陳珠靈, 湯 儆, 許紫婷, 魏巧華, 袁耀鋒

(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350108)

進(jìn)入21世紀(jì),要實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展,建設(shè)高等教育強(qiáng)國(guó),培養(yǎng)化學(xué)創(chuàng)新“一流”人才是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要宗旨[1-2]?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑之一,是將專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論用于實(shí)際工作的紐帶,是化學(xué)類(lèi)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),是專(zhuān)業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合的重要體現(xiàn)[3-4]。眾所周知,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中具有舉足輕重的地位。然而,近年來(lái)受到績(jī)效考核及各種大學(xué)排名等影響,加上本科教學(xué)難以量化,不具有“短、平、快”的特點(diǎn),難以短期內(nèi)見(jiàn)效,致使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚存在以下問(wèn)題[5-9]:

(1) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容比較陳舊、部分內(nèi)容低層次重復(fù)、教學(xué)方式單一、實(shí)驗(yàn)方法基本以灌輸、模擬和驗(yàn)證為主,不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)主動(dòng)性,難以滿(mǎn)足化學(xué)創(chuàng)新“一流”人才培養(yǎng)的要求。

(2) 重科研輕教學(xué),尤其輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。高層次人才師資和教師精力更多投向科研,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)邊緣化,教師從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)熱情不高；專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互獨(dú)立、教師之間缺乏交流,不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的整體規(guī)劃、建設(shè)和業(yè)務(wù)水平的提高,實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍老化、學(xué)歷層次低、知識(shí)結(jié)構(gòu)單一,缺乏與國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)的交流學(xué)習(xí)。

為了解決上述化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)“985工程”“211工程”高校的大量調(diào)研并結(jié)合我校化學(xué)專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況,發(fā)現(xiàn)積極組織和鼓勵(lì)大學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)有效手段。此外,鑒于目前高校教師重科研輕教學(xué)的實(shí)際情況,充分利用我?；瘜W(xué)學(xué)院科研實(shí)力較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),把科研工作中部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容作為學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,同時(shí)將教師的部分科研成果轉(zhuǎn)化為本科生化學(xué)競(jìng)賽的題目,為化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了優(yōu)秀素材,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍的教學(xué)水平。為此,提出“以賽促改、賽學(xué)結(jié)合、守正創(chuàng)新、科研引領(lǐng)”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新理念,以化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽為抓手,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的軟、硬件建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方案,積極推動(dòng)科研反哺本科實(shí)驗(yàn)教學(xué),積極探索化學(xué)專(zhuān)業(yè)“一流”人才培養(yǎng)模式改革。

1 科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

按照“基礎(chǔ)性、科學(xué)性、創(chuàng)新性、環(huán)保性”4大原則推出一批具有我校特色的本科生實(shí)驗(yàn)課程,這些實(shí)驗(yàn)課程不僅可用于大學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽,而且可拓展為本科生的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[10-12]。大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽項(xiàng)目一方面涉及到基本操作的運(yùn)用,考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力,另一方面又涉及到現(xiàn)代物理化學(xué)手段在分析測(cè)試中的作用；結(jié)合選取的項(xiàng)目安排運(yùn)用一些大型儀器設(shè)備,如紅外光譜、紫外光譜、色譜、核磁共振譜等分析、檢測(cè)和表征實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物,考查學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力。對(duì)有機(jī)、無(wú)機(jī)、分析的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化,改革原有的以驗(yàn)證原理為主和大量浪費(fèi)化學(xué)試劑的課程結(jié)構(gòu),刪減重復(fù)內(nèi)容,篩選出危險(xiǎn)性低、污染少的項(xiàng)目,增添化學(xué)儀器分析應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,倡導(dǎo)綠色化學(xué)。如在無(wú)機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中刪除了與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)重復(fù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——酸堿滴定,增加了新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——氧化還原反應(yīng)與電化學(xué),使無(wú)機(jī)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)與無(wú)機(jī)化學(xué)理論課程有機(jī)地結(jié)合,加深了學(xué)生對(duì)電化學(xué)相關(guān)知識(shí)的理解。

