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(shí)驗(yàn)教學(xué)研究
——以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guò)湖南工程學(xué)院輕化工程專(zhuān)業(yè)四屆“卓越工程師計(jì)劃”的實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。以尊重學(xué)生“個(gè)性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想，以具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)模式。 綜合企業(yè)培養(yǎng)反饋意見(jiàn)及監(jiān)督評(píng)價(jià)，反映出該教學(xué)模式收到了良好的效果。

卓越工程師計(jì)劃；基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革；教學(xué)模式

“卓越工程師計(jì)劃”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”)面對(duì)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(jì)劃”的實(shí)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(mǎn)足社會(huì)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(guó)加州理工學(xué)院的馮.卡門(mén)教授所說(shuō)“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(lái)社會(huì)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(shí)驗(yàn)課程的編制是按嚴(yán)格的學(xué)科知識(shí)為導(dǎo)向的，[8-10]主要作用是讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)知識(shí)、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(shí)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(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中顯得更為突出。[11-12]“卓越計(jì)劃”要求基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題并剖析原因，提出可行的改革措施。因此，本研究在對(duì)“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)對(duì)象充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，依據(jù)湖南工程學(xué)院的辦學(xué)實(shí)際，結(jié)合基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，探索基于卓越工程師培養(yǎng)的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式創(chuàng)新研究與實(shí)踐。

一　基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建

此項(xiàng)研究以尊重學(xué)生“個(gè)性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想，以具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)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(gè)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(shí)驗(yàn)教學(xué)模式(見(jiàn)圖1)。

(一)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的指導(dǎo)思想

以尊重學(xué)生“個(gè)性化”發(fā)展為指導(dǎo)思想。 “個(gè)性化”是指尊重學(xué)生的主體地位，重視學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)。[13-15]人們?cè)诟兄澜绲姆绞健⒂洃涱?lèi)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(yàn)和以前各階段學(xué)習(xí)效果等的影響下，學(xué)生個(gè)體之間也有一定程度的差別。因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生實(shí)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(shí)行“個(gè)性化”教學(xué)的前提是根據(jù)每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)，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(ài)好和能力大小選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)于能力較差的學(xué)生可以選擇難度較低的項(xiàng)目，但是必須完成大綱規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于能力較強(qiáng)又有興趣的學(xué)生可選擇難度較大的項(xiàng)目，還可超額完成任務(wù)。這樣，每個(gè)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(shí)“兩結(jié)合”，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式和實(shí)驗(yàn)選題

“兩結(jié)合”是指校企結(jié)合和課內(nèi)外結(jié)合，每個(gè)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(shí)踐和創(chuàng)新能力。

首先，在實(shí)驗(yàn)方式上，實(shí)施開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅指實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)放，更重要的是要做到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的開(kāi)放，這是一種以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，給與學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方案的空間。實(shí)驗(yàn)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(yàn)證性和綜合性的實(shí)驗(yàn)，要求每個(gè)學(xué)生必做；選做部分包括設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)模式允許學(xué)生從失敗中學(xué)習(xí)，通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)達(dá)到教學(xué)的目標(biāo)。該模式有利于對(duì)學(xué)生因材施教，有利于學(xué)生的個(gè)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)工作量、儀器設(shè)備的損耗。因此, 除了要求實(shí)驗(yàn)教師具有愛(ài)崗敬業(yè)，不計(jì)報(bào)酬的精神，[16]還要根據(jù)實(shí)際情況，制定開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)各環(huán)節(jié)的科學(xué)化管理措施，保證開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行。

其次，在實(shí)驗(yàn)選題上，落實(shí)校企合作機(jī)制。讓學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生的部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)源于企業(yè)和社會(huì)的生產(chǎn)實(shí)際。如：在無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)；分析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加植物纖維酸堿度的測(cè)定；物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加測(cè)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成直接染料的合成，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有代表性和方向性，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐，將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力和素質(zhì)。有別于課堂上分門(mén)別類(lèi)的理論性教學(xué)，也有別于實(shí)驗(yàn)室里的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

同時(shí)，建立“課外學(xué)分”制度。鼓勵(lì)大學(xué)生參加一系列的課外科技活動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐項(xiàng)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(dòng)、社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)、企業(yè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施的全過(guò)程，接受新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品性能檢測(cè)、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(kāi)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(chǎng)服務(wù)意識(shí)。

(三)“三階段”實(shí)施，多層次教學(xué)

“三階段”即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)和企業(yè)實(shí)訓(xùn)三個(gè)階段。由淺入深，逐步提高。基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)及儀器分析實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)的總課時(shí)量相對(duì)于普通班來(lái)說(shuō)減少了三分之一，為了保證在有限的時(shí)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(shí)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(shí)際情況，對(duì)五門(mén)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行了優(yōu)化、整合，實(shí)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(shí)培養(yǎng)為核心、以技術(shù)應(yīng)用為目標(biāo)的“三階段”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)和企業(yè)實(shí)訓(xùn)三個(gè)階段。第一階段在學(xué)生的前三個(gè)學(xué)期實(shí)施。在這一階段中，注重對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)測(cè)量方法及科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)施，將基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融于專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)中，逐步增加實(shí)驗(yàn)的難度和廣度。這一階段主要是提高對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，前兩個(gè)階段是校內(nèi)導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，但是在這兩個(gè)階段也會(huì)邀請(qǐng)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(shí)施，這是企業(yè)實(shí)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(gè)企業(yè)3、4名學(xué)生，配備至少三名企業(yè)導(dǎo)師。在這個(gè)階段，導(dǎo)師只起啟發(fā)和咨詢(xún)的作用，學(xué)生以自我訓(xùn)練為主。這一階段實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)不僅能使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能、技巧和理論知識(shí)，還能培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力、獨(dú)立創(chuàng)新及解決問(wèn)題的能力及團(tuán)隊(duì)合作精神。

