馮亞青　陳立功

摘 要：“精細有機合成化學及工藝學”團隊從教學理念、教學內(nèi)容、教學方式與方法、實驗教學等諸多方面進行了教學改革創(chuàng)新的有益探索和實踐。將育人貫穿于專業(yè)課程教學的全過程，將學生為中心的理念貫穿教學全過程，將傳授基礎知識同介紹新技術(shù)相結(jié)合，講解工藝內(nèi)容同加強新理論相結(jié)合，課堂教學強化師生互動，講解新技術(shù)知識強化學生深度參與，實驗教學注重加強綜合能力培養(yǎng)，綜合實驗注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)。團隊在專業(yè)教學中培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才方面取得了良好的效果，并提出把新工科的理念貫穿在專業(yè)教學過程中，要著力推進信息技術(shù)與教育教學深度融合。

關(guān)鍵詞：化工類專業(yè)；課程思政；教學改革；教學方法；創(chuàng)新能力；教書育人

立德樹人是教學工作的中心環(huán)節(jié)，要全程育人、全方位育人[1]。如何做到全程育人？如何做到在專業(yè)教學中育人？面對這樣的問題，“精細有機合成化學及工藝學” 教學團隊在課程教學中，大膽嘗試了專業(yè)知識的講解與學生思維方式的培養(yǎng)相結(jié)合，傳授專業(yè)知識與培養(yǎng)學生社會主義核心價值觀相結(jié)合，介紹專業(yè)進展與培養(yǎng)學生愛國敬業(yè)精神相結(jié)合，將教書育人貫穿于專業(yè)教學的全過程，體現(xiàn)了教師在辦什么樣的大學、怎樣辦好大學和培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人的問題上的責任感和使命感。

“致力于培養(yǎng)具有家國情懷、全球視野、創(chuàng)新精神和實踐能力的卓越人才”是天津大學的人才培養(yǎng)理念。應用化學（工）專業(yè)精細化工方向的專業(yè)核心課程“精細有機合成化學及工藝學”是國家精品課程，其教學團隊是國家級教學團隊?！熬氂袡C合成化學及工藝學”課程包括“精細有機合成化學及工藝學”“精細有機合成實驗”“精細化工工藝學”等相關(guān)課程。幾年來，教學團隊從教學理念、教學內(nèi)容、教學方式與方法、實驗教學等方面入手不斷探索教學改革和創(chuàng)新，將育人貫穿于教學的全過程，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力人才方面取得了良好的效果。

一、教學理念

1.將教書育人貫穿于專業(yè)教學的全過程

在專業(yè)教學中同樣肩負著培養(yǎng)大學生社會主義核心價值觀的重任。無論是課堂教學還是實驗課程、實踐環(huán)節(jié)等都存在教書育人的問題。團隊在專業(yè)知識的講授中不僅介紹最新科技成果以拓寬學生的視野，而且結(jié)合化工產(chǎn)品的發(fā)展過程形象地描述中國的快速發(fā)展歷程，增強學生的民族自豪感和自信心。

如講解精細化工產(chǎn)品“雙酚A”的合成、應用、開發(fā)過程，使學生了解中國科技發(fā)展的現(xiàn)狀，了解精細化工產(chǎn)品從小試到工業(yè)化生產(chǎn)過程及需要的知識，以及科技人員所付出的艱辛，培養(yǎng)學生腳踏實地的工作作風。講解醫(yī)藥中間體“2-氰基吡嗪”的開發(fā)生產(chǎn)過程，不僅講解合成路線、機理、工藝，講解工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵要素、環(huán)境污染等對產(chǎn)品的制約等，同時更深入講解早期國外技術(shù)制約該產(chǎn)品工業(yè)化的狀況，壟斷技術(shù)影響國內(nèi)吡嗪酰胺類結(jié)核藥物需求的困境，以及團隊教師通過科技創(chuàng)新，突破技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)了“2-氰基吡嗪”的工業(yè)化生產(chǎn)，彌補了國內(nèi)空白的狀況[2]，增強了學生的愛國熱情和職業(yè)責任感。正確認識遠大抱負和腳踏實地，珍惜韶華、腳踏實地，把遠大抱負落實到實際行動中，落實到中華民族偉大復興的不懈奮斗中，讓勤奮學習成為青春飛揚的動力，讓增長本領成為青春搏擊的能量[1]。

