[摘  要]有机化学是环境科学专业一门重要的专业基础课。本文分析了我校环境科学专业有机化学课程教学现状与存在问题，分别从教学内容、专业特色凸显、教学方法和课程考核等方面进行了改革与探索，旨在提高我校环境科学专业有机化学课程教学质量与效果，提升环境科学专业人才培养质量。
[关键词]有机化学；教学；改革与探索；环境科学
[基金项目]2018年度，国家自然科学基金项目，西北河谷城市PAEs多介质污染特征、人群暴露及健康风险研究，41877516
[作者简介]王利军，(1978-)，男，陕西宝鸡人，博士，陕西师范大学副教授，主要从事持久性有毒污染物方面的研究；
1 引言
随着经济社会的快速发展，全球环境质量持续恶化，人体健康和区域环境质量安全受到严重威胁，环境保护已经成为我国的一项基本国策^[1]。党中央、国务院一直高度重视生态环境保护工作，大力推进水、土壤、大气等污染防治，加大生态环境保护力度，要求生态环境质量有所改善，践行绿色发展理念，实现绿水青山就是金山银山^[2]。在此背景下，国内许多高校都相继开设了环境科学、环境工程、环境生态工程等环境类专业。由于环境中大部分污染物都是有机污染物，如我国环境优先监测污染物名单中共有14类68种，其中12类58种为有机污染物，占到了85%以上^[3]，因此有机污染物的污染控制和生态健康风险防控对保护生态环境质量、实现人类生态文明至关重要。有机化学是研究有机化合物来源、制备、结构、性能、应用及有关理论与方法学的科学。国务院学位委员会颁布的学科目录指出，有机化学是化学、化工、环境、生物、食品、材料、医药等12个一级学科重要的专业基础课^[4]。有机化学课程的教学质量与效果，直接影响着相关专业人才培养质量。有机化学也是环境科学、环境工程、环境生态工程等环境类专业本科生后续环境化学、环境监测、环境微生物、水污染控制工程、大气污染控制工程、环境毒理学等专业课程学习的重要基础^[5]。一些学者已经就环境类专业有机化学课程理论和实验教学进行了改革与探索^{[1, 2, 6-8]}。陕西师范大学环境科学本科专业2000年设立，2001年开始招生，从2005级开始就为环境科学专业本科生开设有机化学这门课程。本文以我校环境科学专业为例，分析有机化学课程的教学现状及存在问题，并在教学内容、专业特色凸显、教学方法、教学评价等方面进行了相应的改革与探索，旨在提高环境科学专业有机化学课程的教学质量与效果，提升环境科学专业培养人才的综合素质、创新能力及分析解决实际问题的能力。
2课程教学现状及存在问题
有机化学是我校环境科学专业的一门重要的专业基础必修课，课程教学包括理论教学和实验教学。通过系统和全面地有机化学理论课程学习，使学生了解有机化学的基本理论，掌握有机化合物结构、异构、命名等基础知识，理解有机化合物微观结构与其理化性质之间的关系，熟悉有机化学基本反应类型及反应机理；同时引导学生认识和分析环境问题，特别是了解典型有机化合物在环境中的来源、污染、危害及防治，激发学生的问题意识、探究意识和创新意识，从而在后面学习过程中能够正确应用化学思维分析和解决专业问题^{[6, 7]}。通过有机化学实验训练，使学生较熟练地掌握有机化学基本实验操作，培养学生创新意识和创新思维^[8]。此外，有机化学课程的学习，也为我校环境科学专业本科生后续环境化学、环境监测、环境微生物、水污染控制工程、大气污染控制工程、环境毒理学等专业课程的学习奠定了必要的基础。
