以工程化素质培养为导向的应用化学专业教学改革研究

李学峰，贾晓红

（许昌学院，河南 许昌 461000）

应用化学专业是以化学学科为基础的应用型理工科专业。国家教育部颁布的本科专业目录明确规定：应用化学专业属于理科专业，毕业生可根据所在学校教学计划及培养目标授予理学或工学学士学位。这说明应用化学是以理为主的理工结合专业，是研究化学理论在相关领域中应用的理科专业，是产品开发或技术应用型专业，而不是工科专业。但是，从应用化学学位授予现状来看，学士一般授予理科学位，硕士则可授予理科或工科学位。说明应用化学具有工科专业的特点。另外，目前全国有近400所高校开设应用化学专业，覆盖本、专科不同层次和理工、农林、师范等不同类型高校。其中大多数是新办或改办的。大量的应用化学专业毕业生除了小部分从事教育、研究和质检等行业工作外，其余的势必要进入企业从事产品开发和工程管理工作。而当前相当数量的本科生毕业后在工作中感觉实践能力和动手能力较差，进而影响到创新能力的提升，最终势必限制其职业发展。因此，在本科阶段，应用化学专业学生应该具有一定的工科或工程化素质，对其研究生深造或工作实践打下工程化基础具有重要作用。

另一方面，当前，地方本科院校是我国高等教育发展的重要新生力量，此类高校大多能够把握形势、明确定位，以地方性、应用型为办学方向，走特色化发展道路。此类高校更要防止一味追求大而全、赶研究型大学的时髦、进而陷入同质化的境地。因此，此类高校在特色发展中，工科专业的培育和发展更应从基础抓起，在使学生掌握基本工科课程知识的同时，应使学生具有基本的工程化素养。

针对目前国内应用化学专业数量多、方向杂、规范性不足等问题，参照近期教育部专业教学指导委员会制定的教学基本要求，结合许昌学院应用化学专业多年来的建设体会，发现传统教学模式存在的问题：首先，没有特色，或没有按特色化发展去设置培养方案；其次，师资力量薄弱，实践教师人员匮乏，双师型教师几乎没有；第三，教学方法仍流于说教；第四，实践环节不符合工程化素质人才培养。本文相应地从创新培养方案、灵活师资培养、案例法教学、实践教学改革等四个方面论述了以工程化素质培养为导向的教学改革。以期为规范和办好应用化学理科专业提供理论依据和实践经验。

一、创新培养方案

从当前我国地方高校中应用化学专业设置的范围来看，有趋同的倾向。对于像许昌学院这样的地方新升本院校，如果不走特色化道路，势必在激烈的竞争中惨遭出局，对应用化学专业来说更是如此。我校的定位为地方性、应用型、服务中原城市群建设、依托地方经济发展、目前通过校企合作、服务经济对改造专业建设、推进学科建设起到了显著的作用。对以往单纯旨在培养研究型人才的培养方案加以调整，注入了工程化、应用型人才培养的元素。首先，将“工程实践”能力作为一项重要的技能写进培养目标中。其次，在培养规格中增加“工程实践”能力一条，具体阐述为“具有将产品实现从实验室规模到工业规模的认识和初步能力”。最后，最根本的是课程设置目标更加明确、为专业特色服务的目的突出，凝练了专业方向，加强了专业课分量和深度。

2010年之前，应用化学专业完全按照理科专业模式设置，专业课除了四大化学、仪器分析、化工基础等必修课之外，选修课则是按照四个模块设置，具体为，纳米材料模块：纳米材料学、纳米材料的检测与表征、应用X射线衍射技术。光电材料模块：新能源材料、太阳能电池材料、光功能材料。工业分析模块：色谱与分离、光谱分析、环境分析。化工模块：化工制图、反应工程基础、化工分离技术。其它的选修课则有催化、有机合成设计、应用电化学、无机合成化学、精细化学品化学、化学工艺学、化工产品开发概论等以及一些必修课选论（主要为考研学生开设，主要是讲解典型例题，如物理化学选论等）。从上述课程设置来看，课程模块太多，每个模块课程单薄；必修课基本完全是专业基础课，而专业课则直接过渡选修课，专业课设置薄弱，显然不能满足专业特色方向设置对课程的要求。因此，2010年后，我们对应用化学专业设置了两个方向，分别是精细化工和高分子材料，相应地设置了必修课（专业基础、专业课）和选修课（专业课），加深了专业课程基础，凝练了方向，取得了良好的效果。具体为，精细化工模块：精细化工工艺学、精细有机合成单元反应、精细化工过程及设备、精细化工实验。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、表面活性剂、涂料、胶黏剂、香精香料、纺织助剂等，可任选。高分子材料模块：高分子物理、高分子化学、高分子实验、高分子材料加工。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、材料学、塑料、橡胶、纤维等，可任选。

