基于卓越工程師培養的基礎化學實驗教學改革——以浙江科技學院為例

李菊清，張立慶，李 惠

（浙江科技學院 生物與化學工程學院，杭州310023）

浙江科技學院是一所借鑒德國應用科學大學（FH）辦學經驗，結合中國國情，培養具有創新精神、實踐能力和國際素養的高素質應用型人才為辦學特色的以工科為主的普通高等學校［1］；是教育部首批實施“卓越工程師教育培養計劃”（下稱“卓越計劃”）的試點高校。根據學校的辦學定位和辦學特色，實驗教學在學校的人才培養和課堂教學中就顯得尤為重要。通過實驗課程的教學，能系統地訓練學生基本操作技術、操作規范和基本實驗素養，養成良好的分析問題、解決問題的能力和嚴謹科學的實驗態度，從而提升學生的綜合應用能力和創新能力。黨的十八大報告要求我們要更加堅定地走中國特色高等教育發展道路，以提高質量為核心，推動高等教育內涵式發展［2］。要培養適應社會經濟發展需要的化工和近化類創新人才，必須有良好的實際動手能力、較高的實驗素養和綜合素質，這也是“卓越計劃”的根本要求，因為“卓越計劃”旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展和國家發展戰略需要的各類高質量工程技術人才［3］，而本科實驗教學是訓練學生綜合能力的重要教學手段，是培養學生創新能力和動手能力的主要途徑［4］。實驗教學水平的高低是衡量高等院校教學質量的基本標準之一，直接影響到人才培養的質量。隨著社會經濟的不斷發展和化學學科的發展，以及高等教育的改革，實驗教學也出現了一些新的問題和新的矛盾，這就要求化學學科的教育工作者構建一個能與當代社會經濟發展相適應的基礎化學實驗教學新體系。而且化學學科的發展離不開實驗，許多化學概念的形成、理論體系的構建都建立在實驗的基礎上。化學實驗教學對于突出以學生為主體，培養提高學生的綜合能力、創新能力和解決實際問題的能力起著關鍵作用。以實驗為基礎是化學學科教學的基本特征［5］。

1 構建基礎化學實驗教學體系

基礎化學實驗包含無機及分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗3門課程，是應用型工科院校化工類和近化類專業學生的重要基礎課程，也是學校系列省級精品課程。無機及分析化學實驗是學生進入大學的第一門獨立設課的實驗課程，該課程的重點放在定量分析技術的訓練和掌握，通過該課程的教學，要讓學生樹立“量”的概念，這就要求學生具備仔細觀察、分析問題的能力和嚴謹細致的工作作風；有機化學實驗以單元操作為主線，學生需學習掌握的是有機合成、物質的分離與提純及新物質的定性鑒定等基本操作技術；物理化學實驗主要研究物質的物理化學性能。這些技術是化學化工類、近化類專業非常重要的實驗技能。這2門課程的學習好壞，會直接影響其后續課程的學習，是后續的認識實習、技術實習、畢業論文和專業實驗的基礎。基礎化學教學團隊以精品課程建設為契機，以“卓越計劃”為指導，將課堂教學與工程實際相結合，構建基礎化學實驗教學體系。并改革教學方法和手段，提高教學質量，培養學生的創新能力和綜合應用能力。

1.1 加強基本操作訓練與培養學生的創新能力相結合

由于基礎化學實驗開設對象都是大一、大二低年級學生，如無機及分析化學實驗是學生從中學進入高校的第一門實驗課程，課程教學對于學生實際動手能力培養影響深遠。如實驗習慣，一個人一旦形成是很難改變的。所以，在無機及分析化學實驗教學中，以技術要素為主線，從指導學生如何撰寫預習報告開始，以單元操作為抓手，狠抓學生基本操作技術訓練，加強現場指導，開展現場操作技術考核。同時，通過預習情況檢查、現場指導與交流、實驗報告批改和課后利用視頻教材進行對比討論等形式，讓學生明白“做什么——怎么做——為什么”，抓學生自主學習，養成良好的實驗習慣，提高學生的實驗素養，達到培養目標。

