新工科背景下地方本科高校實驗課程教學改革探討
——以高分子化學實驗課程為例

聶勝強 陳舒憶 成 剛 左成光 覃 慧

（1.貴陽學院<化學與材料工程學院>，貴州 貴陽 550005；2.貴陽市食品藥品檢驗檢測中心，貴州 貴陽 550005）

隨著我國經濟的發展和社會的進步，制造業的振興對人才培養也提出了更高的要求。 工科是制造業的基礎和關鍵，在我國產業結構調整的關鍵時期，工科教育在高等教育體系中的地位和水平是實現國家制造業轉型和升級以及提升國家制造業競爭力的重要體現。 在這樣的背景下，“天大行動”“復旦共識”和“北京指南”的提出，為“新工科”人才培養模式和方向指明了方向[1]。 對于工科培養而言，實踐是工程的本質和創新的基礎，而實驗課程是培養工程實踐能力和創新創業能力的基礎性課程[2]。 因此，“新工科”的建設過程中，對實驗課程的教學有了更嚴格的要求。 地方高校不僅要對接當地經濟，也應該在“新工科”背景下，逐步探索和實踐實驗課程體系的教學改革，培養更多符合當地需求市場的工程技術應用人才，推動當地制造業的振興和產業結構的調整。

1 地方本科高校實驗課程教學現狀分析

1.1 實驗項目的問題分析

實驗是自然科學的基礎[3]。 以高分子化學實驗課程為例， 高分子化學實驗是驗證高分子化學理論，提高學生的邏輯分析和解決問題能力的一門專業基礎課。 但現行高分子化學實驗的教學通常以聚合方法為主線設置實驗項目，存在實驗項目老舊，可個性化選擇的實驗項目少的現象。 絕大多數實驗項目如“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合” 等屬于驗證性實驗項目，真正的綜合性、設計性實驗項目較為缺乏。 同時，實驗項目的設置和地方產業需求的脫節，造成學生在后續的實習實踐環節缺乏獨立解決問題的能力。

1.2 教師實驗教學方式的問題

“天大行動”指出，高校應提高學生的設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，培養具有工程創新力的人才。 創新能力的培養是關鍵。 教師在此環節中的引領起到了重要的作用。 實驗課程不同于理論課程，實驗課程的教師應起到啟發和引領作用而非被動式地向學生灌輸實驗步驟等內容。 在傳統實驗課程的教學模式中，每個實驗項目都被設定在一個特定的框架內，實驗目的、實驗原理、實驗步驟等一系列框架內的實驗項目使學生程序化操作的同時也限制了教師在實驗課程教學過程中引領作用的發揮。

1.3 學生學情分析

學生是學習的主體，“新工科”背景下的人才培養對學生的創新能力、分析解決實際問題的能力都提出了更嚴格的要求。 現在地方高校實驗課程項目的設置多以驗證性實驗為主，被動式地接受成為學生在實驗課程學習的主要方式， 不利于學生主觀能動性的發揮。 同時，互聯網日益發展的今天，高校學生成為主要的網絡 “原住民”。 傳統的教學手段已不能提起高?！熬W絡原住民”學習的熱情[4]。 如何激發“網絡原住民”參與學習的主動性勢必成為“新工科”背景下培養學生創新能力以及分析解決問題能力的關鍵。

1.4 實驗教學保障的問題

實驗教學是高等院校課堂教學的重要組成部分，也是培養大學生動手能力和創新能力的重要途徑[5]?！靶鹿た啤?人才培養計劃對地方高校的實驗教學保障體系提出了更高的要求。 在地方高校經費不足的條件下，一次性投入已經成為實驗教學設備以及場所的投入的主要方式。 在這樣的方式下，實驗課程教學改革實施難度加大。 同時，地方高校和本地企業的校企聯動的不足，地方高校與企業流于形式上的合作方式也不利于地方高校實驗教學體系的保障[6]。

2 新工科建設背景下地方本科高校實驗教學改革的基本理論分析

2.1 新工科建設背景下地方本科高校的定位分析

“復旦共識”對“新工科”背景下地方本科院校地做出了定位，“復旦共識”指出：地方高校需主動對接地方經濟社會發展需要和企業技術創新要求，把握行業人才需求方向，充分利用地方資源，增強學生的就業創業能力，培養大批具有較強行業背景和工程實踐能力的應用型人才。 地方高校產業化建立的起點是區域產業及企業需求，而人才培養和資源共享是產業化建立的根本動力[7]。 對于地方高校而言，對接產業布局，立足產業布局調整，開展深層次校企合作，服務產業需求，培養工程基礎領域的專業人才是履行自身使命、體現自身特色的根本要求[8]。

2.2 新工科建設背景下地方本科高校實驗教學的基本原則

在對接產業布局，立足產業布局調整，服務本地產業需求的定位基礎上，實驗課程需要突出培養學生更加扎實的工程基礎知識，還需要培養學生更加敏銳和發散的創新思維能力，讓學生足以應對將來工作中實際遇到的復雜工程問題。 因此，基于學習產出的教育模式（OBE）在實驗教學過程中的引入，將使學生掌握內容的方式從解決課程之中所出現的固定問題，拓展到解決未出現的或者隱性的開放問題上，促進學生工程思維和能力的提升[9]。 從學生本位的角度出發，在實驗項目的設置上進階匹配學生的學情和本地產業需求，在教學方式上針對學生網絡“原住民”的特點，適當引入微課等互聯網相關教學模式可更加激發學生學習的熱情，促使傳統灌輸式的教學模式向主動學習模式的轉變，提升學生學習的主觀能動性。

