方正軍，譚正德，鄔　峰

(湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411104)

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基于卓越工程師培養(yǎng)的創(chuàng)新實驗教學(xué)研究
——以基礎(chǔ)化學(xué)實驗為例

方正軍，譚正德，鄔峰

(湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411104)

經(jīng)過湖南工程學(xué)院輕化工程專業(yè)四屆“卓越工程師計劃”的實施，探索了基于卓越工程師培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式。以尊重學(xué)生“個性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想，以具有創(chuàng)新意識和實踐能力的卓越工程師素質(zhì)和能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，提出了“個性化、兩結(jié)合、三階段、多方法”本科卓越人才基礎(chǔ)化學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)模式。 綜合企業(yè)培養(yǎng)反饋意見及監(jiān)督評價，反映出該教學(xué)模式收到了良好的效果。

卓越工程師計劃；基礎(chǔ)化學(xué)實驗；教學(xué)改革；教學(xué)模式

“卓越工程師計劃”(以下簡稱“卓越計劃”)面對的是特定的學(xué)生群體，他們的教育目標(biāo)、培養(yǎng)方式、教育內(nèi)容和普通大學(xué)生都有明顯的區(qū)別。[1-3]因此，“卓越計劃”的實施必須突破以往偏重學(xué)術(shù)科研的教育理念，把培養(yǎng)卓越工程師作為高等工程教育改革的重要舉措，以滿足社會經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和發(fā)展的需要。[4-5]正如航空工程的先驅(qū)者，美國加州理工學(xué)院的馮.卡門教授所說“科學(xué)家研究已有的世界，工程師創(chuàng)造未有的世界”。[6]卓越工程師將在未來社會的發(fā)展中發(fā)揮著極其重要的作用。[7]

然而，目前的基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程的編制是按嚴(yán)格的學(xué)科知識為導(dǎo)向的，[8-10]主要作用是讓學(xué)生掌握專業(yè)知識、培養(yǎng)學(xué)生縝密的科學(xué)思維和掌握科學(xué)研究的基本方法。在課程的設(shè)置方面還存在著知識傳授和能力培養(yǎng)之間不能兼顧的矛盾。因此，工程能力培養(yǎng)的缺失在基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程教學(xué)中顯得更為突出。[11-12]“卓越計劃”要求基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)發(fā)現(xiàn)存在的問題并剖析原因，提出可行的改革措施。因此，本研究在對“卓越計劃”培養(yǎng)對象充分認(rèn)識的基礎(chǔ)上，依據(jù)湖南工程學(xué)院的辦學(xué)實際，結(jié)合基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程的特點和現(xiàn)狀，探索基于卓越工程師培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)模式創(chuàng)新研究與實踐。

一　基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的構(gòu)建

此項研究以尊重學(xué)生“個性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想，以具有創(chuàng)新意識和實踐能力的卓越工程師素質(zhì)和能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，提出了“個性化、兩結(jié)合、三階段、多方法”本科卓越人才基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式(見圖1)。

(一)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

以尊重學(xué)生“個性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想。 “個性化”是指尊重學(xué)生的主體地位，重視學(xué)生個性的發(fā)展，對學(xué)生進(jìn)行個性化教學(xué)。[13-15]人們在感知世界的方式、記憶類型以及思維的主要特征等方面各有不同，在環(huán)境、生活經(jīng)驗和以前各階段學(xué)習(xí)效果等的影響下，學(xué)生個體之間也有一定程度的差別。因此，應(yīng)當(dāng)對學(xué)生實施有區(qū)別的教學(xué)，使全體學(xué)生都能得到最大程度的發(fā)展。

實行“個性化”教學(xué)的前提是根據(jù)每個學(xué)生的特點，使課程設(shè)置更富彈性，以增加學(xué)生的選擇性。學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和能力大小選擇實驗項目，對于能力較差的學(xué)生可以選擇難度較低的項目，但是必須完成大綱規(guī)定的實驗內(nèi)容。對于能力較強(qiáng)又有興趣的學(xué)生可選擇難度較大的項目，還可超額完成任務(wù)。這樣，每個學(xué)生都能獲得自己最大限度的發(fā)展，而且還有利于優(yōu)秀人才的選拔。

