應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程的問題與出路：以太原理工大學(xué)為例

張 鼎，陳 良，王文洋，程文萍，欒春暉，曹 青，崔子祥

(太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024)

畢業(yè)設(shè)計(jì)課程是大學(xué)實(shí)踐教學(xué)的集中體現(xiàn)，是當(dāng)前高等院校培養(yǎng)專業(yè)人才的關(guān)鍵課程之一。畢業(yè)設(shè)計(jì)課程的重要性主要體現(xiàn)在：一方面，教師的教學(xué)質(zhì)量與水平，需要通過學(xué)生表現(xiàn)出的專業(yè)知識(shí)、思考能力以及動(dòng)手能力等方面來(lái)體現(xiàn)；另一方面，對(duì)于大學(xué)生個(gè)人來(lái)說，在校所學(xué)知識(shí)或?qū)嵺`成果，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)并規(guī)范的文書形式呈現(xiàn)出來(lái)的畢業(yè)學(xué)位論文，成為學(xué)位授予與否的基本參考依據(jù)。

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是全國(guó)高校廣泛開設(shè)的一個(gè)化學(xué)化工類專業(yè)，2017年高等學(xué)校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)研討會(huì)透露，全國(guó)已有約600余家普通高校開設(shè)了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。太原理工大學(xué)前身太原工學(xué)院1984年更名為太原工業(yè)大學(xué)后，化學(xué)工程系分為化學(xué)工程系、應(yīng)用化學(xué)系等。1988年應(yīng)用化學(xué)系增設(shè)精細(xì)化工專業(yè)。1997年太原理工大學(xué)成立后，于2001年理學(xué)院化學(xué)系并入后，設(shè)應(yīng)用化學(xué)系，增設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)定位于理學(xué)化學(xué)和工學(xué)化學(xué)工程與工藝本科專業(yè)相結(jié)合的應(yīng)用型理科專業(yè)--理工滲透、研用結(jié)合。以化學(xué)基本理論和方法對(duì)化工、材料、醫(yī)藥、環(huán)境、能源等工業(yè)生產(chǎn)中與化學(xué)有關(guān)的問題進(jìn)行應(yīng)用基礎(chǔ)理論和方法研究為使命，培養(yǎng)以地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)為主、理工兼?zhèn)涞膹?fù)合型應(yīng)用科學(xué)技術(shù)人才。目前所培養(yǎng)學(xué)生理學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)，就業(yè)及升學(xué)情況良好，但是與化學(xué)工程與工藝專業(yè)以及外校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)比較時(shí)，可以看到應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生在競(jìng)賽獲獎(jiǎng)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方面成績(jī)不佳。

1 存在的問題

作為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的核心，畢業(yè)設(shè)計(jì)課程有較大的改進(jìn)空間。經(jīng)過分析，我們發(fā)現(xiàn)太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程存在以下問題，而且這些問題在其他高校也有不同程度的體現(xiàn)[1-4]：

1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題僵化，不能夠滿足新形勢(shì)下復(fù)合型人才的培養(yǎng)要求

近五年的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近100%安排為科研實(shí)驗(yàn)，選題更多考慮指導(dǎo)教師的科研需求，并沒有考慮到學(xué)生素養(yǎng)差異，學(xué)生興趣差異以及就業(yè)等方面的需求。從形式上考慮，從大學(xué)公共課-專業(yè)基礎(chǔ)課-專業(yè)必修課-畢業(yè)設(shè)計(jì)，在時(shí)間上是一脈相承的，但是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才更強(qiáng)調(diào)綜合能力的訓(xùn)練，需要在形式靈活化和內(nèi)容多樣化上與時(shí)俱進(jìn)。部分學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位，全局性的設(shè)計(jì)實(shí)踐可能對(duì)于他們的能力更有所發(fā)展，由于各課題實(shí)際對(duì)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間和硬件條件的要求是不同的。以單一的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的好壞評(píng)判教學(xué)效果違背了因材施教的原則。

