全方位多層次立體化的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)模式的構(gòu)建與實踐

黃健涵，陳立妙，曾冬銘，李亞娟，桑商斌，潘春躍，王海燕，唐俊濤，宋相志，王一凡，羅一鳴，劉又年

中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，長沙 410083

實驗教學(xué)是應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，在專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性作用[1]。當(dāng)前，新工科和國家一流本科專業(yè)建設(shè)的大環(huán)境對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)提出了新要求，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)如何結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，創(chuàng)新教育理念，貫徹“強(qiáng)化基礎(chǔ)、注重綜合、突出創(chuàng)新、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”的改革方針，構(gòu)建新的實驗教學(xué)模式，更新實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)，實現(xiàn)實驗教學(xué)的線上線下融合、虛實互補(bǔ)的多元協(xié)同混合式教學(xué)，體現(xiàn)信息技術(shù)與實驗教學(xué)的深度融合，助推應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)涵式發(fā)展，是新時代提出的新命題[2,3]。對標(biāo)新工科和一流本科專業(yè)建設(shè)的要求，中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)立足自身定位，在國家級工科大學(xué)化學(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)基地、國家級化學(xué)實驗教學(xué)示范中心、國家級礦冶工程化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心、國家級一流課程等本科教育質(zhì)量工程項目建設(shè)的引領(lǐng)下，秉承“寬口徑、厚基礎(chǔ)、凸特色、重創(chuàng)新”的辦學(xué)方針[4]，堅持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念，打破以往的慣性思維，按照目標(biāo)導(dǎo)向的方式對實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等進(jìn)行系統(tǒng)性的教學(xué)改革，建立了全方位多層次立體化的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)新模式，大幅度提升了實驗教學(xué)效果，豐富了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)建設(shè)內(nèi)涵。

1 創(chuàng)新教育理念，牢固樹立人才培養(yǎng)的中心地位

當(dāng)前，相對于理論教學(xué)，化學(xué)實驗教學(xué)的重視程度還有待進(jìn)一步加強(qiáng)，重理論輕實驗的現(xiàn)象仍然存在，實驗課程中學(xué)生“做的不少，會的不多”現(xiàn)象還比較嚴(yán)重，實驗教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成還不夠理想[1]。為此，我們創(chuàng)新教育理念，將實驗教學(xué)由理論教學(xué)的“從屬”轉(zhuǎn)變?yōu)槿瞬排囵B(yǎng)的“重要組成部分”，2016年的培養(yǎng)方案將實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)修改到占總學(xué)分的34.3% (總學(xué)分179.5)，實驗教學(xué)占實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的80.0%，凸顯了實驗教學(xué)的中心地位。實驗教學(xué)從后臺走向前臺，由“從屬”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲗?dǎo)”，成為創(chuàng)新教學(xué)的主體角色，讓實驗教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生興趣、心向和情感的良好場所。同時，以人為本，突出學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)，抓好實驗課前預(yù)習(xí)、課中討論、課后總結(jié)報告的三環(huán)節(jié)。通過學(xué)生主持課中實驗討論等教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，突出研究與探索，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)技能訓(xùn)練和智能培養(yǎng)同步發(fā)展。嚴(yán)格要求，重視原始實驗記錄，注重科學(xué)精神教育、人文素養(yǎng)教育和終身學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。另外，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、云計算、大數(shù)據(jù)等信息化技術(shù)，實現(xiàn)實驗教學(xué)的線上線下融合、虛實互補(bǔ)，促成多元協(xié)同混合式教學(xué)，推動信息技術(shù)與實驗教學(xué)的深度融合，構(gòu)建以“思想政治引領(lǐng)、核心價值塑造和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為主線的以本為本的實驗教學(xué)模式[4]。

2 構(gòu)建全方位多層次立體化的實驗教學(xué)體系

以專業(yè)特色方向為導(dǎo)向，以“基本要求+特色”為出發(fā)點(diǎn)，重組“四層次一體化”實驗教學(xué)體系，理工結(jié)合，線上線下融合，虛實互補(bǔ)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)貫穿，構(gòu)建了以基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、科學(xué)訓(xùn)練、專題實驗和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為紐帶的全方位多層次立體化的實驗教學(xué)體系，并基于產(chǎn)出導(dǎo)向理念，不斷優(yōu)化，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方式，突出實驗教學(xué)體系對專業(yè)人才培養(yǎng)的重要支撐作用。

