應用化學專業實驗核心課程建設探究

汪嬌寧 鐘毅 羅艷

摘? ? 要：“應用化學專業實驗核心課程建設”是東華大學課程建設項目之一，是面向教學立項的項目。文章從實驗課程改革的目標、建設的基本內容及已獲得的成果三方面闡述了應用化學專業實驗核心課程建設的重要意義，著重介紹了建設的內容，包括教學團隊、課程標準、課程內容、教學方法及評價機制，旨在提高實驗教學的質量，培養優秀的人才。

關鍵詞：專業實驗;核心課程;應用化學

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2019）12-0043-03

東華大學應用化學專業成立于1978年，最初以化纖和染整助劑研究為主，經過四十多年來幾代教師的不懈努力，經歷了一個“去化學纖維和染整工程色彩”的專業發展道路，逐漸形成了具有功能高分子及材料、精細化學品及綠色化學三個研究方向的，以功能高分子及材料為基礎，以綠色化學及清潔生產為特色的學科。“應用化學專業實驗”課程基于東華大學應用化學的專業方向加以設置，分為三大內容：精細化學品，綠色化學與工藝以及功能高分子化學。精細化學品方向主要是針對國家和行業節能減排要求，著重研究具有節能、減排、環保、高效、短流程等功能的紡織品用新型精細化學品及應用工藝;從源頭上控制污染物的產生，運用分子設計和現代復配技術研究開發高效環保生態型紡織化學品替代傳統高污染、高能耗紡織化學品;針對紡織品后整理功能的發展需求，設計并制備具有特種整理功能的新型精細化學品，并對化合物制備及與織物的作用機理進行研究，從而進一步提升紡織品的附加值[1-3]。綠色化學與工藝方向主要是針對化學化工產業中，對環境產生污染的問題加以控制，以改善工業生產中的污染，盡可能地降低工業本身對自然和社會環境的影響，體現可持續發展的意義[4-5]。功能高分子方向是根據應用領域

（包括航空航天、印制線路板、高功率電機、衛星、高鐵、汽車、環保、光電信息、醫藥化工、石油鉆采與加工、建筑與裝飾等）的性能要求，設計功能高分子材料的分子結構，優化合成路線和加工工藝，突破性能表征技術，制得綜合性能優異的功能高分子材料（如樹脂、纖維、橡膠、薄膜、涂料、膠粘劑、復合材料、電氣絕緣材料等）[6-7]。

應用化學是一門以實驗為基礎的學科，以重視基礎、拓寬專業口徑、加強學科間的交叉及較強的實踐能力為原則，旨在培養具有扎實化學理論基礎和較強實驗操作技能，并可靈活解決與紡織及高端衍生產業相關的精細化學品、功能材料等領域相關研發問題且富有發展潛力的創新人才[8]。實驗課教學的質量直接和長遠地影響著學生的動手能力和基本素質培養。實驗教學由于具有目標性、對知識的探索性以及易感知性，它能為學生正確認識物質世界的性質和變化規律提供事實依據[9]。因此，對應用化學專業來說實驗教學不僅是其專業教學的重要組成部分，而且也是實施基本素質教育，培養學生創新能力的重要途徑。“應用化學專業實驗”是應用化學專業的一門基礎必修課，自開課以來，期間也經歷過多次修改，但從畢業學生反饋的信息可知，盡管他們在社會實踐中，原教材內容給他們帶來一定的績效，不過在知識體系的完整性、系統性和邏輯性方面還較為薄弱，使學生在適應社會發展方面顯得知識較為落后，結構也不甚合理。

本次課程建設以原有課程為基礎，通過實驗教學團隊的建設、課程標準體系的建立、課程內容的修訂、教學方法的多樣化改革以及引入先進的網絡教學等多方面內容的建設，旨在提高實驗教學質量，并以期引起高校特別是實驗學科工作者對實驗教學的重視。

一、實驗課程建設的目的

堅持以學生的動手能力、工程能力和創新能力培養為核心，堅持實驗教學與理論教學結合、實驗教學與工程實踐結合、實驗教學與科學研究結合、課內實驗與課外科技活動結合，是化學類專業的教學基礎[10]。在實驗教學體系設計上，我們遵循“由淺入深、注重交叉、強調綜合能力培養、鼓勵創新”的原則，不斷摸索和開創新型教學模式，開展了一系列兼具特色和創新的教學改革。同時發揮學科優勢，探索教學科研充分融合的實驗模式;利用自制實驗儀器設備，開設特色實驗;成立虛擬仿真實驗教學中心;建立在線教學平臺;利用“互聯網+”實驗教學手段，推進基礎+創新（B+X）實驗教學體系建設等。最終我們要堅持“教學相長、教研相長”，以學科建設為龍頭，人才培養和科技創新為主線，把管理和服務聯系起來，讓學生、教師和科研人員成為實驗室真正主人。

