料常用的反應(yīng)結(jié)合其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)介紹。比如講述α，β-不飽和羰基化合物的麥克加成反應(yīng)時，介紹近些年利用這個反應(yīng)構(gòu)建生物醫(yī)用高分子材料的研究報道，讓同學(xué)們意識到合成材料的價值和有機(jī)反應(yīng)的重要性，認(rèn)識到學(xué)好有機(jī)化學(xué)才能更有能力去創(chuàng)造有價值的新材料。講解環(huán)狀酸酐法合成多肽時結(jié)合聚氨基酸材料的價格，以及在科研、生產(chǎn)中的應(yīng)用，比如作為生物可降解材料用于制備載體和水凝膠、用于抗菌材料等，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲望，幫助學(xué)生樹立材料改變命運(yùn)的信念，培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識產(chǎn)生生產(chǎn)力的創(chuàng)新能力。

2 改革教學(xué)方法

傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)課堂以教師講授為主，學(xué)生被動接受知識，學(xué)生課堂參與度不高，教與學(xué)都相對困難。改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法，落實(shí)以學(xué)生為中心的理念是打造一流課程的重要途徑。

2.1 案例引入式教學(xué)

收集各章節(jié)相關(guān)知識點(diǎn)的案例，以案例激發(fā)學(xué)生興趣和加深學(xué)生的理解記憶。比如講述立體化學(xué)時回顧 “反應(yīng)停-沙利度胺”事件（圖1），讓同學(xué)們認(rèn)識到化合物的兩面性，意識到做事嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹匾?，充分認(rèn)識到他將來所從事的行業(yè)既能造福于民，也可能給人民帶來深重的災(zāi)難，所以必須努力學(xué)習(xí)，提高專業(yè)能力、職業(yè)素養(yǎng)和道德水平。比如講述醛酮時先向同學(xué)們展示肉桂植物和肉桂中提取的肉桂醛（圖2）。肉桂一直作為香料使用，近來研究發(fā)現(xiàn)肉桂醛具有顯著的抗菌和抗腫瘤活性。肉桂醛具有α，β-不飽和醛基的化學(xué)結(jié)構(gòu)，易被氧化和發(fā)生麥克加成反應(yīng)，進(jìn)而介紹研究人員是如何利用肉桂醛的性質(zhì)構(gòu)建抗菌和抗腫瘤試劑的，比如利用醛基和羥基/巰基的縮合反應(yīng)分別構(gòu)建pH 敏感的（縮醛）或活性氧響應(yīng)的（硫縮醛）材料，實(shí)現(xiàn)在病灶部位響應(yīng)降解釋放肉桂醛起到抗菌和抗腫瘤的應(yīng)用。通過案例可以引起學(xué)生的注意和興趣，通過分析案例自然地過渡到相關(guān)化合物的學(xué)習(xí)，進(jìn)而拓展到這一類化合物的學(xué)習(xí)，從而加深學(xué)生對該類化合物的記憶，幫助同學(xué)們理解和掌握化合物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的對應(yīng)關(guān)系。此外，通過案例引入經(jīng)典知識在前沿研究中的應(yīng)用讓同學(xué)們認(rèn)識到經(jīng)典知識依然充滿生機(jī)，合理利用經(jīng)典知識可以帶來巨大的生產(chǎn)力，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣、創(chuàng)新能力和運(yùn)用知識解決問題的能力。

布置任務(wù)讓學(xué)生查詢相關(guān)反應(yīng)在材料領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)生的價值，突出知識就是生產(chǎn)力，幫助學(xué)生樹立材料改造世界、改變生活的信念，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和解決問題的創(chuàng)新能力。退燒藥布洛芬的有效成分是對異丁苯丙酸。在講述羧酸時可以布置任務(wù)讓同學(xué)們利用所學(xué)知識設(shè)計方案合成布洛芬。當(dāng)下很多人已經(jīng)談“醛”色變，面對室內(nèi)裝修污染的元兇——甲醛，在學(xué)習(xí)其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)后，向同學(xué)們布置課題研究任務(wù)，設(shè)計方案消除甲醛并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。講述酯的醇解反應(yīng)時讓同學(xué)們查閱聚己內(nèi)酯、聚丙交酯的合成方法及其在生物醫(yī)用材料及醫(yī)療器械等方面應(yīng)用，幫助學(xué)生打開視野，培養(yǎng)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力、協(xié)作水平，讓同學(xué)們認(rèn)識到通過有機(jī)反應(yīng)可以將廉價的原料轉(zhuǎn)換成價格高昂的生物醫(yī)用高分子，從而突出有機(jī)化學(xué)課程的基礎(chǔ)性和重要性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。

圖1 沙利度胺的兩種異構(gòu)體

圖2 肉桂醛及其應(yīng)用研究

2.2 任務(wù)研究式教學(xué)

羊巴氏桿菌病屬于條件致病菌，廣泛存在于自然界和羊體內(nèi)，屬于羊體內(nèi)的一種常在菌群，通常該種致病菌并不表現(xiàn)出明顯的致病能力，但因飼養(yǎng)管理不當(dāng)，身體抵抗能力下降，會為該種致病菌產(chǎn)生提供條件。患病羊、帶菌羊是該種疾病的主要傳染源，病原隨著患病羊的分泌物和排泄物排出體外，污染周圍環(huán)境，健康羊接觸到被污染的環(huán)境和飼養(yǎng)用具后，常導(dǎo)致病原傳播。羊巴氏桿菌病一年四季均可發(fā)生，可以危害任何品種和年齡的羊，其中對綿羊尤其是羔羊造成的危害最為嚴(yán)重，常呈現(xiàn)地方流行。