2.1 全方位

(1) 以思想政治教育為引領(lǐng)。將思想政治教育貫穿實驗教學(xué)全過程，挖掘?qū)嶒炚n程中的思政元素，發(fā)揮實驗教學(xué)的育人功能，將實驗課程與育人有機(jī)結(jié)合，達(dá)到“潤物細(xì)無聲”的育人效果。例如，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗中，強(qiáng)調(diào)實驗安全和環(huán)境保護(hù)；通過學(xué)習(xí)“三廢”處理，樹立“生態(tài)興則文明興”的理念，了解藍(lán)天白云保衛(wèi)戰(zhàn)等國家政策，踐行清潔生產(chǎn)、科學(xué)治污和可持續(xù)發(fā)展[5]。在無機(jī)化學(xué)實驗“氯化鈉的提純”“膽礬的精制”等實驗中，培養(yǎng)學(xué)生誠信、友善及互助的價值觀，并讓學(xué)生樹立環(huán)保觀念。在分析化學(xué)實驗中，所有的分析檢測都需要進(jìn)行至少三次的平行試驗，在數(shù)據(jù)處理中對數(shù)字的取舍以及運(yùn)算都有嚴(yán)格的要求，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和嚴(yán)密的邏輯思維[6]。

(2) 以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向。理順實驗教學(xué)體系，在夯實四大基礎(chǔ)實驗的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化專業(yè)實驗，設(shè)置專業(yè)綜合實驗、專業(yè)科學(xué)訓(xùn)練、專業(yè)專題實驗和畢業(yè)論文環(huán)節(jié)。教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性，教學(xué)方法關(guān)注規(guī)范，注重結(jié)果，強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、分析綜合和判斷創(chuàng)新。注重化學(xué)與化工相結(jié)合，理論與應(yīng)用相結(jié)合，書本與實驗相結(jié)合，研究與創(chuàng)新相結(jié)合，真實與虛擬相結(jié)合，探究與工藝相結(jié)合。建立制備–分離–成型–應(yīng)用、制備–提純–表征–性能、制備–應(yīng)用–環(huán)保等多工藝路線，將科研的手段、技能和方法融入實驗項目中，將工藝條件的摸索融入實驗過程中，助推“科研成果進(jìn)實驗課堂、科研進(jìn)實驗室、科研進(jìn)實驗教材”，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)展。

(3) 以綜合素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)。① 依托國家級實驗教學(xué)示范中心、礦冶工程化學(xué)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心等平臺，通過開設(shè)名師論壇、企業(yè)交流、校友講座等方式，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立人格、思辨精神、專業(yè)視野、職業(yè)規(guī)范等綜合素質(zhì)。② 利用國家工科基礎(chǔ)課程化學(xué)教學(xué)基地等平臺，以教師的科研項目和大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目為依托，科教融合，協(xié)同育人，科學(xué)設(shè)計學(xué)生的科學(xué)研究途徑，由淺入深、由簡單到復(fù)雜、由合作到獨(dú)立，一步一步地完成科學(xué)研究過程，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識，實現(xiàn)科研素養(yǎng)、能力和綜合素質(zhì)的飛躍。③ 利用“校–院–企”的相互協(xié)作，聯(lián)合建立學(xué)生校外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基地和實踐基地，為學(xué)生的工程訓(xùn)練、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)論文等提供堅實的平臺，專業(yè)聘請了30余位企業(yè)專家擔(dān)任兼職教師，參與專業(yè)選修課、科學(xué)訓(xùn)練、專題實驗、實習(xí)及畢業(yè)論文的教學(xué)，豐富了專業(yè)實驗教學(xué)的內(nèi)容，著力培養(yǎng)學(xué)生的工程能力與創(chuàng)業(yè)意識。

