新工科背景下精細化工課程的教學探索*

錢 朋

(阜陽師范大學化學與材料工程學院，安徽 阜陽 236037)

2017年，教育部提出持續深化工程教育改革的重大行動計劃-“新工科建設”[1]。“新工科建設”以全面落實立德樹人為根本任務，以一流人才培養、一流本科教育、一流專業建設為目標，培養德學兼修的創新型、高素質人才，逐漸形成具有中國特色和世界水平的工程教育體系[2]。2020年，教育部發布了《高等學校課程思政建設指導綱要》，全面推進高校課程思政建設，發揮好專業課程育人作用，提高人才培養質量。綱要指出不同學科門類，專業課程需根據課程內容，結合課程特點，挖掘課程思政元素，融入課程教學過程，達到思政育人目的[2]。這就需要高校教師在傳授專業基礎知識的同時，也要對學生 “潤物無聲”的進行思想教育，打造一個有深度、有溫度的課堂[3]。

精細化工工業與人民的生活和社會的方面息息相關，是當今化學工業中最具有活力、最具創新性的領域之一，是化學工業發展的戰略重點之一，也是衡量一個國家化學工業發達程度的主要標志。因此，國內外都高度重視精細化學品的研制、開發和生產[4-5]。近些年來，我國的精細化工產業對精細化工人才的需求越來越多，另一方面，對精細化工人才的要求也越來越高。如何適應國家經濟社會發展需求，積極融入長三角和服務皖北區域經濟社會發展，這就要求我院培養的應化專業學生不僅要熱愛祖國，而且要具備高度的社會責任感和良好的創新意識及實踐能力。因此，精細化工被列為我校應用化學專業的核心課程。通過該課程的學習，使學生能夠系統掌握各類常見精細化學品的基本原理、合成工藝、應用性能等，從而能夠運用所學知識解決部分精細化學品在合成和應用方面存在的問題，進而為學生從事精細化學品的生產和研發提供必要的理論知識和技能基礎[6]。

1 當前教學現狀

精細化工這門課程是我院應用化學專業大三上學期開設的專業核心課程。在學習這門課之前，該專業學生已經學習過無機化學、有機化學、分析化學、物理化學四大基礎化學。因此，學生對于一些基本概念，反應原理，反應類型等有一定的掌握。但是在實際教學中，發現學生一方面相關知識較為薄弱，尤其是在有機合成反應路線方面。而目前精細化工行業中有機精細化學品占的比重較大，故學生在學習這門課的時候較為吃力，尤其是精細化學品的工藝路線。另一方面，該專業的學生目前學到的工科課程還較少，缺乏相應的工科思維和意識。而精細化工作為當今化學工業中最具有活力、最具創新性的領域之一，是化學工業發展的戰略重點之一，其對學生的工科意識和思維培養的重要性是不言而喻的[4]。因此，對于這門課程，如何跟上時代的步伐，優化教學內容，改進教學方式及評價體系，已是勢在必行。

2 優化教學內容

對于精細化工這門課程來說，一方面精細化學品種類多且涉及范圍廣，如表面活性劑、膠粘劑、涂料、染料和顏料、水處理劑、醫藥及中間體、農藥、高分子材料助劑、食品添加劑、精細化工新材料與新技術、香料等，造成該課程整體系統性不強。另一方面，源源不斷的產品和技術的出現使得該行業發展飛速。因此，導致學生學習理解程度與激情大打折扣。故從以下幾個方面對教學內容進行優化：

2.1 精煉教學內容，突出工程特色

課程選用王明慧和牛淑妍主編的《精細化學品化學》為教材，第6章的醫藥及中間體與該專業的精細有機合成和藥物設計學重復；第7章的農藥與該專業的農用化學品化學重復；第8章的水處理劑與水污染控制技術相關章節重復；第10章食品添加劑與食品化學相關章節講解過。因此，在教學計劃中，對于在其它課程學過的理論，僅作簡要介紹，不再過多重復。著重引入具體的精細化學品的配方，合成工藝等案例，如水性聚氨酯涂料的配方及合成工藝，對其進行詳細講解，突出工程特色。

