新工科時代“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)創(chuàng)新改革的探索與實(shí)踐

［摘 要］ 在新時代發(fā)展理念下，國家大力推行新工科建設(shè)，而高校工科類專業(yè)“有機(jī)化學(xué)”的教學(xué)缺乏應(yīng)用型特色，也未體現(xiàn)新工科的理念和要求，出現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)和供不對求的局面，甚至造成學(xué)生對本專業(yè)不自信。作為工科專業(yè)基礎(chǔ)課的“有機(jī)化學(xué)”必須改革創(chuàng)新，探索適應(yīng)新時代發(fā)展理念的教學(xué)方式方法以順應(yīng)新工科建設(shè)要求。從教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與教學(xué)資源的建構(gòu)、教學(xué)手段多樣化并智能化、教學(xué)設(shè)計(jì)“以生為本”并體現(xiàn)個性化、課程思政的巧妙融入、評價體系多元化等五個方面進(jìn)行改革與創(chuàng)新。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；應(yīng)用型；教學(xué)改革；有機(jī)化學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2022年度閩江學(xué)院課程思政示范課程“有機(jī)化學(xué)”（MJU2022KC525）；2022年度閩江學(xué)院教改項(xiàng)目“有機(jī)化學(xué)課程產(chǎn)教融合課堂教學(xué)方法改革與實(shí)踐”（MJUCJJG2022009）；2023年度閩江學(xué)院產(chǎn)教融合背景下應(yīng)用型課程建設(shè)項(xiàng)目“有機(jī)化學(xué)”（MJUYYKC2023025）

［作者簡介］ 洪碧瓊（1984—），女，福建莆田人，博士，閩江學(xué)院材料與化工學(xué)院系主任，講師，主要從事有機(jī)功能材料研究；黃偉奇（1980—），男，福建莆田人，碩士，福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院講師（通信作者），主要從事生物化學(xué)小分子設(shè)計(jì)與研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0121-04" ［收稿日期］ 2023-03-02

自2016年提出新工科概念后，教育部開始大力推進(jìn)新工科建設(shè)，在新工科視域下對高等教育的要求的內(nèi)涵更加豐富，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，多途徑培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才［1-2］。新工科是在新科技革命、新產(chǎn)業(yè)革命、新經(jīng)濟(jì)背景下工程教育改革的重大戰(zhàn)略選擇，是當(dāng)前我國工程教育發(fā)展的新思維、新方式［3］。高校不但要主動布置和發(fā)展一批新興的工科類專業(yè)，還要將現(xiàn)有的工科專業(yè)進(jìn)行升級改造，其中優(yōu)化現(xiàn)有學(xué)科布局與課程教學(xué)創(chuàng)新改革是高校新工科建設(shè)的重要內(nèi)容之一。

在工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中，部分地方高校不同程度的存在培養(yǎng)目標(biāo)不明確、課程體系設(shè)置與培養(yǎng)目標(biāo)之間契合度不夠、課程實(shí)踐環(huán)節(jié)相對弱化及人才培養(yǎng)模式缺乏特色等諸多問題。如此在一定程度上導(dǎo)致高校人才培養(yǎng)與社會需求脫節(jié)，出現(xiàn)供不對求、就業(yè)率低與用人單位缺人等矛盾現(xiàn)象。如何采用新理念、新要求、新途徑進(jìn)行工科專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)供給側(cè)的深化改革，進(jìn)一步提高應(yīng)用型人才培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)需求力和社會適應(yīng)性，為社會輸送“高素質(zhì)、強(qiáng)能力、應(yīng)用型”人才，為企業(yè)應(yīng)對全球生產(chǎn)技術(shù)日新月異競爭挑戰(zhàn)提供得力人才保障［4］，成為亟待解決的問題。

一、課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀

“有機(jī)化學(xué)”是學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課，課程教學(xué)內(nèi)容豐富、有機(jī)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、反應(yīng)機(jī)理抽象難以理解，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。此外，“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)還面臨課時少、學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐較少等痛點(diǎn)問題。傳統(tǒng)教學(xué)方法很難讓學(xué)生系統(tǒng)掌握有機(jī)化學(xué)知識，更別說能了解企業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向和掌握產(chǎn)業(yè)需求的知識與技能。要準(zhǔn)確把握新工科的內(nèi)涵，面向行業(yè)所需進(jìn)行學(xué)科專業(yè)布局優(yōu)化改造，為學(xué)科交叉融合創(chuàng)設(shè)良好環(huán)境，傳統(tǒng)的教學(xué)方法需要升級改造。近幾年來，為了適應(yīng)新工科的教育理念，不少高校都在積極研究如何進(jìn)行改革創(chuàng)新。根據(jù)我院現(xiàn)有的四個化學(xué)類工業(yè)專業(yè)的特點(diǎn)，并結(jié)合這三年來對“有機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬計(jì)劃在教學(xué)資源、教學(xué)手段、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)特色及評價方式等方面展開一系列探索與實(shí)踐，期望解決“有機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)的痛點(diǎn)問題，深層次提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)滿足新工科建設(shè)要求的應(yīng)用型人才。