2.2 多層次

(1) 重組基礎(chǔ)實驗，夯實基礎(chǔ)。以優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)為先導(dǎo)，將四門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程的有關(guān)原理和方法整合，形成以物質(zhì)制備為主線，基本操作、物理化學(xué)實驗研究方法和現(xiàn)代儀器分析手段為基本內(nèi)容的基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程體系。以方法論和學(xué)科基礎(chǔ)知識的綜合運(yùn)用為原則，重組實驗項目和實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生扎實的化學(xué)實驗基本技能。如無機(jī)化學(xué)實驗中將化學(xué)基本操作、實驗研究方法和現(xiàn)代分析手段等有機(jī)融合，主要涉及基本操作實驗，包括化學(xué)實驗基本知識、無機(jī)物分離和純化方法、基本理化數(shù)據(jù)測定方法、常規(guī)無機(jī)物制備原理和方法、常見定量分析方法以及與元素化學(xué)原理相關(guān)的沉淀反應(yīng)、顏色反應(yīng)等定性分析方法，給學(xué)生呈現(xiàn)一個比較完整的化學(xué)實驗基本知識體系。有機(jī)化學(xué)實驗中，強(qiáng)化蒸餾、重結(jié)晶、萃取與分液、薄板層析、柱層析、干燥、測折射率、測熔點(diǎn)、分餾、水蒸氣蒸餾、分水器的使用、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的使用、無水無氧技術(shù)等常規(guī)操作，熟悉基本的有機(jī)化合物如：乙酰苯胺、乙酰水楊酸、安息香、苯甲醇和苯甲酸、乙酰二茂鐵、對氨基苯甲酸以及對氨基苯甲酸乙酯的制備方法。通過訓(xùn)練學(xué)生的基本實驗操作，培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、分析問題和解決問題的能力，同時加深學(xué)生對基本化學(xué)原理的理解，為今后進(jìn)一步深造和開展實際工作或進(jìn)行化學(xué)相關(guān)科學(xué)研究奠定良好的實驗基礎(chǔ)。

(2) 整合綜合實驗，打通科研生產(chǎn)全流程。我們優(yōu)化了專業(yè)綜合實驗體系，編寫了一本全新的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)綜合實驗教材《化學(xué)化工綜合實驗》，在第六學(xué)期開設(shè)64學(xué)時的應(yīng)用化學(xué)綜合實驗。實驗內(nèi)容將無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)知識及無機(jī)合成、有機(jī)合成、生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、電化學(xué)、材料化學(xué)、分離工程與技術(shù)等多門專業(yè)基礎(chǔ)知識有機(jī)結(jié)合，并結(jié)合我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在有色金屬資源化學(xué)方面的特色與優(yōu)勢，精心挑選了“BiOX (X =ClBrI)的制備表征及其光催化性能研究”“二氫吡啶類心血管藥物硝苯地平的合成與結(jié)構(gòu)表征”“超級電容器用導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)合成及性能測試”“水系鋅離子扣式電池組裝及電化學(xué)性能測試”“GC-MS和LC-MS聯(lián)合表征血漿中小分子化合物”“食品危害因子的拉曼快速檢測及基底材料的制備”“聚磷酸銨的制備及阻燃性能測試”“電解法印染廢水脫色及COD的測定”“用液膜分離法處理含銅溶液”“氯化氫催化氧化及反應(yīng)動力學(xué)虛擬仿真實驗”和“高硫高砷金精礦的氧化焙燒–氰化浸出虛擬仿真實驗”等11個實驗項目供學(xué)生選擇。新的實驗內(nèi)容：① 緊扣當(dāng)今現(xiàn)實以及企業(yè)的技術(shù)難題，注重理論、實驗與社會需求之間的銜接，使學(xué)生真正體會到化學(xué)創(chuàng)造世界，激勵學(xué)生從事化學(xué)的熱情，拓寬學(xué)生的知識面。② 強(qiáng)調(diào)項目的綜合性，做到合成–表征–應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，克服“照方抓藥”的弊端以及傳統(tǒng)實驗中方法與技能互不相干的脫節(jié)現(xiàn)象。③ 體現(xiàn)項目的研究性，實驗內(nèi)容涉及材料的配比、結(jié)構(gòu)與性能的構(gòu)效關(guān)系，同時引入新的檢測手段及儀器設(shè)備，對大型儀器的使用進(jìn)行培訓(xùn)。④ 拓展項目的應(yīng)用，實現(xiàn)由基礎(chǔ)向應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，涉及材料的應(yīng)用性能，如催化、發(fā)光、電化學(xué)、阻燃等特性。⑤ 體現(xiàn)項目的工程放大，提供離子交換、膜分離和超臨界萃取技術(shù)，引入成型中的噴霧干燥、反應(yīng)中的固定床催化等實驗項目，體現(xiàn)實驗室的小試與工業(yè)生產(chǎn)的銜接，對工藝的設(shè)備進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，獲取工藝數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步工藝設(shè)計提供基本參數(shù)。⑥ 踐行綠色化學(xué)理念。通過開展微量實驗、妥善處理實驗室“三廢”、采用仿真技術(shù)輔助實驗教學(xué)等手段，降低教育成本、減輕環(huán)境污染，提高學(xué)生的環(huán)保意識，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。例如，基于當(dāng)前印染廢水的治理難題，引入了“電解法印染廢水脫色及COD的測定”實驗，讓學(xué)生掌握粒子群電極電解法脫色法過程中活性炭的吸附富集、電解作用，催化分解作用等作用的協(xié)同，進(jìn)一步組裝脫色反應(yīng)器，對人造的亞甲基藍(lán)溶液通電條件下脫色，測定實驗前后亞甲基藍(lán)的COD值，掌握電解法印染廢水脫色技術(shù)和COD測定技術(shù)。

