化工與材料類專業創新型實驗教學體系的構建

周智華，李國斌，唐安平，劉立華，徐國榮

(湖南科技大學 化學化工學院，化工與材料國家級實驗教學示范中心，湖南 湘潭 411201)

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化工與材料類專業創新型實驗教學體系的構建

周智華，李國斌，唐安平，劉立華，徐國榮

(湖南科技大學 化學化工學院，化工與材料國家級實驗教學示范中心，湖南 湘潭 411201)

在化工與材料類專業的傳統實驗教學體系中，實驗內容以書本驗證性實驗為主，缺乏對學生創新能力的培養。為加強培養學生實踐與創新能力，構建了特色鮮明的“一條主線、三個層次、五個平臺” 創新型實驗教學體系。實踐證明該實驗教學體系具有較好的成效。

實驗教學體系；創新型；構建

創新型實驗教學體系是創新人才培養體系中不可或缺的重要環節，是培養學生實踐能力、創新意識和科研能力的基礎[1-3]。傳統實驗教學體系中的實驗內容以書本中驗證性實驗為主，輔之以少量綜合性和設計性實驗，很少開設創新性實驗，導致創新型實驗教學非常薄弱[4,5]。同時學生只能掌握被動的基本操作，不利于對學生實踐與創新能力的培養[6]。

湖南科技大學化工與材料國家級實驗教學示范中心是在湖南省基礎課(化學)示范實驗室基礎上成功申報，整合了學校化工、材料、生物學等相關辦學資源，承擔全校化學工程與工藝、材料化學等12個本科專業的實踐教學工作。近年來中心依托化學省級重點學科，教育部重點實驗室等8個省部級科研平臺和中鹽株化集團有限公司工程實踐教育中心國家級大學生校外實踐教育基地等13個質量工程項目，始終堅持“夯實基礎，強化實踐，注重能力，激勵創新”的實驗教學理念，在創新型實踐教學體系構建和創新人才方面開展了大量有益的探索工作。

1　創新型實驗教學體系的構建

中心改革傳統實驗教學和工程教育，整合資源，從“創新思維、創新方法、創新工具、創業實踐”的創新創業教育理念轉變和人才培養方案設計入手，打破理科與工科專業化分類培養的傳統，實行理工深度融合、化工與材料適度互通，構建以應用為目標，以創新為特征的化工與材料專業多元化、多層次、特色鮮明的“一條主線、三個層次、五個平臺”實驗教學體系，為培養和提高復合應用型人才的實踐與創新能力創建了一個全過程、全方位的培養環境。

一條主線即以實踐和創新能力培養為主線；三個層次即將能力培養由低到高分為專業基礎能力、專業技能與實踐能力、科技創新能力。五個訓練平臺即按功能構建基礎訓練、專業技能訓練、工程創新訓練、科技創新訓練和學科競賽訓練(圖1)。每個實踐訓練體系采用模塊化體系結構，共由37個模塊組成。體系及模塊之間既相對獨立又有機聯系、互為補充，構成分層次、多模塊、關聯組合、交叉融合、功能集約的綜合實驗教學中心。通過設計市場化、操作化的創新訓練內容，對部分有強烈創業意愿和條件的學生實施專業化、針對性的創新訓練，將專業教育與創新訓練結合，面上覆蓋，重點突破，有效解決了教育成果與市場需求、創新與創業、訓練與操作、專業拓展與創業就業嚴重脫節、創新訓練體系不健全的突出問題。

圖1　“一條主線、三個層次、五個平臺”的創新型實驗教學體系

1.1基礎訓練平臺

基礎訓練平臺包括無機化學、有機化學、物理化學、分析化學、儀器分析、化工原理、微生物學、材料科學與工程基礎和材料測試與研究方法等基礎實驗室，面向中心12個專業的一、二年級的本科生，共開設9門基礎實驗，實驗項目125項，負責承擔基礎實驗技能的訓練。通過相關實驗的訓練，使學生掌握基礎知識和基本技能，掌握常用儀器的操作方法，為下一步學習和掌握專業知識和技能打下堅實基礎。

基礎訓練平臺實驗主要分為“三性”實驗(驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗)和創新性實驗。“三性”試驗中主要以掌握化工與材料研究的基本方法為目標的綜合性實驗和旨在培養學生設計能力的設計性實驗為主。開設少量較簡單的創新實驗，主要培養學生對科學研究的興趣。目前該平臺實驗中“三性”實驗111項，約占88.8%，創新性實驗14項，約占11.2%。實踐結果表明，以解決實際問題為關鍵特征的綜合性與設計性實驗，能顯著提高實驗設計與實施的復雜性和挑戰性，使學生不會再陷入單調無趣的“照方抓藥”式實驗學習之困境，同時適量創新性實驗的開設激發了學生對科研的興趣。

1.2專業技能訓練平臺

專業技能訓練平臺主要由化學工程與工藝、應用化學、制藥工程、能源化工、環境工程、化學、材料化學、無機非金屬材料、材料成型與控制、金屬材料工程、生物工程、生物技術等12個專業的專業實驗室組成。該訓練平臺共開設12門實驗，實驗項目209項。

