应用化学专业实验核心课程建设探究

    汪娇宁 钟毅 罗艳

    

    摘? ? 要：“应用化学专业实验核心课程建设”是东华大学课程建设项目之一，是面向教学立项的项目。文章从实验课程改革的目标、建设的基本内容及已获得的成果三方面阐述了应用化学专业实验核心课程建设的重要意义，着重介绍了建设的内容，包括教学团队、课程标准、课程内容、教学方法及评价机制，旨在提高实验教学的质量，培养优秀的人才。

    关键词：专业实验;核心课程;应用化学

    中图分类号：G642.3? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? 文章编号：1002-4107（2019）12-0043-03

    东华大学应用化学专业成立于1978年，最初以化纤和染整助剂研究为主，经过四十多年来几代教师的不懈努力，經历了一个“去化学纤维和染整工程色彩”的专业发展道路，逐渐形成了具有功能高分子及材料、精细化学品及绿色化学三个研究方向的，以功能高分子及材料为基础，以绿色化学及清洁生产为特色的学科。“应用化学专业实验”课程基于东华大学应用化学的专业方向加以设置，分为三大内容：精细化学品，绿色化学与工艺以及功能高分子化学。精细化学品方向主要是针对国家和行业节能减排要求，着重研究具有节能、减排、环保、高效、短流程等功能的纺织品用新型精细化学品及应用工艺;从源头上控制污染物的产生，运用分子设计和现代复配技术研究开发高效环保生态型纺织化学品替代传统高污染、高能耗纺织化学品;针对纺织品后整理功能的发展需求，设计并制备具有特种整理功能的新型精细化学品，并对化合物制备及与织物的作用机理进行研究，从而进一步提升纺织品的附加值[1-3]。绿色化学与工艺方向主要是针对化学化工产业中，对环境产生污染的问题加以控制，以改善工业生产中的污染，尽可能地降低工业本身对自然和社会环境的影响，体现可持续发展的意义[4-5]。功能高分子方向是根据应用领域

    （包括航空航天、印制线路板、高功率电机、卫星、高铁、汽车、环保、光电信息、医药化工、石油钻采与加工、建筑与装饰等）的性能要求，设计功能高分子材料的分子结构，优化合成路线和加工工艺，突破性能表征技术，制得综合性能优异的功能高分子材料（如树脂、纤维、橡胶、薄膜、涂料、胶粘剂、复合材料、电气绝缘材料等）[6-7]。

    应用化学是一门以实验为基础的学科，以重视基础、拓宽专业口径、加强学科间的交叉及较强的实践能力为原则，旨在培养具有扎实化学理论基础和较强实验操作技能，并可灵活解决与纺织及高端衍生产业相关的精细化学品、功能材料等领域相关研发问题且富有发展潜力的创新人才[8]。实验课教学的质量直接和长远地影响着学生的动手能力和基本素质培养。实验教学由于具有目标性、对知识的探索性以及易感知性，它能为学生正确认识物质世界的性质和变化规律提供事实依据[9]。因此，对应用化学专业来说实验教学不仅是其专业教学的重要组成部分，而且也是实施基本素质教育，培养学生创新能力的重要途径。“应用化学专业实验”是应用化学专业的一门基础必修课，自开课以来，期间也经历过多次修改，但从毕业学生反馈的信息可知，尽管他们在社会实践中，原教材内容给他们带来一定的绩效，不过在知识体系的完整性、系统性和逻辑性方面还较为薄弱，使学生在适应社会发展方面显得知识较为落后，结构也不甚合理。

    本次课程建设以原有课程为基础，通过实验教学团队的建设、课程标准体系的建立、课程内容的修订、教学方法的多样化改革以及引入先进的网络教学等多方面内容的建设，旨在提高实验教学质量，并以期引起高校特别是实验学科工作者对实验教学的重视。

