创新实践导向的基础化学课程群教学改革与实践

刘 利，姚思童，张 进，吕 丹

(沈阳工业大学理学院，辽宁 沈阳 110870)

《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》指出，要重点培养学生的实践能力与创新精神，培养德、智、体等全面发展的社会主义事业的建设者和接班人。从人类历史的发展进程看，创新决定着一个民族和国家的综合国力和国际竞争力[1]。教育的终极素质诉求既达成包含实践创新的“全人素养”教育。积极开展切实有效的创新实践教育，是新时代我国高等教育教学改革面临的重要任务之一，也是高等教育顺应时代发展趋势和世界竞争要求的必然选择[2]。

基础化学课程群包括无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、仪器分析等课程，是化学及相关专业的学科基础课，这些课程主要为大学一、二年级的本科生开设。大一年级，学生处于从高中到大学的转型期；大二年级，学生处于从普通大学生到具有一定化学专业素养工作者的转型期。这些课程的理论基础厚重，实践性强，在培养学生的化学专业素养、分析及解决问题能力、创新及实践能力过程中起着极为重要的作用。基础化学系列课程的教育已不能满足社会的需要，突出表现为毕业生的创新实践能力不足。创新能力不足是因为“填鸭式”教学过多，学生参与知识的形成过程少，“学生成了动物园的老虎—只会吃现成的，失去自己捕猎的能力”，这就需要加强教学方法的改革；实践能力不足是因为理论与实践结合得不紧密，学生受到的实践锻炼不够，这就需要加强实践教学环节的改革。创新实践导向的基础化学系列课程的教学改革势在必行，改革的出发点就是以培养学生创新实践能力为目标，以满足学生职业生涯发展为需要，在夯实化学基础的同时融入创新精神和实践能力培养的教育元素，提高育人质量，为创新应用型化学人才的培养奠定基础。

1 优化整合基础化学课程教学内容，重新修订教学大纲

基础化学系列课程教学的根本目的就是在“基础理论”和“基本技能”的基础上，实现立体思维模式及综合能力的培养。承担基础化学系列课程的教师在统一思想的前提下，按创新人才培养的需要，突破单一课程建设与改革的局限。根据各门课程的特点，结合各专业的人才培养目标，强化课程间的合理衔接，优化整合系列课程的教学内容，重新修订完成不同专业17门理论课和10门实验课的教学大纲，搭建了基础化学系列课程间的交叉、互补、有机融合的教学体系。避免重复内容的教学，注重系列课程中重复内容的应用与拓展，在学时不变甚至压缩的情况下，按照符合工业实际发展趋势的原则，删除大纲中陈旧内容、增添符合发展趋势的新内容，内容增加更新20%。作为教学内容载体的教材是保证教学质量的关键。现行教材内容陈旧，为了适应学科发展及创新性人才培养的需要，编写了七部与时俱进的教材以实现教学内容的改革和更新，为创新人才的培养奠定了坚实的理论基础。

2 构建“教师为主导，学生为主体，教学方法多样化，教学手段合理化”的基础化学课程教学模式

2.1 教师为主导

教师是教学的主导，只有富有创新精神的教师，才能引导培养出具有创新兴趣的学生。因此，一方面教师要结合教学研究课题，通过在教学研究与改革过程中不断探索与实践，实现教师创新教育能力的自我培养和完善。另一方面低年级的大学生虽然意识到创新实践能力的重要性，但面对如何选择适合自身的实践活动来有效地锻炼、提高自己的创新实践能力并没有明确清晰的规划，这就需要教师为其创设出有益于培养其创新精神和实践能力的教学活动，并积极引导学生参与到教师的教学环节中，激发学生的创新欲望，这对提高学生的创新能力是非常有利。

2.2 学生为主体

学生是创新实践能力形成和发展的真正主体，对学生任何外部的培养和塑造终将通过自身的努力实现“内化”，因此在培养学生创新实践能力的过程中要特别关注学生发展的“内发性”[3]。为了改变学生被动学的状态，调动其主观能动性，鞭策学生参与到教学中来，在理论讲授与生活密切联系的内容时，大胆放手给学生参与讲授和讨论的机会，教师和其他学生共同质疑、讨论和解惑。通过这种互动式学习及时发现并解决问题。学生亲身体验到知识的形成过程，调动了学生的学习主动性和兴趣；学生对知识理解更加深入，能更好地将理论和实践融会贯通，对理论性很强的课程的学习不会再产生为难情绪[4]。实践教学中鼓励学生自主选题，独立设计实验方案并进行试验，无论成功还是失败，学生都切身体验了科学研究的全过程，并从中汲取教训，收获成长。

2.3 教学方法多样化

教学方法是制约学生创新精神和实践能力培养的关键。在课堂教学中，摒弃传统的“填鸭式”教学，根据内容特点，将师生间互动强的启发式、设问式、讨论式等开放式教学方法灵活穿插应用，将呆板的“一言堂”式的封闭型教学转变为开放型教学。课堂上充分发挥教师“问题-引导-解惑”三位一体的功能，教师引导学生参于教学活动，鞭策学生积极思考，学生通过“听-想-说”融入教学过程中，在师生互动交流中，学生通过自主学习，形成创新能力，实现了“聆听-思考-交流”的立体思维模式及综合能力的培养。实践证明参与型学习方式比单纯接受型的学习方式更能激发学生的学习潜能。

