新工科背景下的学分制化学实验教学改革初探

寇莹莹 张君枝 孙金栋

摘  要：新工科理念和学分制教学管理制度相结合，有利于新工科应用创新型人才的培养。我校为适应新的管理模式和理念，对大类基础实验课化学实验课进行了教学改革的初步探索。从网络化选课系统的建设运行、课程内容改革、教学手段和方法改革、成绩管理模式改革等多方面进行了探讨，取得了一定的进展。

关键词：新工科;学分制;化学实验教学改革

中图分类号：G642         文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）06-0135-03

Abstract： The combination of new subject concept and credit system teaching management system is conducive to the cultivation of innovative talents in new subject application. In order to adapt to the new management model and concept， a preliminary exploration on the teaching reform of chemical experiment course in basic experimental courses is carried out in our university. This paper probes into the construction and operation of network course selection system， the reform of course content， the reform of teaching means and methods， and the reform of achievement management mode， and makes some progress.

Keywords： new subjects; credit system; chemical experiment teaching reform

学分制是以选课为核心，教师指导为辅助，通过绩点和学分来衡量学生学习质量的先进的教学管理制度，是高校为适应社会人才类型多样化需求所采取的一种教学管理模式[1，2]。它的本质是给高等院校的学生提供更多的自主学习的机会，针对学生的不同的学习爱好和兴趣有效提高学生学习的效率，为社会培养更多的应用创新型人才。学分制在国外众多高等院校非常普遍，近年来国内各大高等院校也陆续实行起来。

我校自2016年开始实行学分制教学管理后给我们的大类基础课普通化学实验、无机化学实验等化学实验课的排课带来了很大的困难。学分制虽然在化学实验课中的实施有利于增强学生的学习兴趣;但是在我们的实际教学过程中，受教师、实验场地等方面的限制，如果还要沿袭以往的传统授课模式，对学生的长远发展不利。因此，进一步完善实验教学体系的网络化建设，才能更好的培养学生的实践创新能力。

2017年，国家教育部提出了“新工科”理念，在全国各大高校均掀起了新工科建设的热潮。新工科理念的内涵在于以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越工程人才[3，4]。新工科理念与学分制的教学管理制度相结合，将新的实验教学方法和理念引入本科实验课堂，能够更好更有效的将学生培养成为新工科应用创新型人才。

我校的大类基础化学实验课涉及环境与能源工程学院、土木与交通工程学院、电气与信息工程学院等二十多个行政班八百余名学生。实行学分制后，我们实验课的排课，上课，成绩管理等都面临极大的困难需要解决。因此，我们从网络化选课系统的建设、课程内容改革、教学手段和方法改革、成绩管理模式改革等多方面进行了探讨，取得了一定的进展。2017年新工科概念提出后，我们又结合新工科的内涵做了进一步的探索和调整，使我们的改革更加的完善，能够更有利于新工科应用创新型人才的培养。

一、网络化选课系统的建设运行

在未实行完全学分制前，学校的排课都是按照行政班，我们的化学实验课一般是在理论课开课4周后由实验老师与上课班级的班长沟通協调时间安排实验课程，班次一般在20个左右，因此按每个项目两周内上完来计划安排。学生们的空闲时间较少，班次又多，所以安排起来还是有一定的困难。但是学生们的班级课表是统一的，也给我们安排课程带来了很多便利。

学校2016年在两个学院试点实行学分制后，不再有班级课表，无法通过与班长沟通协调时间安排实验课程，因此，我们开始实行实验课选课制。由于时间紧，任务重，我们先是自己开发了一个小的选课程序供学生选课用，但是只能一个班、一个班选，时间上也是随机设定的，存在很大的局限性，导致有部分同学选不上课程，老师们也要一直与学生们沟通协调，持续时间长，选课效果也不太好。由于实验课是训练学生的实践动手能力，仪器台套数有限，实验室空间有限，因此上课人数不宜过多。开始上课后，有部分同学不能按选课时间按时上课导致个别课堂出现人多秩序混乱的现象。

2017年国家教育部提出了“新工科”理念后，网络信息化办公发展迅速，学校和学院实验课网上选课系统建设完成。学生们运用新系统选课，虽然出现了不少的问题，但是经过工程师和老师们的积极配合基本解决。网络化选课比去年缩短了时间，有了一定的改进。但是由于学生们对实验课的了解太少，选课过程需要一直全程指导，后面的上课也出现了去年的情况。通过调研我们了解到是部分同学对实验课的认知太少，认为跟理论课一样，老师们讲的时候也没有认真去听。