二、教學(xué)創(chuàng)新性改革思考與探索

（一）教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化與教學(xué)資源的建構(gòu)

目前有機(jī)化學(xué)教材多數(shù)以官能團(tuán)為主線，知識點(diǎn)相對比較分散，沒有根據(jù)學(xué)生的思維特點(diǎn)來設(shè)置。想要在只有64課時的情況下系統(tǒng)講授，幫助工科學(xué)生掌握滿足產(chǎn)業(yè)需求的知識內(nèi)容存在一定的困難。我們把“新”的理念滲透于新工科建設(shè)的學(xué)科優(yōu)化之中，在保持原來按照官能團(tuán)編排章節(jié)的基礎(chǔ)上，突出與碳正離子以及羰基相關(guān)的內(nèi)容，著重講解其中的電子效應(yīng)，并鼓勵學(xué)生舉一反三。教學(xué)過程中主要是結(jié)合應(yīng)用化學(xué)、高分子材料、藥物合成、輕化紡織工程等專業(yè)特色和國際發(fā)展前沿進(jìn)行授課并激發(fā)學(xué)生志趣。將教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和應(yīng)用性三者有機(jī)融合；將反應(yīng)類型、反應(yīng)機(jī)理、合成方法三者重點(diǎn)講解；將學(xué)科發(fā)展中的前沿知識、生產(chǎn)中的最新應(yīng)用情況及其交叉學(xué)科的知識引入課堂教學(xué)。除了將現(xiàn)有教材作為教學(xué)載體外，我們還多方位拓展教學(xué)資源。首先，面對新工科建設(shè)存在的教學(xué)問題，教師很有必要“走出去”，到企業(yè)生產(chǎn)中掛職了解產(chǎn)業(yè)實(shí)際的需求。同時，也需要將企業(yè)工程師“請進(jìn)來”，參與課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與講授，將生產(chǎn)一線的需求創(chuàng)設(shè)成為教學(xué)情境融入課堂教學(xué)。其次，充分調(diào)研產(chǎn)教之間的關(guān)系，掌握應(yīng)用型工科人才所需要的知識建構(gòu)體系，根據(jù)產(chǎn)業(yè)需要掌握的技術(shù)能力對傳統(tǒng)“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行升級調(diào)整。最后，教師授課過程中深度結(jié)合各工科專業(yè)特點(diǎn)，不拘泥于所采用的教材，適當(dāng)增加一些與專業(yè)發(fā)展有關(guān)聯(lián)性、啟迪性的知識，并注重教學(xué)實(shí)用性的相關(guān)知識；與其他相關(guān)學(xué)科相交叉，引入學(xué)科國際前沿性知識，圍繞產(chǎn)業(yè)需要全方面提高學(xué)生的專業(yè)技能和行業(yè)服務(wù)能力；利用學(xué)習(xí)通平臺建立在線“有機(jī)化學(xué)”課程，在線課程內(nèi)容主要包括：教學(xué)大綱、電子教材、教學(xué)日歷、教學(xué)視頻、教學(xué)課件、單元習(xí)題庫、線上作業(yè)、線上討論、知識點(diǎn)測驗(yàn)、案例分析及課外拓展的參考資料等［5］。

（二）教學(xué)手段多樣化并智能化

教學(xué)過程中利用現(xiàn)代化“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，充分利用學(xué)校建設(shè)的智慧教室，通過學(xué)習(xí)通平臺，將線上課堂與線下教學(xué)深度融合，構(gòu)建“課前自主學(xué)習(xí)+課上互動探討+課后個性化輔導(dǎo)”的線上線下混合式教學(xué)模式，充分發(fā)揮線下課堂與線上教學(xué)的優(yōu)勢，利用智慧教學(xué)特色，教師引導(dǎo)和監(jiān)督教學(xué)過程，突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立與自主學(xué)習(xí)的能力。我們將學(xué)習(xí)平臺通過App作為媒介構(gòu)建線上課程，教師在上課之前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、知識點(diǎn)資料卡片、課程相關(guān)的教學(xué)視頻、教學(xué)PPT、學(xué)案等資料，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自身掌握的情況，有針對性地反復(fù)觀看自己不懂的知識點(diǎn)，或者通過QQ/微信群與教師、同學(xué)交流討論。任課教師根據(jù)平臺統(tǒng)計(jì)結(jié)果查看學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，分析歸納本節(jié)課的難點(diǎn)和易錯點(diǎn)。在課堂上再次利用學(xué)習(xí)通App及教學(xué)課件PPT分析和解決教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識。通過課堂活動中簽到、選人、投票、搶答、隨堂練習(xí)、主題討論、問卷調(diào)查等功能實(shí)現(xiàn)師生、生生互動交流，使學(xué)生成為課堂的主體，能夠積極主動參與課堂教學(xué)過程，達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量的效果［6］。

