新工科時代“有機化學”教學創新改革的探索與實踐

［摘 要］ 在新時代發展理念下，國家大力推行新工科建設，而高校工科類專業“有機化學”的教學缺乏應用型特色，也未體現新工科的理念和要求，出現人才培養與社會需求脫節和供不對求的局面，甚至造成學生對本專業不自信。作為工科專業基礎課的“有機化學”必須改革創新，探索適應新時代發展理念的教學方式方法以順應新工科建設要求。從教學內容的優化與教學資源的建構、教學手段多樣化并智能化、教學設計“以生為本”并體現個性化、課程思政的巧妙融入、評價體系多元化等五個方面進行改革與創新。

［關鍵詞］ 新工科；應用型；教學改革；有機化學

［基金項目］ 2022年度閩江學院課程思政示范課程“有機化學”（MJU2022KC525）；2022年度閩江學院教改項目“有機化學課程產教融合課堂教學方法改革與實踐”（MJUCJJG2022009）；2023年度閩江學院產教融合背景下應用型課程建設項目“有機化學”（MJUYYKC2023025）

［作者簡介］ 洪碧瓊（1984—），女，福建莆田人，博士，閩江學院材料與化工學院系主任，講師，主要從事有機功能材料研究；黃偉奇（1980—），男，福建莆田人，碩士，福建農林大學計算機與信息學院講師（通信作者），主要從事生物化學小分子設計與研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）15-0121-04" ［收稿日期］ 2023-03-02

自2016年提出新工科概念后，教育部開始大力推進新工科建設，在新工科視域下對高等教育的要求的內涵更加豐富，落實立德樹人根本任務，多途徑培養多元化、創新型卓越工程人才［1-2］。新工科是在新科技革命、新產業革命、新經濟背景下工程教育改革的重大戰略選擇，是當前我國工程教育發展的新思維、新方式［3］。高校不但要主動布置和發展一批新興的工科類專業，還要將現有的工科專業進行升級改造，其中優化現有學科布局與課程教學創新改革是高校新工科建設的重要內容之一。

在工科應用型人才培養過程中，部分地方高校不同程度的存在培養目標不明確、課程體系設置與培養目標之間契合度不夠、課程實踐環節相對弱化及人才培養模式缺乏特色等諸多問題。如此在一定程度上導致高校人才培養與社會需求脫節，出現供不對求、就業率低與用人單位缺人等矛盾現象。如何采用新理念、新要求、新途徑進行工科專業應用型人才培養供給側的深化改革，進一步提高應用型人才培養的產業需求力和社會適應性，為社會輸送“高素質、強能力、應用型”人才，為企業應對全球生產技術日新月異競爭挑戰提供得力人才保障［4］，成為亟待解決的問題。

一、課程特點及現狀

“有機化學”是學科專業基礎課，課程教學內容豐富、有機物結構復雜、反應機理抽象難以理解，導致學生學習積極性不高。此外，“有機化學”教學還面臨課時少、學生基礎參差不齊、實驗實踐較少等痛點問題。傳統教學方法很難讓學生系統掌握有機化學知識，更別說能了解企業的技術發展方向和掌握產業需求的知識與技能。要準確把握新工科的內涵，面向行業所需進行學科專業布局優化改造，為學科交叉融合創設良好環境，傳統的教學方法需要升級改造。近幾年來，為了適應新工科的教育理念，不少高校都在積極研究如何進行改革創新。根據我院現有的四個化學類工業專業的特點，并結合這三年來對“有機化學”課程教學改革的實踐經驗，擬計劃在教學資源、教學手段、教學設計、教學特色及評價方式等方面展開一系列探索與實踐，期望解決“有機化學”課程教學的痛點問題，深層次提高教學質量，培養滿足新工科建設要求的應用型人才。