2018年我们总结前一年的经验教训，采用项目制选课，限制每堂课的选课人数，最少开课人数。选课前每个班级至少2名班干部参加系统培训，我们从实验课的课程性质，上课要求，实验报告的要求，项目制选课如何进行等对学生进行了一系列的培训，并强调选课完毕一律按照选课时间上课，不得随意调换，而且每个项目必须做实验才会有成绩，只写报告不做实验本项目一律0分。要求培训的班干部回去要跟班里每个同学都传达到并帮助其完成选课。通过培训和项目制选课，大大提高了选课效率，老师们也不用再时时刻刻解答学生的选课问题了。而且在后面的上课过程中明显看到学生们不按选课时间上课的少了，课堂极少出现人数过多或过少的现象，教学效果明显提高。

我们的化学实验课针对的是大学一年级新生，学生们刚进入大学，还没有完全适应大学的学习方式和生活。因此，我们要更有耐心的引导大一新生适应我校的学分制选课和教学管理制度。

二、课程内容改革

化学实验主要是大一新生的基础课，旨在锻炼学生的动手能力和培训基本的实验技能。在新工科理念的影响下，化学实验课除培训基本的实验技能外更应该注重锻炼学生的团结协作能力和独立思考问题解决问题的能力以适应当今社会的发展。作为一门公共基础实验课程，教学内容不能够偏深偏难，有些陈旧过时，实际应用少的内容可以进行适当调整。化学理论课上学生们大多认为这门课用处不大，学习兴趣少。尤其是土木学院，电信学院等外学院的学生他们仅大一上学期学习普通化学理论课，实验课仅有8学时，课时比较少。因此，我们应当根据不同的专业特点，首先在理论课上降低理论难度，加强与实际专业问题的结合，使理论课的教学内容能够引起学生们的学习兴趣并且通俗易懂[5]。这就需要理论课老师和实验老师相互配合，及时在课堂上补充反映学科发展状况的新内容，如电化学中加入绿色环保电池等，同时配合实验内容的改革，这样使得教学内容紧跟学科前沿，能够很好的激发学生的求知欲，不像原來的普通化学教学内容各专业都一样，缺乏专业的针对性和实用性。

化学实验的课程宗旨是在于基本技能的培养和团结协作、独立思考问题解决问题能力的锻炼。基本技能是指为顺利完成实验任务，由一连串动作（包括操作动作和心智动作）组成的，经过练习而达到自动化的心智和操作活动方式[6]。实验技能的培养为学生们以后的专业学习和大学生科技创新活动打下了良好的基础。为此，我们对不同专业的实验内容也进行了相应的调整，如：环境与能源工程学院给排水和环境专业在以后的课程中还有很多与化学相关的内容，因此，我们就注重培养学生的基本操作技能和常见的仪器使用方法。采取详细讲解并示范，对一些常用的基本操作和常见的仪器使用方法要不厌其烦的详细讲解并示范，还要把常见的错误使用方法逐一点评，以加深其印象[7]。在实验内容方面，要涉及的面更广一些，要学生们上完课后学会配制一定浓度的酸、碱标准溶液，并学会如何进行标定和滴定，学会使用移液管，量筒等计量设备，加强同学们相应的实验技能训练。

实行项目制教学，尽量压缩演示性、验证性实验，引导学生多选择新的综合性设计性实验。“学起于思，思起于疑”，我们以综合性设计性实验项目为导向，引导学生整合和应用自身所学的理论知识，勤于思考，勇于实践，多多动手自己解决项目中所遇到的问题。比如酸碱中和实验，只讲述需要粗略配制氢氧化钠溶液作为标准溶液，至于如何标定氢氧化钠溶液，选择哪种基准物质，选择哪种指示剂指示终点均由学生自行解决。通过这些训练，能够很好的增强学生自主分析问题，解决问题的能力。可以使同学们学会将知识应用到实际学习和生活中，初步学会如何利用现有的条件和实验方法，设计合理可行的实验方案来进行科学探索和研究。从“要我学”逐渐培养学生“我要学”的自主学习意识，从而构建起学生自己的学习方法和知识体系，融会贯通，提高学生分析问题和解决问题的能力。针对学生的不同的学习爱好和兴趣，设计不同的实验内容，不仅能够有效提高学生的学习效率，也能够为学生提供更多的自主学习的机会，有利于将学生培养成为适应社会需要的应用创新型人才。

