基于產學研協同育人模式的應用化學專業實踐教學改革
——以福建師范大學應用化學專業為例

龔華珍，黃倩，林清強，盧玉棟，游瑞云,＊

1 福建師范大學化學與材料學院，福州 350117

2 福建師范大學生命科學學院，福州 350117

習近平總書記在黨的二十大報告中指出[1]：實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐，加強企業主導的產學研深度融合，強化目標導向，提高科技成果轉化和產業化水平。產教融合協同發展，為人才培養提供全方位、多層次的實踐教學平臺，全面提高人才的綜合能力、實踐能力、創新創造能力，考慮企業的需求培養人才[2,3]。在傳統實踐教學中，教材是多年前出版的，一些教師按照教材教學案例進行教學，教學案例陳舊；實驗教材中驗證性實驗偏多，綜合設計性實驗較少，不利于學生創新能力的發展；在見習實習環節，一些學校學生只是參觀工廠，學生難以將所學知識與實際結合。產學研協同育人通過多方資源，如學校的教育和科研資源、企業的創新技術資源、研究機構資源等協同培養人才。產學研協同育人是完善大學創新體系、加強創新創業教育、提高學生的創新實踐能力的一個重要途經，其對促進高校、研究機構、企業科技成果的轉化，加速成果產業化具有重要作用。

應用化學專業是要培養能夠以專業基礎知識、基本技能為根基，并嫻熟運用專業技能、把握研究方法的應用人才[4]。該專業學生不僅是簡單的“學習”化學，更重要的是“應用”化學。所以學生既需要學好化學知識，更要與實踐相結合。針對現階段高等院校本科畢業生實踐能力弱、就業形勢嚴峻等問題，以“厚基礎、重能力、因材施教、校企產學研聯合”為總體思路，福建師范大學應用化學專業的實踐教學改革以產學研項目為主導，從實驗實踐改革、產學研實踐基地建設等方面完善了應用化學專業的實踐教學，產學研協同培養學生的創新能力，同時也為企業輸送優秀人才。

1 實踐教學背景與目標

隨著經濟的發展，國家對應用型人才的需求日益迫切，為了解決人才問題，越來越多的本科院校在做好基礎理論教學的同時，通過實踐學習使學生更多與企業相接觸，看到目前專業領域內的人才需求和行業發展。為了實現應用化學專業的培養目標，需要進一步加強實踐教學的工作。實踐教學是培養學生創新思維和應用能力的有效途徑[5]。應用化學專業的實踐教學應落到實地，深入行業，了解相關領域的技術難題。通過實踐教學，學生將課本知識轉化為切實的生產力。在產教融合的背景下，更鼓勵將產學研項目與實踐教學相結合，培養綜合能力高、實踐能力強、創新能力強的高素質人才。

福建師范大學(下稱學校)應用化學專業于2003年開始招生，歷經20年的發展，該專業傳統的培養目標較為簡單。在改革后的實踐教學支持下，培養目標更加全面、具體，全方位提升學生的能力。涉及化學基礎、應用化學與社會、科研或開發解決方案、知識整合能力、應用與創新思維能力、項目組織管理能力，對素質的要求也更高。具體的培養目標對比如表1所示(選取學校2014級與2020級應用化學專業培養目標[6,7]說明傳統、近年培養目標對比)。學校應用化學專業基于培養目標的逐漸提高，該專業培養人才的模式也相應發生變化。

表1 福建師范大學應用化學專業培養目標的對比

2 實踐教學過程與對比

2.1 傳統的實踐教學過程分析

應用化學專業傳統實踐教學模式如圖1所示，應用化學專業傳統的實踐教學課程包括基礎實驗課程教學、見習和實習實踐、畢業設計(論文)三個環節[8]。

圖1 應用化學專業傳統實踐教學模式

2.1.1 基礎實驗課程教學

基礎實驗課程主要包括：對應基礎化學理論課程如無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等開設的實驗，化工儀表與自動化控制實驗，精細化學品綜合實驗，應用電化學與分析綜合實驗等專業實驗。基礎化學實驗中驗證性實驗占比85%，綜合性實驗占比15%，學生缺少機會創新。專業實驗雖然含有綜合性實驗，但部分教師每年教學都是按照書本的案例進行教學，由于教科書是多年前出版的，書中的案例對于現在來說較陳舊，不利于培養學生的創新思維。

