[摘 要] 有機化學是環(huán)境科學專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，其教學效果直接影響環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。分析了環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程教學現(xiàn)狀與存在問題，分別從教學內(nèi)容、專業(yè)特色、教學方法和課程考核等方面進行改革與探索，旨在提高環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程的教學質(zhì)量，提升環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

[關鍵詞] 有機化學;教學;改革與探索;環(huán)境科學

[基金項目] 2018年度國家自然科學基金項目“西北河谷城市PAEs多介質(zhì)污染特征、人群暴露及健康風險研究”（41877516）

[作者簡介] 王利軍（1978—），男，陜西寶雞人，博士，陜西師范大學地理科學與旅游學院副教授，主要從事持久性有毒污染物方面的研究。

[中圖分類號] G642.0? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）08-0039-04? ?[收稿日期] 2020-09-29

一、引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，全球環(huán)境質(zhì)量持續(xù)惡化，人類健康和環(huán)境質(zhì)量受到嚴重威脅，環(huán)境保護已經(jīng)成為我國的一項基本國策[1]。黨中央、國務院一直高度重視生態(tài)環(huán)境保護工作，大力推進水、土壤、大氣等污染防治，加大生態(tài)環(huán)境保護力度，要求生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有所改善，踐行綠色發(fā)展理念，實現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”[2]。在此背景下，國內(nèi)許多高校相繼開設環(huán)境科學、環(huán)境工程、環(huán)境生態(tài)工程等環(huán)境類專業(yè)。環(huán)境中的大部分污染物是有機污染物，如我國環(huán)境優(yōu)先監(jiān)測污染物名單共14類68種，其中12類58種為有機污染物，占85%以上[3];因此，有機污染物的污染控制和生態(tài)健康風險防控，對保護生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、實現(xiàn)人類生態(tài)文明至關重要。有機化學是研究有機化合物來源、制備、結(jié)構(gòu)、性能、應用及有關理論與方法學的科學。國務院學位委員會頒布的學科目錄指出，有機化學是化學、化工、環(huán)境、生物、食品、材料、醫(yī)藥等12個一級學科重要的專業(yè)基礎課[4]，也是環(huán)境科學、環(huán)境工程、環(huán)境生態(tài)工程等環(huán)境類專業(yè)本科生學習環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境微生物、水污染控制工程、大氣污染控制工程、環(huán)境毒理學等專業(yè)課程的重要基礎[5]。有機化學課程的教學質(zhì)量與效果，直接影響相關專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。一些學者已經(jīng)就環(huán)境類專業(yè)有機化學課程的理論和實驗教學進行了改革與探索[1，2，6-8]。陜西師范大學環(huán)境科學本科專業(yè)于2000年設立，2001年開始招生，從2005級開始為環(huán)境科學專業(yè)本科生開設有機化學課程。本文以我校環(huán)境科學專業(yè)為例，分析有機化學課程的教學現(xiàn)狀及存在問題，并從教學內(nèi)容、專業(yè)特色、教學方法、教學評價等方面進行相應的改革與探索，旨在提高環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程的教學質(zhì)量，提升環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高學生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力及分析解決實際問題的能力。

二、課程教學現(xiàn)狀及存在問題

有機化學是我校環(huán)境科學專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎必修課，包括理論教學和實驗教學，以期通過系統(tǒng)和全面的有機化學理論課程學習，使學生了解有機化學的基本理論，掌握有機化合物結(jié)構(gòu)、異構(gòu)、命名等基礎知識，理解有機化合物微觀結(jié)構(gòu)與其理化性質(zhì)之間的關系，熟悉有機化學基本反應類型及反應機理。同時，引導學生認識和分析環(huán)境問題，特別是了解典型有機化合物在環(huán)境中的來源、污染、危害及防治，激發(fā)學生的問題意識、探究意識和創(chuàng)新意識，從而在學習過程中能夠正確應用化學思維分析和解決專業(yè)問題[6，7]。通過有機化學實驗訓練，使學生能夠較熟練地掌握有機化學基本實驗操作，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維[8]。此外，為我校環(huán)境科學專業(yè)本科生環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境微生物、水污染控制工程、大氣污染控制工程、環(huán)境毒理學等專業(yè)課程的學習奠定必要的基礎。