通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽,許多科研成果可轉(zhuǎn)化為大學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽實(shí)驗(yàn),將這些實(shí)驗(yàn)選擇性地轉(zhuǎn)化到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使化學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容得到進(jìn)一步更新和完善。例如第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽中的實(shí)驗(yàn)操作試題——用廢舊易拉罐制備明礬及其鋁含量的測(cè)定,在命題過(guò)程不斷摸索驗(yàn)證和競(jìng)賽過(guò)程真題演練的基礎(chǔ)上,形成“綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)(1)”的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,于2017年3月向本科三年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)授課。另外基于異煙酰肼衍生物的合成及超分子化學(xué)研究、Gemini表面活性劑的合成及界面協(xié)同性質(zhì)研究、食品中農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)新方法研究等與教師科研相關(guān)的內(nèi)容，都已經(jīng)作為本科生綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)予以安排。

2 科研平臺(tái)的大型儀器向本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)開(kāi)放

將化學(xué)學(xué)院測(cè)試中心與實(shí)驗(yàn)示范中心融合,使先進(jìn)的大型儀器不僅為教師的科學(xué)研究服務(wù),而且向本科生開(kāi)放。一方面使得本科生可以了解掌握近代實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù),另一方面可以提高大型儀器的利用率。我校實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)儀器以常規(guī)的儀器設(shè)備為主,現(xiàn)代化大型儀器(如核磁共振儀、液相-質(zhì)譜聯(lián)用儀等)數(shù)量較少,要讓大多數(shù)學(xué)生熟練掌握現(xiàn)代化的大型儀器的使用難度較大。為此,充分發(fā)揮我?；瘜W(xué)學(xué)院能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部食品安全分析與檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),將開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、高年級(jí)的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)安排在這些科研平臺(tái)上由導(dǎo)師直接指導(dǎo)完成,取得了良好的效果。

3 以賽促學(xué),開(kāi)展本科生的科研訓(xùn)練

我校將本科生的綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與本科生的科研訓(xùn)練(SRTP)相結(jié)合,為優(yōu)秀本科生創(chuàng)造早期進(jìn)行科學(xué)研究的條件。我院要求所有承擔(dān)省部級(jí)、國(guó)家級(jí)項(xiàng)目的教授和博士均承擔(dān)本科生的科研訓(xùn)練項(xiàng)目(SRTP),把本科生的開(kāi)放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與導(dǎo)師的科研項(xiàng)目密切結(jié)合起來(lái),鼓勵(lì)教師能將自己的科研成果和學(xué)術(shù)思想融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師運(yùn)用自己的學(xué)術(shù)研究能力和科學(xué)研究的方法指導(dǎo)學(xué)生,使學(xué)生養(yǎng)成良好的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在開(kāi)展綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師將承擔(dān)科研項(xiàng)目的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例,使學(xué)生通過(guò)具體的研究項(xiàng)目、研究?jī)?nèi)容、研究方法,加深對(duì)基礎(chǔ)理論、基本概念的理解及實(shí)際應(yīng)用,也使學(xué)生更充分地了解化學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿,以及將所學(xué)的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成學(xué)生認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

科學(xué)研究反哺教學(xué),在本科生實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)、內(nèi)容安排等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,一批具有我校特色的科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材,從而加快了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新,提高了教學(xué)質(zhì)量[10-12]。我校本科生從第三學(xué)期開(kāi)始申請(qǐng)SRTP項(xiàng)目,每個(gè)項(xiàng)目組有三年級(jí)和二年級(jí)學(xué)生2～3人,每年約有25項(xiàng)SRTP,約50名左右的優(yōu)秀本科生從二年級(jí)上學(xué)期開(kāi)始,利用業(yè)余實(shí)踐時(shí)間和寒暑假進(jìn)入導(dǎo)師實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科學(xué)研究。2015年至今,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),這些學(xué)生參與的科研論文已有80余篇被SCI收錄。

