工科类基础化学实验教学改革与实践

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摘要：基础化学实验是众多工科类专业的专业基础课程之一，是培养本科生应用能力与创新能力的重要实践教学活动，而传统的教学模式已无法满足现代社会对”新工科”人才的需求。针对基础化学实验课程结构独立、课程内容过时、实验手段落后、评价方式不合理、生师比过大等问题，通过调整课程设置、优化提升实验内容、完善考核等，大幅提升学生的实践能力与职业素养。

关键词：新工科；化学实验；教学改革

近几年，在“新工科”背景推动下，许多重点大学对基础化学实验课程的内容和模式上都在进行改革探索，并已经取得了不少成功经验。但各校的性质和专业结构特点不同，对于地方高校基础化学实验课程教学体系的改革还未有成熟经验可供借鉴。地方综合性大学起点低，资源有限，因此如何能更好地融入“需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才”的新工科建设是值得深入探讨的问题。地方高校依托区域资源与社会发展，与地方的切实需求结合十分紧密，发挥该优势，对接地方经济社会发展需要和企业技术创新要求，深化产教融合、校企合作、协同育人，推动传统工科专业改造升级。许多工科专业是以实验为基础的学科，实验是培养科学思维的有效形式，培养学生创新创业能力的重要环节。基础化学实验（包含无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验与物理化学实验）是很多工科专业的重要专业基础课，其任务是让学生掌握基础化学实验的基本操作技能，加深对化学基础理论的理解和提高运用专业知识解决实际问题的能力。为了适应我国工程教育改革发展，提出打破现有传统基础实验课程教学体系，根据地方高校性质和专业结构特点，以我院环境工程专业为例，研究符合地方高校工科专业新的实验课程教学模式并更新实验内容，使之能够胜任行业发展需求的应用型和技术技能型人才的培养。

1目前基础化学实验教学中亟须解决的关键问题

为了适应“新工科”对于地方高校培养应用型、技能型、创新型人才的要求，开展工科类四大基础化学实验改革亟须解决以下四个方面的问题。

1.1实验课程设置过于独立的问题

四大基础化学的理论知识本就交错往复，而现有实验课程内容相对单一，两个实验所需验证的理论知识点本是相承接的，或者相互印证的，但在实验内容上没有任何联系，表达分散。实验课程设置过于独立，实验之间没有承前启后，缺乏对学生所学知识进行融会贯通能力的培养，同时，缺乏对学生综合职业素质的培养，如综合实验能力、实验设计能力和研究能力的培养。每节实验课结束时，学生仅仅是做完了某门课程的实验，而对实验课程的总体缺乏认识。这样，实验课程不仅没有充分发挥加强理论知识理解的作用，更没有提高学生逻辑思维与发散思维的能力。

1.2实验内容缺乏新意，实验手段落后的问题

现有的实验课程过于经典，与时代严重脱节，且与其他专业实验的横向联系较少，没有充分发挥服务后续专业课程的作用。并且，实验手段比较单一落后，整个实验课程中没有新的实验仪器的介绍与使用，实验过程又缺乏实验方法设计和个性化实验教学的环节。因此，一些传统的单一验证性实验教学，内容陈旧，手段落后，难以提起学生主动参与实验教学的兴趣，更难以达到激发学生创新能力的实验教学目标。

1.3实验课程过于注重实验目的和结果

传统的实验课程考核主要以实验报告为依据，未考察学生实际操作的情况，这种实验课成绩评价方式忽略了学生的实践能力。这样会导致学生对实际动手操作积极性不高，对仪器设备的规范性操作重视度不够，在一定程度上抑制了学生学习的主动性，不利于学生实践能力提高，在一定程度上阻碍了应用型和技术技能型人才的培养[5]。

1.4实验课程中生师比高的问题

地方本科高校一般生师比较高，而高的生师比意味着较差的教学质量，制约着我们培养更多的人才，特别是创新人才。生师比过高将会导致实验过程中，教师对学生实操指导程度降低，同时对于实验室安全监管力度也有所减弱，不利于提高学生操作的规范性，也不利于加强学生的实验室安全意识。

2新工科背景下地方高校基础化学实验教学改革的主要措施

2.1调整课程设置

原有的基础化学实验分为无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验、物理化学实验，实验内容上多有重复雷同，特别是无机与分析化学实验。所以，根据四大化学理论课程开设情况，不再独立设置课程实验，而将其合为基础化学实验1、2、3，分别在第一、二和三学期开设。适当减少验证性实验课时，增加创新性实验课时。实验结构上尽量要做到相互联系，环环相扣。

