基于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的《綠色化學(xué)》課程教學(xué)改革的實(shí)踐

劉福燕 文傳軍 劉娟 陳鑫宏

摘要：為適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，從完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和改革考核方式等方面對(duì)《綠色化學(xué)》課程進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐研究，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本知識(shí)解決精細(xì)化工領(lǐng)域工程實(shí)踐問(wèn)題的能力。結(jié)果表明，學(xué)生更樂(lè)于接受合作性學(xué)習(xí)和新穎的教學(xué)方法，而且學(xué)習(xí)效果顯著提升。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；課程改革；應(yīng)用型人才培養(yǎng)；化學(xué)工程與工藝

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）23-0137-03

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和科技的不斷創(chuàng)新，人們的生活水平和生活品質(zhì)不斷提升，這與各種各樣化工產(chǎn)品的出現(xiàn)是密不可分的。然而，化工行業(yè)（尤其是精細(xì)化工）在為人類(lèi)創(chuàng)造財(cái)富與衣、食、住、行、用的同時(shí)，還帶來(lái)了全國(guó)乃至全球性的環(huán)境污染與破壞[1，2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球環(huán)境污染事件中，90%的事件與化工有直接關(guān)聯(lián)，而其余10%的污染事件雖與化工行業(yè)無(wú)直接關(guān)系，但也有不可否認(rèn)的間接關(guān)系。按照上述的邏輯推斷，環(huán)境污染的“罪魁禍?zhǔn)住敝饕腔瘜W(xué)與化工行業(yè)。在這種新的形勢(shì)下，化學(xué)應(yīng)該放慢腳步或停滯不前，等待環(huán)境治理使大自然回歸原貌，或是整裝待發(fā)，探求一條環(huán)保、綠色、可持續(xù)的道路繼續(xù)發(fā)展。在挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的時(shí)代，綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，并為不斷完成其歷史使命而不懈努力[3，4]。

隨著國(guó)家對(duì)綠色、安全、環(huán)保、可持續(xù)等理念的重視，為了培養(yǎng)應(yīng)用型人才，化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)《綠色化學(xué)》課程已引起了學(xué)者們更多的關(guān)注和興趣?！毒G色化學(xué)》課程是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)選修課之一，該課程是基礎(chǔ)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)知識(shí)、設(shè)計(jì)和管理的有機(jī)結(jié)合。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生需掌握綠色化學(xué)十二條基本原理的基礎(chǔ)知識(shí)，并且掌握綠色原料、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑、綠色化學(xué)品的評(píng)價(jià)原則與選取原則，掌握綠色化學(xué)反應(yīng)的設(shè)計(jì)原則以及各種化工過(guò)程的綠色化學(xué)管理等專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)，為畢業(yè)后從事綠色化學(xué)品的開(kāi)發(fā)、綠色化學(xué)工藝的設(shè)計(jì)與管理等工作做好知識(shí)和能力儲(chǔ)備。根據(jù)國(guó)家對(duì)綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等理念的重視，筆者在修改該課程的教學(xué)大綱過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，其教學(xué)內(nèi)容不完整，且部分內(nèi)容之間有沖突。由于該課程的涉獵面非常廣，知識(shí)抽象繁雜，如何優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和強(qiáng)化教學(xué)效果顯得非常重要[5]。為了適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需要，本文針對(duì)常州工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)原有的《綠色化學(xué)》課程大綱，從完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和改革考核方式等方面對(duì)《綠色化學(xué)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐研究[6，7]，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綠色化學(xué)基本知識(shí)解決化工領(lǐng)域?qū)嵺`問(wèn)題的能力，并且開(kāi)展在自然科學(xué)的教學(xué)中滲透保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的綠色教育理念[8，9]。

二、完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

常州工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)原有的《綠色化學(xué)》課程大綱中主要存在的問(wèn)題有：教學(xué)內(nèi)容知識(shí)體系不完整，基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)實(shí)踐能力的支撐不足，部分內(nèi)容雜亂有重復(fù)。針對(duì)以上問(wèn)題，本文特作以下改進(jìn)。