2.1.2 見習、實習實踐

見習、實習實踐環節，一般安排帶隊教師帶領學生到工廠見習、實習；先由工廠的相關人員對學生進行工廠安全教育、介紹工廠的相關情況和本次實習相關內容；其次由工廠車間的負責人帶領教師、學生進入生產車間參觀學習，使學生對生產工藝、生產設備等簡單了解；最后由學生撰寫實習體會或實習報告結束該環節。有些工廠在學生畢業實習階段可能還安排有頂崗實習。企業基于保密的原因，學生在見習、實習環節僅僅停留在參觀、了解層面，難以對生產過程和實踐有深入的體會，即使部分學生有頂崗實習，也因學生實習的時間較短，企業不重視對學生的培養。同時部分帶隊教師對企業的生產認識不夠深入，不能有效指導學生。

2.1.3 畢業設計(論文)

在培養方案中學生在完成畢業設計(論文)階段，可以對綜合運用專業知識技能方面得到有效提高，實際上學生畢業設計(論文)的內容與學校分配指導教師的科研方向相關。由于個別教師與企業合作的較少，所以指導學生的畢業設計(論文)與應用化學專業的實際生產可能不相關。

2.2 產學研實踐教學過程分析

2.2.1 建設校內實驗教學平臺

化學作為一門以實驗為基礎的學科，應用化學專業也離不開實驗。在傳統的教學中，學生認為期末考試只考理論知識，因此學生不重視實驗課。在產學研的實踐教學中，實驗課程與其他課程是同等重要的位置。將產學研項目與實踐教學融合，加強學生對實驗的應用能力，培養適應行業發展的人才[9]。

首先，依托學校的實驗教學平臺，對學生進行基礎實驗課程的教學，如：國家級化工綜合實驗教學示范中心、福建省化學實驗教學示范中心、福建省化學拔尖人才培養模式創新實驗區、福建省功能材料研究與新技術開發公共實驗平臺、福建省高分子材料重點實驗室等實驗教學平臺，具體的校內實驗教學平臺如圖2所示。

1028 Prognostic factors of acute cardiogenic ischemic stroke patients treated with alteplase intravenous thrombolysis

圖2 福建師范大學應用化學專業校內實驗教學平臺

在每一節基礎實驗課上，學生要完成當堂課的實驗，包括理解實驗的原理方法、掌握實驗操作等；學生思考討論對本節實驗裝置可以進行哪些創新改進，若學生提出較好的建議，教師指導學生將創新點寫成論文、專利等，培養學生的創新能力；教師向學生介紹本節實驗在產學研合作企業中工廠的應用，有利于學生了解產學研項目，也可以避免出現“學生覺得學校學的實驗只在實驗室里有用”這個現象。增加綜合性實驗、設計性實驗、創新型實驗，改革前后各類型實驗占比情況如表2所示。綜合性實驗、設計性實驗、創新型實驗中主要融入產學研項目的案例進行教學，例如在聚丙烯酰胺實驗中，將它的合成、改性、應用整合為一個綜合性實驗，與實際產學研項目相關的部分結合，培養學生的循環思維。實驗教學案例是產學研中各個合作企業的案例，有效將產學研項目融入教學實驗中，可以避免教學案例的陳舊，而且可以實際的生產案例帶動學生的學習。在課外，將學生改進的實驗裝置作為大學生創新創業比賽的參賽作品，學生參與大學生創新創業比賽，有利于提升學生的應用與創新能力。

表2 改革前后各類型實驗占比情況

其次，對于學生的校內實驗實踐，增加了虛擬仿真實驗和虛擬仿真實訓課。虛擬仿真實驗屬于線上實驗，有線下實驗不具備的優勢，例如污染大、易發生事故、實驗過程易出錯等實驗可以利用虛擬仿真實驗進行教學。虛擬仿真實驗有助于提高實驗教學的效果，學生通過虛擬仿真實驗進行預習，可以減少實驗過程中廢液的產生，提高實驗預習質量[10]。學校為學生提供近200個虛擬仿真實驗項目資源，涵蓋多門實驗課程以及實訓課程。在虛擬仿真實訓課中，將根據產學研項目模擬相關企業的生產工藝用于課堂教學，線上虛擬仿真實訓可節約教學成本、避免一定的危險性。學生通過在虛擬仿真實訓中完成不同的操作工序，熟悉整個項目的生產工藝包括設備、儀表等，為后面企業實習打基礎，并提升學生的實際應用能力。學校的虛擬仿真實驗室由專門負責實驗室管理的教師進行管理，學生在課后想練習虛擬仿真實驗，則可通過學校平臺申請，管理教師審核后進行練習。虛擬仿真實驗、實訓項目也可以將軟件安裝到學生的個人電腦上，通過學校的賬號密碼登錄，這樣學生就可以隨時隨地進行練習，為教學提供了極大方便，即使在疫情期間“停課不停教、停課不停學”的情況下，實驗教學、生產實習都能正常進行。