(二)落實“兩結(jié)合”，創(chuàng)新實驗方式和實驗選題

“兩結(jié)合”是指校企結(jié)合和課內(nèi)外結(jié)合，每個學(xué)生都配備有校內(nèi)導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師。即打破學(xué)校和企業(yè)的界限，打通課堂內(nèi)和課堂外的界限，給學(xué)生提供正式的和非正式的教育環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新能力。

首先，在實驗方式上，實施開放型實驗教學(xué)。開放型實驗教學(xué)不僅指實驗時間、實驗室及實驗設(shè)備的開放，更重要的是要做到實驗內(nèi)容上的開放，這是一種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的實驗教學(xué)模式，給與學(xué)生選擇實驗內(nèi)容和實驗方案的空間。實驗教學(xué)內(nèi)容包括有必做和選做兩部分。必做部分主要是一些基礎(chǔ)驗證性和綜合性的實驗，要求每個學(xué)生必做；選做部分包括設(shè)計性的實驗，對于基礎(chǔ)好、能力較強(qiáng)的同學(xué)可在完成必做內(nèi)容的基礎(chǔ)上選做其感興趣的內(nèi)容。這種實驗教學(xué)模式允許學(xué)生從失敗中學(xué)習(xí)，通過重復(fù)實驗達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)。該模式有利于對學(xué)生因材施教，有利于學(xué)生的個性發(fā)展，也有利于刺激學(xué)生的求知和探索的欲望。但是該模式增大了教師的實驗指導(dǎo)工作量、儀器設(shè)備的損耗。因此, 除了要求實驗教師具有愛崗敬業(yè)，不計報酬的精神，[16]還要根據(jù)實際情況，制定開放型實驗教學(xué)各環(huán)節(jié)的科學(xué)化管理措施，保證開放型實驗教學(xué)的順利進(jìn)行。

其次，在實驗選題上，落實校企合作機(jī)制。讓學(xué)生參與實踐活動，學(xué)生的部分實驗項目來源于企業(yè)和社會的生產(chǎn)實際。如：在無機(jī)化學(xué)實驗內(nèi)容增加織物前處理，使學(xué)生掌握酸堿平衡和氧化還原平衡的知識；分析實驗內(nèi)容增加植物纖維酸堿度的測定；物理化學(xué)實驗內(nèi)容增加測定染料進(jìn)入織物纖維后的相關(guān)熱力學(xué)物理量的變化；有機(jī)化學(xué)中重氮化反應(yīng)實驗設(shè)計成直接染料的合成，使實驗教學(xué)具有代表性和方向性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中，通過反復(fù)實踐，將知識轉(zhuǎn)化為能力和素質(zhì)。有別于課堂上分門別類的理論性教學(xué)，也有別于實驗室里的驗證性實驗教學(xué)。

同時，建立“課外學(xué)分”制度。鼓勵大學(xué)生參加一系列的課外科技活動和社會實踐項目，如參加大學(xué)生科技創(chuàng)新課題的研究、參加教師的科研活動、社會實踐活動、企業(yè)項目設(shè)計與實施的全過程，接受新產(chǎn)品的開發(fā)和工藝設(shè)計、產(chǎn)品性能檢測、生產(chǎn)技術(shù)管理等方面的訓(xùn)練等?！罢n外學(xué)分”可以開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新、質(zhì)量、環(huán)保、安全與市場服務(wù)意識。

(三)“三階段”實施，多層次教學(xué)

“三階段”即基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗和企業(yè)實訓(xùn)三個階段。由淺入深，逐步提高?；A(chǔ)化學(xué)實驗包括無機(jī)化學(xué)實驗、分析化學(xué)實驗、有機(jī)化學(xué)實驗、物理化學(xué)實驗及儀器分析實驗。內(nèi)容多，涉及范圍廣，且由于卓越班學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)實驗的總課時量相對于普通班來說減少了三分之一，為了保證在有限的時間內(nèi)有效地達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，需要根據(jù)學(xué)生的實際情況，優(yōu)化、整合、更新教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)層次更分明。

