應用化學專業(yè)創(chuàng)新教學的實踐與思考

袁寧　劉淑琴　丁宸辰

摘? 要：高等學校肩負培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的重任，培養(yǎng)方案體系中的創(chuàng)新教學模塊對提升本科生的創(chuàng)新能力具有重要作用。結合本校的創(chuàng)新教學實踐，對應用化學專業(yè)創(chuàng)新教學的主要環(huán)節(jié)（科研導論、大創(chuàng)訓練、學科競賽與學術研究）進行了論述，并從學生、教師與制度三個層面進行了反思。本文對應用化學專業(yè)創(chuàng)新教學的研究與實踐具有一定借鑒意義。

關鍵詞：應用化學? 創(chuàng)新教學? 大創(chuàng)訓練? 學科競賽

中圖分類號：642;O69-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）06（c）-0175-05

Abstract： Colleges and universities shoulder the important task of cultivating innovative talents. The innovative teaching module in the training scheme system plays an important role in improving the innovative ability of undergraduates. Combined with the innovative teaching practice of our university， this paper discusses the main links of innovative teaching of Applied Chemistry specialty （Introduction to scientific research， big innovation training， discipline competition and academic research）， and reflects on it from three aspects： students， teachers and system. This paper has certain reference significance for the research and practice of innovative teaching of Applied Chemistry Specialty.

Key Words： Applied Chemistry; Innovative teaching; Innovative training; Subject competition

創(chuàng)新教學對培養(yǎng)新時代大學生的創(chuàng)新能力具有重要意義，對驅動國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。2015年，國家出臺了《國務院辦公廳關于深化高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》等，要求全面深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革，促進高等教育水平的升級改造[1]。而根據(jù)全球創(chuàng)業(yè)發(fā)展研究院發(fā)布的報告，中國的全球創(chuàng)業(yè)指數(shù)（Global Entrepreneurship Index）為41.1，遠低于美國（83.6）、瑞士（80.4）與加拿大（79.2）等國家，在137個國家中僅排名第43位，可見我國的創(chuàng)新教學質量比較落后[2-3]。高等學校是創(chuàng)新教學的主力軍，應肩負起培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重任，因此亟需對創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)進行深入研究與思考。

應用化學專業(yè)介于化學與化工之間，涉及的領域非常廣泛，幾乎涵蓋所有的化學分支，并與很多學科交叉融合。目前，國內開設應用化學專業(yè)的高校很多，但是其特色不盡相同。結合本校以建設一流能源科技大學為學校發(fā)展目標的定位，本專業(yè)以能源化學作為發(fā)展特色。在本校本科生培養(yǎng)方案體系中，創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)具有重要地位，對提升本科生的創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。本校在修訂應用化學專業(yè)培養(yǎng)方案時，對創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)進行了改革與優(yōu)化。本文根據(jù)作者多年的教學研究與實踐，對應用化學專業(yè)創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)進行反思，為今后培養(yǎng)方案的進一步完善提供參考。

1? 創(chuàng)新教學主要環(huán)節(jié)

本校應用化學專業(yè)的創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)分為必修和選修兩部分，必修部分主要包括“科研導論課”和“大學生創(chuàng)新訓練項目”（簡稱“大創(chuàng)訓練”），選修部分包括十門課程，可供學生自由選擇，大多數(shù)學生主要進行“大學生學科競賽”（簡稱“學科競賽”）和“學術研究”，下面就這4個創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)進行討論。

1.1 科研導論

科學研究是創(chuàng)新教學的高級形式，對學生的素養(yǎng)要求較高。為使學生熟悉和掌握科研的基本思路、過程、方法和規(guī)律，了解應用化學專業(yè)領域的學術前沿，設置了16學時的科研導論必修課程。該課程在大一時期開設，分為8個專題講座，由應化專業(yè)的幾位教師合作授課完成。通過課程講授，可以使學生對科研文獻檢索、科學實驗設計、物質結構表征、實驗數(shù)據(jù)處理、學術論文寫作、學術道德規(guī)范等有初步了解;此外，多位專業(yè)教師在擅長領域的前沿進展進行專論，包括煤的直接液化與間接液化、活性炭的制備及其研究、燃料電池的制備和應用等[4]。作為一門創(chuàng)新教學先導性課程，科研導論的開設對本科生的創(chuàng)新思維訓練具有不可替代的作用。但該課程存在優(yōu)化與改革的空間，如編寫針對性教材、調整學時分配、優(yōu)化考核方式等[5]。

