新工科背景下有机化学中质量保证和质量控制的教学改革探究*

李 政，卢艳红，李欣悦，肖立伟

(廊坊师范学院 化学与材料科学学院，河北 廊坊 065000)

新工科建设是适应我国经济发展的必然要求，也是工业转型升级的一大措施。通过对人才培养模式的改革，达到为社会提供具有工程实践能力和创新创业能力的高素质人才的目的。

在教育部积极推动“新工科”建设的背景下，高校专业人才培养模式的改革迫在眉睫。

近些年来，我国的有机化学教学也开始对质量的保证与控制方面进行加强。虽然在目前的教材中已经展现了部分内容，但教材中的知识点是独立零散不成系统的，缺乏知识点之间的相互关联，并且，新工科更加注重实践的作用。课堂的教材因为篇幅内容，更侧重于理论知识的讲解，对于如何对有机化学的质量保证仍然停留在表层，脱离了实践的应用。化学是一门以实验为基础的学科，理论与实践缺一不可。因此，高校很有必要去增设“有机化学中质量保证和控制”等实践相关课程，在实践中能够发现教材与实验之间的问题，提高学生在实践中质量控制技术的能力，以便进一步培养学生的综合素质、实验分析能力，以及动手操作能力。

1 新工科背景下有机化学中质量保证和质量控制的教学改革的意义

有机化学是理工类院校中的重要知识组成部分，也是化工类学生的必修基础课程之一。与传统化学的教学方法相比，有机化学更倾向于理论与实验的相结合。对于教育教学方面来讲，此次改革不仅可以提高学生对理论的知识点的理解能力，更要提高学生实验动手能力与分析能力，为学生在以后的学习工作中奠定夯实的基础。

有机化学作为化学重要的一个基础分支，其中的理论与实践在化学本科生的培养过程中有着重要地位。理论与实践是息息相关、密不可分的，以相结合的方式使学生系统的更完整的学习有机化学。“新工科”建设的本质是多功能人才的培养。多功能人才要做到对知识系统认知的完整性，建立知识框架以及在实验动手操作方面较为熟练，将课本中的理论知识与实验相结合。高校要培养出在复杂综合问题中能够运用专业知识素养、有实力解决问题的多功能人才。

2 新工科背景下有机化学中质量保证和质量控制的教学改革方面

2.1 探索新颖教学方法，改善教学效果

首先要针对教学内容进行合理的安排。有机化学各个章节之间都有着相互内在的联系，教师应当对复杂的内容进行整合，建立起一个系统清晰的化学观。例如，构建知识网络。在实际的授课中，由于课堂时间有限，教师往往采用传统的灌输式教育，主要体现在学生对于化学反应原理的死记硬背，甚至在课时比较紧张的条件下，安排学生进行自学。填鸭式教学虽然能在课堂上使学生能够清楚的记住知识，但是在几天之后就抛之脑后，所以教师在授课时重塑教学体系是十分有必要的。

其次，在教学内容上，教师要遵循学生的认识规律，由浅到复、由浅到深的顺序进行螺旋教学。这样的教学设计不仅能够满足学生对基本知识的掌握，层层递进，更为了以后提升难度奠定了基础。此外，在教学过程中，还应当遵循从理论到实践的规律，对内容进行详细的安排。学生在接受新知识时，普遍以课本上的知识为主要摄取来源。然而课堂上获取的一些知识并不能满足当下需求，甚至会束缚学生的认知，久而久之，会使一些学生失去了学习的乐趣。因此在当代教学过程中，我们不仅要把课本上的知识讲活，更要结合生活。

以PBL教学法为例[1]。PBL教学法是一种以问题为导向的教学法，它是一种以学生为本、以问题为指导与核心的教学模式，主要采用小组讨论的形式进行研究。通过PBL教学法，使课堂教学更加有针对性，也丰富了教师的教学资源，能真正做到师生之间、学生之间的有效沟通。这样的教学方式，更是让学生们有了更多的了解，更有针对性，有更逼真的教学模式。从一定意义上说，PBL教学可以提高学生的自主性，提高他们的实践和自我教育的能力。

