基于OBE理念的精细有机合成单元反应教学探索与实践

王英磊,李入林,张群安,叶红勇,杜朝军

(南阳理工学院 生物与化学工程学院,河南 南阳 473004)

为深化新建地方本科院校转型发展，我校以成果导向教育(outcomes-based education, OBE)理念为指导思想，按照新工科建设和工程教育专业认证的要求，根据普通高等学校本科专业类教学质量国家标准，制定新的专业人才培养方案，全面提高应用型人才培养质量。基于OBE的教育模式注重对学生学习产出的分析，反向设计学生的教育结构和评价体系，从而有效提升教学质量。实施OBE教育理念的主要步骤是定义(defining)、实现(realizing)、评估(assessing)和使用(using)学习产出，可分别在学校、专业和课程层面具体落实[1]。OBE是一种务实的教育思维，其实施原则是“以学生为中心”、“以目标为导向”和“持续改进”。在应用型本科院校引入OBE理念，有助于完善应用型人才培养模式，增强学生未来职业发展竞争力。

精细有机合成单元反应是应用化学、化学工程与工艺专业精细化工方向的专业核心课程，是学生在完成有机化学、物理化学、化工原理等基础课程后，理论与实践结合较强的一门专业课程。为培养学生成为适应社会发展的精细化工行业高素质应用型人才，本文将探讨OBE理念在精细有机合成单元反应教学中的实施与应用。

1 精细有机合成单元反应的教学现状

精细有机合成单元反应的课程内容涉及精细有机合成基础理论，磺化和硫酸化、硝化和亚硝化、卤化、还原、氧化、重氮化、氨基化、烃基化、酰基化、羟基化、缩合、环合等14类单元反应的反应特点、反应历程、影响因素和生产实例。然而，繁杂的反应类别、抽象的反应理论以及众多的合成实例，导致知识体系非常零散且庞大，学生普遍反映学习过程枯燥乏味[2]。此外，精细化工行业产品、工艺更新换代较快，但受到教材时效性的限制，教材内容与学科发展存在一定程度的脱节。因此，打破传统教学模式，将OBE教育理念引入精细有机合成单元反应的课程教学是应用型本科院校教学改革的必然趋势。

2 基于OBE理念的精细有机合成单元反应教学探索与实践

2.1 确定学生预期的学习成果

OBE教育理念的核心是以学生学习成果为导向，因而其实施的首要环节是确定学生的预期学习成果。专业课程的学习成果可以分为知识性成果和能力性成果，前者是指学生掌握与该专业相关的基础理论知识的程度，后者则指学生完成学习后能够具备适应社会发展所需的专业技术能力[3]。教师应充分考虑学校、用人单位、学生等教育利益相关者的要求与期望，确定课程相对应的知识成果目标和能力成果目标。

精细有机合成单元反应作为精细化工方向的专业主干课程，其课程设置的目的是深化学生对化学、化工基础理论知识的理解，掌握精细有机合成的基本原理，为后续专业课程的学习及今后从事精细化学品的开发与生产打下坚实基础[4]。根据专业培养目标和课程定位分析，我们确定了本课程的学习成果目标。知识目标是指理解精细有机合成基本理论，掌握典型单元反应的反应特点和影响因素，以及熟悉重要精细化工产品的生产实例。能力目标则指学生通过学习能够具有精细化学品设计、合成和工艺优化的能力，同时延伸到创新思维、分析问题与解决问题等专业综合能力。

2.2 实现学习成果的教学策略

实施OBE教育理念的核心环节是教学策略。教师应根据预期学习成果，优化教学内容，采用多样化教学方法，调动学生积极性，真正发挥学生在学习过程中的主体作用。具体措施如下：

第一，优化课程教学内容，灵活选用不同的教学方法。

精细有机合成单元反应课程涉及14类反应的反应特点、反应机理、影响因素和生产实例，知识体系琐碎且庞大，内容也与有机化学有部分重复。因此，教师在教学过程中，首先应转变传统教学"求多求全"的思维习惯，精简教学内容，突出重难点。例如，对脂肪族化合物取代反应理论、重氮化、环合等内容可供学生自学，硫酸化、亚硝化、氨基化、羟基化等内容则简略讲解。同时，对各种单元反应的众多生产实例，也不能仅简单罗列，应选择重要且工艺不断更新的典型产品，重点讲述，综合分析不同合成路线的特点及优缺点[5]。

