应用化学综合实验课程的教学改革与实践

应用化学综合实验课程的教学改革与实践

王洪桥

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摘要：在新工科教育理念的推动下，应用化学综合实验课程的教学改革与实践日益受到高等教育界的关注。中南大学化学与化工学院作为改革的先行者，通过一系列创新举措，旨在提升学生的实践能力和创新能力，以适应新时代对应用化学专业人才的需求。改革的核心内容包括更新教学理念、调整教学目标、丰富教学内容、改革教学形式和方法，以及构建开放多元的评价体系。这些改革措施的实施，使得学生在解决复杂问题的能力上得到了显著提升，同时也激发了他们对综合实验的参与热情。

关键词：应用化学；综合实验课程；教学改革与实践

一、新工科背景下的教学改革

在新工科的浪潮中，应用化学综合实验课程的改革显得尤为重要。随着科技的快速发展和产业的转型升级，对应用化学专业人才的需求也在不断变化，他们不仅需要深厚的理论知识，更需要具备解决复杂问题的实践能力和创新精神。因此，传统的以理论教学为主，实践教学为辅的教育模式亟需改革，以适应新时代对应用化学专业人才的多元化需求。

中南大学化学与化工学院在这一领域走在了前列，他们深刻认识到教学改革的紧迫性。首先，学院更新了教学理念，把培养学生解决实际问题的能力放在首位，强调素质教育与创新能力的培养，而不仅仅是专业知识的传授。其次，他们调整了教学目标，从单纯的知识传授转向技能培养和创新能力的提升，以培养具有创新意识和实践能力的应用化学专业人才。

教学内容的改革也是改革的重要环节。中南大学通过优化实验项目，引入更多与实际工业生产、科研前沿相结合的实验内容，让学生在动手操作中理解和应用理论知识，提高他们解决实际问题的能力。例如，他们将绿色化学、纳米材料、生物化学等前沿领域的研究内容融入实验课程，让学生在动手实验中接触到最新的科研动态。

教学形式的变革体现在引入开放实验和小组合作。开放实验为学生提供了自主选择实验项目的机会，他们可以根据兴趣和未来职业规划来设计实验，这既提高了学生的学习兴趣，又锻炼了他们的独立思考和解决问题的能力。小组合作则强调团队协作，通过共同完成实验任务，学生可以学习如何分工合作，提升沟通和协作能力。

在教学方法上，中南大学采用案例教学、项目驱动、研究性学习等多种教学手段，以案例分析、问题导向的方式引导学生进行深度学习，培养他们发现问题、分析问题和解决问题的能力。同时，学院还引入了信息化教学手段，利用网络资源和虚拟实验平台，丰富教学资源，提高教学效率。

二、多元化实验教学体系的构建与实践

北京大学化学与分子工程学院在新工科背景下，深入探索并构建了一种以“加强基础、注重能力、引导创新”为核心目标的多元化实验实践教学体系。该体系旨在打破传统实验教学的单一模式，通过三个层次的实验内容，即基础操作实验、专业训练实验和设计与综合实验，以及科研训练，为学生提供一个由浅入深、由简单到复杂、循序渐进的实践平台。

基础操作实验着重于培养学生基本的实验操作技能和安全意识，确保他们熟悉实验室的基本规则和操作流程。这些实验通常以模块化形式进行，涵盖了化学实验的基本技能，如称量、溶液配制、分离提纯和分析测试等。通过这些实验，学生可以掌握实验操作的基本方法，为后续的实验学习打下坚实的基础。

专业训练实验则是在打好基础后，进一步深化学生对化学专业领域知识的理解。这些实验通常与专业课程紧密相连，使学生能在实际操作中加深对理论知识的应用，如有机化学实验、无机化学实验、分析化学实验等。这不仅有助于巩固学生理论知识，还能让学生体验到科研过程，培养他们独立思考和解决问题的能力。

