新工科背景下高校基础化学实验课程教学改革研究_薛燕.pdf

第 39 卷 第 4 期吉 林工程技术师 范 学 院 学 报Vol.39 No.42023 年 4 月Journal of Jilin Engineering Normal UniversityApr2023收稿日期:2023-01-07基金项目:安徽省质量工程项目(2022jyxm1309);合肥师范学院质量工程项目(2021szjy15，2022xsxx18，2022xsxx19)。作者简介:薛燕(1986-)，女，副教授，博士，主要从事固体材料的合成与应用研究。新工科背景下高校基础化学实验课程教学改革研究薛燕，魏薪(合肥师范学院，安徽 合肥 230601)摘要 自 2017 年以来，教育部大力提倡新工科教育，培养德才兼备的现代工程科技人才。高校的实验课程教学担负着培养大学生的实践能力、创新能力和立德树人的重任，其中的基础化学实验课程是培养学生的创新能力和专业能力的重要课程，改革基础化学实验课程教学，能够使学生增强学习兴趣，提升学习效果。关键词 新工科;基础化学实验课程;教学;改革 中图分类号 G6420 文献标识码 A 文章编号 1009-9042(2023)04-0045-032017 年，教育部高等教育司发布了关于开展新工科研究与实践的通知，明确提出要培养具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质的复合型新工科人才，并希望各大高校开展新工科教育实践1。因此，高校在新工科建设的过程中要注重立德树人，培养德才兼备的现代工程科技人才2。基础实验课程是培养大学生的实践能力、创新能力和立德树人的重要课程。尤其是在大一阶段，在应用型本科院校中，制药工程、材料科学与工程、生物技术等课程都需要开设实验课 基础化学实验课。而基础化学实验课在培养大学生的动手能力、实践能力及创新思维能力方面都起着非常关键的作用3，也是培养大学生浓厚的专业学习兴趣的重要环节，是大学生学习后续专业技能的基础。目前，基础化学实验课教学进行了一定的改革，教学效果有了一定的提升，但还是以教师和教材为蓝本，学生的被动式学习状况并未改观，学习效果和创新性不高，且综合应用知识的能力较低，不能满足新工科背景下社会对人才的需求4。因此，本课题基于新工科背景，研究基础化学实验课程教学的创新改革，以期解决基础化学实验课教学改革过程中的问题。一、优化教学内容在新工科背景下，应用型高校一般都立足于服务地方区域经济发展，聚焦产业发展的相关领域，培养具有一定创新创业能力的高素质应用型工科人才。而传统的基础化学实验课程教学内容都是多验证性、少综合设计性5，不能及时更新，忽视德育内容，学生对其缺乏学习动力和兴趣。本课题从以下四个方面调整基础化学实验课程的教学内容。(一)增加综合型和探索型实验对于基础化学实验这种比较传统的实验来说，实验内容大多是验证性的，留给学生自由发展的空间很少，会抑制学生的创新意识，难以培养探究精神，难以提高实践能力，学生进行实验的积极性不高。因此，高校要想提高学生的综合素质和创新能力，就应设法多开一些综合型、探索型实吉 林 工 程 技 术 师 范 学 院 学 报2023 年 4 月验。比如在无机化学实验部分开设与生活联系紧密的综合型和探索型实验，如粗食盐 NaCl 提纯、CuSO4的制备方案设计、纳米材料 ZnO 的制备，以提高学生综合运用无机化学知识的能力和实验技能。(二)增加实验反思环节在实验中，最容易被忽略的环节就是实验反思。只实验不反思，就失去了提高创新思维和创新意识的机会。教师可引导学生在实验现象与预期结果不符、出现异常现象时，进行反思。教师要实事求是，正确引导，排除加错试剂、弄错实验顺序等人为因素导致的异常现象，引导学生利用对照实验找出出现反常现象的原因。比如学生制备的无水 CuSO4蓝色晶体，每组都不一样，晶体的颜色、大小、样品质量都不一样。这个时候，教师要让学生自己评判哪组的样品好，并说明原因，然后反思一下:为什么会有这样的结果?学生之间互相对比，查阅文献，从而很好地得出晶体结晶的影响因素，对做下一次实验有所启发。教师应鼓励学生的探索精神，且为未来的材料化学和材料的合成与制备学习打下实践经验基础。(三)探索开放模式近年来，我国十分重视大学生的创新创业比赛。大学生要想具有参加比赛的能力，就必须锻炼创新思维和创新能力。无疑，探索开放模式是培养创新型人才、提高大学生实践能力的有效途径。例如，学生通过课堂学习掌握三草酸合铁酸钾的合成原理、性质的实验探索操作，可自由组成24 人的参赛小组。在开放实验室里，参赛小组可以利用课余时间进行技能训练，增强实验兴趣，提升实验能力。探索开放模式有利于增强学生的自信心，提高学生的创新能力和探索能力，形成我想做、我能做、我会做的实验模式，为学生以后提高科研能力和工程研发能力打下基础。(四)将德育与实验教学内容有机结合在新工科背景下，培养德才兼备的一流工程科技人才，需要无缝落实到基础化学实验课程教学中，使德育与实验教学内容有机结合。培养未来的工程科技人才，需要从低年级开始培养学生的工匠精神，比如实事求是、诚实守信、守时、吃苦耐劳、沉着冷静、勇于钻研、敢于面对失败的勇气的精神。在基础化学实验课堂上，要求学生没有特殊情况不迟到、不早退，守时。在实验过程中要沉着冷静，及时观察实验现象并做好记录，对于实验数据，要做到实事求是。对于异常现象，要及时反思，敢于面对失败，勇于钻研，吃苦耐劳。对于课后的实验报告结果，更要诚信，不能篡改数据或者抄袭别人的实验报告，要有实事求是的科学态度，为以后的专业实验课以及专业实践类教学、创新创业甚至科研工作打下良好的基础。在进行实验的过程中，比较重要的一点是要勇于承担实验任务，按质按量完成实验，杜绝偷工减料。二、改革教学方法近年来，随着信息技术的快速发展，教学环境、教学媒介、教学方法、教学资源都变得更加丰富多样。这对于当代的学生和教师来说都是挑战与机遇。