创新创业人才培养的“有机化学”教学改革及探索

［摘 要］ 以学生的能力提升为核心，将创新创业教育引入人才培养过程，形成新时代“思路引领、能力提升、师生协作”的新工科创新创业人才培养体系。教师在开展“有机化学”课程教学的同时，坚持问题导向和目标导向，着力培养符合国家需要和科技进步的综合型人才。在具体的教学过程中，以创新创业的项目和课题为导向，将问题导入课程建设中，充分发挥学生的主观能动性，同时加强实验安全教育方面的工作，开拓出创新创业与教学相结合的新的培养模式。

［关键词］ 创新创业；人才培养；教学改革

［基金项目］ 2020年度湖南省普通高等学校教学改革研究项目“基于产学研用互动的化学与大农学融合创新创业人才培养模式的研究与实践”（HNJG-2020-0301）

［作者简介］ 桂清文（1987—），男，安徽安庆人，博士，湖南农业大学化学与材料科学学院教授，主要从事光电有机催化合成和有机硒代分子的合成研究；蒋红梅（1973—），女，黑龙江齐齐哈尔人，博士，湖南农业大学化学与材料科学学院教授，主要从事化工原理研究；王 霞（1993—），女，湖南邵阳人，博士，湖南农业大学化学与材料科学学院讲师，主要从事化学生物学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）27-0057-04 ［收稿日期］ 2022-09-16

引言

培养高素质创新型人才需要进行大量的实践训练。将知识学习与能力提升、理论提升与实际应用相结合，使学生熟练掌握理论知识、基本方法和实践技能，培养学生的科学思维、实践能力和创新意识，是实现我国大学生高素质创新型人才培养目标的有效途径［1］。在紧跟时代潮流、科技发展前沿的基础上进行创新及人才培养。培养高质量创新型人才需要师生的共同努力，教师须尽力为学生找到适合的学习方法，提升教学质量和自身的工作效率，同时提升学生的学习效率［2］。目前部分教师在课程教学中，仍然存在课堂教学与实践教学分配不合理、难以结合的问题。尤其在新工科背景下，如何提高大学生创新创业的积极性，如何将思政元素和课程教学融于实践，探寻提升学生核心素质能力的有效途径，是每一位大学教师值得深思的问题［3］。

一、创新创业思维培养的必要性

随着国家对于教育的各方面改革，越来越多的学生可以进入大学学习，随之而来的就是大学生毕业人数增加、就业竞争压力增大等诸多问题。由于刚进入社会的大学生大多不具备足够的工作和社会经验，在同等条件下，具有创新思维的学生会有更多优势，同时可为其在毕业时提供更多选择。

2015年10月19日，首届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛在吉林大学开赛。经过校级初赛、省级复赛，共有300支优秀队伍进入全国总决赛。这些年，国家与各地政府、各高校陆续举办了形式多样的大学生创新创业类的比赛，推动成果转化，促进“互联网+”新业态形成，服务经济提质增效升级；以创新引领创业、创业带动就业，推动高校毕业生更高质量的创业就业［4］。“大众创业，万众创新”，国家未来的发展需要青年人的热血，也需要人民教师的悉心培养。2020年，教育部印发了《高等学校课程思政建设指导纲要》，指出要提高对新工科与课程思政协同改革的思想认识［5］。作为一名人民教师，我们需要密切关注国家发展动态，围绕立德树人的根本任务，在课堂上激发学生的学习热情。

二、“有机化学”课程教学现状

“有机化学”在化学课程学习过程中属于一门基础理论课程，涉及范围广，是化学、农学、生命科学等学科的重要基础课程之一。因为“有机化学”是一门理论和实践并重的课程，创新需要在自身的知识积累到一定程度时才可以突破，所以基础知识的学习是培养创新人才的必要前提之一。围绕“有机化学”开展的实验教学是培养学生创新思维、提升能力的重要环节，也是重要的实践过程。目前，“有机化学”课程教学存在以下几点不足：（1）教材内容陈旧，部分前沿的知识没有及时更新；（2）教学方法跟不上新时代的思想和理念；（3）由于各个高校基础教学实验平台的差异，实验设施老旧更新不及时，造成实验课与理论课不统一。这些不足一方面限制了创新型人才的培养，培养出来的学生进入生产一线不会操作，需要再培训，增加了企业用人成本，也使学生对所学知识产生了怀疑；另一方面，教学内容和教学仪器的老旧不能吸引学生关注，很难激发学生对化学，尤其是有机化学的学习热情。因此，以湖南农业大学化学与材料科学学院的“有机化学”专业课程和“有机化学”实验课程为研究对象，以创新型人才培养为目标，进行“有机化学”教学模式改革的探索与实施。

