建立與科研相結(jié)合的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)模式

陳翠雪, 洪金慶, 葉美玲

(廈門(mén)大學(xué)化學(xué) 化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系, 福建 廈門(mén) 361005)

建立與科研相結(jié)合的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)模式

陳翠雪, 洪金慶, 葉美玲

(廈門(mén)大學(xué)化學(xué) 化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系, 福建 廈門(mén) 361005)

為提高化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程意識(shí)及創(chuàng)新能力、更好地掌握先進(jìn)的前沿研究技術(shù),化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合科研資源,與科研良性結(jié)合,探索出科研與教學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的創(chuàng)新模式,不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科研技能和綜合素質(zhì),而且提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整體質(zhì)量。

教學(xué)模式； 化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)； 開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高?；?zhuān)業(yè)具有非常強(qiáng)的工程實(shí)踐性,而化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是化工專(zhuān)業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一[1]。在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提高創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力方面,實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著非常重要的作用[2-3]。利用現(xiàn)有資源、完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、提高實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放程度,有利于學(xué)生高素質(zhì)、創(chuàng)新性和綜合性的培養(yǎng)。目前,科研與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合是各大高校與教育機(jī)構(gòu)研究的重要內(nèi)容之一,對(duì)培養(yǎng)具有實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的科研型高素質(zhì)人才具有重要的作用[4-8]。我?；瘜W(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)室于1991年建立,主要面向化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)4年級(jí)本科學(xué)生開(kāi)設(shè)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)。早幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于經(jīng)費(fèi)及場(chǎng)地限制,部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置簡(jiǎn)單,不利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。近年來(lái),隨著學(xué)校經(jīng)費(fèi)的投入,實(shí)驗(yàn)室不斷加強(qiáng)軟、硬件建設(shè),借鑒相關(guān)院校的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)積極探索與實(shí)踐,對(duì)化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化、更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、對(duì)實(shí)驗(yàn)課程體系進(jìn)行模塊化建設(shè)和管理,逐步建立了一套與科研相結(jié)合的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研相輔相成

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)科研

高校中的教學(xué)與科研是相輔相成、相互促進(jìn)、缺一不可的,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是科研與教學(xué)的最佳結(jié)合點(diǎn)[9]。為有效利用實(shí)驗(yàn)室資源,我系化學(xué)工程與工藝實(shí)驗(yàn)室在完成教學(xué)任務(wù)的前提下,實(shí)行集中管理、全天候?qū)蒲虚_(kāi)放的教學(xué)模式,包括時(shí)間、空間及儀器的開(kāi)放。

專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)每周開(kāi)設(shè)2次專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課,除了實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和上課時(shí)間,其余時(shí)間都為科研提供研究場(chǎng)所,科研人員可通過(guò)申請(qǐng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)?？蒲腥藛T可以利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的大型專(zhuān)用設(shè)備,比如滲透蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)裝置、分子蒸餾裝置、反應(yīng)精餾實(shí)驗(yàn)裝置等,進(jìn)行相關(guān)課題的實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí),實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)室大型儀器為科研服務(wù),比如原子分光光度計(jì)、高效液相色譜儀、熒光光度計(jì)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)等測(cè)試分析儀器,為學(xué)院教師科研服務(wù)累計(jì)每年大于3 000 h,樣品量高達(dá)5 000個(gè)。

1.2 科研“反哺”實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我院科研管理實(shí)施以研究所領(lǐng)導(dǎo)課題組完成科研任務(wù)的管理制度,課題組是學(xué)院開(kāi)展科學(xué)研究的基本組織。各個(gè)課題組不僅承擔(dān)了多項(xiàng)“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目及國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等重大科研項(xiàng)目,而且與國(guó)內(nèi)一些較大企業(yè)建立了合作關(guān)系,并在產(chǎn)業(yè)化與新技術(shù)、新產(chǎn)品研發(fā)等方面取得了顯著成績(jī)。

上述科研項(xiàng)目為課題組介入實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程、科研成果轉(zhuǎn)化成實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容提供了良好的環(huán)境。課題組圍繞化學(xué)工程與技術(shù)相關(guān)的知識(shí),從近期的科研成果和科研任務(wù)中提煉出難度、深度和工作量相對(duì)比較適合學(xué)生的知識(shí)、能力及相應(yīng)條件的命題,針對(duì)某一問(wèn)題或?qū)ｎ}指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入研究,積極探索新的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,和實(shí)驗(yàn)室一起建設(shè)培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合的教學(xué)模式

