化學專業素養的提升與教學模式探索
——以“合成化學”為例

張二輝，唐婧，張婷，毛月圓，吳際偉，李子榮

（安徽科技學院化學與材料工程學院，安徽 蚌埠 233030）

科技作為第一生產力，在加速社會主義現代化建設進程中起著不可或缺的作用，因而國內的眾多企業不斷追求轉型升級以應對日益激烈的行業競爭。因此，現代社會對化學專業領域的人才需求也在不斷增加。無論是高新產業對儲能、阻燃、吸波、離子篩及有機/無機光電等新型材料的迫切需求，還是傳統產業尋求轉型升級進而以綠色、高效及低成本的方式大批量生產化工產品滿足經濟民生需要，都對擁有深厚化學專業理論素養的學以致用型人才有著迫切需求。

“合成化學”作為化學專業的一門核心課程，涵蓋無機及有機兩大領域，并涉及眾多專業理論知識，在當今高度產教融合的背景下，如何對“合成化學”課程進行教學模式探索，已經成為目前及今后高等教育改革的重要內容。本文以“合成化學”授課過程中契合實際應用的專業理論知識為出發點，設計合理的教學內容并運用恰當的教學手段引導學生形成正確的價值觀，充分發揮學生的主觀能動性，進而掌握學以致用的方法，實現高素質化學專業人才的教育培養目標。

“合成化學”的教學目標、理念和方法能引發學生對本專業理論知識的認同感，進而主動探究專業理論知識與實際應用的契合點。因此，在授課中將摒棄“填鴨式”教學模式，針對學生的學習反應及課堂動態適時調整，進而調動學生的學習情緒；針對知識點進行發展史介紹、概念論述及應用案例分析，促使學生掌握化學專業知識體系的構建方法，拓寬學生的知識面并提高學生的綜合素質。

隨著“十四五”規劃的啟動，我國的高等院校均以培養學生的專業理論素養和學習方法為初衷，不斷探索新的教學模式，授課時以教師為引導，學生主動學習，并創造良好的師生互動氛圍。

1 “合成化學”授課過程中存在的問題

1.1 純化學理論內容多，應用實例少

“合成化學”涵蓋的化學專業理論知識內容多，應用實例少，這是造成學生缺乏學習興趣及教師授課困難的重要問題。為了在有限的學時內激發學生的學習興趣，需在授課過程中對純理論內容進行精選分析，講授的知識點要以契合實際應用為前提，著重培養學生掌握“如何學”及“如何用”的方法，否則學生將產生“學無所用”的錯誤認知，產生消極的學習情緒，主觀能動性也會嚴重缺乏，導致學生步入社會時缺乏必備的生存技能。

1.2 交叉的理論知識與學生有限的融通能力之間的矛盾

我?；瘜W與材料工程學院采用的“合成化學”涵蓋了“物理化學”“無機及分析化學”和“有機化學”課程的經典理論，這些知識的交叉有助于培養學生的綜合能力，但是也增加了學生的學習難度。比如合成反應的基本原理這一章節，包括合成反應動力學、合成反應熱力學、催化與合成、溶劑這幾部分，每一部分又涉及到本科不同學習階段的專業理論知識。如果前期沒有構建全面的化學專業知識體系及打下扎實的理論知識基礎，很難適應該理論課程的學習。此外，每個學生專業基礎存在差異，交叉的理論知識與學生有限的融通能力之間將存在更加明顯的矛盾，因此造成教師授課難，學生學習難的局面，這對教師的執教能力有著更加嚴格的考驗。

1.3 有限的學習認知導致錯誤的價值導向及消極的學習情緒

高中時期繁重的學習任務導致剛進入本科階段學習的學生易產生懶散的學習態度，再加上現如今高校的教育模式無法向學生提供更多進入社會從事本專業實習的機會。學生大部分時間在校園度過，即使利用假期進行實習，大多也是與本專業無關。長期如此，學生的學習認知將局限化，而且容易形成錯誤的價值導向及產生消極的學習情緒。這些在對應用化學專業學生講授“合成化學”時表現得尤為明顯，所以拓展學生的學習認知、塑造學生正確的價值觀及增強學生的學習情緒是提升學生化學專業素養行之有效的方法。

