基于问题导向的案例教学法在精细有机合成化学及工艺教学中的实践

张彩霞 舒 庆 熊道陵 罗序燕 刘晋彪

基于问题导向的案例教学法在精细有机合成化学及工艺教学中的实践

张彩霞 舒 庆 熊道陵 罗序燕 刘晋彪

（江西理工大学，江西赣州，341000）

研究构建基于问题导向的案例教学法教学模式并组织实施，探讨此方法在实施过程中存在的问题，针对问题提出建议，促进基于问题导向的案例教学法在精细有机合成化学及工艺教学中的推广与普及，优化课堂教学方法，提高课堂教学效率。

问题导向；案例教学；精细有机合成化学及工艺；案例分析

精细有机合成化学及工艺是化学工程与工艺（以下简称“化工”）专业的核心课，以精细有机合成基本理论为指导，以精细有机合成单元反应为主线，全面系统、重点突出地建立课程内容的完整体系。[1]本课程教学改革的重点在于调动学生的学习积极性，采用多种形式的教学手段使学生对课程内容产生浓厚兴趣，增强其学习的自觉性和主动性。

因此，如何讲授这门课程，在培养高素质化工专业人才过程中发挥着分水岭的重要作用。应该在精细有机合成化学及工艺的课程教学过程中采用多种教学方法提高教学效果。而精细有机合成化学及工艺授课方式目前主要采用“教师讲——学生听”的“填鸭式”传统教学方法。虽然对启发式教学、导向教学法等也有应用，但都还处于初级阶段，从知识掌握情况和能力培养方面来看，并没有达到预期的教学目的。同行对精细有机合成化学及工艺授课方式虽然有一些探讨，但都是泛泛而谈，并未加以系统研究。[2-4]

西方国家在化工高等教育教学方法上做了很多改革，大胆采用引导式、启发式教学，协助学生解决各种学术难题，老师通过问题导入、案例分析、文献研读等方式，充分调动学生的学习主动性和积极性，充分利用课堂教学达到提升学生能力的目的。基于此背景，以下主要探讨基于问题导向的案例教学法在精细有机合成化学及工艺教学中的实践情况，为讲授好此门课程注入新的元素，为同行开展精细有机合成化学及工艺的教学提供参考。

一、基于问题导向的案例教学法的内涵

基于问题导向的案例教学法以多元化的教学手段打破了传统课堂教学的僵化思维，课堂教学不再是填鸭式的，而是以问题的形式动态呈现，学生带着问题上课。问题作为认知弹性超文本，不仅是各学科知识的综合，而且也是促进学生对超文本链接的相关知识进行探索的媒介。[5-7]其实质是将学生预先分成若干小组，每组都带着不同的问题查阅文献，完成老师布置的任务，再通过小组讨论、班级讨论、师生问答等互动模式使课堂教学形成一个立体的信息交流平台，实现师生间的信息多向沟通交流。尝试把问题导向教学和化工生产案例分析结合在一起，形成一种更为新颖和有效的教学方法，即基于问题导向的案例教学法，从而提高整个化工课堂教学的效率。

问题导向案例教学法是以培养学生能力为中心，基于工业生产实际提出相应问题的一种新型教育模式，它强调把课堂教学设置到有意义的、复杂的问题中，通过小组成员间的合作来解决真正的学术问题，从而掌握隐含在问题背后的科学知识，提高解决问题和分析问题的能力。能让化工专业老师认识到在精细有机合成化学及工艺课堂教学中开展基于问题导向的案例教学法的必要性，为大家优化课堂教学模式，实施教学方法改革提供参考。

二、基于问题导向的案例教学法的实施

精细有机合成化学及工艺课程要求学生掌握和了解精细化工产品合成原理，如磺化、硝化、卤化等有机合成单元反应的反应历程、反应动力学、影响反应的因素等有关基本理论及其生产工艺特点，学会并领悟分析问题、解决问题的方法和技能，为继续学习相关课程奠定理论基础，为从事相应专业的工作提供必要的理论知识。因此，每章内容的讲授顺序为：基本概念→单元反应目的→反应机理→生产工艺→三废治理。生产工艺结合具体的产品讲解，建立化工产品生产案例库。

