新工科背景下地方本科高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探討
——以高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為例

聶勝?gòu)?qiáng) 陳舒憶 成 剛 左成光 覃 慧

（1.貴陽(yáng)學(xué)院<化學(xué)與材料工程學(xué)院>，貴州 貴陽(yáng) 550005；2.貴陽(yáng)市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，貴州 貴陽(yáng) 550005）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，制造業(yè)的振興對(duì)人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。 工科是制造業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，在我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)期，工科教育在高等教育體系中的地位和水平是實(shí)現(xiàn)國(guó)家制造業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)以及提升國(guó)家制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。 在這樣的背景下，“天大行動(dòng)”“復(fù)旦共識(shí)”和“北京指南”的提出，為“新工科”人才培養(yǎng)模式和方向指明了方向[1]。 對(duì)于工科培養(yǎng)而言，實(shí)踐是工程的本質(zhì)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)課程是培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的基礎(chǔ)性課程[2]。 因此，“新工科”的建設(shè)過(guò)程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)有了更嚴(yán)格的要求。 地方高校不僅要對(duì)接當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，也應(yīng)該在“新工科”背景下，逐步探索和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程體系的教學(xué)改革，培養(yǎng)更多符合當(dāng)?shù)匦枨笫袌?chǎng)的工程技術(shù)應(yīng)用人才，推動(dòng)當(dāng)?shù)刂圃鞓I(yè)的振興和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

1 地方本科高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的問(wèn)題分析

實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)[3]。 以高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程為例， 高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證高分子化學(xué)理論，提高學(xué)生的邏輯分析和解決問(wèn)題能力的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。 但現(xiàn)行高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)通常以聚合方法為主線設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，存在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目老舊，可個(gè)性化選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少的現(xiàn)象。 絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合” 等屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，真正的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較為缺乏。 同時(shí)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置和地方產(chǎn)業(yè)需求的脫節(jié)，造成學(xué)生在后續(xù)的實(shí)習(xí)實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。

1.2 教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的問(wèn)題

“天大行動(dòng)”指出，高校應(yīng)提高學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、工程思維、批判性思維和數(shù)字化思維，培養(yǎng)具有工程創(chuàng)新力的人才。 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是關(guān)鍵。 教師在此環(huán)節(jié)中的引領(lǐng)起到了重要的作用。 實(shí)驗(yàn)課程不同于理論課程，實(shí)驗(yàn)課程的教師應(yīng)起到啟發(fā)和引領(lǐng)作用而非被動(dòng)式地向?qū)W生灌輸實(shí)驗(yàn)步驟等內(nèi)容。 在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)模式中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都被設(shè)定在一個(gè)特定的框架內(nèi)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟等一系列框架內(nèi)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使學(xué)生程序化操作的同時(shí)也限制了教師在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中引領(lǐng)作用的發(fā)揮。

1.3 學(xué)生學(xué)情分析

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，“新工科”背景下的人才培養(yǎng)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力都提出了更嚴(yán)格的要求。 現(xiàn)在地方高校實(shí)驗(yàn)課程項(xiàng)目的設(shè)置多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，被動(dòng)式地接受成為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的主要方式， 不利于學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。 同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)展的今天，高校學(xué)生成為主要的網(wǎng)絡(luò) “原住民”。 傳統(tǒng)的教學(xué)手段已不能提起高校“網(wǎng)絡(luò)原住民”學(xué)習(xí)的熱情[4]。 如何激發(fā)“網(wǎng)絡(luò)原住民”參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性勢(shì)必成為“新工科”背景下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力以及分析解決問(wèn)題能力的關(guān)鍵。

1.4 實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校課堂教學(xué)的重要組成部分，也是培養(yǎng)大學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的重要途徑[5]。“新工科” 人才培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)地方高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)保障體系提出了更高的要求。 在地方高校經(jīng)費(fèi)不足的條件下，一次性投入已經(jīng)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備以及場(chǎng)所的投入的主要方式。 在這樣的方式下，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革實(shí)施難度加大。 同時(shí)，地方高校和本地企業(yè)的校企聯(lián)動(dòng)的不足，地方高校與企業(yè)流于形式上的合作方式也不利于地方高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的保障[6]。

