“應用化學基礎”課程理實一體化教學改革與實踐—以“從茶葉中提取咖啡因”為例

張小麗

(吉林工業職業技術學院，吉林 吉林 132013)

高等職業教育作為高等教育的一個類型，肩負著為國家培養高等技術技能型人才的艱巨任務，時代賦予的使命，使得職業教育迎來了前所未有的發展機遇。在政策的推動下，職業教育碩果累累。職業教育大發展的同時，也面臨著巨大的挑戰，尤其突顯的是生源問題，有學者指出“生源質量”問題已經成為制約大多數高職院校發展的“瓶頸”問題[1]，尤其近幾年生源數量萎縮，使得高職院校生源從分數上逐年降低。同時，生源結構也在發生著不斷變化，包含了普招高中生源、單招生源、對口升學生源、“3+2”轉段生源等。生源知識結構、年齡結構、心里狀態參差不齊，在這種相對復雜條件下，如何提高教學質量是每一位教育者都需要思考的問題，畢竟生源質量是人才培養質量保障的基礎環節[2]。為此，因材施教，探索教學改革已然成為保證教學質量的重要手段。經過幾年的探索,課程組人員基于生源現狀，解構了原有基礎化學課程所涵蓋的傳統知識體系，將以知識為主線的課程體系，重構為基于技術技能培養的課程體系[3]。重構的課程體系以實驗為抓手，以技術技能培養為主線，將原有的基礎化學相關知識有機的融入到實驗過程。利用化學是以實驗為基礎的這一特點，采取理實一體的教學模式，做到“理”、“實”結合，做中學。

1 課程改革的基本思路

1.1 結合“學苗”特點，改革教學模式

課程組成員結合生源結構多樣條件下的學苗特點，曾經嘗試了補課、降低授課難度、刪減教學內容、開放實驗室、改革考評方式[4]等，但教學效果提高不明顯，學生收益不顯著。為此，大膽嘗試突破原有“基礎化學”的以知識為主線的課程體系，打破傳統以知識傳授為主線的授課方式，整合了基礎化學和化學實驗技術課程，將基礎化學課程的理論知識融入到實踐操作中，通過掌握化學實驗的基本操作技能，滲透化學相關知識。改變原有的“理論+實踐”兩條腿走路的教學模式，將兩個相對獨立的體系有機融合，由傳統的教學模式轉變為理實一體化教學模式，使實驗室成為了教學的主陣地。

1.2 結合技術技能人才成長規律，優化課程內容

課程組教師深入企業進行專業領域調研，并借鑒大中型企業培訓經驗，選取能夠反映某個職業能力和職業素質的典型工作任務，針對化工總控工崗位技術技能要求,優化教學內容，以任務為載體，通過完成工作任務達到教學目標，實現課程內容對接職業標準。課程組經調研分析，確定將本課程的教學內容劃分為四大模塊，分別是化學實驗基礎知識、化學反應影響因素的測定與分析、有機化合物的制備與提純技術、物質的檢測技術。同時，解構原有的理論知識體系，將理論知識融入到具體的實踐項目中，每個模塊具體的項目內容可參考文獻[3]。

2 理實一體化課程改革實施案例

2.1 以學生獲得為根本，精選教學項目

有機物分離與提純技術及天然產物的分離提純相關理論知識，廣泛應用于制藥、石油化工、香料、染料、濕法冶金、水處理、化工生產等多個行業，是分析檢驗工、化工總控工等崗位人員必備的技術技能。因此，教學內容中設計了 “模塊四-典型有機化合物的制備與提純”。

茶葉作為中國特有的飲品被世人所熟知，茶葉中含有多種生物堿，其中以咖啡因為主，同時還含有纖維素、蛋白質、單寧酸和葉綠素等，通過完成“從茶葉中提取咖啡因”項目，學生將了解咖啡因的一般性質，掌握提取咖啡因的基本原理和方法，進一步熟悉萃取、蒸餾、升華、提純等基本操作，熟悉脂肪提取器提取有機物的原理和方法，逐漸具備天然產物的分離及提取相關理論和技術。

2.2 任務引領，激發學習主動性

教師提前做好微課，準備好項目素材，并以任務書的方式下發給各教學小組。實驗開始前首先檢查自學情況，通過提問或學生PPT展示等方式了解學生自學情況，同時回答學生提出的相關問題，然后教師利用簡短的PPT進行講解，包括教學目標、教學重點、實驗的原理、使用的儀器設備等，并通過規范的操作視頻讓學生快速的了解脂肪提取器的安裝步驟及安裝時注意事項。

2.3 團隊協作，貫穿素質教育

課程實施過程強調以學生為主體，在學習知識和技能的同時，培養學生獨立思考、自主學習、團隊協作、解決實際問題等能力，并在教學過程中全面貫徹素質教育，培養學生樹立誠實守信意識、安全環保健康的意識以及嚴謹的工作作風。以高加3161為例，班級共計24人，分為12個小組，每個小組2名學生。每組組長在上課之前都要幫助老師準備上課所需的實驗儀器和實驗藥品，在整個實驗過程中，負責組內同學的自評，以及其他小組的互評，能做到公平公正的進行評價，在下課之前檢查自己組負責的實驗臺是否整理完畢，包括實驗儀器是否按照教師制定的位置擺放，實驗藥品是否擺放整齊，實驗臺面是否清潔，實驗過程中產生的廢液廢渣是否合理處理等。

