大学生“化艺融合”创新能力的培养——以湘南学院化学专业为例.pdf

2024 年 4 月第 45 卷第 2 期湘南学院学报Journal of Xiangnan UniversityApr.,2024Vol.45 No.299党的二十大报告提出，要实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑。深化教育领域综合改革，培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展大计。对创新人才的培养，除了要营造良好的创新创业生态环境，更重要的是要激发他们的创造活力，厚植创新能力。多学科交叉融合 1 和跨界整合是产生创新思想的重要源泉，也是培养创新能力的有效途径。当今世界学科前沿的重大突破和重大创新成果大多是多学科交叉融合和汇聚的结果。据统计，在近 100 年的 300 多项诺贝尔自然科学奖中，有将近一半的研究是跨学科交叉研究的结果。在未来社会发展中，对人才综合性、跨学科、创新性的探索与培养，使之更适于创新时代发展的需求，将一直是教育界研究的热点及重点。1 大学生“化艺融合”创新能力培养的必要性科学与艺术的交集点往往会发生思想的碰撞，也是人类创造奇迹的潜伏地。1926 年，美国心理学家R.S.Woodworth 首次提出了“跨学科”概念。2006 年，美国知名学者 Georgette Yakman 教授及其团队提出了STEAM 跨学科教育理念，即科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、艺术（arts）和数学（mathematics）。STEAM 跨学科教育理念 2 作为推进教学改革和创新型人才培养的重要战略，得到了世界各国的广泛认可。利用 STEAM 教育理念来发展和培养学生化学学科核心素养 3，有助于学生多视角认识不同学科间的联系，提高综合运用知识解决问题的能力。学者们围绕着学科交叉融合展开了一系列探索和研究，既有不同学科交叉融合的应对策略和跨学科研究合作的动力机制、激励机制及评价机制，又有跨学科背景的师资队伍建设、学术组织平台及制度建设和学科交叉研究协调成本，还有跨学科培养与核心素养的对接路径、课堂教学模式构建、课程整合开发及教学案例研究。但由于各学科核心素养的不同，要模糊学科边界，打破学科壁垒，实现真正意义上跨学科交叉融合并非易事。目前我国高校跨学科研究主要集中在数理化和计算机等自然学科，人文社会科学的跨学科研究相对较少，理工科与艺术跨学科交叉融合活跃度更低。化学是一门重要的自然学科，蕴含了丰富的美学价值 4。化学从微观层面认识物质，以符号形式描述物质，在不同层面创造物质，是逻辑思维和形象思维共同作用的结果。艺术是以形象思维为主的思维活动，大学生“化艺融合”创新能力的培养以湘南学院化学专业为例陶李明，欧佳，彭琪，李秉瑞，钟林，肖玉婷，孙曼珊，徐佳丽，李传华*（湘南稀贵金属化合物及其应用湖南省重点实验室；湘南学院 化学与环境科学学院，湖南 郴州 423000）摘 要：多学科交叉融合是产生创新思想的重要源泉，也是培养大学生创新能力的有效途径。以 STEAM 教育理念构建的化学与艺术学科交叉融合，可相互借鉴学科的概念范畴与研究方法，促进跨学科教学团队的建设，完善跨界创新人才培养模式。这种“化艺融合”取得了良好的实践效果，有利于高等教育内涵式发展。关键词：化艺融合；STEAM 教育理念；双创人才培养中图分类号：G642.0 文献标志码：A DOI:10.3969/j.issn.1672-8173.2024.02.017收稿日期：2023-12-27基金项目：国家级大学生创新训练计划项目（S202310545005X）；湖南省大学生创新创业训练计划项目（湘教通 2023 237号，3694）；湖南省教育厅教学改革研究项目（HNJG-2021-0970）；郴州市教育科学“十四五”规划 2024 年度 校校合作专项课题重点项目（CJK24AXXHZ10）；湘南学院 2023 年教学改革研究项目重点项目。作者简介：陶李明（1971），女，湖南耒阳人，教授，硕士，研究方向为化学教学及绿色催化合成；通信作者：李传华（1976），男，湖南郴州人，教授，博士，研究方向为化学教学及有机合成、金属配位化学和热化学。100 湘南学院学报2024 年 4 月（第 45 卷）第 2 期这里的艺术不是单纯的精致艺术，其范畴是较广泛的人文艺术，涵盖外显美、设计思维、大艺术视角、可视化过程、美感素养、艺术性诠释和人文精神。