新工科背景下应用型本科高校...以《有机化学实验》课程为例_李政.pdf

2023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1doi:10.3969/j.issn.1004-275X.2023.01.49新工科背景下应用型本科高校实验教学改革探讨 以 有机化学实验课程为例*李政，王树军，陈钰，周雪凤(廊坊师范学院化学与材料科学学院，河北廊坊065000)摘要:在新工科背景下，实验教学是应用型本科高校培养学生工程实践能力的重要环节，实验教学改革对于人才培养质量的提升起着至关重要的作用。以廊坊师范学院的有机化学实验课程为例，分析了当前有机实验教学过程中存在的问题，并提出了实验教学改革的举措，包括改进教学内容和教学方法、引入网络教学手段、科研促进教学、加强校企合作和国际合作、强化教师的工程实践能力、实验考核方式改革等。这些改革措施可以有效提高有机化学实验教学质量，助力高水平应用型人才的培养。关键词:新工科;应用型本科高校;教学改革;有机化学实验中图分类号:G633文献标识码:A文章编号:1004 275X(2023)01 0179 03Discussion on Experimental Teaching eform of Applied University under New EngineeringBackground Taking organic Chemistry Experiment as an Example*Li Zheng，Wang Shujun，Chen Yu，Zhou Xuefeng(College of Chemistry and Material Science，Langfang Normal University，Langfang 065000，China)Abstract:Under the background of new engineering，experimental teaching is an important link in cultivating studentsengineering practice abilityin application oriented undergraduate colleges and universities Experimental teaching reform plays a crucial role in improving the quality of talenttraining Taking the teaching of organic chemistry experiment course in Langfang Normal University as an example，this paper analyzes the problemsexisting in the current organic experiment teaching process，and puts forward the measures of experimental teaching reform under the new engineer-ing background，including improving teaching content and teaching methods，introducing network teaching methods，promoting teaching by scientificresearch，strengthening school enterprise cooperation and international cooperation，strengthen teachersengineering practice ability，and refor-ming experimental assessment methods can effectively improve teaching quality and help cultivate high level applied talentsKey words:new engineering;application oriented universities;the teaching reform;organic chemistry experiment新工科(Emerging Engineering Education，3E)是根据我国当前发展阶段需要，在立德树人新要求下提出的我国新时代工科教育发展的方向1。新工科建设是适应新工业革命发展及以新技术、新产业、新业态为特征的新经济增长的必然要求2 3，是深入实施国家重大战略、提升我国国际竞争力和提高国家硬实力的必然选择。实践是工程的本质和创新的源泉，而实验教学是培养工程实践能力的重要环节4。