（一）化工产品生产案例库内容的设计

本课程涉及到的化工产品主要指有机中间体，即将基本原料经进一步化学加工而制得的结构比较复杂但还不具有特定用途的有机物。如氯苯、硝基苯、苯磺酸等，故在建立案例库时，素材以有机中间体的制备为主。见表1。

表1 化工产品案例库的主要内容

以硝基苯的制备为例，简单介绍生产案例库如何建立。目前工业上制备硝基苯主要采用混酸硝化法，重点讲解混酸硝化理论基础、混酸硝化工艺流程特点、混酸的配置、硝化反应器简介、硝化产物的分离等内容，供学生参考学习。

（二）基于问题导向的案例教学法课堂设计

化工产品种类繁多，生产工艺各不相同，授课老师在充分掌握教材内容的基础上，并结合企业生产标准，选择有代表性的案例，如尽量突出反应物前处理方法、化学反应器类型的选择、生产工艺流程、产物的后处理方法、三废治理等，引导学生掌握各章节的难点和重点。让学生查阅相关专业文献，了解其生产工艺现状及优缺点，帮助学生发现问题和解决问题。问题的设计应有针对性，突出章节内容的难点和重点，难度适中，既要吸引学生又要结合生产实际，还要有启发思考的价值，结合教材，服务于教学内容。以“第5章硝化”为例，针对教材内容提出以下问题：1.本章主要是合成芳香族硝基化合物，属于芳香族亲电取代反应机理，请学生结合“第3章卤化”和“第4章磺化”学习内容并查阅专业文献，归纳总结苯的一氯化制氯苯、苯的一磺化制苯磺酸和苯的一硝化制硝基苯，有哪些相同点？有哪些不同点？2.将学生分成若干小组，分别就“混酸硝化、硫酸介质中的硝化、在乙酐或乙酸中的硝化、稀硝酸硝化法”等硝化工艺，查阅文献了解各硝化工艺在反应器选择、生产工艺、硝化产物后处理、三废治理等方面的生产现状。3.将学生分组，分别制作“硝基苯、间二硝基苯、1-硝基蒽醌”等有机中间体的合成概述PPT，其中选取PPT制作精美的组，请同学们互相观摩学习，最后再将老师已制作好的“化工产品案例库”发给学生，请学生从中发现问题并进一步完善有关问题，达到对各知识点的学习和掌握。

（三）学生展示案例

基于问题导向的案例教学法分五步完成，首先由授课老师提出问题；其次将学生分若干个小组，各小组成员分别查阅文献资料、讨论并完成老师布置的学习任务；第三步学生在课堂上展示自己的作品并进行交流；第四步授课教师对学生作品完成情况进行总结；第五步授课老师提供事先已经制作好的相关问题的参考答案，供学生参考并启发学生思考。学生通过多媒体课件展示自己制作的案例，并借助视频、网络图片等手段，图文并茂、直观形象、生动真实，既激发了学生的学习兴趣又活跃课堂气氛。

（四）总结和评价案例

教学总结和教学效果综合评价是对基于问题导向的案例教学法的凝练和提升, 主要由学生总结和教师总结两部分组成。学生总结主要侧重以下几个方面：1.是否按照授课老师要求查阅文献，或者查阅了有关文献但是不全面；2.有没有认真归纳总结所查阅的文献并进行梳理形成案例；3.是否积极参与课堂上的讨论，能否独立完成授课老师预先布置的思考题等。在基于问题导向的案例课堂教学中，学生通过制作案例、展示案例等环节所获得的知识和技能并不一定完全符合教学目标的要求，所以授课老师有必要对本课程所涉及的基本理论和原理等进行总结和概括。

教师总结主要针对学生对问题的掌握是否准确、是否具备一定的分析问题和解决问题的能力。重点从以下三个方面总结：1.对学生回答问题情况进行总结和点评；2.对学生参与案例教学过程的参与度和案例制作效果进行总结和点评；3.对基于问题导向的案例教学法是否达到了预期的教学效果和存在的问题进行总结。