2.3 新工科建設背景下地方本科高校實驗教學的保障機制

服務本地產業需求是“新工科”背景下地方本科高校的基本定位之一，深化校企合作是“新工科”背景下技能型人才培養的重要途徑和模式， 是人才培養過程中學校和企業零距離接觸的有效措施[10]。 地方本科高校在與本地企業合作的形式上可開展多種方式。 在開設緊密結合本地產業需求的實驗項目的基礎上， 高校和企業合作的實驗教學方式可引導學生對抽象理論知識的具象化，鍛煉學生分析解決實際工程問題的能力。在這種校企聯動的合作機制下， 企業的應用型人才與高校將在實驗課程的實施過程中形成共同保障。

3 新工科背景下地方本科高校高分子化學實驗教學改革實踐

高分子化學是高分子材料專業最主要的必修課之一，作為《高分子化學》理論課程的實踐環節，高分子化學實驗課程擔負著向學生傳授實驗操作，使學生在實踐中認識、運用和把握高分子科學理論的重要作用。 “新工科”背景下，地方本科高校高分子化學實驗課程的教學應秉承突出實用， 服務地方產業的原則，在學生本位的基礎上著重培養學生創新意識以及工程思維。

3.1 實驗項目及教學過程突出應用

高分子化學實驗是一門專業實驗課，實驗項目的設置上應在實踐理論的基礎上培養學生解決實際問題的能力， 而以往的實驗項目通常為驗證性實驗，如“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”。 傳統的教學僅僅讓學生通過固定的實驗步驟，物料加入量等教材或講義上的描述重復實驗，觀察實驗現象，學生解決實際問題的能力并沒有得到鍛煉。 同樣以“甲基丙烯酸甲酯的本體聚合”實驗為例，讓學生理解本體聚合過程中發生的自動加速現象以及思考解決方案才是本實驗的關鍵目的。 因此在實驗教學過程中，指導教師可先設置一組實驗讓學生觀察自動加速現象引發的暴聚實例， 使學生在此環節中了解暴聚產生的原因以及現象。 在隨后的實驗中，可讓學生根據先前實驗的方案，自行調整實驗步驟、 原料的加入量等各項實驗參數，并在指導教師的帶領下自行解決先前實驗中發生的由于自動加速現象而產生的暴聚。 通過這樣的實驗項目設置以及教學模式， 既可以提高學生對實驗的興趣，也可以在教學過程中提高學生分析解決實際問題的能力。

3.2 引入網絡教學手段

隨著信息化時代的到來，為提高高?！熬W絡原住民”自主學習的熱情，可在教學過程中引入網絡教學手段，從而使教學方法更加的多樣化。 微課作為最近幾年新型的教學模式，與傳統的教學過程由于其具有針對性強，存儲方便等特點，更適合于實驗教學這種需要教學手段靈活的教學環節[11-12]。 例如，在乳液聚合實驗環節的教學過程中，指導教師可首先通過實驗模型模擬的方式向學生展示乳液聚合過程中的乳化作用、聚合過程中單體液滴和膠束以及乳膠粒的變化情況，使抽象的反應機理具體化，使學生在后續的實驗操作中更能直觀地觀察和分析乳液聚合實施過程的，從本質上掌握反應機理。 在這樣的教學手段下，學生在實驗中遇到的問題可結合實驗模型和實驗機理進行分析解決問題的方案，從而使學生分析問題和解決問題的能力得到提高。

3.3 校企聯動實踐理論

“新工科”背景下，地方本科高校人才培養模式應遵循服務本地，突出實用的原則，高分子化學實驗課程的教學上也應適應地方產業的需求。 傳統教學模式下高分子化學實驗課程的實驗項目僅僅只是對聚合過程的驗證，但企業更希望高校培養的學生能夠掌握從聚合開始到制備出實際產品的整個過程，因此在高分子化學實驗課程的實驗模塊的設計上， 可加入聚合、成型制備、表征檢測等整套的產品制備流程讓學生在實驗室理解高分子產品從原料到產品的生產環節。 例如，在懸浮聚合實驗環節中，可開設懸浮聚合聚苯乙烯小球的實驗項目，制備出的聚苯乙烯小球通過開設后續實驗的方式，讓學生自行查閱資料進行如磺化、氯甲基化等改性制備出離子交換樹脂，并進行離子交換能力的檢測。 使整個實驗過程成為一個完整的產品制備體系。 這樣的綜合實驗能使在學生掌握理論知識的過程中培養其工程思維。 其次，在這種產業化綜合實驗的基礎上，可與相關的企業聯合以選做的模式開設進一步實驗，收集企業在生產過程中需要存在的相關問題形成實驗項目，讓學有余力的學生在校企指導教師的指導下完成對實驗項目的探究。 通過這種校企聯動的實驗培養模式，在提高學生解決實際問題的同時，也能訓練學生的創新思維能力，更好地培養學生的工程思維以及素養。

4 結語

“新工科” 背景下的人才培養更注重學生工程實踐能力的培養，地方本科高校實驗教學改革應在對接產業布局，立足產業布局調整，服務本地產業需求的定位基礎上，突出實驗項目的應用屬性，以校企聯動為保障，同時引入互聯網等多元化的教學手段發揮學生學習的主觀能動性， 好地培養學生的創新能力、工程思維以及工程素養。