創新實踐導向的基礎化學課程群教學改革與實踐

劉 利，姚思童，張 進，呂 丹

(沈陽工業大學理學院，遼寧 沈陽 110870)

《中共中央國務院關于深化教育改革全面推進素質教育的決定》指出，要重點培養學生的實踐能力與創新精神，培養德、智、體等全面發展的社會主義事業的建設者和接班人。從人類歷史的發展進程看，創新決定著一個民族和國家的綜合國力和國際競爭力[1]。教育的終極素質訴求既達成包含實踐創新的“全人素養”教育。積極開展切實有效的創新實踐教育，是新時代我國高等教育教學改革面臨的重要任務之一，也是高等教育順應時代發展趨勢和世界競爭要求的必然選擇[2]。

基礎化學課程群包括無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、儀器分析等課程，是化學及相關專業的學科基礎課，這些課程主要為大學一、二年級的本科生開設。大一年級，學生處于從高中到大學的轉型期；大二年級，學生處于從普通大學生到具有一定化學專業素養工作者的轉型期。這些課程的理論基礎厚重，實踐性強，在培養學生的化學專業素養、分析及解決問題能力、創新及實踐能力過程中起著極為重要的作用。基礎化學系列課程的教育已不能滿足社會的需要，突出表現為畢業生的創新實踐能力不足。創新能力不足是因為“填鴨式”教學過多，學生參與知識的形成過程少，“學生成了動物園的老虎—只會吃現成的，失去自己捕獵的能力”，這就需要加強教學方法的改革；實踐能力不足是因為理論與實踐結合得不緊密，學生受到的實踐鍛煉不夠，這就需要加強實踐教學環節的改革。創新實踐導向的基礎化學系列課程的教學改革勢在必行，改革的出發點就是以培養學生創新實踐能力為目標，以滿足學生職業生涯發展為需要，在夯實化學基礎的同時融入創新精神和實踐能力培養的教育元素，提高育人質量，為創新應用型化學人才的培養奠定基礎。

1 優化整合基礎化學課程教學內容，重新修訂教學大綱

基礎化學系列課程教學的根本目的就是在“基礎理論”和“基本技能”的基礎上，實現立體思維模式及綜合能力的培養。承擔基礎化學系列課程的教師在統一思想的前提下，按創新人才培養的需要，突破單一課程建設與改革的局限。根據各門課程的特點，結合各專業的人才培養目標，強化課程間的合理銜接，優化整合系列課程的教學內容，重新修訂完成不同專業17門理論課和10門實驗課的教學大綱，搭建了基礎化學系列課程間的交叉、互補、有機融合的教學體系。避免重復內容的教學，注重系列課程中重復內容的應用與拓展，在學時不變甚至壓縮的情況下，按照符合工業實際發展趨勢的原則，刪除大綱中陳舊內容、增添符合發展趨勢的新內容，內容增加更新20%。作為教學內容載體的教材是保證教學質量的關鍵。現行教材內容陳舊，為了適應學科發展及創新性人才培養的需要，編寫了七部與時俱進的教材以實現教學內容的改革和更新，為創新人才的培養奠定了堅實的理論基礎。

2 構建“教師為主導，學生為主體，教學方法多樣化，教學手段合理化”的基礎化學課程教學模式

2.1 教師為主導

教師是教學的主導，只有富有創新精神的教師，才能引導培養出具有創新興趣的學生。因此，一方面教師要結合教學研究課題，通過在教學研究與改革過程中不斷探索與實踐，實現教師創新教育能力的自我培養和完善。另一方面低年級的大學生雖然意識到創新實踐能力的重要性，但面對如何選擇適合自身的實踐活動來有效地鍛煉、提高自己的創新實踐能力并沒有明確清晰的規劃，這就需要教師為其創設出有益于培養其創新精神和實踐能力的教學活動，并積極引導學生參與到教師的教學環節中，激發學生的創新欲望，這對提高學生的創新能力是非常有利。

2.2 學生為主體

學生是創新實踐能力形成和發展的真正主體，對學生任何外部的培養和塑造終將通過自身的努力實現“內化”，因此在培養學生創新實踐能力的過程中要特別關注學生發展的“內發性”[3]。為了改變學生被動學的狀態，調動其主觀能動性，鞭策學生參與到教學中來，在理論講授與生活密切聯系的內容時，大膽放手給學生參與講授和討論的機會，教師和其他學生共同質疑、討論和解惑。通過這種互動式學習及時發現并解決問題。學生親身體驗到知識的形成過程，調動了學生的學習主動性和興趣；學生對知識理解更加深入，能更好地將理論和實踐融會貫通，對理論性很強的課程的學習不會再產生為難情緒[4]。實踐教學中鼓勵學生自主選題，獨立設計實驗方案并進行試驗，無論成功還是失敗，學生都切身體驗了科學研究的全過程，并從中汲取教訓，收獲成長。

2.3 教學方法多樣化

教學方法是制約學生創新精神和實踐能力培養的關鍵。在課堂教學中，摒棄傳統的“填鴨式”教學，根據內容特點，將師生間互動強的啟發式、設問式、討論式等開放式教學方法靈活穿插應用，將呆板的“一言堂”式的封閉型教學轉變為開放型教學。課堂上充分發揮教師“問題-引導-解惑”三位一體的功能，教師引導學生參于教學活動，鞭策學生積極思考，學生通過“聽-想-說”融入教學過程中，在師生互動交流中，學生通過自主學習，形成創新能力，實現了“聆聽-思考-交流”的立體思維模式及綜合能力的培養。實踐證明參與型學習方式比單純接受型的學習方式更能激發學生的學習潛能。