(3) 導(dǎo)入科學(xué)訓(xùn)練，培養(yǎng)科學(xué)研究方法。依托本專業(yè)的有色金屬材料科學(xué)與工程教育部重點(diǎn)實驗室、化學(xué)電源湖南省重點(diǎn)實驗室、微納材料界面科學(xué)湖南省重點(diǎn)實驗室和共建的有稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實驗室、先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心、國家貴金屬材料工程技術(shù)研究中心和湖南華菱線纜股份有限公司國家技術(shù)中心等七大科研平臺，為學(xué)生在第七學(xué)期開設(shè)32學(xué)時的科學(xué)訓(xùn)練課程。一方面，我們將教師的科研項目、科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容，如“聚合硫酸鐵的制備及廢水的處理”是曾冬銘教授的科研成果轉(zhuǎn)化項目，“ZnO粉體及熒光、壓敏、氣敏性能的測定”是陳立妙教授的科研項目；另一方面進(jìn)行開放式教學(xué)，開發(fā)了“聚乙烯醇縮甲醛膠的制備、游離甲醛的消除與測定”“硬脂酸鋅、鋇、鎘PVC熱穩(wěn)定劑的制備及性能”“聚醋酸乙烯酯的制備及粘結(jié)性能測試”和“洗滌劑、雪花膏的研制及性能”等實驗項目，讓學(xué)生在專業(yè)實驗室進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練。這些科學(xué)訓(xùn)練在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生自主完成。① 學(xué)生依據(jù)實驗項目，提出問題，搜集資料，探究解決的途徑。② 歸納研究方案，提出假設(shè)，進(jìn)行可行性論證。③ 制定研究方案，進(jìn)行實驗，按計劃進(jìn)行科學(xué)探究。④ 規(guī)范操作，收集數(shù)據(jù)。⑤ 數(shù)據(jù)處理，推理論證，獲得實驗結(jié)論，驗證猜想與假設(shè)。在科學(xué)訓(xùn)練完成后，還要求學(xué)生就自己的科學(xué)訓(xùn)練內(nèi)容參照《化學(xué)學(xué)報》雜志的格式撰寫一篇科學(xué)小論文，讓學(xué)生熟悉科研論文的一般書寫格式和要求。

(4) 切入專題實驗，理順科學(xué)研究思路。我們在第七學(xué)期的最后三周集中切入專題實驗，要求學(xué)生進(jìn)入科研團(tuán)隊教師的實驗室選題，結(jié)合所學(xué)的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和“文獻(xiàn)檢索”“專業(yè)英語”等專業(yè)課程，就某一個專題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，查閱相關(guān)研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，寫出文獻(xiàn)綜述報告。然后在教師指導(dǎo)下，制訂實驗方案，自行進(jìn)行實驗的組織，包括化學(xué)藥品的準(zhǔn)備、儀器的組裝、實驗的操作、數(shù)據(jù)處理、小論文的寫作等。通過專題實驗，學(xué)生的查閱文獻(xiàn)能力、文獻(xiàn)綜述能力、實驗的組織與操作能力以及分析問題和解決問題的能力都得到了有效訓(xùn)練，為第八學(xué)期畢業(yè)論文工作的順利開展打下了良好基礎(chǔ)。在此過程中，① 專業(yè)實驗室、科研實驗室和科研平臺向?qū)W生“三開放”(時間、空間和內(nèi)容上開放)，鼓勵學(xué)生早期參與導(dǎo)師課題，通過研討式與探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)作風(fēng)和習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的原始創(chuàng)新能力；② 鼓勵學(xué)生參加高水平國內(nèi)外學(xué)科競賽，如中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計競賽、全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽等；③ 鼓勵學(xué)生申請各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，通過項目驅(qū)動，尋找自己的興趣點(diǎn)與關(guān)注的研究熱點(diǎn)；④ 鼓勵學(xué)生參加開放性實驗項目，利用學(xué)校和學(xué)院的公共平臺培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；⑤ 鼓勵學(xué)生參與學(xué)院與比亞迪、格林美、鵬輝、長遠(yuǎn)鋰科等20余家上市企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)創(chuàng)新人才所提出的創(chuàng)新項目，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研的發(fā)展。