2.2优化提升实验内容

在“新工科”背景推动下，根据学科特点改革实验教学内容，注重设计性及研究性实验教学环节，科学选择实验项目，合理设计实验内容，建立符合专业基础课教学特点、加强素质提高和能力培养、因材施教，以及以学生为主体的、开放式的基础化学实验教学新体系。2.2.1加强基础实验操作演示与训练“新工科”背景下，注重学生应用能力的培养，所以，在实验教学过程中，更应该重视学生实验规范性操作，注重学生实践技能的训练和提高。在基础化学实验1中，设置单独的课时，增加专门针对仪器设备的操作视频，学生可以通过网络学习空间先进行预习，在课堂上再次播放视频，学生和老师一起讨论各种量出与量入式仪器使用方法、洗涤方法和注意事项，让学生明白规范操作的重要性，对化学实验过程有直观认识，减少实操的失误。除了集中学习仪器操作外，对于同一种实验仪器，在不同的实验中应在操作的精密度和准确度上对学生提出不同的要求，这样不仅能达到“熟能生巧”的效果，还能实现“不断进步”的要求。2.2.2合理设计实验内容课程设置将以前的四大化学实验整合成基础化学实验1、2、3，相应的实验内容不再按照理论课程的内容安排。基础化学实验1、2的任务是使学生熟练掌握基本操作技术、熟悉实验仪器、学会实验方法，所以，这两阶段主要以验证实验为主，后期可以开设创新实验作为学生的兴趣选做实验。实验内容上既要保留最经典的化学分析实验，还要增加一些现阶段比较热点的实验内容，增加学生的学习兴趣，并且，科研反哺教学，引入一些教师们的科研成果编写到实验教材中。例如，在吸附实验中，传统以活性炭为吸附材料，但还引入本学院青年教师科研所制备的高效环保的秸秆吸附剂作为实验材料，与传统活性炭材料进行对比，不仅加深学生对理论知识的理解，而且大幅提高学生的科学研究兴趣。在创新实验教学中，调整教师定位，以学生为主体，增加应用性强与本专业联系紧密的综合设计性的实验内容。任课教师拟定多个开放性的实验课题，让学生自主选择。学生通过查阅文献，自主设计实验流程，完成实验过程。教师从旁协助，最终只对实验点评，实现了全面开放式实验教学模式，增加了学生接触新仪器、掌握新技术、学习新方法的机会，进一步培养了学生实践与创新能力。

2.3完善考核方式

实验成绩应由实验报告、操作技能、实践能力三方面组成，在基础实验1、2中应该更加重视学生的操作技能，所以，平时实验过程中就给每位同学的操作水平进行评分，这样可以督促学生不断改进技能，并且在实验课程结束再集中考评学生的仪器操作技能，且主要是针对玻璃仪器的操作使用。考核方式以随机抽取考试内容的方式进行。在实验3，加大对学生实践能力的评价，包括其观察、分析问题、解决问题的能力。

2.4软化高生师比

让高年级的同学自愿报名，并通过相应的标准考核后，参与低年级学生的基础化学实验教学工作，辅助教师教学，帮助低年级同学规范操作，并且将其作为学生勤工俭学的一项活动之一。这样，不仅缓解师资不足问题，而且可以提高学生参与实验的积极性，以及提升学生应用技能与学习能力。

3结束语

在“新工科”背景推动下，地方高校以“需求为导向，开放办学，培养应用型复合人才”的新工科建设为目标，积极地对基础化学实验课程进行改革，不断提升学生应用能力、实践能力与创新能力等。针对传统基础化学实验课程存在的课程结构独立、课程内容过时、实验手段落后、评价方式不合理、生师比过大等问题，通过整合课程资源，调整课程结构，改进优化实验内容，完善考核方式，学生参与教学的方式，调动了学生学习的积极性，提高了学生的科研兴趣，培养了学生实践与创新能力，为“新工科”背景下地方高校的实验实践教学提供了参考。

参考文献

[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[2]朱佳媚，秦志宏，王月伦.新工科背景下化工专业人才培养模式的探析[J].教育教学论坛，2018（24）：217-218.

[3]秦伟，王钧伟，孔学军，等.基于地方高校发展需求的化工专业实验教学改革研究[J].广东化工，2015，42（010）：224-225.

[4]常艳香.高校化学实验教学改革的有效方法[J].科教导刊，2015（7）：61-62.

[5]权波，张金月，李春兰.中外合作办学高校化学实验课程考核方法初探[J]实验室研究与探索2018，37（12）：157-159.

[6]毛建青，侯春笑.世界一流大学教师队伍规模与结构研究——基于37所美国大学2004—2018年的微观数据分析[J].中国高校科技，2020（9）：19-24.

[7]于颖.以培养创新人才为目标的基础化学实验教学改革与探索[J].辽宁丝绸，2020，171（01）：71-72.

作者：蒋晓 马朝旭 单位：西华师范大学