1.2 大創(chuàng)訓練

在“十二五”期間，教育部開始實施國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃（教高函[2012]2號），旨在改革人才培養(yǎng)模式，提升高校學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[6]。此后，各級政府與高等院校均出臺相關政策以支持本科生開展大學生創(chuàng)新訓練項目（簡稱“大創(chuàng)訓練”）。在本校應用化學專業(yè)的創(chuàng)新教學體系中，大創(chuàng)訓練是一門面向所有本科生的必修課，一般從大三上學期開始實施。此時，本科生基本完成了對專業(yè)基礎課程的學習以及相關的實驗課程，為開展大創(chuàng)訓練奠定了理論基礎。大創(chuàng)訓練共持續(xù)3個學期，并與本科生畢業(yè)設計（論文）相銜接，二者之間存在協(xié)同關系[7]。從這個意義上講，大創(chuàng)訓練是專業(yè)理論課程與畢業(yè)設計（論文）之間的橋梁。

以本校應用化學專業(yè)為例，在教務處發(fā)布啟動大創(chuàng)訓練的通知后，開始征集題目。大創(chuàng)訓練項目的題目可由指導教師指定，也可由學生自主提出。隨后，學生開始自由組隊并聯(lián)系指導教師申報題目。在完成選題和組隊后，本科生大創(chuàng)團隊在指導教師的指導下開展創(chuàng)新性課題研究。為了保障質量，在開展過程中設置了中期考核。經(jīng)過3個學期的訓練，進行大創(chuàng)項目結題，學生需要提交結題報告，并完成項目答辯。順利通過后，學生可以獲得創(chuàng)新教學學分（3學分）。本校大創(chuàng)訓練分為規(guī)劃、重點與一般項目3個級別，其中前兩類在結題時需要有研究論文、授權專利或學科競賽證書等標志性成果。近期，本校對大創(chuàng)進行了大幅度的改革，提高了結題標準，要求所有大創(chuàng)項目都要有標志性成果，并對中期考核不合格的學生進行淘汰，通過后期的創(chuàng)新類公選課獲取相應學分。

從實際執(zhí)行過程來看，本科生在參與大創(chuàng)訓練項目的過程中，不僅加深了對基礎理論知識的理解，而且訓練了實驗操作技術。更重要的是，不同于驗證性質的基礎實驗項目，大創(chuàng)訓練項目涉及的均是嶄新的課題，沒有按部就班的操作步驟，本科生需要跟隨指導教師一起對未知的研究領域進行探索。在這個過程中，學生需要查閱領域內的最新文獻，調研該方向的前沿進展，靈活運用基礎理論知識和基本實驗技術，盡情發(fā)揮創(chuàng)新思維與思辯能力，才能最終獲得可靠的結論。

1.3 學科競賽

作為提升本科生創(chuàng)新能力的重要途徑，學科競賽（包括實驗競賽、科技競賽等）歷來備受高校師生的重視。通過參與學科競賽，不僅可以激發(fā)學生對學術研究的興趣，還能培養(yǎng)其嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。本校出臺并多次修訂了《本科生學科競賽管理辦法》與《本科生學科競賽名錄》等，引導和激勵學生積極參與高水平學科競賽。應用化學對學生的創(chuàng)新實踐能力有較高的要求，而各類化學（化工）學科競賽提供了重要的平臺。目前，本校應用化學專業(yè)本科生參加的學科競賽主要包括“挑戰(zhàn)杯”首都大學生課外學術科技作品競賽、北京市大學生化學實驗競賽、北京市大學生節(jié)能節(jié)水低碳減排社會實踐與科技競賽、全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽以及全國大學生化工實驗大賽等。在這些賽事中，北京市大學生化學實驗競賽與應用化學專業(yè)相契合，學生的參與程度也相對較高。

