新工科和產(chǎn)教融合背景下應(yīng)用化學專業(yè)課程改革設(shè)計

摘 要 產(chǎn)教融合發(fā)展是新工科建設(shè)的重要路徑，而課程建設(shè)則是新工科建設(shè)的落腳點。文章圍繞常州大學應(yīng)用化學專業(yè)新工科建設(shè)需求，針對專業(yè)課“電化學分析技術(shù)”重知識、輕能力的問題，引入地方企業(yè)導(dǎo)師，將產(chǎn)教融合融入課程，對課程進行產(chǎn)教融合設(shè)計改革，從知識、工程能力和創(chuàng)新能力三個維度全面培養(yǎng)學生，支撐新工科專業(yè)建設(shè)。

關(guān)鍵詞 產(chǎn)教融合；新工科；應(yīng)用化學；課程改革

中圖分類號：G424 " """""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A """ DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.24.033

The Curriculum Reform of Applied Chemistry under the Background of the New Engineering Education and the Integration of Industry and Education

——Take the \"Electrochemical Analysis Technology\" of Changzhou University as an example

Abstract The integrated development of industry and education is an important path for the construction of new engineering disciplines， and curriculum construction is the foothold of the construction of new engineering disciplines. The article focuses on the demand for the construction of new engineering disciplines in the Applied Chemistry major at Changzhou University. In response to the problem of emphasizing knowledge over ability in the professional course \"Electrochemical Analysis Technology\"， local enterprise mentors are introduced to integrate industry education integration into the curriculum. The curriculum is designed and reformed to comprehensively cultivate students from three dimensions： knowledge， engineering ability， and innovation ability， supporting the construction of new engineering disciplines.

Keywords integration of industry and education; new engineering; applied chemistry; curriculum reform

2023年教育部、國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、財政部和人力資源社會保障部共同印發(fā)《普通高等教育學科專業(yè)設(shè)置調(diào)整優(yōu)化改革方案》，提出“深化新工科建設(shè)”“對現(xiàn)有工科專業(yè)全要素改造升級，將相關(guān)學科專業(yè)發(fā)展前沿成果、最新要求融入人才培養(yǎng)方案和教學過程”“到2025年，優(yōu)化調(diào)整高校20%左右學科專業(yè)布點，新設(shè)一批適應(yīng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式的學科專業(yè)，淘汰不適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展的學科專業(yè)”[1]。

應(yīng)用化學專業(yè)是我國普通高等學校的傳統(tǒng)本科專業(yè)，是一門以化學理論為基礎(chǔ)，以化學工程技術(shù)為手段，研究如何將化學知識運用到生產(chǎn)和生活中的專業(yè)，具有理工結(jié)合的屬性[2-3]。未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型新工科人才，應(yīng)用化學專業(yè)這類傳統(tǒng)工科專業(yè)的轉(zhuǎn)型升級刻不容緩[4-5]。新工科的建設(shè)不僅僅體現(xiàn)在培養(yǎng)方案和課程體系的搭建上，還需要通過課程將專業(yè)改革落到實處[6]。

專業(yè)課是連接理論教學和工程實踐的橋梁，在人才培養(yǎng)體系中有著重要的地位。然而目前應(yīng)用化學專業(yè)課普遍存在偏重理論教學、工程屬性弱的問題[7-8]。產(chǎn)教融合是一種將產(chǎn)業(yè)和教育緊密結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。專業(yè)課的產(chǎn)教融合改革是實現(xiàn)傳統(tǒng)工科專業(yè)升級轉(zhuǎn)型的可行路徑[9]。本文將以常州大學應(yīng)用化學專業(yè)“電化學分析技術(shù)”課程為例，從課程目標制訂、教學方案設(shè)計、考核方式改革、持續(xù)改進等方面介紹產(chǎn)教融合型課程改革方案，推進應(yīng)用化學專業(yè)新工科建設(shè)。