1.2 整合教學內容，提高教學質量

基礎化學實驗共有3門課程，這3門課程均為浙江省精品課程。以精品課程建設為契機，結合“卓越計劃”，在課程建設過程中，開設3門相對獨立的實驗課程——無機及分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗，并對教學內容進行了整合和優化，既突出重點，又體現學校特色，既獨立，又相互銜接，使3門課程形成相對獨立的基礎化學實驗教學體系，增強學生的實際動手能力。在無機及分析化學實驗教學中，由于定量分析的原理及基本操作技術是非常實用的技術，也是分析化學的基礎，對操作人員要求又高，定量分析就是該門課程的教學重點，大大縮減了元素性質實驗部分。因為對于工科學生尤其是“卓越計劃”項目的學生，大多數畢業后面對的是生產科研第一線，社會需要是他們的第一需求，而企業迫切需要的是能直接進行一線工作的技術人員。在有機化學實驗教學中，把重點放在單元操作上，讓學生掌握各種反應條件下的各種反應裝置及其相關操作，并加強合成產物的表征內容，使實驗內容更加完整，更加接近實際生產和科研。而物理化學實驗基本上都是以各種儀器的組合來完成一個實驗，涉及儀器的知識面較廣，重點進行了實驗儀器的更新改造，新增拓展性和綜合設計性實驗內容，教學中更加注重實驗設計思想的講解，啟發學生的創造性思維，以培養學生的創新能力。在課程之間的相互銜接上，避免內容的重復，又能承上啟下，使課程形成完整的教學體系。

1.3 改變考核評價體制，過程考核代替傳統的結果考核

課程組在長期的教學實踐中，不斷借鑒德國高校考核模式，逐步改變傳統單一的結果成績考核辦法，將關注重點放在學生平時的學習過程中，以每個實驗環節、單元操作技術掌握等為主要考核目標，占總成績70%，期末的考查環節只占30%，引導學生養成良好的學習習慣，注意學習的積累。在開展教學改革的試點班級中，還對每個實驗的單元操作技術、基礎理論知識在解決實際問題時的運用能力等作為考核重點，收到了比較好的效果，值得進一步的完善和推廣。

1.4 將科研和生產實例引入課堂

為了更好地執行“卓越計劃”，在課堂教學中，引入教師最新科研成果和生產實例，使課堂教學更加貼近生產（工程）實際，豐富了課堂內容，使實驗內容具有新穎性、先進性和實用性，在激發學生學習興趣的同時，加深學生對所學知識、技能的鞏固，提高理論聯系實際的能力和解決實際問題的能力［3］。如做茶葉中提取咖啡因的實驗，介紹索氏提取器的原理和用途時，就會拓展到天然產物的提取方法——還有超聲萃取、超臨界萃取、逆流色譜、制備色譜等技術及各種技術的特點；而在講到咖啡因物性時，會加入其人工合成方法及其生產與應用狀況等的介紹，加強與生產實際的聯系；講課時注意到學生對新事物非常好奇，講的過程中學生會不斷提問，教師只要做適當引導，并布置相關的課外思考題，如根據茶葉中提取咖啡因的實驗，請思考如何從茶葉中提取茶多酚？大多學生會非常認真地查閱資料。在無機及分析化學實驗教學中，如鄰二氮雜菲分光光度法測定鐵的實驗，首先讓學生鞏固朗伯－比爾定律，其次，讓學生學習如何通過條件試驗來建立分光光度法；在此基礎上讓學生學習分光光度計的結構及基本操作。建立的這種分析方法有什么用呢？在教學過程中將硅藻土礦篩選工藝研究中，作為填料的硅藻土產品的質量控制指標——鐵含量的測定例子引入到課堂中，并指出光度分析中顯色條件、測量條件的選擇是如何根據實際情況確立的，使學生將理論與實際密切結合，培養其創新思維和解決實際問題的能力。

1.5 制作視頻教材和網絡教學平臺

實驗教學信息化已成為教育現代化的重要標志［6］。課程教學團隊為了充分利用信息化教學手段，開展多學科合作，和數字媒體專業的教師一起，將所開的每個實驗，采用流媒體技術，在真實的實驗室環境下精心拍攝并制作成實驗視頻教材。依托精品課程［7］的網絡教學平臺，將實驗內容全方位、立體、直觀、形象地呈現在學生的面前，學生可以不受時間、空間的限制，對著視頻進行操作訓練和糾錯，自由開展預習、復習等自主學習，從而提高其操作的規范性，使課堂教學得到延伸。由于省級精品課程教學平臺是向全社會開放的，有些高年級的學生要考研、參加學科競賽等，可以利用實驗教學視頻教材進行復習，使受益面更加廣泛。

1.6 文獻查閱能力的培養

文獻查閱能力的培養也是“卓越計劃”非常重要的一項要求，是學生學習能力的一種體現。文獻查閱對于低年級沒有學過文獻檢索的學生來講是非常難的，為了培養學生的學習自主性，從大一第一學期的無機及分析化學實驗的綜合設計性實驗中就要求學生自行設計實驗方案，并要求搞清楚“做什么——怎么做——為什么”，學生必須查閱相關文獻。指導教師在這個實驗教學中耐心指導學生查閱科技文獻，到什么地方查閱、如何檢索、資料如何整理，一般科技文章如何撰寫等，培養學生查閱資料的能力和資料整理、分析的能力，從而提高其創新能力，也為后續課程打下良好的基礎。