教育的本質(zhì)是培養(yǎng)人，課程思政就是要解決為誰培養(yǎng)人的問題。教師要深入挖掘課程蘊(yùn)含的思政元素，做到理論知識講授與思政教育同向同行。比如學(xué)習(xí)醛的時候引入甲醛污染與治理問題，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識、科技人文情懷和學(xué)以致用的創(chuàng)新能力。比如學(xué)習(xí)黃鳴龍還原法時，引導(dǎo)學(xué)生向前輩學(xué)習(xí)，樹立民族自豪感和文化自信心。

2.3 線上線下相結(jié)合

有機(jī)化學(xué)理論知識抽象，需要用通過實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生認(rèn)知和培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識設(shè)計方案解決工程問題的能力。而有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)少，很多經(jīng)典反應(yīng)都沒有涉及，對于提升學(xué)生對理論知識的認(rèn)知和培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力有所欠缺。雖然有一些大學(xué)生能夠參加項(xiàng)目和賽事活動（比如浙江省新苗計劃、浙江省大學(xué)生競賽、挑戰(zhàn)杯等），但能夠惠及的學(xué)生人數(shù)有限（參賽小組成員往往是挑選的拔尖學(xué)生），并且這些項(xiàng)目和活動可能不涉及有機(jī)化學(xué)知識，對于提高有機(jī)化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和達(dá)到專業(yè)認(rèn)證要求的目標(biāo)是不夠的。因此，開展普適的有機(jī)化學(xué)課外實(shí)驗(yàn)或研究活動非常有必要。教師要根據(jù)章節(jié)知識結(jié)合自身科研設(shè)置研究項(xiàng)目，讓所有同學(xué)課外都能參與到有機(jī)化學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究中。通過實(shí)驗(yàn)研究加強(qiáng)學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，錘煉學(xué)生的心性和品格，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和能力，從而提升課程質(zhì)量，建設(shè)一流的有機(jī)化學(xué)課程。

2.4 開展課外實(shí)驗(yàn)研究

建立QQ、微信、釘釘?shù)染€上服務(wù)群，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和課外時間提升有機(jī)化學(xué)課程質(zhì)量。教師課前分享課件指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材進(jìn)行預(yù)習(xí)，課后學(xué)生有疑問可以在群里提問，由任課老師、助教等在群里對學(xué)生進(jìn)行答疑，不定期地在群里分享有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的名人軼事、名人傳記、相關(guān)的“卡脖子”技術(shù)和前沿的研究發(fā)現(xiàn)，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，幫助學(xué)生樹立遠(yuǎn)大目標(biāo)，從而提升課程質(zhì)量。

3 加強(qiáng)有機(jī)化學(xué)課程思政建設(shè)

談到這件事，盧春泉記憶猶新，“我和董總對銀隆前景的看法不謀而合，我們都看好新能源產(chǎn)業(yè)，也看好這家企業(yè)?！?/p>

4 優(yōu)化教學(xué)評價

專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程要以學(xué)生為中心，考核方式要為實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)服務(wù)。改革考核出勤、作業(yè)和課堂表現(xiàn)和教材知識的考核方式，采用多維度的考核評價體系。重視對學(xué)生培養(yǎng)過程的考察，如布置的課題練習(xí)和課后作業(yè)要突出考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)；如增加隨堂測試的次數(shù)及成績所占的比重，促進(jìn)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)，跟蹤反饋階段性學(xué)習(xí)成果；如定期布置一些開放性的題目，考查學(xué)生的綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力?？己梭w系更要重視考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識設(shè)計方案解決復(fù)雜工程問題的能力。要減少對記憶知識的考察、增加對知識運(yùn)用能力和綜合素養(yǎng)的考查。教師要根據(jù)考核結(jié)果持續(xù)地改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)，努力建設(shè)一流的有機(jī)化學(xué)課程。

三個臭皮匠，賽過諸葛亮?？少F的是，有熱心的親友在微信群里參與點(diǎn)評、點(diǎn)贊，為孩子加油，為持續(xù)創(chuàng)作注入了動力。

5 完善師資隊(duì)伍建設(shè)

教師應(yīng)積極參加各種教育培訓(xùn)，不斷更新自己的知識和教育理念，完善教學(xué)技能，提高教學(xué)能力。建立有機(jī)化學(xué)課程教研室，一流課程的建設(shè)需要各位老師同心協(xié)力。各位老師分工協(xié)作，深挖教學(xué)案例，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，分享教學(xué)資源，共同設(shè)計課外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，積極參加培訓(xùn)學(xué)習(xí)，探討教學(xué)理念，分享學(xué)習(xí)體會、教學(xué)心得，從而打造一流的有機(jī)化學(xué)師資隊(duì)伍。

更小的像素尺寸通常會引入更多噪點(diǎn)，而更大的像素尺寸能夠保證更好的暗光表現(xiàn)，在相同的ISO值下也能夠保證更好的畫質(zhì)。因?yàn)槿嫹鶄鞲衅鞯某叽绺螅詥蝹€像素的尺寸也能夠做得更大。

6 結(jié)束語

從優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、變革教學(xué)方式、線上線下相結(jié)合、加強(qiáng)課程思政建設(shè)、完善師資隊(duì)伍建設(shè)等方面探索了專業(yè)認(rèn)證和“雙萬計劃”背景下有機(jī)化學(xué)課程的改革與建設(shè)，期望為工科專業(yè)的有機(jī)化學(xué)課程建設(shè)提供參考與借鑒。