精細有機合成課程教學中德育元素的挖掘與探索

王永剛，李 娜

(洛陽理工學院環境工程與化學學院，河南 洛陽 471023)

以德育人方可桃李滿天下，新時代，我們需要優質的德育內容，將德育付諸以實踐，開展德育教學活動，樹立道德標桿，培養新時代優質青年。由此，在專業核心課程教學中融入德育元素，實現立德樹人，是當前高等教育課程建設的新要求。

精細有機合成是應用化學專業一門非常重要的專業課。精細有機合成的開設為學生提供了有機合成相關的理論知識和基礎工藝學知識，使學生了解和掌握精細化工產品生產的主要單元反應過程、反應器的類型及要求，初步具備對合成精細化學品的路線設計與分析的能力。

深入挖掘精細有機合成課程中的德育元素，設計精細有機合成教學中的課程德育案例，不僅有利于提高學生對該課程的學習興趣及認同感還有助于提升學生在該專業的職業素養和研究態度，是應用化學專業精細有機合成課程改革的需要。我們將從以下幾個方面對精細有機合成課程的德育元素進行挖掘。

1 以啟發性教育為元素，導入精細化學品及精細化工緒論

在講述緒論章節，會向學生初步介紹精細化學品的釋義分類及精細化工的特點及原料資源情況，雖然精細化學品與人們的衣食住行緊密相關，但學生初次接觸很難樹立起精細化學品及精細化工的概念，同時精細有機合成是一門專業性極強的課程，涉及到化學專業基礎學科的無機化學、分析化學、化工原理、儀器分析及化工設備與儀表等課程內容，僅僅空泛地講解精細化工如何在工業生產、高科技領域、國際競爭中的意義，缺乏趣味性和實用性，難以調動學生積極性，此時可恰當引入德育元素，來導入緒論。

在實踐中堅持灌輸性和啟發性相統一，注重啟發性教育，引導學生發現問題、分析問題、思考問題，在不斷啟發中讓學生水到渠成得出結論，課程開始，通過理論聯系實際，將日常生活中碰到的現象和問題與課本知識聯系起來，如提問學生“手上粘上油污，水沖不掉怎么辦？”，每個學生都能回答，此時可介紹表面活性劑發展史，天然皂角→羊油和草木灰制造肥皂→蓖麻油與硫酸制土耳其紅油→礦物原料制洗滌劑→油脂出現→合成表面活性劑，表面活性劑是通過對初級化學品進行深加工而制得的一大類化工產品，屬于精細化學品范疇；再比如提問學生“餐具清洗與衛生間消毒，能使用同樣的家用洗滌劑嗎？”，學生也能夠回答，此時可介紹殺菌劑發展史，硫磺為主的無機殺菌劑→油劑殺菌劑→保護性油劑殺菌劑(二硫代氨基甲酸類衍生物的殺菌劑)→上行傳導內吸性殺菌劑，并且隨著環境狀況的改變以及突發的各類衛生事件，消費者對家庭的衛生健康更加重視，并且消殺類產品種類從單一的消毒產品向具有洗滌殺菌多種功效的復合產品發展，其涉及的清洗對象也從單一的織物向家居生活的各類洗滌用品如餐具洗滌劑、地板家居清洗劑、潔廁劑、空氣洗滌劑等發展[1]，殺菌劑也是通過對初級化學品進行深加工而制得的一大類化工產品，屬于精細化學品范疇。

這樣，以啟發性教育為元素，通過介紹表面活性劑、殺菌劑等不同類別精細化學品的發展史，導入緒論部分的講解，引導學生了解精細化學品及精細化工與日常生活和工農業及軍事航天航空事業息息相關，使學生理解精細化工行業發展迅速，屬于當今化學工業中最具活力的新興領域之一，提升了專業自信和學習興趣，更符合學生接受心理，也提高課程德育的“精準性”。

2 以“有機合成科學家生平事跡”為元素，培養奮斗精神

在進行主要單元反應的教學時，會涉及到許多著名的科學家，如講解精細有機合成基礎章節時，介紹現代有機合成之父羅伯特·伯恩斯·伍德沃德，獲得1965年諾貝爾化學獎，他以極其精巧的技術，合成了膽甾醇、皮質酮、利血平、葉綠素等多種復雜有機化合物，據不完全統計，他合成的各種極難合成的復雜有機化合物達24種以上，伍德沃德合成維生素B12時，共做了近千個復雜的有機合成實驗，歷時11年，終于在他謝世前幾年完成了復雜的維生素B12的合成工作。在有機合成過程中，伍德沃德以驚人的毅力夜以繼日地工作，例如在合成番木鱉堿、奎寧堿等復雜物質時，需要長時間的守護和觀察、記錄，那時，伍德沃德每天辛勤工作，只睡3-4個小時，其他時間均在實驗室工作[2-3]。在講解催化反應時，介紹國內的精細化工專家、中國工程院院士張生勇，他作為我國手性催化技術的主要開拓者之一，躬耕藥學領域55年，一直從事手性催化劑的設計、合成及不對稱催化反應的研究，認為要在科學的殿堂里用行動去創造知識，一定要沉下心來做研究，守得住清貧，耐得住寂寞，堅持不懈坐得住冷板凳，咬定青山不放松，以嚴謹求實治學態度為學生指路導航。

