化工與材料類專業(yè)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

周智華，李國(guó)斌，唐安平，劉立華，徐國(guó)榮

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，化工與材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，湖南 湘潭 411201)

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化工與材料類專業(yè)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

周智華，李國(guó)斌，唐安平，劉立華，徐國(guó)榮

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，化工與材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，湖南 湘潭 411201)

在化工與材料類專業(yè)的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以書(shū)本驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力，構(gòu)建了特色鮮明的“一條主線、三個(gè)層次、五個(gè)平臺(tái)” 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。實(shí)踐證明該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系具有較好的成效。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；創(chuàng)新型；構(gòu)建

創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)和科研能力的基礎(chǔ)[1-3]。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以書(shū)本中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，輔之以少量綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，很少開(kāi)設(shè)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常薄弱[4,5]。同時(shí)學(xué)生只能掌握被動(dòng)的基本操作，不利于對(duì)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]。

湖南科技大學(xué)化工與材料國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心是在湖南省基礎(chǔ)課(化學(xué))示范實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上成功申報(bào)，整合了學(xué)?；?、材料、生物學(xué)等相關(guān)辦學(xué)資源，承擔(dān)全?；瘜W(xué)工程與工藝、材料化學(xué)等12個(gè)本科專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)工作。近年來(lái)中心依托化學(xué)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等8個(gè)省部級(jí)科研平臺(tái)和中鹽株化集團(tuán)有限公司工程實(shí)踐教育中心國(guó)家級(jí)大學(xué)生校外實(shí)踐教育基地等13個(gè)質(zhì)量工程項(xiàng)目，始終堅(jiān)持“夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化實(shí)踐，注重能力，激勵(lì)創(chuàng)新”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，在創(chuàng)新型實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建和創(chuàng)新人才方面開(kāi)展了大量有益的探索工作。

1　創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

中心改革傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和工程教育，整合資源，從“創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法、創(chuàng)新工具、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念轉(zhuǎn)變和人才培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)入手，打破理科與工科專業(yè)化分類培養(yǎng)的傳統(tǒng)，實(shí)行理工深度融合、化工與材料適度互通，構(gòu)建以應(yīng)用為目標(biāo)，以創(chuàng)新為特征的化工與材料專業(yè)多元化、多層次、特色鮮明的“一條主線、三個(gè)層次、五個(gè)平臺(tái)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為培養(yǎng)和提高復(fù)合應(yīng)用型人才的實(shí)踐與創(chuàng)新能力創(chuàng)建了一個(gè)全過(guò)程、全方位的培養(yǎng)環(huán)境。

一條主線即以實(shí)踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線；三個(gè)層次即將能力培養(yǎng)由低到高分為專業(yè)基礎(chǔ)能力、專業(yè)技能與實(shí)踐能力、科技創(chuàng)新能力。五個(gè)訓(xùn)練平臺(tái)即按功能構(gòu)建基礎(chǔ)訓(xùn)練、專業(yè)技能訓(xùn)練、工程創(chuàng)新訓(xùn)練、科技創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競(jìng)賽訓(xùn)練(圖1)。每個(gè)實(shí)踐訓(xùn)練體系采用模塊化體系結(jié)構(gòu)，共由37個(gè)模塊組成。體系及模塊之間既相對(duì)獨(dú)立又有機(jī)聯(lián)系、互為補(bǔ)充，構(gòu)成分層次、多模塊、關(guān)聯(lián)組合、交叉融合、功能集約的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。通過(guò)設(shè)計(jì)市場(chǎng)化、操作化的創(chuàng)新訓(xùn)練內(nèi)容，對(duì)部分有強(qiáng)烈創(chuàng)業(yè)意愿和條件的學(xué)生實(shí)施專業(yè)化、針對(duì)性的創(chuàng)新訓(xùn)練，將專業(yè)教育與創(chuàng)新訓(xùn)練結(jié)合，面上覆蓋，重點(diǎn)突破，有效解決了教育成果與市場(chǎng)需求、創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)、訓(xùn)練與操作、專業(yè)拓展與創(chuàng)業(yè)就業(yè)嚴(yán)重脫節(jié)、創(chuàng)新訓(xùn)練體系不健全的突出問(wèn)題。