2 新工科建設(shè)背景下地方本科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本理論分析

2.1 新工科建設(shè)背景下地方本科高校的定位分析

“復(fù)旦共識(shí)”對(duì)“新工科”背景下地方本科院校地做出了定位，“復(fù)旦共識(shí)”指出：地方高校需主動(dòng)對(duì)接地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，把握行業(yè)人才需求方向，充分利用地方資源，增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)大批具有較強(qiáng)行業(yè)背景和工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才。 地方高校產(chǎn)業(yè)化建立的起點(diǎn)是區(qū)域產(chǎn)業(yè)及企業(yè)需求，而人才培養(yǎng)和資源共享是產(chǎn)業(yè)化建立的根本動(dòng)力[7]。 對(duì)于地方高校而言，對(duì)接產(chǎn)業(yè)布局，立足產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，開(kāi)展深層次校企合作，服務(wù)產(chǎn)業(yè)需求，培養(yǎng)工程基礎(chǔ)領(lǐng)域的專業(yè)人才是履行自身使命、體現(xiàn)自身特色的根本要求[8]。

2.2 新工科建設(shè)背景下地方本科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本原則

在對(duì)接產(chǎn)業(yè)布局，立足產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，服務(wù)本地產(chǎn)業(yè)需求的定位基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)課程需要突出培養(yǎng)學(xué)生更加扎實(shí)的工程基礎(chǔ)知識(shí)，還需要培養(yǎng)學(xué)生更加敏銳和發(fā)散的創(chuàng)新思維能力，讓學(xué)生足以應(yīng)對(duì)將來(lái)工作中實(shí)際遇到的復(fù)雜工程問(wèn)題。 因此，基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式（OBE）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的引入，將使學(xué)生掌握內(nèi)容的方式從解決課程之中所出現(xiàn)的固定問(wèn)題，拓展到解決未出現(xiàn)的或者隱性的開(kāi)放問(wèn)題上，促進(jìn)學(xué)生工程思維和能力的提升[9]。 從學(xué)生本位的角度出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上進(jìn)階匹配學(xué)生的學(xué)情和本地產(chǎn)業(yè)需求，在教學(xué)方式上針對(duì)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)“原住民”的特點(diǎn)，適當(dāng)引入微課等互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)教學(xué)模式可更加激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，促使傳統(tǒng)灌輸式的教學(xué)模式向主動(dòng)學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

2.3 新工科建設(shè)背景下地方本科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的保障機(jī)制

服務(wù)本地產(chǎn)業(yè)需求是“新工科”背景下地方本科高校的基本定位之一，深化校企合作是“新工科”背景下技能型人才培養(yǎng)的重要途徑和模式， 是人才培養(yǎng)過(guò)程中學(xué)校和企業(yè)零距離接觸的有效措施[10]。 地方本科高校在與本地企業(yè)合作的形式上可開(kāi)展多種方式。 在開(kāi)設(shè)緊密結(jié)合本地產(chǎn)業(yè)需求的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上， 高校和企業(yè)合作的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)抽象理論知識(shí)的具象化，鍛煉學(xué)生分析解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在這種校企聯(lián)動(dòng)的合作機(jī)制下， 企業(yè)的應(yīng)用型人才與高校將在實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施過(guò)程中形成共同保障。

3 新工科背景下地方本科高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐

高分子化學(xué)是高分子材料專業(yè)最主要的必修課之一，作為《高分子化學(xué)》理論課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程擔(dān)負(fù)著向?qū)W生傳授實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)、運(yùn)用和把握高分子科學(xué)理論的重要作用。 “新工科”背景下，地方本科高校高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)應(yīng)秉承突出實(shí)用， 服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)的原則，在學(xué)生本位的基礎(chǔ)上著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)以及工程思維。

3.1 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及教學(xué)過(guò)程突出應(yīng)用