二、實驗課程建設內容

本次課程建設依托化學學科，以重視基礎、拓寬專業口徑、加強學科間的交叉及較強的實踐能力為原則，培養具有扎實化學理論基礎和較強實驗操作技能，并可靈活解決與紡織及高端衍生產業相關的精細化學品、功能材料等領域相關研發問題且富有發展潛力的創新人才。本課程建設主要實施理論教學和實踐教學系統化的改革與建設，包括實驗教學團隊、實驗課程標準、實驗教學內容、教學方法與手段、實驗教材建設、實驗教學設施設備、教學管理等方面的改革與建設。

（一）建設實驗教學團隊

目前實驗課程授課教師均為中青年教師及實驗技術人員。建設課程教學團隊，由一名教授擔任本課程負責人，總體負責課程內容安排，人員組織及分工;確定一名實驗主講教師，主要負責實驗授課與實踐;確定一名高級實驗師負責實驗室管理，授課過程控制;確定一名助理實驗員負責實驗室儀器及藥品配置。根據課程特點，組織立體式組織架構，完善各個細節。

1.定期開展教學研討活動。在團隊內，鼓勵不同學科背景的教師及實驗員交流教學理念與方式方法，提高自身水平，與各專業課程任課教師交流課程內容，實現實踐各環節無縫對接。專業課教師和實驗課教師團隊以不低于每兩周一次的頻率進行課程和實驗的對接、總結與及時改進，以保證理論和實踐課程的緊密聯系。

2.持續提高教學水平。團隊外，邀請經驗豐富的教師對團隊教師進行培訓，著力培訓應用化學深層次理論知識及多元化測試手段和方法，并要求團隊教師多“走出去”，學習其他高校的教學模式和教學手段。

3.加強青年教師培養。鼓勵青年教師積極參與課程內容，加強對青年教師的培養與指導。通過內培外引，不斷優化實驗教學隊伍的年齡和知識結構，確保形成一支年齡和知識結構合理、工程實踐和創新能力強的實驗師資隊伍。另外，從企業選聘生產一線骨干技術人員兼任實踐導師，傳授行業相關知識和測試手段。

4.整合專業教師資源。應用化學系的專業授課教師秉承專業特色，從不同角度進行專業課程教授，旨在樹立學生的專業理念并掌握扎實的專業知識。應用化學專業是一個緊密聯系實踐的學科，課堂的知識在專業實驗中應有所體現并付諸實踐，所以實驗教師團隊本著整合專業教師資源的理念，使其與專業課程有機結合的指導思想，實現專業課程基本內容均對應相應數量的實驗。

（二）制定新的實驗課程標準

根據社會對人才培養的要求，組織教學團隊教師深入同類高校或相關企業調研，同時也邀請資深教師或行業專家開展研討會，了解行業技術現狀，制定新的課程標準，修改實驗大綱，整合實驗課程內容及編寫教材，進行課程教學模式改革。

（三）修訂課程內容

實驗教材建設是核心課程建設的重要組成部分。“B+X”實驗教學體系的主要內容有以下幾點。

1.實驗平臺提供的課內課程：通過必修的實驗課程體系和選修的實驗，來“強實踐”。

2.實驗平臺提供的課外訓練：通過大型儀器操作培訓、科創項目（第二課堂及大學生創新實驗）、實驗技能比賽及24小時開放的自主實驗等，來“重創新”。

3.在線教學平臺提供課內課件：通過整個實驗課程體系教師講授實驗原理及操作等的完整視頻課件及虛擬仿真實驗，來“重基礎”。

4.在線教學平臺提供課外課件：通過與學科相關學習視頻及虛擬仿真課件、實驗室安全等課外知識，來“強應用”。

由課程負責人帶領教學團隊，根據專業人才培養的目標及要求，精選、凝練實驗內容，挑選有特色、前沿性、符合本專業學科的最新發展成果和教改教研成果引入實驗教學，轉化成實驗項目充實實驗內容;為學生的創新性實踐和自主學習提供有效的文獻資料;應化專業實驗很多都有國家標準，因此，有的實驗內容在編寫時須參考國家標準;通過新增或更新實驗項目，編寫優質的實驗講義，建設科學性、系統性的標準化實驗教材，內容注重層次性、兼容性、趣味性，并對必修課程和選修課程就行歸類整合;開展中英雙語實驗教學，借鑒國外原版教材內容，結合學生需求與教學實際，注重所授內容的本土化，自編實驗講義，充實實驗教學資源庫。

（四）改革實驗教學方法

在線學習平臺借助“互聯網+”學習手段，學生可以按照個人需求、個人興趣選擇性學習，重復聽課、重復操作虛擬實驗。教師學生獲得授權均能享用網上資源，實驗課前學生主動在線獨立完成預習，在線考核合格便能報名，到實驗室進行真實實驗，課上教師再進行專題指導，與學生交流，引導、監督學生的實驗操作過程，規范學生的行為，并在實驗環節提問或設置“小障礙”，讓學生能夠發現問題，找到解決辦法;課后學生可以通過在線平臺鞏固學習或復習，完成實驗報告，還能在網上進行互動交流等。

