新工科背景下基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究*

梁小玉，劉小花，路朝陽(yáng)，金顯春，范彩玲

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 理學(xué)院，河南 鄭州 450002）

為了形成新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式，推進(jìn)農(nóng)業(yè)院?！叭恕本C合改革目標(biāo)，以及國(guó)家一系列重大戰(zhàn)略深入實(shí)施，在新工科背景下，應(yīng)將落實(shí)“立德樹人”作為根本任務(wù)，將鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、培養(yǎng)知農(nóng)愛農(nóng)新型人才作為促進(jìn)農(nóng)業(yè)院校質(zhì)量提升的重要途徑。實(shí)施新工科建設(shè)將對(duì)人才的需求量大幅增加，對(duì)學(xué)生能力提升提出了更嚴(yán)格的要求，應(yīng)大力培養(yǎng)適應(yīng)基礎(chǔ)教育發(fā)展需要、具有專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高的高級(jí)專門人才［1］。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是高等農(nóng)林院校農(nóng)科專業(yè)非常重要的基礎(chǔ)課程，是非化學(xué)專業(yè)學(xué)生的第一門基礎(chǔ)實(shí)踐課程。該課程涉及到有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)和無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)等四門實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容，知識(shí)點(diǎn)和操作點(diǎn)涉及面廣，并且該課程的學(xué)習(xí)也會(huì)對(duì)農(nóng)科專業(yè)其他后續(xù)專業(yè)課或選修課的學(xué)習(xí)產(chǎn)生重大的影響［2-3］。對(duì)于該課程的教學(xué)體系應(yīng)該打破原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，將知識(shí)與專業(yè)能力綜合，針對(duì)不同學(xué)科要求設(shè)計(jì)不同層次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。因此，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，立足于化學(xué)學(xué)科，強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性，內(nèi)容上突出院校的學(xué)科特點(diǎn)，實(shí)施過程中盡量做到典型、實(shí)用、先進(jìn)，力爭(zhēng)培養(yǎng)農(nóng)林專業(yè)的學(xué)生對(duì)化學(xué)基本理論和概念的理解，提高他們運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決專業(yè)實(shí)際問題的能力。

1 新工科背景下對(duì)人才培養(yǎng)的要求

由于對(duì)大學(xué)生授課大多還是傳統(tǒng)的課堂授課，這就導(dǎo)致師生在課下的交流非常少，學(xué)生缺乏動(dòng)手能力，學(xué)生的精力主要集中在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與復(fù)習(xí)，不能把理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐應(yīng)用中，對(duì)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力還有待提高［4-6］。新工科背景建設(shè)下，對(duì)大學(xué)生人才培養(yǎng)的要求發(fā)生了改變，主要要求如下：

1）實(shí)用性要求。學(xué)生在掌握好理論知識(shí)的同時(shí)，還要注重集中目標(biāo)，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，不能只會(huì)紙上談兵，應(yīng)靈活運(yùn)用自己的理論知識(shí)在實(shí)踐中發(fā)揮重要作用。

2）交叉性要求。學(xué)生在掌握好自己專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，還要積極與其他相關(guān)專業(yè)構(gòu)建聯(lián)系，學(xué)會(huì)知識(shí)的融會(huì)貫通，在形成自己的知識(shí)體系后，遇到實(shí)際問題能更加全面的分析并解決。

3）綜合性要求。學(xué)生要德智體美勞全面發(fā)展，一方面需要掌握好專業(yè)知識(shí)，另一方面應(yīng)多加鍛煉擁有良好的體格，還要在保持積極、樂觀、向上的生活態(tài)度的時(shí)候能夠擁有良好的品格，及具有遇事靈活變通的能力。

2 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)人才培養(yǎng)的要求

傳統(tǒng)的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)包含四門實(shí)驗(yàn)課程，分別是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，即傳統(tǒng)的四大化學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。四大化學(xué)的每門實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)開設(shè)，學(xué)時(shí)分散，不能緊跟對(duì)應(yīng)的理論課程；另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都放在了基礎(chǔ)操作、技能訓(xùn)練、及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)上，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力較為薄弱［7-9］。

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為高等農(nóng)林院校相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是培養(yǎng)創(chuàng)新型綜合新農(nóng)林高素質(zhì)人才的重要組成部分?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)化學(xué)綜合化的基礎(chǔ)，同時(shí)也是學(xué)習(xí)農(nóng)林專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，所以在大學(xué)農(nóng)林等專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中占據(jù)著重要地位。但是，傳統(tǒng)農(nóng)林專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過程中存在諸多問題。比如學(xué)生生源不同、教學(xué)目標(biāo)分散、教學(xué)地位和相應(yīng)課時(shí)不匹配、學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)無法與理論課同步進(jìn)行、就無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；受學(xué)時(shí)限制教學(xué)方法和教學(xué)過程單一、專業(yè)分散而教學(xué)資源有待增多、有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)脫節(jié)、導(dǎo)致學(xué)生無法用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際中遇到的問題等。