    一、实验课程建设的目的

    坚持以学生的动手能力、工程能力和创新能力培养为核心，坚持实验教学与理论教学结合、实验教学与工程实践结合、实验教学与科学研究结合、课内实验与课外科技活动结合，是化学类专业的教学基础[10]。在实验教学体系设计上，我们遵循“由浅入深、注重交叉、强调综合能力培养、鼓励创新”的原则，不断摸索和开创新型教学模式，开展了一系列兼具特色和创新的教学改革。同时发挥学科优势，探索教学科研充分融合的实验模式;利用自制实验仪器设备，开设特色实验;成立虚拟仿真实验教学中心;建立在线教学平台;利用“互联网+”实验教学手段，推进基础+创新（B+X）实验教学体系建设等。最终我们要坚持“教学相长、教研相长”，以学科建设为龙头，人才培养和科技创新为主线，把管理和服务联系起来，让学生、教师和科研人员成为实验室真正主人。

    二、实验课程建设内容

    本次课程建设依托化学学科，以重视基础、拓宽专业口径、加强学科间的交叉及较强的实践能力为原则，培养具有扎实化学理论基础和较强实验操作技能，并可灵活解决与纺织及高端衍生产业相关的精细化学品、功能材料等领域相关研发问题且富有发展潜力的创新人才。本课程建设主要实施理论教学和实践教学系统化的改革与建设，包括实验教学团队、实验课程标准、实验教学内容、教学方法与手段、实验教材建设、实验教学设施设备、教学管理等方面的改革与建设。

    （一）建设实验教学团队

    目前实验课程授课教师均为中青年教师及实验技术人员。建设课程教学团队，由一名教授担任本课程负责人，总体负责课程内容安排，人员组织及分工;确定一名实验主讲教师，主要负责实验授课与实践;确定一名高级实验师负责实验室管理，授课过程控制;确定一名助理实验员负责实验室仪器及药品配置。根据课程特点，组织立体式组织架构，完善各个细节。

    1.定期开展教学研讨活动。在团队内，鼓励不同学科背景的教师及实验员交流教学理念与方式方法，提高自身水平，与各专业课程任课教师交流课程内容，实现实践各环节无缝对接。专业课教师和实验课教师团队以不低于每两周一次的频率进行课程和实验的对接、总结与及时改进，以保证理论和实践课程的紧密联系。

    2.持续提高教学水平。团队外，邀请经验丰富的教师对团队教师进行培训，着力培训应用化学深层次理论知识及多元化测试手段和方法，并要求团队教师多“走出去”，学习其他高校的教学模式和教学手段。

    3.加强青年教师培养。鼓励青年教师积极参与课程内容，加强对青年教师的培养与指导。通过内培外引，不断优化实验教学队伍的年龄和知识结构，确保形成一支年龄和知识结构合理、工程实践和创新能力强的实验师资队伍。另外，从企业选聘生产一线骨干技术人员兼任实践导师，传授行业相关知识和测试手段。

    4.整合专业教师资源。应用化学系的专业授课教师秉承专业特色，从不同角度进行专业课程教授，旨在树立学生的专业理念并掌握扎实的专业知识。应用化学专业是一个紧密联系实践的学科，课堂的知识在专业实验中应有所体现并付诸实践，所以实验教师团队本着整合专业教师资源的理念，使其与专业课程有机结合的指导思想，实现专业课程基本内容均对应相应数量的实验。

    （二）制定新的實验课程标准

    根据社会对人才培养的要求，组织教学团队教师深入同类高校或相关企业调研，同时也邀请资深教师或行业专家开展研讨会，了解行业技术现状，制定新的课程标准，修改实验大纲，整合实验课程内容及编写教材，进行课程教学模式改革。

