强化创新能力培养的应用化学专业实验教学改革与探索——以安徽理工大学为例

吉小利，邢宏龙，张晓梅，石建军，甘 颖

(安徽理工大学 化学工程学院，安徽 淮南232001)

1 引 言

随着社会发展的日新月异，用人单位对于本科毕业生的综合素质和创新能力的要求也越来越高。因此，如何培养高素质的创新型人才，已经成为本科教学中急需解决的问题之一。纵观全国理工科高校，应用化学专业是开设率较高的专业之一，开设学校已达四百多所，根据教育部颁布的《普通高等学校本科专业目录》，该专业目录指出了应用化学专业是理工科结合但是以理科为主，是联系基础化学理论与化学工程应用的专业，毕业生可授予理学或工学学士学位[1,2]。该类理工科专业，专业实验教学对于学生创新能力的培养显得分外重要，必须要与时俱进，才能培养出适应社会发展的高素质的应用化学人才。

2 存在的问题

就目前来看，应用化学专业实验教学仍然存在诸多问题，如实验开设项目陈旧，实验项目验证性有余，前沿性应用性不足；教学方法老套，很多学生照抄实验讲义，机械地实验，学生独立思考甚少，更谈不上对学生创新能力的培养和发展；实验考核方式单一，往往只看实验报告的内容，不重视实验过程的操作和创新能力的表现。这样的专业实验教学，如同鸡肋，学生的实验技能和创新能力得不到进一步提高。

3 改革措施及实践

在充分认识应用化学专业实验存在问题的基础上，笔者以安徽理工大学应用化学专业为例，从以下几个方面进行专业实验教学改革和实践。

3.1 构建科学合理的应化专业创新型人才培养的实验课程体系

本校应用化学专业创建于2003年，办学方向为有机合成和高分子合成两个方向，学生毕业授予理学学士，就业立足于安徽省及长三角地区，十多年的办学过程中一直不断地进行着专业改革和实践探索。对于专业培养方案也是每两年修订一次，在修订2018版应化专业培养方案时，充分认识到实践环节对于创新性人才培养的重要性，专业实践环节增至45.5 学分（总学分180），构建了“全过程、递进式”的实验教学体系，让实验教学贯穿到大学4年教学的全过程中。大一大二开设四大化学基础实验和化工原理实验，大三大四强化专业实验课程的开设比重，不仅有《高分子化学实验》（32学时）、《高分子物理实验》（24 学时）等专业基础实验，而且开设了《现代仪器分析实验》（24 学时）、《应化专业综合实验》（80 学时）、《应化专业专门化实验》（64 学时）等综合实验课程。经过大一大二基础实验的训练，鼓励学有余力的学生选择感兴趣的科研方向，从大二暑假开始进入导师实验室接受创新能力的培养。但导师制中受训学生覆盖面有限，因此本专业在全校范围内率先开设了《科研训练》课程，让所有三年级学生都分配到各位指导老师的课题组，集中时间独立完成一个小研究课题，让学生得到系统的指导和训练。查阅文献，撰写文献综述和开题报告，进行实验方案设计、数据分析与处理、实验报告撰写等，使学生初步掌握科学研究的基本方法，综合实践能力和创新能力得到明显的提升，实现从实验环节到毕业论文环节之间的无缝对接，从而能在大四毕业论文环节产生质的提高[3]。学生在4 年大学学习生涯中通过导师制、科研训练周、大学生创新创业训练计划、开放型实验室、创客实验室、实习实训等，随时获得实践的机会，达到创新能力培养和提高的目的。