1" 依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，制訂課程教學目標

常州大學位于江蘇省常州市，是江蘇省政府與三大石油公司共建高校，有著深厚的化學化工教學和科研基礎(chǔ)[10]。常州大學應(yīng)用化學專業(yè)前身是1984年設(shè)立的工業(yè)分析技術(shù)專業(yè)，專業(yè)以工業(yè)分析為特色，旨在培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強，在電子化學品和紡織化學品等領(lǐng)域從事分析檢測、科學研究、工程設(shè)計和技術(shù)管理的高素質(zhì)創(chuàng)新型專業(yè)人才?！半娀瘜W分析技術(shù)”是常州大學應(yīng)用化學專業(yè)本科學生的專業(yè)必修課，總共32學時，2學分。課程面向應(yīng)用化學專業(yè)大三學生，學生已完成無機與分析化學、物理化學的學習內(nèi)容，有一定的電化學和分析化學基礎(chǔ)。課程主要介紹利用電化學原理和方法定性及定量分析氣體或溶液的成分，以及測量電化學反應(yīng)熱力學、動力學參數(shù)和電極反應(yīng)過程。在質(zhì)檢分析、化學電源、環(huán)境、生物醫(yī)藥、電化學合成等領(lǐng)域都有著實際的應(yīng)用價值。

根據(jù)學校定位和應(yīng)用化學人才培養(yǎng)目標，課程從專業(yè)知識、工程能力和創(chuàng)新素養(yǎng)三個維度設(shè)立了3個課程目標。課程目標1：掌握電化學分析技術(shù)的基本概念和基本原理。課程目標2：能準確獲取、分析電化學實驗數(shù)據(jù)，并獲得合理結(jié)論。課程目標3：理解電分析技術(shù)在特定應(yīng)用中的局限性，根據(jù)實際測試需求選擇設(shè)計測試分析方案。

2" 圍繞課程教學目標，設(shè)計教學方案

圍繞課程目標，課程組設(shè)計了“一體三翼”的課程內(nèi)容體系，實現(xiàn)知識、工程能力和創(chuàng)新能力的有機融合。

2.1" 專業(yè)知識翼

將電化學熱力學和動力學知識組成專業(yè)知識翼。要求學生達成課程目標1，即掌握電化學和電分析化學基礎(chǔ)知識的學習，此階段內(nèi)容以課堂授課為主。包括電化學熱力學、電化學動力學、電化學測量體系基礎(chǔ)知識這3部分內(nèi)容，總共6學時。雖然學生在物理化學學習過程中已接觸部分電化學熱力學的知識，但不夠深入且未涉及電化學動力學的知識，不足以支撐后續(xù)電化學分析技術(shù)的學習。課程遵循以學生為中心、以目標為導(dǎo)向的教學理念，按照教學目標將課程內(nèi)容模塊化?？紤]到理論學習枯燥抽象，教師以問題或習題帶出知識點的方式引導(dǎo)學生在課堂思考，部分講授以翻轉(zhuǎn)課堂形式完成，例如在電極過程部分，引導(dǎo)學生以小組討論形式串聯(lián)步驟速率控制步驟如何確定，以及準平衡態(tài)如何理解。通過學生自身的思考和與同學之間的討論，全面調(diào)動學生的學習積極性，讓學生的思維始終跟著教學模塊、教學思路，理解所學的內(nèi)容和知識點。教師通過對課程思路的把控，以及對知識點的梳理，幫助學生將知識點串聯(lián)起來，形成知識網(wǎng)絡(luò)體系。

2.2" 工程能力翼

電化學分析測試技術(shù)部分的內(nèi)容組成工程能力翼，通過學習電化學分析技術(shù)的原理以及應(yīng)用，要求學生達成課程目標2。課程內(nèi)容包括控制電勢法（電勢階躍法和電勢掃描法）、控制電流法、交流阻抗、電化學傳感器這四個部分。本階段課內(nèi)教學18學時，配合課外線上教學。線下課堂以理論講解以及案例探討為主，教師講解分析方法的原理及應(yīng)用，幫助學生構(gòu)建分析方法的概念。再引入文獻中的案例，讓學生思考討論如何設(shè)計實驗、處理實驗結(jié)果、分析結(jié)果并獲得合理結(jié)論，將分析技術(shù)具象化。線上部分為課外自學內(nèi)容，包含課前預(yù)習導(dǎo)入、課后復(fù)習和拓展延伸。不少電化學分析技術(shù)基于的關(guān)系式是根據(jù)傳質(zhì)動力學或電化學動力學公式推導(dǎo)出來的，如電勢階躍法中的Cottroll方程，是通過求菲克第二定律定解獲得的，求定解需要根據(jù)實驗條件列出初始條件和邊界條件。這部分涉及理論和公式推導(dǎo)較多，內(nèi)容相對比較枯燥難懂。課前教師通過視頻導(dǎo)入所學分析技術(shù)的基本原理，有助于學生帶著問題進入課堂，更好地理解所學內(nèi)容，提高上課效率。課后通過線下視頻，了解電分析方法的實際操作過程、實驗參數(shù)設(shè)置，以及實驗結(jié)果，使學生對電化學分析技術(shù)有較為完整的認識。配合課后作業(yè)，完成對具體案例實驗數(shù)據(jù)的處理，學會對電化學分析技術(shù)結(jié)果的解析和處理。以電分析技術(shù)的原理、實驗操作、數(shù)據(jù)分析為主線，通過線上教學內(nèi)容彌補線下教學場地和時間的限制，將抽象的原理和方法具象化，通過學生討論和課后作業(yè)，將課堂知識落地應(yīng)用。

