強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索
——以安徽理工大學(xué)為例

吉小利，邢宏龍，張曉梅，石建軍，甘 穎

(安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南232001)

1 引 言

隨著社會(huì)發(fā)展的日新月異，用人單位對(duì)于本科畢業(yè)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的要求也越來(lái)越高。因此，如何培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，已經(jīng)成為本科教學(xué)中急需解決的問(wèn)題之一?？v觀全國(guó)理工科高校，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是開(kāi)設(shè)率較高的專業(yè)之一，開(kāi)設(shè)學(xué)校已達(dá)四百多所，根據(jù)教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，該專業(yè)目錄指出了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是理工科結(jié)合但是以理科為主，是聯(lián)系基礎(chǔ)化學(xué)理論與化學(xué)工程應(yīng)用的專業(yè)，畢業(yè)生可授予理學(xué)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位[1,2]。該類理工科專業(yè)，專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得分外重要，必須要與時(shí)俱進(jìn)，才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)的應(yīng)用化學(xué)人才。

2 存在的問(wèn)題

就目前來(lái)看，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍然存在諸多問(wèn)題，如實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)項(xiàng)目陳舊，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目驗(yàn)證性有余，前沿性應(yīng)用性不足；教學(xué)方法老套，很多學(xué)生照抄實(shí)驗(yàn)講義，機(jī)械地實(shí)驗(yàn)，學(xué)生獨(dú)立思考甚少，更談不上對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)展；實(shí)驗(yàn)考核方式單一，往往只看實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容，不重視實(shí)驗(yàn)過(guò)程的操作和創(chuàng)新能力的表現(xiàn)。這樣的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如同雞肋，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力得不到進(jìn)一步提高。

3 改革措施及實(shí)踐

在充分認(rèn)識(shí)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，筆者以安徽理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)為例，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)踐。

3.1 構(gòu)建科學(xué)合理的應(yīng)化專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)課程體系

本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)創(chuàng)建于2003年，辦學(xué)方向?yàn)橛袡C(jī)合成和高分子合成兩個(gè)方向，學(xué)生畢業(yè)授予理學(xué)學(xué)士，就業(yè)立足于安徽省及長(zhǎng)三角地區(qū)，十多年的辦學(xué)過(guò)程中一直不斷地進(jìn)行著專業(yè)改革和實(shí)踐探索。對(duì)于專業(yè)培養(yǎng)方案也是每?jī)赡晷抻喴淮危谛抻?018版應(yīng)化專業(yè)培養(yǎng)方案時(shí)，充分認(rèn)識(shí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的重要性，專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)增至45.5 學(xué)分（總學(xué)分180），構(gòu)建了“全過(guò)程、遞進(jìn)式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)貫穿到大學(xué)4年教學(xué)的全過(guò)程中。大一大二開(kāi)設(shè)四大化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和化工原理實(shí)驗(yàn)，大三大四強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)比重，不僅有《高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)》（32學(xué)時(shí)）、《高分子物理實(shí)驗(yàn)》（24 學(xué)時(shí)）等專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，而且開(kāi)設(shè)了《現(xiàn)代儀器分析實(shí)驗(yàn)》（24 學(xué)時(shí)）、《應(yīng)化專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》（80 學(xué)時(shí)）、《應(yīng)化專業(yè)專門化實(shí)驗(yàn)》（64 學(xué)時(shí)）等綜合實(shí)驗(yàn)課程。經(jīng)過(guò)大一大二基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生選擇感興趣的科研方向，從大二暑假開(kāi)始進(jìn)入導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室接受創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但導(dǎo)師制中受訓(xùn)學(xué)生覆蓋面有限，因此本專業(yè)在全校范圍內(nèi)率先開(kāi)設(shè)了《科研訓(xùn)練》課程，讓所有三年級(jí)學(xué)生都分配到各位指導(dǎo)老師的課題組，集中時(shí)間獨(dú)立完成一個(gè)小研究課題，讓學(xué)生得到系統(tǒng)的指導(dǎo)和訓(xùn)練。查閱文獻(xiàn)，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析與處理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)等，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法，綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到明顯的提升，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)到畢業(yè)論文環(huán)節(jié)之間的無(wú)縫對(duì)接，從而能在大四畢業(yè)論文環(huán)節(jié)產(chǎn)生質(zhì)的提高[3]。學(xué)生在4 年大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中通過(guò)導(dǎo)師制、科研訓(xùn)練周、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等，隨時(shí)獲得實(shí)踐的機(jī)會(huì)，達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)和提高的目的。