2.4 教学手段合理化

利用信息时代的教育技术，以教材内容为基础，将知识点制作成融文字、图片、动画、声音为一体的多媒体课件。并且为了使理论教学与实践密切结合，又将企业生产中的典型实例、相关的科技前沿精选制作到课件中，将课堂变现场。教学过程中，针对不同的教学内容恰当、合理的使用教学手段，在应用多媒体辅助教学时，更加注重师生间的情感交流，创设出有利于学生积极参与讨论的问题情境，注重给学生思考的内容、机会和方法。课堂教学时间毕竟是有限的，教给学生获取知识的途径与方法，引导学生进行课外学习是非常重要的。凭借互联网的信息技术，推进“有限课内，无限课外”是基础化学系列课程创新实践教学改革的重要举措。以超星尔雅网络教学平台及中国大学MOOC平台为依托，以实现教育效益最大化为目标，构建了丰富的基础化学系列课程教学资源，仅物理化学一门课程的线上资源就包括多媒体课件1008页，知识点模块视频100个，实践能力培养资源118个，效果检验资源20个。学生在课前课后都可以利用平台资源开展个性化的自主学习，学生将学习进行到“无限课外”，解决了“有限课内”所不能完全达到的教学目的，使课堂教学得以延续和补充[5]。

3 构建“基础—综合—设计”以及“创新”的层次化、递进式实践教学体系

实验教学是培养具有创新意识、创新实践能力的化学化工人才的重要环节。依据“实践-理论-再实践”的认识规律及循序渐进的原则，将基础化学实验教学与创新教育融为一体，建立了“基础性实验-综合性实验-设计性实验”以及“创新性研究”层次化、递进式实践教学体系。做“实”做“全”基础性实验，旨在加强基础理论、知识、技能、思维、能力的教育与培养，使学生掌握基本的实验方法和技能。做“深”做“强”综合性实验，旨在引导学生学会独立思考，培养学生的综合应用能力和采用多种实验手段和方法分析、解决实际问题的能力。做“活”做“新”设计性实验，学生根据实验选题，在“查阅文献-方案设计-实际操作-结果分析”等各个科研环节得到锻炼，旨在让学生熟悉科学研究的全过程，培养学生的创新素养，激发学生的创新意识及对科学研究探索的向往[6]。课内实验向课外创新实践延伸，学生借助学科优势，担任教师的科研助手参与科研项目研究，并在教师的指导下申报大学生课外科技活动项目及学校、省、国家级创新性计划项目，从而提高自身的实际创新能力。集传授知识、培养能力和提高素质于一体的“基本操作技能-综合应用技能-创新研究技能”阶梯攀升式的训练过程，是培养学生创新精神和创新能力的重要环节和手段。学生稳固掌握实验知识和技能，学会科学的思维方法，不断获取知识，最终实现创新能力的内化。

4 构建“教师科研-课堂教学-科技创新竞赛”三位一体的互动模式

教师依托自己在研的科研项目，以科研带动教学，课堂教学中以理论教学为依托，融入反映各学科领域的新成果、新技术、新方法以及教师科研成果内容，既保证了教学内容的先进性，又能够充分调动学生的探究欲望，形成了科研与教学的良性互动。教师为学生提供进行创新实践的课题和场所，给学生提供了创新能力形成的机会和经历，学生依托教师的科研项目，通过完成项目任务训练创新思维能力，强化创新实践技能，学生的创新能力得以有效锻炼。每年的大学生科技创新项目、“挑战杯”大学生系列科技竞赛，学生都会在教师指导下进行，学生参赛作品的质量大幅度提高，形成了科研活动与科技创新竞赛的良性互动。一些基础好、能力强的学生通过参加大学生创新创业训练计划、“挑战杯”竞赛等创新活动，使课堂之内习得的知识在课堂之外得到了进一步强化的好机会，学生在进行科研活动的同时，自身的创新能力也得到了提升，其今后的学习也将更具有针对性。理论-实践-创新竞赛使教学内容得以巩固、拓展和延伸，形成了课堂教学与科技创新竞赛良性互动[7]。

5 实施效果

本课题自2011年初正式启动，通过对基础化学课程的整体规划和设计，把基础化学教学与创新教育融为一体，给学生提供了创新能力形成的机会和经历，学生的创新能力得以有效锻炼，创新水平得以大幅提升，创新研究硕果累累。2013年-2018年，学生参与各级各类“大学生创新创业训练项目”共计61项，其中省级大创项目26项，国家级大创项目15项，参与各级各类“挑战杯”竞赛获奖40项。创新实践导向的基础化学课程群教学改革与实践，增强了课程教学的针对性，使学生乐于学、学得到、善于用，培养了学生的创新精神，使学生拥有了创新思维并掌握了一定创新方法，学生在大学一、二年级收到了很好的创新实践的启蒙式教育，为创新人才的培养奠定了坚实基础；同时也促进了课程与教材建设，促进了教师业务素质的提升，促进了教学水平与教学质量的提高，创新实践导向的基础化学群课程教学改革研究的深入化必将为学生创新实践能力的培养和提高进一步创造条件。