（五）優化網絡教學資源

1.通過建立在線教學平臺網站建設網絡教學資源

庫，內容包括實驗教學講義、參考資料（課件視頻）、教學視頻庫、教學虛擬課件庫及實驗教學智能題庫和論壇交流等，構建新的教學流程管理體系。

2.進一步完善實驗教學儀器設備、實驗材料等硬件資源，教學儀器設備及時更新、擴套，保持實驗教學先進性和嚴謹性，使每位學生都能動手操作，增加每個學生的受益面。

3. 融合學科優質資源，著力提升實驗先進性。要提高實驗教學內容的先進性和創新性，必須依托學科支持，依托科研支持。

（六）探索多樣化的考核方式

課程考核是檢驗教師教學質量和學生學習效果的重要手段，科學的考核方法，是激發學生學習積極性的催化劑，也是教師檢測授課內容是否選擇得當、教學方法是否正確的重要參考依據。在應化專業實驗課程的考核方式上，采取平時成績和期末考試成績相結合的考核辦法，建立了完整的、具體的考核標準。比如，在應化專業實驗課程中，共開設16個實驗。學生這門課實驗成績是一個綜合成績，綜合成績=平時成績（80%）+期末考試成績（20%）;綜合成績中的平時成績（80%）由16個實驗項目成績組成，相當于單個實驗項目占平時成績的5%（100分中的5分）;而單個實驗的平時成績又經細化，分成了六個評分項目（詳見表1）。

表1? 實驗成績評分細化表

單個實驗的實際在線打分標準是以5分制來記。特別是權重比較大的實驗報告，除了有實驗目的、實驗原理、實驗儀器和耗材、實驗步驟、實驗計算和結果與討論，特別是計算和結果與討論，必須有原始實驗記錄，必須有自己對實驗的獨立思考。這樣引導學生做好每個實驗每個環節，這個綜合評分系統，側重學生平時的總體成績，這樣大大減輕學生考試壓力，讓學生注重平時做好實驗。

三、實驗課程建設的成效

實驗課程建設緊密圍繞本科教學體系，根據專業培養目標，結合學院“本碩一體化實驗平臺”項目，依托學院測試中心、實驗中心，有效統籌學生的選課安排，已開展多層次的實驗課程，培養學生實踐創新能力。

東華大學應用化學專業實驗室自2013年以來，先后進行并完成了專業實驗教學改革、“本碩一體化”實驗室建設、專業實驗課程建設等項目，針對實驗內容陳舊和知識覆蓋面過于集中和狹窄的問題，將專業實驗內容從傳統的紡織印染助劑方面擴展至綠色化學、有機功能材料等各類精細化學品的合成與研究，不斷引入最新的科研成果，為應用化學專業的畢業生今后的就業和深造奠定良好的基礎。針對實驗中表征和分析內容過少，機理性探索過淺，驗證性、設計性及綜合性實驗層次不分明的問題，通過革新本科專業實驗教學內容，改進實驗教學方法，使之與專業課程及學科科研內容密切結合，拓寬知識覆蓋面;增加實驗的表征和分析內容，引導學生對反應機理的探索，形成層次分明的驗證性、設計性及綜合性實驗，增加實驗的可選性，有效地提高學生的創新能力和實踐能力，使本專業學生符合東華大學應用化學專業發展方向，培養在多領域都有涉及的綜合型人才。

根據學科發展以及應用化學特點，結合現有的實驗條件和設施基礎，在教育部和國家財政經費的支持下，通過購買一批功能先進、價格合理、經濟實用，可滿足實驗教學要求的儀器設備，開展“本科生與研究生一體化應用化學系實驗教學平臺”的建設，有針對性選擇了一些與工程項目相結合的綜合實驗和設計實驗，加大高新技術成果、發明專利成果轉化為實驗內容的力度，使本科生在實驗中接觸到前沿學科知識，并為實驗教學提供可持續發展的空間。

“應用化學專業實驗”作為應用化學專業基礎實驗課程，具有教學內容寬、知識面廣、配套儀器（設備）精等特點，為“寬口徑、厚基礎、強能力”的化學、化工專業人才培養目標奠定基礎。本課程面向應用化學專業學生，是一門必修的基礎實驗課。教學內容不僅僅是理論課的演示和驗證，同時還結合特色科研成果，內容涵蓋了表面活性劑化學與應用、高分子制備與應用、精細化學品單元反應、精細化學品分離與分析、綠色化學、紡織化學品化學及應用等。教學儀器不僅有學科自制儀器，還引入科研大型貴重儀器設備，使得學生有機會接觸先進的測試方法。“應用化學專業實驗”課程圍繞培養創新人才為宗旨，不僅讓學生了解各類化學品的共性及測試方法，更培養學生良好的實驗基礎，注重開闊學生視野。實驗教學是理工科類學生的實踐必要手段，是提高動手能力、思考能力、創新能力的基本教學方法，將實驗課程作為核心課程建設必然是提高教學質量行之有效的方法。

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收稿日期：2019-03-10

作者簡介：汪嬌寧（1981—），女，安徽黃山人，東華大學化學化工與生物工程學院高級實驗師，博士，主要從事實驗室管理、實驗室教改、實驗課程建設研究。

基金項目：東華大學核心課程建設項目“應用化學專業實驗”（105-20-0008087）