以工程化素質(zhì)培養(yǎng)為導(dǎo)向的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)改革研究

李學(xué)峰，賈曉紅

（許昌學(xué)院，河南 許昌 461000）

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是以化學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)的應(yīng)用型理工科專業(yè)。國家教育部頒布的本科專業(yè)目錄明確規(guī)定：應(yīng)用化學(xué)專業(yè)屬于理科專業(yè)，畢業(yè)生可根據(jù)所在學(xué)校教學(xué)計劃及培養(yǎng)目標(biāo)授予理學(xué)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位。這說明應(yīng)用化學(xué)是以理為主的理工結(jié)合專業(yè)，是研究化學(xué)理論在相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用的理科專業(yè)，是產(chǎn)品開發(fā)或技術(shù)應(yīng)用型專業(yè)，而不是工科專業(yè)。但是，從應(yīng)用化學(xué)學(xué)位授予現(xiàn)狀來看，學(xué)士一般授予理科學(xué)位，碩士則可授予理科或工科學(xué)位。說明應(yīng)用化學(xué)具有工科專業(yè)的特點。另外，目前全國有近400所高校開設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，覆蓋本、?？撇煌瑢哟魏屠砉ぁ⑥r(nóng)林、師范等不同類型高校。其中大多數(shù)是新辦或改辦的。大量的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生除了小部分從事教育、研究和質(zhì)檢等行業(yè)工作外，其余的勢必要進(jìn)入企業(yè)從事產(chǎn)品開發(fā)和工程管理工作。而當(dāng)前相當(dāng)數(shù)量的本科生畢業(yè)后在工作中感覺實踐能力和動手能力較差，進(jìn)而影響到創(chuàng)新能力的提升，最終勢必限制其職業(yè)發(fā)展。因此，在本科階段，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具有一定的工科或工程化素質(zhì)，對其研究生深造或工作實踐打下工程化基礎(chǔ)具有重要作用。

另一方面，當(dāng)前，地方本科院校是我國高等教育發(fā)展的重要新生力量，此類高校大多能夠把握形勢、明確定位，以地方性、應(yīng)用型為辦學(xué)方向，走特色化發(fā)展道路。此類高校更要防止一味追求大而全、趕研究型大學(xué)的時髦、進(jìn)而陷入同質(zhì)化的境地。因此，此類高校在特色發(fā)展中，工科專業(yè)的培育和發(fā)展更應(yīng)從基礎(chǔ)抓起，在使學(xué)生掌握基本工科課程知識的同時，應(yīng)使學(xué)生具有基本的工程化素養(yǎng)。

針對目前國內(nèi)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)數(shù)量多、方向雜、規(guī)范性不足等問題，參照近期教育部專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的教學(xué)基本要求，結(jié)合許昌學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)多年來的建設(shè)體會，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題：首先，沒有特色，或沒有按特色化發(fā)展去設(shè)置培養(yǎng)方案；其次，師資力量薄弱，實踐教師人員匱乏，雙師型教師幾乎沒有；第三，教學(xué)方法仍流于說教；第四，實踐環(huán)節(jié)不符合工程化素質(zhì)人才培養(yǎng)。本文相應(yīng)地從創(chuàng)新培養(yǎng)方案、靈活師資培養(yǎng)、案例法教學(xué)、實踐教學(xué)改革等四個方面論述了以工程化素質(zhì)培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革。以期為規(guī)范和辦好應(yīng)用化學(xué)理科專業(yè)提供理論依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

