基于协同创新和科学研究背景下武陵山片区理工科实践教学改革探索

2019-02-16吴贤文向延鸿李佑稷

山东化工 2019年17期

吴贤文，向延鸿，李佑稷

(1.吉首大学化学化工学院，湖南吉首 416000；2.吉首大学化学国家级实验教学示范中心，湖南吉首 416000)

武陵山片区包括湖南、湖北、贵州、重庆四省市交界区域的71个县(市、区)，国土总面积为17.18万km2。71个县中有42个国家扶贫开发工作重点县，总人口为3645万人。武陵山片区是国内少数民族聚集的主要地带，约占全国少数民族总人口的1/8，境内有苗族、土家族、侗族、白族和回族等9个世居少数民族[1]。武陵山片区是国家实施精准扶贫战略的主战场。然而，在这一地带不仅农民贫困，经济滞后，交通不便，信息闭塞，而且教育十分落后。因此，片区内唯一的一所综合性大学即吉首大学为地方教育和经济发展做出了突出贡献。

然而，武陵山片区动植物资源和矿产资源十分丰富，为了改变片区的落后面貌，吉首大学肩负起重担，毅然走在了改革的前列。政府和领导相信，唯有发展教育，以片区市场为导向，以应用型人才为目标，提高理工科学生的实践能力，方能促进学生的就业竞争力，从而让武陵山片区脱贫致富。为此，吉首大学对武陵山片区作了充分的调查和研究，并出版了《中国连片特困区发展报告(2016-2017)》蓝皮书，同时先后牵头搭建了“湖南省猕猴桃产业化工程技术研究中心(共建)”、“湖南省锰精深加工工程技术研究中心(共建)”、 “大鲵资源保护与综合利用湖南省工程实验室”、“杜仲综合利用技术国家与地方联合工程实验室”、“锰锌矿业重金属污染综合防治技术湖南省工程实验室”、“矿物清洁生产与绿色功能材料开发湖南省重点实验室”、“武陵山地区民族药解析与创制湖南省工程实验室”等省部级科研平台。此外，湖南大湘西地区锰锌钒矿产资源丰富，锰的储量居湖南省第一，全国第二，素有“东方锰都”之称；锌的储量居全国第一；石煤钒矿资源也位居全国前列。2015年，吉首大学牵头、联合中南大学和广西师范大学等成立了“湖南省高等学校2011计划锰锌钒产业技术协同创新中心”[2-3]。

对理工科而言，实践教学是人才培养的一个关键环节，是培养学生实践能力和创新能力的重要手段，是理论教学的有力补充，是锻炼学生全方位能力，加强专业技能训练、工程训练以及培养学生实践能力而设置的教学环节[4-10]。

因此，基于协同创新和科学研究背景下如何充分利用这些省部级平台进行实践教学改革是一个值得研究的课题。

1 丰富实践教学体系，突显实践教学环节

2016年，吉首大学理工科院系就应用化学、化学工程与工艺等人才培养方案进行了修订。人才培养方案中对人才培养目标和人才培养规格做了明确的要求，且突显了实践教学环节的重要性。如“应用化学”人才培养方案中强调该专业是吉首大学武陵山片区区域发展与扶贫攻坚的特色专业，并着重培养学生扎实的化学理论与实验实践能力，具有从事功能材料化学、资源化学等学科领域的教学、研究、技术开发、技术改造和设计工作的初步能力；具有一定的实验设计和动手能力，创造实验条件，进行化学实验，归纳、整理、分析实验结果，撰写学术论文，参与学术交流的能力；具有初步的科学研究和实际工作能力，具有一定的批判创新思维能力和独立解决问题的能力。该人才培养方案中明确了实践教学内容，由原来的工科综合实习、毕业实习、毕业论文(设计)、社会实践四部分增加到金工实习、工厂认知实习、课程设计、学科竞赛、创新实践、工科综合实习、毕业实习、毕业论文(设计)、社会实践九部分。每个环节学分明确，创新创业实践为4.0学分，岗位实习与创业实践为6.0学分，毕业论文(设计)为 8.0学分。且岗位实习时间由原来的12周增加到13周，毕业论文(设计)时间由原来的8周增加到12周。同时，创新实践改为创新创业实践，强调创业在实践教学环节中的地位与作用。

2 组建教改实验班，共享实践平台

“湖南省高等学校2011计划锰锌钒产业技术协同创新中心”是以吉首大学、中南大学、广西师范大学等单位为主体，联合湘西州政府，以及一部分企业共同组建，就人才培养、科学研究、队伍建设、成果转化、产业发展、等进行深度合作，实现中心内部平台资源、技术资源、人才资源和知识成果的共享，为锰锌钒产业培养拔尖创新人才，从而为地方经济服务。基于此，“锰锌钒产业技术协同创新中心”提出组建“跨院系、跨学科、跨专业的教改实验班”，从化学化工学院、生物资源与环境科学学院、物理与机电工程学院和信息科学与工程学院的大一、大二学生中进行遴选。任何行业都是一个庞大的系统工程，都涉及到交叉性、综合性知识。就锰、锌、钒三个行业而言，从上游冶炼到下游应用以及矿渣处理，实际上涉及到化学、化工、冶金、环境、材料、机械、电子等多个专业。因此，通过邀请本领域专家、不同院系教授以及本领域企业家授课，让学生认识到团队与合作在个人与企业发展中的重要性。同时针对该教改实验班设置“科研创新课题”，创新课题必须有不同院系不同专业的学生参与，学生可以在非本院系和非本专业寻找指导老师。因此，不同院系、不同专业的学生有更多机会相互接触，在专业知识链上取长补短，共同研究、共同进步；让不同院系的学生接受跨院系老师的指导，共享资源，拓宽知识面。教改实验班的组建，其实质是共享实践平台，这是实践教学改革的一次创新和新的尝试。