再次，在大三的上下學期和大四上學期，分別對精細化學品、應用電化學、應用催化三個方向安排專業課程設計與課程見習。在課堂上將對應企業中運作的項目進行課程設計與教學，教師收集企業在運行中遇到的難點，用于課堂教學中，讓學生思考并應用專業知識進行設計解決方法，以企業難點攻克促進學生學習，將“產”與“學”結合，能夠起到項目式驅動學習的效果。

此外，學校不定期安排專業實踐活動，如舉辦“化學探索不止，砥礪初心長存”“創‘皂’青春夢想，義賣從心啟航”等實踐活動。在實踐活動中，學生們設計了利用高錳酸鉀和不同物質反應形成不同顏色的物質從而制作高錳酸鉀紅綠燈、利用碘蒸氣的性質制作指紋顯現等科普實驗，利用實驗課上制作的手工皂在學校舉辦義賣活動等。專業實踐活動將理論應用于實踐，讓化學貼近日常生活，激發學生學會在生活中應用化學知識、化學實驗的興趣。

2.2.2 建立產學研教學實踐基地

建立產學研教學實踐基地是構建實踐教學的重要部分，學校依托教師的產學研項目、研發基地、科技特派員政策，建立了校企溝通的橋梁；利用學校、企業雙方的優勢資源互補，協調培養人才，學校科研師生團隊為企業解決難題，企業將所遇難題與解決供教學使用實現校企雙贏[11,12]。學校現已與福建洋嶼環保科技股份有限公司、福建勝華農業科技發展有限公司、福州秋壟心田農業科技有限公司、福州貝樹環保產品有限公司、福州仁量生物制品有限公司、福建三狀元生物科技有限公司、福州漢佰康生物科技有限公司等企業共建“教學實踐基地”。

例如，學校在福建勝華農業科技發展有限公司建立產學研實踐教學基地，該公司將茶油壓榨生產線、茶皂素提取生產線等作為產學研實踐教學項目。首先，在校內專業課程設計時，教師以福建勝華農業科技發展有限公司關于茶油壓榨生產線、茶皂素提取生產線等為課題，讓學生分組合作完成課程設計，涉及茶油壓榨的工序、難點(如生產路線的設計要考慮成本最優、利潤最大、副產品的處理、工業除雜、三廢處理、選址等)，發揮學生自己的想法進行設計。其次，課程設計完成后再進入公司的產學研實踐教學基地進行實地教學實習，將真實工廠與學校教學一一結合融入，學生體會理論知識的實際運用，真正發揮產學研實踐教學基地的作用。學生實習報告中繪制的山茶油生產流程圖如圖3所示。

圖3 學生實習報告中繪制的山茶油生產流程圖

在實習過程中，學生可以結合課堂分析的企業項目相關難點及解決方案，深入理解體會，靈活運用專業知識。實習過程以學生為中心，調動學生的主動性，充分發揮產學研協同育人的作用，培養學生的綜合實踐創新能力，結合企業的需求培養學生，增強學生的市場競爭力。有些學生在從產學研實踐教學基地返校后，將萌生的創新想法與教師溝通，并在教師的引領下設計成專利并發表。學校在福建勝華農業科技發展有限公司的產學研實踐案例“基于油茶循環產業鏈構建的應用化學專業人才培養”，已被中國高等教育學會認定為“校企合作雙百計劃”的典型案例。

實踐教學的成功離不開實踐教學師資隊伍的建設[13]，教師水平的高低直接影響學生的實踐效果和創新能力的培養。學校應用化學專業實踐教學師資建設從學校、企業兩個角度建設實踐教學的教師隊伍。在學校方面，遴選負責、參與產學研項目的教師擔任該專業實踐教學的教師，以及專業課程設計、綜合設計實驗的教師。基礎化學實驗課程的教師、虛擬仿真實驗實訓課程的教師需要每年到企業進行相關實驗教學培訓。在協作企業方面，企業安排專家、項目負責人到學校做外聘教師。學生在實踐基地實習時，企業根據學生的分組情況，為每組學生安排行業導師。學生自行選擇學校教師、行業導師作為畢業設計的指導教師。此外，學校在引進該專業教師時，會更加注重應聘教師的企業經驗。

