基于產學研合作的大學綜合化學設計實驗的教學探討

段海寶

【摘 要】產學研合作教育是把課堂教學與實踐能力直接結合起來，在理論和實際結合的過程中啟發學生的創新思維。因此，開展創新性的教學實驗就顯得非常重要。綜合設計性實驗是理論與實際結合較強的一門專業實踐課程，開設該課程的主要目的是使學生加深對本專業所學理論知識的理解，并與實際生產緊密結合，從而使學生成為適應社會需求的應用型人才。本論文從實驗內容和實驗方式等方面對大學綜合化學設計實驗教學進行了探討。

【關鍵詞】綜合設計性實驗；產學研合作教育；教學方法；教學方式

高等學校具有人才培養、科學研究和社會服務三大功能，要使高校能夠為國家的改革和發展源源不斷地提供高素質創新創業人才，更好地為國民經濟建設服務，高等學校就必須走出“象牙塔”，打破傳統的人才培養模式，探索產學研合作辦學的道路。產學研合作教育模式是一種以培養學生優良素質、提升學生綜合能力和增強學生就業競爭力作為重點，在教育過程中充分利用學校、企業及科研單位等多種不同教育環境和教育資源以及在人才培養方面的各自優勢，把傳統的以課堂傳授知識為主的學校教育與直接獲取實際經驗、實踐能力為主的生產活動、科研實踐有機結合的人才培養體系[1]。產學研合作教育有利于學生創新思維的啟迪，在傳統的應試教育模式中，學生一般只知機械地接受老師所傳授的知識，不愿主動去思考探索，在學習過程中缺少主動性，沒有創新性的思維和意識[2]。產學研合作教育是把課堂教學與實踐能力直接結合起來，在理論和實際結合的過程中啟發學生的創新思維[3]。因此，開展創新性的教學實驗就顯得非常重要。本人根據自己近年來的教學科研實踐，對如何開展產學研合作的大學綜合化學實驗談談自己的幾點看法。

1 大學綜合化學設計實驗開展的必要性

綜合設計性實驗是我院（環境科學學院）應用化學專業的專業實踐必修課之一，是學生完成有機化學、無機化學、分析化學、物理化學等基礎課的學習后，理論與實際結合較強的一門專業實踐課程，開設該課程的主要目的是使學生加深對本專業所學理論知識的理解，并與實際生產緊密結合，從而使學生成為適應社會需求的應用型人才。綜合化學設計性實驗的確定及開展需要結合目前企業急需而又長期沒有解決的技術難題。可由教師、學生和工廠技術人員組成課題組，從實驗方案的論證、實驗課題的確定到論文總結、組織鑒定等過程盡可能讓學生參與到每一個環節。這些過程的任何一個環節都涉及多學科知識的綜合應用，是理論與實踐結合的具體體現。這種產學研合作的教育模式，在廠校合作中形成了教學、科研、生產的整體，既解決了工廠的難題，為企業創造了財富，又使教師在實踐中能長期保持教學與科研的活力，使學生工程實踐能力的得到鍛煉。為了能夠切實鍛煉學生的綜合設計能力，實現應用型人才的培養，可以從以下二個方面對傳統的教學模式進行改進。

2 大學綜合化學設計實驗教學內容的改革

在教學內容上，本實驗需要與教師的科研項目和相關企業的生產實際問題結合。解決一些前沿型的問題。鍛煉他們設計實驗及獨立思考的能力。例如：在卷煙主流煙氣有害氣體組分中，CO的含量最大且毒性強，因此降低和消除卷煙煙氣中的CO含量對于提高卷煙吸食的安全性至關重要，而且有利于我國卷煙行業的長遠發展，特別是對于那些有出口任務的卷煙企業而言，有十分重大的現實意義。雖然，目前工業上對卷煙主流煙氣中CO的消除研究已取得了一定的進展，但所報道的上述材料本身均存在一定缺陷，難以滿足工業化要求。因此，在工業上，設計和研發一種對CO具有較強吸附能力的新材料具有重要的科學意義和應用價值。金屬-有機骨架材料（Metal-Organic Frameworks，MOFs）是由金屬離子或者含有金屬離子的簇（也稱為二級構筑單元（SBUs）與多齒有機配體通過配位鍵形成一維、二維或三維周期性網絡結構的晶態材料。由于這些材料具有高度有序的多孔性，高的比表面積以及可調的孔徑尺寸和功能化孔道表面，使其在多種領域內存在廣泛的應用前景，可作為催化劑、催化載體、氣體儲存和分離材料等。這類材料對絕大多少的本科生來說是一類沒有接觸到過的物質， 他們需要自己去了解和探索。而在我們的教師科研項目中，會涉及到這類結構新穎可控的MOFs材料。我們可以將這類新材料與企業需要實際解決的問題相結合，在本科教化學設計實驗教學中開展此類實驗，既能夠開闊學生的眼界，又可以激發他們探索新世界的興趣。從而有效提高教學質量和效率。此外，科研文獻中報道的一些與生命體相關的最新材料也可以嘗試開展。例如某些發光材料可以與生物體結合，生物體內成像，即我們可以清楚地看到生物體的組織結構，從而達到研究生物體的目的。將這些最新的內容補充到課堂教學中，可以讓學生覺得很有意思，讓他們認識到化學不只是有毒、有害、危險性大的物質。化學與我們生活、生命息息相關。