2.將以學生為中心的理念貫穿教學全過程

以學生為中心的教學，就是從學生真正掌握知識、提高能力入手的教學。課堂教學，注重的不是教師把知識講給學生，而是從學生的角度出發(fā)，讓學生真正掌握。教師不僅講授知識點，同時要啟發(fā)學生掌握將知識融會貫通的能力。團隊教師在研討教學方法時，比較了國內(nèi)外教學方法的差別，國外的教學更注重以學生為中心，使學生真正掌握，持久記憶；國內(nèi)授課時教師講授時間長，基本上滿堂灌，學生很難真正入腦并記住。針對這一問題，采用了課堂上把所學的知識點連貫起來，把所用到的無機化學、有機化學、分析化學、物理化學的知識與精細化學品的合成技術(shù)結(jié)合起來，如某精細化學品的合成，從原料準備到合成路線選擇，再從設備選型到產(chǎn)品分離，請學生考慮用到了哪些學過的知識，這樣學生不斷開動腦筋，思考問題，課上預留出可以供學生提問題的時間，進行交流。以學生為中心的課堂教學，明顯提升了學生的積極性，課后主動參與教師的科研課題的學生越來越多。很多學生利用課余時間，提前進入教師的課題組，從事科研工作，提前進實驗室，學到了很多實用的專業(yè)知識和技術(shù)。

二、教學內(nèi)容

1.將傳授基礎知識同介紹新技術(shù)相結(jié)合

“精細有機合成化學及工藝學”主要介紹精細化工的概況，重點講解精細有機合成的基本理論及工藝學基礎，精細有機合成單元反應的分類與主要反應歷程，各單元反應的典型品種的合成工藝及基本精細有機物的合成方法等。通過學習，使學生了解精細化工在化工領域的地位和作用，以及精細有機合成單元反應的有關(guān)基礎知識，精細化學品合成的過程及工藝條件，針對化合物的結(jié)構(gòu)設計合成路線，為后續(xù)課程的學習和新產(chǎn)品研制和開發(fā)打下基礎。我們在以往教學內(nèi)容注重知識點的基礎上，增加了新技術(shù)內(nèi)容，如納米技術(shù)、生物技術(shù)、光電技術(shù)、催化劑新技術(shù)、超分子自組裝、組合化學等，使學生了解最新科學技術(shù)前沿。講解精細化學品與身邊的化學的關(guān)系，如光電功能材料中涉及的眾多精細化學品。講解國內(nèi)石油化工技術(shù)與美國、日本石油化工的差別，尤其是高端精細化學品的需求趨勢，使學生了解國內(nèi)外技術(shù)亮點。美、日跨國公司高度重視技術(shù)創(chuàng)新，依靠長期的研發(fā)投入和技術(shù)積累，在化工新材料、專用化學品和工藝技術(shù)創(chuàng)新領域取得了一系列超前技術(shù)成果[3]。作為精細化工專業(yè)的本科學生就要有時代緊迫感和責任感，學好專業(yè)知識，學好專業(yè)本領和技能，志存高遠，將來為我們國家在專用化學品領域，例如農(nóng)藥新產(chǎn)品、染料、涂料新技術(shù)、催化劑新技術(shù)等方面取得市場競爭的新優(yōu)勢做出貢獻。