与其他环境科学专业基础课比较，有机化学课程理论性、整体性较强；覆盖面广、知识繁杂、理论抽象；有机化合物种类繁多，有机反应复杂，反应机理抽象；有机化合物结构众多，稍有差异其理化性质相差甚远；有机化学反应多，反应条件和影响因素变化都会导致不同反应过程和产物^[4]；学生普遍反应有机化学难学。通常，我校化学专业的学生有机化学课程分两个学期学习，教材分上下两册，理论课时108，实验课时72；然而非化学专业（如环境、生物、食品等）的学生，有机化学课程学习通常只有一个学期，理论课时54，实验课时36，授课学时明显较化学专业学生偏少。要在有限的课时内教好和学好有机化学这门课程，对于授课教师和学生来说，都是一个巨大的挑战。此外，我校环境科学专业学生普遍认为，只要学好各门专业课程就行，为什么还要去学习有机化学，对有机化学在环境科学专业培养方案中的重要性和必要性认识不够，导致学生学习的积极性和主动性不够高。还有，非化学专业学生的有机化学课程，通常由化学专业的教师授课，但学生反应化学专业的教师主要偏重有机化合物的结构、异构、命名及物理化学性质，特别是化学反应和反应机理，与环境科学专业结合通常比较少。
本文针对我校环境科学专业有机化学课程在教学过程中目前出现的现象和问题，我们在教学过程进行了一系列改革和探索，旨在提高我校环境科学专业有机化学课程教学的质量与效果，提升环境科学专业人才培养质量。
3课程教学改革与探索
3.1精选教材与教学内容
针对我校环境科学专业有机化学课程授课学时相对偏少，同时为了将有机化学课程教学与环境科学专业有机结合，我校环境科学专业有机化学课程教材选用冶金工业出版社出版的由聂麦茜为环境类专业编写的有机化学教材。该教材教学内容主要包括饱和烃、不饱和烃、芳香烃、卤代烃、醇酚醚、醛酮醌、羧酸及其衍生物、含硫有机化合物、蛋白质、碳水化合物及其糖缀化合物、杂环化合物、立体化学及合成高分子化合物，这些有机化合物与人们的日常生活息息相关，普遍存在环境污染现象，且该教材对相应的有机化合物在环境中的污染、来源与危害都有相应介绍，相对比较适合环境科学专业。然而，该教材没有涉及分子轨道理论、环烷烃、烷烃构象、含磷有机化合物等相关知识，这些内容分别在绪论、饱和烃、含硫有机化合物等部分进行了适当补充。因此，在确定有机化教学内容体系时还参考了高等教育出版社出版的由汪小兰、胡宏纹等编写的非化学和化学专业有机化学课程教材。
有机化学实验是有机化学课程教学的重要部分。我校环境科学专业有机化学实验教学内容主要从基础实验教学中心为全校生物、食品等非化学专业开设的有机化学实验项目中选择既涵盖有机化学课程实验要求同时又体现环境科学专业特色的实验项目，具体实验项目主要包括熔点的测定，沸点及液体物质折射率的测定，萃取，重结晶，阿司匹林的制备，甲基橙的制备，从茶叶中提取咖啡因，酚、醛、酮、胺、羧酸及羧酸衍生物的鉴定，糖、氨基酸及蛋白质的鉴定。通过这些实验训练，其目的是让学生掌握有机化合物熔点、沸点、折射率等物理性质及测定方法；掌握蒸馏、萃取、过滤等基本实验操作；熟悉萃取、重结晶、升华等有机化合物分离纯化技术；巩固酯化、重氮化及偶联等有机反应；强化酚、醛、酮、胺、羧酸及羧酸衍生物、糖、氨基酸及蛋白质等性质。其中，萃取、索氏抽提和蒸馏操作是环境中有机污染物分析重要的前处理技术。
3.2教学凸显环境科学专业特色
3.2.1 优选具有化学和环境专业背景的教师
我校环境科学专业有机化学课程授课开始也和学校生物、食品等非化学专业一样，专门由化学专业老师授课。化学专业老师讲授有机化学课程的优点是能将有机化学抽象的基本理论和反应机理讲清楚，但不容易突出各非化学专业的特色。由于我校环境科学专业教师也有部分从事环境中持久性有毒有机污染物研究，因此我们尝试安排具有化学专业知识背景，且目前一直从事环境有机污染方面研究的教师承担授课任务，目的是在有机化学课程教学中凸显环境科学专业特色，提高学生学习有机化学的兴趣。
3.2.2 讲好课程绪论，突出课程的重要性
绪论是整个有机化学课程的纲和领，讲好绪论对树立学生学习兴趣至关重要。在绪论部分，教师主要介绍有机化学的基本概念、产生与发展、学科任务、基本理论以及课程教学内容、重点与学习方法。同时由于有机化学与人们的衣、食、住、行等日常生活息息相关，所以在绪论开始讲解之前，教师以糕点和饼干中常见的氢化植物油为例，让学生了解其特点和危害，明白有机化学课程可以直接指导人们的日常生活；再以药物阿司匹林的开发和应用以及苏丹红、吊白块、三聚氰胺、瘦肉精和塑化剂等食品污染事件，让学生明白有机化学的知识非常重要，它既可以造福人类也可以危害社会，对知识应树立正确的态度。
