新工科和產教融合背景下應用化學專業課程改革設計

摘 要 產教融合發展是新工科建設的重要路徑，而課程建設則是新工科建設的落腳點。文章圍繞常州大學應用化學專業新工科建設需求，針對專業課“電化學分析技術”重知識、輕能力的問題，引入地方企業導師，將產教融合融入課程，對課程進行產教融合設計改革，從知識、工程能力和創新能力三個維度全面培養學生，支撐新工科專業建設。

關鍵詞 產教融合；新工科；應用化學；課程改革

中圖分類號：G424 " """""""""""""""""""""""" 文獻標識碼：A """ DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.24.033

The Curriculum Reform of Applied Chemistry under the Background of the New Engineering Education and the Integration of Industry and Education

——Take the \"Electrochemical Analysis Technology\" of Changzhou University as an example

Abstract The integrated development of industry and education is an important path for the construction of new engineering disciplines， and curriculum construction is the foothold of the construction of new engineering disciplines. The article focuses on the demand for the construction of new engineering disciplines in the Applied Chemistry major at Changzhou University. In response to the problem of emphasizing knowledge over ability in the professional course \"Electrochemical Analysis Technology\"， local enterprise mentors are introduced to integrate industry education integration into the curriculum. The curriculum is designed and reformed to comprehensively cultivate students from three dimensions： knowledge， engineering ability， and innovation ability， supporting the construction of new engineering disciplines.

Keywords integration of industry and education; new engineering; applied chemistry; curriculum reform

2023年教育部、國家發展改革委、工業和信息化部、財政部和人力資源社會保障部共同印發《普通高等教育學科專業設置調整優化改革方案》，提出“深化新工科建設”“對現有工科專業全要素改造升級，將相關學科專業發展前沿成果、最新要求融入人才培養方案和教學過程”“到2025年，優化調整高校20%左右學科專業布點，新設一批適應新技術、新產業、新業態、新模式的學科專業，淘汰不適應經濟社會發展的學科專業”[1]。

應用化學專業是我國普通高等學校的傳統本科專業，是一門以化學理論為基礎，以化學工程技術為手段，研究如何將化學知識運用到生產和生活中的專業，具有理工結合的屬性[2-3]。未來新興產業和新經濟需要的是工程實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才，應用化學專業這類傳統工科專業的轉型升級刻不容緩[4-5]。新工科的建設不僅僅體現在培養方案和課程體系的搭建上，還需要通過課程將專業改革落到實處[6]。

專業課是連接理論教學和工程實踐的橋梁，在人才培養體系中有著重要的地位。然而目前應用化學專業課普遍存在偏重理論教學、工程屬性弱的問題[7-8]。產教融合是一種將產業和教育緊密結合的人才培養模式。專業課的產教融合改革是實現傳統工科專業升級轉型的可行路徑[9]。本文將以常州大學應用化學專業“電化學分析技術”課程為例，從課程目標制訂、教學方案設計、考核方式改革、持續改進等方面介紹產教融合型課程改革方案，推進應用化學專業新工科建設。

1" 依據專業人才培養目標，制訂課程教學目標

常州大學位于江蘇省常州市，是江蘇省政府與三大石油公司共建高校，有著深厚的化學化工教學和科研基礎[10]。常州大學應用化學專業前身是1984年設立的工業分析技術專業，專業以工業分析為特色，旨在培養綜合素質高、創新能力強，在電子化學品和紡織化學品等領域從事分析檢測、科學研究、工程設計和技術管理的高素質創新型專業人才。“電化學分析技術”是常州大學應用化學專業本科學生的專業必修課，總共32學時，2學分。課程面向應用化學專業大三學生，學生已完成無機與分析化學、物理化學的學習內容，有一定的電化學和分析化學基礎。課程主要介紹利用電化學原理和方法定性及定量分析氣體或溶液的成分，以及測量電化學反應熱力學、動力學參數和電極反應過程。在質檢分析、化學電源、環境、生物醫藥、電化學合成等領域都有著實際的應用價值。

根據學校定位和應用化學人才培養目標，課程從專業知識、工程能力和創新素養三個維度設立了3個課程目標。課程目標1：掌握電化學分析技術的基本概念和基本原理。課程目標2：能準確獲取、分析電化學實驗數據，并獲得合理結論。課程目標3：理解電分析技術在特定應用中的局限性，根據實際測試需求選擇設計測試分析方案。

