應用化學專業畢業設計課程的問題與出路：以太原理工大學為例

張 鼎，陳 良，王文洋，程文萍，欒春暉，曹 青，崔子祥

(太原理工大學化學化工學院，山西 太原 030024)

畢業設計課程是大學實踐教學的集中體現，是當前高等院校培養專業人才的關鍵課程之一。畢業設計課程的重要性主要體現在：一方面，教師的教學質量與水平，需要通過學生表現出的專業知識、思考能力以及動手能力等方面來體現；另一方面，對于大學生個人來說，在校所學知識或實踐成果，通過畢業設計課程的學習并規范的文書形式呈現出來的畢業學位論文，成為學位授予與否的基本參考依據。

應用化學專業是全國高校廣泛開設的一個化學化工類專業，2017年高等學校應用化學專業教學研討會透露，全國已有約600余家普通高校開設了應用化學專業。太原理工大學前身太原工學院1984年更名為太原工業大學后，化學工程系分為化學工程系、應用化學系等。1988年應用化學系增設精細化工專業。1997年太原理工大學成立后，于2001年理學院化學系并入后，設應用化學系，增設應用化學專業。太原理工大學應用化學專業定位于理學化學和工學化學工程與工藝本科專業相結合的應用型理科專業--理工滲透、研用結合。以化學基本理論和方法對化工、材料、醫藥、環境、能源等工業生產中與化學有關的問題進行應用基礎理論和方法研究為使命，培養以地方經濟建設服務為主、理工兼備的復合型應用科學技術人才。目前所培養學生理學基礎扎實，就業及升學情況良好，但是與化學工程與工藝專業以及外校應用化學專業比較時，可以看到應用化學專業學生在競賽獲獎和創新創業方面成績不佳。

1 存在的問題

作為實踐教學環節的核心，畢業設計課程有較大的改進空間。經過分析，我們發現太原理工大學應用化學的畢業設計課程存在以下問題，而且這些問題在其他高校也有不同程度的體現[1-4]：

1.1 畢業設計選題僵化，不能夠滿足新形勢下復合型人才的培養要求

近五年的畢業設計接近100%安排為科研實驗，選題更多考慮指導教師的科研需求，并沒有考慮到學生素養差異，學生興趣差異以及就業等方面的需求。從形式上考慮，從大學公共課-專業基礎課-專業必修課-畢業設計，在時間上是一脈相承的，但是創新創業人才更強調綜合能力的訓練，需要在形式靈活化和內容多樣化上與時俱進。部分學生畢業后進入工作崗位，全局性的設計實踐可能對于他們的能力更有所發展，由于各課題實際對于實驗時間和硬件條件的要求是不同的。以單一的實驗結果的好壞評判教學效果違背了因材施教的原則。

1.2 是畢業設計考核方式過于注重答辯表現，缺乏培養過程考核

當前的畢業設計以答辯表現為主要評價依據，缺少綜合性和科學性的評價機制。根據連續兩年對于大四學生的調研，在大四上學期以前，只有約20%的專業學生對于專業教師所從事的科研和教學工作有較深入理解，這就使得大部分學生在選題過程具備較大的盲目性，在畢業設計開題環節，結合有限的文獻閱讀量，所提出的實驗方案可行性比較差。值得注意的是，實驗方案可行性差往往是實驗結果不理想的直接原因。在這種情況下，答辯成效更多與答辯人的語言表達能力相關。另一方面，當前的太原理工大學應用化學專業畢業設計課程與此前的教學實驗和實踐環節時間安排和教學安排上有所脫節。其重要表現是主要的教學實驗在第三至第六學期，各自具備教學大綱，而畢業設計課程受限于在第八學期開展，但是并沒有具體的教學大綱，也沒有關于人才培養的目的和課程效果評價等具體評判標準，使得其教學模式與教學需求發生較大的偏離[5]。