1.完善知識(shí)體系。與傳統(tǒng)化學(xué)相比，綠色化學(xué)的基本理論與知識(shí)仍舊是依賴(lài)于四大基礎(chǔ)化學(xué)（無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)和物理化學(xué)），但是其核心內(nèi)容是遵循綠色化學(xué)十二條基本原則，并利用基本理論與知識(shí)探索綠色、環(huán)保、安全和可持續(xù)發(fā)展的道路?！毒G色化學(xué)》課程的教學(xué)核心內(nèi)容應(yīng)包括綠色化學(xué)原理、綠色有機(jī)合成技術(shù)、綠色化學(xué)反應(yīng)、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑、綠色化學(xué)品等部分。同時(shí)，綠色化學(xué)相關(guān)的最新科研成果（如新的高效無(wú)毒的催化劑體系、綠色溶劑、原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)等）也應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容中，讓學(xué)生切實(shí)體會(huì)綠色化學(xué)帶來(lái)的成就。其他所需的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生可通過(guò)《有機(jī)化學(xué)》《無(wú)機(jī)化學(xué)》《物理化學(xué)》及相關(guān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)等先修課程掌握。

2.重構(gòu)知識(shí)結(jié)構(gòu)。《綠色化學(xué)》課程涉獵面較廣，知識(shí)抽象繁雜。其中，綠色化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)部分的理論性較強(qiáng)；綠色化學(xué)反應(yīng)、綠色原料、綠色溶劑與助劑、綠色催化劑部分涉及綠色評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)，以及綠色反應(yīng)過(guò)程的管理，則偏重實(shí)踐應(yīng)用。因此，我們可將該課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)分為理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)兩類(lèi)。以理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)為兩翼，以基礎(chǔ)理論為支撐，循序漸進(jìn)地提升學(xué)生的知識(shí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新協(xié)作能力。

3.樹(shù)立團(tuán)隊(duì)意識(shí)?，F(xiàn)代社會(huì)處于信息大爆炸時(shí)代，而個(gè)人的精力和能力都是有限的，因此在教學(xué)過(guò)程中尤其要注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和交流溝通能力。例如在進(jìn)行課外課題調(diào)研匯報(bào)時(shí)可以多人分工合作，要求團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人分管各自最擅長(zhǎng)或最熟悉的部分；在形成調(diào)研報(bào)告和匯報(bào)PPT時(shí)可成立調(diào)研組，要求團(tuán)隊(duì)所有人員都參與進(jìn)來(lái)；而在進(jìn)行調(diào)研結(jié)果匯報(bào)時(shí)更是考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力的關(guān)鍵時(shí)刻。

三、改進(jìn)教學(xué)方法

根據(jù)《綠色化學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容和能力要求，可利用現(xiàn)有課堂，逐步探索并不斷改進(jìn)教學(xué)方法，并考察實(shí)際教學(xué)效果。為了實(shí)現(xiàn)上述培養(yǎng)目標(biāo)，我們主要采取了課堂教學(xué)和多媒體演示、翻轉(zhuǎn)課堂模式等教學(xué)方法。

1.課堂教學(xué)和多媒體演示。傳統(tǒng)的課堂講授和多媒體演示仍是該課程的主要教學(xué)方法，而我們講授的內(nèi)容是圍繞一定的工作任務(wù)進(jìn)行的，即將工作任務(wù)課程化。例如在進(jìn)行原子經(jīng)濟(jì)性的教學(xué)時(shí)，通過(guò)理論學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握方法后，我們會(huì)給學(xué)生布置工作任務(wù)（目前所學(xué)化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型的原子經(jīng)濟(jì)性分析），讓他們帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)，并在自己熟悉的知識(shí)中加以應(yīng)用。最后根據(jù)每位學(xué)生的問(wèn)題進(jìn)行答疑和討論，完成由“師本課堂”向“學(xué)生自本課堂”的轉(zhuǎn)變[10]。對(duì)于任務(wù)量大的內(nèi)容可以分組合作，共同完成。這樣激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生感到學(xué)有所用，大大提高了教學(xué)效果。

