強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革與探索
——以安徽理工大學(xué)為例

吉小利，邢宏龍，張曉梅，石建軍，甘 穎

(安徽理工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，安徽 淮南232001)

1 引 言

隨著社會發(fā)展的日新月異，用人單位對于本科畢業(yè)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的要求也越來越高。因此，如何培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，已經(jīng)成為本科教學(xué)中急需解決的問題之一?？v觀全國理工科高校，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是開設(shè)率較高的專業(yè)之一，開設(shè)學(xué)校已達四百多所，根據(jù)教育部頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，該專業(yè)目錄指出了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是理工科結(jié)合但是以理科為主，是聯(lián)系基礎(chǔ)化學(xué)理論與化學(xué)工程應(yīng)用的專業(yè)，畢業(yè)生可授予理學(xué)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位[1,2]。該類理工科專業(yè)，專業(yè)實驗教學(xué)對于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)顯得分外重要，必須要與時俱進，才能培養(yǎng)出適應(yīng)社會發(fā)展的高素質(zhì)的應(yīng)用化學(xué)人才。

2 存在的問題

就目前來看，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)仍然存在諸多問題，如實驗開設(shè)項目陳舊，實驗項目驗證性有余，前沿性應(yīng)用性不足；教學(xué)方法老套，很多學(xué)生照抄實驗講義，機械地實驗，學(xué)生獨立思考甚少，更談不上對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和發(fā)展；實驗考核方式單一，往往只看實驗報告的內(nèi)容，不重視實驗過程的操作和創(chuàng)新能力的表現(xiàn)。這樣的專業(yè)實驗教學(xué)，如同雞肋，學(xué)生的實驗技能和創(chuàng)新能力得不到進一步提高。

3 改革措施及實踐

在充分認識應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗存在問題的基礎(chǔ)上，筆者以安徽理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)為例，從以下幾個方面進行專業(yè)實驗教學(xué)改革和實踐。

3.1 構(gòu)建科學(xué)合理的應(yīng)化專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗課程體系

本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)創(chuàng)建于2003年，辦學(xué)方向為有機合成和高分子合成兩個方向，學(xué)生畢業(yè)授予理學(xué)學(xué)士，就業(yè)立足于安徽省及長三角地區(qū)，十多年的辦學(xué)過程中一直不斷地進行著專業(yè)改革和實踐探索。對于專業(yè)培養(yǎng)方案也是每兩年修訂一次，在修訂2018版應(yīng)化專業(yè)培養(yǎng)方案時，充分認識到實踐環(huán)節(jié)對于創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的重要性，專業(yè)實踐環(huán)節(jié)增至45.5 學(xué)分（總學(xué)分180），構(gòu)建了“全過程、遞進式”的實驗教學(xué)體系，讓實驗教學(xué)貫穿到大學(xué)4年教學(xué)的全過程中。大一大二開設(shè)四大化學(xué)基礎(chǔ)實驗和化工原理實驗，大三大四強化專業(yè)實驗課程的開設(shè)比重，不僅有《高分子化學(xué)實驗》（32學(xué)時）、《高分子物理實驗》（24 學(xué)時）等專業(yè)基礎(chǔ)實驗，而且開設(shè)了《現(xiàn)代儀器分析實驗》（24 學(xué)時）、《應(yīng)化專業(yè)綜合實驗》（80 學(xué)時）、《應(yīng)化專業(yè)專門化實驗》（64 學(xué)時）等綜合實驗課程。經(jīng)過大一大二基礎(chǔ)實驗的訓(xùn)練，鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生選擇感興趣的科研方向，從大二暑假開始進入導(dǎo)師實驗室接受創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。但導(dǎo)師制中受訓(xùn)學(xué)生覆蓋面有限，因此本專業(yè)在全校范圍內(nèi)率先開設(shè)了《科研訓(xùn)練》課程，讓所有三年級學(xué)生都分配到各位指導(dǎo)老師的課題組，集中時間獨立完成一個小研究課題，讓學(xué)生得到系統(tǒng)的指導(dǎo)和訓(xùn)練。查閱文獻，撰寫文獻綜述和開題報告，進行實驗方案設(shè)計、數(shù)據(jù)分析與處理、實驗報告撰寫等，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法，綜合實踐能力和創(chuàng)新能力得到明顯的提升，實現(xiàn)從實驗環(huán)節(jié)到畢業(yè)論文環(huán)節(jié)之間的無縫對接，從而能在大四畢業(yè)論文環(huán)節(jié)產(chǎn)生質(zhì)的提高[3]。學(xué)生在4 年大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中通過導(dǎo)師制、科研訓(xùn)練周、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃、開放型實驗室、創(chuàng)客實驗室、實習(xí)實訓(xùn)等，隨時獲得實踐的機會，達到創(chuàng)新能力培養(yǎng)和提高的目的。

