新工科背景下應(yīng)用型高?！逗铣苫瘜W(xué)》課程改革探索

張 婷， 俞 浩， 宋常春， 徐冬青， 陳忠平

(安徽科技學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

教育部發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，標(biāo)志著“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目的啟動，“新工科”這一概念正式成為各大高校研究的熱點(diǎn)[1]?！靶鹿た啤备拍町a(chǎn)生的主要原因是傳統(tǒng)工科技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式和培養(yǎng)方案不符合國家現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與“中國制造2025”“一帶一路”“互聯(lián)網(wǎng)+”等重大戰(zhàn)略的理念不相符?！靶鹿た啤比瞬诺亩x為工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型人才[2]；應(yīng)用型本科高校是培養(yǎng)社會發(fā)展需求的具有工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型技術(shù)和高級工程技術(shù)人才[3]。從本質(zhì)上說二者的理念、宗旨和人才的培養(yǎng)模式是一致的。

安徽科技學(xué)院作為省級示范型應(yīng)用本科高校建設(shè)單位，具有較長的本科辦學(xué)歷史、較豐富的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)。多年來，該校明確辦學(xué)目標(biāo)，一直在深化應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案和加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐改革力度，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，提高學(xué)生現(xiàn)場解決問題和應(yīng)用技術(shù)能力。旨在為地方經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)步培養(yǎng)大批高級應(yīng)用型工程創(chuàng)新人才。依據(jù)學(xué)校發(fā)展目標(biāo)和學(xué)生培養(yǎng)方案，應(yīng)用化學(xué)教研室以學(xué)科和課程建設(shè)為抓手，大力推進(jìn)《合成化學(xué)》專業(yè)核心課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，積極探索與學(xué)校人才培養(yǎng)模式相符的應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)方案。

《合成化學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容及其實(shí)踐體系設(shè)計(jì)是實(shí)施人才培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中占據(jù)核心地位?！逗铣苫瘜W(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容的選擇要有利于學(xué)生應(yīng)用性知識和能力的培養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與區(qū)域經(jīng)濟(jì)及應(yīng)用實(shí)踐的“有效對接”，課程開設(shè)和應(yīng)用實(shí)踐的一體化要注重對學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)；面向應(yīng)用實(shí)踐，完善理論教學(xué)。設(shè)計(jì)什么樣的應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)體系、如何開展應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)，應(yīng)服從于新工科背景下應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)方案的目標(biāo)定位和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。理論實(shí)踐相結(jié)合并不是理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在形式上的簡單組合，而是兩個方面的有機(jī)融合、相互貫穿、互為支撐[4]；要做到理論知識指導(dǎo)，輔導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)，解決實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題；豐富實(shí)踐教學(xué)、鞏固理論教學(xué)的內(nèi)涵。陶行知先生也強(qiáng)調(diào)要在“做”的活動中獲取知識，這與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)理念相吻合，同時也是當(dāng)前教育所大力提倡的教育模式。將理論與實(shí)踐相結(jié)合的觀點(diǎn)實(shí)施于應(yīng)用型本科的教學(xué)中，不但能實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的培養(yǎng)目標(biāo)，而且還能夠保證實(shí)踐教學(xué)的效果。

1 依據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，明確課程教學(xué)目標(biāo)

以適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展為目標(biāo)，定位專業(yè)培養(yǎng)方案，是培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的基礎(chǔ)。安徽科技學(xué)院地處于合蕪蚌國家自主創(chuàng)新示范區(qū)，蚌埠市旨在利用優(yōu)勢資源，重點(diǎn)打造精細(xì)化工，新材料和新藥物等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)。該校早在2005年就開設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，主要培養(yǎng)學(xué)生具備化學(xué)方面的基礎(chǔ)理論、知識和技能以及相關(guān)的工程技術(shù)知識，要求擁有較扎實(shí)的化學(xué)化工基本理論、實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐能力，具有創(chuàng)新意識和初步從事科學(xué)研究的能力，能夠從事新型功能材料、精細(xì)化學(xué)品和藥物合成的生產(chǎn)和技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)管理、產(chǎn)品檢測等工作的高級應(yīng)用型人才。