北京市大學生化學實驗競賽由北京市教育委員會主辦，北京化工大學承辦，于2009年進行了首屆比賽[8]。通過參加北京市大學生化學實驗競賽，學生的創(chuàng)新能力、學術水平與科學精神都得到了鍛煉和提升。在參與競賽的過程中，學生需要在實驗室開展相關實驗研究，并準備實驗指導書、研究報告、實驗視頻等。筆者先后指導過12名本科生參加了該賽事，并取得了若干項獎勵證書。實踐證明，通過參加該競賽，學生鞏固了基本實驗操作技能，學會了運用Origin等軟件處理實驗數(shù)據(jù)，鍛煉了學術寫作能力，綜合素質得以有效提升。此外，通過組織學生參加學科競賽，增進了與兄弟院校的交流，改善了本科實驗教學條件，實現(xiàn)“以賽促建”[9]。

1.4 學術研究

除了大創(chuàng)訓練與學科競賽之外，應用化學專業(yè)本科生培養(yǎng)方案中設置了多項學術研究選修環(huán)節(jié)，主要包括科技創(chuàng)新與發(fā)明、學術交流活動、專業(yè)創(chuàng)新設計、學術研究及論文發(fā)表等。這些環(huán)節(jié)可以依托本專業(yè)教師的科研項目，在相關科研實驗室完成，也可以通過“校企合作”的形式完成。為保障本科生順利開展學術研究工作，首先要為其進行安全培訓，明確基本的安全常識，必要時可以進行實驗室安全知識考試，考核合格后方可進入實驗室。其次，要為其提供實驗場所，一般為指導教師自己的科研實驗室，也可以與指導教師存在合作關系的企業(yè)實驗室。再次，有必要對本科生進行基本的實驗技術和科學軟件操作培訓，促使其盡快進入學術研究狀態(tài)。最后，在不影響學業(yè)的前提下，可以讓本科生參與指導教師的課題組組會，進行學術匯報。筆者指導的幾位本科生積極參與學術研究活動，先后在國際期刊發(fā)表了多篇SCI檢索論文，表現(xiàn)出較高的學術素養(yǎng)。通過這種方式進行創(chuàng)新教學，可以使本科生全面體驗科學研究的全過程，對后續(xù)繼續(xù)攻讀研究生奠定良好的基礎。但是，這種方式對學生的自覺性要求較高，存在覆蓋面不高的缺點，因而可以作為大創(chuàng)訓練和學科競賽的補充形式。

2? 存在的問題與反思

盡管應用化學專業(yè)本科生的創(chuàng)新教學取得了成績，但是還存在一些問題。分別從學生、教師與制度三方面進行總結與反思（見圖1）。

2.1 學生方面

作為參與創(chuàng)新教學活動的主體，學生的主動性直接關系到創(chuàng)新教學的質量。據(jù)筆者觀察，除少數(shù)學生外，多數(shù)學生在創(chuàng)新教學活動中熱情不高，主動性不強。究其原因，可能是由于在經(jīng)歷了高考之后，多數(shù)學生在大學時期普遍存在怠惰情緒，自我約束能力較差。其次，學生在參與大創(chuàng)訓練、學科競賽與學術研究的同時，還面臨較高的課程學習強度，在大四時期還面臨考研、就業(yè)與出國留學等任務，從而使學生無暇認真參與創(chuàng)新環(huán)節(jié)。最后，多數(shù)創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)為選修，獲取創(chuàng)新教學學分屬于“錦上添花”，因此學生沒有足夠的動力去參與此環(huán)節(jié)。

另一方面，高校學生中“內卷”現(xiàn)象比較嚴重，導致學生會為了競爭有限的保研指標而權衡創(chuàng)新教學活動帶來的“收益”。以學科競賽為例，為鼓勵本科生參加高水平的學科競賽，本校取消了對某學科競賽證書的加分，這直接使得該競賽的報名人數(shù)呈斷崖式下降。總之，學生在創(chuàng)新教學活動中存在熱情不高與功利心強的特點。在今后的創(chuàng)新教學活動中，應通過多種途徑激發(fā)學生對專業(yè)的熱愛，不斷完善與修訂相關制度，避免創(chuàng)新教學中的功利化傾向。