二、灵活师资培养

教师给学生上课，并不是简单地照本宣科、传递知识，而是要培养学生认识问题、分析问题、解决问题的能力。因此，教师要掌握的就不仅仅是书本知识，更多的应该是见识，即真正的工程实践经验、理论在实践中的应用实例。

当前，地方高校处在高速发展和扩张之际，每年都会招聘一批新教师。但是，限于政策，这些新教师主要是刚毕业的博士、硕士，基本没有教师的从业经历，更没有企业实践经验。因此，教师自身对实践教学、企业生产等没有基本的认识。我院同样面临此类问题。我们的解决方法主要从三个方面入手，即理科向工科转变；攻读学位和专业培训结合，以专业培训为主；企业技术人员兼职承担理论教学和实践教学，以实践教学为主。

第一，理科背景教师向工科转变。首先要明确专业建设的需要，让理科教师产生我要转变的原动力；其次，从政策和经费上支持理科教师的工科能力进修和培训。第二，在企业内进行专业培训。比如，新教师报到入校后，在第一学期被派往企业定岗实习，期间对车间工艺、设备和部分工段操作基本掌握。在学期开始后，还安排其在老教师带领和指导下赴实习单位进行指导学生实习工作。另外，在第二年该新教师即将承担实习指导任务前的暑期，学院会安排其先期赴企业进行轮岗实习学习，掌握实习的第一手资料，提高其指导和教学水平。经过这样两年的学习、培训和指导训练，到第三年该新教师独立指导学生实习时，已经具备能够圆满完成实习指导任务的能力。该教师自身的工程实践能力的提高无疑为学生工程化素质培养提供了保障。第三，充分利用好企业师资。由企业技术人员兼职承担实践教学任务。我们对实习单位的技术人员作为师资的利用包括几部分，除了在学生实习时给学生讲解之外，还在对我方新进教师进行师资培训、来我校进行课程辅导和讲授中承担重要角色。我们采取灵活的待遇方案，使企业技术人员的积极性得到提高，我院的教师和学生均得到全面的培训和辅导，对提高实习水平和效果起到很好地促进作用。

三、案例法教学

案例教学法是在教师的引导下，再现案例实景，把学生带入特定事件的现场，通过深入角色，提高学生实际运用知识能力的一种教学方法。实践结果表明，该方法对促进学生更快、更深理解和掌握基本知识有明显成效。

应用化学专业讲授的专业课不但有理论性强的课程还有实践性强的课程。前者如物理化学、反应工程；后者如精细化学品化学、工业催化、表面活性剂化学等。国外教育界有句名言：告诉给我，我会忘记；演示给我，我会理解；让我参与，我会学会。但是，让学生理解掌握知识点不可能完全通过实验来实现。所以我们通过案例教学法有效实现了此目标。

根据学生的认知水平和规律，我们采取了从“告诉”→“演示”→“参与”的模拟步骤，循序渐进，使学生易于理解和掌握知识点。当然，其中的“参与”步骤更多地仍是通过课堂模拟讲述或结合实验实践课程来实现。首先，在一系列活生生的案例基础上提出学生感兴趣且切中基础理论核心的问题；然后回答问题，逐步深入，反向推理，最终使学生对物理化学的基本原理很轻松、很自然地理解、掌握、接受；最后要强调掌握部分重要的参数和指标。这样的结果就使学生掌握了基本且必要的产品作用原理和重要性能参数，符合教学要求和就业入门的目的。

该步骤示例如下：首先引出案例，例如提到农民锄地的原因，有的学生认为是松土，而正确答案应是保墒。因为土壤中有很多气孔，类似于毛细管，由于附加压力的作用，导致水分和养料丧失，锄地可以破坏毛细管，起到保留水分和养料的目的。接下来分析该案例，提出涉及的原理和知识点，即毛细管的附加压力及其产生原理（书本上的理论知识）。从土地水分丧失联想到毛细管产生附加压力，再到拉普拉斯公式和开尔文公式，从生活化的案例到理论知识的轻松理解和掌握。

其次，用生活中的多个实例来显示表面活性剂的其它作用。例如，透明状、水溶性注射针剂生产中表面活性剂的增溶作用；化妆品和农药乳状液产品中表面活性剂的乳化作用；墨水的制备中表面活性剂的分散作用；浆料中表面活性剂的消泡作用；在新型纺织品材料中的防水、防污作用等。从这些实例继续讲述胶束、表面活性剂的两亲性结构、性能参数（CMC值、HLB值）等重要理论知识就很容易被学生接受和理解掌握了。