《合成化學(xué)》課程作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生必修的一門具有綜合水平高、理論聯(lián)系實(shí)際強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣的專業(yè)核心課程，其內(nèi)容涉及到合成路線的設(shè)計(jì)與合成方法，合成技術(shù)以及典型化合物的合成等內(nèi)容。在教學(xué)過程中必須要突出理論重點(diǎn)，強(qiáng)化應(yīng)用需求的實(shí)踐教學(xué)；只有堅(jiān)持教學(xué)理論與應(yīng)用實(shí)踐一體化，才能培養(yǎng)出具備較高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。把培養(yǎng)具有理論知識較深、實(shí)驗(yàn)技能較扎實(shí)、應(yīng)用能力強(qiáng)、綜合素質(zhì)高的工科背景的應(yīng)用型技術(shù)人才作為主要培養(yǎng)目標(biāo)，才能彰顯應(yīng)用型高校的辦學(xué)能力和辦學(xué)特色[5-6]。

2 以新工科理念為背景，探索理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式

2.1 以應(yīng)用實(shí)踐為導(dǎo)向，改革課程內(nèi)容

《合成化學(xué)》是一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科之一，主要研究化合物(新材料)合成的規(guī)律和方法，包括與合成相關(guān)的基本理論和原理；其內(nèi)容涉及到目標(biāo)化合物合成路線的設(shè)計(jì)、合成實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)物和中間體的鑒定和結(jié)構(gòu)表征；合成化學(xué)更重要的任務(wù)是為學(xué)生今后掌握新化合物的合成、改進(jìn)現(xiàn)有合成工藝，開發(fā)新的合成方法和技術(shù)打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。合成化學(xué)的發(fā)展對化學(xué)和材料工業(yè)的發(fā)展有著重要的意義，在工業(yè)水平上好的合成工藝可以降低三廢和能耗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，改變工程上的控制水平等實(shí)際問題。因此，在課堂教學(xué)過程中，不僅要豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，使課堂教學(xué)內(nèi)容飽滿和教學(xué)手段多樣化，更要在整個教學(xué)過程中貫穿典型化合物在實(shí)際合成中是如何進(jìn)行的，從而培養(yǎng)學(xué)生理論和實(shí)踐相結(jié)合的能力，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的過程，做到讓同學(xué)們在“學(xué)”(學(xué)習(xí)理論知識)中 “思”(思考實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行)。

從2017年起，安徽科技學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案將《合成化學(xué)》增加了18學(xué)時的理論課程，把課本知識整理成幾個模塊，分別開設(shè)相對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模塊化教育，對理論加以實(shí)際應(yīng)用，在“做”中扎實(shí)掌握系統(tǒng)的理論知識。該?！逗铣苫瘜W(xué)》課程分成合成路線的設(shè)計(jì)和選擇，合成方法的選擇和應(yīng)用、典型有機(jī)和無機(jī)化合物的合成，以及綠色合成四大模塊。針對以上的模塊內(nèi)容，兼顧知識結(jié)構(gòu)的銜接和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)需求，鞏固基本實(shí)驗(yàn)技能，開設(shè)《合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程其內(nèi)容包括典型無機(jī)化合物的合成、新型納米材料的合成及表征、精細(xì)化學(xué)品和藥物中間體的合成。其中每一個實(shí)驗(yàn)都包含化合物的合成路線的設(shè)計(jì)，合成的基本操作，產(chǎn)品的提純，及結(jié)構(gòu)的表征。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置包含合成化學(xué)基礎(chǔ)理論知識、基本實(shí)驗(yàn)技能、創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)等環(huán)節(jié)，將教材內(nèi)容有機(jī)結(jié)合在一起。讓理論課與實(shí)驗(yàn)課有機(jī)的結(jié)合起來，讓學(xué)生在“做(實(shí)驗(yàn)教學(xué))”上“學(xué)”(掌握理論知識)。