2.2 教師方面

由于本科生的基礎知識與實踐能力相比研究生要弱得多，一些指導教師將本科生的創(chuàng)新教學當成一種負擔，對本科生的指導力度不夠。除了主觀上不重視，客觀上也存在障礙。例如，本校應用化學專業(yè)本科生約60人，指導教師16人，平均每位教師指導3.75位學生開展大創(chuàng)訓練。一些指導教師（尤其是青年教師）的教學與科研壓力過重，導致其對本科生的指導不足;而一些有資歷的教師則身陷各種科研項目和社會活動，還要承擔博士生指導任務，確實分身乏術，無法對本科生進行有效的指導。除此之外，創(chuàng)新教學活動的選題應服務國家戰(zhàn)略需求與地方經(jīng)濟發(fā)展，凸顯學校特色，為專業(yè)和學科發(fā)展。而一些指導教師的選題則過于陳舊空泛，或由于難度不適而不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。上述這些問題的存在使得一些本科生創(chuàng)新活動不了了之，長此以往將會嚴重降低學生參與活動的積極性。

2.3 制度方面

關于創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)，盡管學校制定了一系列制度與政策，但是仍存在一些問題。主要表現(xiàn)在：（1）考核不嚴，本末倒置。一些學生并沒有認真參與創(chuàng)新活動，甚至從來沒有開展過具體的實驗。此外，目前創(chuàng)新教學的考核重視結果指標，而忽視實施過程[10]。為了提升大創(chuàng)質量，學校要求項目學生產(chǎn)出論文、專利與獎項等“標志性成果”。這樣的要求看似符合工程教育OBE（產(chǎn)出導向）理念，實際上卻值得商榷。對本科生而言，最重要的產(chǎn)出不是論文和專利，也不是獎勵證書，而應是創(chuàng)新活動過程中所接受的創(chuàng)新思維與能力的訓練。（2）理實分離，道術脫節(jié)。在實際指導過程中發(fā)現(xiàn)，本科生對創(chuàng)新實驗的設計能力和對實驗數(shù)據(jù)的處理能力非常欠缺。在進入科研實驗室時，學生既沒有掌握實驗設計與數(shù)據(jù)分析，對常用的科學軟件也聞所未聞。在今后的《科研導論》或其他相關課程中，不僅要講授科研前沿、學術規(guī)范與道德等（“道”的層面），還要介紹常見科研軟件的使用、實驗數(shù)據(jù)的分析與科技論文的寫作等（“術”的層面），這樣才能更好地銜接課程教學與創(chuàng)新實踐活動?？傊?，通過不斷優(yōu)化課程體系，實現(xiàn)理實交融，道術合一。

3? 結語

本科生創(chuàng)新教學是一項系統(tǒng)工程，需要在實踐中不斷改革和優(yōu)化。本文審視了創(chuàng)新教學的4個主要環(huán)節(jié)，即科研導論、大創(chuàng)訓練、學科競賽和學術研究。科研導論面向本科新生，在創(chuàng)新教學體系中具有先導作用;大創(chuàng)訓練持續(xù)時間較長，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的核心環(huán)節(jié);學科競賽是檢驗學術創(chuàng)新能力的舞臺，并對建設創(chuàng)新教學平臺具有重要作用;學術研究對學生的綜合素質要求較高，可作為創(chuàng)新教學體系的有效補充。盡管本專業(yè)創(chuàng)新教學環(huán)節(jié)可有效提升學生的創(chuàng)新能力，但是仍存在不可忽視的問題。本文結合本校實際教學生態(tài)，從學生、教師與制度3個層面進行了反思。期望通過引導學生對專業(yè)的熱愛，督促教師對本科教學的重視，以及改革創(chuàng)新教學考核制度等，不斷優(yōu)化和完善創(chuàng)新教學體系，營造良好的創(chuàng)新教學生態(tài)。

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