2.3 立體化

(1) 理工結(jié)合。中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是介于化學(xué)和化工之間的應(yīng)用理科專業(yè)。以新工科建設(shè)為契機(jī)，主動適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，強(qiáng)化理科基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)理科向工科的延伸，瞄準(zhǔn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的應(yīng)用型人才。因此，在實驗環(huán)節(jié)中注重：① 既要完成一般的化學(xué)實驗，也要完成“化工原理實驗”，突出工程實驗的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論與工程實踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)工程觀念的培養(yǎng)，注重化工實驗的共性問題；② 既有專業(yè)綜合實驗，又有工藝實驗；③ 既要進(jìn)行化學(xué)理論、結(jié)構(gòu)與性能方面的探討，又要進(jìn)行化工計算與設(shè)計；④ 實驗完成后既要寫實驗報告、科學(xué)論文，又要做工藝設(shè)計與工程設(shè)計。強(qiáng)化化工應(yīng)用意識，加強(qiáng)向工科的滲透，實現(xiàn)理工結(jié)合。

(2) 虛實互補(bǔ)。將實驗教學(xué)與微課、慕課、虛擬仿真等信息技術(shù)深度融合，通過線上線下融合、虛實互補(bǔ)的協(xié)同混合式教學(xué)。利用國家級礦冶工程化學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心平臺，開發(fā)了“氯化氫催化氧化及反應(yīng)動力學(xué)虛擬仿真實驗”“鋰硫電池材料制備、軟包電池制作與性能測試”“高硫高砷金精礦的氧化焙燒-氰化浸出虛擬仿真實驗”“火法煉銅虛擬仿真實驗”等28個虛擬仿真項目供學(xué)生選擇實驗。自2016年以來，在線實驗達(dá)10300余人次。

(3) 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)貫穿。中南大學(xué)在全國高校中首次提出“建設(shè)創(chuàng)新型大學(xué)”的理念，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育落實在實驗教學(xué)全過程，要求學(xué)生參加課外活動、科研實踐和社會實踐，必須取得至少6學(xué)分。① 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。瞄準(zhǔn)科學(xué)前沿，通過精選實驗教材和新編特色實驗教材，將學(xué)科前沿知識和最新科研成果融入到實驗教學(xué)，拓展實驗教學(xué)內(nèi)容。例如，劉洪濤教授主講“應(yīng)用化學(xué)綜合實驗”，結(jié)合中南大學(xué)在新能源材料領(lǐng)域的特色與優(yōu)勢，將最新電極制備與性能評價方法的成果作為案例，融入實驗教學(xué)。鐘宏教授主講“化工計算與設(shè)計”，引入團(tuán)隊的國家科技進(jìn)步二等獎項目“硫化礦新型高效捕收劑的合成技術(shù)與浮選應(yīng)用”，把教學(xué)內(nèi)容推向?qū)W科前沿。建立學(xué)生設(shè)定課題、查閱資料、設(shè)定方案、解決問題的教學(xué)方法和組織形式，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維，科學(xué)研究反哺實驗教學(xué)。② 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。設(shè)計探索性實驗，熟悉科學(xué)研究的方法和過程，引導(dǎo)學(xué)生盡早從事科研活動，加入導(dǎo)師科研團(tuán)隊，參與導(dǎo)師科研項目[7]。例如，王平山教授是中組部國家級人才，主講“應(yīng)用化學(xué)綜合實驗”，在實驗教學(xué)過程中，把自己的豐富科研經(jīng)驗結(jié)合專業(yè)知識傳授給學(xué)生，讓學(xué)生自然而然明白了一流的科研應(yīng)該怎樣做。③ 鼓勵學(xué)生積極申報學(xué)校創(chuàng)新研究項目，以課題研究為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和動手能力。④ 以賽促學(xué)，以學(xué)帶賽，賽學(xué)結(jié)合，提升學(xué)生實踐能力。每年4月，學(xué)院開設(shè)專題講座和技術(shù)培訓(xùn)，指導(dǎo)學(xué)生參加各類實驗訓(xùn)練和競賽活動，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識以及安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)評價等知識的綜合能力。學(xué)生自行組建團(tuán)隊，進(jìn)行項目設(shè)計，參加國內(nèi)外學(xué)科競賽。通過學(xué)科競賽提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，實現(xiàn)“教學(xué)改革–學(xué)科競賽–科技創(chuàng)新”的互促。

