基于應用型人才培養(yǎng)的《綠色化學》課程教學改革的實踐

劉福燕 文傳軍 劉娟 陳鑫宏

摘要：為適應形勢發(fā)展和應用型人才培養(yǎng)的需要，從完善和優(yōu)化教學內容、改進教學方法和改革考核方式等方面對《綠色化學》課程進行教學改革實踐研究，旨在培養(yǎng)學生運用基本知識解決精細化工領域工程實踐問題的能力。結果表明，學生更樂于接受合作性學習和新穎的教學方法，而且學習效果顯著提升。

關鍵詞：綠色化學；課程改革；應用型人才培養(yǎng)；化學工程與工藝

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）23-0137-03

一、引言

隨著經濟的迅猛發(fā)展和科技的不斷創(chuàng)新，人們的生活水平和生活品質不斷提升，這與各種各樣化工產品的出現(xiàn)是密不可分的。然而，化工行業(yè)（尤其是精細化工）在為人類創(chuàng)造財富與衣、食、住、行、用的同時，還帶來了全國乃至全球性的環(huán)境污染與破壞[1，2]。據(jù)統(tǒng)計，全球環(huán)境污染事件中，90%的事件與化工有直接關聯(lián)，而其余10%的污染事件雖與化工行業(yè)無直接關系，但也有不可否認的間接關系。按照上述的邏輯推斷，環(huán)境污染的“罪魁禍首”主要是化學與化工行業(yè)。在這種新的形勢下，化學應該放慢腳步或停滯不前，等待環(huán)境治理使大自然回歸原貌，或是整裝待發(fā)，探求一條環(huán)保、綠色、可持續(xù)的道路繼續(xù)發(fā)展。在挑戰(zhàn)與機遇并存的時代，綠色化學應運而生，并為不斷完成其歷史使命而不懈努力[3，4]。

隨著國家對綠色、安全、環(huán)保、可持續(xù)等理念的重視，為了培養(yǎng)應用型人才，化學工程與工藝專業(yè)《綠色化學》課程已引起了學者們更多的關注和興趣。《綠色化學》課程是化學工程與工藝專業(yè)的專業(yè)選修課之一，該課程是基礎知識、專業(yè)知識、設計和管理的有機結合。通過該課程的學習，學生需掌握綠色化學十二條基本原理的基礎知識，并且掌握綠色原料、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑、綠色化學品的評價原則與選取原則，掌握綠色化學反應的設計原則以及各種化工過程的綠色化學管理等專業(yè)技術知識，為畢業(yè)后從事綠色化學品的開發(fā)、綠色化學工藝的設計與管理等工作做好知識和能力儲備。根據(jù)國家對綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等理念的重視，筆者在修改該課程的教學大綱過程中發(fā)現(xiàn)，其教學內容不完整，且部分內容之間有沖突。由于該課程的涉獵面非常廣，知識抽象繁雜，如何優(yōu)化教學內容和強化教學效果顯得非常重要[5]。為了適應形勢發(fā)展和應用型人才培養(yǎng)的需要，本文針對常州工學院化學工程與工藝專業(yè)原有的《綠色化學》課程大綱，從完善和優(yōu)化教學內容、改進教學方法和改革考核方式等方面對《綠色化學》課程進行了教學改革實踐研究[6，7]，旨在培養(yǎng)學生運用綠色化學基本知識解決化工領域實踐問題的能力，并且開展在自然科學的教學中滲透保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的綠色教育理念[8，9]。

二、完善和優(yōu)化教學內容

常州工學院化學工程與工藝專業(yè)原有的《綠色化學》課程大綱中主要存在的問題有：教學內容知識體系不完整，基礎知識對實踐能力的支撐不足，部分內容雜亂有重復。針對以上問題，本文特作以下改進。

1.完善知識體系。與傳統(tǒng)化學相比，綠色化學的基本理論與知識仍舊是依賴于四大基礎化學（無機化學、有機化學、分析化學和物理化學），但是其核心內容是遵循綠色化學十二條基本原則，并利用基本理論與知識探索綠色、環(huán)保、安全和可持續(xù)發(fā)展的道路。《綠色化學》課程的教學核心內容應包括綠色化學原理、綠色有機合成技術、綠色化學反應、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑、綠色化學品等部分。同時，綠色化學相關的最新科研成果（如新的高效無毒的催化劑體系、綠色溶劑、原子經濟性反應等）也應體現(xiàn)在教學內容中，讓學生切實體會綠色化學帶來的成就。其他所需的相關知識，學生可通過《有機化學》《無機化學》《物理化學》及相關專業(yè)實驗等先修課程掌握。

2.重構知識結構。《綠色化學》課程涉獵面較廣，知識抽象繁雜。其中，綠色化學基礎知識部分的理論性較強；綠色化學反應、綠色原料、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑部分涉及綠色評價與設計，以及綠色反應過程的管理，則偏重實踐應用。因此，我們可將該課程的知識結構分為理論知識和實踐知識兩類。以理論知識和實踐知識為兩翼，以基礎理論為支撐，循序漸進地提升學生的知識能力、實踐能力和創(chuàng)新協(xié)作能力。

