基于產(chǎn)學(xué)研合作的大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗的教學(xué)探討

段海寶

【摘 要】產(chǎn)學(xué)研合作教育是把課堂教學(xué)與實踐能力直接結(jié)合起來，在理論和實際結(jié)合的過程中啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。因此，開展創(chuàng)新性的教學(xué)實驗就顯得非常重要。綜合設(shè)計性實驗是理論與實際結(jié)合較強的一門專業(yè)實踐課程，開設(shè)該課程的主要目的是使學(xué)生加深對本專業(yè)所學(xué)理論知識的理解，并與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，從而使學(xué)生成為適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才。本論文從實驗內(nèi)容和實驗方式等方面對大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗教學(xué)進行了探討。

【關(guān)鍵詞】綜合設(shè)計性實驗；產(chǎn)學(xué)研合作教育；教學(xué)方法；教學(xué)方式

高等學(xué)校具有人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)三大功能，要使高校能夠為國家的改革和發(fā)展源源不斷地提供高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才，更好地為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，高等學(xué)校就必須走出“象牙塔”，打破傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式，探索產(chǎn)學(xué)研合作辦學(xué)的道路。產(chǎn)學(xué)研合作教育模式是一種以培養(yǎng)學(xué)生優(yōu)良素質(zhì)、提升學(xué)生綜合能力和增強學(xué)生就業(yè)競爭力作為重點，在教育過程中充分利用學(xué)校、企業(yè)及科研單位等多種不同教育環(huán)境和教育資源以及在人才培養(yǎng)方面的各自優(yōu)勢，把傳統(tǒng)的以課堂傳授知識為主的學(xué)校教育與直接獲取實際經(jīng)驗、實踐能力為主的生產(chǎn)活動、科研實踐有機結(jié)合的人才培養(yǎng)體系[1]。產(chǎn)學(xué)研合作教育有利于學(xué)生創(chuàng)新思維的啟迪，在傳統(tǒng)的應(yīng)試教育模式中，學(xué)生一般只知機械地接受老師所傳授的知識，不愿主動去思考探索，在學(xué)習(xí)過程中缺少主動性，沒有創(chuàng)新性的思維和意識[2]。產(chǎn)學(xué)研合作教育是把課堂教學(xué)與實踐能力直接結(jié)合起來，在理論和實際結(jié)合的過程中啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維[3]。因此，開展創(chuàng)新性的教學(xué)實驗就顯得非常重要。本人根據(jù)自己近年來的教學(xué)科研實踐，對如何開展產(chǎn)學(xué)研合作的大學(xué)綜合化學(xué)實驗談?wù)勛约旱膸c看法。

1 大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗開展的必要性

綜合設(shè)計性實驗是我院（環(huán)境科學(xué)學(xué)院）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)實踐必修課之一，是學(xué)生完成有機化學(xué)、無機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)后，理論與實際結(jié)合較強的一門專業(yè)實踐課程，開設(shè)該課程的主要目的是使學(xué)生加深對本專業(yè)所學(xué)理論知識的理解，并與實際生產(chǎn)緊密結(jié)合，從而使學(xué)生成為適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才。綜合化學(xué)設(shè)計性實驗的確定及開展需要結(jié)合目前企業(yè)急需而又長期沒有解決的技術(shù)難題?？捎山處?、學(xué)生和工廠技術(shù)人員組成課題組，從實驗方案的論證、實驗課題的確定到論文總結(jié)、組織鑒定等過程盡可能讓學(xué)生參與到每一個環(huán)節(jié)。這些過程的任何一個環(huán)節(jié)都涉及多學(xué)科知識的綜合應(yīng)用，是理論與實踐結(jié)合的具體體現(xiàn)。這種產(chǎn)學(xué)研合作的教育模式，在廠校合作中形成了教學(xué)、科研、生產(chǎn)的整體，既解決了工廠的難題，為企業(yè)創(chuàng)造了財富，又使教師在實踐中能長期保持教學(xué)與科研的活力，使學(xué)生工程實踐能力的得到鍛煉。為了能夠切實鍛煉學(xué)生的綜合設(shè)計能力，實現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，可以從以下二個方面對傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行改進。

