新工科背景下应用化学专业基础实验教学改革与探索

张 琴 李仕超 潘 雨 吴 静

宜宾学院 （四川宜宾 644000）

在新工科迅猛发展大背景下，各高校积极响应，革新思维、创新方法，以饱满的精神势头迎接挑战，为培养具有扎实的理论知识体系、健全的思维方式、思辨的实践经验等特点的高等工程人才践行践诺。本课题以应用化学专业为实例，提出了新工科建设背景下的实验教学新体系改革思路，设计了以“学生中心、产出导向、持续改进”为目标的实验教学新体系，具有明确指向性的产业发展、行业需求及学生兴趣，在变革中开拓新思维、新方式、新路径、新理念、新结构、新模式、新质量、新体系，改革现有实验教学体系。这不仅要求培养的学生具备牢固可靠的理论知识，更要求学生增强思辨能力，提升动手操作能力和实践创新能力，学有所思、学有所用，积极致力于科学创新、攻坚克难。拟依托宜宾学院应用化学专业，结合学校发展宗旨，开展具有针对性的设计性、应用性基础实验教学模式。

1 融入课程思政元素

始终将“立德树人”这一根本教育理念贯穿教育全过程，始终把培养建设中国特色社会主义有用之人的教育思潮贯穿教育全过程。在新工科建设背景下，不仅要培养学生的创新实践能力及科研能力，更要重视培养学生的思想道德情操及职业素养，时刻发挥育人功能。把全面提高人才培养能力作为实验教学的关键出发点，切实提高实验教学的针对性，强化实验理论基础、突出实验教学重难点、建立合理有效的实验规范、落实实验教学主体责任，一体化构建内容完善的实验教学机制，激发学生主观能动性，并将完备的思想政治工作体系贯穿实验教学始终。有机地将课程思政融入到全课程，有导向性地将课程与思政元素完美契合到教学的全过程，而选择所有理工科专业必修的基础化学实验课程，能够很好地扩大学生受益面。坚持以“立德树人”为根本，深刻体会课程思政内涵，以基础化学实验课程为载体，大力挖掘其中的思政元素，将课程思政融入到实验的各个环节。在学生进入实验室前，必须牢固树立“安全第一”的意识，加强学生对于实验室安全的重视，建立安全生产为首的意识，培养健全的基本职业素养。在实验过程中，注重培养学生求实创新的精神风貌，持续提升学生对新知识新技能的求知欲，重点强化“全员育人、全程育人、全方位育人”三全育人目标[1-3]，为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人，加快推进教育现代化、建设教育强国、办好人民满意的教育添砖加瓦。思政元素融入体系具体如图1 所示。

图1 课程思政元素融入体系

实验中，引导学生形成绿色化学、节能减排的环保意识，树立科技强国的坚定信念。培养新时代应用型人才，既要有基本的专业素养，也要有过硬的专业本领，更要有强烈的社会责任感，建立化学人的“工匠精神”。在本专业课程思政的实施过程中，应该从教、学、做一体化的教学模式融入思政元素。教师在教授实验理论知识的过程中，除了教授与应用化学直接关联的知识技能之外，还可以从“绿色能源，人类家园，绿水青山就是金山银山”等角度深刻阐述“人类命运共同体”在当今世界政治、社会、文化中的深刻意涵。在学生学习知识的同时，注重对学生进行资源合理化分配的意识培养；通过小组讨论、头脑风暴、思维导图等形式开展学习前的思政内容导入，使课程思政的教育活动贯穿教、学、做的全过程[4-6]。

教师通过提问导入新课、PPT 展示、讲解。坚持与立德树人相统一，成果导向（OBE），以理论知识体系为基础，深入研究理论知识与学生能力、素质之间的必然联系，充分挖掘应用化学专业知识中所蕴含的思政元素，在教学过程中发挥课程育人功能，努力培养社会主义的建设者和接班人，做到既教书又育人。一切科学研究都必须遵循人与自然和谐共生原则，不能为了追求经济价值而牺牲环境和人类健康，要深入了解化学知识与日常生活、生产实践的联系，形成可持续发展的绿色化学观念[7-9]。

2 深化实验教学改革

培养具有开创型思维的应用型人才，改革实验教学势在必行，其主要表现在实验项目内容的改革、实验教学形式改革和实验考核制度改革3 个方面，具体如图2 所示。

图2 实验教学改革具体内容

2.1 实验项目推陈出新

为了深入贯彻实验教学改革的精神，宜宾学院作为应用型综合大学，更加注重实践教学在学生培养过程中的必要性和重要性。在新工科建设背景下，目标化实验教学中，对于学生的实践教学进行层次化划分：掌握化学学科知识体系，形成科学的学科观念，建立化学学科的思想和方法，提高化学的思维品质，加深对化学学科的深刻认识，具有良好的化学专业素养。