針對(duì)上述問題，在順應(yīng)當(dāng)前新工科建設(shè)的背景下，通過不斷優(yōu)化、有機(jī)融合傳統(tǒng)四大化學(xué)的課程特點(diǎn)，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面均發(fā)生極大的改革，使得實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有更強(qiáng)的綜合操作性。根據(jù)不同專業(yè)、學(xué)生的不同背景開展探究性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)等不同類型、不同層次選修實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣可以解決學(xué)生生源地不同帶來的教學(xué)學(xué)情差異，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心；同時(shí)，也可以充分滿足學(xué)校對(duì)人才培養(yǎng)時(shí)因材施教的要求，為教學(xué)改革探索出一條行之有效的新路徑。

在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生的培養(yǎng)有如下要求：

1）理論知識(shí)要求。新工科背景下，根據(jù)學(xué)校高素質(zhì)人才培養(yǎng)要求，農(nóng)林專業(yè)學(xué)生既要根據(jù)自身專業(yè)需要和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?，依?jù)設(shè)立的對(duì)應(yīng)專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)充分掌握實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，同時(shí)還要兼顧相應(yīng)的理論知識(shí)體系。按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的內(nèi)容，保證學(xué)生能夠根據(jù)自身專業(yè)需求和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?，分階段分層次學(xué)習(xí)。這是由于基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置在大一第一學(xué)期，不同生源的學(xué)生高中階段的化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜不一，學(xué)習(xí)背景層次、理解能力等都不同。在實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)教材，結(jié)合理論知識(shí)寫出完整的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。教師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，掌握學(xué)生的基礎(chǔ)，做到因材施教，達(dá)到既保證教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，又能充分照顧到不同學(xué)生學(xué)習(xí)水平的差異，這些對(duì)教師來說會(huì)是個(gè)極大的挑戰(zhàn)［10-11］。

2）邏輯能力要求。在實(shí)驗(yàn)過程中，要注重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目過程中不要采用灌輸式的方式讓學(xué)生機(jī)械執(zhí)行規(guī)定的實(shí)驗(yàn)步驟，這樣很容易使學(xué)生的思維被限制，不能獲得思維創(chuàng)新能力的提高。學(xué)生需要將已學(xué)理論知識(shí)理解掌握，靈活變通。在實(shí)驗(yàn)過程中遇到不常見的問題時(shí)，要根據(jù)已學(xué)知識(shí)及腦海中所形成的思維導(dǎo)圖，快速靈活的分析問題，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)觀察能力和思維創(chuàng)造力。

3）實(shí)踐能力要求。大學(xué)生大部分時(shí)間都是在課堂里接受知識(shí)，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間極其不足，使大學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理解大都只停留在書本，導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐操作能力減弱［12-13］。在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在大學(xué)生培養(yǎng)中對(duì)實(shí)踐能力的要求大大提高。高校在開展基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，還需要了解未來企業(yè)對(duì)人才的需求標(biāo)準(zhǔn)，選擇采用較強(qiáng)綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和實(shí)用性，真正增強(qiáng)校企的深度融合，把握人才培養(yǎng)方向。

4）總結(jié)能力要求?？偨Y(jié)是對(duì)已學(xué)知識(shí)的一種歸納。通過歸納總結(jié)，可以將膚淺、表面的感性認(rèn)識(shí)上升到系統(tǒng)、全面的理性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解，將已學(xué)的知識(shí)形成一套比較清晰的知識(shí)體系，利用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言、清晰的邏輯將實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)和重難點(diǎn)知識(shí)描述出來，把復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)過程變得淺顯易懂。

3 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

我國(guó)《高等教育法》明確規(guī)定：高等教育的任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)專門人才。因此，在大學(xué)生培養(yǎng)過程中，應(yīng)按照知識(shí)、能力、素質(zhì)三方面同步發(fā)展的培養(yǎng)模式，加強(qiáng)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新知識(shí)的傳授，注意培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高素質(zhì)大學(xué)生。

在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)分為以下四個(gè)方面：

1）培養(yǎng)大學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握能力。教師在實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生充分預(yù)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，并且在?shí)驗(yàn)開始之前檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，要求學(xué)生用自己的語(yǔ)言來概括實(shí)驗(yàn)過程，可以將此作為實(shí)驗(yàn)考核平時(shí)成績(jī)的一部分，完成較佳適當(dāng)給予加分。教師講授時(shí)可以理論聯(lián)系實(shí)際，列舉日常生活中碰到的相似的問題，增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的積極性和關(guān)注度，同時(shí)也可以達(dá)到舉一反三的效果。實(shí)驗(yàn)過程中，教師還應(yīng)該注意規(guī)范學(xué)生的正確操作，只有學(xué)會(huì)正確操作，才能逐步熟練掌握實(shí)驗(yàn)，才可以在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新能力的提升。但是，很多學(xué)生受高中灌輸式教學(xué)模式的影響，進(jìn)入大學(xué)比較難適應(yīng)主動(dòng)式學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)老師提出的課前預(yù)習(xí)的要求，不能引起足夠重視。大多數(shù)學(xué)生都只是簡(jiǎn)單的抄寫一遍實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，等到老師課堂講授演示操作后，學(xué)生照搬書本步驟機(jī)械的完成實(shí)驗(yàn)。