因此，新工科的建设过程中，实验课程的建设质量对于高校人才培养质量的提升起着至关重要的作用5。教育部明确要求应用型本科院校应当实施工程教育改革，不断促进产教融合，推进应用型人才培养方式的革新，提高学生的工程实践技能6，7。新工科建设为高校带来新机遇的同时也带来了新挑战，若不进行改革则难以适应新形势甚至难以生存。与研究型大学相比，应用型本科高校的人才培养方式和目标应当有很大的区别。在应用型本科高校中，实验教学是培养应用型人才的重要课程，是培养学生工程实践技能的重要环节。实验教学不仅可以加强学生对理论知识的理解，拓宽理论知识的应用边界。还可以促进学生对知识的运用，加强分析问题和解决问题的能力8。应用型本科高校以培养应用型人才为己任，应用型人才的培养需要改革当前的课程教学体系，特别是实验课程教学体系9。实验教学是培养学生工程实践能力和创新创业能力的重要环节，是应用型本科高校实施人才培养方式改革的重要内容。以笔者所在单位的有机化学实验为例，传统实验教学存在教学内容设置不合理、教学设备不足、教学方式有待改善、学生不够重视以及教师队伍建设难以适应新工科教育对教师能力的要求等问题10，11。新工科教育要求培养多元化、创新型的应用型人才，传统的实验教学模式已无法适应新形势的要求，高校实验教学改革迫在眉睫 12。1普通高校 有机化学实验教学的现状1.1教学内容设置不合理高校的实验教学内容以验证性实验为主，以有机化学实验为例，讲义一直延续前几年的版本，尽管每年都稍有改进，但主要的实验内容及操作方法、实验设备变化不大。这样的实验教学体系已经难以适应当今社会对人才培养的要求。以学校化材学院的有机化学实验课程为例，具体的实验内容如下表 1 所示。在实验内容上，有些重要的实验教学偏少，比如薄板层析和柱色谱作为有机实验中最重要的实验操作，仅在“偶氮苯的光异构化和薄板层析”一章中涉及，很多学生在做毕业论文时早已忘记具体操作了。然而，常压蒸馏、减压蒸馏及水蒸气蒸馏却作为3 次实验分别9712023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1教学，这完全可以合并到一次，将多余的实验学时放在重要的实验操作上。在实验内容的选择上，涵盖了重要的实验操作和有机反应，却忽视了实验内容的与时俱进，比如在天然产物的提取方面引入青蒿素等。表 1有机化学实验具体教学内容实验类型实验内容第一部分有机实验基本操作常压蒸馏减压蒸馏水蒸气蒸馏薄层色谱及柱色谱分离第二部分物质表征的基本方法折光率及旋光度的测定沸点测定第三部分基础有机合成实验环乙烯的制备乙酸乙酯的制备甲基橙的制备肉桂酸的制备己二酸的制备1 溴丁烷的制备正丁醚的制备葸与马来酸酐的 Diels Alder 反应第四部分新的合成方法和实验技术偶氮苯的光异构化茶叶中咖啡因的提取第五部分综合有机合成实验三苯甲醇的制备乙酰乙酸乙酯的制备己内酰胺的制备1.2实验设备不足当前很多地方应用型本科高校普遍存在实验教学投入不足的问题。因此，对于实验教学中花费较大的仪器设备，要么不更新，要么因为预算限制购置一些简单便宜的设备。比如，旋转蒸发仪作为有机合成中必不可少的仪器，在有机实验教学中竟然没有涉及到，尽管有减压蒸馏的实验，实验原理也一样，但毕竟跟旋转蒸发仪的结构差别较大，导致学生在做毕业论文时都不会操作。另外，为了节省实验费用，本来应该独自操作的实验，安排几个人一起做，导致许多学生实际上无法参与实验，无法锻炼实验操作技能。新工科背景下，需要国家加大对应用型本科高校的支持力度，大力加强实验教学，为培养技能型人才创造良好的条件。1.3实验教学方式有待改善在实验教学课堂上经常出现:教师们汗流浃背，但实际上学生却没有兴趣听，很难调节好教学气氛。实验教学中，前期准备工作由实验教师完成，学生进入实验室按照老师的讲解和实验步骤完成教学，教师做的很多，学生自己参与的机会很少，学生难以在实验当中发现并思考问题，这样的教学方式不利于培养学生的创新意识和职业能力。教学与社会需求脱节，培养的人才不适应企业的要求，这严重背离新工科对应用型高校人才培养的定位。因此，当前的应试教育方式亟需改革，要调动学生的学习积极性和主观能动性，注重培养学生的操作技和职业能力，以适应社会对应用型人才的要求。1.4学生不够重视有机化学实验尽管是一门单独的必修课程，但学生的最终成绩区分度却不大，基本都是 80 分上下，只要学生顺利完成所有的实验课程，基本上学生最终的学业成绩在中等以上，导致学生对实验课程的重视程度一般。实验设备受限以及考虑到实验的安全问题，很多实验都是一些简单的基本操作，难以引起学生的学习兴趣13。另外，由于学生的课业任务比较重，每天的课都排满了，学生也很难抽出课外时间在实验课的复习上。1.5教师队伍建设难以适应新工科教育对教师能力的要求新工科建设以来，专业实验室的实验教学仍是由校内在岗的实验教师承担，尽管这批教师具有丰富的教学经验，然而这些教师基本上没有在工业企业学习工作过，在工程实践经验方面存在明显的短板，这样一来，不熟悉企业运作过程的教师自然也难以培养出具有良好工程实践能力的学生。