化学与艺术看似是两个独立的学科领域，但在实践性和探索性方面，化学与艺术学科非常相似。可以说化学在某种程度上催生了艺术，并使其在化学进步的帮助下不断地提升和完善材料、技巧和观念，而化学也因艺术情感的介入而更富有创造性。化学与艺术学科相互借鉴学科的概念范畴与研究方法“化艺融合”，可以引入更多的创新源头活水，促进学科释放内生活力，使人才培养走出学科自循环的封闭状态，厚植大学生跨界创新能力基础，服务于国家经济结构转型和新旧动能转换战略。在贯通跨界创新能力培养的同时，“化艺融合”可以促进学科建设、科学研究、社会服务等多方位的交叉融合，助推高等教育内涵式发展。2 大学生“化艺融合”创新能力培养的措施从 STEAM 教育理念出发 5，结合专业特色，开展大学生跨界创新能力的培养。本文以湘南学院化学专业学生的跨界创新能力的培养为例，从教学团队的打造、培养模式的构建、培养效果的评价和激励机制的建立等方面，对“化艺融合”培养大学生跨界创新能力的措施进行探索与实践。2.1 打造具有跨学科背景的高水平教学团队教师是决定教学质量的关键要素，以“化艺融合”培养大学生的跨界创新能力，一支高水平的“化艺融合”教学团队必不可少。“化学教师为技术支撑，艺术教师为设计支撑”的模式可实现高水平的“化艺融合”教学团队的构建。为了提高教师的教书育人能力，教育部高等教育司有文件规定，高校每位教师都要按要求参加网络课程培训并获得相应电子结业证书。化学专业教师提高自身艺术修养的渠道很多，其中一个重要的渠道就是网络课程。国家智慧教育公共服务平台有大量的在线课程资源，平台上的公共艺术类课程如“艺术与审美”“不朽的艺术：走进大师与经典”“大师作品平面解构”“中国传统文化与生态文明”等公共艺术类课程，对于化学专业教师的艺术素养提高有很大的帮助。根据人才培养目的，湘南学院化学专业的教师除了在线专业课程的学习外，还要根据本人的兴趣爱好和所授课程选择 12 门在线公共艺术类课程，通过学习本学科之外的知识来提高能力及艺术素养，从而提高发掘化学专业知识与艺术学科知识交叉融合点的能力，并以此展开“化艺融合”的教学设计，实现跨界创新人才的育人任务。对于提供设计支撑的艺术教师，师资的来源有两个方面，一是校内艺术学科的教师，二是其他院校和行业的教师。以具体的课程为依托，跨院校创建协同共享的虚拟教研室，汇聚师资，以教师教学共同体的发展进一步加强“化艺融合”育人力量。如“化学专业导论”“中学化学课程标准与教材研究”等课程，就是多位来自不同院校的高水平专家学者，线上线下相结合，共建一门课，共上一堂课 6，让不同专业领域的教师对学生进行跨专业、多学科、交互式培养，实现跨界创新能力培养目的。2.2 构建课程、课堂、训练、竞赛、成果孵化的“五位一体”培养模式根据化学专业特色和培养目标的需求，我们从课程、课堂、训练、竞赛和成果孵化等五个方面构建了“五位一体”的培养模式，实现“化艺融合”合力育人。2.2.1 构建“化艺融合”跨学科课程群课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量 7。课程的深度、广度和逻辑结构是落实创新人才培养所需知识体系的重要载体。构建“化艺融合”课程群，包括通识教育课程和化学专业核心课程，修订和完善课程教学大纲和考核大纲，明确艺术对化学的促进作用及影响。通识教育课程需要从历史与文化、思维与方法、科技与发展、艺术与修养、沟通与交流等五个板块进行设置，体现 STEAM 教育理念中的科学、技术、工程、艺术和数学领域的知识，开阔学生视野，激发探究兴趣，萌发跨学科创作灵感。化学专业核心课程改革则需要挖掘化学与艺术的逻辑联结，如化学微观结构世界可用图形艺术视觉的方式予以表现，化学实验仪器可以以艺术化重组方式进行设计而呈现感性。同时，化学与艺术交叉领域的新课程“艺术化学”的开发，推动跨学科师资的深度合作，为化学专业课程教学改革注入新的活力，也为艺术学科的发展提供新的增长点。2.2.2 提高课堂教学品质课堂教学是人才培养的主阵地。丰富教学内容，创新教学方法，以化学与艺术之间的交集点、融合点、101 陶李明，欧佳，彭琪，等：大学生“化艺融合”创新能力的培养以湘南学院化学专业为例共源点和意境点，建设化学与视觉艺术融合多维呈现的教学资源素材库，均可提高课堂教学品质、落实人才培养目标。