（三）教學(xué)設(shè)計(jì)“以生為本”并體現(xiàn)個性化

傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師更多關(guān)注的是“教”而忽略了“學(xué)”，大部分學(xué)生對知識的接受都是比較被動的，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，這就需要我們深入思考，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式?，F(xiàn)在的教育倡導(dǎo)“以學(xué)生為本，以學(xué)生為中心”，我們采用翻轉(zhuǎn)課堂的形式，嘗試互變課堂教學(xué)角色。在教師引導(dǎo)下，將課程中的一些內(nèi)容設(shè)計(jì)成為科普性、探究性課題，照顧到不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生，讓優(yōu)秀的學(xué)生和一般的學(xué)生都能參與到課堂教學(xué)互動中來。比如在《立體異構(gòu)》章節(jié)中，通過翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生分組課前收集和查閱相關(guān)資料，并采用圖片和視頻介紹生活中的手性物質(zhì)：左旋的維生素C可治療壞血病、右旋組氨酸有甜味、L-旋谷氨酸有鮮味、人體只能吸收右旋的葡萄糖等。再比如，講到《偶氮化合物》章節(jié)，教師將輕化工程、紡織工程專業(yè)學(xué)習(xí)一般的學(xué)生劃分為不同的小組，倡導(dǎo)學(xué)生在小組內(nèi)對布置的題目、作業(yè)、項(xiàng)目進(jìn)行討論，選擇代表介紹偶氮染料，讓學(xué)生明白如何將偶氮染料廣泛地應(yīng)用在紡織品印染工藝中，理解所學(xué)知識與專業(yè)的關(guān)聯(lián)性，學(xué)會學(xué)以致用，逐步構(gòu)筑新工科人才所需要的知識結(jié)構(gòu)體系，并培養(yǎng)學(xué)生善于表達(dá)觀點(diǎn)和挖掘新視角的能力，并體會到團(tuán)隊(duì)協(xié)作和研究式學(xué)習(xí)帶來的成就感。同時，充分利用快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)，收集各種閱讀碼并提供給學(xué)生，充分利用“掃碼閱讀”來拓寬專業(yè)視野，將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（四）課程思政的巧妙融入

通過課程思政的引領(lǐng)，推動新工科背景下應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)的高度和深度。我們在課堂中可以采取一些措施巧妙地融入思政元素。比如在教授有機(jī)含氮雜環(huán)化合物時將震驚全國的“三聚氰胺”毒奶粉事件引入課堂，“高科技”的偽造蛋白質(zhì)給人類身體帶來的危害，讓學(xué)生樹立正確的“三觀”，正確運(yùn)用有機(jī)化學(xué)知識來創(chuàng)造生活，并結(jié)合誠信教育，培養(yǎng)學(xué)生高尚道德人格。例如《醇酚醚》章節(jié)，講述麻醉藥的發(fā)展歷史和冠醚的發(fā)現(xiàn)史（“好運(yùn)氣”的偶然性與必然性），介紹2021年《科學(xué)》報道細(xì)胞色素p-450單加氧酶仿生催化氧化法，挑戰(zhàn)了催化領(lǐng)域十大挑戰(zhàn)性難題之一，突破前人仿生催化設(shè)計(jì)配體的認(rèn)識和局限性，讓學(xué)生領(lǐng)會到科技的發(fā)展給我們生活帶來了質(zhì)的飛躍。將課程思政元素巧妙處理后“進(jìn)大綱、進(jìn)教案、進(jìn)課堂”形成完整的德育體系，進(jìn)而成為一條以專業(yè)知識為載體、提升思想政治理論課說服力與實(shí)效性的有效推進(jìn)途徑。