2 采取措施

2.1 精析理論知識及闡明應用實例

就“合成化學”而言，眾多學科理論知識的交叉融通對學生基礎知識的掌握程度有更高的要求。然而，根據近幾年我對我院學生“無機合成化學”的授課經歷發現，現在學生身上普遍出現眼高手低，對于基礎理論不屑于深挖內涵，只存在浮于表面的理解，不愿付諸實際行動；對于有深度的核心理論又避而遠之。針對這些，學院已開始采用“點對點”的授課模式，即對契合實際應用案例的每一個理論知識進行精準深入分析，引導學生主動深挖基礎理論，同時幫助學生掌握剖析核心理論的方法，從而消除他們的畏懼心理，如“合成化學”中的低溫合成概念，顧名思義就是在低溫下合成無機、有機或有機-無機雜化材料，如果純粹地照本宣科，學生不愿意主動思考，眼高手低的惰性就不能從學生身上根除。因此，我們從低溫合成裝置著手，進行低溫合成理論知識的精準深入剖析。我院早期對應用化學專業學生開設的有機化學實驗課，需要學生掌握減壓蒸餾操作，因此學生們對低溫冷卻液循環泵的使用已經非常熟練，此外，對學生開設的基礎化學實驗中也著重向學生介紹了眾多玻璃反應容器。在化學實踐周中，也讓學生了解并掌握保持化學反應裝置處于惰性氣氛的方法，結合學生已掌握的理論知識和儀器設備操作方法，引導學生進行低溫反應裝置的設計（如圖1 所示），該裝置能完成無機合成、有機合成領域大多數的新材料合成，該裝置整體的設計成本也較低，有走向實際應用的可能。課間和學生交流，他們也均表示以前從沒想過那么簡單常見的理論知識和基礎實驗操作組合起來就能完成具備實際應用潛力的實驗裝置設計，學生的學習熱情明顯提升。

2.2 學生為主體，教師為引導

社會經濟的迅速發展促使我國現代企業對擁有高化學專業素養的人才有著迫切需求，而高化學專業素養的人才首先必備的專業技能就是融通交叉專業理論知識的能力。在授課過程中要考慮到每個學生基礎能力差異的問題，開展“由淺入深，逐級引導”的教學模式。比如，合成化學反應中“反應的耦合”這一概念提及到利用自發進行的反應帶動不能自發進行的反應，從而以高效低成本的方式合成目標產物。在論述這一概念時，由無機化學中合成TiCl4的基本方程式逐漸升至工業級別，以學生為主體，引導學生產生優化合成反應條件的興趣。比如課堂討論過程中，學生提到無機化學中TiCl4的合成主要運用TiO2（s）+2Cl2（g）→TiCl4（l）+O2（g），但是該反應的，若要使該反應發生，就要施加更為苛刻的反應條件，最后我通過查閱資料以多媒體的方式向學生展現工業上生產TiCl4采用的化學方程式，TiO2（s）+2Cl2（g）→C（s）→TiCl4（l）+CO2（g）Δr=-232.44 kJ·mol-1，讓學生自己利用物理化學上所授的Δr計算方法，當學生發現計算值遠小于零時會感到驚訝，因為通過引入一個初中時期就學過的簡單化學反應C（s）+O2（g）→CO2（g）Δr=-394.38 kJ·mol-1就能改變反應歷程，從而實現TiCl4的低成本高效率制備。學生在學初中化學時就知道純銅與稀硫酸是不發生化學反應的，但是根據本科階段的理論知識，向反應體系中通入氧氣，銅塊兒就發生溶解。這兩個反應均用到了反應耦合這一理念。摒棄單純的概念論述，以學生為主體，引導學生利用自己掌握的簡單化學知識，結合新授的反應耦合這一概念進行實驗方案設計，并通過向“學習通”上傳網絡視頻教學資料，鼓勵學生主動復習并指導學生進行線下實驗驗證，從而徹底消化知識點。上述的教授方法，有助于學生提升化學專業素養并增強專業自豪感。

充分結合線上教學及線下教學的優點，以學生為中心，讓每位同學都能參與到深挖理論的過程中，引發學生的主觀能動性，進而參與理論應用至實踐的教學實驗設計，有助于引發學生對“合成化學”的學習興趣并提高學習效率。