4 以賽促學(xué),提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

化學(xué)競(jìng)賽促進(jìn)了大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[10-12]。大學(xué)生的動(dòng)手能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以及化合物合成、純化分離及結(jié)構(gòu)鑒定等能力在化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽得到充分體現(xiàn),創(chuàng)新實(shí)踐能力得到充分強(qiáng)化和鍛煉。我院每個(gè)年級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)5個(gè)班共約150人,在選拔省級(jí)及國(guó)家級(jí)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽之前,學(xué)院采用初賽、復(fù)賽方式,選拔優(yōu)秀學(xué)生,同時(shí)對(duì)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽選拔過(guò)程中成績(jī)進(jìn)行量化、轉(zhuǎn)化為學(xué)分,在學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)中得到體現(xiàn)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽涉及到的知識(shí)面比較廣,化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)要求學(xué)生必須做到細(xì)致、準(zhǔn)確、靈活、面寬。對(duì)于選擇的競(jìng)賽題目,首先要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),包括制定實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察的現(xiàn)象和所需采集的信息及數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和表征。因此,一個(gè)循環(huán)后要及時(shí)總結(jié)實(shí)驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)和不足,為開(kāi)展下一步的實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。2015年6月,我校通過(guò)組織福建省首次“大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)夏令營(yíng)”的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練和賽前選拔,學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力得到充分強(qiáng)化和鍛煉,切實(shí)提高了學(xué)生的參賽水平；2016年,我校搭建了福建省內(nèi)首個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽平臺(tái)并籌辦第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽,不僅鼓勵(lì)了學(xué)生勇于創(chuàng)新和挑戰(zhàn),激發(fā)學(xué)生興趣和熱情,也為福建省幾十所高校大學(xué)生互相交流、互相學(xué)習(xí)、綻放自我、展現(xiàn)風(fēng)采提供了機(jī)會(huì)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽集訓(xùn)基地的建設(shè)為我?；瘜W(xué)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)近1 000名學(xué)生提供了更多的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練機(jī)會(huì),有利于學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題等創(chuàng)新能力的提高和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

5 以賽促改取得的成果

實(shí)踐表明,以大學(xué)生化學(xué)競(jìng)賽為切入點(diǎn),以賽促改,推動(dòng)科研反哺本科實(shí)驗(yàn)教學(xué),緩解了目前重科研輕教學(xué),尤其是不夠重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題。這一措施一方面及時(shí)更新了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果；另一方面提高了實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍素質(zhì),全面提升了我?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。近5年來(lái),我?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)本科生參與的科研成果在國(guó)內(nèi)外各類(lèi)期刊雜志上發(fā)表論文共210多篇,其中SCI論文80多篇,教師發(fā)表的與實(shí)驗(yàn)教改相關(guān)的論文9篇。化學(xué)專(zhuān)業(yè)的本科生參加全國(guó)化學(xué)競(jìng)賽獲得了三等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，全國(guó)高?；瘜W(xué)視頻大賽一等獎(jiǎng)5項(xiàng)，本科生參加省級(jí)化學(xué)競(jìng)賽獲得特別獎(jiǎng)3項(xiàng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)14項(xiàng)，獲得福建省第九屆高等教育教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，獲得福州大學(xué)校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)2項(xiàng)、一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，福州大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)6項(xiàng) 、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、三等獎(jiǎng)9項(xiàng)。2015年6月,我校主辦福建省高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)夏令營(yíng)；2016年4月,我校化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心成功舉辦了“首屆福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽”,有16所省內(nèi)高校及臺(tái)灣淡江大學(xué)師生代表參加；2016年10月,邀請(qǐng)了廈門(mén)大學(xué)、福建師范大學(xué)等福建省16所高校的省賽組委會(huì)委員及實(shí)驗(yàn)教學(xué)骨干教師共計(jì)38人,召開(kāi)了“福建省大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽組委會(huì)第一次會(huì)議暨2016年福建省高等院校實(shí)驗(yàn)中心主任聯(lián)席會(huì)議”,近20所省內(nèi)高校代表參會(huì),擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)中心的影響和輻射作用。2016年7月,福州大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心成功獲得了第十一屆全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)賽的承辦權(quán),開(kāi)創(chuàng)了第一次非“985工程”高校承辦的先例。

6 結(jié)語(yǔ)

總之,在“以賽促改、賽學(xué)結(jié)合、守正創(chuàng)新、科研引領(lǐng)”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新理念的指導(dǎo)下,積極開(kāi)展本科生化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降母母?。將?jìng)賽與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,充分利用我校能源與環(huán)境光催化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部食品安全分析與檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研團(tuán)隊(duì)的優(yōu)勢(shì),從科研課題中挖掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)容,將綜合性強(qiáng)的科研內(nèi)容轉(zhuǎn)化為本科生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)采取科研平臺(tái)對(duì)本科生開(kāi)放、積極開(kāi)展本科生科研訓(xùn)練等一系列科研反哺本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革新舉措,取得了較顯著的教學(xué)成果。