1.2 是畢業(yè)設(shè)計(jì)考核方式過于注重答辯表現(xiàn)，缺乏培養(yǎng)過程考核

當(dāng)前的畢業(yè)設(shè)計(jì)以答辯表現(xiàn)為主要評(píng)價(jià)依據(jù)，缺少綜合性和科學(xué)性的評(píng)價(jià)機(jī)制。根據(jù)連續(xù)兩年對(duì)于大四學(xué)生的調(diào)研，在大四上學(xué)期以前，只有約20%的專業(yè)學(xué)生對(duì)于專業(yè)教師所從事的科研和教學(xué)工作有較深入理解，這就使得大部分學(xué)生在選題過程具備較大的盲目性，在畢業(yè)設(shè)計(jì)開題環(huán)節(jié)，結(jié)合有限的文獻(xiàn)閱讀量，所提出的實(shí)驗(yàn)方案可行性比較差。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)方案可行性差往往是實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的直接原因。在這種情況下，答辯成效更多與答辯人的語(yǔ)言表達(dá)能力相關(guān)。另一方面，當(dāng)前的太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程與此前的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)間安排和教學(xué)安排上有所脫節(jié)。其重要表現(xiàn)是主要的教學(xué)實(shí)驗(yàn)在第三至第六學(xué)期，各自具備教學(xué)大綱，而畢業(yè)設(shè)計(jì)課程受限于在第八學(xué)期開展，但是并沒有具體的教學(xué)大綱，也沒有關(guān)于人才培養(yǎng)的目的和課程效果評(píng)價(jià)等具體評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，使得其教學(xué)模式與教學(xué)需求發(fā)生較大的偏離[5]。

2 解決問題的思路與方法

針對(duì)以上問題，我們提出要改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的指導(dǎo)思想，切實(shí)以科學(xué)思維方式指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)，貫徹啟發(fā)式教學(xué)；與此同時(shí)，基于歷史畢業(yè)設(shè)計(jì)題目提供豐富的課題選擇，并提供足量的工程設(shè)計(jì)型題目；采取措施提升大學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動(dòng)的參與度，并發(fā)揮本科導(dǎo)師制的指引作用；最后，建立完善的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱，完善畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)和各部分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

首先，以實(shí)踐科學(xué)思維的指導(dǎo)思想開展以畢業(yè)設(shè)計(jì)為代表的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從專業(yè)實(shí)驗(yàn)開始要求學(xué)生的自覺性和參與度，并采取措施落實(shí)這種培養(yǎng)方式在畢業(yè)設(shè)計(jì)課程的延續(xù)性。

自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`從本質(zhì)上而言，是遵循客觀規(guī)律條件下的人類認(rèn)識(shí)自然、改造自然的小型嘗試活動(dòng)。而科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的邏輯規(guī)則，既包括以歸納推理為主要內(nèi)容的歸納邏輯，也包括以演繹推理為主要內(nèi)容的演繹邏輯?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)是一個(gè)由個(gè)別到一般，又由一般到個(gè)別的反復(fù)過程，它是歸納和演繹的統(tǒng)一。因此，在科學(xué)實(shí)踐中，要?jiǎng)?chuàng)造機(jī)會(huì)讓學(xué)生更多從事歸納和演繹的思維活動(dòng)，并以此引導(dǎo)他們自行采取合理的方法完成具體實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

目前，大學(xué)生經(jīng)過中學(xué)專業(yè)課的鍛煉，執(zhí)行既定實(shí)驗(yàn)步[6]驟的能力非常強(qiáng)，但是在自行制定設(shè)計(jì)方案或?qū)嶒?yàn)步驟方面存在嚴(yán)重的能力缺陷，這主要是由于絕大部分的專業(yè)課實(shí)驗(yàn)，仍然停留在應(yīng)當(dāng)對(duì)于照本宣科式教學(xué)的層面。因此從專業(yè)課實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)置的角度，應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生自行搜集實(shí)驗(yàn)藥品的性質(zhì)，并提供課前學(xué)習(xí)的課件等指導(dǎo)材料[7]。鑒于大部分實(shí)驗(yàn)其實(shí)并不存在唯一可選的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，鼓勵(lì)學(xué)生在合理的范圍內(nèi)自行確定實(shí)驗(yàn)參數(shù)；為了滿足不同能力學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求，同時(shí)提供多于教學(xué)需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)量可以更好地滿足學(xué)生選擇的學(xué)習(xí)要求。

