“应用化学基础”课程理实一体化教学改革与实践—以“从茶叶中提取咖啡因”为例

张小丽

(吉林工业职业技术学院，吉林 吉林 132013)

高等职业教育作为高等教育的一个类型，肩负着为国家培养高等技术技能型人才的艰巨任务，时代赋予的使命，使得职业教育迎来了前所未有的发展机遇。在政策的推动下，职业教育硕果累累。职业教育大发展的同时，也面临着巨大的挑战，尤其突显的是生源问题，有学者指出“生源质量”问题已经成为制约大多数高职院校发展的“瓶颈”问题[1]，尤其近几年生源数量萎缩，使得高职院校生源从分数上逐年降低。同时，生源结构也在发生着不断变化，包含了普招高中生源、单招生源、对口升学生源、“3+2”转段生源等。生源知识结构、年龄结构、心里状态参差不齐，在这种相对复杂条件下，如何提高教学质量是每一位教育者都需要思考的问题，毕竟生源质量是人才培养质量保障的基础环节[2]。为此，因材施教，探索教学改革已然成为保证教学质量的重要手段。经过几年的探索,课程组人员基于生源现状，解构了原有基础化学课程所涵盖的传统知识体系，将以知识为主线的课程体系，重构为基于技术技能培养的课程体系[3]。重构的课程体系以实验为抓手，以技术技能培养为主线，将原有的基础化学相关知识有机的融入到实验过程。利用化学是以实验为基础的这一特点，采取理实一体的教学模式，做到“理”、“实”结合，做中学。

1 课程改革的基本思路

1.1 结合“学苗”特点，改革教学模式

课程组成员结合生源结构多样条件下的学苗特点，曾经尝试了补课、降低授课难度、删减教学内容、开放实验室、改革考评方式[4]等，但教学效果提高不明显，学生收益不显著。为此，大胆尝试突破原有“基础化学”的以知识为主线的课程体系，打破传统以知识传授为主线的授课方式，整合了基础化学和化学实验技术课程，将基础化学课程的理论知识融入到实践操作中，通过掌握化学实验的基本操作技能，渗透化学相关知识。改变原有的“理论+实践”两条腿走路的教学模式，将两个相对独立的体系有机融合，由传统的教学模式转变为理实一体化教学模式，使实验室成为了教学的主阵地。

1.2 结合技术技能人才成长规律，优化课程内容

课程组教师深入企业进行专业领域调研，并借鉴大中型企业培训经验，选取能够反映某个职业能力和职业素质的典型工作任务，针对化工总控工岗位技术技能要求,优化教学内容，以任务为载体，通过完成工作任务达到教学目标，实现课程内容对接职业标准。课程组经调研分析，确定将本课程的教学内容划分为四大模块，分别是化学实验基础知识、化学反应影响因素的测定与分析、有机化合物的制备与提纯技术、物质的检测技术。同时，解构原有的理论知识体系，将理论知识融入到具体的实践项目中，每个模块具体的项目内容可参考文献[3]。

2 理实一体化课程改革实施案例

2.1 以学生获得为根本，精选教学项目

有机物分离与提纯技术及天然产物的分离提纯相关理论知识，广泛应用于制药、石油化工、香料、染料、湿法冶金、水处理、化工生产等多个行业，是分析检验工、化工总控工等岗位人员必备的技术技能。因此，教学内容中设计了 “模块四-典型有机化合物的制备与提纯”。

茶叶作为中国特有的饮品被世人所熟知，茶叶中含有多种生物碱，其中以咖啡因为主，同时还含有纤维素、蛋白质、单宁酸和叶绿素等，通过完成“从茶叶中提取咖啡因”项目，学生将了解咖啡因的一般性质，掌握提取咖啡因的基本原理和方法，进一步熟悉萃取、蒸馏、升华、提纯等基本操作，熟悉脂肪提取器提取有机物的原理和方法，逐渐具备天然产物的分离及提取相关理论和技术。

2.2 任务引领，激发学习主动性

教师提前做好微课，准备好项目素材，并以任务书的方式下发给各教学小组。实验开始前首先检查自学情况，通过提问或学生PPT展示等方式了解学生自学情况，同时回答学生提出的相关问题，然后教师利用简短的PPT进行讲解，包括教学目标、教学重点、实验的原理、使用的仪器设备等，并通过规范的操作视频让学生快速的了解脂肪提取器的安装步骤及安装时注意事项。

2.3 团队协作，贯穿素质教育

课程实施过程强调以学生为主体，在学习知识和技能的同时，培养学生独立思考、自主学习、团队协作、解决实际问题等能力，并在教学过程中全面贯彻素质教育，培养学生树立诚实守信意识、安全环保健康的意识以及严谨的工作作风。以高加3161为例，班级共计24人，分为12个小组，每个小组2名学生。每组组长在上课之前都要帮助老师准备上课所需的实验仪器和实验药品，在整个实验过程中，负责组内同学的自评，以及其他小组的互评，能做到公平公正的进行评价，在下课之前检查自己组负责的实验台是否整理完毕，包括实验仪器是否按照教师制定的位置摆放，实验药品是否摆放整齐，实验台面是否清洁，实验过程中产生的废液废渣是否合理处理等。