3.2 強化實驗教學(xué)方式方法改革

強化實驗教學(xué)方式方法的改革，形成了授課、自主學(xué)習(xí)與多媒體信息化相結(jié)合的授課模式。對于專業(yè)實驗的教學(xué)，都是綜合性和設(shè)計性實驗，教師授課不是照本宣科，主要是提供訓(xùn)練題目，啟發(fā)式拋出問題，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維，并在實驗后和學(xué)生一起探討實驗結(jié)果，找出存在的問題和改進的方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力。學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過查閱相關(guān)文獻，自主復(fù)習(xí)以前學(xué)習(xí)的基本實驗操作和技能，并獨立完成實驗方案的設(shè)計，列出所需實驗藥品和儀器，進行實驗項目的實施。教師利用多媒體技術(shù)，通過課件上網(wǎng)，視頻教學(xué)，網(wǎng)上互動討論，網(wǎng)上答疑等，全天候幫助學(xué)生自學(xué)。

3.3 整合和改革現(xiàn)行的專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容

本著“厚基礎(chǔ)、重應(yīng)用、保特色、顧前沿”原則，構(gòu)建新的專業(yè)實驗課程群，注重實驗項目的設(shè)置與時俱進。特別是《應(yīng)化專業(yè)綜合實驗》、《應(yīng)化專業(yè)專門化實驗》這兩門專業(yè)實驗課程，全部為綜合性、設(shè)計性實驗。主要做法是鼓勵教師基于現(xiàn)行實驗室條件，將科研引入，促進實驗教學(xué)，在自身研究成果或課題實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上提出實驗項目、內(nèi)容、要求、所需儀器設(shè)備，制定新的實驗教學(xué)大綱和實驗講義。目前本專業(yè)開設(shè)的《應(yīng)化專業(yè)綜合實驗》、《應(yīng)化專業(yè)專門化實驗》實驗項目見表1和表2。

表1 《應(yīng)化專業(yè)綜合實驗》項目一覽表

表2 《應(yīng)化專業(yè)專門化實驗》一覽表

在這些實驗項目中，絕大多數(shù)來自于教師的科研課題，包括國家級、省級、校級或企業(yè)合作課題，既緊跟時代發(fā)展前沿，又具有一定的應(yīng)用性，注重對學(xué)生各方面知識點和能力的訓(xùn)練。例如，實驗項目“檸檬酸碳源碳點的制備、光學(xué)表征及電化學(xué)性能”來自于安徽省教育廳自然科學(xué)研究重大項目“量子點耦合適配體光電傳感關(guān)鍵技術(shù)研究及其在重金屬檢測中的應(yīng)用”，實驗中采用一步微波法合成碳點溶液，對制備的碳點溶液進行紫外和熒光表征，并測試碳點溶液修飾的玻碳電極的電化學(xué)性能。實驗項目“高吸水樹脂的制備與性能研究”來自于安徽省教育廳自然科學(xué)研究項目“納米復(fù)合高吸水性樹脂的超聲制備及性能研究”，讓學(xué)生設(shè)計不同的樹脂合成的配方和合成工藝，并對其進行結(jié)構(gòu)和吸水性能的測試，最終分析得出影響樹脂吸水性能的因素等。每個實驗中，學(xué)生通過查文獻，定方案，動手實施方案，進行結(jié)果分析，最終得出結(jié)論。在該過程中，學(xué)生的主觀能動性得到充分發(fā)揮，實驗課學(xué)習(xí)中獲得新知，從而獨立研究能力和自主創(chuàng)新能力得到提高。

3.4 進一步強化和完善實驗師資隊伍

在應(yīng)化專業(yè)實驗教學(xué)中，新開發(fā)實驗項目都是綜合性和設(shè)計性項目，鼓勵高水平教師承擔(dān)實驗教學(xué)。本專業(yè)實驗教學(xué)團隊正形成以具有博士學(xué)位人員，中高級職稱為主的師資力量。其中博士7人，碩士2 人，正高級職稱4 人，副高級職稱3 人的實驗教學(xué)團隊，為學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)提供了良好的師資保障。

3.5 建立科學(xué)的實驗成績評價體系

不斷探索，建立起平時成績累積計分（占70%）和期末考試（占30%）相結(jié)合的成績評定辦法。平時成績的統(tǒng)計，主要依據(jù)實驗方案的設(shè)計，實驗操作和實驗結(jié)果表征與分析等方面綜合考察給出分值，最后累積計分求平均值作為平時成績。期末考試采取筆試，主要考查學(xué)生對專業(yè)綜合實驗設(shè)計、實驗操作要領(lǐng)、數(shù)據(jù)表征及分析等知識點的掌握情況。對于《科研訓(xùn)練》，采取導(dǎo)師負責(zé)制和小組答辯相結(jié)合的方式，由導(dǎo)師按照平時實驗、訓(xùn)練報告等計分占70%，小組答辯占30%給出成績評價。

4 結(jié) 語

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)改革，對于夯實學(xué)生的理論知識，提高學(xué)生的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提升總體素質(zhì)，都起到了積極作用。安徽理工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生在安徽省第一屆和第二屆大學(xué)生化學(xué)實驗競賽中表現(xiàn)突出。在近幾年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目申請上本專業(yè)學(xué)生獲批數(shù)目也較多，在“互聯(lián)網(wǎng)+”，“挑戰(zhàn)杯”，“節(jié)能減排”等多項創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中表現(xiàn)良好。根據(jù)近3年本專業(yè)學(xué)生考研復(fù)試和就業(yè)反饋，學(xué)生在改革后的實驗教學(xué)中訓(xùn)練效果良好，受到用人單位和研究生招生單位的好評。