2 解決問題的思路與方法

針對以上問題，我們提出要改進實踐教學的指導思想，切實以科學思維方式指導實踐教學，貫徹啟發式教學；與此同時，基于歷史畢業設計題目提供豐富的課題選擇，并提供足量的工程設計型題目；采取措施提升大學生參與科研創新活動的參與度，并發揮本科導師制的指引作用；最后，建立完善的畢業設計教學大綱，完善畢業設計培養環節和各部分評價標準。

首先，以實踐科學思維的指導思想開展以畢業設計為代表的實踐教學環節，從專業實驗開始要求學生的自覺性和參與度，并采取措施落實這種培養方式在畢業設計課程的延續性。

自然科學實驗或實踐從本質上而言，是遵循客觀規律條件下的人類認識自然、改造自然的小型嘗試活動。而科學認識活動的邏輯規則，既包括以歸納推理為主要內容的歸納邏輯，也包括以演繹推理為主要內容的演繹邏輯。科學認識是一個由個別到一般，又由一般到個別的反復過程，它是歸納和演繹的統一。因此，在科學實踐中，要創造機會讓學生更多從事歸納和演繹的思維活動，并以此引導他們自行采取合理的方法完成具體實驗環節。

目前，大學生經過中學專業課的鍛煉，執行既定實驗步[6]驟的能力非常強，但是在自行制定設計方案或實驗步驟方面存在嚴重的能力缺陷，這主要是由于絕大部分的專業課實驗，仍然停留在應當對于照本宣科式教學的層面。因此從專業課實驗和綜合實驗設置的角度，應當要求學生自行搜集實驗藥品的性質，并提供課前學習的課件等指導材料[7]。鑒于大部分實驗其實并不存在唯一可選的實驗參數，鼓勵學生在合理的范圍內自行確定實驗參數；為了滿足不同能力學生的實驗要求，同時提供多于教學需要的實驗數量可以更好地滿足學生選擇的學習要求。

其次，從畢業設計選題考慮，應當基于歷史畢業設計題目建立畢業設計題目的參考題目庫，并積極根據最新的科研方向補充畢業設計題目，與此同時，結合科研成果轉化的需求，設計一批設計型畢業設計題目，以擴大學生的選擇空間。此外，應當允許一部分學生結合自身在大學階段的科研和社會實踐，自擬題目并在指導教師的引導下完成。一般而言，畢業設計題目的具體要求列舉如下：

(1) 符合專業培養目標、能夠使得學生在指定時間內得到比較全面的訓練。

(2)應盡可能結合社會實踐或社會生產、或者涉及科研和實驗室建設的具體實際任務，選擇有工程背景的項目，鼓勵與企業合作，促進產學研的深度融合。

(3)畢業設計題目應有一定的難度和工作量要求，使學生在規定的時間內經過努力能按時完成，并可以獲得適當的階段性成果。

(4)經典課題須做相應改進，其目標應當提升，實施內容重點應當與此前的工作區別，在保證一人一題的基礎上，堅持以學生為主體的思想，導師給予學生靈活多樣的選擇的基本指導思想[8]。

(5)貫徹因材施教的原則，使學生在知識水平和實際動手能力獲得提高，并鼓勵學生嘗試創造性工作。

需要特別指出的是，在學生從事畢業設計課程前，提供更詳細的背景介紹原則上是可行的。具體而言，根據近五年總共261個畢業設計題目的統計看，平均78.5%的論文題目涉及無機精細化學品的制備及相關性能研究，具體是用于化工工業等領域的各種負載型催化劑或納米催化劑、應用于能源器件的電催化劑與儲能電極材料、以及氣體吸附或分離材料等。由于應用化學系組織機構的變動，例如2019年起應用化學系與原基礎化學部合并為化學系導致的畢業設計題目中無機精細化學品的比例有所下降，但是仍然達到70.9%。因此，從統計結果看，關于無機精細化學品的題目一方面與催化劑的相關研究密切關系。這在一定程度上是由太原理工大學化學化工學院煤化工與煤科學方面的專業特色所決定的。針對這樣的統計結果，可以預先全面告知學生涉及催化劑的一般重要科學問題和實用問題，制備催化劑的一般工藝路線與測試表征手段等，從而能夠有助于具體優化指導工作，以提升學生畢業設計的成績。