（五）評價體系的多元化

針對傳統(tǒng)考核方式存在的弊端，我們需要探索一套適合課程特點(diǎn)和專業(yè)特色的考評體系。“有機(jī)化學(xué)”的考核方式通常采用期中考試成績（30%）與期末考試成績（70%）相結(jié)合的形式，經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前所采用的考核方式存在很多弊端。評價過程忽略了對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性、分析和解決問題能力的評價，而且僅僅由期中和期末考試成績來定總成績，并不能充分評價學(xué)生整體能力和學(xué)習(xí)效果。新的發(fā)展趨勢要求我們轉(zhuǎn)變教育觀念，積極探索和實(shí)踐出一種或多種適合課程特點(diǎn)并且具有專業(yè)特色的評價方式，以切實(shí)有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生良好的內(nèi)驅(qū)力。經(jīng)過近年來的實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)可以采用綜合性評價方式即終結(jié)性考試成績和形成性評價成績（包括上課出勤、課后作業(yè)完成情況、教學(xué)課堂上的提問以及各個章節(jié)小測、期中考試等）各占50%。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，“有機(jī)化學(xué)”實(shí)驗(yàn)考核主要采取實(shí)驗(yàn)報告成績、實(shí)驗(yàn)理論考試、操作規(guī)范性等幾個方面來綜合評定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績，這就造成了學(xué)生相互抄寫實(shí)驗(yàn)報告，機(jī)械識記實(shí)驗(yàn)理論知識等問題，考核成績無法準(zhǔn)確反映學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的能力，待到就業(yè)時，就基本上忘記實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性了，甚至有些學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理和步驟都不能理解。在應(yīng)用型人才供給側(cè)，我們需要進(jìn)行改造，在考核方式中我們將保留傳統(tǒng)的幾個考核內(nèi)容，并增加新的考核評價內(nèi)容。推行采用綜合評價來評定實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成績，即實(shí)驗(yàn)報告成績（包括預(yù)習(xí)報告、實(shí)驗(yàn)過程的完成情況、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性等）（占總成績的50%）、實(shí)驗(yàn)理論考試（占總成績的20%）和實(shí)驗(yàn)操作考試（包括合成路線的設(shè)計(jì)是否合理、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性程度、實(shí)驗(yàn)過程中遇到問題的解決能力如何）（占總成績的30%）來全面評價學(xué)生對本課程知識的掌握程度以及解決實(shí)際問題的能力。多元化的評價體系有利于學(xué)生的全面發(fā)展，并且更能促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。

結(jié)語

經(jīng)過五年的改革創(chuàng)新與實(shí)踐，取得了一些階段性的成果。一是學(xué)生學(xué)習(xí)效果全面提升，這幾年學(xué)生學(xué)習(xí)“有機(jī)化學(xué)”課程的積極性明顯提高，相關(guān)專業(yè)考研上線率也從12.3%提升到35.6%。二是學(xué)生創(chuàng)新能力大幅提高，學(xué)生參加多項(xiàng)有機(jī)化學(xué)相關(guān)的比賽，獲得許多國家級和省級技能競賽的獎項(xiàng)，學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，獲批國家級2項(xiàng)、省級4項(xiàng)，學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力得到了有效提高。三是教師教研水平明顯提高，筆者獲得了4項(xiàng)校級教改項(xiàng)目和2項(xiàng)課程思政教改項(xiàng)目、課程思政示范課程，并且獲得校級教學(xué)創(chuàng)新大賽特等獎、教學(xué)成果獎一等獎等。

課程創(chuàng)新成果推廣取得了初步的成效，但仍然存在進(jìn)一步提高和改進(jìn)的地方。針對各工科專業(yè)的培養(yǎng)方案有效構(gòu)建出符合實(shí)際需要的“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)體系，并推動多學(xué)科相互交叉融合的進(jìn)程，期望能實(shí)現(xiàn)本校“不求最大、但求最優(yōu)，但求適應(yīng)社會需求”的辦學(xué)思想和理念，培養(yǎng)滿足產(chǎn)業(yè)需求的應(yīng)用型工科人才。同時打造具有應(yīng)用型工科專業(yè)特色的一流“有機(jī)化學(xué)”課程，并將研究成果進(jìn)一步完善和推廣。

參考文獻(xiàn)

［1］冉景榆，霍嘉銳，付亮.“產(chǎn)教、產(chǎn)研、科教”三融合視域下《材料化學(xué)》課程改革的實(shí)踐探索［J］.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐，2020，3（15）：52-54.

［2］周立亞，段文貴，何熙璞，等.“新工科”背景下廣西大學(xué)化學(xué)類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐［J］.大學(xué)化學(xué)，2021，36（11）：116-119.

［3］王強(qiáng).新工科背景下新能源材料與器件專業(yè)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革探索［J］.大學(xué)化學(xué)，2019，34（7）：42-46.

［4］洪碧瓊.新工科背景下地方高校有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革初探［J］.廣州化工，2020，48（18）：130-131.

［5］張振琳，韓穎，李青松，等.新工科背景下《高分子材料研究方法》課程教學(xué)與改革的探索［J］.高分子通報，2021（11）：81-84.

［6］王希越，婁大偉，高文秀，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下《儀器分析》教學(xué)改革探索［J］.吉林化工學(xué)院學(xué)報，2021，38（10）：16-18+22.