綜合實驗在培養大學生綜合能力方面的應用研究

周利兵，吳夢詩，王小蝶

（廣西科技師范學院，廣西來賓 546199）

習近平總書記在黨的十九大報告中指出：“加快建設創新型國家,創新是引領發展的第一動力,是建設現代化經濟體系的戰略支撐。”推動人類文明進步的重要力量之一是創新。沒有創新，社會不會快速進步發展。創新是深化經濟體制改革、加快國家創新體系建設的重要舉措。

在“大眾創業,萬眾創新”發展理念引領下,創新創業教育已成為我國高等教育教學改革的主旋律，高校是大學生創新創業教育的搖籃，創新創業型高校肩負著為國家建設和社會發展培養和提供具有創新精神和創業能力的創新創業型人才。大學生作為創新創業人才的主力軍，如何培育大學生的創新創業能力,提高他們的創新創業綜合素質，是目前高校培養創新創業型人才所急需解決的重要問題。創新創業教育是高等教育在大學生創新創業教育中的改革與實踐，是以創新為基礎,以激發人的創造力為核心,以培養大學生創新精神和創業能力為主要目標,指向未來事業創新、創業發展的一種新的教育理念和教育實踐；創新創業教育讓學生掌握多元化的多學科交叉融合知識，為社會和經濟發展培養高水平、高技能、綜合型人才。

高校就是“社會”，如何檢驗理論知識，創新創業實踐是一種行之有效的手段之一。毛主席說：“理論與實踐的統一，是馬克思主義的一個最基本的原則；堅持實踐是檢驗真理的唯一標準，就是堅持馬克思主義，堅持辯證唯物主義”。

王濤等針對光化學基本理論的實驗教學對應用化學專業的學生培養，將蒽與碘鎓鹽的光電子轉移可行性判斷，以及蒽/碘鎓鹽引發丙烯酸酯單體的聚合實驗設計為應用化學專業的綜合實驗，以培養學生對光化學基本理論的理解。學生通過紫外-可見吸收光譜、熒光激發光譜和循環伏安實驗獲得實驗數據，依據Rehm-Weller方程計算獲得蒽與碘鎓鹽之間光電子轉移的自由能變，并通過光聚合實驗學習光電子轉移增感引發體系的應用。

孫京國等以二苯甲酮為原料，經肟化、貝克曼重排合成苯甲酰苯胺，產物經1H NMR、13C NMR、IR等確證分子結構，通過TLC監測反應進程，能使學生對反應過程有清楚的認知和掌控。

高明麗等在綜合設計性實驗中采用濕法、超聲法、微波法合成甘氨酸鈉碳酸鹽并對合成方法進行比較，學習使用紅外和紫外大型分析儀器對產物進行表征，并對產物的性質進行了初步探討，最后總結實驗結果，完整地進行了一次簡單的科研實踐過程。

袁爾東等針對目前食品生物化學實驗教學在課程規劃、教學內容、課程特色及教學形式等方面存在的問題，分析課程改革的必要性，提出教學改革方案。在充分體現食品科學與工程學科特色的基礎上，對實驗教學內容進行規劃。強調涵蓋基礎實驗內容的大型綜合實驗，增加探究性實驗培養開拓創新精神，開放以學生為主體的創新設計性實驗，將科研與教學緊密結合充分反映學科前沿進展，強化多學科知識融合。通過教學改革與實踐，使學生在掌握食品生物化學實驗基本理論、方法和技能的基礎上，達到提高創新綜合實踐能力的目的，為社會培養具有嚴謹科學態度和良好團隊合作精神的復合型創新人才。