3.2.3教学内容彰显环境科学专业特色
在有机化学理论课程授课时，既要让学生形成有机化学的知识体系，同时还要帮助学生建立有机化学与环境科学专业之间的关联体系。例如，在第二章饱和烃学习完自由基反应机理后，引入世界有名的八大公害事件之一的洛杉矶光化学烟雾事件，让学生用所学知识解释环境中光化学烟雾差生的原因，达到学以致用。在第四章芳香烃，会介绍多环芳烃和二噁英的结构、毒性及其产生；在讲解苯与氯气加成产物六氯环己烷（六六六）时，会补充介绍此类农药由于结构稳定、毒性较强，在世界范围内已经被禁用，但在土壤、食品等中依然有残留，是典型的持久性有机污染物。在第五章卤代烃，会介绍氟利昂（引起臭氧层空洞）、多氯联苯、六六六、DDT等结构、来源和危害。在第七章醛酮，介绍室内环境隐形杀手甲醛的污染与危害。在第八章羧酸及其衍生物，会介绍邻苯二甲酸酯类化合物的结构、应用、污染和危害。在介绍聚乙烯合成高分子材料时，引入环境领域研究热点微塑料，如新闻报道在人体含有聚丙烯和聚对二甲酸二醇酯等九种类型微塑料^[9]。
有机化学实验教学突出环保和绿色^[10]。对于环境科学专业的学生来说，环境保护意识已经融入到大学期间每门课程的教学过程中，其有机化学实验教学应尽量选择绿色环保的教学内容和方法。首先，避免开设毒性大、危险系数高的实验项目，尽量选择的毒性和污染小的实验项目。比如：将“从茶叶中提取咖啡因”等绿色化实验引入实验教学，也训练了学生环境有机分析样品前处理中索氏提取和蒸发浓缩等基本操作。其次，有机化学实验中难免会产生废水、废气和废渣。对于环境科学专业学生来说，合理减少三废产生可以避免或减少环境污染，还能为后续专业课程教学提供具体实例。例如：将熔点测定、重结晶和阿司匹林制备实验优化重组，具体为：对阿司匹林制备实验所得粗品，先进行重结晶纯化，在通过熔点测定来鉴别产品纯度，这样既训练了实验技能，也节约了实验教学成本，还减少了实验过程中三废的产生，同时也达到了学以致用的目的。
3.2.4 科学研究融入课堂教学，培养学生创新思维意识
在实际教学过程中，除了突出环境科学专业特色外，还有意识地引导学生接触学科研究前沿，将教师的最新研究成果转化为具体教学内容，实现教学与科研相互促进，培养学生的创新思维能力。例如，在学习芳香烃和羧酸及其衍生物时，将教师“西北地区典型河谷城市多介质中多环芳烃和邻苯二甲酸酯污染特征与人群暴露风险”研究成果融入课堂教学，给学生展示西北地区典型河谷城市多介质中多环芳烃和邻苯二甲酸酯污染水平、时空分布、环境来源、暴露水平及生态健康风险，探讨可行的污染和风险防控措施。同时，鼓励、引导学生利用课余时间查阅相关资料，了解相关典型有机污染物研究最新进展和发展动态，也可为学生将来创新创业训练奠定相应的基础。
3.3 改革课程教学方法，现代多媒体结合传统板书
在理论课程授课过程中，由于教师单一的讲授容易引起学生的感官疲劳^[11]，因此在教学过程中采用多媒体教学，应用动画、小视频来加深学生的理解和记忆，还可以使复杂抽象的知识简单化、形象化。例如，在介绍有机化合物的构象时，涉及空间想象，比较抽象，可借助模型或Chem office 3D软件进行展示，使知识更加透彻、教学效果更好；在讲解碳原子（C）杂化时，可以借助相关视频，让抽象的微观问题形象化、简单化；在介绍氯代烃的亲核取代反应历程时，用Flash动画进行展示，可以形象地区分单分子和双分子亲核取代差异，降低学生理解难度，提高学习效果。然而，在课堂教学中也不能千篇一律展示PPT，这样会导致学生视觉疲劳，兴趣降低，课堂注意力不集中^[12]，因此对于有机化学课程一些重要的知识点，如化合物结构推导、反应过程推演等，结合传统板书，加强学生的记忆，集中学生的注意力。