    （三）修订课程内容

    实验教材建设是核心课程建设的重要组成部分。“B+X”实验教学体系的主要内容有以下几点。

    1.实验平台提供的课内课程：通过必修的实验课程体系和选修的实验，来“强实践”。

    2.实验平台提供的课外训练：通过大型仪器操作培训、科创项目（第二课堂及大学生创新实验）、实验技能比赛及24小时开放的自主实验等，来“重创新”。

    3.在线教学平台提供课内课件：通过整个实验课程体系教师讲授实验原理及操作等的完整视频课件及虚拟仿真实验，来“重基础”。

    4.在线教学平台提供课外课件：通过与学科相关学习视频及虚拟仿真课件、实验室安全等课外知识，来“强应用”。

    由课程负责人带领教学团队，根据专业人才培养的目标及要求，精选、凝练实验内容，挑选有特色、前沿性、符合本专业学科的最新发展成果和教改教研成果引入实验教学，转化成实验项目充实实验内容;为学生的创新性实践和自主学习提供有效的文献资料;应化专业实验很多都有国家标准，因此，有的实验内容在编写时须参考国家标准;通过新增或更新实验项目，编写优质的实验讲义，建设科学性、系统性的标准化实验教材，内容注重层次性、兼容性、趣味性，并对必修课程和选修课程就行归类整合;开展中英双语实验教学，借鉴国外原版教材内容，结合学生需求与教学实际，注重所授内容的本土化，自编实验讲义，充实实验教学资源库。

    （四）改革实验教学方法

    在线学习平台借助“互联网+”学习手段，学生可以按照个人需求、个人兴趣选择性学习，重复听课、重复操作虚拟实验。教师学生获得授权均能享用网上资源，实验课前学生主动在线独立完成预习，在线考核合格便能报名，到实验室进行真实实验，课上教师再进行专题指导，与学生交流，引导、监督学生的实验操作过程，规范学生的行为，并在实验环节提问或设置“小障碍”，让学生能够发现问题，找到解决办法;课后学生可以通过在线平台巩固学习或复习，完成实验报告，还能在网上进行互动交流等。

    （五）优化网络教学资源

    1.通过建立在线教学平台网站建设网络教学资源

    库，内容包括实验教学讲义、参考资料（课件视频）、教学视频库、教学虚拟课件库及实验教学智能题库和论坛交流等，构建新的教学流程管理体系。

    2.进一步完善实验教学仪器设备、实验材料等硬件资源，教学仪器设备及时更新、扩套，保持实验教学先进性和严谨性，使每位学生都能动手操作，增加每个学生的受益面。

    3. 融合学科优质资源，着力提升实验先进性。要提高实验教学内容的先进性和创新性，必须依托学科支持，依托科研支持。

    （六）探索多样化的考核方式

    课程考核是检验教师教学质量和学生学习效果的重要手段，科学的考核方法，是激发学生学习积极性的催化剂，也是教师检测授课内容是否选择得当、教学方法是否正确的重要参考依据。在应化专业实验课程的考核方式上，采取平时成绩和期末考试成绩相结合的考核办法，建立了完整的、具体的考核标准。比如，在应化专业实验课程中，共开设16个实验。学生这门课实验成绩是一个综合成绩，综合成绩=平时成绩（80%）+期末考试成绩（20%）;综合成绩中的平时成绩（80%）由16个实验项目成绩组成，相当于单个实验项目占平时成绩的5%（100分中的5分）;而单个实验的平时成绩又经细化，分成了六个评分项目（详见表1）。

    表1? 实验成绩评分细化表

    单个实验的实际在线打分标准是以5分制来记。特别是权重比较大的实验报告，除了有实验目的、实验原理、实验仪器和耗材、实验步骤、实验计算和结果与讨论，特别是计算和结果与讨论，必须有原始实验记录，必须有自己对实验的独立思考。这样引导学生做好每个实验每个环节，这个综合评分系统，侧重学生平时的总体成绩，这样大大减轻学生考试压力，让学生注重平时做好实验。

    三、实验课程建设的成效

    实验课程建设紧密围绕本科教学体系，根据专业培养目标，结合学院“本硕一体化实验平台”项目，依托学院测试中心、实验中心，有效统筹学生的选课安排，已开展多层次的实验课程，培养学生实践创新能力。