2" 圍繞課程教學目標，設計教學方案

圍繞課程目標，課程組設計了“一體三翼”的課程內容體系，實現知識、工程能力和創新能力的有機融合。

2.1" 專業知識翼

將電化學熱力學和動力學知識組成專業知識翼。要求學生達成課程目標1，即掌握電化學和電分析化學基礎知識的學習，此階段內容以課堂授課為主。包括電化學熱力學、電化學動力學、電化學測量體系基礎知識這3部分內容，總共6學時。雖然學生在物理化學學習過程中已接觸部分電化學熱力學的知識，但不夠深入且未涉及電化學動力學的知識，不足以支撐后續電化學分析技術的學習。課程遵循以學生為中心、以目標為導向的教學理念，按照教學目標將課程內容模塊化。考慮到理論學習枯燥抽象，教師以問題或習題帶出知識點的方式引導學生在課堂思考，部分講授以翻轉課堂形式完成，例如在電極過程部分，引導學生以小組討論形式串聯步驟速率控制步驟如何確定，以及準平衡態如何理解。通過學生自身的思考和與同學之間的討論，全面調動學生的學習積極性，讓學生的思維始終跟著教學模塊、教學思路，理解所學的內容和知識點。教師通過對課程思路的把控，以及對知識點的梳理，幫助學生將知識點串聯起來，形成知識網絡體系。

2.2" 工程能力翼

電化學分析測試技術部分的內容組成工程能力翼，通過學習電化學分析技術的原理以及應用，要求學生達成課程目標2。課程內容包括控制電勢法（電勢階躍法和電勢掃描法）、控制電流法、交流阻抗、電化學傳感器這四個部分。本階段課內教學18學時，配合課外線上教學。線下課堂以理論講解以及案例探討為主，教師講解分析方法的原理及應用，幫助學生構建分析方法的概念。再引入文獻中的案例，讓學生思考討論如何設計實驗、處理實驗結果、分析結果并獲得合理結論，將分析技術具象化。線上部分為課外自學內容，包含課前預習導入、課后復習和拓展延伸。不少電化學分析技術基于的關系式是根據傳質動力學或電化學動力學公式推導出來的，如電勢階躍法中的Cottroll方程，是通過求菲克第二定律定解獲得的，求定解需要根據實驗條件列出初始條件和邊界條件。這部分涉及理論和公式推導較多，內容相對比較枯燥難懂。課前教師通過視頻導入所學分析技術的基本原理，有助于學生帶著問題進入課堂，更好地理解所學內容，提高上課效率。課后通過線下視頻，了解電分析方法的實際操作過程、實驗參數設置，以及實驗結果，使學生對電化學分析技術有較為完整的認識。配合課后作業，完成對具體案例實驗數據的處理，學會對電化學分析技術結果的解析和處理。以電分析技術的原理、實驗操作、數據分析為主線，通過線上教學內容彌補線下教學場地和時間的限制，將抽象的原理和方法具象化，通過學生討論和課后作業，將課堂知識落地應用。

2.3" 創新能力翼

項目化研究教學為課程的創新能力翼，主要以具體案例為項目課題，學生分組討論使用已學過的電分析技術手段解決實際項目問題。通過本階段的學習，學生應達成課程目標3，即通過所學理論知識進行綜合分析和解決問題的能力。本階段學習由學校教師配合企業導師完成，總共8學時，其中6學時在課堂完成，另外2學時在企業實地完成。項目題目來自課程合作企業分析檢測的實際內容，如檢測自來水中游離氯濃度，按照之前已學知識可知，可以通過電化學傳感器、電勢掃描法、電勢階躍法等多種手段來測定實現。學生需要就項目內容提出解決方案并在班級匯報，匯報需列出所有可行方案，包括使用的分析方法，分析測試過程設計，以及注意事項等，并判斷各方法的優缺點。學校教師將對方案的可行性及操作原理進行指導和補充，企業導師以行業現行標準對方案進行評價，并向學生介紹行業內目前使用的方法及其基本特征。學生在課堂匯報后將項目匯總成項目報告，根據項目題目選用1―2種最為適合的電化學測試方法進行描述，并描述行業所用方法與所學方法之間原理上的共同點，以及該方法在實際應用中的適用性及需要注意的點。除了完成項目匯報和項目論文外，企業提供現場教學環節（2學時），學生通過現場學習，了解電化學原理在實際應用中的體現，并對電分析技術建立了一個完整直觀的認知。

3" 優化考核方式，多維度評價教學情況

改革課程考核模式，更加合理地多維度評價學生的教學目標達成度（表1）。加大對項目化教學階段成果的考核比例（30%），項目化教學考核成績由項目小組內成員互評（5分）、演講匯報（10分）、項目報告（15分）三項成績組成，根據項目匯報以及論文評價學生對基礎知識和電分析技術應用的掌握程度，提升學生對項目化教學的重視程度。增加平時學習階段成果的考核（20%），在不同階段通過課堂作業考核學生對該階段學習內容的掌握程度，保證學生學習進度。

4" 結語

以產教融合為指導思想對應用化學專業課進行升級改革是實現新工科專業建設的可行路徑。“電化學分析技術”作為專業特色課程，通過產教融合改革，調整課程理論及項目教學內容，用任務引領知識，使學生在完成工作任務的過程中學習相關知識技能，達到實踐教學與產業應用研究的零距離對接，以適應行業的發展。在教學實踐中將化學分析技術、儀器分析技術等相關專業課程內容滲透進來。未來，“電化學分析技術”課程還需進一步探索教學改革方案和實踐，以促進應用化學專業人才培養質量的提升。

參考文獻

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