3 丰富实验教学内容，建立实验教学开放机制，鼓励学生进行科研探索

实验教学是现代教学环节、尤其是实践教学环节中的一个重要组成部分，是理工科专业人才培养不可或缺的一部分[10-13]。实验不仅能促进科学技术的发展，还对高级专业人才的培养起到举足轻重的作用。一方面，帮助学生树立正确的科学观，更好地理解知识，培养学生的思维模式，提高其分析问题、解决问题的能力；另一方面，能激发学生的学习兴趣，提高学生的动手操作能力，促进学生的全面科学发展，从而提高学生的市场竞争力和就业率。

3.1 丰富实验教学内容，完善实验教学体系，体系区域特色

以吉首大学化学化工学院为例，在修订人才培养方案过程中，逐渐丰富了实验教学内容，完善了实验教学体系，且体现了武陵山片区的区域特色。从无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验到物理化学实验，每部分都开设了20到30个实验，实验内容丰富多彩。从性质实验、测定实验、制备实验到创新实验，每部分内容又与当地的植物资源以及矿产资源有机地结合起来，体现了地方特色。比如在无机化学实验中，设置了“软锰矿制取高锰酸钾”、“用铜、镉渣回收硫酸锌”等内容；而在分析化学实验部分，设置了“软锰矿中MnO2含量的测定”、“猕猴桃根中微量金属元素的测定”、“电解锰废液中重金属元素的测定”、“石煤中钒含量的测定”这些实验内容；而在有机化学实验部分，设置了“单宁酸沉淀法提取烟碱及其GS/MS分析”、“路边青总多酚的超声提取及紫外光谱分析”等内容。这些实验的安排，就是为了充分利用大湘西地区的植物资源、锰锌矿产资源。让学生感觉贴近生活，所学知识能服务地方和社会经济发展。

3.2 建立健全实验教学开放机制，鼓励学生进行科研探索

从基础化学实验、综合化学实验到专业实验，学生可以学到很多专业基础知识。更重要的是：实验教学开放机制逐渐健全。学生参与项目的途径呈现多元化趋势：其一是学生自主申请创新课题，如湖南省和学校教务处主管的“大学生创新性实验项目”、学校科技处主管的“大学生科研创新课题”、“锰锌钒产业技术协同创新中心”主管的“大学生开放性实验项目”。其二是老师为学生申请开放实验课题，如学校“实验室与设备管理中心”为老师设置了“开放性实验项目”。其三是教师申请科研课题，学生可以参与其中。总之，这些实验内容从学生自选课题到开放实验项目、教师科研课题，都体现了以学生为参与对象，以项目为纽带，以提升学生实践能力、科研创新能力以及解决武陵山片区的重大社会难题为根本目的。丰富了实验教学的内涵，学生得到了锻炼和成长，老师也有了得力的科研助手，相互促进，教学相长。

4 以学科专业竞赛为契机，鼓励大学生创新创业

专业学科竞赛有助于锻炼学生的智力和思维，并补充大量的专业知识[14]。大学生创新创业大赛能给学生提供一个优质的创业平台和创业氛围，不仅拓展学生素质，激发学生创业潜能，还让学生学以致用，与市场接轨[15]。我校近年来十分重视学科竞赛和大学生创新创业大赛。首先，为了促进学生的成长成才，提升学生的专业技能，学校加大专业竞赛力度。将学科竞赛分成A类、B类、C类不同的等级赛事，给予指导老师和学生不同的奖励额度，让师生互惠互利。其次，为了培养学生的创新创业能力，鼓励学生参加各类创新创业大赛，包括 “全国及省级互联网+创新创业比赛”、“全国及省级挑战杯创新创业大赛”等。再次，创新创业已不仅仅停留在口头上，已通过人才培养方案中“必修学分”形成了一种实践教学方式和人才培养模式。近年来，我校学生在各大学科竞赛和创新创业大赛中斩获大奖，硕果累累。总之，学生通过参加这些比赛受益匪浅，个人综合素质和竞争力得到了极大的提高，学校就业率逐渐攀升。学生通过参加创新创业大赛，携带的项目被多家风投公司看中，还衍生出了一系列公司，如吉首大学信息科学与工程学院学生张果创办了“必趣网”、体育科学学院的研究生宋霆创办的“吉首市派特网络科技有限公司”等。这些骄人的成绩与本校实践教学改革分不开。