一、創(chuàng)新培養(yǎng)方案

從當(dāng)前我國地方高校中應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)置的范圍來看，有趨同的傾向。對于像許昌學(xué)院這樣的地方新升本院校，如果不走特色化道路，勢必在激烈的競爭中慘遭出局，對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)來說更是如此。我校的定位為地方性、應(yīng)用型、服務(wù)中原城市群建設(shè)、依托地方經(jīng)濟發(fā)展、目前通過校企合作、服務(wù)經(jīng)濟對改造專業(yè)建設(shè)、推進(jìn)學(xué)科建設(shè)起到了顯著的作用。對以往單純旨在培養(yǎng)研究型人才的培養(yǎng)方案加以調(diào)整，注入了工程化、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的元素。首先，將“工程實踐”能力作為一項重要的技能寫進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)中。其次，在培養(yǎng)規(guī)格中增加“工程實踐”能力一條，具體闡述為“具有將產(chǎn)品實現(xiàn)從實驗室規(guī)模到工業(yè)規(guī)模的認(rèn)識和初步能力”。最后，最根本的是課程設(shè)置目標(biāo)更加明確、為專業(yè)特色服務(wù)的目的突出，凝練了專業(yè)方向，加強了專業(yè)課分量和深度。

2010年之前，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)完全按照理科專業(yè)模式設(shè)置，專業(yè)課除了四大化學(xué)、儀器分析、化工基礎(chǔ)等必修課之外，選修課則是按照四個模塊設(shè)置，具體為，納米材料模塊：納米材料學(xué)、納米材料的檢測與表征、應(yīng)用X射線衍射技術(shù)。光電材料模塊：新能源材料、太陽能電池材料、光功能材料。工業(yè)分析模塊：色譜與分離、光譜分析、環(huán)境分析?；つK：化工制圖、反應(yīng)工程基礎(chǔ)、化工分離技術(shù)。其它的選修課則有催化、有機合成設(shè)計、應(yīng)用電化學(xué)、無機合成化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、化學(xué)工藝學(xué)、化工產(chǎn)品開發(fā)概論等以及一些必修課選論（主要為考研學(xué)生開設(shè)，主要是講解典型例題，如物理化學(xué)選論等）。從上述課程設(shè)置來看，課程模塊太多，每個模塊課程單薄；必修課基本完全是專業(yè)基礎(chǔ)課，而專業(yè)課則直接過渡選修課，專業(yè)課設(shè)置薄弱，顯然不能滿足專業(yè)特色方向設(shè)置對課程的要求。因此，2010年后，我們對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)置了兩個方向，分別是精細(xì)化工和高分子材料，相應(yīng)地設(shè)置了必修課（專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課）和選修課（專業(yè)課），加深了專業(yè)課程基礎(chǔ)，凝練了方向，取得了良好的效果。具體為，精細(xì)化工模塊：精細(xì)化工工藝學(xué)、精細(xì)有機合成單元反應(yīng)、精細(xì)化工過程及設(shè)備、精細(xì)化工實驗。相應(yīng)的選修課有化工產(chǎn)品開發(fā)概論、分離工程、表面活性劑、涂料、膠黏劑、香精香料、紡織助劑等，可任選。高分子材料模塊：高分子物理、高分子化學(xué)、高分子實驗、高分子材料加工。相應(yīng)的選修課有化工產(chǎn)品開發(fā)概論、分離工程、材料學(xué)、塑料、橡膠、纖維等，可任選。

二、靈活師資培養(yǎng)

教師給學(xué)生上課，并不是簡單地照本宣科、傳遞知識，而是要培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力。因此，教師要掌握的就不僅僅是書本知識，更多的應(yīng)該是見識，即真正的工程實踐經(jīng)驗、理論在實踐中的應(yīng)用實例。

當(dāng)前，地方高校處在高速發(fā)展和擴張之際，每年都會招聘一批新教師。但是，限于政策，這些新教師主要是剛畢業(yè)的博士、碩士，基本沒有教師的從業(yè)經(jīng)歷，更沒有企業(yè)實踐經(jīng)驗。因此，教師自身對實踐教學(xué)、企業(yè)生產(chǎn)等沒有基本的認(rèn)識。我院同樣面臨此類問題。我們的解決方法主要從三個方面入手，即理科向工科轉(zhuǎn)變；攻讀學(xué)位和專業(yè)培訓(xùn)結(jié)合，以專業(yè)培訓(xùn)為主；企業(yè)技術(shù)人員兼職承擔(dān)理論教學(xué)和實踐教學(xué)，以實踐教學(xué)為主。