2.講解工藝內(nèi)容同加強新理論相結(jié)合

“精細化工工藝學”的授課對象是天津大學與南開大學合辦專業(yè)“分子科學與工程”的本科生。多年的工科院校的教學經(jīng)歷使我們深深體會到我校以往的本科專業(yè)課教學過分重視生產(chǎn)實踐和經(jīng)驗總結(jié)，忽視了基本理論的深入解讀。重點放在典型工藝的舉例，反應影響因素的歸納總結(jié)，相關(guān)設備的簡介以及精細化學品的特點，沒有結(jié)合反應的機理來說明反應的影響因素，沒有根據(jù)精細化學品的內(nèi)涵來解讀其特點，導致學生覺得課程學習枯燥乏味，抑制了其學習積極性，難以達到所培養(yǎng)的學生知其然而知其所以然的目標。另外，對于特定復雜精細化學品的合成往往是根據(jù)文獻報道和經(jīng)驗來藝術(shù)性設計，研究其合成路線，而早在1990年哈佛大學的E.J.Corey就因其在有機化合物逆合成分析領域的突出貢獻而獲得諾貝爾化學獎[4]，

將合成化學從一門藝術(shù)變成一門科學?；诖?，授課教師在教書實踐中有意識地精簡傳統(tǒng)的教學內(nèi)容，增加逆合成分析和反應機理的教學內(nèi)容，深入淺出，理工結(jié)合，提高學生分析問題和解決問題的能力。

三、教學方法

1.課堂教學強化師生互動

加強課堂提問、討論等師生互動環(huán)節(jié)，可以提高學生的積極性和主動性。精細有機合成課程有關(guān)機理的內(nèi)容很多與有機化學銜接，我們經(jīng)常在課堂上以提問的方式講解有關(guān)內(nèi)容，從化合物的命名到合成路線、從合成原理到路線選擇、從設備選型到工藝優(yōu)化、從分離方法到結(jié)構(gòu)鑒定、從原料來源到三廢治理，請學生參與討論式教學，收到了很好的效果。如某一化合物的合成路線有多條途徑，請學生說出理論上可能的路線、實際工業(yè)化生產(chǎn)的難易、成本的高低、三廢的治理等，學生能非?；钴S地參與討論，每個人都在開動腦筋，利用所學知識，快速給出反饋，提出個人的見解，教師再講解各路線、各工藝，比較其優(yōu)缺點。這樣學生對同一種化合物可以用不同路線合成以及各路線的難易理解得更為透徹，記憶深刻。該方法得到了學生的歡迎，課堂上學生聚精會神考慮問題，避免出現(xiàn)精力不集中的現(xiàn)象，教學效果明顯。

2.講解新技術(shù)知識強化學生深度參與

對于傳統(tǒng)反應工藝，比如各個單元反應的最新發(fā)展進行追蹤。鼓勵學生檢索最新的生產(chǎn)工藝，尤其是綠色工藝、微反應過程研究等，激發(fā)學生的學習熱情。對于新技術(shù)的介紹，如光催化技術(shù)、生物催化技術(shù)、均相催化技術(shù)、電合成技術(shù)、超分子化學、組裝化學、酶化學等，采用提出問題，由學生自由選題，對感興趣的課題自愿組成小組，查找文獻、綜述分析、歸納總結(jié)、撰寫報告。學生積極性很高，分工合作從相關(guān)數(shù)據(jù)庫、圖書館查資料，匯總整理，從概念、原理、發(fā)展概述、合成方法、應用，到發(fā)展趨勢、參考文獻等，每個人寫出各自課題報告，每個組在一起充分討論、匯總，形成小組的課題報告。每個組選1～2名學生用5～10分鐘，在全班做口頭報告，學生們的PPT做得非常認真，大家討論很踴躍，最后教師點評，效果非常好。一是通過查文獻，寫報告，鍛煉了學生查閱文獻、綜述文獻的能力；二是通過小組討論，寫小組報告，培養(yǎng)了團隊合作精神；三是通過寫報告、口頭報告，鍛煉了學生文章撰寫、PPT制作及口頭表達能力。同時報告討論的課題，學生記憶非常深刻，效果很好，提高了學生的創(chuàng)新能力。