化学知识中微粒运动的轨迹、电场磁场的抽象形态、微观视域图形等微观现象，与艺术领域（如绘画、书法、雕塑艺术作品）中材料的质感，作品的线条、色彩、光影、造型等视觉语言表现形式，存在着认知感通，可以相互激发创新思维和创作灵感。具体措施有：引入课前五分钟实验教学探究、举办艺术大师讲坛、结合化学实验进行化学科普剧创作。如原创的化学科普剧“西游记话剧新编之幕后之谜”，将化学技术与文化名著有机结合进行再创作，以西游记的经典情节作为背景，用化学科学实验营造腾云驾雾、三昧真火的视觉效果。学生既是创作者，也是表演者，在编、导、做、演的过程中将 STEAM 跨学科教育理念和要求落到实处和细微处，让“化艺融合”有了更多创新的可能性。2.2.3 实行分级训练跨界创新能力是推动科技进步和社会发展的重要驱动力。学生之间存在着个体差异，我们根据学生特点，通过教学内容和活动的设计，对学生跨界创新能力的培养实行分级训练，并贯通整个大学周期。对于低年级的学生，培养的主要内容是树立 STEAM 跨学科的学习理念，以化学专业课了解发展前沿，以通识课获得艺术感通，通过参与基础的艺术和科学活动，激发学生的学习兴趣和动力，萌生跨界创新能力的自我培养意识和学习理念。对于高年级学生，培养的主要内容是以在化学与艺术学科交融点上形成的探究项目为突破点，进行个性化发展与跨界创新能力培养。学生根据自己的兴趣和特长选择性深入学习和研究，可以根据既有任务进行训练，也可以自行开发新任务进行探究和实践，开发“化艺融合”的视觉艺术作品、语言作品，如化学魔术、化学科普剧。化学科普团队与郴州市青少年科技教育协会、郴州市化学学会携手，将化学魔术、科普剧带到本市多个中小学、春苗书屋等的课堂进行展演，深受家长和孩子们的喜爱，既提高了学生的创新能力，又取得了较好的社会反响。为此，红网郴州特以“郴州青少年，多了一个科普场所”为题进行了专题报道。根据学生特点采用分级训练的方式，实现以任务为驱动的培养模式。任务的设计与实施的过程，也就是 STEAM 跨学科知识综合运用和对学生跨界创新能力逐步培养的过程。2.2.4 打造项目研究和学科竞赛团队项目研究和学科竞赛是强化培养大学生跨界创新能力的重要途径。学生组建跨学科研究小组，将化学与艺术学科交融点形成的任务转化为具体的研究课题，申报大学生研究项目，参加学科竞赛。例如，以化学专业学生为主，组合了美术与设计、汉语言文学等 10 个专业的学生建立的“艺术化学创新团队”，通过化学与艺术相结合创作新一代香氛文创产品，设计的“化学+艺术香氛文创产品开发及运营”研究项目成功获批国家级大学生创业训练计划项目。香氛文创产品采用了化学实验技术，实现了从可食用性材料中提取原料，注入了中华优秀传统文化要素，凝练了时尚设计理念，具有鲜明的主题形式。又如，“Z 时代背景下国潮风玲珑娃娃产品的设计与研发”项目，团队开发的国潮风玲珑娃娃产品是以湘南地区的大江拼布绣和兴宁绣等传统湘绣，以及永兴银饰锻造等传统非遗技术，与当下流行的汉服、马面裙等传统服饰文化相结合进行创作，添加新型竹纤维材料，实现了产品自抑菌和防潮的功能。该项目获得了湖南省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。教师指导学生以 STEAM 跨学科理念凝练研究项目，在项目选题、申请、实施以及备赛竞赛的过程中，学生可以充分体会化学与艺术学科交叉碰撞所带来的创新灵感和创作思路，进一步强化跨界创新能力的培养。2.2.5 强化成果孵化“校企地”协同搭建立体化创新人才培养实践平台和成果孵化平台，拓展跨界创新能力培养实践渠道，设立创业支持机构，利用国家对大学生创新创业的优惠政策，为立志创业或已有初步创新成果的大学生创业者提供创业指导、资源对接、资金支持、成果孵化、市场推广等全方位的支持和帮助。将具有发展前景的“化艺融合”的成果对接市场进行成果孵化，培养学生实际应用能力与实战应对能力，同时，增强了学生的专业归属感、职业自豪感和社会责任感 8。例，如以国家级大学生创业训练计划项目“化学+艺术香氛文创产品开发及运营”为依托的“化&艺文创有限公司”，入驻湘南学院大学生创业园，搭建了“艺境”工作室，为创业训练提供了软硬件环境。公司主打产品香氛文创产品、国潮风玲珑娃娃、数字油画等，都是“化艺融合”的文创作品，以化学科学技术与方法为基础，结合艺术的再创作，为产品注入了灵魂。产品的选择和设计思路来源于新时代大学生对文化传承的思考和对市场的调查，以及在此基础上的自主创 102 湘南学院学报2024 年 4 月（第 45 卷）第 2 期意。