2.2 教學內容創新，引入課程思政

通過精心的教學內容設計，借助于《精細化學品化學》課程中的思政元素，豐富教學內容的同時，增強學生的專業自豪感和社會責任感。如講解第2章染料和顏料時，介紹我國古代的鼎和彩瓷等都涉及到天然染料的使用，而相應的染色技術在先秦時期就已經形成，歷史悠久；第4章膠粘劑章節時，以萬里長城為例，其建造就涉及到膠粘劑的使用。通過中國傳統元素的融入，培養學生的愛國主義精神和民族自豪感。此外，還可借助于化學家發現精細化學品背后的故事，如1856年英國化學家W. H. Perkin 發現第一個合成染料“苯胺紫”，并成為當時世界巨富。通過給學生講解“苯胺紫”的發現歷程，讓學生知道偉大的發現離不開化學家敏銳的觀察力，告誡學生做實驗過程要學會觀察和思考，遇到異常現象不要想當然失敗。另外，引入一些違法違規案例，如在講解第10章食品添加劑時，講解三鹿奶粉大頭娃娃事件，以不良商家添加三聚氰胺，造成惡劣的社會影響為警鐘。告誡學生作為一名應用化學專業人才，要有職業操守，不能被金錢蒙蔽雙眼去做一些有違良心，損害社會的事情，最終害人害己。

2.3 強調合成反應，強化工藝路線

在前面已經提到，學生合成功底薄弱。因此，對于《精細化學品化學》課程中的典型精細化學品合成路線重點介紹，尤其是一些典型的基礎反應類型，進一步鞏固學生的有機合成知識。如在講解第2章染料的合成路線時，基本會涉及到重氮化和偶合反應兩個反應類型。對于這兩個反應的反應原理，反應條件，影響因素等，重點介紹，分步剖析，讓學生理解，從而掌握。此外，對于第5章聚氨酯涂料的合成路線時，會涉及到異氰酸酯和親核試劑的化學反應。以異氰酸酯和醇合成氨基甲酸酯為模型反應重點講述，然后再拓展到胺，羧酸等。

另外，對于一些非典型反應，如表面活性劑烷基苯磺酸鹽的合成路線，醇酸樹脂的合成工藝等，對其反應機理進行適當講解，有助于學生的理解掌握。

2.4 增加自學內容，強調團隊協作

精細化學品在研發或生產過程中，一些新型的技術不斷的被運用。因此，有必要增加一些課外自學內容，強化學生學習能力。例如，在新學期開始的時候，借助于藍墨云班課分組布置課題。將學生隨機分組，通過相關文獻的查閱，將課程基礎知識和最新的科研成果對接。最后，將ppt上傳云班課，并通過ppt進行匯報，現場打分。通過此次活動，不僅開拓了視野，而且培養了學生團隊協作能力和自學能力。

2.5 鼓勵參與競賽，實現以賽促教

鼓勵學生參加各種競賽，如互聯網+創新創業大賽，化工實驗大賽，大學生挑戰杯等。在參加比賽時，項目內容體現專業特色，激發學生的主觀能動性。同時，項目內容與教師科研項目相結合，培養學生的創新思維，以賽促教。賽后，讓獲獎的學生分享一些比賽心得，供大家交流學習，共同進步。

3 改進教學方式

利用傳統教學方法，在有限的課時中是無法將精細化工課程如此多的內容面面俱到，進而導致教師講解難度大，學生理解難。因此，需要對教學方式進行改進：

3.1 案例式教學

精細化學品化學與我們日常生活聯系密切。因此，在講解具體精細化學品的配方及工藝時，利用生活中具體的一些產品，結合工藝，提出問題，讓學生討論，提高學生課堂參與性。然后循序漸誘的講解，強化教學效果。如在介紹第2章表面活性劑時，給出幾種典型不同場合用的洗滌劑，如洗手液，洗潔精以及廁所用的清潔用品等，給出其配方。討論其配方對其使用性能的影響，加深學生對典型表面活性劑的理解與認識。同時對其工藝進行講解，強化工程意識。

