基于協同創新和科學研究背景下武陵山片區理工科實踐教學改革探索

吳賢文，向延鴻，李佑稷

(1.吉首大學 化學化工學院，湖南 吉首 416000；2.吉首大學 化學國家級實驗教學示范中心，湖南 吉首 416000)

武陵山片區包括湖南、湖北、貴州、重慶四省市交界區域的71個縣(市、區)，國土總面積為17.18萬km2。71個縣中有42個國家扶貧開發工作重點縣，總人口為3645萬人。武陵山片區是國內少數民族聚集的主要地帶，約占全國少數民族總人口的1/8，境內有苗族、土家族、侗族、白族和回族等9個世居少數民族[1]。武陵山片區是國家實施精準扶貧戰略的主戰場。然而，在這一地帶不僅農民貧困，經濟滯后，交通不便，信息閉塞，而且教育十分落后。因此，片區內唯一的一所綜合性大學即吉首大學為地方教育和經濟發展做出了突出貢獻。

然而，武陵山片區動植物資源和礦產資源十分豐富，為了改變片區的落后面貌，吉首大學肩負起重擔，毅然走在了改革的前列。政府和領導相信，唯有發展教育，以片區市場為導向，以應用型人才為目標，提高理工科學生的實踐能力，方能促進學生的就業競爭力，從而讓武陵山片區脫貧致富。為此，吉首大學對武陵山片區作了充分的調查和研究，并出版了《中國連片特困區發展報告(2016-2017)》藍皮書，同時先后牽頭搭建了“湖南省獼猴桃產業化工程技術研究中心(共建)”、“湖南省錳精深加工工程技術研究中心(共建)”、 “大鯢資源保護與綜合利用湖南省工程實驗室”、“杜仲綜合利用技術國家與地方聯合工程實驗室”、“錳鋅礦業重金屬污染綜合防治技術湖南省工程實驗室”、“礦物清潔生產與綠色功能材料開發湖南省重點實驗室”、“武陵山地區民族藥解析與創制湖南省工程實驗室”等省部級科研平臺。此外，湖南大湘西地區錳鋅釩礦產資源豐富，錳的儲量居湖南省第一，全國第二，素有“東方錳都”之稱；鋅的儲量居全國第一；石煤釩礦資源也位居全國前列。2015年，吉首大學牽頭、聯合中南大學和廣西師范大學等成立了“湖南省高等學校2011計劃錳鋅釩產業技術協同創新中心”[2-3]。

對理工科而言，實踐教學是人才培養的一個關鍵環節，是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段，是理論教學的有力補充，是鍛煉學生全方位能力，加強專業技能訓練、工程訓練以及培養學生實踐能力而設置的教學環節[4-10]。

因此，基于協同創新和科學研究背景下如何充分利用這些省部級平臺進行實踐教學改革是一個值得研究的課題。

1 豐富實踐教學體系，突顯實踐教學環節

2016年，吉首大學理工科院系就應用化學、化學工程與工藝等人才培養方案進行了修訂。人才培養方案中對人才培養目標和人才培養規格做了明確的要求，且突顯了實踐教學環節的重要性。如“應用化學”人才培養方案中強調該專業是吉首大學武陵山片區區域發展與扶貧攻堅的特色專業，并著重培養學生扎實的化學理論與實驗實踐能力，具有從事功能材料化學、資源化學等學科領域的教學、研究、技術開發、技術改造和設計工作的初步能力；具有一定的實驗設計和動手能力，創造實驗條件，進行化學實驗，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫學術論文，參與學術交流的能力；具有初步的科學研究和實際工作能力，具有一定的批判創新思維能力和獨立解決問題的能力。該人才培養方案中明確了實踐教學內容，由原來的工科綜合實習、畢業實習、畢業論文(設計)、社會實踐四部分增加到金工實習、工廠認知實習、課程設計、學科競賽、創新實踐、工科綜合實習、畢業實習、畢業論文(設計)、社會實踐九部分。每個環節學分明確，創新創業實踐為4.0學分，崗位實習與創業實踐為6.0學分，畢業論文(設計)為 8.0學分。且崗位實習時間由原來的12周增加到13周，畢業論文(設計)時間由原來的8周增加到12周。同時，創新實踐改為創新創業實踐，強調創業在實踐教學環節中的地位與作用。

2 組建教改實驗班，共享實踐平臺

“湖南省高等學校2011計劃錳鋅釩產業技術協同創新中心”是以吉首大學、中南大學、廣西師范大學等單位為主體，聯合湘西州政府，以及一部分企業共同組建，就人才培養、科學研究、隊伍建設、成果轉化、產業發展、等進行深度合作，實現中心內部平臺資源、技術資源、人才資源和知識成果的共享，為錳鋅釩產業培養拔尖創新人才，從而為地方經濟服務。基于此，“錳鋅釩產業技術協同創新中心”提出組建“跨院系、跨學科、跨專業的教改實驗班”，從化學化工學院、生物資源與環境科學學院、物理與機電工程學院和信息科學與工程學院的大一、大二學生中進行遴選。任何行業都是一個龐大的系統工程，都涉及到交叉性、綜合性知識。就錳、鋅、釩三個行業而言，從上游冶煉到下游應用以及礦渣處理，實際上涉及到化學、化工、冶金、環境、材料、機械、電子等多個專業。因此，通過邀請本領域專家、不同院系教授以及本領域企業家授課，讓學生認識到團隊與合作在個人與企業發展中的重要性。同時針對該教改實驗班設置“科研創新課題”，創新課題必須有不同院系不同專業的學生參與，學生可以在非本院系和非本專業尋找指導老師。因此，不同院系、不同專業的學生有更多機會相互接觸，在專業知識鏈上取長補短，共同研究、共同進步；讓不同院系的學生接受跨院系老師的指導，共享資源，拓寬知識面。教改實驗班的組建，其實質是共享實踐平臺，這是實踐教學改革的一次創新和新的嘗試。