2.1 創(chuàng)新層次化的開(kāi)放教學(xué)模式

化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性課程,是通過(guò)一系列專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,使學(xué)生掌握先進(jìn)的化工生產(chǎn)技術(shù)、學(xué)會(huì)使用一些先進(jìn)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析方法,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定、分析與處理,掌握化工領(lǐng)域中的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能,提高動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力、解決問(wèn)題能力與工程處理能力[10]。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革首先要以培養(yǎng)創(chuàng)新型化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)人才為目標(biāo),結(jié)合當(dāng)前科研最新研究成果,不斷完善教學(xué)大綱、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)內(nèi)容。在專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課里增加前沿知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生興趣,提高學(xué)生主觀能動(dòng)性；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要減少單一性及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),多開(kāi)設(shè)綜合性、先進(jìn)性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；設(shè)置多層次、模塊化的課程結(jié)構(gòu),開(kāi)設(shè)具有代表性的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn),體現(xiàn)新世紀(jì)化工類(lèi)人才培養(yǎng)的基本精神。

科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)經(jīng)過(guò)篩選、論證和驗(yàn)證3個(gè)階段,以科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新熱情[11]。新教學(xué)模式實(shí)行課題組與實(shí)驗(yàn)室一起承擔(dān)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué),每個(gè)課題組負(fù)責(zé)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)K,并在一定的范圍內(nèi)提供部分先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

2.2 構(gòu)建集成化、模塊化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

教學(xué)實(shí)驗(yàn)室注重理論與實(shí)踐并重,認(rèn)真統(tǒng)籌相關(guān)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)資源,努力構(gòu)建資源優(yōu)化、開(kāi)放充分、功能集約實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。我們結(jié)合實(shí)驗(yàn)室目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和條件,并考慮獨(dú)特的科研特色,在建設(shè)中設(shè)備盡量大型化、集成化及模塊化；鼓勵(lì)教師積極將自己最新的科研成果引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,轉(zhuǎn)化為突出新方法、新設(shè)備和新技術(shù)的化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。新教學(xué)模式讓學(xué)生了解到現(xiàn)代先進(jìn)科技在化工領(lǐng)域的應(yīng)用,增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、提高工程意識(shí)。

化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)由多個(gè)實(shí)驗(yàn)共同組成,內(nèi)容涵蓋了典型的化學(xué)工程、化學(xué)工藝、工業(yè)催化、精細(xì)化工、分離工程、環(huán)境工程、材料化工等方面的實(shí)驗(yàn)?；?zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)總學(xué)分為2學(xué)分、60學(xué)時(shí),共10個(gè)實(shí)驗(yàn)組成,每個(gè)實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí),每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生人數(shù)4人。新教學(xué)模式分為以下幾大模塊建設(shè)：先進(jìn)分離實(shí)驗(yàn)、典型反應(yīng)實(shí)驗(yàn)、提高性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

先進(jìn)分離實(shí)驗(yàn)整合了科研資源,學(xué)生接觸到科研上使用的最先進(jìn)的儀器設(shè)備及技術(shù)方法,激發(fā)了學(xué)生的求知欲,同時(shí)解決了教學(xué)資源不足的問(wèn)題。典型反應(yīng)實(shí)驗(yàn)及提高性基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)技能和掌握典型的化工生產(chǎn)過(guò)程。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并提早進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備藥品和儀器。綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K的建設(shè)使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有主動(dòng)性、創(chuàng)新性、系統(tǒng)性、高效性和科學(xué)性,提高學(xué)生整體的科研思維和科研素養(yǎng)。

表1 化工專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目表

表1(續(xù))

2.3 增加選修性實(shí)驗(yàn)及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)

學(xué)生的能力、智力及特長(zhǎng)存在復(fù)雜性及多樣性,因此創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力也是有層次的。開(kāi)放式教學(xué)模式為不同學(xué)生提供個(gè)性化發(fā)展、能力層次化培養(yǎng)。同時(shí),實(shí)行實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放教學(xué),教學(xué)內(nèi)容是否具有吸引力非常關(guān)鍵,應(yīng)與科學(xué)前沿相結(jié)合,與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的興趣[12]。