再次，為了加深學生與專業指導教師的相互了解，需要提升大學生參與科研創新活動的參與度，并充分發揮本科導師制的指引作用[6]。根據統計結果，大學生科技創新活動學校已具辦較多，然而參與學生比例也只達到10%，因此讓各專業實驗室開出短學時的實踐性的科研創新實驗，才有可能提供更多本科生接觸科研選題和先進設備的機會，此外，應當推廣本科生導師制，其主要作用創造交流機會，是讓學生提前了解專業導師的科研發展方向，發展服務社會的專業能力。2010 年4 月24 日西南科技大學全面實施本科生導師制至今實行已有七年，影響深遠并且取得較好成績[9]。

最后，建立具體的畢業設計教學大綱，是有利于引導應用化學專業學生更好完成畢業設計環節的。鑒于目前畢業設計教學工作中存在的培養目標不明確的缺點，我們認為應當首先明確其教學目標，建立完善的畢業設計教學大綱。一般而言，應用化學類課程畢業設計(論文)的教學目標為：

(1)查閱、獲取、分析、綜合文獻資料的能力；

(2)設計實驗方案或工程方案、分析其合理性的能力；

(3)實驗、工程設計、化工計算、繪圖與標準規范的正確選擇的能力；

(4)專業常用分析設備的應用及相關實驗數據的獲取及分析處理能力；

(5)外文專業資料的閱讀能力和計算機應用能力；

(6)撰寫工程設計說明書或分析第一手數據總結論文報告的能力；

(7)與科研團隊或工程設計溝通協調的能力；

(8)語言表達能力、問題或概念思辨能力，觀點闡述及表達的能力；

(9)能夠合理準確分析提出的解決方法對社會、環境等的影響；

(10)樹立學以致用思想。

針對目前畢業設計培養環節不細致的特點，制定了五個環節的培養計劃并明確其教學標準要求，得到培養計劃表，如表1所示。

表1 太原理工大學應用化學專業畢業設計培養計劃表

表1(續)

圖1給出應用化學專業相關的新舊畢業設計環節示意圖。可以清楚的看到，不同于舊畢業設計環節中僅提前兩月開始畢業設計選題，新畢業設計環節在第七學期開學后即開始提供畢業設計選題；不同于舊畢業設計環節利用示范性的科研能力訓練課程提升學生科研素養的做法，新的畢業設計環節更依賴個性化的師生交流以及學生對于文獻的搜集與分析提高學生制定實驗方案或設計方案的能力。在新的畢業設計環節中，要求學生開題環節即對于其實驗方案或設計方案的可行性進行答辯，顯然可以創造機會，暴露可能的問題。最后，不同于舊畢業設計環節中主要考察論文寫作水平和答辯效果來判定學生畢業設計成績的做法，新畢業設計環節綜合考慮和開題環節答辯的效果，中期檢查時學生的進展以及最終答辯的成效來給予課程效果評價，顯然更能夠促進過程質量控制，更能反應學生的真實表現。事實上，過程監控的有效性已經由一些高校的教學實踐所證實[10]。

圖1 太原理工大學應用化學專業畢業設計環節改革前后比較圖

3 結論

結合其他高校應用化學畢業設計環節存在的類似問題，針對太原理工大學應用化學專業畢業設計課程中的選題過時、教學形式僵化，考核標準不合理等問題，本論文提出要改進其前置的專業實驗教學環節，并提高工程設計型題目的比例。與此同時，提升大學生參與專業教師科研的比例，促進師生科研創新方面的交流，同時建立可階段量化課程效果的畢業設計教學大綱。本文提出的應用化學專業畢業設計環節的改革方案對于國內大多數高校的相關專業都有一定參考價值。