1.7 設計開放性和拓展型實驗

開放性和拓展型實驗，是為了更好地執行“卓越計劃”而開設的，充分體現了以學生為主體的教學思想，也是在基礎實驗教學階段培養學生的自主學習能力和工程實踐能力的一種重要手段。開放性實驗即內容開放和實驗室開放。實驗內容大多與任課教師的科研相關，每個任課教師根據教學目標結合自身的科研，均開設了開放性實驗，其實驗內容大多來自于產學研第一線。選題上網公示，學生通過網上預約平臺自主選題，指導教師確認。學生根據指導教師的要求，查閱相關資料，設計實驗方案，實驗方案經指導教師審查同意后方可預約實驗時間，進實驗室開展實驗。教師通過對學生資料查閱、方案設計、獨立完成實驗情況及研究報告撰寫等環節進行客觀評價，給出比較客觀、公正的成績。拓展型實驗是其內容與課堂教學內容相近的實驗，學生自主實驗，旨在加強學生動手能力的培養。

此外，課程組教師還積極指導學生申報課外科研項目——浙江科技學院的春萌計劃項目和浙江省教育廳的新苗計劃項目，作為課堂教學的延伸和補充，使學生能直接參與教師的科研工作，提高自身的科研能力。

通過開設開放性、拓展型實驗和指導課外科研活動，既深化和鞏固了所學內容，延伸了課堂教學，鍛煉了學生的實際動手能力、綜合應用能力和工程意識，又培養了學生自主學習精神和創新能力，取得了良好的教學效果。課程組教師在近5年的學生評教中均取得了優良的成績，所指導的學生參加了歷屆浙江省大學生實驗競賽，獲得團體二等獎3次，還有多人獲個人一等獎、二等獎、三等獎等。

2 任課教師積極開展科研工作，反哺實驗教學

要保證實驗教學質量的高水平，就離不開一支高水平的實驗教學隊伍。每個實驗教師牢記“師德為先、教學為要、科研為基”的要求，人人開展科研工作，除了積極申報并參加各類縱向科研項目外，還積極走產學研相結合的道路，潛心研究，每位教師均參與學生第二實踐學期和畢業論文指導工作。也正因為任課教師長期從事科研生產第一線工作，才使得教學能緊密地與科研和生產實際相結合，保證了實驗的教學質量。

3 結 語

課程組在長期的教學研究和改革中雖然做了一些事情，也取得了良好的教學效果，但作為一所應用型人才培養模式為特色的工科類地方院校和教育部首批“卓越計劃”的試點高校，還肩負著培養造就創新能力強、適應浙江乃至全國經濟社會發展需要的高質量工程技術人才的責任。在教學中要樹立主動服務行業企業需求的意識，確立以德為先、能力為重、全面發展的人才培養觀念，教師應進一步加強與企業的聯系和合作，進一步開展科學研究和技術革新；同時，課程組將一如既往地進一步開展教學研究和教學改革，把提升學生的工程實踐能力和創新能力作為出發點，切實落實并貫穿到教學的每一個環節，為創新高校與行業企業聯合培養人才的機制作出應有的貢獻。

［1］ 張立慶，朱春鳳，李菊清.借鑒德國FH 辦學模式的實踐教學改革［J］.實驗室研究與探索，2002，21（1）：36－37.

［2］ 杜玉波.全面推動高等教育內涵式發展［J］.中國高等教育，2013（1）：4－9.

［3］ 方文.工程專業教育與人文素質教育的協同與融合：以卓越工程師教育培養計劃為背景［J］.浙江科技學院學報，2013，25（4）：300－304.

［4］ 莊亨，彭卿，王訓.談基礎化學實驗教學改革觀念［J］.大學化學，2010，25（1）：13－15.

［5］ 盧紅梅，符劍剛.高校實驗教學改革與建設的新思路［J］.學術探索，2012（10）：177－179.

［6］ 歐陽玉祝，陳小東，彭曉春，等.基礎化學網絡實驗教學平臺建設的探討［J］.實驗技術與管理，2010，27（3）：103－106.

［7］ 姜華昌，曾翎，張立慶，等.物理化學實驗教學改革初探［J］.浙江科技學院學報，2012，24（1）：73－76.