2.2 多种方式获取知识的途径

随着互联网的兴起与发展，越来越多的课堂采取利用现代化教学的手段，学生获取知识的渠道越来越多元，教师也应顺应时代变化，可以进行线上线下相结合的方式进行教学[2]。虽然传统教学手段板书在教学中的重要地位是无法取代的[3]。但是，近几年由于受新冠疫情的影响，大量的学生因为疫情等因素无法返回到校园中进行化学实验，许多高校采用线上实验这一方法，充分发挥网络信息平台和多媒体教学手段的优势。让学生使用自己的电脑就可以逼真的再现实验过程，教师通过指导学生让学生“亲自”搭建各种实验装置，使实验基本操作技能得到了很大的提升。并且随着各种网络APP的出现，许多APP上出现了很多大量免费的学习课程。如慕课，是一种开放式网络课程，全称MOOC(massive？open？online？courses)。

美国的众多大学在2012年相继开设了网络教学平台，使更多的学生能够获得系统的学习。学校的一切课程都是以高等教育为导向的，和真正的大学一样，都有自己的教学和管理系统。MOOC内容丰富，知识紧密，教学过程不受时间和空间的限制，与互联网时代的大众碎片化阅读模式相适应，为广大师生在校园内外顺利开展“停课不停学”做出了重要贡献[4]。学校任课教师同样利用网络学习平台，如学习通，对学生进行线上授课，以这种形式，弥补了课程的缺失，也在学生的反馈中取得了不错的反响。新工科倡导创新能力培养。同时，慕课中的各类高质量的资源可以在线上进行灵活的分配，并根据每个学生的需要，进行个性化的教学。慕课汇聚了许多高质量的教学资源，能够为学生的能力培养提供更大的实践空间。因为疫情等原因，学生在无法享受到在学校图书馆的资源下，可以利用慕课的资源提升学生的学习质量，同样有助于教学内容的展现与积累[5]。随着现代科技的进步，进入到慕课2.0时代，慕课可以更大程度的设计课程的内容和教学体系，为学校培养多功能人才提供了新的方向。同样的，慕课不仅为学生提供了学习资源，更为老师提供了便利。慕课的教育不仅仅只是看视频、刷作业，更是将教师与学生结合到一起。教师由知识的传授者变为学习的组织者，并通过在线课课堂教学等混合模式，用小组讨论的方式，并结合线上线下等个性化辅导，使得慕课发挥其最大的优势。此外，慕课还与众多家国内外知名企业进行合作，开拓了学生的认知方式，并通过请企业技术人员走进高校的课堂，很好地解决了新工科建设中的技术进入高校的问题。慕课给我们带来了先进的办学思想和丰富的教学经验，这对于新工科背景下有机化学的建设和发展具有更加重要的意义。

2.3 激发实验创新能力

通过“十二五”教育质量工程建设，许多高校都建立了自己的实验教学体系，但是许多实验教学体系目标不够明确，缺乏目的性的向导。许多改革只是对一些优秀科研过程进行的模仿，从而导致改革效果不太理想。众所周知，化学是一门以实验为基础的学科，有机化学中的实验更是占了更大的比重。在上有机化学实验课时，为了克服学生依赖老师被动听讲这一模式，可以采取有机化学参与式实验，让每个学生都认真地投入到实验当中来。在实验的前一周，教师提前给学生布置任务，通过查阅资料文献等方式，对接下来的实验课程进行预习[6]。在接下来的实验课程中，教师也不会进行单纯枯燥的讲解，而且通过课堂提问或者小组讨论汇报的方式确定最佳的可实施方案。这种授课模式为学生与学生、小组与小组之间提供了更多的学习机会，让同学们在合作中分享智慧、经验与成功，大家一起营造平等、和谐的实验氛围，使学生积极主动地参与实验学习过程。在实验过程中教师发挥主导作用，这样学生的创造才能得到更充分的发挥。

例如，在有机化学实验中“从茶叶中提取咖啡因”教学时，对如何增加产率进行讨论[7]。由于在实验过程中，学生从圆底烧瓶将残液转移至蒸发皿时往往出现一些问题：一是在转移时，圆底烧瓶内残液粘壁而不能完全转移，造成了液体浪费；另一方面学生对残液体积估计不准液体过多，造成后续焙炒时液体飞溅，从而造成浪费，进而造成了产率降低。针对如此情况，对教学的方式进行改革，如在实验前的一周，指导老师布置任务要求学生思考如何增大产率。学生通过查阅资料，提出不同的解决方案，如在转移液体时进行少量多次，尽可能的不造成浪费；在翻炒过程中注意蒸发皿的受热均匀；等等。通过收集学生的方法提议，分析其可能性，对合理的方案进行分组实验，通过比较最终实验结果原定最佳解决方案。这种方法不仅调动了学生的学习积极性，发挥了他们在实验中作为学生的主体作用，还可以进一步培养学生的科学探索、创新精神，以及解决实际问题的能力。