为了适应时代的发展，基础化学实验课程教师要改进教学方法，充分发挥学生的积极性和主动性，创新以学生为主体的实验教学模式。(一)线上教学和线下教学相结合当前，中国大学慕课、e 会学、学习通等平台都设置了很多与实验相关的网络课程。但是，实验课是一门实践课，因此可以采用线上教学和线下教学相结合的方式提高学生的学习效果:教师可以利用线上平台传播工匠案例、名人案例，让学生预习实验原理、实验操作、实验流程，进一步加深对理论知识的理解。对于少部分学习能力较强的学生，教师可以在线上平台上为其准备一些最新的相关科研文献，拓展学习资源。高校可以建立线上互动平台，加强师生间、学生间的相互交流，就实验方案、实验现象、实验结果深入探索和讨论，激发学生的兴趣，提高实验教学的质量和效果。(二)理论知识学习和动手实践相结合基础化学实验课程要培养学生将其所学的基础化学理论知识转化为基础化学实验的动手实践能力，搭建理论知识与实践应用之间的桥梁。在实验教学中，教师要注重利用无机化学实验竞赛、污水处理方案设计、工厂废弃物处理办法、有机废水处理方法来考查和培养学生的综合实践能力等，这些不仅与生活和社会密切联系，而且可以使学生将自己在课堂上学到的理论知识与实际应用相结合，开阔眼界，充实头脑，将实践带入理论学习中，增强学习动力。例如，有机废水的处理，教64第 39 卷第 4 期吉 林 工 程 技 术 师 范 学 院 学 报师可以结合无机纳米材料 TiO2的光催化作用和表面吸附作用，让学生探讨无机化合物的结构和性能之间的关系，把理论知识用于社会实践中，学以致用，学有所用。三、构建多元化评价体系要想实现新工科背景下的基础化学实验课程对学生的培养目标，教师必须完善基础化学实验课程的考核制度，注重职业素养、过程性考核以及综合创新应用能力培养。基础化学实验课程的成绩考核包括职业素养考核、课前预习考核、实验操作考核、实验报告考核、期末实验考核。职业素养考核包括考核课上学生的着装、爱护仪器、药品等公共实施、注意安全方面。课前预习考核主要包括考核学生的提交预习实验报告以及用讨论、抢答等方式抽查学生对实验的掌握情况。实验操作考核主要是实验教师针对学生上课过程中涉及的实验操作规范、掌握的实验技能度、实验安全知识应用、实验室卫生打扫整洁度以及对废水废气废物的处理正确度等的考核。实验报告考核，主要要求真实的实验数据和规范的数据处理，并增加实验中的反思内容。期末实验考核是学生任意抽取一个自己曾经做过的基础化学实验，由三名实验老师全程观察、提问并打分。期末总评成绩包括 70%的平时成绩和 30%的期末实验考核成绩，注重过程性考核，综合反映学生的实验技能和创新能力，充分调动学生的实验积极性、主动性。四、结语在新工科背景下，注重在教学中立德树人，培养德才兼备的一流工程科技人才，需要落实到每一门课程教学中。本课程组经过几年的探索和积累，在调整和优化基础化学实验教学内容的基础上，改革教学方法，并且通过多元化课程考核机制来建构基础化学实验教学体系，激发学生的实验兴趣，提升实验教学效果，培养具有创新能力的应用型工程人才，以期为地方区域经济和社会发展作出贡献。参考文献 1 林健引领高等教育改革的新工科建设 J 中国高等教育，2017(13):40-43 2 解辉，王彦敏，谭旭翔“新工科”背景下基础化学实验课程教学改革与探索 J 广东化工，2019，46(7):249+235 3 宰建陶，陈虹锦大学基础化学实验教学中学生科研素养的培养 J 实验室研究与探索，2018，37(9):227-230 4 陶剑波，胡鸿雨，谢云龙，等以化学竞赛思维引领的基础化学实验教学改革 J 大学化学，2021，36(5):190-194 5 许晶，赵青山，徐宝荣基于大类招生的基础化学实验教学体系探究 J 实验室科学，2018，21(3):136-139A Study of Teaching eform of Basic Chemistry Experiment Course inUniversities under the Background of New Engineering ConstructionXUE Yan，WEI Xin(Hefei Normal University，Hefei Anhui 230601，China)Abstract:Since 2017，the Ministry of Education has vigorously advocated new engineering educationto offer modern engineering and scientific talents with both ability and political integrity to thesociety The experimental courses in universities shoulder the heavy responsibility of cultivatingcollege students practical ability，innovative ability and moral cultivation，among which the basicchemistry experimental course is an important course to cultivate students innovative ability andprofessional ability eforming the experimental course teaching of basic chemistry can enhancestudents learning interest and improve learning effectKey words:New Engineering;Basic Chemistry Experiment Course;Teaching;eform74