2.4 “理实一体”，提高教学效果

本次实验共分为三个阶段，咖啡因的提取、溶剂的回收和咖啡因的升华。每个阶段涉及的理论和操作要点各不相同，可根据学生情况，决定先做后教或是先教后做，通过 “学习-讨论-做-讨论-做”循环模式(教师全程指导)，最后达到教学目的。

第一阶段提取：学生根据教师的讲解及视频操作的观看，以小组为单位进行实验第一步咖啡因的提取，将茶叶研磨成粉末状，并选择正确的实验仪器、实验药品进行操作。在此过程中教师负责指出学生每一步操作过程中的错误及仪器安装的问题，根据技能考核量化表，对每个小组进行第一阶段的评价。

从装置组装到整个提取结束需要进行两到三次虹吸，大概耗时一小时，在此期间教师布置学习任务，包括茶叶的主要成份是什么？咖啡因的化学式是什么？为什么选用乙醇作为溶剂？脂肪提取器的工作原理是什么？教师通过下发项目训练题的方式，让学生以小组的形式通过查阅课本、网络资料，分组讨论来完成任务，最后通过提问讲解将所有问题解决。在安装仪器、药品的称量等过程中培养学生团队协作能力和沟通能力，最后达到通过实践操作强化理论基础的目标。

第二阶段蒸馏回收溶剂：学生在进行第二步蒸馏回收溶剂时，教师在学生组装仪器之前通过复习提问的方式让学生理解蒸馏操作的基本要点和注意事项，通过设问的方式使学生认识到溶剂回收的重要性，培养学生的安全、环保意识。整个蒸馏回收溶剂的过程大概需要半个小时，在此时间段内，教师除了要求学生认真观察蒸馏现象外，还会布置学习任务，包括咖啡因主要存在哪些植物中？咖啡因在医药、生活中的用途？咖啡因有哪些特殊的性质？在学生小组讨论的过程中，加强学生的安全意识，远离毒品，正确对待咖啡因这种产品。

第三阶段升华得到产品：学生通过升华的方式得到咖啡因，各个小组分别展示自己的产品，通过产品的质量、颜色来进行小组互评，学生上交产品，教师最后进行终极评价。根据各个小组的评价结果，学生讨论影响咖啡因产率的原因是什么？影响咖啡因颜色的原因什么？在升华的过程中要注意哪些点？在讨论的过程中促使学生学会思考并发现问题，在解决问题的过程当中获得知识、学会方法和技能，与此同时也培养了学生表达、沟通的能力和树立标准化意识。最后教师进行总结，布置下次课的预习任务。

3 调整考评方式，注重过程考核

考核在教学过程中不仅发挥着指挥棒的作用，更有助于学生形成标准意识，因此，每一个项目实施过程中都需要设计技能考核表，本项目技能考核表见表1。但最终成绩不能单纯以技能考核量化表为依据，还要考虑学生在讨论、学习、操作等过程当中的整体表现，注重每个学生表现的职业技能和职业素质的养成。最终整个项目过程考核和技能量化考核的结果按照一定比例汇总，得到每个学生的课程评价结果。

表1 从茶叶中提取咖啡因操作技能考核评价表

表1(续)

4 结论

化工与材料技术学院的所有学生都进行了应用化学基础课程的理实一体教学实施，采用了新的教学模式、教学方法、教学手段及课程考核评价办法。相比传统的教学模式，教师不在课堂的主角，而是学生学习的引导者、合作者、帮助者。回顾在以往教学时，教师只是给出概念，讲解关键词语，演示实验，学生只是听、划、记、看。现在却出现了不同现象，现在教学设计问题常从学生熟悉的生活情境出发，对于基础薄弱的学生，化学不再像天书一样难懂，把要解决的问题设成一些简单的讨论活动，调动学生积极主动的参与学习，符合学生的认识发展规律。同时，学生学习的主观能动性和学生团队协作、沟通能力等人文素质真正得到了提升。响应人才培养目标，取得教学了实效。

[1]杨秋波,林 宇,王世斌.高职生源质量现状调查与影响因素分析[J].中国高教研究,2015(7):88-91.

[2]张 熳，朱宝春.关于高职教育生源质量的思考[J].职教论坛，2011(9)：137-140.

[3]张小丽.基于技术技能体系的基础化学课程改革研究[J].辽宁高职学报,2017(4):52-54.

[4]李京文，杨 刚，孙 玉. 基于高职生源特点的多维度、多视角课程考核模式研究[J].职教通讯,2016(21):72-74.