二、教學創新性改革思考與探索

（一）教學內容的優化與教學資源的建構

目前有機化學教材多數以官能團為主線，知識點相對比較分散，沒有根據學生的思維特點來設置。想要在只有64課時的情況下系統講授，幫助工科學生掌握滿足產業需求的知識內容存在一定的困難。我們把“新”的理念滲透于新工科建設的學科優化之中，在保持原來按照官能團編排章節的基礎上，突出與碳正離子以及羰基相關的內容，著重講解其中的電子效應，并鼓勵學生舉一反三。教學過程中主要是結合應用化學、高分子材料、藥物合成、輕化紡織工程等專業特色和國際發展前沿進行授課并激發學生志趣。將教學內容的基礎性、先進性和應用性三者有機融合；將反應類型、反應機理、合成方法三者重點講解；將學科發展中的前沿知識、生產中的最新應用情況及其交叉學科的知識引入課堂教學。除了將現有教材作為教學載體外，我們還多方位拓展教學資源。首先，面對新工科建設存在的教學問題，教師很有必要“走出去”，到企業生產中掛職了解產業實際的需求。同時，也需要將企業工程師“請進來”，參與課堂教學設計與講授，將生產一線的需求創設成為教學情境融入課堂教學。其次，充分調研產教之間的關系，掌握應用型工科人才所需要的知識建構體系，根據產業需要掌握的技術能力對傳統“有機化學”教學內容體系進行升級調整。最后，教師授課過程中深度結合各工科專業特點，不拘泥于所采用的教材，適當增加一些與專業發展有關聯性、啟迪性的知識，并注重教學實用性的相關知識；與其他相關學科相交叉，引入學科國際前沿性知識，圍繞產業需要全方面提高學生的專業技能和行業服務能力；利用學習通平臺建立在線“有機化學”課程，在線課程內容主要包括：教學大綱、電子教材、教學日歷、教學視頻、教學課件、單元習題庫、線上作業、線上討論、知識點測驗、案例分析及課外拓展的參考資料等［5］。

（二）教學手段多樣化并智能化

教學過程中利用現代化“互聯網+”技術，充分利用學校建設的智慧教室，通過學習通平臺，將線上課堂與線下教學深度融合，構建“課前自主學習+課上互動探討+課后個性化輔導”的線上線下混合式教學模式，充分發揮線下課堂與線上教學的優勢，利用智慧教學特色，教師引導和監督教學過程，突出學生在學習過程中的主體地位，培養學生獨立與自主學習的能力。我們將學習平臺通過App作為媒介構建線上課程，教師在上課之前發布學習任務、知識點資料卡片、課程相關的教學視頻、教學PPT、學案等資料，要求學生在規定時間內完成學習，學生可以根據自身掌握的情況，有針對性地反復觀看自己不懂的知識點，或者通過QQ/微信群與教師、同學交流討論。任課教師根據平臺統計結果查看學生的預習情況，分析歸納本節課的難點和易錯點。在課堂上再次利用學習通App及教學課件PPT分析和解決教學的重點和難點知識。通過課堂活動中簽到、選人、投票、搶答、隨堂練習、主題討論、問卷調查等功能實現師生、生生互動交流，使學生成為課堂的主體，能夠積極主動參與課堂教學過程，達到提升教學質量的效果［6］。

（三）教學設計“以生為本”并體現個性化

傳統課堂教學中，教師更多關注的是“教”而忽略了“學”，大部分學生對知識的接受都是比較被動的，如何激發學生的學習興趣，培養學生學習的積極性，這就需要我們深入思考，打破傳統的教學模式。現在的教育倡導“以學生為本，以學生為中心”，我們采用翻轉課堂的形式，嘗試互變課堂教學角色。在教師引導下，將課程中的一些內容設計成為科普性、探究性課題，照顧到不同學習層次的學生，讓優秀的學生和一般的學生都能參與到課堂教學互動中來。比如在《立體異構》章節中，通過翻轉課堂讓學習優秀的學生分組課前收集和查閱相關資料，并采用圖片和視頻介紹生活中的手性物質：左旋的維生素C可治療壞血病、右旋組氨酸有甜味、L-旋谷氨酸有鮮味、人體只能吸收右旋的葡萄糖等。再比如，講到《偶氮化合物》章節，教師將輕化工程、紡織工程專業學習一般的學生劃分為不同的小組，倡導學生在小組內對布置的題目、作業、項目進行討論，選擇代表介紹偶氮染料，讓學生明白如何將偶氮染料廣泛地應用在紡織品印染工藝中，理解所學知識與專業的關聯性，學會學以致用，逐步構筑新工科人才所需要的知識結構體系，并培養學生善于表達觀點和挖掘新視角的能力，并體會到團隊協作和研究式學習帶來的成就感。同時，充分利用快速發展的網絡，收集各種閱讀碼并提供給學生，充分利用“掃碼閱讀”來拓寬專業視野，將學習的主動權交給學生，提高學生自主學習的能力。

（四）課程思政的巧妙融入

通過課程思政的引領，推動新工科背景下應用型本科高校人才培養的高度和深度。我們在課堂中可以采取一些措施巧妙地融入思政元素。比如在教授有機含氮雜環化合物時將震驚全國的“三聚氰胺”毒奶粉事件引入課堂，“高科技”的偽造蛋白質給人類身體帶來的危害，讓學生樹立正確的“三觀”，正確運用有機化學知識來創造生活，并結合誠信教育，培養學生高尚道德人格。例如《醇酚醚》章節，講述麻醉藥的發展歷史和冠醚的發現史（“好運氣”的偶然性與必然性），介紹2021年《科學》報道細胞色素p-450單加氧酶仿生催化氧化法，挑戰了催化領域十大挑戰性難題之一，突破前人仿生催化設計配體的認識和局限性，讓學生領會到科技的發展給我們生活帶來了質的飛躍。將課程思政元素巧妙處理后“進大綱、進教案、進課堂”形成完整的德育體系，進而成為一條以專業知識為載體、提升思想政治理論課說服力與實效性的有效推進途徑。