3 豐富實驗教學內容，建立實驗教學開放機制，鼓勵學生進行科研探索

實驗教學是現代教學環節、尤其是實踐教學環節中的一個重要組成部分，是理工科專業人才培養不可或缺的一部分[10-13]。實驗不僅能促進科學技術的發展，還對高級專業人才的培養起到舉足輕重的作用。一方面，幫助學生樹立正確的科學觀，更好地理解知識，培養學生的思維模式，提高其分析問題、解決問題的能力；另一方面，能激發學生的學習興趣，提高學生的動手操作能力，促進學生的全面科學發展，從而提高學生的市場競爭力和就業率。

3.1 豐富實驗教學內容，完善實驗教學體系，體系區域特色

以吉首大學化學化工學院為例，在修訂人才培養方案過程中，逐漸豐富了實驗教學內容，完善了實驗教學體系，且體現了武陵山片區的區域特色。從無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗到物理化學實驗，每部分都開設了20到30個實驗，實驗內容豐富多彩。從性質實驗、測定實驗、制備實驗到創新實驗，每部分內容又與當地的植物資源以及礦產資源有機地結合起來，體現了地方特色。比如在無機化學實驗中，設置了“軟錳礦制取高錳酸鉀”、“用銅、鎘渣回收硫酸鋅”等內容；而在分析化學實驗部分，設置了“軟錳礦中MnO2含量的測定”、“獼猴桃根中微量金屬元素的測定”、“電解錳廢液中重金屬元素的測定”、“石煤中釩含量的測定”這些實驗內容；而在有機化學實驗部分，設置了“單寧酸沉淀法提取煙堿及其GS/MS分析”、“路邊青總多酚的超聲提取及紫外光譜分析”等內容。這些實驗的安排，就是為了充分利用大湘西地區的植物資源、錳鋅礦產資源。讓學生感覺貼近生活，所學知識能服務地方和社會經濟發展。

3.2 建立健全實驗教學開放機制，鼓勵學生進行科研探索

從基礎化學實驗、綜合化學實驗到專業實驗，學生可以學到很多專業基礎知識。更重要的是：實驗教學開放機制逐漸健全。學生參與項目的途徑呈現多元化趨勢：其一是學生自主申請創新課題，如湖南省和學校教務處主管的“大學生創新性實驗項目”、學校科技處主管的“大學生科研創新課題”、“錳鋅釩產業技術協同創新中心”主管的“大學生開放性實驗項目”。其二是老師為學生申請開放實驗課題，如學校“實驗室與設備管理中心”為老師設置了“開放性實驗項目”。其三是教師申請科研課題，學生可以參與其中。總之，這些實驗內容從學生自選課題到開放實驗項目、教師科研課題，都體現了以學生為參與對象，以項目為紐帶，以提升學生實踐能力、科研創新能力以及解決武陵山片區的重大社會難題為根本目的。豐富了實驗教學的內涵，學生得到了鍛煉和成長，老師也有了得力的科研助手，相互促進，教學相長。

4 以學科專業競賽為契機，鼓勵大學生創新創業

專業學科競賽有助于鍛煉學生的智力和思維，并補充大量的專業知識[14]。大學生創新創業大賽能給學生提供一個優質的創業平臺和創業氛圍，不僅拓展學生素質，激發學生創業潛能，還讓學生學以致用，與市場接軌[15]。我校近年來十分重視學科競賽和大學生創新創業大賽。首先，為了促進學生的成長成才，提升學生的專業技能，學校加大專業競賽力度。將學科競賽分成A類、B類、C類不同的等級賽事，給予指導老師和學生不同的獎勵額度，讓師生互惠互利。其次，為了培養學生的創新創業能力，鼓勵學生參加各類創新創業大賽，包括 “全國及省級互聯網+創新創業比賽”、“全國及省級挑戰杯創新創業大賽”等。再次，創新創業已不僅僅停留在口頭上，已通過人才培養方案中“必修學分”形成了一種實踐教學方式和人才培養模式。近年來，我校學生在各大學科競賽和創新創業大賽中斬獲大獎，碩果累累。總之，學生通過參加這些比賽受益匪淺，個人綜合素質和競爭力得到了極大的提高，學校就業率逐漸攀升。學生通過參加創新創業大賽，攜帶的項目被多家風投公司看中，還衍生出了一系列公司，如吉首大學信息科學與工程學院學生張果創辦了“必趣網”、體育科學學院的研究生宋霆創辦的“吉首市派特網絡科技有限公司”等。這些驕人的成績與本校實踐教學改革分不開。

5 結束語

在協同創新和科學研究背景下對理工科實施實踐教學改革十分必要，通過豐富實踐教學體系、重視實踐教學環節、共享實踐平臺、豐富實驗教學內容等途徑，進行實踐教學改革，其發展理念和發展途徑可行，對武陵山片區的脫貧致富具有深遠的意義。