順應時代發展，創新農藥化學課程教學

周遠明　　孫家隆

（青島農業大學化學與藥學院，山東青島266109）

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順應時代發展，創新農藥化學課程教學

周遠明孫家隆*

（青島農業大學化學與藥學院，山東青島266109）

摘要：順應時代發展對農藥化學教學的要求，依據現代教學論的基本原則，對農藥化學課程教學進行了課堂教學－學生實驗－生產實踐“三位一體”的改革與實踐，形成了理論學習－實驗－理論學習－實踐－理論學習的良性教學模式。實踐表明，該模式能全面有效地提高學生創新能力和綜合素質。

關鍵詞：農藥化學；農藥化學實驗；生產實踐；教學改革

農藥化學是高等農業院校農藥方向藥學專業和制藥工程專業的核心課程，主要講授各類農藥的設計與合成方法、結構與活性、作用機制、代謝過程以及代表品種等關于農藥的化學方面的知識。農藥化學是農藥研究與生產的重要基礎，是農藥工作者必須掌握的一門知識，農藥化學課程的教學與改革在整個農藥學教學中起著舉足輕重的作用。農藥化學是一門不斷發展的學科，每年都有很多新產品、新技術和新發現。而傳統的農藥化學教學手段單一，教學內容與科研、生產結合較少甚至脫節。目前，農藥化學尚沒有國家統編教材，教材建設嚴重滯后，遠遠落后于科研與生產［1，2］。因此，進行農藥化學的改革探索已刻不容緩。

筆者長期從事農藥化學教學研究工作，深感該課程改革的迫切性和重要性。自2008年開始，在青島農業大學農藥方向藥學專業和制藥工程專業的農藥化學教學中，在深入研究農業院?！叭问健眲摌I教育模式［3］基礎上，進行了一系列的探索，旨在為相關教學的深化改革提供依據和借鑒。

1　教學內容設置的改革與創新

傳統的農藥化學教學以課堂理論教學為主，以適量的實驗和一周左右的生產見習為輔，由于實驗

針對該情況，我們首先將農藥化學教學內容進行了調整：將原來64學時（理論40學時+實驗24學時）的農藥化學一分為三，即農藥化學（課堂教學）48學時、農藥化學實驗40學時、農藥化學生產實踐4周，形成理論學習－實驗－理論學習－實踐－理論學習的良性模式（圖1），收到良好的效果。改革后的教學內容安排見表1。

2　精講創新、提升教學質量

2.1教材及參考書改革同步展開

農藥化學是一門發展的學科，每年都有很多新成果出現。而當前被普遍采用的農藥化學教材為1997年南開大學唐除癡等編著的《農藥化學》，該教材對農藥品種的合成方法、作用機理、生物活性與構效關系等進行了較全面的闡述，但其不足之處是自其初版以來至今未修訂，不能很好地體現農藥化學的研究前沿。為此，我們編寫了《農藥化學合成基礎》作為農藥化學課程的配套教材。該書（化學工業出版社2008年7月第1版，2013年8月第2版，已被多所農業院校用作教材）圍繞“農藥化學合成”主題展開講述。從系列到重要品種，系統闡述各類農藥的結構特點與合成設計思路，展現出一個全面而系統的當前農藥的化學合成知識體系，較好地完善和豐富了農藥化學課程內容。同時我們還編寫了《現代農藥合成技術》（2011年6月化學工業出版社出版，獲2012年中國石油和化學工業出版物獎一等獎）作為農藥化學課程的主要參考書，由于該書與農藥化學、農藥化學合成基礎相得益彰，從而使得學生知識面進一步擴大，為下一步的學習與工作打下了堅實的知識基礎。

2.2訓練科學思維、培養創新能力

針對農藥化學課堂教學，首先將農藥劃分為大類，研究該大類農藥的通性；然后選取各大類中有代表性的農藥品種進行講授、討論，以點帶面、點面結合。學習各大類農藥之后，引導學生發現、領會各類農藥的內在關聯性，使之成為完整的農藥化學體系。具體體現在如下兩個方面。

2.2.1剖析前人成果，凝練創造性思維

傳統教學以講解各類農藥結構特點為主，我們的改革是適時地引入先導化合物及其優化、電子等排與品種篩選等概念，從而探究農藥化學的研究方法與科學精髓。如在講授甲氧基丙烯酸類殺菌劑時，用圖2進行剖析、歸納，清楚地揭示出了該類農藥的創制經緯：ICI公司和BASF公司通過對天然化合物stroblurin A的深入研究，得到優化探索物B，在B的基礎上發現了優化先導化合物C，經過廣泛的結構改造篩選出新穎的高活性殺菌劑嘧菌酯。根據生物電子原理，創制發明了作用機理獨特、極具發展潛力和市場活力的新型殺菌劑［4］。