圖1　“一條主線、三個(gè)層次、五個(gè)平臺(tái)”的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系

1.1基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺(tái)

基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺(tái)包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、儀器分析、化工原理、微生物學(xué)、材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)和材料測(cè)試與研究方法等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，面向中心12個(gè)專業(yè)的一、二年級(jí)的本科生，共開(kāi)設(shè)9門(mén)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目125項(xiàng)，負(fù)責(zé)承擔(dān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練。通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，掌握常用儀器的操作方法，為下一步學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)知識(shí)和技能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺(tái)實(shí)驗(yàn)主要分為“三性”實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?！叭浴痹囼?yàn)中主要以掌握化工與材料研究的基本方法為目標(biāo)的綜合性實(shí)驗(yàn)和旨在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主。開(kāi)設(shè)少量較簡(jiǎn)單的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣。目前該平臺(tái)實(shí)驗(yàn)中“三性”實(shí)驗(yàn)111項(xiàng)，約占88.8%，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)14項(xiàng)，約占11.2%。實(shí)踐結(jié)果表明，以解決實(shí)際問(wèn)題為關(guān)鍵特征的綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，能顯著提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，使學(xué)生不會(huì)再陷入單調(diào)無(wú)趣的“照方抓藥”式實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之困境，同時(shí)適量創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)激發(fā)了學(xué)生對(duì)科研的興趣。

1.2專業(yè)技能訓(xùn)練平臺(tái)

專業(yè)技能訓(xùn)練平臺(tái)主要由化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、制藥工程、能源化工、環(huán)境工程、化學(xué)、材料化學(xué)、無(wú)機(jī)非金屬材料、材料成型與控制、金屬材料工程、生物工程、生物技術(shù)等12個(gè)專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室組成。該訓(xùn)練平臺(tái)共開(kāi)設(shè)12門(mén)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目209項(xiàng)。

專業(yè)技能訓(xùn)練平臺(tái)開(kāi)設(shè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程由“三性”實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)構(gòu)成?！叭浴睂?shí)驗(yàn)均突出專業(yè)特色。而創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要為科研轉(zhuǎn)化性實(shí)驗(yàn)，即將教師的科研課題或科技成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)遴選教師的科研項(xiàng)目或成果中的某些內(nèi)容，設(shè)計(jì)成為本科生實(shí)驗(yàn)，組織學(xué)生進(jìn)行討論，擬定實(shí)驗(yàn)方案，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。專業(yè)技能訓(xùn)練平臺(tái)開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)主要以創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為主，“三性”實(shí)驗(yàn)96項(xiàng)，約占45.9%，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)113項(xiàng)，約占54.1%。

基礎(chǔ)訓(xùn)練和專業(yè)技能訓(xùn)練共開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程21門(mén)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目334項(xiàng)，其中“三性”實(shí)驗(yàn)207項(xiàng)，占62.0%，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)127項(xiàng)，約占38.0%；與實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革前相比，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)比例由16.7%增加到38.0%。通過(guò)教學(xué)體系的改革，中心逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)類型由“三性”實(shí)驗(yàn)向創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變，學(xué)生創(chuàng)新思維得到了顯著提升。

1.3工程創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)

該平臺(tái)主要包括各專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)基地、校企合作人才培養(yǎng)示范基地和產(chǎn)學(xué)研合作示范基地，目前中心已建立中鹽湖南株洲化工集團(tuán)、湖南省湘維有限公司等20余個(gè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。主要承擔(dān)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)和企業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練。學(xué)生在中心教師的指導(dǎo)下，積極參與企業(yè)的技術(shù)改造與新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，為湖南省兩型社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了較大貢獻(xiàn)。真實(shí)的企業(yè)工程創(chuàng)新訓(xùn)練，切實(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，有效縮短了學(xué)生就業(yè)適應(yīng)期，提升了就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.4科技創(chuàng)新訓(xùn)練平臺(tái)