為提高學生的創新能力和實踐能力，設計了基于水滑石化合物（LDHs）前驅體的鎳基催化劑的制備及其在二氧化碳加氫甲烷化反應中應用的探究性專業實驗，并將現代分析技術應用于教學實踐中。催化劑的制備采用新穎的原位生長法，以Al2O3載體為Al源，在其表面合成Ni-Ce-Al水滑石化合物。然后經過焙燒和還原制得負載型NiCe/Al2O3-LDHs催化劑，采用XRD和SEM對合成的Ni-Ce-Al水滑石化合物進行表征，以二氧化碳加氫甲烷化反應對催化劑的性能進行評價。通過開設該實驗，可以讓學生了解化工學科前沿，包括先進的生產工藝、催化劑的制備方法以及現代分析技術，掌握專業實驗操作、數據處理和譜圖繪制方法，體會理論知識在實踐中的應用，提高學生的專業素養和綜合能力，為未來從事科研或走向專業技術崗位奠定基礎。

綜合實驗應用于大學生創新創業教育可以有效促進理論和實踐之間的緊密聯系，實現以學生綜合實驗為平臺、為目的，滲透多學科交叉綜合實驗知識，進行理論、實驗、實踐的無縫對接，提升大學生創新創業綜合素質、實踐動手能力。逐步創建建立并完善“基礎性（訓練）實驗—綜合設計型實驗—創新研究型實驗”的多層次化、多模塊化的實驗體系，鼓勵學生根據自己掌握的理論知識，制定具體的綜合性、設計性實驗步驟，并列出自己所需的儀器和試劑，使實驗教學具有主動性、創新性、系統性、高效性，掌握綜合實驗的測定方法和原理，使學生掌握綜合實驗的基本實驗技能，正確使用各種測量儀器，并能對實驗數據進行科學、合理、有效的分析和評價，有助于培養綜合實驗在大學生創新創業教育中的應用與實踐。

一、綜合實驗在大學生創新創業教育中的應用體系的構建與實踐

本課題以廣西科技師范學院為例，為了進一步加強理論和實踐的辯證統一，培養大學生的實驗、實踐，理論和實踐的綜合能力。本課題從同一個實驗中包含三到十個知識點的有機結合與滲透、綜合運用三到十種方法來完成同一個實驗即綜合實驗出發，以創新為基礎、以激發人的創造力為核心、以培養大學生創新創業綜合素質能力的提高為主要目標，讓學生掌握多元化的多學科交叉融合知識、為社會和經濟發展提供高水平人才、促進學生綜合實踐技能最大化發展為出發點，根據食品、藥品、化學組合綜合實驗特點，構建綜合實驗在大學生創新創業教育中的應用體系與實踐。

目前我院化學本科專業的學生從大學第三學期開始，結合多學科交叉融合知識、開展綜合實驗在大學生創新創業教育中的應用與實踐已經啟動并開始實踐，已經把創新創業教育融入人才培養的全過程。不斷完善“大學生創新創業教育-綜合實驗-畢業設計”三位一體的創新創業教育人才培養體系。

二、我們的做法

（一）綜合實驗的開設及綜合作圖

利用高等教育學中的創新創業教育、分析化學、有機化學、無機化學、物理化學、儀器分析、微生物、食品藥品相關學科、應用化學、食品化學、計算機化學、統計學、數學、物理學、計量學等多學科交叉融合知識，從創新創業實踐、分析化學實驗、有機化學實驗、無機化學實驗、物理化學實驗、儀器分析實驗、微生物實驗、食品檢測實驗、藥品檢測實驗、應用化學實驗、食品化學實驗、食品營養實驗等實驗出發組建綜合實驗（這種綜合實驗絕不是簡單的幾個實驗組合，而是系統化、集成化、創新性的實驗），從實驗過程、試驗記錄、實驗結束、作圖等方面對學生進行培養。

以《物理化學實驗》中燃燒熱實驗為例。一般教材上多是驗證性實驗，我校為了培養學生的綜合知識和應用實踐能力的提高，直接請同學們選擇調味品、藥品、中草藥等樣品測試燃燒熱及作圖，產出了部分成果。