在進行單元反應教學時，穿插提及有機合成科學家的生平事跡，在介紹其嚴謹治學態度之余，還強調其優秀品質，給學生樹立學習的榜樣，教育學生著名科學家的成就也不是一蹴而就的，是經過長期奮斗和不懈工作得來的，從而培養學生奮斗精神，教育引導學生樹立高遠志向，歷練敢于擔當、不懈奮斗的精神，具有勇于奮斗的精神狀態、樂觀向上的人生態度，做到剛健有為、自強不息。

3 以“單元反應的知識點整體把握”為元素，傳播心無旁騖求知問學理念

精細有機合成課程設置上，主要單元反應是該課程重要的內容，包括鹵化、磺化和硫酸化、硝化和亞硝化、還原、氧化、重氮化和重氮鹽的反應、氨基化、烴化、酞化、水解、縮合等各章[5]，單元反應多、反應機理多、反應式多、圖表多、文字多，對初學者而言，理論知識較繁雜，學習難度大，如果不下功夫，抓住重點和突破難點，一知半解，就很難實現自主學習，更不用提學以致用了。

在教學過程中，如果面面俱到，不但影響教學效果，學生也不易靈活運用，此時引導學生進行知識點整體把握，雖然課程知識結構復雜，知識點多，但各單元反應自成體系且同時章節之間又互有聯系，教學過程中可多借助案例引導學生，在增長知識見識上下功夫，教學上體現前沿性與時代性，及時將學術研究、科技發展前沿成果引入課程，通過案例喚醒學生的“本能腦”[6]，化繁為簡，變無趣為有趣。特別是當下，在低頭族不分場合頻現、智能手機成為必需品的氛圍里，利用信息化手段和課后材料拓展作業等形式，將單元反應知識點用實驗視頻、模擬動畫、圖表等方式展示，指導學生進行知識點線下鞏固，當學生通過動畫視頻直觀感受到相關知識點、加深印象和提高興趣時，其注意力就從消耗時光的手機游戲方向轉移到求知問學上，從而在實現教學目標的同時，教育引導學生珍惜學習時光，心無旁騖求知問學，增長見識，豐富學識，沿著求真理、悟道理、明事理的方向前進。

4 以“有機合成實驗及工藝放大或工廠實踐” 為元素，培養創新思維和環保意識

應用化學專業開設的初衷是培養具有實踐能力和創新精神的高素質應用型專業技術人才，精細有機合成課程也要在增強綜合素質上下功夫，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維。

具體課程設置上，增加學生進入科研實驗室開展試驗項目的機會，在有機實驗中常常需要蹲點實驗室，連續十幾個小時甚至幾天才能得到產物，實驗過程中也不是一帆風順的，反應路線和操作步驟需要不斷改進調整，這個實踐過程正是籍以培養學生創新能力和發散思維的契機。教師可有意識地進行課程設計，在進入合成實驗室前，啟發學生先運用單元反應中涉及的有機合成反應知識，設計不同的合成路線，并且比較各個路線的差異，在具體實驗室操作時，分組進行不同合成路線實踐，再針對實驗過程中出現的問題，鼓勵學生大膽提出自己的想法，積極尋找解決問題的不同答案，再對比總結，從而培養學生的創新思維。

同時，中試工藝放大或工廠實踐也是培養學生創新思維的好途徑，100 kg以內的中試放大，在具備中試反應釜設備的部分高校實驗室也能夠實現，在工藝放大實驗前，可以問學生一些放大問題，譬如“像圖1[7]這樣，用加大號的設備行不行？”，“旋轉蒸發儀也設計成加大號的嗎？”，“反應物料怎么轉移呢？”，觀看圖1的放大圖示，學生直觀地認識到工藝放大并不是僅僅使用大型設備這么簡單，那么工藝放大實踐要怎么做呢？學生帶著問題去思考、去查閱文獻資料的過程，就培養了創新思維，再結合中試或工廠實踐，學生會發現：把一個實驗室合成的過程簡單地轉變為在工藝設備上連續的、重復的單元操作是一個綜合復雜的過程，反應容器的數量和大小(試劑罐、反應釜、餾分接收器、分液容器、濾液容器、結晶器等)，以及過濾設備的數量和型號、產品干燥設備、傳輸線、泵、閥門，所有項目的選擇都要考慮化學相容性和操作適用性，最終化合物的產出以及在工藝操作上消耗的時間都與實驗室操作不同，就表面投料這一操作，與實驗室中從攪拌器到溶液表面只有零點幾米的距離情況大不相同，在一個中型反應釜中，從攪拌器到溶液表面間的2-4米的距離即會導致混合梯度和小區域的化學計量不平衡的產生，結果會導致產品結構及純度范圍的巨大變化和不確定性。通過以上中試放大或工廠實踐，學生培養了創新思維，達到了課程德育設計的目的。

圖1 化工工藝放大

此外，還可以在實驗室操作、中試放大或工廠實踐中，強化學生精細化學品生產過程中存在的廢水、廢“泥”、廢氣、廢物和高能耗問題，引導學生了解查閱問題解決方案，理解“綠水青山就是金山銀山”，有利于同時培養專業技術能力和綠色發展理念[4]，培養環保意識。

5 結語

由于精細有機合成課程與其他化學專業知識一樣，具有強調邏輯性、體現專業性的特點，教學內容繁多、理論知識深奧，在從事教學過程中，教師有意識地把教學知識點中所隱藏的德育元素挖掘出來，將德育與專業知識教育相融合，讓德育元素巧妙的融入知識點的各個方面，在解疑釋惑、凝聚共識中不斷給學生以思想啟迪和文化滋養，最終形成全員、全程、全課程育人的格局，實現教學與育人相統一。