1.紧跟学科发展，内容动态更新。教学内容是教育创新的核心要素，体现了教学目标和人才培养目标。虽然目前“有机化学”的知识体系已经建立，但是在传授“有机化学”知识过程中，应深入浅出地将“有机化学”的前沿理论、新成果及新技术等带入课程，并诠释背后的科学思维，从而进一步开阔学生的视野和思路。这一过程不仅能夯实学生对“有机化学”基础知识的掌握，还有利于培养学生的创造性思维。近些年，化学与材料科学学院采购了很多先进的教具辅助教学，同时每年对课程教案及展示进行更新。例如，在介绍《氮杂环化合物》这一章节时，可以结合现代医学，阐述氮杂环化合物在现代药物分子中的应用及其研究进展，并且引导学生成立小组，针对一类含氮杂环药物的研发历程进行调研，画出具体合成路线图；在介绍氨基酸、多肽与蛋白质时，将植物多肽和动物多肽的最新研究成果在课堂上展示；在介绍“立体化学”课程时，播放科普微电影《无处不在的手性之有机师姐》，让学生可以实时感受到有机化学在生活中发挥出的无穷魅力。此措施的顺利实施，不仅激发了学生的学习兴趣，也培养了学生主动思考和创新的能力。

2.内容联系历史，典故培养兴趣。基于课程思政学习，教师需要引导学生体会到以下三点：（1）基于课程思政，能描述“有机化学”内容中隐藏的辩证唯物主义和历史唯物主义等马克思主义哲学；（2）基于课程思政，认识科学技术的两面性，树立探索未知、勇于质疑、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感；（3）基于课程思政，树立严谨求实、锐意创新、无私奉献、爱岗敬业的职业精神和职业道德，坚定“四个自信”并愿意践行社会主义核心价值观。例如，通过学习我国人工合成牛胰岛素的案例，增强民族自豪感和对有机合成的热爱，学习老一辈科学工作者的科技报国精神。通过学习“屠呦呦与青蒿素”的故事，探讨青蒿素合成以及物质结构解析过程，建立对中医传统文化的自信和、中国集中力量办大事的制度自信及认同感，学习老一辈科学家只争朝夕、艰苦奋斗的精神。

三、教学内容多样化

“有机化学”教学主要采用案例法教学，从生活实践中的事实出发，引出教学内容，提出教学问题，并从化学键结构特征角度阐述有机反应性质规律。通过在线实验、虚仿动画演示教学将抽象知识可视化，帮助学生消化抽象理论知识，激发学习兴趣。在遵循学生的认知规律基础上，运用在线辩论、主题讨论、参与式学习活动引导学生深入探究，培养学生的批判性思维及解决实际问题的能力。同时，通过再现有机化学反应发现的过程，将有机化学最新前沿动态引入教学，培养学生的科学和创新精神。

一些反应比如亲电加成、自由基加成等加成反应，这之中存在哪些不同点、为何存在不同点都需要进行深入讲解，让学生理解有机化学反应中的微观世界，激发学生的想象力。运用有机化学理论预测并解释脂肪烃、脂环烃、芳烃的结构与稳定性、酸碱性、芳香性、立体化学特征和反应活性的关系，可以提升学生的自主创新能力。鼓励学生在日常生活中仔细观察和思考，培养创新意识，有了创新思维和扎实的基础，在参加创新创业比赛时可以事半功倍。

每一单元课程讲解结束之后，鼓励学生自己讲课，以此来加深对知识的印象，也可以反馈教师自身的不足，及时修改教学方式。设置小组竞争模式，每一组设立一位小组长，并且实施定期轮换组长制度，培养学生的领导能力及对工作的全局把控能力。同时，学生自己讲课可以对书本知识有更加深刻的理解，最后对各个小组的讲课内容进行打分排名，并且进行奖励。

教师在网络上找“网红”教师学习其教学方法，带动自己上课的情绪，将课堂生动化。讲解一些有机化学可以参加创新创业比赛的方向，传授学生参加比赛的经验与实验设计思路，在课堂上调动学生参加创新创业比赛的兴趣。笔者每学期会邀请学院的研究生校外导师走入课堂，给学生传授企业课题攻关的历程和经验。这将很好地让学生感受到自己所学习的知识将来可以解决问题的成就感。