與其他環(huán)境科學專業(yè)基礎課相比，有機化學課程的理論性、整體性較強，覆蓋面廣、知識繁雜、理論抽象;有機化合物種類繁多，有機反應機理抽象、結(jié)構(gòu)復雜，反應條件和影響因素變化都會導致不同的反應過程和產(chǎn)物，稍有差異其理化性質(zhì)就會相差甚遠[4]。學生普遍反映有機化學難學。

我?；瘜W專業(yè)有機化學課程通常分兩個學期學習，教材分上下兩冊，理論課時為108個，實驗課時為72個。非化學專業(yè)（如環(huán)境、生物、食品等）的學生，其有機化學課程通常只有一個學期，理論課時為54個，實驗課時為36個，學時明顯少于化學專業(yè)學生。要在有限的課時內(nèi)教好和學好有機化學這門課程，對于授課教師和學生來說，都是巨大的挑戰(zhàn)。此外，我校環(huán)境科學專業(yè)學生普遍認為，只要學好各門專業(yè)課程就行，沒必要學習有機化學。他們對有機化學在環(huán)境科學專業(yè)培養(yǎng)方案中的重要性和必要性認識不夠，學習的積極性和主動性不高。再加上非化學專業(yè)學生的有機化學課程通常由化學專業(yè)的教師授課，學生反映教師主要偏重有機化合物的結(jié)構(gòu)、異構(gòu)、命名及物理化學性質(zhì)，特別是化學反應和反應機理等知識的講解，與環(huán)境科學專業(yè)結(jié)合較少。

本文針對我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程在教學中存在的問題進行一系列改革和探索，旨在提高我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程教學的質(zhì)量，提升環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

三、課程教學改革與探索

（一）精選教材與教學內(nèi)容

針對我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程授課學時相對偏少的問題，同時為了將有機化學課程教學與環(huán)境科學專業(yè)有機結(jié)合，我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程教材選用冶金工業(yè)出版社出版的，由聶麥茜老師主編的，適合環(huán)境類專業(yè)學生的《有機化學》一書。該教材內(nèi)容包括飽和烴、不飽和烴、芳香烴、鹵代烴、醇酚醚、醛酮醌、羧酸及其衍生物、含硫有機化合物、蛋白質(zhì)、碳水化合物及其糖綴化合物、雜環(huán)化合物、立體化學及合成高分子化合物等。這些有機化合物與人們的日常生活息息相關，可能會產(chǎn)生環(huán)境污染問題，且該教材對相應的有機化合物在環(huán)境中的污染、來源與危害都有介紹，比較適合環(huán)境科學專業(yè)。該教材雖然在緒論、飽和烴、含硫有機化合物等部分對分子軌道理論、環(huán)烷烴、烷烴構(gòu)象、含磷有機化合物等知識進行適當補充，但是并沒有專門涉及，因此，在確定有機化學教學內(nèi)容體系時，我們還分別參考了高等教育出版社出版的，由汪小蘭和胡宏紋編寫的非化學和化學專業(yè)有機化學課程教材。

有機化學實驗是有機化學課程教學的重要部分。我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學實驗教學內(nèi)容主要是從基礎實驗教學中心為全校生物、食品等非化學專業(yè)開設的有機化學實驗項目中選擇既涵蓋有機化學課程實驗要求，又體現(xiàn)環(huán)境科學專業(yè)特色的實驗項目，主要包括熔點的測定，沸點及液體物質(zhì)折射率的測定，萃取，重結(jié)晶，阿司匹林的制備，甲基橙的制備，從茶葉中提取咖啡因，酚、醛、酮、胺、羧酸及羧酸衍生物的鑒定，糖、氨基酸及蛋白質(zhì)的鑒定。通過這些實驗訓練，其目的是讓學生掌握有機化合物熔點、沸點、折射率等物理性質(zhì)及測定方法;掌握蒸餾、萃取、過濾等基本實驗操作;熟悉萃取、重結(jié)晶、升華等有機化合物分離純化技術(shù);鞏固酯化、重氮化及偶聯(lián)等有機反應;強化酚、醛、酮、胺、羧酸及羧酸衍生物、糖、氨基酸及蛋白質(zhì)等性質(zhì)。其中，萃取、索氏抽提和蒸餾操作是環(huán)境中有機污染物分析重要的前處理技術(shù)。

