应用化学专业创新教学的实践与思考

袁宁　刘淑琴　丁宸辰

摘  要：高等学校肩负培养创新性人才的重任，培养方案体系中的创新教学模块对提升本科生的创新能力具有重要作用。结合本校的创新教学实践，对应用化学专业创新教学的主要环节（科研导论、大创训练、学科竞赛与学术研究）进行了论述，并从学生、教师与制度三个层面进行了反思。本文对应用化学专业创新教学的研究与实践具有一定借鉴意义。

关键词：应用化学  创新教学  大创训练  学科竞赛

中图分类号：642;O69-4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）06（c）-0175-05

Abstract： Colleges and universities shoulder the important task of cultivating innovative talents. The innovative teaching module in the training scheme system plays an important role in improving the innovative ability of undergraduates. Combined with the innovative teaching practice of our university， this paper discusses the main links of innovative teaching of Applied Chemistry specialty （Introduction to scientific research， big innovation training， discipline competition and academic research）， and reflects on it from three aspects： students， teachers and system. This paper has certain reference significance for the research and practice of innovative teaching of Applied Chemistry Specialty.

Key Words： Applied Chemistry; Innovative teaching; Innovative training; Subject competition

创新教学对培养新时代大学生的创新能力具有重要意义，对驱动国民经济发展具有重要作用。2015年，国家出台了《国务院办公厅关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》等，要求全面深化创新创业教育改革，促进高等教育水平的升级改造[1]。而根据全球创业发展研究院发布的报告，中国的全球创业指数（Global Entrepreneurship Index）为41.1，远低于美国（83.6）、瑞士（80.4）与加拿大（79.2）等国家，在137个国家中仅排名第43位，可见我国的创新教学质量比较落后[2-3]。高等学校是创新教学的主力军，应肩负起培养创新人才的重任，因此亟需对创新教学环节进行深入研究与思考。

应用化学专业介于化学与化工之间，涉及的领域非常广泛，几乎涵盖所有的化学分支，并与很多学科交叉融合。目前，国内开设应用化学专业的高校很多，但是其特色不盡相同。结合本校以建设一流能源科技大学为学校发展目标的定位，本专业以能源化学作为发展特色。在本校本科生培养方案体系中，创新教学环节具有重要地位，对提升本科生的创新能力发挥着重要作用。本校在修订应用化学专业培养方案时，对创新教学环节进行了改革与优化。本文根据作者多年的教学研究与实践，对应用化学专业创新教学环节进行反思，为今后培养方案的进一步完善提供参考。

1  创新教学主要环节

本校应用化学专业的创新教学环节分为必修和选修两部分，必修部分主要包括“科研导论课”和“大学生创新训练项目”（简称“大创训练”），选修部分包括十门课程，可供学生自由选择，大多数学生主要进行“大学生学科竞赛”（简称“学科竞赛”）和“学术研究”，下面就这4个创新教学环节进行讨论。

1.1 科研导论

科学研究是创新教学的高级形式，对学生的素养要求较高。为使学生熟悉和掌握科研的基本思路、过程、方法和规律，了解应用化学专业领域的学术前沿，设置了16学时的科研导论必修课程。该课程在大一时期开设，分为8个专题讲座，由应化专业的几位教师合作授课完成。通过课程讲授，可以使学生对科研文献检索、科学实验设计、物质结构表征、实验数据处理、学术论文写作、学术道德规范等有初步了解;此外，多位专业教师在擅长领域的前沿进展进行专论，包括煤的直接液化与间接液化、活性炭的制备及其研究、燃料电池的制备和应用等[4]。作为一门创新教学先导性课程，科研导论的开设对本科生的创新思维训练具有不可替代的作用。但该课程存在优化与改革的空间，如编写针对性教材、调整学时分配、优化考核方式等[5]。

1.2 大创训练

在“十二五”期间，教育部开始实施国家级大学生创新创业训练计划（教高函[2012]2号），旨在改革人才培养模式，提升高校学生的创新创业能力[6]。此后，各级政府与高等院校均出台相关政策以支持本科生开展大学生创新训练项目（简称“大创训练”）。在本校应用化学专业的创新教学体系中，大创训练是一门面向所有本科生的必修课，一般从大三上学期开始实施。此时，本科生基本完成了对专业基础课程的学习以及相关的实验课程，为开展大创训练奠定了理论基础。大创训练共持续3个学期，并与本科生毕业设计（论文）相衔接，二者之间存在协同关系[7]。从这个意义上讲，大创训练是专业理论课程与毕业设计（论文）之间的桥梁。