其次，從畢業(yè)設(shè)計(jì)選題考慮，應(yīng)當(dāng)基于歷史畢業(yè)設(shè)計(jì)題目建立畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的參考題目庫(kù)，并積極根據(jù)最新的科研方向補(bǔ)充畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，與此同時(shí)，結(jié)合科研成果轉(zhuǎn)化的需求，設(shè)計(jì)一批設(shè)計(jì)型畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，以擴(kuò)大學(xué)生的選擇空間。此外，應(yīng)當(dāng)允許一部分學(xué)生結(jié)合自身在大學(xué)階段的科研和社會(huì)實(shí)踐，自擬題目并在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下完成。一般而言，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的具體要求列舉如下：

(1) 符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、能夠使得學(xué)生在指定時(shí)間內(nèi)得到比較全面的訓(xùn)練。

(2)應(yīng)盡可能結(jié)合社會(huì)實(shí)踐或社會(huì)生產(chǎn)、或者涉及科研和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的具體實(shí)際任務(wù)，選擇有工程背景的項(xiàng)目，鼓勵(lì)與企業(yè)合作，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的深度融合。

(3)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目應(yīng)有一定的難度和工作量要求，使學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)經(jīng)過努力能按時(shí)完成，并可以獲得適當(dāng)?shù)碾A段性成果。

(4)經(jīng)典課題須做相應(yīng)改進(jìn)，其目標(biāo)應(yīng)當(dāng)提升，實(shí)施內(nèi)容重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與此前的工作區(qū)別，在保證一人一題的基礎(chǔ)上，堅(jiān)持以學(xué)生為主體的思想，導(dǎo)師給予學(xué)生靈活多樣的選擇的基本指導(dǎo)思想[8]。

(5)貫徹因材施教的原則，使學(xué)生在知識(shí)水平和實(shí)際動(dòng)手能力獲得提高，并鼓勵(lì)學(xué)生嘗試創(chuàng)造性工作。

需要特別指出的是，在學(xué)生從事畢業(yè)設(shè)計(jì)課程前，提供更詳細(xì)的背景介紹原則上是可行的。具體而言，根據(jù)近五年總共261個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的統(tǒng)計(jì)看，平均78.5%的論文題目涉及無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品的制備及相關(guān)性能研究，具體是用于化工工業(yè)等領(lǐng)域的各種負(fù)載型催化劑或納米催化劑、應(yīng)用于能源器件的電催化劑與儲(chǔ)能電極材料、以及氣體吸附或分離材料等。由于應(yīng)用化學(xué)系組織機(jī)構(gòu)的變動(dòng)，例如2019年起應(yīng)用化學(xué)系與原基礎(chǔ)化學(xué)部合并為化學(xué)系導(dǎo)致的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目中無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品的比例有所下降，但是仍然達(dá)到70.9%。因此，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，關(guān)于無(wú)機(jī)精細(xì)化學(xué)品的題目一方面與催化劑的相關(guān)研究密切關(guān)系。這在一定程度上是由太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院煤化工與煤科學(xué)方面的專業(yè)特色所決定的。針對(duì)這樣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以預(yù)先全面告知學(xué)生涉及催化劑的一般重要科學(xué)問題和實(shí)用問題，制備催化劑的一般工藝路線與測(cè)試表征手段等，從而能夠有助于具體優(yōu)化指導(dǎo)工作，以提升學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的成績(jī)。

再次，為了加深學(xué)生與專業(yè)指導(dǎo)教師的相互了解，需要提升大學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動(dòng)的參與度，并充分發(fā)揮本科導(dǎo)師制的指引作用[6]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)學(xué)校已具辦較多，然而參與學(xué)生比例也只達(dá)到10%，因此讓各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開出短學(xué)時(shí)的實(shí)踐性的科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，才有可能提供更多本科生接觸科研選題和先進(jìn)設(shè)備的機(jī)會(huì)，此外，應(yīng)當(dāng)推廣本科生導(dǎo)師制，其主要作用創(chuàng)造交流機(jī)會(huì)，是讓學(xué)生提前了解專業(yè)導(dǎo)師的科研發(fā)展方向，發(fā)展服務(wù)社會(huì)的專業(yè)能力。2010 年4 月24 日西南科技大學(xué)全面實(shí)施本科生導(dǎo)師制至今實(shí)行已有七年，影響深遠(yuǎn)并且取得較好成績(jī)[9]。

