化工专业多层次实践教学体系的构建与实施*

汪存东，程　原，杜拴丽，谢　龙

(中北大学化工与环境学院，山西　太原　030051)



化工专业多层次实践教学体系的构建与实施*

汪存东，程原，杜拴丽，谢龙

(中北大学化工与环境学院，山西太原030051)

针对高校培养的理工科学生实践能力差，创新能力弱的特点，以化工专业为例构建了一套新的多层次实践教学体系，详细介绍了新实践教学体系的实施过程，并比较了新旧实践教学体系的不同点。新的实践教学体系增加了实践理论的学习，加强了创新能力和研究意识的培养过程，具有更好的系统性，更注重学生的实践和科研能力的培养，实施后取得了很好的效果。

理工科；实践教学体系；实践能力；化工专业

随着社会经济建设的发展，社会对人才的要求也越来越高，为了适应社会发展对人才需求的变化，各高校开始重视学生培养模式的改变，目的是让自己的学生不但理论知识扎实，而且具有一定的实践和创新能力。传统的高等教育模式培养出的人才，重理论轻实践，缺乏创造力，已越来越难以适应现代经济建设的需要，高等教育迫切需要加强创新型人才的培养[1-4]。

理工类的很多学科都是以实践为基础的自然科学，实践能力是高校理工科学生能力结构中不可缺少的重要组成部分。培养学生的实践能力，是社会对高校理工科专业人才培养规格的客观要求，是高校理工科专业理所当然的重要教学目标之一[5]。然而，传统理工科专业开设的实践教学主要有课程实验和专业实验，大多数实验都是一些验证性实验，实验的目的主要是验证课本上所学的一些理论知识，模式单一，实践教学过程中对学生的科研实践能力的培养重视不足。在这种模式培养下的理工科学生缺乏独立思考问题，解决问题和分析问题的能力，具体表现在学生在做科学研究时不知道科学的实验方法，不会实验设计，数据处理和结果分析的能力也较弱，缺乏独立科学研究的能力。为了在本科阶段培养理工科学生的实践能力和科研能力，促进学生知识、能力、素质的全面提升和协调发展，增强其社会竞争力，有必要对现有的实践教学体系进行改革和完善。

针对现有实践教学模式分散、独立、对能力培养要求不高，实践教学处于学科理论教学的附属地位的特点，重新构建出新的循序渐进式的系统化的实践教学体系。在新体系中重新定位实践教学，把培养学生的实践创新能力放在实践教学的首位。分层次的系统化的培养学生的实践能力，在教学中不但注重基本操作，还得注重学生科学研究意识、科学思维方法、科学研究方法和数据处理能力的训练与培养。

1　系统化实践教学体系的构建

实践能力是提高学生科研能力和创新能力的切入点。一般来说，实践能力包括基本实践能力和创造性实践能力两方面[6]。基本实践能力体现在实验安排、基本操作技能、实验现象或实验数据的观察与记录、分析与处理的能力；而创造性实践能力则体现在实验前的方案确定、实验中的分析研究以及实验后的综合提高等方面。通过实践能力的培养，使学生掌握基本实验技能，学会实验设计、数据处理和结果分析，是提高学生科学研究能力的必要途径。

以本校化学工程与工艺专业的学生为例。目前化学工程与工艺专业招四个班，三个普通班，一个实验班。化学工程与工艺专业原有的实践教学是四大基础化学实验，然后就是化工原理、高分子化学等专业实验，模式分散、独立，不能从培养学生的综合能力出发形成一个完整的实践教学体系。为了提高学生的科学研究能力，构建了一种较为系统化的实践教学新体系，具体可以分为四个层次。

第一层次，以锻炼学生的基本专业操作能力为目的，培养的途径是四大基础化学实验，通过这些实验让学生掌握比较规范的专业基本操作技能。

第二层次，掌握必要的实践理论知识，也就是教会学生科学研究方法，如查阅中英文科技文献的能力、实验方案的制订、试验方法的选择、实验数据的处理能力，以及掌握现代分析仪器工作原理和基本操作等。