2.4 “理實一體”，提高教學效果

本次實驗共分為三個階段，咖啡因的提取、溶劑的回收和咖啡因的升華。每個階段涉及的理論和操作要點各不相同，可根據學生情況，決定先做后教或是先教后做，通過 “學習-討論-做-討論-做”循環模式(教師全程指導)，最后達到教學目的。

第一階段提取：學生根據教師的講解及視頻操作的觀看，以小組為單位進行實驗第一步咖啡因的提取，將茶葉研磨成粉末狀，并選擇正確的實驗儀器、實驗藥品進行操作。在此過程中教師負責指出學生每一步操作過程中的錯誤及儀器安裝的問題，根據技能考核量化表，對每個小組進行第一階段的評價。

從裝置組裝到整個提取結束需要進行兩到三次虹吸，大概耗時一小時，在此期間教師布置學習任務，包括茶葉的主要成份是什么？咖啡因的化學式是什么？為什么選用乙醇作為溶劑？脂肪提取器的工作原理是什么？教師通過下發項目訓練題的方式，讓學生以小組的形式通過查閱課本、網絡資料，分組討論來完成任務，最后通過提問講解將所有問題解決。在安裝儀器、藥品的稱量等過程中培養學生團隊協作能力和溝通能力，最后達到通過實踐操作強化理論基礎的目標。

第二階段蒸餾回收溶劑：學生在進行第二步蒸餾回收溶劑時，教師在學生組裝儀器之前通過復習提問的方式讓學生理解蒸餾操作的基本要點和注意事項，通過設問的方式使學生認識到溶劑回收的重要性，培養學生的安全、環保意識。整個蒸餾回收溶劑的過程大概需要半個小時，在此時間段內，教師除了要求學生認真觀察蒸餾現象外，還會布置學習任務，包括咖啡因主要存在哪些植物中？咖啡因在醫藥、生活中的用途？咖啡因有哪些特殊的性質？在學生小組討論的過程中，加強學生的安全意識，遠離毒品，正確對待咖啡因這種產品。

第三階段升華得到產品：學生通過升華的方式得到咖啡因，各個小組分別展示自己的產品，通過產品的質量、顏色來進行小組互評，學生上交產品，教師最后進行終極評價。根據各個小組的評價結果，學生討論影響咖啡因產率的原因是什么？影響咖啡因顏色的原因什么？在升華的過程中要注意哪些點？在討論的過程中促使學生學會思考并發現問題，在解決問題的過程當中獲得知識、學會方法和技能，與此同時也培養了學生表達、溝通的能力和樹立標準化意識。最后教師進行總結，布置下次課的預習任務。

3 調整考評方式，注重過程考核

考核在教學過程中不僅發揮著指揮棒的作用，更有助于學生形成標準意識，因此，每一個項目實施過程中都需要設計技能考核表，本項目技能考核表見表1。但最終成績不能單純以技能考核量化表為依據，還要考慮學生在討論、學習、操作等過程當中的整體表現，注重每個學生表現的職業技能和職業素質的養成。最終整個項目過程考核和技能量化考核的結果按照一定比例匯總，得到每個學生的課程評價結果。

表1 從茶葉中提取咖啡因操作技能考核評價表

表1(續)

4 結論

化工與材料技術學院的所有學生都進行了應用化學基礎課程的理實一體教學實施，采用了新的教學模式、教學方法、教學手段及課程考核評價辦法。相比傳統的教學模式，教師不在課堂的主角，而是學生學習的引導者、合作者、幫助者。回顧在以往教學時，教師只是給出概念，講解關鍵詞語，演示實驗，學生只是聽、劃、記、看。現在卻出現了不同現象，現在教學設計問題常從學生熟悉的生活情境出發，對于基礎薄弱的學生，化學不再像天書一樣難懂，把要解決的問題設成一些簡單的討論活動，調動學生積極主動的參與學習，符合學生的認識發展規律。同時，學生學習的主觀能動性和學生團隊協作、溝通能力等人文素質真正得到了提升。響應人才培養目標，取得教學了實效。

[1]楊秋波,林 宇,王世斌.高職生源質量現狀調查與影響因素分析[J].中國高教研究,2015(7):88-91.

[2]張 熳，朱寶春.關于高職教育生源質量的思考[J].職教論壇，2011(9)：137-140.

[3]張小麗.基于技術技能體系的基礎化學課程改革研究[J].遼寧高職學報,2017(4):52-54.

[4]李京文，楊 剛，孫 玉. 基于高職生源特點的多維度、多視角課程考核模式研究[J].職教通訊,2016(21):72-74.