在此基礎上分析總結出甲氧基丙烯酸酯類農藥的結構特點（圖3），同時講授生物等排等農藥創制的具體方法，使學生的農藥創制思維得到訓練和培養。

圖2　甲氧基丙烯酸酯類農藥的創制［5］

2.2.2研究創制經緯、培養科研思路

對于具體農藥品種的教學，傳統教學多以該農藥品種的性能、結構、應用為主；我們則從創制經緯著手，解析創制與合成。通過全面分析探討，使學生的發散性思維得到培養和鍛煉。如講授新農藥氟蟲雙酰胺品種時，我們首先剖析其創制經緯：1989年大阪府立大學津田（Tsuda）等發現先導化合物a具有一定的除草活性，通過芳香性等排優化得到化合物b，其除草活性沒有顯著提高。優化過程中發現在苯環上引入硝基時所得化合物c的除草活性沒有明顯提高，卻對害蟲具有選擇性活性。以其作為殺蟲先導化合物進一步優化，發現用碘原子取代硝基、在酞胺取代基的苯環4位引入七氟異丙基、在烴基胺的側鏈部分引入硫原子，其殺蟲活性顯著提高。經過進一步的取代基結構變換，最終開發出了氟蟲雙酰胺（圖4）。

圖3　甲氧基丙烯酸酯類農藥特征結構［6］

圖4　氟蟲雙酰胺創制經緯［5］

進而在研究氟蟲雙酰胺合成路線基礎上，發現該農藥新品種的實用合成路線：通常以3-碘代鄰苯二甲酸酐為起始原料，經兩個途徑：①路線1→2（2′）→3（3′）→4，即酸酐先與硫胺反應形成亞胺后再與苯胺反應或酸酐先與硫胺反應轉位后再與苯胺反應（實際生產中多用該法）合成氟蟲雙酰胺。②路線5→6（6′）→7（7′）→8，即酸酐先與苯胺反應形成亞胺后再與硫胺反應或酸酐先與苯胺反應轉位后再與硫胺反應合成氟蟲雙酰胺（圖5）。

3　形成科學方法，養成探索精神

3.1規范教材，完善教學內容

由于農藥化學屬于一門新興學科，因此當前還沒有統一的實驗教材。為此，我們編寫了《農藥學實驗技術與指導》一書（化學工業出版社2009年7月出版，已被多所農業院校用作教材），作為農藥化學的實驗教材。編寫過程中，力求系統闡述各類農藥學實驗的技術與方法，對學生進行全面而系統的農藥學實驗知識體系的培養與訓練，從而扎實地鞏固所學農藥化學理論知識。由于學生畢業后將到農藥方面的企事業單位、科研單位或專業管理單位工作，該書盡量與生產實際一致，編輯了相關圖片與工藝流程，同時介紹了國家相關農藥的規范與標準，以便畢業生盡快適應工作與學習崗位。

3.2做研究性實驗，培養科研能力

傳統的實驗教學往往是教師將整個實驗過程進行詳細的講授，學生機械地按照規定的實驗步驟操作；并且實驗多為演示性、驗證性的實驗，實驗效果很差，學生的實驗技能不能得到有效訓練。為了培養學生的科研興趣、動手操作能力、分析和解決實際問題的能力以及創新意識，我們精選的學生實驗為：與實際生產相關聯的綜合性實驗（40%）、設計性實驗（40%）及與科研相關的研究創新性實驗（20%），實驗為一人一組，整個實驗教學過程如圖6所示。

圖5　氟蟲雙酰胺的合成路線［5］

圖6　研究性實驗培養方案

即對于每個選定的實驗，學生在自我學習與研究教材、查閱文獻的基礎上，形成各自的實驗方案，經教師點評與改進后獨立完成實驗，實驗過程要求規范操作、記錄詳細，力爭實現“教、學、研”緊密結合的實驗教學模式，培養學生的研究素質和科學精神。

3.3規范實驗報告、提高分析能力、養成探究精神

我們對實驗報告的要求是：一份完整的實驗報告，必須逐項體現實驗目的、實驗原理、實驗操作、實驗記錄、數據處理、結果與討論、問題與思考等7項內容，以此來培養學生的文字表達能力和概括綜合分析問題的能力。實驗報告經教師批閱后，再返給學生，以便能夠及時意識到自己在實驗過程中的不足以及改進方法和注意事項，達到學生掌握知識、培養技能、提高素質的目的。

3.4重視考核、培養綜合素質

農藥化學理論課程與實驗課程的分離，標志著農藥化學實驗已經成為一門獨立的課程，獨立考核極大地提高了學生對農藥化學實驗的重視度。考核成績由兩部分構成：實驗部分（60%）、期末考核（40%）。其中實驗部分成績由實驗結果（50%）和實驗報告（50%）組成。期末考核為農藥化學實驗技術與操作方面的現場答題和操作相結合，題目為個人隨機抽取相關問題。