（二）教學凸顯環(huán)境科學專業(yè)特色

1.優(yōu)選具有化學和環(huán)境專業(yè)背景的教師。我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程授課一開始和生物、食品等非化學專業(yè)一樣，專門由化學專業(yè)教師授課?；瘜W專業(yè)教師講授有機化學課程的優(yōu)點是能將有機化學抽象的基本理論和反應機理講清楚，但不容易突出非化學專業(yè)的特色。由于我校環(huán)境科學專業(yè)教師也有部分從事環(huán)境中持久性有毒有機污染物的研究，因此我們嘗試安排具有化學專業(yè)知識背景，且一直從事環(huán)境有機污染方面研究的教師承擔授課任務，目的是在有機化學課程教學中凸顯環(huán)境科學專業(yè)特色，提高學生學習有機化學的興趣。

2.講好課程緒論，突出課程的重要性。緒論是整個有機化學課程的綱和領，講好緒論對培養(yǎng)學生的學習興趣至關重要。在緒論部分，教師主要介紹有機化學的基本概念、產(chǎn)生與發(fā)展、學科任務、基本理論以及課程教學內(nèi)容、學習方法。由于有機化學與人們的衣、食、住、行等日常生活息息相關，所以在講解緒論之前，教師可以糕點和餅干中常見的氫化植物油為例，讓學生了解其特點和危害，明白有機化學課程可以直接指導人們的日常生活;再以藥物阿司匹林的開發(fā)和應用以及蘇丹紅、吊白塊、三聚氰胺、瘦肉精和塑化劑等食品污染事件，讓學生明白有機化學既可以造福人類也可以危害社會，樹立正確的運用態(tài)度。

3.教學內(nèi)容彰顯環(huán)境科學專業(yè)特色。在有機化學理論課程講授時，既要讓學生形成有機化學的知識體系，還要幫助學生建立有機化學與環(huán)境科學專業(yè)之間的關聯(lián)體系。例如，學習第二章飽和烴的自由基反應機理后，引入世界有名的八大公害事件之一的洛杉磯光化學煙霧事件，讓學生用所學知識解釋環(huán)境中的光化學煙霧產(chǎn)生的原因，學以致用。又如，學習第四章芳香烴時會介紹多環(huán)芳烴和二噁英的結(jié)構(gòu)、毒性及其產(chǎn)生;講解苯與氯氣加成產(chǎn)物六氯環(huán)己烷（六六六）時，會補充介紹此類農(nóng)藥由于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、毒性較強，在世界范圍已被禁用，但在土壤、食品等中依然殘留，是典型的持久性有機污染物。在第五章鹵代烴章節(jié)，會介紹氟利昂（引起臭氧層空洞）、多氯聯(lián)苯、六六六、DDT等的結(jié)構(gòu)、來源和危害。在第七章醛酮章節(jié)，會介紹室內(nèi)環(huán)境隱形殺手甲醛的污染與危害。在第八章羧酸及其衍生物章節(jié)，會介紹鄰苯二甲酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)、應用、污染和危害。介紹聚乙烯合成高分子材料時，引入環(huán)境領域研究熱點微塑料，如新聞報道人體中含有聚丙烯和聚對二甲酸二醇酯等9種微塑料[9]。

有機化學實驗教學突出環(huán)保和綠色[ 10 ]。對于環(huán)境科學專業(yè)的學生來說，環(huán)境保護意識已經(jīng)融入大學期間每門課程的教學過程，有機化學實驗教學應盡量選擇綠色環(huán)保的教學內(nèi)容和方法。首先，避免開設毒性大、危險系數(shù)高的實驗項目，盡量選擇毒性和污染小的實驗項目。比如，將“從茶葉中提取咖啡因”等綠色化實驗引入實驗教學，可讓學生更為熟練地掌握環(huán)境有機分析樣品前處理中索氏提取和蒸發(fā)濃縮等基本操作。其次，有機化學實驗中難免會產(chǎn)生廢水、廢氣和廢渣。對于環(huán)境科學專業(yè)學生來說，合理減少“三廢”產(chǎn)生可以避免或降低環(huán)境污染，為后續(xù)專業(yè)課程教學提供具體實例。例如，優(yōu)化重組熔點測定、重結(jié)晶和阿司匹林制備實驗，具體為：對阿司匹林制備實驗所得粗品先進行重結(jié)晶純化，再通過熔點測定鑒別產(chǎn)品純度。這樣既訓練了實驗技能，也節(jié)約了實驗教學成本，還減少了實驗過程中“三廢”的產(chǎn)生，達到學以致用的目的。