三、教学手段和方法改革

环境与能源工程学院实验教学中心的建设是以培养学生实践创新能力和适应社会需求为宗旨的。完全学分制和新工科背景下实验教学中心的建设和发展必须要进行教学方法与手段的改革，系统全面地优化教学内容，充分发挥实验教学中心的示范和引领作用以全面提高学生的创新思维和实践能力。完全学分制使得学生的培养不再是“一个模子刻出来”而是“个性化培养”这也是新工科人才培养的亮点之一。“个性化培养”是指在尊重学生个性的基础上分层分类培养，积极开发学生的创新思维和实践能力[8]。我校为培养学生创新能力有各种的大学生创新训练、专门的创新实验室以及 “挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛节能减排大赛、创新创业大赛等各种比赛并设有创新学分。鼓励学生跨学科跨专业探索创新。为适应注重需求，我们的实验课也需要进行教学手段和方法的改革，在教学过程中多融入课外专业相关知识，减少一些常规知识和理论课上讲过的内容，注重培养学生的创新思维和独立思考的能力。这是对学生理论知识和技能的综合考量与检验，是培养应用型人才不可或缺的环节。课上采用PPT和微视频相结合的方式授课，将一些常见的操作错误给大家重点讲解，仪器操作的重点和难点要详细介绍，如实记录数据，计算课下做只在课上做简单讲解。录制实验微课供学生课前预习和参考。微课是记录教师围绕着知识点或教学环节而进行的简短、完整的教学活动过程[9]。实验教学课程库的建立，不仅强化了学校信息化教学平台的建设，还能促进实践实验教学课程的利用，弥补当前高校实践课程不受学生重视的不足。目前“高校信息化”越来越普遍的教育背景下，如何构建 “微课”教学资源并利用其引起学生的学习兴趣从而主动去进行个性化的学习甚至是终身学习是培养应用创新型人才非常重要的环节。网络课程资源可以让学生的选择性学习更强，时间的可支配性更好，有利于学生的全方位发展[10]。充分利用多媒体和微信群，多方搜集视频资料，让学生随时随地利用碎片化的时间来掌握相关知识，并及时解决同学们的疑问。还要将一些容易出现错误从而对人体造成伤害的项目及操作录制起来给学生们观看增强其安全意识和认知。

四、成绩管理模式改革

完全学分制教学模式下，实验教学也发生了变化，不再是传统的课堂教授，而是引入了现代化的教学管理系统，从选课到预习等都可以在网上实现，以后还有可能会实现实验报告信息化。这样使得不同层次的学生的学习都有一定的学习目标和资源，相应的我们的教学考核标准也要细化明确。教学内容和教学方法改革后，网络学习资源变得丰富了，可以设置预习阶段评分模块，课上实验操作和同学间的相互协作模块，实验数据记录和处理、报告撰写模块，这几个合在一起综合评价学生的实验成绩。尤其是2018年培养方案改革后，许多实验课都设成了独立成课，不再与理论课合在一起给成绩更是能够引起学生们对实验课的重视。

合理的考核方式不仅能真实地反映出课堂教学效果，了解学生对实验技能的掌握状况，还能激发和调动学生的学习积极性，从而达到我们的人才培养目标。因此，为了督促学生认真对待每一个实验环节，达到培养学生综合实验技能的目的，我们采用平时考核成绩（实验课出勤、实验预习、实验操作和实验报告）与期末考核相结合的方式。让学生把精力放在“学”而不是“考”上，最终达到为解决问题而“學”的自主学习的方式。

新的学分制实验教学管理方式目前已经取得一定的效果。然而，学分制教学与学年制教学模式区别较大，仍需要我们进一步深入研究。紧密结合化学实验教学的目标和任务，始终贯彻“以培养应用创新型人才为根本”的工作核心，将教师的科研前沿内容融入到实验教学中加强教学内容的改革和创新，促进科教融合。与学科竞赛和大学生创新创业大赛等相结合不断加强实验教学中心的内涵建设，逐步满足现阶段培养应用创新型人才的实验教学目标和要求。通过网络化选课系统的建设运行、课程内容改革、教学手段和方法改革、成绩管理模式改革等多方面的改革能够引导学生从原来的“学习、考试”型向“学习、研究、思考、创新”型转变。更好的培养学生的综合能力和素质。鼓励学生跨专业选择实验项目，突破本科生只注重理论学习的壁垒，有助于培养具有创新思维和自主学习能力的人才。

参考文献：

[1]朱雪波.高校实施完全学分制的困境与对策研究[J].高等工程教育研究，2015，1：113-118.

[2]冷士良，张书，侯亚合，等.基于学分制的专业实验实训课程改革[J].中国职业技术教育，2017，22：87-90.

[3]祁永庆，崔雪.新工科背景下应用型本科实验教学改革初探[J].科技风，2018，1：28-29.

[4]冯益斌.高校网络心理健康教育现状分析[J].教育教学论坛，2016（36）：85-86.

[5]张秀芳，王克冰，贺文英，等.新学分制下普通化学课程体系的改革与探索[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2016，5（18）：95-98.

[6]段纪东.化学实验技能训练策略探讨[J].教学与管理，2008（5）：143-144.

[7]邓鹏飞，罗由萍，吴水星.大类培养下普通化学实验教学改革初探[J].广东化工，2017，5（44）：193-194.

[8]朱荣涛，胡炳涛，王艳飞，等.新工科下高校实验与实践教学体系改革与探索[J].教育教学论坛，2019，4（16）：72-75.

[9]李言信，岳明波，张世娟，等.学分制下实验教学中心一体化教学体系的建设[J].实验室科学，2017，20（5）：148-151.

[10]刘明鼎，张艳敏.新工科建设融合学分制改革路径探究与对策[J].牡丹江教育学院学报，2019，1：9-11.