多層次化學實驗競賽的學研融合教學模式的構建

徐彥芹，　董傲通,　曹　淵，　熊　燕，　陳昌國，　周正濤

(重慶大學 a.化學化工學院，b.新聞學院,重慶 401331)

0　引　言

培養(yǎng)創(chuàng)新人才是研究型大學的重要任務。創(chuàng)新人才培養(yǎng)離不開實驗室開放和大學生科技創(chuàng)新活動的持續(xù)有效開展[1-4]。目前我國高校創(chuàng)新教育面臨的突出問題是：

(1) 學生課外科技活動與日常教學缺乏有效的銜接。目前高校普遍實行的以項目主導的大學生科技創(chuàng)新活動，存在學生參與人數(shù)受限，學生自主選擇受限，甚至基礎知識與創(chuàng)新能力脫節(jié)，眼高手低，大而不當，完成的項目表面上高大上，實際多是導師及研究生學長的成果等不足。

(2) 實驗開放力度不夠，開放機制不健全。沒有完善的管理制度和充足的經(jīng)費來源支持實驗室開放，導致實驗室不能從空間、時間、資源等方面全方位開放，高校大量實驗教學資源得不到有效利用[5-6]。

(3) 與創(chuàng)新人才培養(yǎng)相適應的教學模式有待完善。傳統(tǒng)實驗教學模式偏重于驗證理論知識，實驗教學體系與大學生科技創(chuàng)新活動嚴重脫節(jié)，學生開展科技創(chuàng)新活動缺乏合適的載體、實驗場地和評價考核標準[7-8]。

本文針對以上問題，開展了以課程為基礎，實驗競賽為紐帶，實驗室開放為依托，構建有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的學研融合教學模式的教學改革與實踐，實現(xiàn)了日常教學與學生課外科技活動的深度融合，達到了以實驗競賽推動實驗室開放，促進實踐性、研究性教學發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的。

1　實施過程

(1) 以課程為依托，開展多層次化學實驗競賽。在學校教務處、校團委、設備處的支持下，學院協(xié)調大學化學、基礎化學教學團隊及基礎實驗教學中心，結合全校性公共基礎課大學化學、大學化學實驗，面向全校學生開展“樹聲前鋒杯”化學實驗技能賽和趣味化學實驗賽，結合化學類專業(yè)四大基礎化學及基礎化學實驗課程，面向化學類專業(yè)學生開展多層次化學實驗技能競賽和新實驗設計賽，詳見表1。競賽以推動實驗室開放，促進學研融合為宗旨，不以擇優(yōu)選拔為目的，力求為學生課外科技創(chuàng)新活動提供載體，架設橋梁。讓實驗競賽成為了創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效載體和重要手段。

表1　多層次化學實驗競賽表

第一層次：“樹聲前鋒杯”化學實驗技能賽和趣味化學實驗競賽，踐行協(xié)同創(chuàng)新，促進了學科交叉融合。此層次面向全校理工科各專業(yè)(化學類專業(yè)學生除外)本科生，學生自愿報名參與。分為兩個部分：針對學生個人技能設置了“樹聲前鋒杯”化學實驗技能賽和針對團隊設計了“樹聲前鋒杯”趣味化學實驗競賽。此層次開放目的是讓更多的同學認識化學，并將化學知識與自己的專業(yè)知識融合，樹立科學的觀念，促進學科的交叉融合。在“樹聲前鋒杯”化學競賽中，有來自生物、生命、機械、資源環(huán)境、城市環(huán)境、材料、公共管理、計算機等學院學生參加。

第二層次：校級化學實驗技能賽和“卓越杯”化學實驗技能賽，促進了基礎性實驗開放。該層次是面向化學類本科學生，分為校級化學技能賽(校內化工學院學生自愿報名)和“卓越杯”化學實驗技能賽(在全?；瘜W類專業(yè)學生中隨機抽取若干名學生參與“卓越杯”實驗技能大賽)。該層次開放是基礎實驗課程進行延伸和拓展，與實驗課程內容不同，實驗類型均為設計性實驗，僅提供實驗原理,沒有詳細步驟，學生自己設計實驗方案，獨立完成，不以選拔為目的，學生有較高的參與積極性。