以“表面活性剂”部分为例。首先引入肥皂和洗衣粉的实用案例。肥皂和洗衣粉是人们日常生活经常接触的化学品，可谓是“看得见摸得着”的例子，虽然可能部分学生对这类洗涤剂有初步的认识，但真正了解其洗涤作用原理的并不多。因此，此案例满足“听说过但不熟悉”的要求。在运用多媒体教学时可在肥皂和洗衣粉的种类、造型、颜色以及使用对象和部位等方面充分展现其多样性，使学生认识到该类日用品还有很多“高端产品”，还有很大的开发空间和前景。在此过程中还可以简要说明肥皂的来历等科技发展历史。

四、实践教学改革

实践教学改革分别从实验课、实习实训和毕业论文（设计）三方面开展。

传统的实验课以验证性实验为主，且内容陈旧，达不到培养学生创新能力的目的。我们的做法是改进传统实验项目、引入教师科研课题和企业课题。

首先是内容陈旧，部分实验项目已被证明不适合本科实验训练、锻炼动手能力，或难以体现知识重点，需要改进。比如，物理化学实验中测定电势-pH曲线项目主要的考查目标为理解一定条件下能斯特方程中浓度的负对数即pH值与电势φ成正比，并掌握pH值测定的原理。但事实上学生对此兴趣不大，感觉这是必然的，老师在讲的时候已经把结果给展示了，没有创造性。因此，我们增加了电极的原理和组装、pH计的原理和组装实验，放在测定电势-pH曲线实验之前，使学生亲自组装了电极、pH计，到测定电势-pH曲线时自然理解清晰、操作得心应手。

引入教师科研课题和企业课题。首先使学生接触实际存在或生产中的问题，对培养其求知欲和提高探索的兴趣具有显著作用，同时还培养了学生的专业自信；其次锻炼了教师，增强其将理论与实验实际相结合的能力。

实习实训按一般常规情况就是带领学生去工厂实习几周，请工厂的技术人员讲课，然后参观生产车间，就算完成生产实习任务。结果是每年学校都要投入大量的财力，学生实习则走马观花，成了走过场，效果自然难以体现。

目前，在前述加强师资的前提下，使得我们拥有了一定的工程化素质的教师队伍，结合企业技术人员，为做好实习实训打下了良好的人力资源基础。另外，我们采用了新的管理模式和综合实习实训考核方式，起到了较好的效果。具体做法为：管理采用封闭管理、集体上下班、随时考勤等，保证学生的实习时间和在岗率；考核不但要参考其实习报告，还要引入笔试和面试、单独岗位操作和答辩等，保证了学生真正掌握、理解生产过程，起到实习的目的。

毕业论文目前面临的最大问题是学生由于要备考研究生，导致实验时间难以保证。我们的改进做法是：其一，严格毕业论文（设计）出口机制，让达不到要求水平的毕业论文（设计）作者延期毕业，重新答辩，使学生重视，教师认真对待。其二，一部分学生在大二或大三即进入教师实验室，进行科研创新实验。每年学期初由年级辅导员、班导师向有需求的教师推荐一些学有余力、感兴趣的学生去进行科研创新实验。对学生巩固实验课所学的技能和知识有显著作用，还可培养其实践动手能力，另外还可以为毕业论文写作打下基础。其三，毕业论文或设计可以与毕业实习结合。通过延长企业实习时间，并提炼出课题或模拟出设计任务让部分感兴趣的学生选做，这样就可以使学生提前了解了课题的背景，为做论文或设计打下了坚实的基础，同时节省了时间。

五、效果与探讨

2010年以来，我院应用化学专业通过上述教学改革，取得了明显成效：

第一，青年教师投身于教学改革的热情更加高涨，并从工程化素质提升和教学过程中得到成长。3年来，青年教师积极总结教学经验并申报教学研究项目，共获立项校级教研项目4项，发表教研论文5篇。同时，有2位教师获聘副教授，2位教师获聘讲师，其中有2位教师获聘双师称号。

第二，学生动手能力和解决问题的能力得到提高。首先在后期实验中，学生的动手能力显著提高，比如物理化学实验，90%的学生能够在3个学时的规定时间里保质保量完成实验任务，而在过去则一般需要延长1个学时才能完成；其次，学生参与教师科研创新实验的积极性空前高涨，毕业论文质量也相应大幅度提高；最后，3年来，学生参与“挑战杯”创新大赛、企业奖学金项目、校级创新课题等立项、获奖共计35项。

第三，学生学习成绩提高，考研录取率显著升高。从2002级到2009级，考研录取率从最早的10%上升到60%。这固然与学生的刻苦学习有关，但显然与上述教学改革有一定关系，尤其是实践教学改革结出了硕果，比如提高了学生动手能力、增强了其考研面试竞争力这一结果，势必会提高学生被录取的机会。

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