2.3 連消帶打，激發學生的競爭意識

剛步入大學校園的學生常因自己大學生的身份而自豪，但是過度的自豪勢必產生自我定位過高，而且相比較于高中繁重的學習生活，大學寬松的學習環境很容易使學生產生惰性，此外，學生在大學的幾年學習生涯中很少進行理論聯系實踐的社會實習，以上這些弊端都會讓學生產生有限的學習認知進而導致錯誤的價值觀，讓學生產生“學無所用”的錯誤價值導向及消極的學習情緒。為改變這種現狀，授課過程中我們引入其他學校成功的培養案例，如在對我院應用化學專業學生講授“合成化學”中的微波輻射技術時，引入大連理工大學學生如何自主改造家用微波爐為簡易的微波反應器用于合成超輕高彈性石墨烯氣凝膠（如圖2所示）的例子，讓學生明白與其他學校學生之間的差距，摒棄“比上不足比下有余”的自我催眠，激發學生的競爭意識，力爭上游。

2.4 增加課堂互動和及時總結

針對某一化學理論知識設計課堂互動環節，不以對錯評價學生的答案，以鼓勵引導為主，如講述相轉移催化這一概念時，給學生查閱資料的時間，當堂論述相轉移催化在工業中的實際應用。對學生的答案進行分析總結，讓學生更透徹地了解相轉移催化原理及其在工業領域的實際應用，同時對學生當堂提出的問題進行解答、總結分析，讓學生不留課堂疑問，避免學生因不能及時消化理論知識點而產生消極厭學的情緒及畏懼心理。此外，通過“雨課堂”針對“合成化學”中的知識點設立討論區，增加學生之間及師生之間的互動交流，針對交流過程中學生遇到的難題及時解惑；同時借助“雨課堂”的回放功能細致跟蹤分析了解學生的學習狀況并及時總結，以提高學生的學習效率及邏輯思維能力，進而為其今后步入社會奠定基礎。

2.5 分析各個學科理論知識之間的契合點

高等教育的發展毋庸置疑最后將走向交叉融合，“合成化學”這門專業核心課程涉及到眾多專業課的經典理論，如果學生的基礎知識過于薄弱，很難找到它們之間的契合點，將會造成學生學習難及老師授課難的窘迫局面。因此我們在講述“合成化學”中的經典理論時，會引用理論交叉融合后成功應用于現代企業的案例，點對點分析單一理論的缺陷及交叉理論的優勢，以此幫助學生掌握尋找契合點的方法，進而提升其化學專業素養。此外，在課堂上精簡理論內容、細分重點，同時融入創新精神，幫助學生扎實基礎，進而提高科研素養。通過線上及線下相結合、理論指導實驗及實驗驗證理論相結合，讓學生感受到自己科研能力及創新能力的提升，如此，有助于增加學生的積極性，進而主動汲取專業知識，尋找不同專業理論知識之間的契合點。

2.6 引入課程思政元素，增強學生的社會責任感

化學在促進社會經濟快速發展的同時，也會對人類的生存環境帶來一些負面影響，比如我們常提及到的工業“三廢”及食品質量安全。一些無良企業為降低工業生產成本，不從技術層面優化工藝路線，反而一味將“三廢”施加給人類的生存環境；另外，一些掌握了一定化學專業知識的人一味追求金錢而去觸犯國家法律，如制毒販毒。像這些負面影響只會將這些企業及個人帶進深淵，為世人唾棄并禍及子孫后代。如果在“合成化學”授課過程中適當引入課程思政元素，讓學生明白能力越高責任就越大，在保護人類生存環境的基礎上積極運用專業理論知識助力企業進行工藝路線優化升級，進而以綠色、健康及快速的生產方式改善經濟民生。在授課過程中著重介紹我國早期化學家在社會主義現代化建設過程中不畏艱難困苦勇攀高峰，致力使我國的科技趕超世界領先水平的精神。

3 結論

隨著新中國幾代人的不懈努力，中國的政治、文化及經濟水平已經和發達國家的水平縮小了差距，尤其在科技領域。然而在尖端科技領域，我國與發達國家還有一定的差距，因而提升本科生的化學專業素養，發揮學生的主觀能動性并引導學生形成正確的社會價值觀是非常有必要的。本文在“合成化學”授課過程中融入課程思政并采取“點對點、逐級引導”的教學模式，讓化學專業的學生掌握融合理論知識的方法，從而提升“合成化學”的教學質量及學生的學習效率，并提高學生的社會生存本領，真正實現為社會主義現代化建設培養德才雙馨的化學專業人才的目標。