精细有机合成单元反应开设于大学三年级，学生已经具备一定程度的专业知识和素养。教师在教学过程中，应根据教学内容和学生特点，以BOPPPS(导学互动的加式教育)教学模式为主设计教学过程，灵活选用启发引导式、项目探究式、分组讨论式、问题导向式等教学方法，充分利用学生已有的知识和经验来主动学习新知识，为学生提供自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生在自主学习中加深对知识的理解和掌握[6-7]。在教学手段上，以多媒体为主、板书为辅，适当穿插相关的工业生产实践图片或视频，增加课堂教学的生动性和形象性，提高教学效果。

第二，渗透绿色化学理念，引入学科发展的前沿知识。

在环境污染日益严重的当前社会，在精细有机合成单元反应教学中渗透绿色化学意识，具有非常重要的现实意义。在教学内容设计时，教师应充分挖掘教材，将绿色化学理念渗透到每一类单元反应，突出精细化学品的绿色合成技术[8]。绿色化学在精细有机合成单元反应中的渗透，可从化学反应、反应试剂、反应溶剂、催化剂、合成技术等精细化学品的生产环节入手。

例如，在磺化反应中，与传统的过量硫酸磺化法相比，三氧化硫磺化法不生成水，也不产生废硫酸，具有经济合理、三废少、反应原子经济性高等优点。在烃基化反应中，使用环境友好的碳酸二甲酯替代剧毒、致癌的硫酸二甲酯作为甲基化试剂，能够从源头上防止或减少污染产生。在缩合反应中，采用无毒无害、廉价易得的水作为溶剂，是近年来多组分缩合反应的研究热点。在酰基化反应中，与传统质子酸和路易斯酸相比，固体超强酸催化剂制备简单、易与产物分离、可回收利用，有良好的工业发展前景。在卤化反应中，微波促进卤素交换反应的方法，克服传统氟化反应时间长、温度高等缺点，为精细化工行业发展带来新的机遇。将绿色化学与精细有机合成单元反应相结合，有利于培养学生的环保意识和创新能力，以绿色化学思维指导精细化工新产品的开发与生产。

第三，开展专题项目讨论，全面提高学生的综合素质。

在精细化学品的实际生产过程中，多数产品的合成都不是通过一步反应完成的，而是涉及多类单元反应，同时包含合成路线的选择、工艺条件的优化、产品的分离纯化等内容[9]。为使理论教学与工业生产更加紧密的结合，以项目为载体，实施专题论文写作与汇报的教学方法，将教学活动由“教师中心”向“学生中心”转移，培养学生"在做中学、在学中做"的学习思维。

首先，由教师指定题目，如贝诺酯的合成、苯佐卡因的合成、苯酚的制备等；接着，学生分组与选题，针对目标产品的研究现状、合成方法、发展趋势等，查阅与分析文献资料，根据标准论文格式，撰写一篇综述性论文，再制作成PPT讲义；最后，每个小组内部课下组织讨论互评，推荐优秀同学在课堂上演示和讲解，通过提问与答疑的形式，学生与教师针对该专题内容进行深入探讨。这种教学模式，激发了学生学习兴趣，增强了学生信息检索能力和语言表达能力，提高了学生论文写作水平，充分发挥了学生的主体地位，锻炼了学生的综合素质。

2.3 构建学习成果的评估体系

建立一套合理的学习成果考核体系是衡量应用型人才培养质量的重要标准，更是落实OBE教育理念的关键环节。OBE教学评价体系的聚焦点是学习成果，因而应采用多元化的评价标准，从多角度考察学生是否达到教学目标。根据精细有机合成单元反应的课程特点，我们初步形成了以过程性考核和目标性考核相结合的有效评估体系，主要包含三个部分：平时成绩(30%)、论文成绩(30%)和考试成绩(40%)。平时成绩再细分为学生日常考勤、课堂表现和习题作业，分别各占10%。同时，综述性论文和PPT讲义也纳入考核范围，从论文内容是否全面、语言表达是否准确、写作格式是否规范、讲义制作是否简洁明朗等方面综合评判，另外对各小组推荐的优秀同学给予额外加分，以激励学生认真完成论文。最后，在期末考试中，考核内容应侧重学生对知识的应用能力，尽量减少对记忆性知识的考察。在试卷中增加综合应用题，针对某一精细化学品的制备，由学生自己设计不同的合成路线，通过综合考虑原料是否价廉易得、工艺条件是否切实可行等因素来确定最佳合成方法，引导学生真正做到学以致用，切实培养学生的应用技能。多样化的评估体系对学生实现预期学习成果有极大的推进作用，为学校和教师持续改进教学提供参考[10]。

3 结束语

在新建地方本科院校转型发展背景下，将OBE理念应用于精细有机合成单元反应教学是一次积极的探索和尝试。作为一种新型的教学模式，需要在教学实践过程中进行不断的改进与完善，从而形成一个系统、完整的应用型人才培养新模式。