3.2 强化实验教学方式方法改革

强化实验教学方式方法的改革，形成了授课、自主学习与多媒体信息化相结合的授课模式。对于专业实验的教学，都是综合性和设计性实验，教师授课不是照本宣科，主要是提供训练题目，启发式抛出问题，训练学生的科学思维，并在实验后和学生一起探讨实验结果，找出存在的问题和改进的方法，培养学生分析问题的能力。学生自主学习，通过查阅相关文献，自主复习以前学习的基本实验操作和技能，并独立完成实验方案的设计，列出所需实验药品和仪器，进行实验项目的实施。教师利用多媒体技术，通过课件上网，视频教学，网上互动讨论，网上答疑等，全天候帮助学生自学。

3.3 整合和改革现行的专业实验教学内容

本着“厚基础、重应用、保特色、顾前沿”原则，构建新的专业实验课程群，注重实验项目的设置与时俱进。特别是《应化专业综合实验》、《应化专业专门化实验》这两门专业实验课程，全部为综合性、设计性实验。主要做法是鼓励教师基于现行实验室条件，将科研引入，促进实验教学，在自身研究成果或课题实验内容的基础上提出实验项目、内容、要求、所需仪器设备，制定新的实验教学大纲和实验讲义。目前本专业开设的《应化专业综合实验》、《应化专业专门化实验》实验项目见表1和表2。

表1 《应化专业综合实验》项目一览表

表2 《应化专业专门化实验》一览表

在这些实验项目中，绝大多数来自于教师的科研课题，包括国家级、省级、校级或企业合作课题，既紧跟时代发展前沿，又具有一定的应用性，注重对学生各方面知识点和能力的训练。例如，实验项目“柠檬酸碳源碳点的制备、光学表征及电化学性能”来自于安徽省教育厅自然科学研究重大项目“量子点耦合适配体光电传感关键技术研究及其在重金属检测中的应用”，实验中采用一步微波法合成碳点溶液，对制备的碳点溶液进行紫外和荧光表征，并测试碳点溶液修饰的玻碳电极的电化学性能。实验项目“高吸水树脂的制备与性能研究”来自于安徽省教育厅自然科学研究项目“纳米复合高吸水性树脂的超声制备及性能研究”，让学生设计不同的树脂合成的配方和合成工艺，并对其进行结构和吸水性能的测试，最终分析得出影响树脂吸水性能的因素等。每个实验中，学生通过查文献，定方案，动手实施方案，进行结果分析，最终得出结论。在该过程中，学生的主观能动性得到充分发挥，实验课学习中获得新知，从而独立研究能力和自主创新能力得到提高。

3.4 进一步强化和完善实验师资队伍

在应化专业实验教学中，新开发实验项目都是综合性和设计性项目，鼓励高水平教师承担实验教学。本专业实验教学团队正形成以具有博士学位人员，中高级职称为主的师资力量。其中博士7人，硕士2 人，正高级职称4 人，副高级职称3 人的实验教学团队，为学生在实验环节创新性能力的培养提供了良好的师资保障。

3.5 建立科学的实验成绩评价体系

不断探索，建立起平时成绩累积计分（占70%）和期末考试（占30%）相结合的成绩评定办法。平时成绩的统计，主要依据实验方案的设计，实验操作和实验结果表征与分析等方面综合考察给出分值，最后累积计分求平均值作为平时成绩。期末考试采取笔试，主要考查学生对专业综合实验设计、实验操作要领、数据表征及分析等知识点的掌握情况。对于《科研训练》，采取导师负责制和小组答辩相结合的方式，由导师按照平时实验、训练报告等计分占70%，小组答辩占30%给出成绩评价。

4 结 语

应用化学专业实验教学改革，对于夯实学生的理论知识，提高学生的实验技能，培养学生的创新能力，提升总体素质，都起到了积极作用。安徽理工大学应用化学专业学生在安徽省第一届和第二届大学生化学实验竞赛中表现突出。在近几年创新创业项目申请上本专业学生获批数目也较多，在“互联网+”，“挑战杯”，“节能减排”等多项创新创业大赛中表现良好。根据近3年本专业学生考研复试和就业反馈，学生在改革后的实验教学中训练效果良好，受到用人单位和研究生招生单位的好评。