我們結(jié)合目前的實際情況，對五門基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程進(jìn)行了優(yōu)化、整合，實行多層次教學(xué)。確定了以基本技能訓(xùn)練為基礎(chǔ)、以綜合能力和創(chuàng)新意識培養(yǎng)為核心、以技術(shù)應(yīng)用為目標(biāo)的“三階段”實驗教學(xué)模式，即基礎(chǔ)實驗、專業(yè)實驗和企業(yè)實訓(xùn)三個階段。第一階段在學(xué)生的前三個學(xué)期實施。在這一階段中，注重對學(xué)生基本實驗技能、科學(xué)測量方法及科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，為整個實驗學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；第二階段在學(xué)生的第四、五、六學(xué)期實施，將基礎(chǔ)綜合實驗內(nèi)容融于專業(yè)實驗中，逐步增加實驗的難度和廣度。這一階段主要是提高對實驗方法和實驗技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，前兩個階段是校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，但是在這兩個階段也會邀請企業(yè)導(dǎo)師參與課堂教學(xué)；第三階段在學(xué)生的第七、八學(xué)期實施，這是企業(yè)實訓(xùn)階段，以企業(yè)導(dǎo)師為主，校內(nèi)導(dǎo)師為輔，一般一個企業(yè)3、4名學(xué)生，配備至少三名企業(yè)導(dǎo)師。在這個階段，導(dǎo)師只起啟發(fā)和咨詢的作用，學(xué)生以自我訓(xùn)練為主。這一階段實驗的開設(shè)不僅能使學(xué)生掌握實驗技能、技巧和理論知識，還能培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計能力、獨(dú)立創(chuàng)新及解決問題的能力及團(tuán)隊合作精神。

通過這樣的整合，增加了實驗的綜合性、連貫性及實踐性。避免了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中內(nèi)容重復(fù)、教學(xué)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，同時實驗內(nèi)容由淺入深、由易到難，能夠循序漸進(jìn)地培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新意識。

(四)基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)改革的策略

基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)的策略是采用“多方法”教學(xué)和評價。在教學(xué)上，從傳統(tǒng)的講授式轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)式的、探究式的教學(xué)模式。以學(xué)生為主體，激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性，推動基于項目、基于問題、基于案例等多種研究性學(xué)習(xí)方法，實現(xiàn) “教、學(xué)、做”一體化，使學(xué)生在“學(xué)中做”、“做中學(xué)”。理論與實踐相結(jié)合，理論知識可以指導(dǎo)實踐，同時，學(xué)生實踐能力的提高也能增進(jìn)對理論的理解，能夠檢驗和修正理論。

在考核上，采用形成性評估與終結(jié)性評價相結(jié)合的原則，建立績效管理機(jī)制。關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，重視學(xué)生學(xué)習(xí)的過程與方法，重視交流與合作，重視動手能力。尤其強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)過程，強(qiáng)調(diào)對知識技能的應(yīng)用、團(tuán)隊項目設(shè)計、團(tuán)隊合作能力等。采用課題論文、口頭答辯、操作性考核，特別是增加工程相關(guān)的工程解決和產(chǎn)品設(shè)計等實踐題等考核方式。采取局部與整體結(jié)合、理論與實踐結(jié)合、教師評價與學(xué)生評價結(jié)合的全方位、多元化的評價體系。以學(xué)生在企業(yè)實習(xí)的成績考核為例，要求學(xué)生每周寫周記，每月寫月記。企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生在企業(yè)的綜合表現(xiàn)在學(xué)生的周記和月記上評分，校內(nèi)導(dǎo)師必須每月去學(xué)生實習(xí)企業(yè)，從企業(yè)導(dǎo)師、人力資源部、車間了解學(xué)生，按月給出學(xué)生在企業(yè)實習(xí)的全部綜合成績，企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)導(dǎo)師的成績綜合即為學(xué)生在企業(yè)的綜合成績。