第一，理科背景教師向工科轉(zhuǎn)變。首先要明確專業(yè)建設(shè)的需要，讓理科教師產(chǎn)生我要轉(zhuǎn)變的原動力；其次，從政策和經(jīng)費上支持理科教師的工科能力進(jìn)修和培訓(xùn)。第二，在企業(yè)內(nèi)進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。比如，新教師報到入校后，在第一學(xué)期被派往企業(yè)定崗實習(xí)，期間對車間工藝、設(shè)備和部分工段操作基本掌握。在學(xué)期開始后，還安排其在老教師帶領(lǐng)和指導(dǎo)下赴實習(xí)單位進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)工作。另外，在第二年該新教師即將承擔(dān)實習(xí)指導(dǎo)任務(wù)前的暑期，學(xué)院會安排其先期赴企業(yè)進(jìn)行輪崗實習(xí)學(xué)習(xí)，掌握實習(xí)的第一手資料，提高其指導(dǎo)和教學(xué)水平。經(jīng)過這樣兩年的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和指導(dǎo)訓(xùn)練，到第三年該新教師獨立指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)時，已經(jīng)具備能夠圓滿完成實習(xí)指導(dǎo)任務(wù)的能力。該教師自身的工程實踐能力的提高無疑為學(xué)生工程化素質(zhì)培養(yǎng)提供了保障。第三，充分利用好企業(yè)師資。由企業(yè)技術(shù)人員兼職承擔(dān)實踐教學(xué)任務(wù)。我們對實習(xí)單位的技術(shù)人員作為師資的利用包括幾部分，除了在學(xué)生實習(xí)時給學(xué)生講解之外，還在對我方新進(jìn)教師進(jìn)行師資培訓(xùn)、來我校進(jìn)行課程輔導(dǎo)和講授中承擔(dān)重要角色。我們采取靈活的待遇方案，使企業(yè)技術(shù)人員的積極性得到提高，我院的教師和學(xué)生均得到全面的培訓(xùn)和輔導(dǎo)，對提高實習(xí)水平和效果起到很好地促進(jìn)作用。

三、案例法教學(xué)

案例教學(xué)法是在教師的引導(dǎo)下，再現(xiàn)案例實景，把學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場，通過深入角色，提高學(xué)生實際運用知識能力的一種教學(xué)方法。實踐結(jié)果表明，該方法對促進(jìn)學(xué)生更快、更深理解和掌握基本知識有明顯成效。

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)講授的專業(yè)課不但有理論性強的課程還有實踐性強的課程。前者如物理化學(xué)、反應(yīng)工程；后者如精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、工業(yè)催化、表面活性劑化學(xué)等。國外教育界有句名言：告訴給我，我會忘記；演示給我，我會理解；讓我參與，我會學(xué)會。但是，讓學(xué)生理解掌握知識點不可能完全通過實驗來實現(xiàn)。所以我們通過案例教學(xué)法有效實現(xiàn)了此目標(biāo)。

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和規(guī)律，我們采取了從“告訴”→“演示”→“參與”的模擬步驟，循序漸進(jìn)，使學(xué)生易于理解和掌握知識點。當(dāng)然，其中的“參與”步驟更多地仍是通過課堂模擬講述或結(jié)合實驗實踐課程來實現(xiàn)。首先，在一系列活生生的案例基礎(chǔ)上提出學(xué)生感興趣且切中基礎(chǔ)理論核心的問題；然后回答問題，逐步深入，反向推理，最終使學(xué)生對物理化學(xué)的基本原理很輕松、很自然地理解、掌握、接受；最后要強調(diào)掌握部分重要的參數(shù)和指標(biāo)。這樣的結(jié)果就使學(xué)生掌握了基本且必要的產(chǎn)品作用原理和重要性能參數(shù)，符合教學(xué)要求和就業(yè)入門的目的。

