新工科背景下应用型高校《合成化学》课程改革探索

张 婷， 俞 浩， 宋常春， 徐冬青， 陈忠平

(安徽科技学院，安徽 凤阳 233100)

教育部发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，标志着“新工科研究与实践”项目的启动，“新工科”这一概念正式成为各大高校研究的热点[1]。“新工科”概念产生的主要原因是传统工科技术专业的人才培养模式和培养方案不符合国家现行的经济和产业发展，与“中国制造2025”“一带一路”“互联网+”等重大战略的理念不相符。“新工科”人才的定义为工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才[2]；应用型本科高校是培养社会发展需求的具有工程实践能力的应用型技术和高级工程技术人才[3]。从本质上说二者的理念、宗旨和人才的培养模式是一致的。

安徽科技学院作为省级示范型应用本科高校建设单位，具有较长的本科办学历史、较丰富的办学经验。多年来，该校明确办学目标，一直在深化应用型人才培养方案和加强教学实践改革力度，不断提高人才培养质量，提高学生现场解决问题和应用技术能力。旨在为地方经济和科技进步培养大批高级应用型工程创新人才。依据学校发展目标和学生培养方案，应用化学教研室以学科和课程建设为抓手，大力推进《合成化学》专业核心课程的教学改革与实践，积极探索与学校人才培养模式相符的应用型工程人才培养方案。

《合成化学》课程的教学内容及其实践体系设计是实施人才培养模式的基础，在应用型人才培养过程中占据核心地位。《合成化学》课程的教学内容的选择要有利于学生应用性知识和能力的培养。实现教学内容与区域经济及应用实践的“有效对接”，课程开设和应用实践的一体化要注重对学生创新精神、实践能力和创业能力的培养；面向应用实践，完善理论教学。设计什么样的应用实践教学体系、如何开展应用实践教学，应服从于新工科背景下应用技术型人才培养方案的目标定位和区域经济发展需求。理论实践相结合并不是理论教学和实践教学在形式上的简单组合，而是两个方面的有机融合、相互贯穿、互为支撑[4]；要做到理论知识指导，辅导实践教学，解决实际应用过程中出现的问题；丰富实践教学、巩固理论教学的内涵。陶行知先生也强调要在“做”的活动中获取知识，这与应用型人才的培养理念相吻合，同时也是当前教育所大力提倡的教育模式。将理论与实践相结合的观点实施于应用型本科的教学中，不但能实现课堂教学的培养目标，而且还能够保证实践教学的效果。

1 依据专业培养方案，明确课程教学目标

以适应当地经济发展为目标，定位专业培养方案，是培养应用技术型人才的基础。安徽科技学院地处于合芜蚌国家自主创新示范区，蚌埠市旨在利用优势资源，重点打造精细化工，新材料和新药物等领域的技术创新和研发。该校早在2005年就开设应用化学专业，主要培养学生具备化学方面的基础理论、知识和技能以及相关的工程技术知识，要求拥有较扎实的化学化工基本理论、实验技能和实践能力，具有创新意识和初步从事科学研究的能力，能够从事新型功能材料、精细化学品和药物合成的生产和技术开发、生产管理、产品检测等工作的高级应用型人才。

《合成化学》课程作为应用化学专业学生必修的一门具有综合水平高、理论联系实际强、应用范围广的专业核心课程，其内容涉及到合成路线的设计与合成方法，合成技术以及典型化合物的合成等内容。在教学过程中必须要突出理论重点，强化应用需求的实践教学；只有坚持教学理论与应用实践一体化，才能培养出具备较高素质的应用型人才。把培养具有理论知识较深、实验技能较扎实、应用能力强、综合素质高的工科背景的应用型技术人才作为主要培养目标，才能彰显应用型高校的办学能力和办学特色[5-6]。