專業技能訓練平臺開設的專業實驗課程由“三性”實驗和創新性實驗構成。“三性”實驗均突出專業特色。而創新性實驗主要為科研轉化性實驗，即將教師的科研課題或科技成果轉化為實驗項目，通過遴選教師的科研項目或成果中的某些內容，設計成為本科生實驗，組織學生進行討論，擬定實驗方案，在規定時間內完成實驗內容。專業技能訓練平臺開設的實驗主要以創新性實驗為主，“三性”實驗96項，約占45.9%，創新性實驗113項，約占54.1%。

基礎訓練和專業技能訓練共開設實驗課程21門，實驗項目334項，其中“三性”實驗207項，占62.0%，創新性實驗127項，約占38.0%；與實驗教學體系改革前相比，創新性實驗比例由16.7%增加到38.0%。通過教學體系的改革，中心逐步實現實驗類型由“三性”實驗向創新性實驗轉變，學生創新思維得到了顯著提升。

1.3工程創新訓練平臺

該平臺主要包括各專業的實踐教學基地、校企合作人才培養示范基地和產學研合作示范基地，目前中心已建立中鹽湖南株洲化工集團、湖南省湘維有限公司等20余個實習實訓基地。主要承擔學生認識實習、生產實習、畢業實習和企業技術改造和新產品開發的訓練。學生在中心教師的指導下，積極參與企業的技術改造與新產品的開發，為湖南省兩型社會經濟發展作出了較大貢獻。真實的企業工程創新訓練，切實培養和提高學生的工程應用能力和實踐動手能力，有效縮短了學生就業適應期，提升了就業競爭力。

1.4科技創新訓練平臺

該平臺依托中心教師科研團隊實驗室和大學生自主創新實驗室，主要承擔學生創新性實驗計劃項目、科技創新計劃項目和學生參與教師科研轉化項目的訓練。該訓練平臺面向12個專業大二、三、四年級本科生開放，科技創新訓練主要是鼓勵學生參加各種創新項目，通過獨立進行文獻檢索、實驗方案擬定、實驗條件優化、產物的表征與分析等環節，培養其科技創新能力和科研素養。

1.5學科競賽訓練平臺

中心成立了實驗競賽、挑戰杯、節能減排競賽和化工設計競賽等4個訓練室，主要承擔學生參加學科競賽的訓練。該平臺面向12個專業大二、三、四年級本科生開放，支持大學生開展課外科技創新及競賽活動，培養學生的綜合能力。學科競賽不僅能培養學生的創新精神、工程實踐能力和動手能力，還對培養學生的團隊精神、交流溝通能力和責任感具有很好的作用。如曾俊長等同學在開發的聚氨酯基耐水浸型特種合成紙的基礎上設計了作品“三益(3E)特種紙業開發有限責任公司”，獲得第八屆“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽銀獎；岳坤亮等同學開發的納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙(“石頭”紙)獲得湖南省第九屆挑戰杯大學生課外學術科技作品競賽特等獎和第十二屆挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽三等獎。

2　實驗教學效果與成果

通過踐行新的實驗教學體系，中心學生積極開展科技創新活動，創新能力得到快速提高。近年來承擔國家級大學生創新性實驗計劃項目8項，省級大學生創新性實驗計劃項目23項，校級大學生創新性實驗計劃項目44項；校級科研創新計劃項目(SRIP)118項；在省級及以上化學實驗技能競賽、挑戰杯、節能減排競賽等學科競賽中獲獎29項，其中國家級8項，省部級21項。發表科研論文77篇，其中SCI/EI收錄32篇；獲授權專利26項，其中國際專利1項。

通過踐行新的實驗教學體系，中心畢業生因其優異的實踐與創新能力，深受用人單位青睞，并在社會上贏得了良好的聲譽。

3　結語

針對高校傳統實驗教學體系的局限性，本文提出構建“一條主線、三個層次、五個平臺”創新型實驗教學體系，以有效培養學生的實踐與創新能力。實踐證明在該體系作用下，對于培養學生實踐與創新能力可取得較好的成效。

[1] 吳旭,陳仁安,魏德志,等.論高校創新型實驗教學體系的構建[J].實驗室科學,2012(1):5-8.

[2] 段蓉,朱昌平,張亞新,等.創新型實驗教學體系的探索[J].實驗技術與管理,2010(10):156-158.

[3] 王志芳,周錦燕.創新型實驗教學體系的實踐[J].實驗技術與管理,2010(3):206-208.

[4] 黃解軍,袁艷斌,崔巍,等.創新型實驗教學體系的改革與實踐[J].實驗科學與技術,2010(5):80-82.

[5] 蔣學軍,稅永紅.實驗教學改革和學生創新能力培養[J].實驗科學與技術,2006(2):79-81.

[6] 梁麗.構建分層次實驗教學體系培養創新型人才[J].實驗室研究與探索,2014(1):217-219.

(責任校對謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.08.019

20160511

“化工與材料”國家級實驗教學示范中心課題(教高廳函2016[7])；“應用化學”湖南省“十三五”綜合改革試點專業資助

周智華(1973-)，男，湖南雙峰人，教授，博士，主要從事應用化學的教學與科研工作。

G642.423

A

1674-5884(2016)08-0059-03