在做好教学总结和点评的同时，应把对问题和案例分析总结的结论上升到教材需要学生掌握的理论高度，这样才能实现基于问题导向的案例教学法的真正教学目的。

三、基于问题导向的案例教学法实施过程中存在的问题

基于问题导向的案例教学法在实施过程面临的最大问题，主要是“问题”的设计和学生的“分组”。授课老师设计的“问题”的难易程度以及多个问题间的对等性程度，学生“分组”时，小组的成员数、组员间的人际关系以及各组员的学习能力和认知能力等因素直接或间接影响教学效果。基于问题导向的案例教学法在实施过程中还存在以下几个方面的问题。

（一）案例制作所需素材缺乏

在案例制作过程中，我们遇到的最大困难是素材匮乏。制作一个与生产实际紧密结合的案例不容易，尤其是能将基本理论与生产实践相结合的精品案例更难。授课老师因工作环境所限制，很难深入企业获得第一手的资料，主要是通过教材、专业学术期刊等渠道收集所需文献资料，并进行加工，或是直接引用某些数据库上提供的案例。企业出于商业保密的原因，一般不会披露更多的生产细节。制作案例所需资源的有限与数据资料的缺乏，使得对案例的分析挖掘深度不够，仅是浅谈辙止。

（二）授课学时有限

开展基于问题导向的案例教学法需要的学时数较多，而实际用于授课的学时数又有限制。如何在有限的学时内，在讲授好理论教学的同时实施基于问题导向的案例教学，是每一个开展基于问题导向的案例教学的教师需要深入思考的问题。

由于受到时间限制导致理论知识讲解不全面，会造成部分被动学习的学生基础理论不够扎实，又不善于查阅文献材料，使其对“问题”或“案例”缺乏兴趣，这样可能达不到预期的教学目标。若花大量时间讲解基本知识，则必然导致案例分析时间不够，不能透彻地开展相关讨论、分析和总结，同样也会影响教学效果。因此，如何在教学过程中把握好这个“度”，需要授课老师在长期实践中不断摸索。

（三）学生分组的不均匀性

为了使所有学生都能参与到教学互动环节，往往将学生分成若干小组，使其团结合作，完成教学任务。但在具体教学环节运行过程中，常发现少数学生仅有挂名而没有做任何实质性的工作，必然会引起同组其他同学的不满而影响该组学生的学习效果。还有部分学生是为了赚学分、敷衍老师而被分配到相应小组，也没有真正从中学到一些基本知识，掌握一些基本的操作技能。对于这些学生如何正确引导、激发其学习兴趣，也值得授课老师深思。

四、改进“基于问题导向的案例教学法”的建议

（一）及时更新化工产品案例库

化工产品是化工过程追求的最终目标，其环节涉及教材上主要内容。因此，制作与生产实际紧密结合的案例库，是实施基于问题导向的案例教学的关键步骤，是基于问题导向的案例教学成功的关键环节之一。有机中间体的选择、案例制作应贴近生产实际。因此，积极促进“产、学、研”合作，吸纳企业界、教育界专业人员参与案例资源的开发工作。在产品种类的选择上把握以下几点：第一，选择典型的化工产品，尽量涉及较多化工单元反应和单元操作，但又不复杂，有利于调动学生学习的积极性和主动性，提升学生的参与度和兴趣。第二，案例内容要与课程的重点难点有机地结合，力求以实践验证理论，加深学生对相关基础理论的理解、掌握与应用。

（二）协调授课学时数

由于课程总学时是一定的，如何协调基于问题导向的案例教学与总课时之间的矛盾，结合多年教学实践，认为可以从以下两方面加以适当调整。第一，实施基于问题导向的案例教学中，应提前布置学习任务，发放相关学习资料，并将学生分成若干组，每组学生根据自己的学习任务查阅文献资料，完成相应的学习任务并在课堂上进行交流。第二，结合以周为单位的专业综合实验，开展综合性的案例教学。例如在精细化工综合实验课中，安排学生完成“二苯乙醇酸的制备”，要求学生2人一组，自己制定实验方案、实验步骤，学会正确进行精细化工产品的合成与分离、提纯的等操作技能。培养学生实事求是的科学态度，良好的工作习惯。通过实验，加强学生对精细化工基本理论与概念的理解，提高解决问题和分析问题的能力。既培养学生的合作能力和团队精神，又培养学生独立工作的能力，为学生将来参加工作打下良好基础。