学生们边学习、边实验、边创作、边创业，通过文化创业探索多学科知识的融合应用，提高了跨界创新能力；同时，广大青年学生自觉担当起传承文化的使命，用热血青春书写中国青年的文化自信。2.3 建立科学的跨学科培养评价方式与激励机制在能力培养的全过程，我们实行以学习成果产出为导向的多维度评价方式。学习成果的表现形式包括“化艺融合”的创意、作品、论文、报告、项目、专利、奖励、学科竞赛、社会实践等。跨学科创新活动及产出的学习成果，利用海报、专刊、微博、校园网、公众号、小红书、抖音等多种媒介进行宣传展示。为了保障“化艺融合”可持续发展，我们制定了学习成果的表现形式及认定细则，修订和完善了促进学习成果产出的激励制度，构建了可持续改进的教学质量监控体系由学院领导、专业负责人、教研室主任、专家督导、学生代表组成的教育质量评价监督组织，实施了化学和艺术双导师制 9。这些措施助力学生创新创业活动，及时跟踪、及时反馈、持续改进，有力地推动“化艺融合”跨界创新人才培养质量的稳步提升。3 大学生“化艺融合”创新能力培养的成效在STEAM跨学科教育理念下，20212023年，湘南学院化学专业大学生经过了课程、课堂、训练、竞赛、成果孵化“五位一体”的跨界创新能力的培养。师生共同探索化艺融合知识点，解析逻辑联结，设计呈现方式，开发“化艺融合”视觉作品，并进行多学科知识融合应用的文化创业。通过“化艺融合”的培养，学生的跨界创新意识普遍得到了加强，创新创业能力得到了提高。学生组建了多个创新学习团队，其中最为典型的“艺术化学创新团队”，由最初的 8 位化学专业学生组建，现已汇聚了化学、应用化学、生物技术、环境生态工程、美术与设计、汉语言文学、新闻学、经济管理、英语、临床医学等 10 个专业 30 多名学生。学生结合当代审美视角，融入绿色化学理念，创作蕴含中华文化元素的香氛文创产品，在创新创业的过程中将中华优秀传统文化、时代精神与科学知识进行同步输出。2023 年，团队实现了湘南学院化学专业国家级大学生创业训练项目零的突破，项目成果得以成功孵化并进入实际创业阶段，1名团队成员获得湖南省“芙蓉学子榜样力量”自强不息奖，3 名成员获得“最美师范生”的称号。“化艺融合”创新能力培养实现了以点带面、不断推进的目标。多名化学专业学生获得国家奖学金、国家励志奖学金、优秀大学生等荣誉，在学科竞赛中获得了理想的成绩。目前，“化艺融合”的培养模式已经由化学专业推广辐射到校内其他的专业。在对学生培养的过程中，学科师资力量得到了加强，涌现了多名教学名师、教书育人楷模、南岭学者。学科课程、实践平台、反馈监督及评价体系也在不断完善。“物理化学”课程评为湖南省普通高校精品课程，“有机化学”和“分析化学”课程评为湖南省普通高校一流本科课程，“分析化学”课程资源入选为网络优秀数字资源，新增省级科普基地。这些教学科研平台可进一步拓展跨界创新能力培养的实践空间，为广大学生的创新创业活动提供全方位的支持和帮助。参考文献 1 宋迎迎,张恬.加强学科交叉 推进艺科融合:青岛理工大学艺术与设计学院培养应用型人才纪实 N.科技日报,2023-12-13(6).2 阙荣辉,周丽芳.STEAM 教育跨学科思维评价研究:基于化学师范生的实证分析 J.化学教育(中英文),2023,44(6):59-66.3 李翠珊.素养导向下 STEAM 教育理念的化学实验课堂 6E 教学模式:以“化学密信送情报”为例 J.化学工程与装备,2022(12):341-342.4 郑一平,吴政,刘思洁,等.化学与艺术结合浅谈 J.教育教学论坛,2020(39):251-252.5 陈海锋,叶剑强,沈一洲,等.STEAM 理念下材料化学专业教学创新实践体系改革与实践:以湖州师范学院为例 J.湖州师范学院学报,2020,42(4):111-116.6 朱平平,邵伟,姚奇志,等.打造教师教学发展共同体，多校共上一堂课：“大学化学实验课程群虚拟教研室”教研活动初探及成效 J.大学化学,2023,38(10):37-48.7 教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见 J.中华人民共和国教育部公报,2019(10):45-50.8 陈长中,邓莲丽,陶李明，等.“有机化学”课程思政元素融入与实施途径探索 J.湘南学院学报,2022,43(2):77-82.9 李传华,蒋建宏,叶丽娟,等.地方本科院校理工科学生参与科研训练的探索 J.湘南学院学报,2019,40(5):69-71.