以本校应用化学专业为例，在教务处发布启动大创训练的通知后，开始征集题目。大创训练项目的题目可由指导教师指定，也可由学生自主提出。随后，学生开始自由组队并联系指导教师申报题目。在完成选题和组队后，本科生大创团队在指导教师的指导下开展创新性课题研究。为了保障质量，在开展过程中设置了中期考核。经过3个学期的训练，进行大创项目结题，学生需要提交结题报告，并完成项目答辩。顺利通过后，学生可以获得创新教学学分（3学分）。本校大创训练分为规划、重点与一般项目3个级别，其中前两类在结题时需要有研究论文、授权专利或学科竞赛证书等标志性成果。近期，本校对大创进行了大幅度的改革，提高了结题标准，要求所有大创项目都要有标志性成果，并对中期考核不合格的学生进行淘汰，通过后期的创新类公选课获取相应学分。

从实际执行过程来看，本科生在参与大创训练项目的过程中，不仅加深了对基础理论知识的理解，而且训练了实验操作技术。更重要的是，不同于验证性质的基础实验项目，大创训练项目涉及的均是崭新的课题，没有按部就班的操作步骤，本科生需要跟随指导教师一起对未知的研究领域进行探索。在这个过程中，学生需要查阅领域内的最新文献，调研该方向的前沿进展，灵活运用基础理论知识和基本实验技术，尽情发挥创新思维与思辩能力，才能最终获得可靠的结论。

1.3 学科竞赛

作为提升本科生创新能力的重要途径，学科竞赛（包括实验竞赛、科技竞赛等）历来备受高校师生的重视。通过参与学科竞赛，不仅可以激发学生对学术研究的兴趣，还能培养其严谨的科学态度。本校出台并多次修订了《本科生学科竞赛管理办法》与《本科生学科竞赛名录》等，引导和激励学生积极参与高水平学科竞赛。应用化学对学生的创新实践能力有较高的要求，而各类化学（化工）学科竞赛提供了重要的平台。目前，本校应用化学专业本科生参加的学科竞赛主要包括“挑战杯”首都大学生课外学术科技作品竞赛、北京市大学生化学实验竞赛、北京市大学生节能节水低碳减排社会实践与科技竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛以及全国大学生化工实验大赛等。在这些赛事中，北京市大学生化学实验竞赛与应用化学专业相契合，学生的参与程度也相对较高。

北京市大学生化学实验竞赛由北京市教育委员会主办，北京化工大学承办，于2009年进行了首届比赛[8]。通过参加北京市大学生化学实验竞赛，学生的创新能力、学术水平与科学精神都得到了锻炼和提升。在参与竞赛的过程中，学生需要在实验室开展相关实验研究，并准备实验指导书、研究报告、实验视频等。笔者先后指导过12名本科生参加了该赛事，并取得了若干项奖励证书。实践证明，通过参加该竞赛，学生巩固了基本实验操作技能，学会了运用Origin等软件处理实验数据，锻炼了学术写作能力，综合素质得以有效提升。此外，通过组织学生参加学科竞赛，增进了与兄弟院校的交流，改善了本科实验教学条件，实现“以赛促建”[9]。

1.4 学术研究

除了大创训练与学科竞赛之外，应用化学专业本科生培养方案中设置了多项学术研究选修环节，主要包括科技创新与发明、学术交流活动、专业创新设计、学术研究及论文发表等。这些环节可以依托本专业教师的科研项目，在相关科研实验室完成，也可以通过“校企合作”的形式完成。为保障本科生顺利开展学术研究工作，首先要为其进行安全培训，明确基本的安全常识，必要时可以进行实验室安全知识考试，考核合格后方可进入实验室。其次，要为其提供实验场所，一般为指导教师自己的科研实验室，也可以与指导教师存在合作关系的企业实验室。再次，有必要对本科生进行基本的实验技术和科学软件操作培训，促使其尽快进入学术研究状态。最后，在不影响学业的前提下，可以让本科生参与指导教师的课题组组会，进行学术汇报。笔者指導的几位本科生积极参与学术研究活动，先后在国际期刊发表了多篇SCI检索论文，表现出较高的学术素养。通过这种方式进行创新教学，可以使本科生全面体验科学研究的全过程，对后续继续攻读研究生奠定良好的基础。但是，这种方式对学生的自觉性要求较高，存在覆盖面不高的缺点，因而可以作为大创训练和学科竞赛的补充形式。