新的教學(xué)模式提供選修類(lèi)實(shí)驗(yàn)及開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化要求,充分發(fā)揮學(xué)生的潛能?；?zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)多個(gè)選修及開(kāi)放實(shí)驗(yàn),比如“流化催化裂化”“固體酸催化劑”“反滲透脫鹽”“喜樹(shù)堿的提取與分析”“微生物胞外多糖的分批發(fā)酵”等選修實(shí)驗(yàn),及“生物柴油產(chǎn)品性能的綜合測(cè)定”“廈大芙蓉湖水體及沉積物特征調(diào)查”等開(kāi)放性實(shí)驗(yàn),此類(lèi)實(shí)驗(yàn)由學(xué)生自行選擇,供學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛(ài)好選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮學(xué)生的潛力。在這些選修及開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中,由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研相結(jié)合,學(xué)生可以接觸到更多的大型的儀器設(shè)備,比如氣相色譜、液相色譜、傅里葉紅外、熒光分光光度計(jì)、原子吸收分光光度計(jì)等,增加了就業(yè)機(jī)會(huì)。

2.4 提供學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)基地

開(kāi)放的教學(xué)模式是指時(shí)間開(kāi)放、空間開(kāi)放、項(xiàng)目開(kāi)放、試劑和儀器開(kāi)放,學(xué)生可以不受時(shí)間、空間和儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的限制,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主探究科學(xué)問(wèn)題[13]。新教學(xué)模式與科研資源相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)制度化、規(guī)范化和程序化管理,制定了相關(guān)的管理辦法,允許學(xué)生通過(guò)預(yù)約進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。學(xué)生進(jìn)入教學(xué)實(shí)驗(yàn)室要簽訂“科研人員進(jìn)入教學(xué)實(shí)驗(yàn)室協(xié)議”“實(shí)驗(yàn)室房間借用申請(qǐng)書(shū)”等相關(guān)協(xié)議,并遵守“教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全管理規(guī)定”等各類(lèi)規(guī)章制度。

實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生全天候開(kāi)放,方便學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展本科生基礎(chǔ)創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、育苗基金項(xiàng)目、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)及參加“三井杯”等各類(lèi)學(xué)業(yè)競(jìng)賽。新教學(xué)模式同時(shí)為卓越工程師計(jì)劃的實(shí)施提供工程實(shí)踐平臺(tái),有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的復(fù)合型人才,使化工實(shí)驗(yàn)室成為培養(yǎng)化工類(lèi)創(chuàng)新人才的重要的工程實(shí)踐基地。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與科研相結(jié)合的意義

教學(xué)與科研的良性結(jié)合，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性思維、強(qiáng)化學(xué)生的工程意識(shí)、提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力、縮短學(xué)生的就業(yè)適應(yīng)期。教學(xué)新模式提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性及先進(jìn)性,形成多層次的教學(xué)實(shí)踐體系,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新意識(shí),為學(xué)生提供更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件。近幾年,我系化工專(zhuān)業(yè)學(xué)生在各種競(jìng)賽中充分展現(xiàn)自己,多次在國(guó)際遺傳工程機(jī)器大賽、中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽和全國(guó)大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽中獲得金獎(jiǎng)及一等獎(jiǎng)。同時(shí),兄弟院校交流參觀也對(duì)我?；?zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的規(guī)劃與建設(shè)給予了較高的評(píng)價(jià)。

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Construction of open teaching mode of chemical engineering experiments combined with scientific research

Chen Cuixue, Hong Jinqing, Ye Meiling

(Department of Chemical and Biochemical Engineering, College of Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005,China)

In order to improve the engineering consciousness and innovative ability of the students in Chemical Engineering major, this article explores an open teaching mode of chemical engineering experiments combined with scientific research. This method can not only cultivate the students’ scientific research skills and comprehensive quality,but also improve the overall quality of the experimental teaching.

teaching mode； chemical engineering experiments； open experimental teaching

10.16791/j.cnki.sjg.2017.04.049

2016-11-16 修改日期：2017-01-03

陳翠雪(1978—),女,福建南安,碩士,工程師,研究方向?yàn)榄h(huán)境化工、反應(yīng)精餾技術(shù)及化學(xué)工程與工藝.

E-mail：cxchen@xmu.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2017)4-0195-04