該步驟示例如下：首先引出案例，例如提到農(nóng)民鋤地的原因，有的學(xué)生認(rèn)為是松土，而正確答案應(yīng)是保墑。因為土壤中有很多氣孔，類似于毛細(xì)管，由于附加壓力的作用，導(dǎo)致水分和養(yǎng)料喪失，鋤地可以破壞毛細(xì)管，起到保留水分和養(yǎng)料的目的。接下來分析該案例，提出涉及的原理和知識點，即毛細(xì)管的附加壓力及其產(chǎn)生原理（書本上的理論知識）。從土地水分喪失聯(lián)想到毛細(xì)管產(chǎn)生附加壓力，再到拉普拉斯公式和開爾文公式，從生活化的案例到理論知識的輕松理解和掌握。

其次，用生活中的多個實例來顯示表面活性劑的其它作用。例如，透明狀、水溶性注射針劑生產(chǎn)中表面活性劑的增溶作用；化妝品和農(nóng)藥乳狀液產(chǎn)品中表面活性劑的乳化作用；墨水的制備中表面活性劑的分散作用；漿料中表面活性劑的消泡作用；在新型紡織品材料中的防水、防污作用等。從這些實例繼續(xù)講述膠束、表面活性劑的兩親性結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)（CMC值、HLB值）等重要理論知識就很容易被學(xué)生接受和理解掌握了。

以“表面活性劑”部分為例。首先引入肥皂和洗衣粉的實用案例。肥皂和洗衣粉是人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)常接觸的化學(xué)品，可謂是“看得見摸得著”的例子，雖然可能部分學(xué)生對這類洗滌劑有初步的認(rèn)識，但真正了解其洗滌作用原理的并不多。因此，此案例滿足“聽說過但不熟悉”的要求。在運用多媒體教學(xué)時可在肥皂和洗衣粉的種類、造型、顏色以及使用對象和部位等方面充分展現(xiàn)其多樣性，使學(xué)生認(rèn)識到該類日用品還有很多“高端產(chǎn)品”，還有很大的開發(fā)空間和前景。在此過程中還可以簡要說明肥皂的來歷等科技發(fā)展歷史。

四、實踐教學(xué)改革

實踐教學(xué)改革分別從實驗課、實習(xí)實訓(xùn)和畢業(yè)論文（設(shè)計）三方面開展。

傳統(tǒng)的實驗課以驗證性實驗為主，且內(nèi)容陳舊，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。我們的做法是改進(jìn)傳統(tǒng)實驗項目、引入教師科研課題和企業(yè)課題。

首先是內(nèi)容陳舊，部分實驗項目已被證明不適合本科實驗訓(xùn)練、鍛煉動手能力，或難以體現(xiàn)知識重點，需要改進(jìn)。比如，物理化學(xué)實驗中測定電勢-pH曲線項目主要的考查目標(biāo)為理解一定條件下能斯特方程中濃度的負(fù)對數(shù)即pH值與電勢φ成正比，并掌握pH值測定的原理。但事實上學(xué)生對此興趣不大，感覺這是必然的，老師在講的時候已經(jīng)把結(jié)果給展示了，沒有創(chuàng)造性。因此，我們增加了電極的原理和組裝、pH計的原理和組裝實驗，放在測定電勢-pH曲線實驗之前，使學(xué)生親自組裝了電極、pH計，到測定電勢-pH曲線時自然理解清晰、操作得心應(yīng)手。

引入教師科研課題和企業(yè)課題。首先使學(xué)生接觸實際存在或生產(chǎn)中的問題，對培養(yǎng)其求知欲和提高探索的興趣具有顯著作用，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)自信；其次鍛煉了教師，增強其將理論與實驗實際相結(jié)合的能力。

實習(xí)實訓(xùn)按一般常規(guī)情況就是帶領(lǐng)學(xué)生去工廠實習(xí)幾周，請工廠的技術(shù)人員講課，然后參觀生產(chǎn)車間，就算完成生產(chǎn)實習(xí)任務(wù)。結(jié)果是每年學(xué)校都要投入大量的財力，學(xué)生實習(xí)則走馬觀花，成了走過場，效果自然難以體現(xiàn)。