（1）在完成应用化学专业教学大纲要求的前提下，适当减少验证性实验，增设具有新颖性、探索性、灵活性及实用性的设计应用性实验，以提升学生实验操作技能为目标，进一步培养学生的学习能力、探索能力、设计能力、创新能力、科研能力及综合素质。掌握扎实的化学实验技能，具有较强的科学探究与创新意识，严谨求实与独立思考的科学精神，能够运用多学科相关知识与方法对实际问题进行研究。

（2）立足实验项目的前瞻性，以本专业相关领域的最新技术作为拓展，不断激发学生的学习热情、主动性和能动性。加强实验项目的针对性及开放性，对标同类院校本专业学生实验教学项目，针对性、特异性利用开放实验室。基于现有教学实验室条件，指导教师指定实验目的及要求，学生自主设计实验。学生查阅文献资料后，确定实验原理、实验药品仪器及实验步骤等，拟定实验方案并将其上交，经指导教师及实验与创新中心审批后，方可进入实验室开展实验，且学生可根据自己的课余时间自主安排实验时间。通过进行设计应用性实验，能够很好地培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，进一步提升运用所学理论知识解决实际问题的能力。

（3）为了进一步提升科研资源的利用率，学生还可以通过大学生创新创业项目、“挑战杯”、毕业论文（设计）等方式，组团加入教师的科研项目，充分发挥实验平台在实践教学中的效用。在创新性实验训练中，教师可以通过实验设计的整个过程，充分调动学生学习的主动性、积极性和创造性，培养学生的创新科研意识和科学思维方法，激发他们投身化学工业研究的热情，提高其文献查找、研究分析、论文撰写、团队协作等技能。这也能增强大四学生在毕业实习或者毕业见习中的能力，逐步实现“产研教”一体的育人目标。

（4）通过对专业培养方案的逐步完善，实验教学大纲层层修正，制定适应新工科背景下的综合性应用型人才方案，编撰具有学科代表性的实验指导书和实验教材，规范化、标准化实验报告，配备充足的实验教学装置和耗材。

2.2 实验教学形式现代化

在整个实验教学中利用现代化技术实现实验教学信息化、网络化、智能化等产、学、研为一体的教学机制。

（1）运用长江雨课堂，在此平台上建立网络仿真实验模拟，可实现实验预习的目的，使学生提前熟悉实验原理、实验操作流程、实验注意事项以及实验事故的预防，并做好预判。还可以设置与实验相关的思考题，进行系列自测题考核后，教师通过查阅预习情况的完成度，安排学生进入实验室进行实操。这样可以提升学生自主学习的积极性以及独立思考问题的能力。

（2）利用线上线下融合式教学模式，教师将实验中出现的重、难点逐个列出，提前进行微课视频录制，充分发挥微课碎片化、可视化的作用，能很大程度上为学生答疑解难，有效提高线下实验教学的效率以及操作流畅度和准确度，有目的地进行课前预习、课时思考以及课后巩固。

（3）发挥学生学习的主动权，翻转课堂模式备受关注。在该模式中，“讨论式学习”方式突显，课程以常见生活现象导入，激发学生的兴趣，使学生深刻感受到自己对本学科的热爱，更专注于课程学习，理解更透彻，了解本学科的优势和重要性。

（4）利用网络共享资源，例如慕课资源、爱课程资源、中国知网、维普等，通过相关视频或者文献资料的学习，使学生在学习课本知识之外拓宽视野，培养一定的科研精神。

2.3 实验考核多元化

以实验教学大纲的要求为基础，进一步完善实验教学考核机制，形成多元化考核方式。

（1）改革传统的学生评价手段和方法，采用课堂内外相结合，理论与实践一体化的评价模式。

（2）关注评价的多元性，结合学生预习情况、出勤率、小组讨论情况、实验操作、报告撰写情况、课外延伸情况等综合评价学生成绩。

（3）注重对学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生予以特别鼓励，全面综合评价学生能力。

（4）实验教学成绩采用100 分制，由平时成绩（预习+ 考勤+ 小组讨论）、实验操作成绩、实验报告（报告撰写+课外延伸）成绩3 方面组成，所占比例分别为30%、40%、30%。具体如表1 所示。

表1 考核方式与评价说明

3 结语

实验教学改革与新工科建设的主要目标，要求既要培养具有创新创业能力的科技人才，又要注重学生思想道德修养的树立及正确人生观、价值观、世界观的建立，从而促进新工科建设在应用化学实验教学课程中的具体化、可视化。在实验教学中，引入本专业对应的高新技术行业工程工艺，拓展实验教学的内涵与外延，激发学生的学习积极性，开阔学生的视野。最后，希望本研究对于应用化学专业实验教学课程改革与探索，对于培养新时代背景下的新工科人才具有一定的指导作用。