四、實驗教學

1.實驗教學注重加強綜合能力培養(yǎng)

實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力的一個重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生綜合能力的重要教學手段之一。與其配套的專業(yè)實驗課程是精品課程密不可分的一部分，也是在培養(yǎng)計劃中獨立設置的實驗課程。近幾年，我們在不斷地探索實驗教學改革和創(chuàng)新，使學生能在有限的實驗教學時間內(nèi)，學到更多的知識和技能，鞏固課堂教學所學的理論知識，為今后的科研工作打下扎實的基礎，提高學生的實驗技能和動手能力。以往的實驗都是孤立的一個個的單元反應實驗，實驗內(nèi)容會顯得枯燥，通過改革，我們把一些單元反應串聯(lián)起來，進行銜接，從初始原料經(jīng)過一系列的單元反應，最終制備出目標精細化學品，并通過一些檢驗手段，對產(chǎn)物的性質(zhì)和性能進行表征和測試。實驗結(jié)束后，引導學生分組討論，如何進行不同因素的條件實驗，如何優(yōu)化反應工藝條件，使學生更深入地掌握和消化課堂所學習的理論知識和工藝優(yōu)化過程，顯著提高了學生運用所學知識分析問題和解決問題的綜合能力。

2.綜合實驗注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)

在“天津大學本科實驗教學改革與研究建設項目”的支持下，通過實驗教學改革與探索，通過精細化工設計性實驗開放式教學的培訓，貫穿“學以致用”的教學理念，摸索出一種“在實踐中學習”的培養(yǎng)模式，使學生的理論與實踐結(jié)合能力得以提高。如某一精細化學品的制備，從前期的資料準備開始，給學生一個實驗題目，進行分組討論，然后需要學生們查閱相關(guān)的技術(shù)資料和文獻，了解該實驗題目的一些基本發(fā)展現(xiàn)狀和研究路線，自行設計合理的制備條件和制備方案，由指導教師審閱后，進入實驗室，實施實驗內(nèi)容。實驗結(jié)束后，每個小組要分析討論實驗方案的不足之處，有何創(chuàng)新，下次如何改進。通過實驗教學的改革與研究，實現(xiàn)了學生從被動做實驗到主動做實驗的轉(zhuǎn)變，提高了學生的實驗動手能力，提高了用理論知識解決實際問題的能力，提高了合理統(tǒng)籌安排實施科研計劃的能力，開拓了思路，明顯提高了學生的創(chuàng)新能力。

教學團隊在教學理念、教學內(nèi)容、教學方式與方法、實驗教學等方面進行教學改革和創(chuàng)新的探索和實踐，取得良好的教學效果。今后需要繼續(xù)加大改革的力度，把新工科的理念貫穿在專業(yè)教學過程中[5]，要堅持并全面落實以學生為中心的理念；進一步加強教學方法和教學手段的改革；尤其是要著力推進信息技術(shù)與教育教學深度融合，如設置課程公共微信平臺等，鼓勵學生檢索最新的生產(chǎn)工藝，尤其是綠色工藝、微反應過程研究等，通過及時交流，激發(fā)學生的學習熱情。要強化課堂教學與工廠實踐相結(jié)合，結(jié)合課堂中對各個單元反應及反應的影響因素的討論，提高學生解決復雜工程問題的能力，為國家培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。

參考文獻：

[1] 習近平總書記在全國高校思想政治工作會議重要講話[Z]. 新華社，2016-12-08.

[2] 馮亞青，張尚湖，周立山，等. 催化氨氧化法制備2-氰基吡嗪的研究[J].高?；瘜W工程，2003，17（4），397-399.

[3] 李壽生. 美國、日本跨國化工企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展考察報告[N]. 中國化工報，2017-07-09.

[4] E. J. Corey， X. Cheng. The logic of Chemical synthesis[M]. United States of America： John Wiley & Sons， 1989.

[5] 張大良. 新工科建設的六個問題導向[N]. 光明日報，2017-04-08.

[責任編輯：余大品]