第三层次，实践能力的训练，通过实际操作来锻炼学生的实践创新能力。

第四层次，科学研究能力训练阶段，通过毕业论文以及一些竞赛等来综合锻炼学生的实践能力。

新的实践教学体系的具体情况如图1所示。通过新的实践教学体系的培养，使学生具有一定的实践能力和科学研究能力。

图1　多层次实践教学体系示意图

2　实践教学体系的实施

实践能力的培养是一个逐步渐进的过程，所以实践教学的计划和安排也要遵循这样的规律。新的实践教学体系的实施情况是大一和大二上学期完成第一层次的培养，即通过四大基础化学实验以培养学生的基本操作能力；大二下学期和大三上学期完成第二层次的培养，开设一些关于科学实践方法方面的课程，如“文献检索”、“现代分析测试技术”、“实验设计与数据处理”等，教会学生如何进行实验并能规范地处理实验结果；大三和大四上学期，完成第三层次的培养，通过专业课程实验以及专业综合实验如“化工原理实验”“高分子化学实验” “化工专业综合实验”等，另外为了进一步培养学生的实践能力和兴趣，我们还申请开设了“高分子的合成及结构表征”选修课，让学生接触一些现代分析测试仪器。通过以上各种途径来达到提高学生的综合实践能力，并在此阶段开设了“科技论文写作”课程，使学生不但会实验而且有能力表达出实验的研究成果；大四下学期，完成第四层次的培养，通过毕业论文等环节进一步锻炼学生独立进行科学研究的能力。另外，除了这些本科培养计划里规定的教学内容之外，化工学院每年还有一些科技活动，如“大学生创新实验”，在老师的指导下，利用两年内的课余时间，由几个同学组成的各个创新小组独立去完成一项科研项目，学校给予一定的科研经费的支持，结题时要进行答辩，并要求发表相关研究论文一篇，这极大的激发了同学们参入科研活动的兴趣，每年都有20多组的实验创新项目申报，有100多名同学参入到活动当中。还有每年主办的全国化工设计大赛，在老师的号召下，化工专业大四的同学几乎有一半的同学参入其中，按照组委会的要求，每个参赛小组设计出自己的作品。这两年通过同学们的努力，每年都有三组进入了全国化工设计大赛的总决赛，并获得一等奖和二等奖等，比赛成绩优异，同学们也得到了很好的锻炼。

3　新旧实践教学体系的比较

新的实践教学体系在旧的实践教学体系上进行了一些改进，具体体现在以下几个方面：

第一，调整了实验项目，在专业课程实验的基础上增加了专业综合实验。专业课程实验如高分子化学实验，化工原理实验、精细化工实验开设的实验主要是一些验证性实验，验证性实验能够使学生熟练掌握实验设备和仪器的安装和使用程序，学生通过亲自动手操作和观察实验结果，使其动手能力得到提高，并对所学的专业知识有了进一步了解。但验证性实验多是相对独立的，每个实验只对应于某个知识点，彼此之间联系不大，由于其固定的实验模式而在一定程度上滋养了学生的惰性，不利于发挥学生的主观能动性，特别是不利于学生的求异意识和创新性思维的培养。因而，在保留课程专业实验的基础上，我们又增开了专业综合实验。如高分子方面的综合实验有“环氧树脂的制备及性能研究”， “聚醋酸乙烯酯的制备及醇解”，“苯丙共聚乳液的制备及性能测试”等，在“环氧树脂的制备及性能研究”的实验中包括:① 环氧树脂的制备；② 环氧树脂的提纯；③ 环氧树脂的粘接性能测试等内容。以上实验项目从高分子化合物的合成、提纯、甚至性能研究都有涉及，都为综合性实验和设计性实验，通过设置这些类型的综合型实验，可以使学生进一步加深对理论知识的理解，提高学生综合运用知识分析和解决问题的能力，从而提高学生的综合素质。

