基于卓越工程师培养的基础化学实验教学改革——以浙江科技学院为例

李菊清，张立庆，李 惠

（浙江科技学院 生物与化学工程学院，杭州310023）

浙江科技学院是一所借鉴德国应用科学大学（FH）办学经验，结合中国国情，培养具有创新精神、实践能力和国际素养的高素质应用型人才为办学特色的以工科为主的普通高等学校［1］；是教育部首批实施“卓越工程师教育培养计划”（下称“卓越计划”）的试点高校。根据学校的办学定位和办学特色，实验教学在学校的人才培养和课堂教学中就显得尤为重要。通过实验课程的教学，能系统地训练学生基本操作技术、操作规范和基本实验素养，养成良好的分析问题、解决问题的能力和严谨科学的实验态度，从而提升学生的综合应用能力和创新能力。党的十八大报告要求我们要更加坚定地走中国特色高等教育发展道路，以提高质量为核心，推动高等教育内涵式发展［2］。要培养适应社会经济发展需要的化工和近化类创新人才，必须有良好的实际动手能力、较高的实验素养和综合素质，这也是“卓越计划”的根本要求，因为“卓越计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展和国家发展战略需要的各类高质量工程技术人才［3］，而本科实验教学是训练学生综合能力的重要教学手段，是培养学生创新能力和动手能力的主要途径［4］。实验教学水平的高低是衡量高等院校教学质量的基本标准之一，直接影响到人才培养的质量。随着社会经济的不断发展和化学学科的发展，以及高等教育的改革，实验教学也出现了一些新的问题和新的矛盾，这就要求化学学科的教育工作者构建一个能与当代社会经济发展相适应的基础化学实验教学新体系。而且化学学科的发展离不开实验，许多化学概念的形成、理论体系的构建都建立在实验的基础上。化学实验教学对于突出以学生为主体，培养提高学生的综合能力、创新能力和解决实际问题的能力起着关键作用。以实验为基础是化学学科教学的基本特征［5］。

1 构建基础化学实验教学体系

基础化学实验包含无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验3门课程，是应用型工科院校化工类和近化类专业学生的重要基础课程，也是学校系列省级精品课程。无机及分析化学实验是学生进入大学的第一门独立设课的实验课程，该课程的重点放在定量分析技术的训练和掌握，通过该课程的教学，要让学生树立“量”的概念，这就要求学生具备仔细观察、分析问题的能力和严谨细致的工作作风；有机化学实验以单元操作为主线，学生需学习掌握的是有机合成、物质的分离与提纯及新物质的定性鉴定等基本操作技术；物理化学实验主要研究物质的物理化学性能。这些技术是化学化工类、近化类专业非常重要的实验技能。这2门课程的学习好坏，会直接影响其后续课程的学习，是后续的认识实习、技术实习、毕业论文和专业实验的基础。基础化学教学团队以精品课程建设为契机，以“卓越计划”为指导，将课堂教学与工程实际相结合，构建基础化学实验教学体系。并改革教学方法和手段，提高教学质量，培养学生的创新能力和综合应用能力。

1.1 加强基本操作训练与培养学生的创新能力相结合

由于基础化学实验开设对象都是大一、大二低年级学生，如无机及分析化学实验是学生从中学进入高校的第一门实验课程，课程教学对于学生实际动手能力培养影响深远。如实验习惯，一个人一旦形成是很难改变的。所以，在无机及分析化学实验教学中，以技术要素为主线，从指导学生如何撰写预习报告开始，以单元操作为抓手，狠抓学生基本操作技术训练，加强现场指导，开展现场操作技术考核。同时，通过预习情况检查、现场指导与交流、实验报告批改和课后利用视频教材进行对比讨论等形式，让学生明白“做什么——怎么做——为什么”，抓学生自主学习，养成良好的实验习惯，提高学生的实验素养，达到培养目标。

