基于卓越工程师培养的创新实验教学研究——以基础化学实验为例

方正军，谭正德，邬　峰

(湖南工程学院 化学化工学院，湖南 湘潭 411104)



基于卓越工程师培养的创新实验教学研究
——以基础化学实验为例

方正军，谭正德，邬峰

(湖南工程学院 化学化工学院，湖南 湘潭 411104)

经过湖南工程学院轻化工程专业四届“卓越工程师计划”的实施，探索了基于卓越工程师培养的基础化学创新实验教学模式。以尊重学生“个性化”发展为指导思想，以具有创新意识和实践能力的卓越工程师素质和能力培养为主要目标，提出了“个性化、两结合、三阶段、多方法”本科卓越人才基础化学实验创新教学模式。 综合企业培养反馈意见及监督评价，反映出该教学模式收到了良好的效果。

卓越工程师计划；基础化学实验；教学改革；教学模式

“卓越工程师计划”(以下简称“卓越计划”)面对的是特定的学生群体，他们的教育目标、培养方式、教育内容和普通大学生都有明显的区别。[1-3]因此，“卓越计划”的实施必须突破以往偏重学术科研的教育理念，把培养卓越工程师作为高等工程教育改革的重要举措，以满足社会经济转型和发展的需要。[4-5]正如航空工程的先驱者，美国加州理工学院的冯.卡门教授所说“科学家研究已有的世界，工程师创造未有的世界”。[6]卓越工程师将在未来社会的发展中发挥着极其重要的作用。[7]

然而，目前的基础化学实验课程的编制是按严格的学科知识为导向的，[8-10]主要作用是让学生掌握专业知识、培养学生缜密的科学思维和掌握科学研究的基本方法。在课程的设置方面还存在着知识传授和能力培养之间不能兼顾的矛盾。因此，工程能力培养的缺失在基础化学实验课程教学中显得更为突出。[11-12]“卓越计划”要求基础化学实验教学发现存在的问题并剖析原因，提出可行的改革措施。因此，本研究在对“卓越计划”培养对象充分认识的基础上，依据湖南工程学院的办学实际，结合基础化学实验课程的特点和现状，探索基于卓越工程师培养的基础化学实验教学模式创新研究与实践。

一　基础化学创新实验教学模式的构建

此项研究以尊重学生“个性化”发展为指导思想，以具有创新意识和实践能力的卓越工程师素质和能力培养为主要目标，提出了“个性化、两结合、三阶段、多方法”本科卓越人才基础化学创新实验教学模式(见图1)。

(一)基础化学实验教学改革的指导思想

以尊重学生“个性化”发展为指导思想。 “个性化”是指尊重学生的主体地位，重视学生个性的发展，对学生进行个性化教学。[13-15]人们在感知世界的方式、记忆类型以及思维的主要特征等方面各有不同，在环境、生活经验和以前各阶段学习效果等的影响下，学生个体之间也有一定程度的差别。因此，应当对学生实施有区别的教学，使全体学生都能得到最大程度的发展。

实行“个性化”教学的前提是根据每个学生的特点，使课程设置更富弹性，以增加学生的选择性。学生根据自己的兴趣爱好和能力大小选择实验项目，对于能力较差的学生可以选择难度较低的项目，但是必须完成大纲规定的实验内容。对于能力较强又有兴趣的学生可选择难度较大的项目，还可超额完成任务。这样，每个学生都能获得自己最大限度的发展，而且还有利于优秀人才的选拔。

(二)落实“两结合”，创新实验方式和实验选题

“两结合”是指校企结合和课内外结合，每个学生都配备有校内导师和企业导师。即打破学校和企业的界限，打通课堂内和课堂外的界限，给学生提供正式的和非正式的教育环境，培养学生工程实践和创新能力。

首先，在实验方式上，实施开放型实验教学。开放型实验教学不仅指实验时间、实验室及实验设备的开放，更重要的是要做到实验内容上的开放，这是一种以学生为主体、教师为主导的实验教学模式，给与学生选择实验内容和实验方案的空间。实验教学内容包括有必做和选做两部分。必做部分主要是一些基础验证性和综合性的实验，要求每个学生必做；选做部分包括设计性的实验，对于基础好、能力较强的同学可在完成必做内容的基础上选做其感兴趣的内容。这种实验教学模式允许学生从失败中学习，通过重复实验达到教学的目标。该模式有利于对学生因材施教，有利于学生的个性发展，也有利于刺激学生的求知和探索的欲望。但是该模式增大了教师的实验指导工作量、仪器设备的损耗。因此, 除了要求实验教师具有爱岗敬业，不计报酬的精神，[16]还要根据实际情况，制定开放型实验教学各环节的科学化管理措施，保证开放型实验教学的顺利进行。