3.2 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法改革

強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法的改革，形成了授課、自主學(xué)習(xí)與多媒體信息化相結(jié)合的授課模式。對(duì)于專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，都是綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，教師授課不是照本宣科，主要是提供訓(xùn)練題目，啟發(fā)式拋出問(wèn)題，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，并在實(shí)驗(yàn)后和學(xué)生一起探討實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找出存在的問(wèn)題和改進(jìn)的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力。學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，自主復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)的基本實(shí)驗(yàn)操作和技能，并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，列出所需實(shí)驗(yàn)藥品和儀器，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施。教師利用多媒體技術(shù)，通過(guò)課件上網(wǎng)，視頻教學(xué)，網(wǎng)上互動(dòng)討論，網(wǎng)上答疑等，全天候幫助學(xué)生自學(xué)。

3.3 整合和改革現(xiàn)行的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

本著“厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、保特色、顧前沿”原則，構(gòu)建新的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程群，注重實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置與時(shí)俱進(jìn)。特別是《應(yīng)化專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》、《應(yīng)化專業(yè)專門化實(shí)驗(yàn)》這兩門專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，全部為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。主要做法是鼓勵(lì)教師基于現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)室條件，將科研引入，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在自身研究成果或課題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)上提出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容、要求、所需儀器設(shè)備，制定新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)講義。目前本專業(yè)開(kāi)設(shè)的《應(yīng)化專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》、《應(yīng)化專業(yè)專門化實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1和表2。

表1 《應(yīng)化專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)》項(xiàng)目一覽表

表2 《應(yīng)化專業(yè)專門化實(shí)驗(yàn)》一覽表

在這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，絕大多數(shù)來(lái)自于教師的科研課題，包括國(guó)家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)或企業(yè)合作課題，既緊跟時(shí)代發(fā)展前沿，又具有一定的應(yīng)用性，注重對(duì)學(xué)生各方面知識(shí)點(diǎn)和能力的訓(xùn)練。例如，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“檸檬酸碳源碳點(diǎn)的制備、光學(xué)表征及電化學(xué)性能”來(lái)自于安徽省教育廳自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目“量子點(diǎn)耦合適配體光電傳感關(guān)鍵技術(shù)研究及其在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用”，實(shí)驗(yàn)中采用一步微波法合成碳點(diǎn)溶液，對(duì)制備的碳點(diǎn)溶液進(jìn)行紫外和熒光表征，并測(cè)試碳點(diǎn)溶液修飾的玻碳電極的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“高吸水樹(shù)脂的制備與性能研究”來(lái)自于安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目“納米復(fù)合高吸水性樹(shù)脂的超聲制備及性能研究”，讓學(xué)生設(shè)計(jì)不同的樹(shù)脂合成的配方和合成工藝，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和吸水性能的測(cè)試，最終分析得出影響樹(shù)脂吸水性能的因素等。每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)查文獻(xiàn)，定方案，動(dòng)手實(shí)施方案，進(jìn)行結(jié)果分析，最終得出結(jié)論。在該過(guò)程中，學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到充分發(fā)揮，實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)中獲得新知，從而獨(dú)立研究能力和自主創(chuàng)新能力得到提高。

3.4 進(jìn)一步強(qiáng)化和完善實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍

在應(yīng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，新開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是綜合性和設(shè)計(jì)性項(xiàng)目，鼓勵(lì)高水平教師承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。本專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)正形成以具有博士學(xué)位人員，中高級(jí)職稱為主的師資力量。其中博士7人，碩士2 人，正高級(jí)職稱4 人，副高級(jí)職稱3 人的實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)提供了良好的師資保障。

3.5 建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系

不斷探索，建立起平時(shí)成績(jī)累積計(jì)分（占70%）和期末考試（占30%）相結(jié)合的成績(jī)?cè)u(píng)定辦法。平時(shí)成績(jī)的統(tǒng)計(jì)，主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征與分析等方面綜合考察給出分值，最后累積計(jì)分求平均值作為平時(shí)成績(jī)。期末考試采取筆試，主要考查學(xué)生對(duì)專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)、數(shù)據(jù)表征及分析等知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。對(duì)于《科研訓(xùn)練》，采取導(dǎo)師負(fù)責(zé)制和小組答辯相結(jié)合的方式，由導(dǎo)師按照平時(shí)實(shí)驗(yàn)、訓(xùn)練報(bào)告等計(jì)分占70%，小組答辯占30%給出成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)。

4 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，對(duì)于夯實(shí)學(xué)生的理論知識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升總體素質(zhì)，都起到了積極作用。安徽理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生在安徽省第一屆和第二屆大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中表現(xiàn)突出。在近幾年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目申請(qǐng)上本專業(yè)學(xué)生獲批數(shù)目也較多，在“互聯(lián)網(wǎng)+”，“挑戰(zhàn)杯”，“節(jié)能減排”等多項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中表現(xiàn)良好。根據(jù)近3年本專業(yè)學(xué)生考研復(fù)試和就業(yè)反饋，學(xué)生在改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中訓(xùn)練效果良好，受到用人單位和研究生招生單位的好評(píng)。