第三層次：校級新實驗設計賽和“卓越杯”大學生化學新實驗設計賽，推動研究性實驗開放。此層次校級新實驗設計賽是面向化學類本科生自愿報名，年級不限。參賽隊由本科生組成，參賽實驗項目按學科分為：①無機及分析化學；②有機化學；③物理化學。進行初賽和復賽，評出優(yōu)勝者推薦參加“卓越杯”大學生化學新實驗設計賽。新實驗設計賽涌出了大量原創(chuàng)性實驗項目，經(jīng)過論證、改進應用于實驗教學，形成了實驗教學課程內容更新的良性循環(huán)。

(2) 整合資源，以實驗競賽推動實驗室開放。以實驗競賽為紐帶，實現(xiàn)對學校支持學生課外科技活動各方力量的整合。學校教務處、設備處和團委提供經(jīng)費支持，負責宣傳推廣，任課教師為指導教師，提供專業(yè)指導，基礎化學實驗教學中心及部分老師的科研室為學生提供實驗條件。使實驗室開放有明確的服務對象，充足的經(jīng)費支持，完善的制度保障，明確的獎勵制度，形成了行之有效可持續(xù)的實驗室開放機制，實現(xiàn)實驗室課余時間對學生的全方位開放(詳見表2)。開放實驗室成為學生進行自主式學習、 創(chuàng)新實踐的重要平臺。

(3) 以實驗競賽為紐帶，構建學研融合教學模式。在實驗競賽和實驗室開放取得成效的基礎上，結合各教學團隊長期研究和實踐形成的研究性教學經(jīng)驗，發(fā)展形成“以課程為基礎，實驗競賽為紐帶，實驗室開放為依托的學研融合教學模式”，見圖1，實現(xiàn)日常教學、實踐環(huán)節(jié)、課程建設等與學科競賽的深度融合，延伸日常教學的深度和廣度，增強實驗競賽的成效，達到以實驗競賽推動實驗室開放，促進研究性教學發(fā)展和學風建設，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的。

表2　實驗室開放情況表

圖1　學研融合的的教學模式

2　成　效

2.1　學研融合教學模式，大大推動實驗室開放建設

我校非化學化工類理工科專業(yè)每年約有2400名學生到基礎化學實驗室學習，每年約有900名學生報名“樹聲前鋒杯”個人技能賽和趣味化學實驗賽，趣味化學實驗賽指導教師來自全校各學院?；瘜W化工類專業(yè)每年約有400名學生參加實驗技能賽和新實驗設計賽，新實驗設計賽指導教師均由專業(yè)名師擔任。實驗室開放教室39間，面積約3 000 m2，開放時間累計9 000 h以上。

化學實驗競賽及實驗室開放都涉及大量繁雜的組織協(xié)調工作，均利用網(wǎng)絡蕳化報名程序、提交作品、預約實驗等，保障了競賽及實驗室開放的有序進行，網(wǎng)絡教學Sakai平臺注冊成員近3 000人。2015年舉行的“樹聲前鋒杯”個人技能化學賽和趣味化學實驗賽，實現(xiàn)了網(wǎng)絡微信平臺大眾和專家投票打分，最后選拔出的12個優(yōu)秀團隊投票數(shù)共計15 406次，擴大了競賽的影響力。

2.2　學研融合教學模式，有力支撐學校創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設

通過競賽共開發(fā)新實驗42項，學生與教師共同發(fā)表教研論文23篇，申請教學相關專利11項,已獲權4項。化學化工學院參加過新實驗設計賽的本科畢業(yè)生中，保研進入國內外高水平大學繼續(xù)深造學生有16名且本科生在科研及其化學競賽中屢獲佳績,顯示了良好的創(chuàng)新潛質:如2014年、2015年我校本科學生設計的實驗項目在卓越聯(lián)盟化學新實驗設計賽獲得2/5的一等獎，2015年來自我院本科2013級應用化學3班的張陽陽在“卓越杯”大學生化學實驗技能賽(高校卓越聯(lián)盟9所高校27名)獲得了有機組第一名。2014級應用化學1班閆興秀在《Journal of Solid State Chemistry》雜志發(fā)表第一作者文章[9]。2015年2011級本科藥學1班徐霞飛以第一作者發(fā)表的文章“A practical synthesis of bis(indolyl)methanes catalyzed by BF3center dot Et2O”被“Chinese Chemical Letters”雜志評為”高影響力論文”[10]；并以第二發(fā)明人(指導老師第一發(fā)明人)發(fā)明專利1項。2011級本科制藥1班馬航[11]、駱海強[12]均以第一作者發(fā)表SCI論文1篇，發(fā)明專利1項(指導老師第一作者)，2012級藥學1班卞歡發(fā)表4篇文章[13-16]。2011級應用化學2班魯豐鳴同學參加2014第一屆卓越杯化學新實驗設計賽獲得有機組一等獎好成績。