（五）評價體系的多元化

針對傳統考核方式存在的弊端，我們需要探索一套適合課程特點和專業特色的考評體系。“有機化學”的考核方式通常采用期中考試成績（30%）與期末考試成績（70%）相結合的形式，經過教學實踐研究發現，當前所采用的考核方式存在很多弊端。評價過程忽略了對學生的學習態度、學習積極性、分析和解決問題能力的評價，而且僅僅由期中和期末考試成績來定總成績，并不能充分評價學生整體能力和學習效果。新的發展趨勢要求我們轉變教育觀念，積極探索和實踐出一種或多種適合課程特點并且具有專業特色的評價方式，以切實有利于激發學生的學習興趣，產生良好的內驅力。經過近年來的實踐，我們發現可以采用綜合性評價方式即終結性考試成績和形成性評價成績（包括上課出勤、課后作業完成情況、教學課堂上的提問以及各個章節小測、期中考試等）各占50%。在傳統教學過程中，“有機化學”實驗考核主要采取實驗報告成績、實驗理論考試、操作規范性等幾個方面來綜合評定學生的實驗成績，這就造成了學生相互抄寫實驗報告，機械識記實驗理論知識等問題，考核成績無法準確反映學生掌握實驗實踐的能力，待到就業時，就基本上忘記實驗操作的規范性了，甚至有些學生對實驗原理和步驟都不能理解。在應用型人才供給側，我們需要進行改造，在考核方式中我們將保留傳統的幾個考核內容，并增加新的考核評價內容。推行采用綜合評價來評定實驗實踐成績，即實驗報告成績（包括預習報告、實驗過程的完成情況、實驗操作的規范性等）（占總成績的50%）、實驗理論考試（占總成績的20%）和實驗操作考試（包括合成路線的設計是否合理、實驗操作的規范性程度、實驗過程中遇到問題的解決能力如何）（占總成績的30%）來全面評價學生對本課程知識的掌握程度以及解決實際問題的能力。多元化的評價體系有利于學生的全面發展，并且更能促進學生自主學習能力的提高。

結語

經過五年的改革創新與實踐，取得了一些階段性的成果。一是學生學習效果全面提升，這幾年學生學習“有機化學”課程的積極性明顯提高，相關專業考研上線率也從12.3%提升到35.6%。二是學生創新能力大幅提高，學生參加多項有機化學相關的比賽，獲得許多國家級和省級技能競賽的獎項，學生參加大學生創新創業訓練計劃項目，獲批國家級2項、省級4項，學生的創新和實踐能力得到了有效提高。三是教師教研水平明顯提高，筆者獲得了4項校級教改項目和2項課程思政教改項目、課程思政示范課程，并且獲得校級教學創新大賽特等獎、教學成果獎一等獎等。

課程創新成果推廣取得了初步的成效，但仍然存在進一步提高和改進的地方。針對各工科專業的培養方案有效構建出符合實際需要的“有機化學”教學體系，并推動多學科相互交叉融合的進程，期望能實現本校“不求最大、但求最優，但求適應社會需求”的辦學思想和理念，培養滿足產業需求的應用型工科人才。同時打造具有應用型工科專業特色的一流“有機化學”課程，并將研究成果進一步完善和推廣。

參考文獻

［1］冉景榆，霍嘉銳，付亮.“產教、產研、科教”三融合視域下《材料化學》課程改革的實踐探索［J］.創新創業理論研究與實踐，2020，3（15）：52-54.

［2］周立亞，段文貴，何熙璞，等.“新工科”背景下廣西大學化學類專業創新型人才培養的研究與實踐［J］.大學化學，2021，36（11）：116-119.

［3］王強.新工科背景下新能源材料與器件專業有機化學教學改革探索［J］.大學化學，2019，34（7）：42-46.

［4］洪碧瓊.新工科背景下地方高校有機化學教學改革初探［J］.廣州化工，2020，48（18）：130-131.

［5］張振琳，韓穎，李青松，等.新工科背景下《高分子材料研究方法》課程教學與改革的探索［J］.高分子通報，2021（11）：81-84.

［6］王希越，婁大偉，高文秀，等.“互聯網+”環境下《儀器分析》教學改革探索［J］.吉林化工學院學報，2021，38（10）：16-18+22.