以《儀器分析實驗》中熱重實驗為例，實驗前預習實驗操作，試驗過程中注意觀察熱重曲線變化情況并做出分析和判斷，直接用藥材、食品、茶葉等樣品進行實驗，用以解決社會實際問題，研究樣品的燃燒穩定性。

（二）綜合能力的培養

從綜合實驗出發、利用灰色系統理論和數據挖掘技術等多種方法、多學科交叉融合，結合高等教育學在大學生創新創業教育中的應用等知識。“三位一體”的研究體系已經構架完成。

（三）以3 種藥材燃燒穩定性評價為例，說明從實驗、作圖、分析，形成研究報告

1.羌活熱重分析

羌活的熱重見圖1。由圖1可以看出，在29.8 ℃時試樣開始失水，達到166.8 ℃時，失水率為5.98%；溫度達到424.9 ℃，損失率為51.24%；隨著溫度的繼續升高，直至600 ℃，損失率為7.93%,剩余樣品質量為34.85%。隨著溫度的升高，峰形的拐點為307.8 ℃。峰值為151.9 ℃，溫度范圍為78.3～190.8 ℃，峰面積為140.1 J/g。

圖1 羌活熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線、熱差分析(DTA)曲線

2.熟地黃熱重分析

熟地黃的熱重見圖2。由圖2可以看出，在29.6 ℃時試樣開始失水，達到164.4 ℃，失水率為0.72%；溫度達到301.6 ℃，損失率為18.3%；然后，隨著溫度的繼續升高，損失率為11.99%，直至600.0 °C，損失率為3.26%；剩余樣品質量為64.78%。隨著溫度的升高，峰形的拐點218.0 ℃，333.9 ℃。熟地黃的DTA曲線有一個較寬的放熱峰，峰值為74.0 ℃，溫度范圍為59.7～125.0 ℃，峰面積為37.58 J/g。

圖2 熟地黃熱重(TG)曲線、微商熱重(DTG)曲線、熱差分析(DTA)曲線

3.炒石菖蒲熱重分析

炒石菖蒲的熱重見圖3。由圖3可以看出，在28.6 ℃時試樣開始失水，達到196.2 ℃，失水率為10.50%；溫度達到430.1 ℃，損失率為52.52%；直至600.0℃，損失率為7.15%；剩余樣品質量為29.83%。隨著溫度的升高，樣品的DTG曲線呈現出一個峰形，峰形的拐點為330.0 ℃。炒石菖蒲的DTA曲線有一個較寬的放熱峰，峰值為115.0℃，溫度范圍為68.2～137.1 ℃，峰面積為55.14 J/g。

根據不同種類中草藥的燃燒穩定性參數數據構建多指標評價體系。根據文獻，對不同種類中草藥進行賦值，從而計算綜合得分F越大，樣本效果越好。最終比較所有的F值,即得出評價結論。采用EXCEL計算，羌活、熟地黃及炒石菖蒲的F值為0.7014、0.2339、0.5603，從綜合評價分析結果得到，羌活、熟地黃及炒石菖蒲多指標燃燒穩定性排序為：羌活＞炒石菖蒲＞熟地黃。

三、結束語

通過本課題的研究，發現本課題有非常廣泛的推廣價值和應用價值。綜合實驗應用于大學生創新創業教育可以有效促進理論和實踐之間的緊密聯系，實現以學生綜合實驗為平臺、為目的，以創新為基礎、以激發人的創造力為核心、以培養大學生創新創業綜合素質能力提高為主要目標，讓學生掌握多元化的多學科交叉融合知識、促進學生綜合實踐技能最大化發展為出發點，為社會和經濟發展提供高水平人才，根據食品、藥品、化學組合綜合實驗特點，構建綜合實驗在大學生創新創業教育中的應用體系與實踐。滲透多學科交叉綜合實驗知識，進行理論、實驗、實踐的無縫對接，提升了我院大學生創新創業綜合素質、實踐動手能力。