鼓励学生加入实验室进行学习，参与课题的设计，引发自己独立的思考，多参加比赛，在参加比赛的过程中学生可以收获不同的体验，学习到更多的知识。教师鼓励自己课题组的学生参加“互联网+”创新创业比赛，在比赛过程中，学生自主完成项目计划书，并且负责人进行人员工作的分工。教师对学生计划书提出修改意见，不可过多地干涉学生提出自己的想法，学生对项目计划书进行细致的修改，并与教师反复交流。在2021年全国大学生生命科学竞赛创新创业类比赛中，化学与材料科学学院学生荣获国家一等奖，这给了学生很大的鼓励，激发了学生学好专业课的热情。例如，课堂上讲《卤代反应》这一章节内容时，笔者从化学键的键长和键能的比较出发，引入《卤代反应》的重要性，可以解决有机合成中遇到的问题，实现有机官能团的转化。针对这节内容的知识点，笔者先后发展了咪唑环C-3位的卤代反应，并且合成了多个药物分子，发表了3篇SCI论文并申报了2项国家发明专利。组织学生团队参加了第五、六届全国大学生生命科学创新创业大赛，并分获优秀成果奖一等奖、二等奖各一项。比赛结束后，笔者及时邀请团队负责人在组会上分享比赛经验，与学生进行深入的交流，也为将来想要参加比赛的低年级学生进行了相应的宣传和普及。

向学院提议可以开设相关的讲座，为学生普及相关知识，并且可以为参加比赛的学生进行赛前辅导，让学生对创新创业比赛有更多的了解。组队时尽量让高年级学生带队，可以让低年级的学生更多地了解创新创业比赛。邀请创业成功人士或者企业家进行经验分享，让学生对于创业有更多的了解。

四、“有机化学”实验教学的改革

借助科研，开设综合性、设计性实验，培养学生的创新思维和创新能力。目前，大部分实验课是教师在上面讲，讲完后学生完成教师所讲的实验而已，虽然做了这个实验，但是不明白其中的原理，严重阻碍了培养创新型人才。而科研本身是以创新为目的的实验活动，因此教师可以将前沿科研成果转为实验内容，通过开设综合性、设计性实验培养学生的创新思维和创新能力。在这个过程中，让学生作为主题实验的设计者，独自设计实验步骤，进行实验操作，教师在旁边起辅助作用。学生真正参与到各个环节中，发现问题、分析问题并解决问题，让其在综合素质全面锻炼的基础上实现创新能力的培养和提高。例如，以有机合成和性质表征为目标的实验主题，目的在于让学生了解有机小分子的合成，并如何进行提纯分离等。可以根据学生的兴趣来选择不同有机化合物的合成，并从中学到如何确定反应的产物、物质的分离提纯、物质的表征等。学生学习逆合成方法、建立合成路线、如何表征等均需通过文献调研、归纳总结、设计方案和实践操作，从而充分培养学生的创新能力和实践能力。在实验结束后，让学生撰写实验报告，并以组会的形式进行汇报，与大家分享各自在实验过程中成功的心得，这样更有利于学生快速成长。

五、教学考核多样化

除了传统的卷面考试外，可以进行论文写作、案例分析等期末考核方式。同时，过程和能力的考核也尤为重要。例如在理论课中，教师可以组织学生进行知识问答，抢答的学生可以进行额外的平时分加分，调动学生学习的积极性，加深学生对知识点的掌握和理解，还可以让学生扮演教师进行知识的讲解，通过这些方法可以让学生更好地掌握基础知识。重点考查学生对知识点的掌握情况并对此进行评分，可以进行小组作业，提高学生的合作意识和创新意识。

结语

进行高质量创新型人才培养是教师的责任与义务，学生在学习上有任何问题教师一定会尽力帮助，发挥学生的主体意识；进一步深化“有机化学”教学改革，力争培养出基础理论扎实、实践能力强、综合素质高的应用型人才。培养大学生的创新意识，增强其创新能力，是每一位教师应尽的责任与义务。创新创业是国家赢得未来的基础和关键，培养高水平创新创业人才并不是一蹴而就的，需要久久为功。行动胜于一切，除了政府、高校、社会要做好创新创业教育和创业支持外，学生也要充分发挥主观能动性，加强创新创业学习，提升创新创业能力，拒绝当“看客”与“过客”，把创新创业激情付诸实践。总之，只有多方力量携手共建创新创业教育共同体，才能跑出创新创业人才培养的“加速度”，为我国建设创新型国家提供有力的人才和智力支撑，为全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标贡献力量。