通過(guò)這樣的整合，增加了實(shí)驗(yàn)的綜合性、連貫性及實(shí)踐性。避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中內(nèi)容重復(fù)、教學(xué)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，同時(shí)實(shí)驗(yàn)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(shí)。

(四)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的策略

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略是采用“多方法”教學(xué)和評(píng)價(jià)。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(dòng)性，推動(dòng)基于項(xiàng)目、基于問(wèn)題、基于案例等多種研究性學(xué)習(xí)方法，實(shí)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(shí)踐相結(jié)合，理論知識(shí)可以指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)，學(xué)生實(shí)踐能力的提高也能增進(jìn)對(duì)理論的理解，能夠檢驗(yàn)和修正理論。

在考核上，采用形成性評(píng)估與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的原則，建立績(jī)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(guò)程與方法，重視交流與合作，重視動(dòng)手能力。尤其強(qiáng)調(diào)的是學(xué)習(xí)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)技能的應(yīng)用、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)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(jì)等實(shí)踐題等考核方式。采取局部與整體結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合、教師評(píng)價(jià)與學(xué)生評(píng)價(jià)結(jié)合的全方位、多元化的評(píng)價(jià)體系。以學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)的成績(jī)考核為例，要求學(xué)生每周寫(xiě)周記，每月寫(xiě)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(píng)分，校內(nèi)導(dǎo)師必須每月去學(xué)生實(shí)習(xí)企業(yè)，從企業(yè)導(dǎo)師、人力資源部、車(chē)間了解學(xué)生，按月給出學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)的全部綜合成績(jī)，企業(yè)導(dǎo)師和校內(nèi)導(dǎo)師的成績(jī)綜合即為學(xué)生在企業(yè)的綜合成績(jī)。

二　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的效果

輕化工程專(zhuān)業(yè)的卓越計(jì)劃實(shí)施4年以來(lái)，我們?cè)诓粩嗵剿骱蛯?shí)踐中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，取得了一定的成效，主要體現(xiàn)如下：

1. 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)新型教學(xué)模式，建立了一套行之有效的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放運(yùn)行機(jī)制，做到實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)資源、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的全方位的開(kāi)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(shí)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(shí)現(xiàn)了學(xué)校培養(yǎng)和企業(yè)培養(yǎng)的對(duì)接。

3. 學(xué)生創(chuàng)新能力得到顯著提高。實(shí)驗(yàn)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(jì)劃本科生共參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)或縱、橫向科研項(xiàng)目近10個(gè)，參與項(xiàng)目申請(qǐng)專(zhuān)利1項(xiàng)。此外，在2013年的“湖南省大學(xué)生基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jiǎng)一項(xiàng)，三等獎(jiǎng)兩項(xiàng)的好成績(jī)。

4. 社會(huì)反響較好。通過(guò)3年的校內(nèi)學(xué)校和1年的企業(yè)實(shí)習(xí)，學(xué)生基本具備了能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力及參與新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、技術(shù)改造的初步能力。根據(jù)學(xué)生實(shí)習(xí)工作單位反饋意見(jiàn)和問(wèn)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(shí)、能力、素質(zhì)的基本要求。就目前初步統(tǒng)計(jì)，與企業(yè)實(shí)習(xí)單位達(dá)成就業(yè)協(xié)議的超過(guò)85.6%。

三　結(jié)　語(yǔ)

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)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(shí)踐，取得了一定的成績(jī)，使學(xué)生以更積極的態(tài)度來(lái)學(xué)習(xí)，更好地掌握了基礎(chǔ)化學(xué)理論知識(shí)以及靈活運(yùn)用知識(shí)的能力。在“個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)踐能力的“應(yīng)用型”人才， 為“卓越計(jì)劃”的順利實(shí)施提供了有力保障。但是，我校輕化工程專(zhuān)業(yè)的卓越計(jì)劃正在實(shí)施之中，基礎(chǔ)化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式還需根據(jù)計(jì)劃實(shí)施中繼續(xù)調(diào)整出現(xiàn)的問(wèn)題。特別是在2011級(jí)學(xué)生畢業(yè)后，要進(jìn)一步完善適應(yīng)社會(huì)需求的培養(yǎng)質(zhì)量的監(jiān)督評(píng)價(jià)和教育部對(duì)本專(zhuān)業(yè)的認(rèn)證評(píng)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(xiàng)目“基于卓越工程師培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新研究與實(shí)踐—以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例”(湘教通[2014] 247號(hào))。

方正軍(1978-)，女，湖南岳陽(yáng)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