高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上應(yīng)在實(shí)踐理論的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力， 而以往的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”。 傳統(tǒng)的教學(xué)僅僅讓學(xué)生通過(guò)固定的實(shí)驗(yàn)步驟，物料加入量等教材或講義上的描述重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力并沒(méi)有得到鍛煉。 同樣以“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”實(shí)驗(yàn)為例，讓學(xué)生理解本體聚合過(guò)程中發(fā)生的自動(dòng)加速現(xiàn)象以及思考解決方案才是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵目的。 因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)教師可先設(shè)置一組實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生觀察自動(dòng)加速現(xiàn)象引發(fā)的暴聚實(shí)例， 使學(xué)生在此環(huán)節(jié)中了解暴聚產(chǎn)生的原因以及現(xiàn)象。 在隨后的實(shí)驗(yàn)中，可讓學(xué)生根據(jù)先前實(shí)驗(yàn)的方案，自行調(diào)整實(shí)驗(yàn)步驟、 原料的加入量等各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，并在指導(dǎo)教師的帶領(lǐng)下自行解決先前實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的由于自動(dòng)加速現(xiàn)象而產(chǎn)生的暴聚。 通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置以及教學(xué)模式， 既可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，也可以在教學(xué)過(guò)程中提高學(xué)生分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.2 引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，為提高高校“網(wǎng)絡(luò)原住民”自主學(xué)習(xí)的熱情，可在教學(xué)過(guò)程中引入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，從而使教學(xué)方法更加的多樣化。 微課作為最近幾年新型的教學(xué)模式，與傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程由于其具有針對(duì)性強(qiáng)，存儲(chǔ)方便等特點(diǎn)，更適合于實(shí)驗(yàn)教學(xué)這種需要教學(xué)手段靈活的教學(xué)環(huán)節(jié)[11-12]。 例如，在乳液聚合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，指導(dǎo)教師可首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ湍M的方式向?qū)W生展示乳液聚合過(guò)程中的乳化作用、聚合過(guò)程中單體液滴和膠束以及乳膠粒的變化情況，使抽象的反應(yīng)機(jī)理具體化，使學(xué)生在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作中更能直觀地觀察和分析乳液聚合實(shí)施過(guò)程的，從本質(zhì)上掌握反應(yīng)機(jī)理。 在這樣的教學(xué)手段下，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題可結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)驗(yàn)機(jī)理進(jìn)行分析解決問(wèn)題的方案，從而使學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到提高。

3.3 校企聯(lián)動(dòng)實(shí)踐理論

“新工科”背景下，地方本科高校人才培養(yǎng)模式應(yīng)遵循服務(wù)本地，突出實(shí)用的原則，高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)上也應(yīng)適應(yīng)地方產(chǎn)業(yè)的需求。 傳統(tǒng)教學(xué)模式下高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H僅只是對(duì)聚合過(guò)程的驗(yàn)證，但企業(yè)更希望高校培養(yǎng)的學(xué)生能夠掌握從聚合開(kāi)始到制備出實(shí)際產(chǎn)品的整個(gè)過(guò)程，因此在高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)上， 可加入聚合、成型制備、表征檢測(cè)等整套的產(chǎn)品制備流程讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室理解高分子產(chǎn)品從原料到產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 例如，在懸浮聚合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，可開(kāi)設(shè)懸浮聚合聚苯乙烯小球的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，制備出的聚苯乙烯小球通過(guò)開(kāi)設(shè)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的方式，讓學(xué)生自行查閱資料進(jìn)行如磺化、氯甲基化等改性制備出離子交換樹(shù)脂，并進(jìn)行離子交換能力的檢測(cè)。 使整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程成為一個(gè)完整的產(chǎn)品制備體系。 這樣的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)苁乖趯W(xué)生掌握理論知識(shí)的過(guò)程中培養(yǎng)其工程思維。 其次，在這種產(chǎn)業(yè)化綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可與相關(guān)的企業(yè)聯(lián)合以選做的模式開(kāi)設(shè)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，收集企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要存在的相關(guān)問(wèn)題形成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)有余力的學(xué)生在校企指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的探究。 通過(guò)這種校企聯(lián)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)模式，在提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)，也能訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程思維以及素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

“新工科” 背景下的人才培養(yǎng)更注重學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，地方本科高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)在對(duì)接產(chǎn)業(yè)布局，立足產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整，服務(wù)本地產(chǎn)業(yè)需求的定位基礎(chǔ)上，突出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用屬性，以校企聯(lián)動(dòng)為保障，同時(shí)引入互聯(lián)網(wǎng)等多元化的教學(xué)手段發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性， 好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程思維以及工程素養(yǎng)。