2.2.4 實踐教學管理及過程評價

加強實踐教學管理，對實驗課程、產學研實踐等不同的教學環節設置相應的教學管理，在學校由教師進行管理，在企業中由企業專門的負責人(行業導師)進行管理。

在此基礎上，學生的實踐成績評價由以往單一的教師評價轉化為多元素評價，更注重過程性評價，注重學生在過程中對知識的學習和運用。評價主體也由任課教師評價，增加了學生自評、學生他評等，應用化學專業實踐教學的學生過程性評價如表3所示。學生的實踐成績包括基礎實驗課成績、專業課程設計成績、虛擬仿真實訓成績、產學研實踐教學實訓成績等，并將學生參與產學研項目的成果如各大比賽、申請專利等納入獎學金評選范圍。

表3 福建師范大學應用化學專業實踐教學的學生過程性評價

2.2.5 組織參加賽事與政策支持

在校期間，學校安排了應用化學學科前沿講座、就業講座，以及創新創業課程等。在課下鼓勵學生開展創新實驗研究，通過中國·海峽創新項目成果交易會、“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、中國“互聯網+”大學生創新創業大賽等賽事，向社會展示該專業師生的研究成果，吸引有技術需求的企業來校對接，實現校企的良好互通，擴大合作企業的覆蓋面。結合產學研項目，通過大學生創新創業訓練計劃平臺等，開發學生的創新思維能力。學生的基本素質得到提升，體會到書本知識不再停留在課堂上，能積極主動地將書本知識運用到實際中，從內心深處體會到運用知識的快樂，有效明確自己的學習目的，積極主動地學習知識。在綜合素質方面，學生的動手實踐、綜合應用、創新、分析和解決問題等能力有了顯著提升，項目研究與成果轉化等方面也得到提升。

政府層面制訂相關法規作保障，對從事產學研研究工作的教師在工資福利待遇、職稱評審、項目申報、崗位競聘、獎勵等方面進行保障，從而有效地調動參與教師的積極性，推動產學研合作向深度融合方向發展，提升高校教學實踐的效果。

3 專業實踐教學的建設成果

應用化學專業產學研協同育人的實踐教學模式有利于培養學生的主動性、創新性及適應性，也有利于解決企業的某些問題。新的實踐教學模式對比傳統的實踐教學有更好的完善和發展，深入貫徹產學研結合下“資源互補”的理念。學校已經建立了應用化學專業產學研協同育人的實踐教學模式如圖4所示。

圖4 應用化學專業產學研協同育人的實踐教學模式

近年來，學校應用化學專業通過產學研協同育人模式培養學生，在師生的共同努力下，取得了較好成績。學生共獲大學生創新創業訓練計劃立項資助152項，其中國家級32項，參與教師科研項目56項。在“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽等活動中，取得了國家級銀獎2項、銅獎1項、省級金獎16項、銀獎22項的優異成績，申請國家專利57件，創建公司12家。學校應用化學專業學生參與項目如表4所示。

表4 福建師范大學應用化學專業學生參與項目

本專業依據社會需要，面向科研、面向企業、面向基層，不斷拓寬專業口徑，積極參與海峽西岸經濟區建設，充分發揮人才優勢及地方資源優勢，在應用化學發展方向上突出了精細化工、應用電化學和應用催化三個特色方向的培養。很多畢業生考取了應用化學相關方向的碩士研究生，包括廈門大學、南開大學、北京理工大學、華南理工大學、武漢大學、美國韋恩州立大學、英國格拉斯哥大學以及中國科學院物質結構研究所等。在產學研協同育人模式下培養的畢業生，大部分參加工作時都選擇了與專業相關的崗位，如實驗員、地質測試研究、質量檢測、環境和食品藥品檢測等技術與管理工作。部分學生考取公務員，進入政府部門工作；也有學生從事教育行業等。以2014級和2016級應用化學專業的學生為調查對象收集的有效調查問卷如圖5所示，展示了學生畢業去向所占比例，這部分學生畢業4年、2年，目前工作相對穩定。

圖5 2014級和2016級應用化學專業學生畢業去向調查

4 結語

產學研協同育人，有利于加深校企合作，促進產學研深度融合。福建師范大學應用化學專業的產學研協同育人實踐教學改革，對提高學生的創新能力、科研思維、實踐能力以及本專業相關的升學就業具有明顯的促進作用，為其他高校應用化學專業人才培養提供一定的參考經驗。