基于拔尖人才培養(yǎng)的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

朱俊生 胡光洲 鞏冠群 孟獻(xiàn)梁 秦志宏

摘要：人才培養(yǎng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其核心是創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。筆者對(duì)化工及相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)及化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，找出目前化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，并提出改進(jìn)方法，以期提高化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；拔尖人才

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）14-0158-02

近年來(lái)，拔尖人才的培養(yǎng)已經(jīng)成為高等學(xué)校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的主流意識(shí)，但目前拔尖人才培養(yǎng)還處于探索階段[1]。拔尖人才的培養(yǎng)對(duì)未來(lái)化工的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，針對(duì)目前化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，筆者對(duì)化工及相關(guān)專業(yè)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出改革，以期提高教學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

一、化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題

筆者對(duì)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工及相關(guān)專業(yè)的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究分析，總結(jié)得到目前存在如下問題[2，3]。

（一）理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)聯(lián)系不夠緊密

化工專業(yè)人才培養(yǎng)對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)和教學(xué)環(huán)節(jié)的緊密結(jié)合尤其重視，本科生在校期間完成了專業(yè)課學(xué)習(xí)，但教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)之間缺乏緊密的聯(lián)系。目前化工及相關(guān)專業(yè)的化工原理理論課和化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)分散在不同的學(xué)期分別進(jìn)行獨(dú)立教學(xué)，二者未能形成相輔相成的穿插教學(xué)，不利于學(xué)生深入掌握各個(gè)化工單元操作。

（二）部分教師不明確具體的教學(xué)目標(biāo)

化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力奠定了良好的基礎(chǔ)，但由于部分老師具體的教學(xué)目標(biāo)不夠明確，還停留在方法的教學(xué)上，未能真正進(jìn)入到將實(shí)踐和方法應(yīng)用到解決實(shí)際問題中。

（三）學(xué)生參與競(jìng)賽活動(dòng)的比例和總體質(zhì)量仍偏低

目前，我校化工專業(yè)每年參與江蘇省、華東區(qū)和全國(guó)化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽的本科生數(shù)量雖不少，但他們占學(xué)生總?cè)藬?shù)的比例相對(duì)較低，雖然不少同學(xué)在江蘇省和全國(guó)化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中都取得了優(yōu)異的成績(jī)，但仍有一部分參賽同學(xué)未得到有效鍛煉，未能獲得良好的成績(jī)。

（四）學(xué)生因材施教實(shí)施較為困難

我校化工專業(yè)已于2015年和2018年先后兩次通過工程教育專業(yè)認(rèn)證，專業(yè)認(rèn)證要求教學(xué)過程標(biāo)準(zhǔn)化。然而學(xué)生個(gè)體發(fā)展不平衡，有些學(xué)生時(shí)間富足，希望得到進(jìn)一步的培養(yǎng)和訓(xùn)練；如何在專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)框架之下實(shí)施因材施教，也是目前化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和拔尖人才培養(yǎng)面臨的問題之一。

（五）課程考核方式有待改進(jìn)

考核是學(xué)生學(xué)習(xí)的一個(gè)指揮棒，目前，化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)生的成績(jī)主要由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和閉卷考試成績(jī)組成。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般是由學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后，在課下完成，因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告抄襲現(xiàn)象較嚴(yán)重，使得不少同學(xué)的數(shù)據(jù)處理能力和知識(shí)掌握情況較差；而閉卷考試的試卷題型主要是簡(jiǎn)答題和少量的數(shù)據(jù)處理題，對(duì)學(xué)生的工程思想和數(shù)據(jù)處理能力考核仍不夠深入。

二、改革化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)化工拔尖人才

（一）強(qiáng)化理論教學(xué)與化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系

化工專業(yè)是理論與實(shí)際緊密相結(jié)合的專業(yè)，二者密不可分、相互促進(jìn)[4]。因此，改革后我們安排課程時(shí)將統(tǒng)籌考慮教學(xué)內(nèi)容、合理安排上課時(shí)間，使得二者相輔相成，產(chǎn)生“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。例如，化工原理和化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)安排相互穿插教學(xué)，講完化工原理《傳熱》理論課后，立即開展傳熱實(shí)驗(yàn)；講解《蒸餾》理論課前先帶學(xué)生去實(shí)驗(yàn)室觀察一下精餾塔的結(jié)構(gòu)和精餾現(xiàn)象，上完理論課后及時(shí)開展精餾實(shí)驗(yàn)等。

（二）因材施教及多元化培養(yǎng)