4　生產實踐，深入企業、學以致用

以前的農藥化學生產實踐課時間為一周，扣除準備階段和往返時間，實際實習時間僅為2－3天，只能稱為走馬觀花式見習。改革后將生產實踐學時改為4周，分為兩個階段（每階段2周）輪崗式實習，實習學生分A、B兩個組同時進行，2周后交換崗位。過程如圖7所示。

圖7 生產實習方案

學生實習期間采用“頂崗實習”的方式進行，通過“真刀真槍”的實戰演習鍛煉，加強了學生對農藥生產過程中各單元操作技能及研發能力等的培養與訓練，使學生對農藥工業企業有完整的整體認識，對企業的生產系統布置、生產流程、科研方法等有了更深入的了解，深入地理解和掌握了農藥工業企業生產管理的理論知識與方法技巧，從而提高了學生的實際操作能力、組織生產能力、質量監控能力、獨立思考能力和獨立工作能力等，為以后進入社會從事相關工作打下了堅實的基礎。

同樣地，農藥化學生產實踐作為一門課程單獨考核，成績由實習成績（60%）和實習報告（40%）兩部分構成，其中實習成績由實習單位指導教師給出，而實習報告成績由實習單位指導教師和帶隊教師共同評判。

5　探索與實踐的有益效果

5.1學生學習農藥化學的積極性極大提高

實驗、實踐與理論課的緊密結合，使抽象的理論變成了有形的知識，學生感覺到了所學知識的“有用性”，因此對農藥化學的學習積極性大幅度提高。主要表現在課間或課后詢問和討論農藥化學問題的學生大量增加，由原來的被動學習轉變為主動學習。很多學生對農藥的創制與開發、綠色生產等問題產生了濃厚的興趣，并選擇農藥化學作為終身事業。在已經畢業的5屆畢業生中，每年有50%左右的畢業生選擇了農藥化學方面研究生招生考試，有40%左右畢業后從事與農藥相關的工作；近5屆畢業生的就業率達到100%（含考研），學?！皩W農、愛農、為農”的專業思想教育體系［7］得到強化和鞏固。

5.2學生實踐能力大幅度提高

農藥化學課堂教學、實驗教學與生產實踐“三位一體”的教學改革與探索，極大地激發了學生學習農藥化學的熱情。興趣是最好的老師，理論－實驗－實踐的有機結合使得農藥化學知識結構也得到了系統性的豐富、完善和強化，為學生畢業后走向社會或繼續深造奠定了堅實的專業基礎。

5.3社會各界的肯定

通過本課程一系列的改革，特別是農藥化學生產實踐的有效利用，使得學生對農藥行業有了全面的認識，有利于使自己的興趣與強項和社會需求有效對接，避免了“入錯行”、“就業難”等現象。畢業生帶著極大的興趣“學以致用”地進入社會或繼續深造，良好的協作精神和適應性使他們的潛能得到有效發揮，從而有助于大學教育與社會發展很好地匹配，學生所獲取的知識與能力能夠適應企業的需求，大大提高了學生的就業能力，使畢業生達到產學研結合的應用型本科人才［8］的要求。

參考文獻

［1］李水清.寧夏農林科技，2012，53（2），78.

［2］黃小波，吳華悅，高文霞，陳久喜.科教文匯（下旬刊），2012，No.11，133.

［3］陳光.高等農業教育，2013，No.3，11.

［4］劉長令.世界農藥大全——殺菌劑卷.北京:化學工業出版社，2006.

［5］孫家隆.農藥化學合成基礎.第2版.北京:化學工業出版社，2013.

［6］孫家隆.農藥化學合成基礎.第1版.北京:化學工業出版社，2008.

［7］郭冬生，劉春花，姚春梅.高等農業教育，2012，No.8，21.

［8］韓文瑜，丁洪浩，梅世偉.高等農業教育，2013，No.7，63.

中圖分類號：O6；G642.0

doi:10.3866/PKU.DXHX201507005

*通訊作者，Email:sunjialong6289@163.com

基金資助：青島農業大學應用型人才培養特色名校建設工程；農藥化學課程教學探索與實踐（XJG2013120）不能較好地與課堂理論教學相結合，并且生產見習往往“時間短、走過場”，結果導致學生實踐能力和創新能力較差。

The Innovation of the Pesticide Chemistry Course

ZHOU Yuan-MingSUN Jia-Long*
（College of Chemistry and Pharmaceutical Sciences，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong Province，P.R.China）

Abstract:In order to meet the demands of the pesticide chemistry education in the fast developing era，the teaching reform and practice have been made on the pesticide chemistry course by the"three-in-one" model which integrates classroom teaching，student experiments and production practice.It was showed that this model could improve students'innovation ability and comprehensive quality.

Key Words:Pesticide chemistry；Pesticide chemistry experiment；Production practice；Teaching reform