該平臺(tái)依托中心教師科研團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)生自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，主要承擔(dān)學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目、科技創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目和學(xué)生參與教師科研轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的訓(xùn)練。該訓(xùn)練平臺(tái)面向12個(gè)專業(yè)大二、三、四年級(jí)本科生開(kāi)放，科技創(chuàng)新訓(xùn)練主要是鼓勵(lì)學(xué)生參加各種創(chuàng)新項(xiàng)目，通過(guò)獨(dú)立進(jìn)行文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)方案擬定、實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化、產(chǎn)物的表征與分析等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)其科技創(chuàng)新能力和科研素養(yǎng)。

1.5學(xué)科競(jìng)賽訓(xùn)練平臺(tái)

中心成立了實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯、節(jié)能減排競(jìng)賽和化工設(shè)計(jì)競(jìng)賽等4個(gè)訓(xùn)練室，主要承擔(dān)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽的訓(xùn)練。該平臺(tái)面向12個(gè)專業(yè)大二、三、四年級(jí)本科生開(kāi)放，支持大學(xué)生開(kāi)展課外科技創(chuàng)新及競(jìng)賽活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。學(xué)科競(jìng)賽不僅能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、工程實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，還對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、交流溝通能力和責(zé)任感具有很好的作用。如曾俊長(zhǎng)等同學(xué)在開(kāi)發(fā)的聚氨酯基耐水浸型特種合成紙的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了作品“三益(3E)特種紙業(yè)開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司”，獲得第八屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽銀獎(jiǎng)；岳坤亮等同學(xué)開(kāi)發(fā)的納米碳酸鈣基耐水浸型特種合成紙(“石頭”紙)獲得湖南省第九屆挑戰(zhàn)杯大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)和第十二屆挑戰(zhàn)杯全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。

2　實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與成果

通過(guò)踐行新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，中心學(xué)生積極開(kāi)展科技創(chuàng)新活動(dòng)，創(chuàng)新能力得到快速提高。近年來(lái)承擔(dān)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目8項(xiàng)，省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目23項(xiàng)，校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目44項(xiàng)；校級(jí)科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(SRIP)118項(xiàng)；在省級(jí)及以上化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競(jìng)賽、挑戰(zhàn)杯、節(jié)能減排競(jìng)賽等學(xué)科競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)29項(xiàng)，其中國(guó)家級(jí)8項(xiàng)，省部級(jí)21項(xiàng)。發(fā)表科研論文77篇，其中SCI/EI收錄32篇；獲授權(quán)專利26項(xiàng)，其中國(guó)際專利1項(xiàng)。

通過(guò)踐行新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，中心畢業(yè)生因其優(yōu)異的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，深受用人單位青睞，并在社會(huì)上贏得了良好的聲譽(yù)。

3　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的局限性，本文提出構(gòu)建“一條主線、三個(gè)層次、五個(gè)平臺(tái)”創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，以有效培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明在該體系作用下，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力可取得較好的成效。

[1] 吳旭,陳仁安,魏德志,等.論高校創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2012(1):5-8.

[2] 段蓉,朱昌平,張亞新,等.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010(10):156-158.

[3] 王志芳,周錦燕.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2010(3):206-208.

[4] 黃解軍,袁艷斌,崔巍,等.創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010(5):80-82.

[5] 蔣學(xué)軍,稅永紅.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2006(2):79-81.

[6] 梁麗.構(gòu)建分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014(1):217-219.

(責(zé)任校對(duì)謝宜辰)

10.13582/j.cnki.1674-5884.2016.08.019

20160511

“化工與材料”國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心課題(教高廳函2016[7])；“應(yīng)用化學(xué)”湖南省“十三五”綜合改革試點(diǎn)專業(yè)資助

周智華(1973-)，男，湖南雙峰人，教授，博士，主要從事應(yīng)用化學(xué)的教學(xué)與科研工作。

G642.423

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1674-5884(2016)08-0059-03