通過競賽學生與指導教師共同開發(fā)了的實驗項目素材來自實際生活，集知識性和趣味性為一體，深受同學的歡迎,其中有些實驗項目是學生原創(chuàng)，成為特色實驗內容。本科2012級化工1班嚴華和蒲興群同學共同設計的“一種做電鍍實驗時用的裝置”“一種測定化學反應速率與活化能時所用的裝置”均申請了發(fā)明專利，并應用于2015～2016年的大學化學實驗，受益學生共計4 000多名。2013級化工1班楊瑤等同學設計的新實驗項目“熒光光譜法測定水楊酸”獲得第二屆卓越杯化學新實驗設計賽一等獎[7]，經(jīng)過論證應用于《儀器分析實驗》教材，受益學生約200名/年。

3　結　語

我?；A化學教學實驗中心通過多層次化學競賽促進了高校實驗室全面可持續(xù)地有效開放的人才培養(yǎng)新模式，使優(yōu)質教學資源得到充分利用，提高了人才培養(yǎng)質量和辦學效益，建立了學生自主參與，自主學習，自我管理的實踐教學模式，構建了學研融合的教學模式，形成了“以賽促教”和“以賽促改”新形勢。

參考文獻(References)：

[1]王斌.實驗室開放式教學改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實驗技術與管理,2011,28(8),286-287,296.

[2]馬文元劉福祥.開放實驗室教學模式的實踐與思考[J].大學化學,2009,24(3):8-12.

[3]劉長宏,戚向陽,薛猛，等.“四層次、三維度”學科競賽體制的改革研究與實踐[J].實驗室研究與探索, 2011,30(1):109-111,128.

[4]劉長宏,戚向陽,薛猛.學科競賽人才培養(yǎng)新模式的探討[J].實驗室科學,2010,13(5):172-174.

[5]段中余,章文軍,姚穎悟.應用化學專業(yè)實驗室開放模式探索[J].實驗室研究與探索,2013,32(6):375-377.

[6]徐紹芳,王宏,聶進.化學實驗多層次開放模式的探索[J].實驗室研究與探索,2007,26(12):151-153.

[7]陳敏,盧其明,羅志剛.化學開放實驗教學綠色化的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2013,32(4):135-139.

[8]陳敏,肖勇,盧其明.農業(yè)院校分層次化學開放實驗教學[J].實驗室研究與探索,34(7):188-191.

[9]Yan Xing-xiu, Qiu Xian-deng, Yan Zhi-shuo,etal. Configurations, band structures and photocurrent responses of 4-(4-oxopyridin-l (4H)-yl) phthalic acid and its metal-organic frameworks[J]. Journal of Solid State Chemistry, 2016, 237: 313-322.

[10]Xu Xia-fei, Ling Xue-ge, Xie Xi-mi,etal. A practical synthesis of bis(indolyl)methanes catalyzed by BF3.Et2O[J]. Chinese Chemical Letters, 2014, 25(31): 406-410.

[11]Ma H，He Y，Huang R，etal. Nucleophilic imidoesterification of dicarbonyl compounds with cyanatobenzenes through C-C bond formation[J]. Chinese Chemical Letters, 2014, 25: 1327-1330.

[12]Luo Haiqiang, Zhang Pan, Yang Yongxi,etal. Two polymolybdata-based complexes and their graphene composites with visible-light photo-resphonses[J]. RSC Advances,2016,6:97890-97898.

[13]卞歡, 徐彥芹, 陳家狀，等. 化學競賽對本科生實驗創(chuàng)新能力的影響——參加首屆“卓越杯”大學生化學新實驗設計競賽有感[J]. 大學教育, 2015(12): 122-123.

[14]徐彥芹, 卞歡, 陳家狀，等. 分析化學綜合新實驗的設計研究-金銀花中綠原酸的提取和分析[J]. 實驗室科學, 2015, 18(6): 7-9.

[15]徐彥芹, 卞歡, 茍瑞鴻. 浮頭式氣液混合裝置的設計[J]. 實驗科學與技術, 2016, 14(1): 111-113.

[16]徐彥芹, 卞歡, 杜勝武，等.恒壓加液裝置的設計[J]. 大學教育, 2015(8): 166-167.

[17]徐彥芹, 楊瑤, 朱小會，等. 熒光光譜標準加入法測定尿液中的水楊酸[J]. 實驗技術與管理, 2016, 33(9): 50-52.