其次，在实验选题上，落实校企合作机制。让学生参与实践活动，学生的部分实验项目来源于企业和社会的生产实际。如：在无机化学实验内容增加织物前处理，使学生掌握酸碱平衡和氧化还原平衡的知识；分析实验内容增加植物纤维酸碱度的测定；物理化学实验内容增加测定染料进入织物纤维后的相关热力学物理量的变化；有机化学中重氮化反应实验设计成直接染料的合成，使实验教学具有代表性和方向性，让学生在学习知识的过程中，通过反复实践，将知识转化为能力和素质。有别于课堂上分门别类的理论性教学，也有别于实验室里的验证性实验教学。

同时，建立“课外学分”制度。鼓励大学生参加一系列的课外科技活动和社会实践项目，如参加大学生科技创新课题的研究、参加教师的科研活动、社会实践活动、企业项目设计与实施的全过程，接受新产品的开发和工艺设计、产品性能检测、生产技术管理等方面的训练等。“课外学分”可以开阔学生的视野，培养学生良好的创新、质量、环保、安全与市场服务意识。

(三)“三阶段”实施，多层次教学

“三阶段”即基础实验、专业实验和企业实训三个阶段。由浅入深，逐步提高。基础化学实验包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验及仪器分析实验。内容多，涉及范围广，且由于卓越班学生基础化学实验的总课时量相对于普通班来说减少了三分之一，为了保证在有限的时间内有效地达到教学目标，需要根据学生的实际情况，优化、整合、更新教学内容，使教学层次更分明。

我们结合目前的实际情况，对五门基础化学实验课程进行了优化、整合，实行多层次教学。确定了以基本技能训练为基础、以综合能力和创新意识培养为核心、以技术应用为目标的“三阶段”实验教学模式，即基础实验、专业实验和企业实训三个阶段。第一阶段在学生的前三个学期实施。在这一阶段中，注重对学生基本实验技能、科学测量方法及科学态度的培养，为整个实验学习奠定基础；第二阶段在学生的第四、五、六学期实施，将基础综合实验内容融于专业实验中，逐步增加实验的难度和广度。这一阶段主要是提高对实验方法和实验技术的综合运用能力，前两个阶段是校内导师负责制，但是在这两个阶段也会邀请企业导师参与课堂教学；第三阶段在学生的第七、八学期实施，这是企业实训阶段，以企业导师为主，校内导师为辅，一般一个企业3、4名学生，配备至少三名企业导师。在这个阶段，导师只起启发和咨询的作用，学生以自我训练为主。这一阶段实验的开设不仅能使学生掌握实验技能、技巧和理论知识，还能培养学生工程设计能力、独立创新及解决问题的能力及团队合作精神。

通过这样的整合，增加了实验的综合性、连贯性及实践性。避免了传统实验教学中内容重复、教学资源浪费的现象，同时实验内容由浅入深、由易到难，能够循序渐进地培养和训练学生的综合能力和创新意识。

(四)基础化学实验教学改革的策略

基础化学实验教学的策略是采用“多方法”教学和评价。在教学上，从传统的讲授式转变为启发式的、探究式的教学模式。以学生为主体，激发学生的积极性和主动性，推动基于项目、基于问题、基于案例等多种研究性学习方法，实现 “教、学、做”一体化，使学生在“学中做”、“做中学”。理论与实践相结合，理论知识可以指导实践，同时，学生实践能力的提高也能增进对理论的理解，能够检验和修正理论。

在考核上，采用形成性评估与终结性评价相结合的原则，建立绩效管理机制。关注学生的学习态度，重视学生学习的过程与方法，重视交流与合作，重视动手能力。尤其强调的是学习过程，强调对知识技能的应用、团队项目设计、团队合作能力等。采用课题论文、口头答辩、操作性考核，特别是增加工程相关的工程解决和产品设计等实践题等考核方式。采取局部与整体结合、理论与实践结合、教师评价与学生评价结合的全方位、多元化的评价体系。以学生在企业实习的成绩考核为例，要求学生每周写周记，每月写月记。企业导师根据学生在企业的综合表现在学生的周记和月记上评分，校内导师必须每月去学生实习企业，从企业导师、人力资源部、车间了解学生，按月给出学生在企业实习的全部综合成绩，企业导师和校内导师的成绩综合即为学生在企业的综合成绩。

二　创新实验教学模式的效果

轻化工程专业的卓越计划实施4年以来，我们在不断探索和实践中积累了一定的经验，取得了一定的成效，主要体现如下：

1. 基础化学实验新型教学模式，建立了一套行之有效的实验室开放运行机制，做到实验时间、实验资源、实验对象和实验内容的全方位的开放服务。

2. 科学、合理地整合基础化学教学内容，使教学知识更系统，教学层次更分明，有效地达到了教学目标，成功地实现了学校培养和企业培养的对接。

3. 学生创新能力得到显著提高。实验教学改革的深入发展使学生的创新能力明星提高。近4年，湖南工程学院化学化工学院卓越计划本科生共参与实验教学或纵、横向科研项目近10个，参与项目申请专利1项。此外，在2013年的“湖南省大学生基础化学实验技能大赛”的选拔赛上，学生的积极性高，整体考核效果显著。选手在技能大赛获得二等奖一项，三等奖两项的好成绩。