2 以新工科理念为背景，探索理论与实践相结合的教学模式

2.1 以应用实践为导向，改革课程内容

《合成化学》是一门应用性和实践性很强的学科之一，主要研究化合物(新材料)合成的规律和方法，包括与合成相关的基本理论和原理；其内容涉及到目标化合物合成路线的设计、合成实验、产物和中间体的鉴定和结构表征；合成化学更重要的任务是为学生今后掌握新化合物的合成、改进现有合成工艺，开发新的合成方法和技术打下良好的专业基础。合成化学的发展对化学和材料工业的发展有着重要的意义，在工业水平上好的合成工艺可以降低三废和能耗，提高产品的质量，改变工程上的控制水平等实际问题。因此，在课堂教学过程中，不仅要丰富课堂教学内容，使课堂教学内容饱满和教学手段多样化，更要在整个教学过程中贯穿典型化合物在实际合成中是如何进行的，从而培养学生理论和实践相结合的能力，实现理论与实践相结合的过程，做到让同学们在“学”(学习理论知识)中 “思”(思考实验如何进行)。

从2017年起，安徽科技学院应用化学专业人才培养方案将《合成化学》增加了18学时的理论课程，把课本知识整理成几个模块，分别开设相对应的实验进行模块化教育，对理论加以实际应用，在“做”中扎实掌握系统的理论知识。该校《合成化学》课程分成合成路线的设计和选择，合成方法的选择和应用、典型有机和无机化合物的合成，以及绿色合成四大模块。针对以上的模块内容，兼顾知识结构的衔接和当地产业需求，巩固基本实验技能，开设《合成化学实验》课程其内容包括典型无机化合物的合成、新型纳米材料的合成及表征、精细化学品和药物中间体的合成。其中每一个实验都包含化合物的合成路线的设计，合成的基本操作，产品的提纯，及结构的表征。实验项目的设置包含合成化学基础理论知识、基本实验技能、创造性思维的培养等环节，将教材内容有机结合在一起。让理论课与实验课有机的结合起来，让学生在“做(实验教学)”上“学”(掌握理论知识)。

2.2 以学生为中心，活跃课堂气氛，丰富教学手段

《合成化学》是一门综合性学科，对学生的无机、有机、分析和物理化学知识掌握程度要求较高，使得该门课程的知识结构较为复杂，从而在教学过程中，课堂气氛沉闷，部分学生兴趣不高。而问题驱动型、启发式和引导式教学方法的对象主体是学生，以专业方向范围内的典型问题为起点，以内容的重点和难点为核心规划学习目标，让学生在寻求解决问题的过程中进行学习的一种方法；问题驱动教学法能够提高学生学习的主观能动性，提高学生在教学过程中的参与程度，容易激起学生的求知欲，活跃其思维[7]。合成化学需要解决的学术前沿问题与现实工业生产中遇到的问题紧密相连；同时合成化学相关的基本理论还可以有效地解决实际问题，同时还能推动学生对理论知识的掌握和技术水平的提升；将理论知识和解决实际问题相结合，有利于将传统的课堂教学方法由“填鸭式”向“问题驱动式”有机转换。

在理论与实践相结合的教学模式具体实施过程中，首先，围绕阶段性教学单元的目标，确定每章节的重点和难点，构建以重难点相关的问题群、项目、课题或模块为学习研究单位的载体，学生可以通过以下两个方面来学习知识：一方面可以通过自主查阅资料、解决问题的环节来学习、巩固核心知识和理论，培养自主学习，综合运用知识、善于解决实际问题的能力；另一方面可以通过课堂教学，老师围绕问题进行引导，讲解获取理论知识。综合性项目的实验教学内容一般是由若干个项目的阶段性任务有机组合而成的，可以是科学知识结构单元的集成，也可以由若干个课程的知识模块组成，把学习设置于复杂且有意义的问题情境中，通过让学生以自主学习和团队协作的方式共同解决应用性或真实性的科学问题，来获取隐藏于问题背后的科学知识，从而实现“学生在项目实践中掌握知识点，在知识点的学习过程中完成项目实践”[8]。这种项目、问题和模块化任务驱动教学方法，同样可以应用于《合成化学实验》课程的教学过程中，实施“教学做”一体化教学模式的过程中，以项目教学法为平台，将该门课程分为几个项目：首先，让同学们了解实验前期的工作任务，例如，实验项目中将要用到什么仪器和药品，基本原理是什么，适用哪些合成方法等，以及掌握这些知识点的含义和作用；其次，能够利用实验操作复习和进一步理解相关理论知识；最后，利用这些知识点准确而熟练地完成相应的实验项目。这就可以避免传统课堂填鸭式的教学方法，通过教学情景的设置唤起学生的创新思维和意识，通过科学问题的解决促进学生思维发展和应用能力的提高[9]。