    东华大学应用化学专业实验室自2013年以来，先后进行并完成了专业实验教学改革、“本硕一体化”实验室建设、专业实验课程建设等项目，针对实验内容陈旧和知识覆盖面过于集中和狭窄的问题，将专业实验内容从传统的纺织印染助剂方面扩展至绿色化学、有机功能材料等各类精细化学品的合成与研究，不断引入最新的科研成果，为应用化学专业的毕业生今后的就业和深造奠定良好的基础。针对实验中表征和分析内容过少，机理性探索过浅，验证性、设计性及综合性实验层次不分明的问题，通过革新本科专业实验教学内容，改进实验教学方法，使之与专业课程及学科科研内容密切结合，拓宽知识覆盖面;增加实验的表征和分析内容，引导学生对反应机理的探索，形成层次分明的验证性、设计性及综合性实验，增加实验的可选性，有效地提高学生的创新能力和实践能力，使本专业学生符合东华大学应用化学专业发展方向，培养在多领域都有涉及的综合型人才。

    根据学科发展以及应用化学特点，结合现有的实验条件和设施基础，在教育部和国家财政经费的支持下，通过购买一批功能先进、价格合理、经济实用，可满足实验教学要求的仪器设备，开展“本科生与研究生一体化应用化学系实验教学平台”的建设，有针对性选择了一些与工程项目相结合的综合实验和设计实验，加大高新技术成果、发明专利成果转化为实验内容的力度，使本科生在实验中接触到前沿学科知识，并为实验教学提供可持续发展的空间。

    “应用化学专业实验”作为应用化学专业基础实验课程，具有教学内容宽、知识面广、配套仪器（设备）精等特点，为“宽口径、厚基础、强能力”的化学、化工专业人才培养目标奠定基础。本课程面向应用化学专业学生，是一门必修的基础实验课。教学内容不仅仅是理论课的演示和验证，同时还结合特色科研成果，内容涵盖了表面活性剂化学与应用、高分子制备与应用、精细化学品单元反应、精细化学品分离与分析、绿色化学、纺织化学品化学及应用等。教学仪器不仅有学科自制仪器，还引入科研大型贵重仪器设备，使得学生有机会接触先进的测试方法。“应用化学专业实验”课程围绕培养创新人才为宗旨，不仅让学生了解各类化学品的共性及测试方法，更培养学生良好的实验基础，注重开阔学生视野。实验教学是理工科类学生的实践必要手段，是提高动手能力、思考能力、创新能力的基本教学方法，将实验课程作为核心课程建设必然是提高教学质量行之有效的方法。

    参考文献：

    [1]熊远钦，徐伟箭，李文生.精细化学品复配技术应当受到? ? 化学工人的高度重视——开设精细化学品配方设计课程? ? 之思索[J].大学化学，2016，（7）.

    [2]许金宝.国内精细化工企业现状及未来发展趋势探讨[J].?? ? 精细与专用化学品，2017，（10）.

    [3]郭湘立，聂云，王韬.浅谈精细化工的可持续发展[J].企业? ? 导报，2016，（13）.

    [4]张康华，曹小华，谢宝华，等.化学实验教学与绿色化学? ? 教育[J].实验室研究与探索，2010，（5）.

    [5]范森，朱元海.近年国内绿色化工发展简要回顾[J].广东? ? 化工，2017，（5）.

    [6]王金明，黄锐，史燕.功能高分子吸附材料的制备与性能? ? 研究[J].化工新型材料，2017，（10）.

    [7]武帅，鲁云华.功能高分子材料发展现状及展望[J].化工? ? 设计通讯，2016，（4）.

    [8]李群，吕洲.应用化学专业特色方向的确立与教学体系的? ? 构建[J].中国大学教学，2015，（10）.

    [9]宋永臣，楊明军，刘卫国，等.本科生专业实验教学研究? ? 探讨[J].实验室研究与探索，2014，（2）.

    [10]万坚，宋丹丹，涂海洋，等.在基础化学实验教学实践中? ? ? 培养学生综合素质[J].实验技术与管理，2012，（5）.

    收稿日期：2019-03-10

    作者简介：汪娇宁（1981—），女，安徽黄山人，东华大学化学化工与生物工程学院高级实验师，博士，主要从事实验室管理、实验室教改、实验课程建设研究。

    基金项目：东华大学核心课程建设项目“应用化学专业实验”（105-20-0008087）