新工科背景下地方院校化工專業實驗教學體系構建與實踐

王 莉 曹云麗 馮云曉 田 剛 韓永軍

(平頂山學院 化學與環境工程學院，河南 平頂山 467000)

我國正在實施創新驅動發展、“中國制造2025”、“一帶一路”等重大戰略[1]，新工科背景下地方院校要根據上述戰略需求，培養具有較強行業背景知識和工程實踐能力，能夠勝任行業技術與社會發展需求的應用型工程技術人才[2]，因此助力產業轉型升級，服務區域創新發展，是新工科背景下應用型本科院校的使命。

實驗教學是應用型本科院校化工專業人才培養的重要環節，是學生獲得實踐能力的基本途徑。但是目前的實驗教學環節存在以下問題：一是長期以來，地方本科院校辦學定位不清，受學科思維的影響嚴重，教學過程重理論輕實踐，實驗課程往往隸屬于理論課程，各門課程實驗相對割裂、不成體系；二是實驗項目陳舊，多為驗證已有的理論成果，或者致力于探索驗證課程相關的學科規律，驗證性實驗內容占比較大，綜合性、設計性、創新性實驗開展不力，不利于工程實踐能力、服務產業發展能力的培養。三是實驗課程過度注重教師的教，忽視學生的學，主要表現為教師不能放手讓學生自主探索實驗或合作實驗，學生實驗課上“照單抓藥”，按照教師的思路和設計被動實驗，長此以往，學生的主動性逐漸喪失，其實踐能力、思維能力、分析和解決問題的能力未能得到有效的提高。

平頂山是河南省尼龍化工生產重地，平頂山學院化學工程與工藝專業是河南省一流專業建設點，肩負為地方行業發展輸送工程人才的重任。為了提升學生工程實踐能力，我們對實驗教學體系進行了研究，認為化學工程與工藝專業實驗教學體系應該打破現有的課程實驗壁壘，以應用型人才實踐能力培養為導向，構建模塊化的實驗教學體系，開發綜合性、創新性的實驗項目，實行以學生為中心的實驗教學模式，落實能力導向的考評體系，建設科學適宜的實驗教學組織管理機制，是培養應用型人才必須解決的問題。

1 實驗教學體系建設思路

扭住頂層設計，貫徹“學以致用”的教育理念，不斷凝練突出“兩個融合”(產教融合、專創融合)，建設“三級平臺”(實驗平臺、實習實訓平臺、創新創業平臺)，實施“四化建設”(工程化平臺、項目化載體、團隊化指導、協作式學習)的實驗與工程訓練教學理念，構建“234兩融三級四化”實踐教學體系，提升學生工程應用能力和創新創業能力。

瞄準畢業要求，依據化工專業畢業要求設計實驗教學體系，保證實踐教學能有效支撐畢業要求。實驗教學體系彰顯“產教融合、專創融合”的特色，跟蹤尼龍化工行業技術發展需求，加強工程創新訓練項目建設，形成以工程創新項目訓練為引導，綜合性、設計性、創新性實驗與工程訓練項目互融共通的實踐教學體系。梳理專業實踐課程內容，根據基本原理探究、基本技能訓練、設計創新訓練、特色工程項目訓練為一體的實驗教學內容，建設驗證性、綜合性、設計性、創新性、工程項目相互融通，由簡單到復雜、由單一到綜合、目的明確、能力螺旋進階的實踐課程體系；改進教學方法，充分利用信息化教學手段，建設實驗課件梳理內容、動畫揭示儀器工作原理、仿真實踐訓練操作技能的信息化實踐教學體系，實施“翻轉課堂”教學模式改革；改革教學評價方式，實施課前信息化平臺診斷、課中小組討論式、合作探究式實踐形成式評價、期末設計性實驗終結式評價相結合的評價方式，注重學生動手能力、團隊協作能力和創新能力的培養。

2 實驗教學體系構建

2.1 重構模塊化的“實驗項目超市”

化學工程與工藝專業現有無機及分析實驗、有機實驗、物理化學實驗、化工原理實驗、化學反應工程實驗、分離工程實驗、化工熱力學實驗、煤化工工藝學實驗和精細化工工藝學實驗，共60個實驗項目。在2018版人才培養方案制定過程中，為了加強學生的實踐動手能力，一是將實驗課程與理論課程分離，改為獨立實驗；二是實驗課程按大類分為化學基礎實驗和化工專業實驗，為重構模塊化“實驗項目超市”奠定了基礎。