2  存在的问题与反思

尽管应用化学专业本科生的创新教学取得了成绩，但是还存在一些问题。分别从学生、教师与制度三方面进行总结与反思（见图1）。

2.1 学生方面

作为参与创新教学活动的主体，学生的主动性直接关系到创新教学的质量。据笔者观察，除少数学生外，多数学生在创新教学活动中热情不高，主动性不强。究其原因，可能是由于在经历了高考之后，多数学生在大学时期普遍存在怠惰情绪，自我约束能力较差。其次，学生在参与大创训练、学科竞赛与学术研究的同时，还面临较高的课程学习强度，在大四时期还面临考研、就业与出国留学等任务，从而使学生无暇认真参与创新环节。最后，多数创新教学环节为选修，获取创新教学学分属于“锦上添花”，因此学生没有足够的动力去参与此环节。

另一方面，高校学生中“内卷”现象比较严重，导致学生会为了竞争有限的保研指标而权衡创新教学活动带来的“收益”。以学科竞赛为例，为鼓励本科生参加高水平的学科竞赛，本校取消了对某学科竞赛证书的加分，这直接使得该竞赛的报名人数呈断崖式下降。总之，学生在创新教学活动中存在热情不高与功利心强的特点。在今后的创新教学活动中，应通过多种途径激发学生对专业的热爱，不断完善与修订相关制度，避免创新教学中的功利化倾向。

2.2 教师方面

由于本科生的基础知识与实践能力相比研究生要弱得多，一些指导教师将本科生的创新教学当成一种负担，对本科生的指导力度不够。除了主观上不重视，客观上也存在障碍。例如，本校应用化学专业本科生约60人，指导教师16人，平均每位教师指导3.75位学生开展大创训练。一些指导教师（尤其是青年教师）的教学与科研压力过重，导致其对本科生的指导不足;而一些有资历的教师则身陷各种科研项目和社会活动，还要承担博士生指导任务，确实分身乏术，无法对本科生进行有效的指导。除此之外，创新教学活动的选题应服务国家战略需求与地方经济发展，凸显学校特色，为专业和学科发展。而一些指导教师的选题则过于陈旧空泛，或由于难度不适而不利于学生创新能力的培养。上述这些问题的存在使得一些本科生创新活动不了了之，长此以往将会严重降低学生参与活动的积极性。

2.3 制度方面

关于创新教学环节，尽管学校制定了一系列制度与政策，但是仍存在一些问题。主要表现在：（1）考核不严，本末倒置。一些学生并没有认真参与创新活动，甚至从来没有开展过具体的实验。此外，目前创新教学的考核重视结果指标，而忽视实施过程[10]。为了提升大创质量，学校要求项目学生产出论文、专利与奖项等“标志性成果”。这样的要求看似符合工程教育OBE（产出导向）理念，实际上却值得商榷。对本科生而言，最重要的产出不是论文和专利，也不是奖励证书，而应是创新活动过程中所接受的创新思维与能力的训练。（2）理实分离，道术脱节。在实际指导过程中发现，本科生对创新实验的设计能力和对实验数据的处理能力非常欠缺。在进入科研实验室时，学生既没有掌握实验设计与数据分析，对常用的科学软件也闻所未闻。在今后的《科研导论》或其他相关课程中，不仅要讲授科研前沿、学术规范与道德等（“道”的层面），还要介绍常见科研软件的使用、实验数据的分析与科技论文的写作等（“术”的层面），这样才能更好地衔接课程教学与创新实践活动。总之，通过不断优化课程体系，实现理实交融，道术合一。

3  结语

本科生创新教学是一项系统工程，需要在实践中不断改革和优化。本文审视了创新教学的4个主要环节，即科研导论、大创训练、学科竞赛和学术研究。科研导论面向本科新生，在创新教学体系中具有先导作用;大创训练持续时间较长，是培养学生创新能力的核心环节;学科竞赛是检验学术创新能力的舞台，并对建设创新教学平台具有重要作用;学术研究对学生的综合素质要求较高，可作为创新教学体系的有效补充。尽管本专业创新教学环节可有效提升学生的创新能力，但是仍存在不可忽视的问题。本文结合本校实际教学生态，从学生、教师与制度3个层面进行了反思。期望通过引导学生对专业的热爱，督促教师对本科教学的重视，以及改革创新教学考核制度等，不断优化和完善创新教学体系，营造良好的创新教学生态。

参考文献

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