3.樹立團隊意識。現(xiàn)代社會處于信息大爆炸時代，而個人的精力和能力都是有限的，因此在教學過程中尤其要注重培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作意識和交流溝通能力。例如在進行課外課題調研匯報時可以多人分工合作，要求團隊中每個人分管各自最擅長或最熟悉的部分；在形成調研報告和匯報PPT時可成立調研組，要求團隊所有人員都參與進來；而在進行調研結果匯報時更是考驗團隊協(xié)作和溝通能力的關鍵時刻。

三、改進教學方法

根據(jù)《綠色化學》課程教學內容和能力要求，可利用現(xiàn)有課堂，逐步探索并不斷改進教學方法，并考察實際教學效果。為了實現(xiàn)上述培養(yǎng)目標，我們主要采取了課堂教學和多媒體演示、翻轉課堂模式等教學方法。

1.課堂教學和多媒體演示。傳統(tǒng)的課堂講授和多媒體演示仍是該課程的主要教學方法，而我們講授的內容是圍繞一定的工作任務進行的，即將工作任務課程化。例如在進行原子經濟性的教學時，通過理論學習使學生掌握方法后，我們會給學生布置工作任務（目前所學化學反應類型的原子經濟性分析），讓他們帶著問題去學習，并在自己熟悉的知識中加以應用。最后根據(jù)每位學生的問題進行答疑和討論，完成由“師本課堂”向“學生自本課堂”的轉變[10]。對于任務量大的內容可以分組合作，共同完成。這樣激發(fā)了學生的學習興趣，使學生感到學有所用，大大提高了教學效果。

2.翻轉課堂教學模式[11]。這種教學方法是讓學生利用共享平臺的在線開放課程或國家、省級精品課程等公共教學資源進行學習。其優(yōu)點是學習時間靈活，學生可以在線上和線下同時學習。由于該課程內容繁多且課時有限，傳統(tǒng)的教學方式難以達到好的教學效果，為了充分調動學生學習的積極性，發(fā)揮好課堂主陣地的作用，探索出了翻轉課堂教學模式。《綠色化學》課程實施的翻轉課堂教學模式主要是利用網上在線共享課程資源、手機微信平臺，通過課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)開展教學。例如在講解原子利用率計算時，課前先讓學生通過網上在線共享課程學習相關原子利用率計算的內容、步驟等理論知識，若有問題通過手機微信平臺討論答疑；課中重點講解共性問題，引導學生掌握計算內容；課后布置練習，輔導答疑。翻轉課堂氣氛活躍，學生參與度非常高，既提升了學生自我學習的主動性，又能鍛煉學生的理解和表達能力。這是一種新穎的、受歡迎的、合作性學習的教學方法。但目前我國網上在線共享課程資源中專業(yè)課程較少，或者只對本校學生開放，這就需要各高校加快建設網上在線共享專業(yè)課程，并且不斷提高開放程度。

四、改革考核方式

為了強調《綠色化學》課程對理論和實踐知識的并重，我們分別采用不同的考核方式，即開卷考試、調研匯報和平時考核相結合的考核方式，對學生掌握該課程理論和實踐知識的能力進行考核。

采取開卷考試方式考核理論類知識，主要考查學生對基本理論的掌握情況，可采用選擇、填空、判斷、簡答、計算等多種題型；采取調研匯報方式考查學生對綠色化學原理的理解及應用能力，讓學生自由組隊（3—5人），由團隊成員討論確定一個有關綠色化學原理的課題為主題，通過查閱網上資源進行調研，培養(yǎng)學生的團隊合作及溝通交流能力和語言表達能力；采用平時考核方式考查學生參與課堂的情況，可通過課堂回答問題、課后完成作業(yè)等實現(xiàn)。以上3種考核成績根據(jù)內容量按一定比例綜合構成課程成績。這種考核方式可以加深學生對知識的理解和應用，改善了傳統(tǒng)的“考前死記硬背、考后一片空白”的弊端。總之，高校要注重培養(yǎng)學生學習知識和應用知識的能力，真正做到授之以漁而不是授之以魚，讓學生掌握真本領、觸類旁通，以便在踏入工作崗位后能迅速勝任不同的任務。

五、結語與展望

針對應用型人才培養(yǎng)的目標和《綠色化學》課程建設的要求，本文從完善和優(yōu)化教學內容、改進教學方法和改革考核方式等方面對高校化學工程與工藝專業(yè)的《綠色化學》課程進行了教學改革實踐研究。通過對該課程的改革，旨在培養(yǎng)學生運用綠色化學基本知識解決化工領域實踐問題的能力，加快應用型人才的培養(yǎng)，使學生們掌握真本領，畢業(yè)后能夠直接勝任工作任務，更好地服務于地方經濟社會的發(fā)展。

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