4.科學研究融入課堂教學，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維意識。在實際教學過程中，除了突出環(huán)境科學專業(yè)特色外，還要有意識地引導學生接觸學科研究前沿，將教師的最新研究成果轉(zhuǎn)化為具體教學內(nèi)容，實現(xiàn)教學與科研的相互促進，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。例如，學習芳香烴和羧酸及其衍生物時，可將教師“西北地區(qū)典型河谷城市多介質(zhì)中多環(huán)芳烴和鄰苯二甲酸酯污染特征與人群暴露風險”研究成果融入課堂，給學生展示西北地區(qū)典型河谷城市多介質(zhì)中多環(huán)芳烴和鄰苯二甲酸酯的污染程度、時空分布、環(huán)境來源、暴露程度及生態(tài)健康風險，探討可行的污染和風險防控措施。同時，鼓勵、引導學生利用課余時間查閱相關資料，了解相關典型有機污染物研究最新進展和動態(tài)，也可為學生將來的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定相應的基礎。

（三）改革課程教學方法，現(xiàn)代多媒體結(jié)合傳統(tǒng)板書

在理論課程講授過程中，由于教師的單一講授容易引起學生的感官疲勞[ 11 ]，因此在教學過程中可采用多媒體，應用動畫、小視頻加深學生的理解和記憶，還可以使復雜、抽象的知識簡單化和形象化。例如，介紹有機化合物的構(gòu)象時，涉及空間想象，比較抽象，可借助模型或Chem office 3D軟件展示，使知識呈現(xiàn)更加直觀，教學效果更好;講解碳原子（C）雜化時，可以借助相關視頻，讓抽象的微觀問題形象化、簡單化;介紹氯代烴的親核取代反應歷程時，可用Flash動畫展示，形象地區(qū)分單分子和雙分子親核取代差異，降低學生的理解難度，提高學習效果。然而，課堂教學中也不能千篇一律展示PPT，這樣會導致學生視覺疲勞、興趣降低、課堂注意力不集中[ 12 ]。因此，對于有機化學課程的一些重要知識，如化合物結(jié)構(gòu)推導、反應過程推演等，要結(jié)合傳統(tǒng)板書，加強學生的記憶，集中學生的注意力。

（四）優(yōu)化課程考核方式

理論課程考核通常由平時成績（出勤、作業(yè)，10%～30%）和期末考試（卷面成績，70%～90%）構(gòu)成，期末考試成績占比過大，平時考核占比小且方法單一，專業(yè)特色不突出，不能全面反映學生的課程學習情況。通過優(yōu)化考核方式，平時成績由出勤、作業(yè)、專業(yè)銜接和課堂討論構(gòu)成，分別占5%、10%、15%和10%。其中，作業(yè)不僅看學生是否提交，還要檢查完成情況和質(zhì)量，以檢驗學生對課堂內(nèi)容的掌握效果;專業(yè)銜接與課堂討論，主要針對課程中介紹的典型有機污染物的污染、危害與防治等內(nèi)容，讓學生課下查閱相關資料，撰寫課程報告，然后分組匯報，目的是將有機化學與專業(yè)有機結(jié)合起來，突出環(huán)境科學專業(yè)特色，培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力及創(chuàng)新思維。期末考試占60%，不僅有命名寫結(jié)構(gòu)、選擇、完成反應、推斷、合成和鑒別等傳統(tǒng)題型，考查學生對有機化合物結(jié)構(gòu)、異構(gòu)、命名、理化性質(zhì)等的掌握情況，還增加了綜合分析題，如選擇一種熟悉、感興趣的有機污染物（如多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯、鄰苯二甲酸酯、含氮化合物等），分析其化學結(jié)構(gòu)、實際應用及環(huán)境來源、污染、危害與防治等，以突出環(huán)境科學專業(yè)特色，培養(yǎng)學生的綜合分析和解決實際問題的能力。實驗考核由平時實驗、實驗報告和實驗考試組成，不僅要看實驗結(jié)果，還要看具體操作。

四、結(jié)束語

有機化學是環(huán)境科學專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，其教學效果直接影響環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。文章分析了我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程教學現(xiàn)狀與存在問題，從教學內(nèi)容體系、專業(yè)特色、教學手段和考核方式等方面進行改革與探索，其目的在于提高我校環(huán)境科學專業(yè)有機化學課程教學質(zhì)量與效果，提升環(huán)境科學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

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