1.2 整合教学内容，提高教学质量

基础化学实验共有3门课程，这3门课程均为浙江省精品课程。以精品课程建设为契机，结合“卓越计划”，在课程建设过程中，开设3门相对独立的实验课程——无机及分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验，并对教学内容进行了整合和优化，既突出重点，又体现学校特色，既独立，又相互衔接，使3门课程形成相对独立的基础化学实验教学体系，增强学生的实际动手能力。在无机及分析化学实验教学中，由于定量分析的原理及基本操作技术是非常实用的技术，也是分析化学的基础，对操作人员要求又高，定量分析就是该门课程的教学重点，大大缩减了元素性质实验部分。因为对于工科学生尤其是“卓越计划”项目的学生，大多数毕业后面对的是生产科研第一线，社会需要是他们的第一需求，而企业迫切需要的是能直接进行一线工作的技术人员。在有机化学实验教学中，把重点放在单元操作上，让学生掌握各种反应条件下的各种反应装置及其相关操作，并加强合成产物的表征内容，使实验内容更加完整，更加接近实际生产和科研。而物理化学实验基本上都是以各种仪器的组合来完成一个实验，涉及仪器的知识面较广，重点进行了实验仪器的更新改造，新增拓展性和综合设计性实验内容，教学中更加注重实验设计思想的讲解，启发学生的创造性思维，以培养学生的创新能力。在课程之间的相互衔接上，避免内容的重复，又能承上启下，使课程形成完整的教学体系。

1.3 改变考核评价体制，过程考核代替传统的结果考核

课程组在长期的教学实践中，不断借鉴德国高校考核模式，逐步改变传统单一的结果成绩考核办法，将关注重点放在学生平时的学习过程中，以每个实验环节、单元操作技术掌握等为主要考核目标，占总成绩70%，期末的考查环节只占30%，引导学生养成良好的学习习惯，注意学习的积累。在开展教学改革的试点班级中，还对每个实验的单元操作技术、基础理论知识在解决实际问题时的运用能力等作为考核重点，收到了比较好的效果，值得进一步的完善和推广。

1.4 将科研和生产实例引入课堂

为了更好地执行“卓越计划”，在课堂教学中，引入教师最新科研成果和生产实例，使课堂教学更加贴近生产（工程）实际，丰富了课堂内容，使实验内容具有新颖性、先进性和实用性，在激发学生学习兴趣的同时，加深学生对所学知识、技能的巩固，提高理论联系实际的能力和解决实际问题的能力［3］。如做茶叶中提取咖啡因的实验，介绍索氏提取器的原理和用途时，就会拓展到天然产物的提取方法——还有超声萃取、超临界萃取、逆流色谱、制备色谱等技术及各种技术的特点；而在讲到咖啡因物性时，会加入其人工合成方法及其生产与应用状况等的介绍，加强与生产实际的联系；讲课时注意到学生对新事物非常好奇，讲的过程中学生会不断提问，教师只要做适当引导，并布置相关的课外思考题，如根据茶叶中提取咖啡因的实验，请思考如何从茶叶中提取茶多酚？大多学生会非常认真地查阅资料。在无机及分析化学实验教学中，如邻二氮杂菲分光光度法测定铁的实验，首先让学生巩固朗伯－比尔定律，其次，让学生学习如何通过条件试验来建立分光光度法；在此基础上让学生学习分光光度计的结构及基本操作。建立的这种分析方法有什么用呢？在教学过程中将硅藻土矿筛选工艺研究中，作为填料的硅藻土产品的质量控制指标——铁含量的测定例子引入到课堂中，并指出光度分析中显色条件、测量条件的选择是如何根据实际情况确立的，使学生将理论与实际密切结合，培养其创新思维和解决实际问题的能力。

1.5 制作视频教材和网络教学平台

实验教学信息化已成为教育现代化的重要标志［6］。课程教学团队为了充分利用信息化教学手段，开展多学科合作，和数字媒体专业的教师一起，将所开的每个实验，采用流媒体技术，在真实的实验室环境下精心拍摄并制作成实验视频教材。依托精品课程［7］的网络教学平台，将实验内容全方位、立体、直观、形象地呈现在学生的面前，学生可以不受时间、空间的限制，对着视频进行操作训练和纠错，自由开展预习、复习等自主学习，从而提高其操作的规范性，使课堂教学得到延伸。由于省级精品课程教学平台是向全社会开放的，有些高年级的学生要考研、参加学科竞赛等，可以利用实验教学视频教材进行复习，使受益面更加广泛。

1.6 文献查阅能力的培养

文献查阅能力的培养也是“卓越计划”非常重要的一项要求，是学生学习能力的一种体现。文献查阅对于低年级没有学过文献检索的学生来讲是非常难的，为了培养学生的学习自主性，从大一第一学期的无机及分析化学实验的综合设计性实验中就要求学生自行设计实验方案，并要求搞清楚“做什么——怎么做——为什么”，学生必须查阅相关文献。指导教师在这个实验教学中耐心指导学生查阅科技文献，到什么地方查阅、如何检索、资料如何整理，一般科技文章如何撰写等，培养学生查阅资料的能力和资料整理、分析的能力，从而提高其创新能力，也为后续课程打下良好的基础。