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，目前我校各專業(yè)的化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)由一名老師總負(fù)責(zé)，多名老師協(xié)助共同完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一般1名老師指導(dǎo)1-2個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而所有化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的老師都是具有較高科研水平的博士，除了教學(xué)外，還在指導(dǎo)學(xué)生開展科研項(xiàng)目。然而，由于指導(dǎo)老師較多、科研和教學(xué)任務(wù)較重，一部分老師雖然對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和具體實(shí)驗(yàn)操作非常熟悉，但具體的教學(xué)目標(biāo)不是特別明確，因而影響了教學(xué)效果。因此，我們將加強(qiáng)對(duì)每名任課教師的培訓(xùn)，要求其務(wù)必明確化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的培養(yǎng)目標(biāo)和所帶實(shí)驗(yàn)的培養(yǎng)目的，從而更好地提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。例如吸收實(shí)驗(yàn)，以往實(shí)驗(yàn)老師在學(xué)生檢測(cè)吸收物質(zhì)濃度前就會(huì)打開、調(diào)試好氣相色譜儀，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中往往只需采樣、向氣相色譜儀中進(jìn)樣，處理一下峰面積即可。對(duì)于氣相色譜儀的開機(jī)、參數(shù)設(shè)定、關(guān)機(jī)等都不太清楚，因此不利于學(xué)生綜合水平的提升。改革后我們將要求吸收實(shí)驗(yàn)老師不僅僅要教會(huì)學(xué)生如何使用氣相色譜儀測(cè)試氣相濃度，而且要教會(huì)學(xué)生氣相色譜儀的開、關(guān)機(jī)、參數(shù)設(shè)定等操作。

隨著素質(zhì)教育的推進(jìn)，學(xué)生的課余時(shí)間逐漸增多，與此相對(duì)應(yīng)，許多老師，尤其是指導(dǎo)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的年輕老師，因研究生較少，也需要本科生來(lái)輔助做科研。因此，化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的老師要加強(qiáng)與學(xué)生的交流。我們將對(duì)學(xué)生進(jìn)行分類指導(dǎo)和培養(yǎng)，達(dá)到因材施教的目的。對(duì)于基礎(chǔ)扎實(shí)、有鉆研精神的學(xué)生，我們鼓勵(lì)其參加化工實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，并重點(diǎn)培養(yǎng)其發(fā)表高水平論文的科研能力；對(duì)于動(dòng)手能力較強(qiáng)但科學(xué)思維不夠的學(xué)生，我們鼓勵(lì)其參加化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽，重點(diǎn)培養(yǎng)其申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利、解決實(shí)際問題的能力；對(duì)于熱衷于就業(yè)和創(chuàng)業(yè)的學(xué)生，我們鼓勵(lì)其參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，重點(diǎn)培養(yǎng)其服務(wù)企業(yè)的能力。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和工程思想

在指導(dǎo)化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的過程中，我們要求學(xué)生不斷提高自身的創(chuàng)新意識(shí)，交叉集成，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。鼓勵(lì)學(xué)生從以下四個(gè)方面進(jìn)行創(chuàng)新：（1）結(jié)合新工具、新技術(shù)。例如學(xué)習(xí)使用Materials Studio、Gaussian、Excel等軟件，用于對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的模擬、計(jì)算和預(yù)測(cè)。（2）借鑒其他領(lǐng)域的技術(shù)。例如我們開展化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)科研研究可以借鑒冶金領(lǐng)域、建材領(lǐng)域的一些技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行借鑒、改進(jìn)并為我所用。（3）借鑒先進(jìn)國(guó)家。例如多看文獻(xiàn)和世界專利，借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)。（4）深入研究世界重大需求。例如深入研究生產(chǎn)、生活中的需要，找到需要改進(jìn)和突破但目前還缺少研究之處，將來(lái)重點(diǎn)在此處開展研究，取得突破和創(chuàng)新。

在實(shí)驗(yàn)過程中，我們還將加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程思想的培養(yǎng)，從實(shí)驗(yàn)開始到最后的數(shù)據(jù)處理，我們都將向?qū)W生滲透工程的觀念。例如做乙醇-水二元體系精餾實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們先讓學(xué)生檢測(cè)xD和xF，并結(jié)合平衡曲線和相關(guān)知識(shí)算出最小回流比，然后讓學(xué)生根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選擇一個(gè)適宜的回流比，在實(shí)際回流比下進(jìn)一步開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，需要學(xué)生查找很多數(shù)據(jù)和圖表，然后才能求出q值、理論板和全塔效率等。

（四）改革化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)考核方式

以前化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都是學(xué)生在課后完成的，批改報(bào)告時(shí)發(fā)現(xiàn)雷同的數(shù)據(jù)處理較多，有的甚者連標(biāo)點(diǎn)符號(hào)錯(cuò)誤都一樣。為避免學(xué)生抄襲現(xiàn)象，今后將要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中必須完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，堅(jiān)決遏制部分學(xué)生不動(dòng)腦思考、直接復(fù)制的行為。此外，考試試卷的題型和內(nèi)容也需要進(jìn)一步改革，我們要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的工程思想和數(shù)據(jù)處理能力的考核，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

三、結(jié)語(yǔ)

以上即為筆者結(jié)合本校化工及相關(guān)專業(yè)近幾年化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和拔尖人才培養(yǎng)得到的一些體會(huì)和認(rèn)識(shí)，特此撰文，以期進(jìn)一步提高化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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