3 大學綜合化學設計實驗教學方式的改革

實驗方案設計是綜合性設計實驗不可替代的教學環節，其目的是為了培養學生的專業知識、專業技能以及提高解決實際問題的能力。它要求學生具備一定的綜合知識，通過查閱國內外資料，總結歸納文獻，篩選出最優化的設計路線方案，核算最優原料成本，繪制最簡流程圖，解決實際問題。通過實驗方案設計的鍛煉，加深學生對理論課程的理解，鞏固和提高學生的知識運用能力，增強學生分析和解決實際問題的能力，能夠對學生所從事專業的知識結構和理論聯系實際的能力產生重要的影響。擺脫過去常用的教師只是簡單講述實驗過程的模式。可以利用一些輔助手段進行教學，譬如可以利用學校的網絡數據庫資源來提供最新科研成果的鏈接，以便學生隨時瀏覽和下載。目前，我們學校圖書館的電子資源比較豐富，很多高水平的最新文獻均可以下載。對于一些理論知識較淺的科研成果，鼓勵學生進行口頭報告并相互講述與評價。通過這種方式既能夠加深學生對該領域的全面理解，又能夠增強他們對新問題的求知欲望。查閱文獻并歸納總結后，與指導老師一起探討實驗方案的設計，突出學生在實驗設計方案中的主體性。這樣可以真正調動學生的學習興趣，讓他們參與到整個實驗的過程中來。因此，將科研工作融入到教學內容中，是一個很好的方法，關鍵在于如何把握這個度。此外，鼓勵一些對科研有興趣的學生盡早加入科研實驗室，與指導老師多交流，將理論課程學習與科研工作相結合，對學生的高標準要求，同時多鼓勵，能夠激發他們的創造力。

4 大學綜合化學設計實驗課程安排

該課程作為一門應用化學專業高年級專業實驗必修課，一般都安排在第6-7學期，是常規實驗課程的一個延伸。該課程通過具體的實驗操作訓練，來強化和提高學生的實驗技能，以及增強對科學前言的了解。同時，通過該課程的學習，學生動手能力、研究素質、分析問題和解決問題能力得到提高，為學生的畢業論文、就業和深造打基礎。然而，就目前而言，有的高校還沒有開設相應的實驗課，有的高校盡管開了實驗課，但實驗教學內容以傳統的驗證性、綜合性實驗為主。實驗項目及實驗條件、藥品、儀器都是教材規定的，而且有些實驗工藝陳舊落后，常常是讓學生依照講義，按部就班地進行，不利于提高學生科研主觀能動性和創造力，作為高年級專業實驗訓練，還存在一定的不足。

5 結束語

結合我校建設地方性應用型本科高校的辦學宗旨以及環境科學學院專業建設特色，面向應用化學專業開展綜合設計實驗，不僅與當前精細化學品行業的發展趨勢一致，同時也加深了學生對精細有機合成理論知識的掌握和運用，在人才培養、科學研究、服務經濟發展方面具有重要的實際價值和理論意義。

【參考文獻】

[1]刁麗琳，朱桂龍，許治.國外產學研合作研究述評、展望與啟示[J].外國經濟與管理，2011（33）：48-57.

[2]林偉連.產學研合作共同體：內涵特征與構建路徑[J].高等工程教育研究，2013（4）：47-51.

[3]劉繼紅，金雯.高校在產學研合作中的角色定位與戰略選擇——基于演化博弈的視角[J].黑龍江高教研究，2016（8）：18-20.

[4]劉樹恒，劉長霞，周立梅.滄州師范專科學校學報[J].設計創新型綜合化學實驗教學的嘗試，2009（2）：110-111.

[5]王科志，申秀民，劉正平，蔣福賓，歐陽津.化學教育[J].化學綜合設計實驗教學模式的改革，2010（3）：92-94.

[6]趙祥華，周莉，王莉敏.廣州化工[J].應用型綜合化學實驗改革及其人才培養，2016（5）：205-206.

[責任編輯：李書培]