2 大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗教學(xué)內(nèi)容的改革

在教學(xué)內(nèi)容上，本實驗需要與教師的科研項目和相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)實際問題結(jié)合。解決一些前沿型的問題。鍛煉他們設(shè)計實驗及獨立思考的能力。例如：在卷煙主流煙氣有害氣體組分中，CO的含量最大且毒性強，因此降低和消除卷煙煙氣中的CO含量對于提高卷煙吸食的安全性至關(guān)重要，而且有利于我國卷煙行業(yè)的長遠發(fā)展，特別是對于那些有出口任務(wù)的卷煙企業(yè)而言，有十分重大的現(xiàn)實意義。雖然，目前工業(yè)上對卷煙主流煙氣中CO的消除研究已取得了一定的進展，但所報道的上述材料本身均存在一定缺陷，難以滿足工業(yè)化要求。因此，在工業(yè)上，設(shè)計和研發(fā)一種對CO具有較強吸附能力的新材料具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。金屬-有機骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是由金屬離子或者含有金屬離子的簇（也稱為二級構(gòu)筑單元（SBUs）與多齒有機配體通過配位鍵形成一維、二維或三維周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)材料。由于這些材料具有高度有序的多孔性，高的比表面積以及可調(diào)的孔徑尺寸和功能化孔道表面，使其在多種領(lǐng)域內(nèi)存在廣泛的應(yīng)用前景，可作為催化劑、催化載體、氣體儲存和分離材料等。這類材料對絕大多少的本科生來說是一類沒有接觸到過的物質(zhì)， 他們需要自己去了解和探索。而在我們的教師科研項目中，會涉及到這類結(jié)構(gòu)新穎可控的MOFs材料。我們可以將這類新材料與企業(yè)需要實際解決的問題相結(jié)合，在本科教化學(xué)設(shè)計實驗教學(xué)中開展此類實驗，既能夠開闊學(xué)生的眼界，又可以激發(fā)他們探索新世界的興趣。從而有效提高教學(xué)質(zhì)量和效率。此外，科研文獻中報道的一些與生命體相關(guān)的最新材料也可以嘗試開展。例如某些發(fā)光材料可以與生物體結(jié)合，生物體內(nèi)成像，即我們可以清楚地看到生物體的組織結(jié)構(gòu)，從而達到研究生物體的目的。將這些最新的內(nèi)容補充到課堂教學(xué)中，可以讓學(xué)生覺得很有意思，讓他們認識到化學(xué)不只是有毒、有害、危險性大的物質(zhì)?；瘜W(xué)與我們生活、生命息息相關(guān)。

3 大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗教學(xué)方式的改革

實驗方案設(shè)計是綜合性設(shè)計實驗不可替代的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是為了培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識、專業(yè)技能以及提高解決實際問題的能力。它要求學(xué)生具備一定的綜合知識，通過查閱國內(nèi)外資料，總結(jié)歸納文獻，篩選出最優(yōu)化的設(shè)計路線方案，核算最優(yōu)原料成本，繪制最簡流程圖，解決實際問題。通過實驗方案設(shè)計的鍛煉，加深學(xué)生對理論課程的理解，鞏固和提高學(xué)生的知識運用能力，增強學(xué)生分析和解決實際問題的能力，能夠?qū)W(xué)生所從事專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和理論聯(lián)系實際的能力產(chǎn)生重要的影響。擺脫過去常用的教師只是簡單講述實驗過程的模式?？梢岳靡恍┹o助手段進行教學(xué)，譬如可以利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源來提供最新科研成果的鏈接，以便學(xué)生隨時瀏覽和下載。目前，我們學(xué)校圖書館的電子資源比較豐富，很多高水平的最新文獻均可以下載。對于一些理論知識較淺的科研成果，鼓勵學(xué)生進行口頭報告并相互講述與評價。通過這種方式既能夠加深學(xué)生對該領(lǐng)域的全面理解，又能夠增強他們對新問題的求知欲望。查閱文獻并歸納總結(jié)后，與指導(dǎo)老師一起探討實驗方案的設(shè)計，突出學(xué)生在實驗設(shè)計方案中的主體性。這樣可以真正調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們參與到整個實驗的過程中來。因此，將科研工作融入到教學(xué)內(nèi)容中，是一個很好的方法，關(guān)鍵在于如何把握這個度。此外，鼓勵一些對科研有興趣的學(xué)生盡早加入科研實驗室，與指導(dǎo)老師多交流，將理論課程學(xué)習(xí)與科研工作相結(jié)合，對學(xué)生的高標準要求，同時多鼓勵，能夠激發(fā)他們的創(chuàng)造力。

4 大學(xué)綜合化學(xué)設(shè)計實驗課程安排

該課程作為一門應(yīng)用化學(xué)專業(yè)高年級專業(yè)實驗必修課，一般都安排在第6-7學(xué)期，是常規(guī)實驗課程的一個延伸。該課程通過具體的實驗操作訓(xùn)練，來強化和提高學(xué)生的實驗技能，以及增強對科學(xué)前言的了解。同時，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生動手能力、研究素質(zhì)、分析問題和解決問題能力得到提高，為學(xué)生的畢業(yè)論文、就業(yè)和深造打基礎(chǔ)。然而，就目前而言，有的高校還沒有開設(shè)相應(yīng)的實驗課，有的高校盡管開了實驗課，但實驗教學(xué)內(nèi)容以傳統(tǒng)的驗證性、綜合性實驗為主。實驗項目及實驗條件、藥品、儀器都是教材規(guī)定的，而且有些實驗工藝陳舊落后，常常是讓學(xué)生依照講義，按部就班地進行，不利于提高學(xué)生科研主觀能動性和創(chuàng)造力，作為高年級專業(yè)實驗訓(xùn)練，還存在一定的不足。

5 結(jié)束語

結(jié)合我校建設(shè)地方性應(yīng)用型本科高校的辦學(xué)宗旨以及環(huán)境科學(xué)學(xué)院專業(yè)建設(shè)特色，面向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開展綜合設(shè)計實驗，不僅與當前精細化學(xué)品行業(yè)的發(fā)展趨勢一致，同時也加深了學(xué)生對精細有機合成理論知識的掌握和運用，在人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展方面具有重要的實際價值和理論意義。

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[責(zé)任編輯：李書培]