1.7 设计开放性和拓展型实验

开放性和拓展型实验，是为了更好地执行“卓越计划”而开设的，充分体现了以学生为主体的教学思想，也是在基础实验教学阶段培养学生的自主学习能力和工程实践能力的一种重要手段。开放性实验即内容开放和实验室开放。实验内容大多与任课教师的科研相关，每个任课教师根据教学目标结合自身的科研，均开设了开放性实验，其实验内容大多来自于产学研第一线。选题上网公示，学生通过网上预约平台自主选题，指导教师确认。学生根据指导教师的要求，查阅相关资料，设计实验方案，实验方案经指导教师审查同意后方可预约实验时间，进实验室开展实验。教师通过对学生资料查阅、方案设计、独立完成实验情况及研究报告撰写等环节进行客观评价，给出比较客观、公正的成绩。拓展型实验是其内容与课堂教学内容相近的实验，学生自主实验，旨在加强学生动手能力的培养。

此外，课程组教师还积极指导学生申报课外科研项目——浙江科技学院的春萌计划项目和浙江省教育厅的新苗计划项目，作为课堂教学的延伸和补充，使学生能直接参与教师的科研工作，提高自身的科研能力。

通过开设开放性、拓展型实验和指导课外科研活动，既深化和巩固了所学内容，延伸了课堂教学，锻炼了学生的实际动手能力、综合应用能力和工程意识，又培养了学生自主学习精神和创新能力，取得了良好的教学效果。课程组教师在近5年的学生评教中均取得了优良的成绩，所指导的学生参加了历届浙江省大学生实验竞赛，获得团体二等奖3次，还有多人获个人一等奖、二等奖、三等奖等。

2 任课教师积极开展科研工作，反哺实验教学

要保证实验教学质量的高水平，就离不开一支高水平的实验教学队伍。每个实验教师牢记“师德为先、教学为要、科研为基”的要求，人人开展科研工作，除了积极申报并参加各类纵向科研项目外，还积极走产学研相结合的道路，潜心研究，每位教师均参与学生第二实践学期和毕业论文指导工作。也正因为任课教师长期从事科研生产第一线工作，才使得教学能紧密地与科研和生产实际相结合，保证了实验的教学质量。

3 结 语

课程组在长期的教学研究和改革中虽然做了一些事情，也取得了良好的教学效果，但作为一所应用型人才培养模式为特色的工科类地方院校和教育部首批“卓越计划”的试点高校，还肩负着培养造就创新能力强、适应浙江乃至全国经济社会发展需要的高质量工程技术人才的责任。在教学中要树立主动服务行业企业需求的意识，确立以德为先、能力为重、全面发展的人才培养观念，教师应进一步加强与企业的联系和合作，进一步开展科学研究和技术革新；同时，课程组将一如既往地进一步开展教学研究和教学改革，把提升学生的工程实践能力和创新能力作为出发点，切实落实并贯穿到教学的每一个环节，为创新高校与行业企业联合培养人才的机制作出应有的贡献。

［1］ 张立庆，朱春凤，李菊清.借鉴德国FH 办学模式的实践教学改革［J］.实验室研究与探索，2002，21（1）：36－37.

［2］ 杜玉波.全面推动高等教育内涵式发展［J］.中国高等教育，2013（1）：4－9.

［3］ 方文.工程专业教育与人文素质教育的协同与融合：以卓越工程师教育培养计划为背景［J］.浙江科技学院学报，2013，25（4）：300－304.

［4］ 庄亨，彭卿，王训.谈基础化学实验教学改革观念［J］.大学化学，2010，25（1）：13－15.

［5］ 卢红梅，符剑刚.高校实验教学改革与建设的新思路［J］.学术探索，2012（10）：177－179.

［6］ 欧阳玉祝，陈小东，彭晓春，等.基础化学网络实验教学平台建设的探讨［J］.实验技术与管理，2010，27（3）：103－106.

［7］ 姜华昌，曾翎，张立庆，等.物理化学实验教学改革初探［J］.浙江科技学院学报，2012，24（1）：73－76.