3 增设校外实习、实训等教学环节，培养学生工程应用能力

应用型高校的办学目标是培养服务于地方经济发展的高级应用型人才[10]，这就要求教师教的内容，学生学习的理论知识，要与实际的生产生活相统一；而“教学做”一体化的教学模式的本质即教，学，实验实践三方面相结合统一，互补优缺，协调发展；这二者之间的内涵是一致的。在教学环节中，学校应尽可能的为学生了解自身专业相关的工业化生产创造条件，因此结合《合成化学》课程的实际情况，在“产学研”合作的企业和实习基地，增设了校外生产实习、实训等教学环节，让学生亲自参与到企业产品的实际生产过程中，去学习反应釜是如何运行的，物料是如何转移的，产品是如何提纯等工艺；并增加安全生产，节能环保和绿色化学的意识；让其通过实践和应用来理解和加深课本中的理论知识。自2008年以来学院开始与凯盛新材料有限公司开展校企联合办学，并开展产学研合作，创立了校企联合实验室，并拓展到与几十家大中型企业开展产学研合作，每年有近200名学生进入企业，或校企联合实验室开展实习，创新实验和毕业论文等实践锻炼。每年相关企业都会选派具有经验丰富的工程师融入到合成化学的课堂和实验实践教学中，指导学生如何把实验室中的合成方案转变成工业化生产，如何进行“三废”处理，让学生了解工业化生产的发展程度，进一步培养学生爱护环境以及工程应用能力，实现校企联合培养人才的无缝对接。

4 以衡量应用型人才为基础，改革考核评价方式

传统的合成化学考核方式，主要是考查学生对知识点掌握的怎么样，对相关理论和合成方法有没有记住，能不能在闭卷考试中正确答题；在闭卷的试卷中，试题的题型基本上是例题的翻版或者书上的知识，例如基本原理、合成方法和原理等。通过近五年的《合成化学》教学发现，在闭卷考试中，有些分数较高的同学往往在化学实验课程中，并不具有优势，反而不及在闭卷考试中成绩处于中等或中等偏上水平的同学；原因可能是这些分数较高的同学没有将《合成化学》理论课程中所学习的知识和原理很好地应用于解决实际合成化学实验中所遇到的各种问题，这主要也是因为这些同学在闭卷考试前采用临时突击、强行记忆的方式，从而使得他们并没有理解和真正掌握课堂教学中的基本知识和理论。而这种传统的考核评价体系不能真实反映学生的实际学习情况，也不能及时客观反映出“教学做”一体化的教学效果，不符合新工科下应用型技能人才的培养模式和理念。因此，应该加强实践过程性考核环节，并将这种考核评价在合成化学实验室完成。具体过程：由学生完成一个小项目或解决一个应用型问题就进行一次考核，每个问题或项目根据难易程度分别计分；在考核评价过程中，采用学生自评、学习小组后团队互评与教师评价相结合的评价模式[11-13]；另外，对已学习的理论知识的灵活应用情况进行考评，避免强化学习，突袭考试；最终的成绩就由这些项目分累计而成。制定了《合成化学》课程的考核方式，学生的总成绩包括：期末考试占30%(理论知识的掌握情况)；实验技能考核占30%(基本实验操作能力情况)；应用小项目解决问题占30%(运用学习的理论知识解决问题的能力情况)；学生的平时成绩占10%(课堂回答问题、出勤以及课下作业完成情况)。通过上述的考核办法，既能够随时了解学生对理论知识的掌握程度，以便及时改进教学方法，又能激发学生自主学习的动力，培养学生应用知识解决问题的能力，使学生真正成为具备应用能力的工科型高级应用型人才。

5 结语

从教学内容、教学方法和考核评价方式，对应用化学专业核心课《合成化学》的教学大纲进行了改革，将理论与实践更加紧密结合，从而充分培养学生的应用实践能力，激发学生自主学习的动力，使其成为“新工科”和应用型工程创新人才。