通過對傳統實驗項目進行刪、減、增、融，以遵循學生能力發展為導向，構建模塊化的“實驗項目超市”。超市按照技能階層分為必備技能區、設計創新實驗區、工程項目訓練區，重構后的實驗項目數為120個左右，為學生提供個性化的實踐訓練項目，調動學生的實踐熱情。除去基本技能訓練實驗項目，其他實驗項目設置備選實驗項，包括排障型、設計性、綜合性、應用性、創新性實驗項目。

2.2 制定“五維一體”的教學質量標準

實踐教學環節開課形式多樣，教學質量監控難度較大，需要一個相對完善的監控機制和一系列有效措施才能保證其順利執行。制定了“教學準備、教學條件、教學內容、教學過程、教學效果”五維一體的教學質量標準。教學準備指評價學生預習、教師預做、實驗儀器準備情況；教學條件指實驗環境、實驗教材是否滿足實驗教學要求；實驗教學內容是否符合實驗教學大綱、實驗項目是否緊跟技術發展，是否有利于激發學生創新思維；教學過程主要是考查教師的教學態度、教學方法與教學手段，考核學生運用知識、使用儀器設備、項目設計實施、分析解決問題以及創新實踐能力；教學效果考核學生是否達成教學目標。

2.3 施行“翻轉課堂”的實驗教學模式

實行“翻轉課堂”實驗教學模式，課前學生自主預習，實驗課程網絡平臺提供豐富的課件、動畫、虛擬仿真實訓、在線測試資源，學生通過生生互動、師生互動等形式，自主學習實驗內容，初步達成預設目標。預約過程，實驗項目作為“實驗超市”的“商品”，學生在分組充分預習之后，網上預約實驗時段。

課中陪伴式教學，采用“生問師答、明確目標、裝置陷阱、分組合作、師問生答、探究結論”。由學生針對預習過程中出現的提問，教師進行提示，通過討論探究答案；教師在實驗開始前人為設置實驗裝置缺陷，由學生分組合作探索，期間教師可對學生進行提問，引導學生解決問題，學生分組探究實驗結論。課后學生獨立完成實驗數據分析討論，形成實驗報告。

2.4 重構“三元”實踐教學評價體系

為了保證實踐教學質量，對傳統的教學考核評價內容和方法進行重構。構建“診斷式評價+形成性評價+終結性評價”三元結合的評價體系。課前通過信息化平臺收集學生自主預習診斷式評價結果，教師依據評價結果環節引導學生針對式課堂討論；課中以小組討論后，由學生講解儀器儀表作用、實驗流程、實驗重點控制點等，合作探究實踐，教師記錄過程成績，課后自主對實驗數據進行分析討論，形成實驗報告，作為形成性評價；期末終結式評價采用學生從考核實驗項目庫自選項目，設計實驗方案，與指導教師討論可行性，小組合作完成實驗，撰寫實驗報告的形式。評價方式引導實踐教學訓練學生實驗設計能力、分析解決復雜工程問題的能力、創新能力。

2.5 完善實踐教學質量保障措施

注重教學管理科學性和有效性。一是建立實驗教學基層組織。實驗項目超市使得實驗課程沖破了原有的教研室歸屬壁壘，在建立與專業教研室平行的，獨立的實驗教學基層組織，負責設計實驗教學項目、開發實驗教學儀器、組織實驗教學，進行實驗室統一管理。二是建設實驗室開放管理制度。實驗課程的改革將有效提高實驗室利用率，要求對現有實驗室管理制度做出調整，加大實驗室開放力度，實施實驗室預約制。三是實行暑期本科生學術研究項目制。大學生科技創新活動在暑期開展，學生在實驗超市自主選擇項目，設計實驗路線，在實驗室超市選擇預約實驗室，學院調配指導教師，通過實踐，提升學生的創新創業能力。

3 結語

強化實踐教學、深化創新創業教育是新工科應用性人才培養的突破口，充分發揮實踐教學改革優勢，應用已有實踐教學改革成果，針對實踐教學存在的問題與不足，構建課堂、師資、校企、平臺、保障一體化的實踐育人共同體，集聚校內外資源，面向全體學生，增強學生的工程實踐能力和創新創業能力，促進學生全面發展，我們任重而道遠。