最后，建立具體的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱，是有利于引導(dǎo)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生更好完成畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的。鑒于目前畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)工作中存在的培養(yǎng)目標(biāo)不明確的缺點(diǎn)，我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)首先明確其教學(xué)目標(biāo)，建立完善的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱。一般而言，應(yīng)用化學(xué)類課程畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的教學(xué)目標(biāo)為：

(1)查閱、獲取、分析、綜合文獻(xiàn)資料的能力；

(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或工程方案、分析其合理性的能力；

(3)實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)、化工計(jì)算、繪圖與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的正確選擇的能力；

(4)專業(yè)常用分析設(shè)備的應(yīng)用及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取及分析處理能力；

(5)外文專業(yè)資料的閱讀能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；

(6)撰寫工程設(shè)計(jì)說明書或分析第一手?jǐn)?shù)據(jù)總結(jié)論文報(bào)告的能力；

(7)與科研團(tuán)隊(duì)或工程設(shè)計(jì)溝通協(xié)調(diào)的能力；

(8)語(yǔ)言表達(dá)能力、問題或概念思辨能力，觀點(diǎn)闡述及表達(dá)的能力；

(9)能夠合理準(zhǔn)確分析提出的解決方法對(duì)社會(huì)、環(huán)境等的影響；

(10)樹立學(xué)以致用思想。

針對(duì)目前畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)環(huán)節(jié)不細(xì)致的特點(diǎn)，制定了五個(gè)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)計(jì)劃并明確其教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)要求，得到培養(yǎng)計(jì)劃表，如表1所示。

表1 太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)計(jì)劃表

表1(續(xù))

圖1給出應(yīng)用化學(xué)專業(yè)相關(guān)的新舊畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)示意圖。可以清楚的看到，不同于舊畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中僅提前兩月開始畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，新畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)在第七學(xué)期開學(xué)后即開始提供畢業(yè)設(shè)計(jì)選題；不同于舊畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)利用示范性的科研能力訓(xùn)練課程提升學(xué)生科研素養(yǎng)的做法，新的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)更依賴個(gè)性化的師生交流以及學(xué)生對(duì)于文獻(xiàn)的搜集與分析提高學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案或設(shè)計(jì)方案的能力。在新的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，要求學(xué)生開題環(huán)節(jié)即對(duì)于其實(shí)驗(yàn)方案或設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行答辯，顯然可以創(chuàng)造機(jī)會(huì)，暴露可能的問題。最后，不同于舊畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中主要考察論文寫作水平和答辯效果來(lái)判定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的做法，新畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)綜合考慮和開題環(huán)節(jié)答辯的效果，中期檢查時(shí)學(xué)生的進(jìn)展以及最終答辯的成效來(lái)給予課程效果評(píng)價(jià)，顯然更能夠促進(jìn)過程質(zhì)量控制，更能反應(yīng)學(xué)生的真實(shí)表現(xiàn)。事實(shí)上，過程監(jiān)控的有效性已經(jīng)由一些高校的教學(xué)實(shí)踐所證實(shí)[10]。

圖1 太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)改革前后比較圖

3 結(jié)論

結(jié)合其他高校應(yīng)用化學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的類似問題，針對(duì)太原理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程中的選題過時(shí)、教學(xué)形式僵化，考核標(biāo)準(zhǔn)不合理等問題，本論文提出要改進(jìn)其前置的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，并提高工程設(shè)計(jì)型題目的比例。與此同時(shí)，提升大學(xué)生參與專業(yè)教師科研的比例，促進(jìn)師生科研創(chuàng)新方面的交流，同時(shí)建立可階段量化課程效果的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)大綱。本文提出的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改革方案對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的相關(guān)專業(yè)都有一定參考價(jià)值。