新工科背景下應用化學專業基礎實驗教學改革與探索

張 琴 李仕超 潘 雨 吳 靜

宜賓學院 （四川宜賓 644000）

在新工科迅猛發展大背景下，各高校積極響應，革新思維、創新方法，以飽滿的精神勢頭迎接挑戰，為培養具有扎實的理論知識體系、健全的思維方式、思辨的實踐經驗等特點的高等工程人才踐行踐諾。本課題以應用化學專業為實例，提出了新工科建設背景下的實驗教學新體系改革思路，設計了以“學生中心、產出導向、持續改進”為目標的實驗教學新體系，具有明確指向性的產業發展、行業需求及學生興趣，在變革中開拓新思維、新方式、新路徑、新理念、新結構、新模式、新質量、新體系，改革現有實驗教學體系。這不僅要求培養的學生具備牢固可靠的理論知識，更要求學生增強思辨能力，提升動手操作能力和實踐創新能力，學有所思、學有所用，積極致力于科學創新、攻堅克難。擬依托宜賓學院應用化學專業，結合學校發展宗旨，開展具有針對性的設計性、應用性基礎實驗教學模式。

1 融入課程思政元素

始終將“立德樹人”這一根本教育理念貫穿教育全過程，始終把培養建設中國特色社會主義有用之人的教育思潮貫穿教育全過程。在新工科建設背景下，不僅要培養學生的創新實踐能力及科研能力，更要重視培養學生的思想道德情操及職業素養，時刻發揮育人功能。把全面提高人才培養能力作為實驗教學的關鍵出發點，切實提高實驗教學的針對性，強化實驗理論基礎、突出實驗教學重難點、建立合理有效的實驗規范、落實實驗教學主體責任，一體化構建內容完善的實驗教學機制，激發學生主觀能動性，并將完備的思想政治工作體系貫穿實驗教學始終。有機地將課程思政融入到全課程，有導向性地將課程與思政元素完美契合到教學的全過程，而選擇所有理工科專業必修的基礎化學實驗課程，能夠很好地擴大學生受益面。堅持以“立德樹人”為根本，深刻體會課程思政內涵，以基礎化學實驗課程為載體，大力挖掘其中的思政元素，將課程思政融入到實驗的各個環節。在學生進入實驗室前，必須牢固樹立“安全第一”的意識，加強學生對于實驗室安全的重視，建立安全生產為首的意識，培養健全的基本職業素養。在實驗過程中，注重培養學生求實創新的精神風貌，持續提升學生對新知識新技能的求知欲，重點強化“全員育人、全程育人、全方位育人”三全育人目標[1-3]，為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人，加快推進教育現代化、建設教育強國、辦好人民滿意的教育添磚加瓦。思政元素融入體系具體如圖1 所示。

圖1 課程思政元素融入體系

實驗中，引導學生形成綠色化學、節能減排的環保意識，樹立科技強國的堅定信念。培養新時代應用型人才，既要有基本的專業素養，也要有過硬的專業本領，更要有強烈的社會責任感，建立化學人的“工匠精神”。在本專業課程思政的實施過程中，應該從教、學、做一體化的教學模式融入思政元素。教師在教授實驗理論知識的過程中，除了教授與應用化學直接關聯的知識技能之外，還可以從“綠色能源，人類家園，綠水青山就是金山銀山”等角度深刻闡述“人類命運共同體”在當今世界政治、社會、文化中的深刻意涵。在學生學習知識的同時，注重對學生進行資源合理化分配的意識培養；通過小組討論、頭腦風暴、思維導圖等形式開展學習前的思政內容導入，使課程思政的教育活動貫穿教、學、做的全過程[4-6]。

教師通過提問導入新課、PPT 展示、講解。堅持與立德樹人相統一，成果導向（OBE），以理論知識體系為基礎，深入研究理論知識與學生能力、素質之間的必然聯系，充分挖掘應用化學專業知識中所蘊含的思政元素，在教學過程中發揮課程育人功能，努力培養社會主義的建設者和接班人，做到既教書又育人。一切科學研究都必須遵循人與自然和諧共生原則，不能為了追求經濟價值而犧牲環境和人類健康，要深入了解化學知識與日常生活、生產實踐的聯系，形成可持續發展的綠色化學觀念[7-9]。

2 深化實驗教學改革

培養具有開創型思維的應用型人才，改革實驗教學勢在必行，其主要表現在實驗項目內容的改革、實驗教學形式改革和實驗考核制度改革3 個方面，具體如圖2 所示。

圖2 實驗教學改革具體內容

2.1 實驗項目推陳出新

為了深入貫徹實驗教學改革的精神，宜賓學院作為應用型綜合大學，更加注重實踐教學在學生培養過程中的必要性和重要性。在新工科建設背景下，目標化實驗教學中，對于學生的實踐教學進行層次化劃分：掌握化學學科知識體系，形成科學的學科觀念，建立化學學科的思想和方法，提高化學的思維品質，加深對化學學科的深刻認識，具有良好的化學專業素養。