2.3" 創(chuàng)新能力翼

項目化研究教學為課程的創(chuàng)新能力翼，主要以具體案例為項目課題，學生分組討論使用已學過的電分析技術(shù)手段解決實際項目問題。通過本階段的學習，學生應(yīng)達成課程目標3，即通過所學理論知識進行綜合分析和解決問題的能力。本階段學習由學校教師配合企業(yè)導(dǎo)師完成，總共8學時，其中6學時在課堂完成，另外2學時在企業(yè)實地完成。項目題目來自課程合作企業(yè)分析檢測的實際內(nèi)容，如檢測自來水中游離氯濃度，按照之前已學知識可知，可以通過電化學傳感器、電勢掃描法、電勢階躍法等多種手段來測定實現(xiàn)。學生需要就項目內(nèi)容提出解決方案并在班級匯報，匯報需列出所有可行方案，包括使用的分析方法，分析測試過程設(shè)計，以及注意事項等，并判斷各方法的優(yōu)缺點。學校教師將對方案的可行性及操作原理進行指導(dǎo)和補充，企業(yè)導(dǎo)師以行業(yè)現(xiàn)行標準對方案進行評價，并向?qū)W生介紹行業(yè)內(nèi)目前使用的方法及其基本特征。學生在課堂匯報后將項目匯總成項目報告，根據(jù)項目題目選用1―2種最為適合的電化學測試方法進行描述，并描述行業(yè)所用方法與所學方法之間原理上的共同點，以及該方法在實際應(yīng)用中的適用性及需要注意的點。除了完成項目匯報和項目論文外，企業(yè)提供現(xiàn)場教學環(huán)節(jié)（2學時），學生通過現(xiàn)場學習，了解電化學原理在實際應(yīng)用中的體現(xiàn)，并對電分析技術(shù)建立了一個完整直觀的認知。

3" 優(yōu)化考核方式，多維度評價教學情況

改革課程考核模式，更加合理地多維度評價學生的教學目標達成度（表1）。加大對項目化教學階段成果的考核比例（30%），項目化教學考核成績由項目小組內(nèi)成員互評（5分）、演講匯報（10分）、項目報告（15分）三項成績組成，根據(jù)項目匯報以及論文評價學生對基礎(chǔ)知識和電分析技術(shù)應(yīng)用的掌握程度，提升學生對項目化教學的重視程度。增加平時學習階段成果的考核（20%），在不同階段通過課堂作業(yè)考核學生對該階段學習內(nèi)容的掌握程度，保證學生學習進度。

4" 結(jié)語

以產(chǎn)教融合為指導(dǎo)思想對應(yīng)用化學專業(yè)課進行升級改革是實現(xiàn)新工科專業(yè)建設(shè)的可行路徑。“電化學分析技術(shù)”作為專業(yè)特色課程，通過產(chǎn)教融合改革，調(diào)整課程理論及項目教學內(nèi)容，用任務(wù)引領(lǐng)知識，使學生在完成工作任務(wù)的過程中學習相關(guān)知識技能，達到實踐教學與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究的零距離對接，以適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展。在教學實踐中將化學分析技術(shù)、儀器分析技術(shù)等相關(guān)專業(yè)課程內(nèi)容滲透進來。未來，“電化學分析技術(shù)”課程還需進一步探索教學改革方案和實踐，以促進應(yīng)用化學專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

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