2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[11]。這種教學(xué)方法是讓學(xué)生利用共享平臺(tái)的在線(xiàn)開(kāi)放課程或國(guó)家、省級(jí)精品課程等公共教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。其優(yōu)點(diǎn)是學(xué)習(xí)時(shí)間靈活，學(xué)生可以在線(xiàn)上和線(xiàn)下同時(shí)學(xué)習(xí)。由于該課程內(nèi)容繁多且課時(shí)有限，傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以達(dá)到好的教學(xué)效果，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮好課堂主陣地的作用，探索出了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式?！毒G色化學(xué)》課程實(shí)施的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式主要是利用網(wǎng)上在線(xiàn)共享課程資源、手機(jī)微信平臺(tái)，通過(guò)課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)。例如在講解原子利用率計(jì)算時(shí)，課前先讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)上在線(xiàn)共享課程學(xué)習(xí)相關(guān)原子利用率計(jì)算的內(nèi)容、步驟等理論知識(shí)，若有問(wèn)題通過(guò)手機(jī)微信平臺(tái)討論答疑；課中重點(diǎn)講解共性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算內(nèi)容；課后布置練習(xí)，輔導(dǎo)答疑。翻轉(zhuǎn)課堂氣氛活躍，學(xué)生參與度非常高，既提升了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，又能鍛煉學(xué)生的理解和表達(dá)能力。這是一種新穎的、受歡迎的、合作性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。但目前我國(guó)網(wǎng)上在線(xiàn)共享課程資源中專(zhuān)業(yè)課程較少，或者只對(duì)本校學(xué)生開(kāi)放，這就需要各高校加快建設(shè)網(wǎng)上在線(xiàn)共享專(zhuān)業(yè)課程，并且不斷提高開(kāi)放程度。

四、改革考核方式

為了強(qiáng)調(diào)《綠色化學(xué)》課程對(duì)理論和實(shí)踐知識(shí)的并重，我們分別采用不同的考核方式，即開(kāi)卷考試、調(diào)研匯報(bào)和平時(shí)考核相結(jié)合的考核方式，對(duì)學(xué)生掌握該課程理論和實(shí)踐知識(shí)的能力進(jìn)行考核。

采取開(kāi)卷考試方式考核理論類(lèi)知識(shí)，主要考查學(xué)生對(duì)基本理論的掌握情況，可采用選擇、填空、判斷、簡(jiǎn)答、計(jì)算等多種題型；采取調(diào)研匯報(bào)方式考查學(xué)生對(duì)綠色化學(xué)原理的理解及應(yīng)用能力，讓學(xué)生自由組隊(duì)（3—5人），由團(tuán)隊(duì)成員討論確定一個(gè)有關(guān)綠色化學(xué)原理的課題為主題，通過(guò)查閱網(wǎng)上資源進(jìn)行調(diào)研，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作及溝通交流能力和語(yǔ)言表達(dá)能力；采用平時(shí)考核方式考查學(xué)生參與課堂的情況，可通過(guò)課堂回答問(wèn)題、課后完成作業(yè)等實(shí)現(xiàn)。以上3種考核成績(jī)根據(jù)內(nèi)容量按一定比例綜合構(gòu)成課程成績(jī)。這種考核方式可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，改善了傳統(tǒng)的“考前死記硬背、考后一片空白”的弊端。總之，高校要注重培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的能力，真正做到授之以漁而不是授之以魚(yú)，讓學(xué)生掌握真本領(lǐng)、觸類(lèi)旁通，以便在踏入工作崗位后能迅速勝任不同的任務(wù)。

五、結(jié)語(yǔ)與展望

針對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)和《綠色化學(xué)》課程建設(shè)的要求，本文從完善和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和改革考核方式等方面對(duì)高?；瘜W(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的《綠色化學(xué)》課程進(jìn)行了教學(xué)改革實(shí)踐研究。通過(guò)對(duì)該課程的改革，旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綠色化學(xué)基本知識(shí)解決化工領(lǐng)域?qū)嵺`問(wèn)題的能力，加快應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，使學(xué)生們掌握真本領(lǐng)，畢業(yè)后能夠直接勝任工作任務(wù)，更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。

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