（1）在完成應用化學專業教學大綱要求的前提下，適當減少驗證性實驗，增設具有新穎性、探索性、靈活性及實用性的設計應用性實驗，以提升學生實驗操作技能為目標，進一步培養學生的學習能力、探索能力、設計能力、創新能力、科研能力及綜合素質。掌握扎實的化學實驗技能，具有較強的科學探究與創新意識，嚴謹求實與獨立思考的科學精神，能夠運用多學科相關知識與方法對實際問題進行研究。

（2）立足實驗項目的前瞻性，以本專業相關領域的最新技術作為拓展，不斷激發學生的學習熱情、主動性和能動性。加強實驗項目的針對性及開放性，對標同類院校本專業學生實驗教學項目，針對性、特異性利用開放實驗室。基于現有教學實驗室條件，指導教師指定實驗目的及要求，學生自主設計實驗。學生查閱文獻資料后，確定實驗原理、實驗藥品儀器及實驗步驟等，擬定實驗方案并將其上交，經指導教師及實驗與創新中心審批后，方可進入實驗室開展實驗，且學生可根據自己的課余時間自主安排實驗時間。通過進行設計應用性實驗，能夠很好地培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力，進一步提升運用所學理論知識解決實際問題的能力。

（3）為了進一步提升科研資源的利用率，學生還可以通過大學生創新創業項目、“挑戰杯”、畢業論文（設計）等方式，組團加入教師的科研項目，充分發揮實驗平臺在實踐教學中的效用。在創新性實驗訓練中，教師可以通過實驗設計的整個過程，充分調動學生學習的主動性、積極性和創造性，培養學生的創新科研意識和科學思維方法，激發他們投身化學工業研究的熱情，提高其文獻查找、研究分析、論文撰寫、團隊協作等技能。這也能增強大四學生在畢業實習或者畢業見習中的能力，逐步實現“產研教”一體的育人目標。

（4）通過對專業培養方案的逐步完善，實驗教學大綱層層修正，制定適應新工科背景下的綜合性應用型人才方案，編撰具有學科代表性的實驗指導書和實驗教材，規范化、標準化實驗報告，配備充足的實驗教學裝置和耗材。

2.2 實驗教學形式現代化

在整個實驗教學中利用現代化技術實現實驗教學信息化、網絡化、智能化等產、學、研為一體的教學機制。

（1）運用長江雨課堂，在此平臺上建立網絡仿真實驗模擬，可實現實驗預習的目的，使學生提前熟悉實驗原理、實驗操作流程、實驗注意事項以及實驗事故的預防，并做好預判。還可以設置與實驗相關的思考題，進行系列自測題考核后，教師通過查閱預習情況的完成度，安排學生進入實驗室進行實操。這樣可以提升學生自主學習的積極性以及獨立思考問題的能力。

（2）利用線上線下融合式教學模式，教師將實驗中出現的重、難點逐個列出，提前進行微課視頻錄制，充分發揮微課碎片化、可視化的作用，能很大程度上為學生答疑解難，有效提高線下實驗教學的效率以及操作流暢度和準確度，有目的地進行課前預習、課時思考以及課后鞏固。

（3）發揮學生學習的主動權，翻轉課堂模式備受關注。在該模式中，“討論式學習”方式突顯，課程以常見生活現象導入，激發學生的興趣，使學生深刻感受到自己對本學科的熱愛，更專注于課程學習，理解更透徹，了解本學科的優勢和重要性。

（4）利用網絡共享資源，例如慕課資源、愛課程資源、中國知網、維普等，通過相關視頻或者文獻資料的學習，使學生在學習課本知識之外拓寬視野，培養一定的科研精神。

2.3 實驗考核多元化

以實驗教學大綱的要求為基礎，進一步完善實驗教學考核機制，形成多元化考核方式。

（1）改革傳統的學生評價手段和方法，采用課堂內外相結合，理論與實踐一體化的評價模式。

（2）關注評價的多元性，結合學生預習情況、出勤率、小組討論情況、實驗操作、報告撰寫情況、課外延伸情況等綜合評價學生成績。

（3）注重對學生動手能力和實踐中分析問題、解決問題能力的考核，對在學習和應用上有創新的學生予以特別鼓勵，全面綜合評價學生能力。

（4）實驗教學成績采用100 分制，由平時成績（預習+ 考勤+ 小組討論）、實驗操作成績、實驗報告（報告撰寫+課外延伸）成績3 方面組成，所占比例分別為30%、40%、30%。具體如表1 所示。

表1 考核方式與評價說明

3 結語

實驗教學改革與新工科建設的主要目標，要求既要培養具有創新創業能力的科技人才，又要注重學生思想道德修養的樹立及正確人生觀、價值觀、世界觀的建立，從而促進新工科建設在應用化學實驗教學課程中的具體化、可視化。在實驗教學中，引入本專業對應的高新技術行業工程工藝，拓展實驗教學的內涵與外延，激發學生的學習積極性，開闊學生的視野。最后，希望本研究對于應用化學專業實驗教學課程改革與探索，對于培養新時代背景下的新工科人才具有一定的指導作用。