这明显不能满足新工科教育对教师能力的要求，不夸张地说，这是当前新工科教育最大的短板。2应用型本科高校有机化学实验教学改革在应用型本科高校中，我们以廊坊师范学院化学专业为例，针对当前实验教学过程中出现的问题，结合课程组长期的教学经验，提出如下的改革举措:2.1改进教学内容和教学方法根据新工科人才培养目标来确定课程的目标，根据课程目标提出问题，设计实验，面向产业需求，培养创新型工程技术人才。有机化学实验教学应以问题为导向，将“研究性学习的理念”渗透到课堂教学，引导学生进行科学探索、大胆创新。以实验教学“从茶叶中提取咖啡因”为例，可以在课前就提出问题，如何从天然产物中提取咖啡因?引发思考:咖啡因存在于哪些天然产物中?在这些天然产物当中，哪些是我们可以方便获取的?从天然产物中提取有效组分有哪些手段?索氏提取的原理是什么，结合原理实验过程中要注意的问题是什么?这些循序渐进的提问，可以引发学生的不断思考，调动学生学习的主观能动性。2.2引入网络教学手段随着信息化时代的到来，为提高学生自主学习的热情，可在教学过程中引入网络教学手段。在课前，学生可以提前了解与实验内容相关的中外文献，例如进行偶氮苯的制备方法及其光化异构化实验时，可以通过鼓励让学生上知网对光化学反应进行学习，达到更深入地了解。在课中，可以播放实验演示视频，并实时讲解过程中的一些具体操作，加强学生对实验过0812023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1程的熟悉和理解。针对实验过程中出现的现象，如有疑惑也可以借助于网络。课后，针对课上没有解开的困惑，也可以观看网上的教学视频，看看别人是如何操作的，纠正自己的不规范的操作。2.3科研促进教学高校实验教学内容以验证性实验为主，而且都有相应的实验讲义，学生按照实验讲义完成相应的实验，学生参与度低，课上思考很少，课后又基本没有锻炼的机会，导致学生很快就忘记了常规的实验操作和实验内容。高校应当开放相关实验室，鼓励学生参与教师的科研项目，或者申请大学生创新创业项目，锻炼学生的实验操作技能和职业能力。学生参与教师的科研项目，将课上实验和课下实验相结合，使实验教学有延续性，而且与实验教学不同的是，科研实验面临很大的不确定性，不同的有机化合物结构和组成，有不同的性质，要用不同的提纯方式，这样可以促使学生不断思考，加深对实验操作过程的理解。2.4加强校企合作和国际合作现在实验教学的一个突出问题是学校教学与社会需求严重脱节，社会发展迅速，但学校的教学内容和方式没有相应变革。应用型人才的培养，很重要的一点就是要紧跟行业、产业对人才的需求和要求，做到“有的放矢”。在新工科教育的大背景下，地方应用型本科高校应大力加强校企之间的合作，在企业建立实习实训基地，在条件允许的情况下，可以考虑把实验课的课堂放到工厂的车间中，让学生了解车间的实际生产情况，学以致用。同时，学校还应吸取国外高校在应用技能型人才培养方面的优秀经验，加强实验室与国外应用型名校之间的合作，互通有无，取长补短。2.5强化教师的工程实践能力当前的新工科教育面临的最大短板是缺乏一批具有较强工程实践能力的教师，实验教学是应用型本科高校培养学生工程实践能力和创新创业能力的基础，因此应用型本科高校应当注重加强实验教师队伍的建设，提高实验教师的工程实践能力，这是提高实验教学水平的基础。尽管一般实验教师具有较高的理论技术水平，但基本不具有企业工作学习的经验，这样在实验教学中就无法抓住当前企业的痛点并有针对性地培养学生的相关技能。学校可以考虑与企业合作，将教师送入企业培训一段时间，掌握了一定的实践技能后再开展相应的实验教学，这样也可以提高实验教学的水平。2.6实验考核方式的改革目前的实验课程考核基本以实验结果和实验报告为主，这种考核方式注重结果考核，忽视了过程考核，无法判断学生是否认真、真实地完成了实验，缺乏必要的区分度，会挫伤学生的积极性。考核方式应当改革，可以考虑以闭卷的理论考试、实验操作和实验报告相结合的方式，其中闭卷理论考试、实验操作考核和实验报告各占比25%、50%和25%。大幅提高实验操作的占比，有利于引起学生对实验操作的重视，提高学生的实际操作能力，这也符合新工科对应用型本科高校人才培养的要求。加入实验考试，则是为了加强学生对实验原理、操作的识记，有利于学生对有机化学实验的掌握和理解。3结语随着“新工科”建设的积极推进，应用型本科高校的机遇和挑战并存，只有做好人才培养体系的改革，才能抓住机遇获得更大的发展。本文以作者所在单位为例，实验教学改革包括改进教学内容和教学方法、引入网络教学手段、科研促进教学、加强校企合作和国际合作、强化教师的工程实践能力、实验考核方式改革等举措，切实契合了新工科对应用型本科高校的人才培养定位，对于其它学科的实验教学改革也有一定的借鉴意义。参考文献:1 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