设计与综合实验是教学体系中的核心部分，旨在培养学生的创新思维和实践创新能力。这类实验通常需要学生在教师的指导下，独立设计实验方案，解决特定的化学问题。例如，可以设计合成新型催化剂的实验，或者进行某种环境污染治理的实验方案。这种实验模式不仅锻炼了学生的实验设计能力，还鼓励他们将所学知识与实际问题相结合，提高解决复杂问题的能力。

科研训练是教学体系的高级阶段，学生有机会参与到学院的科研项目中，与教师和研究生一起进行前沿研究。这不仅让学生亲身体验科学研究的过程，还能了解最新的科研动态和方法，为未来学术研究或职业生涯奠定基础。在科研训练中，学生通常会进行小规模的课题研究，提交实验报告，并进行口头报告，以此展示他们的研究成果和思考过程。

三、地方高校的改革挑战与解决方案

随着新工科理念的深入，地方高校在应用化学专业综合实验课程的改革中面临着诸多挑战。这些问题的普遍存在，如实验项目设置不合理、教学模式陈旧、考核评价体系不完善等，严重制约了学生实践能力和创新能力的培养。然而，这些问题并非无解，中南大学、北京大学等高校的成功改革案例为地方高校提供了宝贵的经验参考。

地方高校在实验项目设置上往往过于偏重基础操作，缺乏与实际工业和科研前沿相结合的实践内容。这导致学生在实验中接触到的新鲜知识和技能有限，无法将所学知识应用于解决实际问题。解决这一问题的关键在于对实验项目进行优化和更新，引入更多与行业需求和科研热点相契合的内容。例如，可以组织学生进行绿色化学实验，研究如何在生产过程中减少环境污染，或者进行纳米材料的合成实验，让学生了解前沿科技在实际应用中的最新进展。

教学模式的改革也是地方高校面临的挑战。传统的“教师讲授，学生操作”的模式难以激发学生的学习兴趣和创新思维。中南大学通过开放实验和小组合作，为学生提供了更自主、更具挑战性的学习环境。地方高校可以借鉴这一经验，鼓励学生根据兴趣自主选择实验项目，增加实践环节中的探索和创新成分，同时加强团队协作，培养学生的沟通与合作能力。

在考核评价体系方面，地方高校往往过于侧重实验操作的准确性和知识掌握程度，而忽视了对学生创新能力、问题解决能力的评估。中南大学等高校的改革实践表明，实施多元评价体系是提升学生综合素质的有效途径。地方高校可以引入形式多样的评价方式，如项目汇报、创新思维测试、实验报告的创新性评价等，以全面考察学生在实验中的表现，从而激发他们的创新精神。

课程思政的融入也是地方高校改革的一大挑战。如何将社会主义核心价值观与实验教学结合，培养学生的社会责任感和家国情怀，是地方高校需要思考的问题。通过将化学实验与国家重大战略、社会热点问题相结合，如环保技术的探索、资源循环利用等，可以让学生在实验中更好地理解和践行社会责任。

地方高校在应用化学专业综合实验课程的改革中，应当借鉴和学习中南大学、北京大学等高校的成功经验和改革措施，针对自身的问题，采取优化实验项目、革新教学模式、改进评价体系以及融入课程思政等策略，以提升教学质量和培养出适应新时代需求的应用化学专业人才。这些改革实践将有力地促进地方高校实验教学的现代化进程，为学生的全面发展和国家的人才战略提供强有力的支持。

结束语

实践教学的改革与创新对于提升地方高校应用化学专业学生的工程实践能力和创新能力具有重要意义。通过优化实验项目、改革教学模式、完善考核评价体系以及融入课程思政，高校不仅能够培养出具备扎实实验技能和解决实际问题能力的毕业生，还能为他们未来的职业发展打下坚实的基础。

参考文献

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[2]王琨琦, 纪晓娜, 张培旭, 邹广玉, 左妍, 崔振峰. 新工科背景下应用化学专业化学综合设计实验课程的改革与实践[J]. 创新创业理论研究与实践, 2024, 7 (05): 50-53+87.

[3]尹成杰, 胡劲松, 杨萍, 李亚男, 李智. 面向应用化学专业“综合实验”课程的项目式教学改革探索[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版), 2023, 36 (03): 71-75.