（三）依据学生个体的差异，合理分组，激发学习兴趣

学生是实施基于问题导向的案例教学法直接参与者，要取得良好的教学效果，离不开学生的积极配合与参与。建议从以下两个方面调整部分学生的被动学习习惯：第一，根据学生个体差异和兴趣爱好，合理分组，使各组员之间彼此相互信任，团结合作；第二，加强过程的考核，依据学生日常表现、课堂讨论、案例分析等环节的综合表现，设计一套合理的考评方式，对学生的专业知识、沟通交流、团结合作等能力的评价。

五、结语

基于问题导向的案例教学在精细有机合成化学及工艺中应用既有理论意义又有现实意义。1.推动精细有机合成化学及工艺课程教学多边活动理论的研究与应用。在基于问题导向的案例教学法中，将学生预先分成若干小组，每组都带着不同的问题查阅文献，完成老师布置的任务，再通过小组讨论、班级讨论、师生问答等互动模式使课堂教学形成一个立体的信息交流平台，实现师生间的信息多向沟通交流。2.推动化工专业课程综合化与教学模式最优化的研究与实践。基于问题导向的案例教学法以多元化的教学手段打破了传统课堂教学的僵化思维，课堂教学不再是填鸭式的，而是以问题的形式动态呈现，学生带着问题上课。问题作为认知弹性超文本，不仅是各学科知识的综合，而且也是促进学生对超文本链接的相关知识进行探索的媒介。3.有利于提高整个化工专业课堂的教学效率。可以尝试把问题导向教学和化工生产案例分析结合在一起，形成一种更为新颖和有效的教学方法，即基于问题导向的案例教学法，从而提高整个化工课堂教学的效率。4.有利于学生能力的培养，促进化工本科教育人才培养目标的实现。问题导向案例教学法是以培养学生能力为中心，基于工业生产实际提出相应问题的一种新型教育模式，它强调把课堂教学设置到有意义的、复杂的问题中，通过小组成员间的合作来解决真正的学术问题，从而掌握隐含在问题背后的科学知识，提高解决问题和分析问题的能力。5.为化工教师从事课堂教学方法改革提供参考。通过本课题的研究，让化工教师认识到在精细有机合成化学及工艺课堂教学中开展基于问题导向的案例教学法的必要性，为大家优化课堂教学模式，实施教学方法改革提供参考。

[1]唐培堃，冯亚青．精细有机合成化学与工艺学[M] ．北京：化学工业出版社，2009．

[2]孙继红，李新颖，郑朝慧．精细有机合成化学及工艺学教学中开设讨论课的实践与探索[J]．东北大学学报：社会科学版，2008，10（1）：55-56．

[3]孙淑敏，王培远．化学专业精细有机合成化学及工艺学课程教学改革[J]．广东化工，2012，39（11）：213．

[4]邓燕，李小龙，张立明．精细有机合成化学与工艺学课程教学的探索[J]．湖南科技学院学报，2013，34（12）：36-37．

[5]卢荣，高新．问题导向教学法在中外化学基础教学中的应用[C]．首届大学化学化工基础课程报告论坛，2006：191-192．

[6]李海，王金花，黄海玲．以问题为导向的案例教学法在医用组织学与胚胎学中应用[J]．中国高等医学教学，2012，（8）：114-115．

[7]何婧琳，曹忠，李丹，张玲，谭淑珍，陈平，李伟．案例教学法在分析化学理论教学中的实践研究[J]．大学化学，2016，31（8）：27-32．

O62 G642.0

A

1008-7346（2017）04-0066-05

2017-07-23

本文为江西省普通高等学校教学改革研究课题（JXJG-15-7-10）、 江西省精品资源共享课程研究课题（SZG-15-03-02）、江西省精品在线开放课程研究课题的阶段性研究成果。

张彩霞，女，甘肃静宁人，江西理工大学冶金与化学工程学院副教授。

舒庆，男，江西靖安人，江西理工大学冶金与化学工程学院副教授。

熊道陵，男，江西吉安人，江西理工大学冶金与化学工程学院副院长，教授。

罗序燕，女，江西赣州人，江西理工大学冶金与化学工程学院教授。

刘晋彪，男，江西永丰人，江西理工大学冶金与化学工程学院副教授。

[责任编辑：姚青群]