2.2 以學(xué)生為中心，活躍課堂氣氛，豐富教學(xué)手段

《合成化學(xué)》是一門綜合性學(xué)科，對學(xué)生的無機(jī)、有機(jī)、分析和物理化學(xué)知識掌握程度要求較高，使得該門課程的知識結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從而在教學(xué)過程中，課堂氣氛沉悶，部分學(xué)生興趣不高。而問題驅(qū)動型、啟發(fā)式和引導(dǎo)式教學(xué)方法的對象主體是學(xué)生，以專業(yè)方向范圍內(nèi)的典型問題為起點(diǎn)，以內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生在尋求解決問題的過程中進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種方法；問題驅(qū)動教學(xué)法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與程度，容易激起學(xué)生的求知欲，活躍其思維[7]。合成化學(xué)需要解決的學(xué)術(shù)前沿問題與現(xiàn)實(shí)工業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題緊密相連；同時合成化學(xué)相關(guān)的基本理論還可以有效地解決實(shí)際問題，同時還能推動學(xué)生對理論知識的掌握和技術(shù)水平的提升；將理論知識和解決實(shí)際問題相結(jié)合，有利于將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法由“填鴨式”向“問題驅(qū)動式”有機(jī)轉(zhuǎn)換。

在理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式具體實(shí)施過程中，首先，圍繞階段性教學(xué)單元的目標(biāo)，確定每章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，構(gòu)建以重難點(diǎn)相關(guān)的問題群、項(xiàng)目、課題或模塊為學(xué)習(xí)研究單位的載體，學(xué)生可以通過以下兩個方面來學(xué)習(xí)知識：一方面可以通過自主查閱資料、解決問題的環(huán)節(jié)來學(xué)習(xí)、鞏固核心知識和理論，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)，綜合運(yùn)用知識、善于解決實(shí)際問題的能力；另一方面可以通過課堂教學(xué)，老師圍繞問題進(jìn)行引導(dǎo)，講解獲取理論知識。綜合性項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容一般是由若干個項(xiàng)目的階段性任務(wù)有機(jī)組合而成的，可以是科學(xué)知識結(jié)構(gòu)單元的集成，也可以由若干個課程的知識模塊組成，把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜且有意義的問題情境中，通過讓學(xué)生以自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式共同解決應(yīng)用性或真實(shí)性的科學(xué)問題，來獲取隱藏于問題背后的科學(xué)知識，從而實(shí)現(xiàn)“學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐中掌握知識點(diǎn)，在知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)過程中完成項(xiàng)目實(shí)踐”[8]。這種項(xiàng)目、問題和模塊化任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，同樣可以應(yīng)用于《合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)過程中，實(shí)施“教學(xué)做”一體化教學(xué)模式的過程中，以項(xiàng)目教學(xué)法為平臺，將該門課程分為幾個項(xiàng)目：首先，讓同學(xué)們了解實(shí)驗(yàn)前期的工作任務(wù)，例如，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中將要用到什么儀器和藥品，基本原理是什么，適用哪些合成方法等，以及掌握這些知識點(diǎn)的含義和作用；其次，能夠利用實(shí)驗(yàn)操作復(fù)習(xí)和進(jìn)一步理解相關(guān)理論知識；最后，利用這些知識點(diǎn)準(zhǔn)確而熟練地完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這就可以避免傳統(tǒng)課堂填鴨式的教學(xué)方法，通過教學(xué)情景的設(shè)置喚起學(xué)生的創(chuàng)新思維和意識，通過科學(xué)問題的解決促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展和應(yīng)用能力的提高[9]。

3 增設(shè)校外實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力

應(yīng)用型高校的辦學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高級應(yīng)用型人才[10]，這就要求教師教的內(nèi)容，學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識，要與實(shí)際的生產(chǎn)生活相統(tǒng)一；而“教學(xué)做”一體化的教學(xué)模式的本質(zhì)即教，學(xué)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐三方面相結(jié)合統(tǒng)一，互補(bǔ)優(yōu)缺，協(xié)調(diào)發(fā)展；這二者之間的內(nèi)涵是一致的。在教學(xué)環(huán)節(jié)中，學(xué)校應(yīng)盡可能的為學(xué)生了解自身專業(yè)相關(guān)的工業(yè)化生產(chǎn)創(chuàng)造條件，因此結(jié)合《合成化學(xué)》課程的實(shí)際情況，在“產(chǎn)學(xué)研”合作的企業(yè)和實(shí)習(xí)基地，增設(shè)了校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親自參與到企業(yè)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過程中，去學(xué)習(xí)反應(yīng)釜是如何運(yùn)行的，物料是如何轉(zhuǎn)移的，產(chǎn)品是如何提純等工藝；并增加安全生產(chǎn)，節(jié)能環(huán)保和綠色化學(xué)的意識；讓其通過實(shí)踐和應(yīng)用來理解和加深課本中的理論知識。自2008年以來學(xué)院開始與凱盛新材料有限公司開展校企聯(lián)合辦學(xué)，并開展產(chǎn)學(xué)研合作，創(chuàng)立了校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，并拓展到與幾十家大中型企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)研合作，每年有近200名學(xué)生進(jìn)入企業(yè)，或校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)習(xí)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和畢業(yè)論文等實(shí)踐鍛煉。每年相關(guān)企業(yè)都會選派具有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師融入到合成化學(xué)的課堂和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生如何把實(shí)驗(yàn)室中的合成方案轉(zhuǎn)變成工業(yè)化生產(chǎn)，如何進(jìn)行“三廢”處理，讓學(xué)生了解工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展程度，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)環(huán)境以及工程應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合培養(yǎng)人才的無縫對接。