2.4 加强质量控制技术融入有机化学课程

有机化学是一门应用性很强的学科，其中的质量保证和质量监控更是与实践息息相关。“有机化学中的质量保证和质量监控”等课程的主要目的是让学生在学校的学习中认识质量保证和控制并不是单独存在的，而是一项贯穿于整个有机化学课程的活动。因此在实际的教学中要提高日常对有机化学的质量保证和质量监控的技术。当我们在进行有机实验时，首先要保证所取样品的质量。试样的采集与制备是进行定量分析过程中的一个重要环节，它直接影响了试样的代表性和分析结果的可靠性。质量保证工作不仅是一项具体的技术工作，同样也是一项实验室的管理工作，它不但能确保测量结果的可靠，还节省了人力物力，提高了实验效率，降低了成本的损耗[8]。

定量分析的过程如图1所示。

图1 定量分析的过程

在定量分析的过程中我们要把握以下几点：

1)取样，取样最重要的是所取样品具有代表性。

2)试样的分解和处理，样品在分解的过程中要分解完全不能有过多损失，分解过程中使用的着色剂不能含有其他被检测的组分，以至于干扰实验。

3)在分析方法的选择与分析测定时，要分析样品组分的性质、含量等因素，从而选择合适的分析方法。

4)对于分析结果的计算和评价，我们应当按照化学反应的计量关系进行计算，并对产生的误差情况进行反思评价[9]。例如，空白实验、对照实验、方法对比与分析等等。同时，综合实验室的规模、项目的难易程度、学生的综合素质方面等各种因素，提出相对应的质量方针和质量目标。指定各项质量和技术活动的工作流程和方法，使实验的各项质量和技术活动有效协调的开展[10]。无论是实验室中的设备还是试剂药品，都要经过专业人员的检查核实。仪器设备的校准能使实验维持正常的运作。精密、大型仪器设备的操作人员必须获得相关知识和操作技能的培训，经考核持证上岗。有机化学是一门实验为主的学科，其中的质量保证和质量控制与实验结果有些密不可分的关联。指导教师应引导学生将比课程所学的知识点灵活的运用到实验中去，在实验中学习，在实验中提高。除此之外，指导教师还应该以高标准要求学生做好实验记录的填写。在进行数据分析与检测时，为了更直观的表述对原始数据的分析，通常对数据进行表格或者图像等当时处理。这样在每一种具体的图表中可以反映更多的信息，以便于不同层次的信息交流，做到既准时、真实，又完整且条例清晰。

2.5 对于成绩的考核变化

完善有机化学课堂的考核体系，建立多元考核评价[11]。考核可以有效的展示出学生对化学学习的掌握程度，同时也能激励学生学习。如果最终考核只要求学生的期末考试成绩及格即可，则会导致学生在平时存在偷懒等侥幸行为。考核不拘泥于期末成绩，同时也要注重课前预习、课堂表现、回答问题的积极性、最终的期末考核等多方面多维度进行考察。不再只注重期末成绩，平时成绩更能反应学生对课堂内容的掌握。以廊坊师范学院中化学系的有机化学课程为例，该校的有机教师将课程成绩分配为：期末成绩占60%，线上学习平台占5%，期中考试占15%，平时作业占15%，课堂参与讨论5%。对应的有机实验课的分配为：实验操作为20%，实验结果为30%，实验报告占50%。通过一系列改革，让学生更加注重于平时的提升与锻炼，拒绝“上课不听讲，考试抱佛脚”的思想，使得学生从平时中进步，从细节中成长。新型的考核方式，对成绩进行了新型的不同以往的量化，使学生发挥学习的主体作用，提高了学生的自主学习能力，并逐步的引导他们由过去的应试型向自主型的转变[12]。新型的考核模式，为培养多功能人才打下了更坚实的基础。

3 结语

科学研究教育是面向未来的教育，在实际应用上还有许多的难点和问题。“新工科”背景下，人才的培养不仅仅局限于理论知识，更在于能力技术与思维方式。有机化学作为基础化学的重要分支，其培养的人才对我国的经济发展有着重大深渊的意义。高校在人才培养方面更应该有更深一步的改革，如优化课程体系、加强科研训练、建设线上开放课程等，并不断探索培养新型人才的方式，以满足社会和经济发展对化学人才的需求。