4. 社会反响较好。通过3年的校内学校和1年的企业实习，学生基本具备了能够综合运用所学知识分析并解决工程实际问题的能力及参与新产品开发、技术改造的初步能力。根据学生实习工作单位反馈意见和问卷调查，大多数准毕业生达到纺织印染工程师知识、能力、素质的基本要求。就目前初步统计，与企业实习单位达成就业协议的超过85.6%。

三　结　语

近年来，随着国家对高素质工程技术人才培养的日益重视和大力投入，在学校相关政策的支持下，我们就如何在基础化学课程教学中加强学生工程能力培养进行了一些探索与实践，取得了一定的成绩，使学生以更积极的态度来学习，更好地掌握了基础化学理论知识以及灵活运用知识的能力。在“个性化、两结合、三阶段、多方法”本科卓越人才基础化学实验创新教学模式下，学生逐步培养成自主，有创新精神和有实践能力的“应用型”人才， 为“卓越计划”的顺利实施提供了有力保障。但是，我校轻化工程专业的卓越计划正在实施之中，基础化学创新实验教学模式还需根据计划实施中继续调整出现的问题。特别是在2011级学生毕业后，要进一步完善适应社会需求的培养质量的监督评价和教育部对本专业的认证评估。

[1]刘建强.德国应用科技大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究,2010(6):50-52.

[2]周淦峰.博耶学术思想视域下的“卓越工程师教育培养计划”研究[D].吉林大学,2013.

[3]戴玉华，顾凯，黄建军,等.“卓越工程师教育培养计划”企业学习阶段培养方案制定的探讨[J].实验室研究与探索,2012,31(12):159-161.

[4]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011(2):47-55.

[5]林健.“卓越工程师教育培养计划”质量要求与工程教育认证[J].高等工程教育研究,2013(6):49-61.

[6]伊影秋,沈小娟.卓越工程教育应培养学生的“四力”[J].高等教育管理,2012,6(6):34-38.

[7]李培根.工程师教育培养该何以卓越[J].中国高等教育,2012(6):13-14.

[8]易兵,郭文辉,谭正德,等.有机化学及实验双语教学的实践与体会[J].实验室研究与探索,2012,31(12):117-120.

[9]谭正德,易兵,周原,等.省级示范性实验教学中心建设与实践[J].实验室研究与探索,2010,29(8):85-87.

[10]王静,周爱菊,林龚勇,等.管理学理论在基础化学实验教学中的应用[J].化学教育,2014,35(8):33-36.

[11]薛斌,熊振海,周冬香.应用多媒体互动系统促进基础化学实验教学的探索化学教育[J].2014,35(12):52-56.

[12]刘国荣.刍议工程应用型本科实践教学改革与创新[J].中国高教研究,2009(5):57-58.

[13]李力.试论学生个性化培养与创造性思维[J].高等理科教育,2005(1):96-99.

[14]李广,姜英杰.个性化学习的理论建构与特征分析[J].东北师大学报：哲学社会科学版,2005(3):152-156.

[15]莫尊理,包莹,杨佩佩,等.个性化教育在化学奥林匹克竞赛辅导过程中的实施[J].化学教育,2012,33(4):75-78.

[16]林健.教师自主驱动的高校人才培养质量保障机制建设[J].清华大学教育研究,2014(1):28-35.

Study on the Innovative Practice Teaching for Training Outstanding Engineers—— Based on Basic Chemistry Experiment

FANG Zhengjun,TAN Zhengde,WU Feng

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China)

The teaching method has been adjusted and innovated in basic chemistry teaching during the application of the plan for training outstanding engineers in four years’ practice in the major of light chemical engineering in Hunan Institute of Engineering. “Individualized development, school-enterprise and in-outside class integration, three stages, multiple methods” talents teaching model comes into being for the development of student’s creative consciousness and practical ability. It has been proved in the enterprise training, feedback and supervision that this teaching method is very efficient .

plan for training outstanding engineers; basic chemistry experiment; teaching reform; teaching model

2015-07-03

湖南省普通高校教学改革研究项目“基于卓越工程师培养的实验教学创新研究与实践—以基础化学实验为例”(湘教通[2014] 247号)。

方正军(1978-)，女，湖南岳阳人，博士，讲师，研究方向：有机合成及分子构效关系。

G642.0

A

1671-1181(2016)01-0089-04