3 取得的主要成果

構(gòu)建的全方位多層次立體化的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)新模式助推了中南大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的內(nèi)涵式發(fā)展，近3年來獲“國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃‘1311’體系創(chuàng)新及十年實踐”“‘四三式’創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”等國家教學(xué)成果獎2項，“近化學(xué)類專業(yè)化學(xué)化工課程信息化混合式教學(xué)的研究與實踐”等省級教學(xué)成果獎多項；建立2個智慧教室；獲“氯化氫催化氧化虛擬仿真實驗”“高硫高砷金精礦的氧化焙燒——氰化浸出虛擬仿真實驗”等國家級虛擬仿真實驗項目2項，“火法煉銅虛擬仿真實驗”等湖南省虛擬仿真實驗項目3項；建設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)、大學(xué)化學(xué)等國家級“金課”2門；獲工科大學(xué)化學(xué)、工科大學(xué)化學(xué)實驗等國家精品資源共享課4門，“有機(jī)化學(xué)-結(jié)構(gòu)、反應(yīng)、機(jī)理、合成”等湖南省一流課程3門；出版《化學(xué)化工綜合實驗》《無機(jī)化學(xué)實驗》《現(xiàn)代分析化學(xué)試驗》(第2版)等實驗教材6部。教師教學(xué)能力不斷提升，獲第一屆全國高等學(xué)校物理化學(xué)(含實驗)教學(xué)微課大賽、湖南省首屆微課大賽等教學(xué)獎勵15項。學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量明顯提高，近5年學(xué)科競賽參與率50%以上，獲中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計競賽、全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽、全國大學(xué)生化工實驗大賽等國家級競賽獎勵58項，其中國家A類競賽獎勵30余項。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目參與率60%以上，承擔(dān)國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目70余項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇；每年15%左右的學(xué)生畢業(yè)論文獲校級優(yōu)秀畢業(yè)論文；畢業(yè)生升學(xué)深造率年均43.0%。畢業(yè)生適應(yīng)社會需求，學(xué)生就業(yè)率年均98.0%。近5年調(diào)查結(jié)果顯示，畢業(yè)生對本專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量評價高(94.4%)，用人單位對畢業(yè)生滿意。專業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，先后獲得了國家特色專業(yè)(2009)、國家綜合改革試點(diǎn)專業(yè)(2015)和國家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)(2020)，專業(yè)排名穩(wěn)居全國同類專業(yè)前3%。

4 結(jié)語

在新工科和國家一流本科專業(yè)建設(shè)大背景下，針對當(dāng)前應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生實驗教學(xué)中實驗課程建設(shè)內(nèi)涵不夠、重理論輕實驗、學(xué)生技能訓(xùn)練與綜合素質(zhì)培養(yǎng)不協(xié)調(diào)等問題，創(chuàng)新教育理念，將思想政治教育貫穿實驗教學(xué)全過程，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育貫穿實驗教學(xué)全過程，突出實驗教學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的主導(dǎo)作用，推進(jìn)教學(xué)設(shè)計科學(xué)化、教學(xué)內(nèi)容精細(xì)化、教學(xué)手段靈活化、教學(xué)方法多樣化，構(gòu)建了全方位多層次立體化的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)新模式，將訓(xùn)練實驗技能、訓(xùn)練知識轉(zhuǎn)移能力、訓(xùn)練創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識等環(huán)節(jié)相互融合，從課內(nèi)延伸到課外，提高了學(xué)生的動手能力和綜合素質(zhì)，提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究問題和解決問題的能力，助推應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的內(nèi)涵式發(fā)展。