目前，在前述加強師資的前提下，使得我們擁有了一定的工程化素質(zhì)的教師隊伍，結(jié)合企業(yè)技術(shù)人員，為做好實習(xí)實訓(xùn)打下了良好的人力資源基礎(chǔ)。另外，我們采用了新的管理模式和綜合實習(xí)實訓(xùn)考核方式，起到了較好的效果。具體做法為：管理采用封閉管理、集體上下班、隨時考勤等，保證學(xué)生的實習(xí)時間和在崗率；考核不但要參考其實習(xí)報告，還要引入筆試和面試、單獨崗位操作和答辯等，保證了學(xué)生真正掌握、理解生產(chǎn)過程，起到實習(xí)的目的。

畢業(yè)論文目前面臨的最大問題是學(xué)生由于要備考研究生，導(dǎo)致實驗時間難以保證。我們的改進(jìn)做法是：其一，嚴(yán)格畢業(yè)論文（設(shè)計）出口機制，讓達(dá)不到要求水平的畢業(yè)論文（設(shè)計）作者延期畢業(yè)，重新答辯，使學(xué)生重視，教師認(rèn)真對待。其二，一部分學(xué)生在大二或大三即進(jìn)入教師實驗室，進(jìn)行科研創(chuàng)新實驗。每年學(xué)期初由年級輔導(dǎo)員、班導(dǎo)師向有需求的教師推薦一些學(xué)有余力、感興趣的學(xué)生去進(jìn)行科研創(chuàng)新實驗。對學(xué)生鞏固實驗課所學(xué)的技能和知識有顯著作用，還可培養(yǎng)其實踐動手能力，另外還可以為畢業(yè)論文寫作打下基礎(chǔ)。其三，畢業(yè)論文或設(shè)計可以與畢業(yè)實習(xí)結(jié)合。通過延長企業(yè)實習(xí)時間，并提煉出課題或模擬出設(shè)計任務(wù)讓部分感興趣的學(xué)生選做，這樣就可以使學(xué)生提前了解了課題的背景，為做論文或設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)，同時節(jié)省了時間。

五、效果與探討

2010年以來，我院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)通過上述教學(xué)改革，取得了明顯成效：

第一，青年教師投身于教學(xué)改革的熱情更加高漲，并從工程化素質(zhì)提升和教學(xué)過程中得到成長。3年來，青年教師積極總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗并申報教學(xué)研究項目，共獲立項校級教研項目4項，發(fā)表教研論文5篇。同時，有2位教師獲聘副教授，2位教師獲聘講師，其中有2位教師獲聘雙師稱號。

第二，學(xué)生動手能力和解決問題的能力得到提高。首先在后期實驗中，學(xué)生的動手能力顯著提高，比如物理化學(xué)實驗，90%的學(xué)生能夠在3個學(xué)時的規(guī)定時間里保質(zhì)保量完成實驗任務(wù)，而在過去則一般需要延長1個學(xué)時才能完成；其次，學(xué)生參與教師科研創(chuàng)新實驗的積極性空前高漲，畢業(yè)論文質(zhì)量也相應(yīng)大幅度提高；最后，3年來，學(xué)生參與“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新大賽、企業(yè)獎學(xué)金項目、校級創(chuàng)新課題等立項、獲獎共計35項。

第三，學(xué)生學(xué)習(xí)成績提高，考研錄取率顯著升高。從2002級到2009級，考研錄取率從最早的10%上升到60%。這固然與學(xué)生的刻苦學(xué)習(xí)有關(guān)，但顯然與上述教學(xué)改革有一定關(guān)系，尤其是實踐教學(xué)改革結(jié)出了碩果，比如提高了學(xué)生動手能力、增強了其考研面試競爭力這一結(jié)果，勢必會提高學(xué)生被錄取的機會。

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