2.4 教學手段合理化

利用信息時代的教育技術，以教材內容為基礎，將知識點制作成融文字、圖片、動畫、聲音為一體的多媒體課件。并且為了使理論教學與實踐密切結合，又將企業生產中的典型實例、相關的科技前沿精選制作到課件中，將課堂變現場。教學過程中，針對不同的教學內容恰當、合理的使用教學手段，在應用多媒體輔助教學時，更加注重師生間的情感交流，創設出有利于學生積極參與討論的問題情境，注重給學生思考的內容、機會和方法。課堂教學時間畢竟是有限的，教給學生獲取知識的途徑與方法，引導學生進行課外學習是非常重要的。憑借互聯網的信息技術，推進“有限課內，無限課外”是基礎化學系列課程創新實踐教學改革的重要舉措。以超星爾雅網絡教學平臺及中國大學MOOC平臺為依托，以實現教育效益最大化為目標，構建了豐富的基礎化學系列課程教學資源，僅物理化學一門課程的線上資源就包括多媒體課件1008頁，知識點模塊視頻100個，實踐能力培養資源118個，效果檢驗資源20個。學生在課前課后都可以利用平臺資源開展個性化的自主學習，學生將學習進行到“無限課外”，解決了“有限課內”所不能完全達到的教學目的，使課堂教學得以延續和補充[5]。

3 構建“基礎—綜合—設計”以及“創新”的層次化、遞進式實踐教學體系

實驗教學是培養具有創新意識、創新實踐能力的化學化工人才的重要環節。依據“實踐-理論-再實踐”的認識規律及循序漸進的原則，將基礎化學實驗教學與創新教育融為一體，建立了“基礎性實驗-綜合性實驗-設計性實驗”以及“創新性研究”層次化、遞進式實踐教學體系。做“實”做“全”基礎性實驗，旨在加強基礎理論、知識、技能、思維、能力的教育與培養，使學生掌握基本的實驗方法和技能。做“深”做“強”綜合性實驗，旨在引導學生學會獨立思考，培養學生的綜合應用能力和采用多種實驗手段和方法分析、解決實際問題的能力。做“活”做“新”設計性實驗，學生根據實驗選題，在“查閱文獻-方案設計-實際操作-結果分析”等各個科研環節得到鍛煉，旨在讓學生熟悉科學研究的全過程，培養學生的創新素養，激發學生的創新意識及對科學研究探索的向往[6]。課內實驗向課外創新實踐延伸，學生借助學科優勢，擔任教師的科研助手參與科研項目研究，并在教師的指導下申報大學生課外科技活動項目及學校、省、國家級創新性計劃項目，從而提高自身的實際創新能力。集傳授知識、培養能力和提高素質于一體的“基本操作技能-綜合應用技能-創新研究技能”階梯攀升式的訓練過程，是培養學生創新精神和創新能力的重要環節和手段。學生穩固掌握實驗知識和技能，學會科學的思維方法，不斷獲取知識，最終實現創新能力的內化。

4 構建“教師科研-課堂教學-科技創新競賽”三位一體的互動模式

教師依托自己在研的科研項目，以科研帶動教學，課堂教學中以理論教學為依托，融入反映各學科領域的新成果、新技術、新方法以及教師科研成果內容，既保證了教學內容的先進性，又能夠充分調動學生的探究欲望，形成了科研與教學的良性互動。教師為學生提供進行創新實踐的課題和場所，給學生提供了創新能力形成的機會和經歷，學生依托教師的科研項目，通過完成項目任務訓練創新思維能力，強化創新實踐技能，學生的創新能力得以有效鍛煉。每年的大學生科技創新項目、“挑戰杯”大學生系列科技競賽，學生都會在教師指導下進行，學生參賽作品的質量大幅度提高，形成了科研活動與科技創新競賽的良性互動。一些基礎好、能力強的學生通過參加大學生創新創業訓練計劃、“挑戰杯”競賽等創新活動，使課堂之內習得的知識在課堂之外得到了進一步強化的好機會，學生在進行科研活動的同時，自身的創新能力也得到了提升，其今后的學習也將更具有針對性。理論-實踐-創新競賽使教學內容得以鞏固、拓展和延伸，形成了課堂教學與科技創新競賽良性互動[7]。

5 實施效果

本課題自2011年初正式啟動，通過對基礎化學課程的整體規劃和設計，把基礎化學教學與創新教育融為一體，給學生提供了創新能力形成的機會和經歷，學生的創新能力得以有效鍛煉，創新水平得以大幅提升，創新研究碩果累累。2013年-2018年，學生參與各級各類“大學生創新創業訓練項目”共計61項，其中省級大創項目26項，國家級大創項目15項，參與各級各類“挑戰杯”競賽獲獎40項。創新實踐導向的基礎化學課程群教學改革與實踐，增強了課程教學的針對性，使學生樂于學、學得到、善于用，培養了學生的創新精神，使學生擁有了創新思維并掌握了一定創新方法，學生在大學一、二年級收到了很好的創新實踐的啟蒙式教育，為創新人才的培養奠定了堅實基礎；同時也促進了課程與教材建設，促進了教師業務素質的提升，促進了教學水平與教學質量的提高，創新實踐導向的基礎化學群課程教學改革研究的深入化必將為學生創新實踐能力的培養和提高進一步創造條件。