第二，新的实践教学体系在原有的教学体系的基础上增开了三门非常重要的新课程，一是“实验设计与数据处理”课程，通过本课程的学习可以使学生掌握科学的实验方法和实验数据分析与处理的能力，从而具有非常好的实践理论基础。二是开设了“科技论文的写作”，通过本课程的学习，可以让学生掌握规范的科技成果表达能力，这也是作为一名科学研究人员必须具备的基本素质。另外，还开设了一门选修课 “高分子的合成和结构表征”，在内容设计上，我们考虑到激发同学们的研究兴趣，挑选了一些大家比较熟悉的高分子化合物作为合成对象，如有机玻璃的合成及表征、环氧树脂粘合剂的合成及表征等，在对产物进行结构表征时我们利用学科上新购买的现代分析仪器对学生进行开放，如红外光谱分析，差示扫面量热分析、热重分析等，通过这些现代仪器实验，可以加深学生对这些现代分析仪器的了解，为其以后的科学研究打下很好的基础。

第三，加强了课外科技实践活动，每年开展的化工技能大赛、大学生创新项目以及化工设计大赛等活动，具有覆盖面广、同学们参入积极性高、活动质量高等特点，给同学们提供了非常好的实践机会，这对学生的实践创新能力的培养起到了很好的促进作用。

4　新实践教学体系的特点

新的实践教学体系从专业基本操作，实践理论学习，实践能力的提高，科研能力的训练几个方面循序渐进，使学生从被动实验状态进入到主动实验状态，倡导以学生为主体，全面调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，使学生逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，提高其创新实践的能力。所以从新实践教学体系的内容设置和实施情况来看，新的实践教学体系突出特点是：具有更好的系统性，实践教学的目的不再仅仅是培养学生的基本操作能力，而更注重学生的实践和科研能力的培养。通过新实践教学体系的实施，可以促进学生知识、能力、素质的全面提升和协调发展，彰显优良的教学效果，造就一大批具有较强实践能力及竞争能力的高层次创新人才。

5　实践教学效果

(1) 在新的实践教学体系下，同学们的实践能力明显提高，参入科研活动的积极性明显增强。

(2) 取得的科研成果明显增多，每年同学们有多项专利申请，并发表科技论文数十篇。

(3) 同学们多次入围全国化工设计大赛的总决赛，并获得一等奖。

(4) 有些同学考入了研究生，老师们对同学们实践能力的给予了较高的评价。

6　结　论

通过以上实践教学的建设和探索，我们逐步完善了化工专业的实践教学体系，丰富了教学内容，在培养学生的实践能力方面取得了明显的效果。

[1]江艳琼,林梅.浅谈大学生科学研究能力的培养途径[J].科技教育, 2011(6):215.

[2]陈丽珍,王建龙,曹端林,等. 基于行业需求的化学工程与工艺专业人才培养模式[J]. 广东化工,2014,41(12):207-208.

[3]王天仕,宋纯鹏,尚富德,等.构建能力培养型实验教学新体系[J].实验室研究与探索, 2011,30(5): 97-100.

[4]李玉贤,张佳乐.大学生科学实验能力培养的探索与实践[J].中国现代教育装备, 2011(15): 144-149.

[5]陈支武,张德容.完善实践教学体系培养应用型创新人才[J].实验室研究与探索,2012,31(8): 167-169.

[6]郑春龙,邵红艳.以创新实践能力培养为目标的高校一体化实践教学体系的构建与实施[J].中国高教研究,2007(4):85-86.

Construction and Implement of Multi-level Practical Teaching System for Chemical Engineering Specialty*

WANG Cun-dong, CHENG Yuan, DU Shuan-li, XIE Long

(School of Chemical Engineering and Environment, North University of China, Shanxi Taiyuan 030051, China)

Aiming at the characteristics of poor science and engineer students’ practical ability and weak innovation ability, a new multi-level practical teaching system was constructed in the chemical engineering specialty. The implementation process of the new practical teaching system was introduced in detail, and the difference between the old and the new practice teaching system was compared. The new practical teaching system was better, and paid more attention to the cultivation of students’ originality consciousness, practice and scientific research ability. After the implementation it had achieved good results.

science and engineering; practical teaching system; practical ability; chemical engineering specialty

中北大学教改项目。

汪存东(1977-)，男，副教授，硕士生导师，主要从事功能高分子的合成及性能研究。

G642

B

1001-9677(2016)01-0183-03