3.2 對比式教學

對于一些具有聯系的章節放在一起講解。同時，通過對比，讓學生找出異同，教師歸納總結，既提高學生課堂參與性，又能達到預期教學目標。如在講解第4章膠粘劑和第5章涂料時，將膠粘劑和涂料的成膜物質進行對比，找出異同，加深學生對膠粘劑和涂料的成膜物質的理解。此外，在講解涂料的配方時，有機溶劑涂料與水性涂料進行對比，加強學生工程意識培養。另外，對于某一種精細化學品，教師可給出幾種合成路線，讓學生去對比分析，哪一個路線是目前最佳的工藝路線。通過對比學生可發現，精細化學品化學與有機化學的區別。如精細化學品化學的一切都以經濟利益為前提，要考慮成本和最終收益，而有機合成化學只要合成路線原理正確即可，進一步強化學生的工科思維。

3.3 智慧教學

目前我院的學生大都是00后，他們是互聯網的原著民。因此，傳統教學已經難以調動當代大學生的學習積極性。因此，教師需適當借助智慧教學手段，如運用藍墨云班課等平臺讓學生對所授章節進行課前預習，并設置問題。通過習題，教師可對學生相關知識的理解程度有所判斷。課中，一鍵簽到，提高點名效率，并對重難點進行講解。通過課后作業的資源建設，鞏固學生所學知識。通過智慧教學手段，既豐富了課程內容，又調動學生的積極性，引導學生深度學習，有效的完成了教學任務。

3.4 實踐式教學

將科研實踐內容豐富到精細化工的教學內容中，實現科研反哺教學。在講解綠色精細化學品設計與開發時，融入綠色電合成或光化學合成技術，介紹一些該技術的研究進展，提高學生對于科學研究的認識，培養其科學研究興趣。此外，設計一些綠色合成技術的應化專業綜合實踐實驗，鞏固學生的理論知識。同時，設置一些開放式實驗內容，讓學生自己調研文獻，設計最為合適的路線。另外，還可借助專業見習活動，實地體驗教學。如涂料這一章，在阜陽同仁油漆有限公司見習時，實地講解醇酸樹脂的工藝，進一步強化學生的工程意識。

3.5 “學生式”教學

設置課前學思政故事環節。即每次上課前5 min，安排學生講述一個3 min左右的與精細化學品化學有關的思政小故事。通過小故事，讓學生感受精細化學品化學的魅力，同時提前進入學習狀態。此外，對于一些簡單易于理解的教學內容，教師在學期初給學生隨機分組，并隨機選擇學生作為主講人。課下，讓學生查資料，備課，試講。教師在此過程中，指導學生如何查資料與備課。等課程進行到相關章節時，由學生來進行主講。最后，教師再進行點評和補充。通過此類教學，一方面調動學生參與的積極性，另一方面，讓學生體驗教學，無論是對于資料的查找，還是備課，講課等，都得到一定的鍛煉。對于學生以后的就業與擇業，都有一定的幫助。

4 改革評價體系

傳統的課程考試形式單一，需要我們創新考核評價體系。借助于智慧教學手段，隨時隨機簽到來考察學生的出勤。同時，提前設計問題，課中搖一搖隨機提問。此外，設置課后習題，鞏固所學知識。另外，針對精細化學品生產過程中具體問題，設置專題。學生通過查閱相關文獻資料，以ppt的形式完成。然后進行ppt答辯，進行小組互評和教師評價確定綜合得分。最后，教師綜合考慮學生出勤、提問、作業和ppt情況作為學生的平時成績，占總評成績的40%，而期末考試成績占總評成績的60%。

5 結 語

總之，精細化工是培養我校應化專業學生新工科思維的重要課程。在新工科建設背景下，教師針對目前教學中存在的問題和該課程的特點，對教學內容，教學方式和評價體系等進行了分析和探討，期望能有效提高學生的學習興趣，強化學生的工程意識和思維。更為重要的是，教師開展此類教學探索在提高自身的教學水平的同時，有助于培養出德學兼修創新型的精細化工人才。