2）培養(yǎng)大學(xué)生的邏輯思維能力。無論是在傳授理論知識(shí)還是在講述實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，教師可以先導(dǎo)入問題，以啟發(fā)式教學(xué)方式進(jìn)行傳授，促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的思考，有助于提高學(xué)生的邏輯思維能力。在日常理論教學(xué)中也可以有意的引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)有一個(gè)串聯(lián)。在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)不應(yīng)呆板的一味照搬書上的實(shí)驗(yàn)步驟、操作，可以讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上提出自己的想法，當(dāng)想法不合適時(shí)不應(yīng)全盤否定，應(yīng)給出相應(yīng)的建議，指出問題所在，引導(dǎo)學(xué)生朝著正確的目標(biāo)前進(jìn)；或者課前預(yù)習(xí)后讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)方案來完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這樣的過程需要學(xué)生獨(dú)立查閱資料、改變實(shí)驗(yàn)條件，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主探索和相互交流，由此達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)和動(dòng)手興趣、增進(jìn)學(xué)生的發(fā)散思維、擴(kuò)大知識(shí)面。

3）培養(yǎng)大學(xué)生實(shí)踐能力。大學(xué)生接受知識(shí)大部分是在課堂上，所以實(shí)踐能力相對(duì)薄弱。教師除了實(shí)驗(yàn)課上演示規(guī)范操作外，針對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)課中的每一個(gè)基本操作都應(yīng)該明確相應(yīng)的操作要點(diǎn)或注意事項(xiàng)，在實(shí)驗(yàn)課堂上巡回檢查時(shí)，及時(shí)糾正學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的操作錯(cuò)誤，對(duì)于普遍出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作，可以集中再一次進(jìn)行示范操作講解［14］。此外，教師在“小班化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可以采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生通過預(yù)習(xí)掌握知識(shí)要點(diǎn)，在課堂上自己演示一些自認(rèn)比較重要的操作步驟或?qū)嶒?yàn)裝置的安裝，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力［15］。另外，老師應(yīng)該盡可能的增加學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的機(jī)會(huì)，讓他們?cè)谧约簞?dòng)手的過程中提高自身的實(shí)踐動(dòng)手能力；課下還可以適當(dāng)布置一些和生活相關(guān)的實(shí)踐作業(yè)，以此去培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力［16-17］。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)相對(duì)不足的情況下，利用現(xiàn)代化的多媒體教學(xué)手段，可以建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)中的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)庫(kù)，在多次重復(fù)練習(xí)操作的情況下，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)完美融合；教師根據(jù)平臺(tái)后臺(tái)記錄，也可以更全面的掌握學(xué)生實(shí)際情況，有針對(duì)性的調(diào)整線下課程內(nèi)容［18］。

4）培養(yǎng)大學(xué)生的總結(jié)能力。在理論知識(shí)教學(xué)時(shí)，每章結(jié)束時(shí)讓學(xué)生用簡(jiǎn)潔、總結(jié)性的語(yǔ)句，或者邏輯比較清晰的思維導(dǎo)圖去概括，以培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力［19］。另外，每次基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，借助于軟件作圖，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行組內(nèi)分析討論，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行相應(yīng)分析，最后總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、撰寫一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這部分工作是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)老師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告指出學(xué)生相對(duì)應(yīng)的問題，同時(shí)針對(duì)具體的問題教師也應(yīng)該進(jìn)行教學(xué)反思及完善教學(xué)方法的改進(jìn)，真正改變師生關(guān)系，做到以學(xué)生為中心的教學(xué)。

作為教師，在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程中始終要堅(jiān)持訓(xùn)練學(xué)生的基本技能、重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣?、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，達(dá)到不斷推動(dòng)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展的目的［20-21］。

4 結(jié)束語(yǔ)

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等農(nóng)林院校本科專業(yè)人才培養(yǎng)的重要組成部分，是理論聯(lián)系實(shí)際的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)大學(xué)生的要求，以及該如何對(duì)大學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是我們教學(xué)改革刻不容緩的事情。教師是基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的引導(dǎo)者，需要在講授教學(xué)內(nèi)容時(shí)立足學(xué)生實(shí)際，以多元化的課堂來引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，幫助學(xué)生養(yǎng)成比較好的歸納總結(jié)能力，為后續(xù)的綜合能力的提高奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)，教師也需要充分了解到創(chuàng)新能力在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要性，在以后的教學(xué)中要更加注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程中，時(shí)刻關(guān)注對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力、學(xué)習(xí)能力、科研能力、協(xié)作能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)等。緊跟當(dāng)前教學(xué)改革的大方向，通過利用基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綜合性特點(diǎn)，體現(xiàn)出學(xué)生掌握四大化學(xué)知識(shí)與個(gè)人能力的綜合性和完整性的表現(xiàn)，提高基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果在高等農(nóng)林院校不同專業(yè)中的重要作用。