3.4 优化课程考核方式
理论课程考核通常由平时成绩（出勤、作业，10~30%）和期末考试（卷面成绩，70~90%）构成，期末考试占比过大，平时考核比较单一，且专业特色不突出，也不能全面反映学生课程的学习情况。通过优化，平时成绩由出勤、作业、专业衔接和课堂讨论构成，分别占5%、10%、15%和10%。其中，作业不仅看学生是否提交，还要检查作业完成情况和质量，来检验学生对课堂内容的掌握效果；专业衔接与课堂讨论，主要针对课程中介绍的典型有机污染物的污染、危害与防治让学生课下查阅相关资料，并撰写相应课程报告，然后分组进行课堂汇报，目的是将有机化学与专业有机结合，突出环境科学专业特色，同时培养学生分析和解决问题的能力及创新思维。期末考试占60%，考试题型不仅有命名写结构、选择、完成反应、推断、合成和鉴别等传统题型，来考察学生对有机化合物结构、异构、命名、理化性质等的掌握情况。同时，还增加了综合分析题，如选择一种你熟悉的、感兴趣的有机污染物（如多环芳烃、多氯联苯、邻苯二甲酸酯、含氮化合物等），分析其化学结构、实际应用及环境来源、污染、危害与防治等，一是突出环境科学专业特色，二是培养学生综合分析和解决实际问题的能力。实验考核由平时实验、实验报告和实验考试组成，不仅看实验结果，更重要的还要看实验的具体操作。
4 结束语
有机化学是环境科学专业一门重要的专业基础课，其教学效果直接影响环境科学专业人才培养质量。文章分析了我校环境科学专业有机化学课程教学现状与存在问题，分别从教学内容体系、专业特色彰显、教学手段和考核方式等方面进行了改革与探索，其目的在于提高我校环境科学专业有机化学课程教学质量与效果，提升环境科学专业人才培养质量。
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Reformation and practice in course teaching of organic chemistry of environmental science major
Wang Lijun
(School of Geography and Tourism, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119)
Abstract: Organic chemistry is an important course of specialty foundation for environmental science major. In this paper, the current teaching situation and existing problems of organic chemistry course of environmental science major were analyzed. The course teaching was reformed and explored from the teaching contents, speciality characteristics magnifying, teaching methods and course evaluations. The aim of this parer was to improve the teaching quality and effect of organic chemistry course of environmental science major as well as the quality of talent training of this major.   
Keywords: Organic chemistry; Teaching; Reformation and exploration; Environmental science