二　創(chuàng)新實驗教學(xué)模式的效果

輕化工程專業(yè)的卓越計劃實施4年以來，我們在不斷探索和實踐中積累了一定的經(jīng)驗，取得了一定的成效，主要體現(xiàn)如下：

1. 基礎(chǔ)化學(xué)實驗新型教學(xué)模式，建立了一套行之有效的實驗室開放運(yùn)行機(jī)制，做到實驗時間、實驗資源、實驗對象和實驗內(nèi)容的全方位的開放服務(wù)。

2. 科學(xué)、合理地整合基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)知識更系統(tǒng)，教學(xué)層次更分明，有效地達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)，成功地實現(xiàn)了學(xué)校培養(yǎng)和企業(yè)培養(yǎng)的對接。

3. 學(xué)生創(chuàng)新能力得到顯著提高。實驗教學(xué)改革的深入發(fā)展使學(xué)生的創(chuàng)新能力明星提高。近4年，湖南工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院卓越計劃本科生共參與實驗教學(xué)或縱、橫向科研項目近10個，參與項目申請專利1項。此外，在2013年的“湖南省大學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)實驗技能大賽”的選拔賽上，學(xué)生的積極性高，整體考核效果顯著。選手在技能大賽獲得二等獎一項，三等獎兩項的好成績。

4. 社會反響較好。通過3年的校內(nèi)學(xué)校和1年的企業(yè)實習(xí)，學(xué)生基本具備了能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析并解決工程實際問題的能力及參與新產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)改造的初步能力。根據(jù)學(xué)生實習(xí)工作單位反饋意見和問卷調(diào)查，大多數(shù)準(zhǔn)畢業(yè)生達(dá)到紡織印染工程師知識、能力、素質(zhì)的基本要求。就目前初步統(tǒng)計，與企業(yè)實習(xí)單位達(dá)成就業(yè)協(xié)議的超過85.6%。

三　結(jié)　語

近年來，隨著國家對高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的日益重視和大力投入，在學(xué)校相關(guān)政策的支持下，我們就如何在基礎(chǔ)化學(xué)課程教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生工程能力培養(yǎng)進(jìn)行了一些探索與實踐，取得了一定的成績，使學(xué)生以更積極的態(tài)度來學(xué)習(xí)，更好地掌握了基礎(chǔ)化學(xué)理論知識以及靈活運(yùn)用知識的能力。在“個性化、兩結(jié)合、三階段、多方法”本科卓越人才基礎(chǔ)化學(xué)實驗創(chuàng)新教學(xué)模式下，學(xué)生逐步培養(yǎng)成自主，有創(chuàng)新精神和有實踐能力的“應(yīng)用型”人才， 為“卓越計劃”的順利實施提供了有力保障。但是，我校輕化工程專業(yè)的卓越計劃正在實施之中，基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)模式還需根據(jù)計劃實施中繼續(xù)調(diào)整出現(xiàn)的問題。特別是在2011級學(xué)生畢業(yè)后，要進(jìn)一步完善適應(yīng)社會需求的培養(yǎng)質(zhì)量的監(jiān)督評價和教育部對本專業(yè)的認(rèn)證評估。

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Study on the Innovative Practice Teaching for Training Outstanding Engineers—— Based on Basic Chemistry Experiment

FANG Zhengjun,TAN Zhengde,WU Feng

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Institute of Engineering, Xiangtan 411104, China)

The teaching method has been adjusted and innovated in basic chemistry teaching during the application of the plan for training outstanding engineers in four years’ practice in the major of light chemical engineering in Hunan Institute of Engineering. “Individualized development, school-enterprise and in-outside class integration, three stages, multiple methods” talents teaching model comes into being for the development of student’s creative consciousness and practical ability. It has been proved in the enterprise training, feedback and supervision that this teaching method is very efficient .

plan for training outstanding engineers; basic chemistry experiment; teaching reform; teaching model

2015-07-03

湖南省普通高校教學(xué)改革研究項目“基于卓越工程師培養(yǎng)的實驗教學(xué)創(chuàng)新研究與實踐—以基礎(chǔ)化學(xué)實驗為例”(湘教通[2014] 247號)。

方正軍(1978-)，女，湖南岳陽人，博士，講師，研究方向：有機(jī)合成及分子構(gòu)效關(guān)系。

G642.0

A

1671-1181(2016)01-0089-04