4 以衡量應(yīng)用型人才為基礎(chǔ)，改革考核評價方式

傳統(tǒng)的合成化學(xué)考核方式，主要是考查學(xué)生對知識點(diǎn)掌握的怎么樣，對相關(guān)理論和合成方法有沒有記住，能不能在閉卷考試中正確答題；在閉卷的試卷中，試題的題型基本上是例題的翻版或者書上的知識，例如基本原理、合成方法和原理等。通過近五年的《合成化學(xué)》教學(xué)發(fā)現(xiàn)，在閉卷考試中，有些分?jǐn)?shù)較高的同學(xué)往往在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中，并不具有優(yōu)勢，反而不及在閉卷考試中成績處于中等或中等偏上水平的同學(xué)；原因可能是這些分?jǐn)?shù)較高的同學(xué)沒有將《合成化學(xué)》理論課程中所學(xué)習(xí)的知識和原理很好地應(yīng)用于解決實(shí)際合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所遇到的各種問題，這主要也是因?yàn)檫@些同學(xué)在閉卷考試前采用臨時突擊、強(qiáng)行記憶的方式，從而使得他們并沒有理解和真正掌握課堂教學(xué)中的基本知識和理論。而這種傳統(tǒng)的考核評價體系不能真實(shí)反映學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，也不能及時客觀反映出“教學(xué)做”一體化的教學(xué)效果，不符合新工科下應(yīng)用型技能人才的培養(yǎng)模式和理念。因此，應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)踐過程性考核環(huán)節(jié)，并將這種考核評價在合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。具體過程：由學(xué)生完成一個小項(xiàng)目或解決一個應(yīng)用型問題就進(jìn)行一次考核，每個問題或項(xiàng)目根據(jù)難易程度分別計(jì)分；在考核評價過程中，采用學(xué)生自評、學(xué)習(xí)小組后團(tuán)隊(duì)互評與教師評價相結(jié)合的評價模式[11-13]；另外，對已學(xué)習(xí)的理論知識的靈活應(yīng)用情況進(jìn)行考評，避免強(qiáng)化學(xué)習(xí)，突襲考試；最終的成績就由這些項(xiàng)目分累計(jì)而成。制定了《合成化學(xué)》課程的考核方式，學(xué)生的總成績包括：期末考試占30%(理論知識的掌握情況)；實(shí)驗(yàn)技能考核占30%(基本實(shí)驗(yàn)操作能力情況)；應(yīng)用小項(xiàng)目解決問題占30%(運(yùn)用學(xué)習(xí)的理論知識解決問題的能力情況)；學(xué)生的平時成績占10%(課堂回答問題、出勤以及課下作業(yè)完成情況)。通過上述的考核辦法，既能夠隨時了解學(xué)生對理論知識的掌握程度，以便及時改進(jìn)教學(xué)方法，又能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力，使學(xué)生真正成為具備應(yīng)用能力的工科型高級應(yīng)用型人才。

5 結(jié)語

從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核評價方式，對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)核心課《合成化學(xué)》的教學(xué)大綱進(jìn)行了改革，將理論與實(shí)踐更加緊密結(jié)合，從而充分培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力，使其成為“新工科”和應(yīng)用型工程創(chuàng)新人才。