地方高校应用化学综合实验课程教学改革实践

张 强，孙艳艳，马 肃，朱雪华，刘 垚，魏怀鑫，赵 鑫

(苏州科技大学 化学与生命科学学院，江苏 苏州 215009)

苏州科技大学的办学理念立足于建设特色鲜明、品质卓越的高水平教学研究型大学，以培养基础扎实、知识面宽的高素质创新性应用型人才为核心目标。实践教学是地方高校实现这一核心人才培养目标必不可少的重要环节，特别是化学、环境、材料等相关专业的实验教学环节，更是高等院校理工科人才培养的重中之重[1]。应用化学综合实验是一门深层次、多学科性和综合性实验技能训练的课程，是培养宽口径、厚基础、创新型复合人才的重要实践教学环节。通过综合实验的训练，促使学生理论联系实际，有效掌握实验技能，应用专业知识分析、解决实际问题，综合培养学生的创新创业能力。然而，当前多数高校应用化学专业综合实验的教学方式仍是基础化学实验课程的教学模式，即教师为主体，给出若干个实验项目，讲解原理、示范操作，学生简单重复、交实验报告[2]。随着新一轮科技和产业革命的来临，教育部开始实施新工科战略，同时“立德树人”是高等教育的根本任务，新工科建设、课程思政已经成为高等教育改革的热点[3]。综合实验实践环节也是应用化学专业新工科建设和课程思政建设的重要部分。因此，应用化学综合实验教学改革显得尤为迫切。

1.1 实验项目陈旧，能力培养不能与时俱进

苏州科技大学位于经济发达的苏州地区，人才主要辐射江浙沪。然而环保、安全等压力迫使传统化工产业撤离江浙沪地区，同时长三角区域内新兴的医药CRO、CMO及CDMO等行业发展势头旺盛，人才缺口大，待遇和工作环境远胜于传统化工厂，因此我校应化2018培养方案的专业特色也侧重于医药及精细化学品方面人才的培养。2009年至今综合实验项目已经比较陈旧，能力培养跟不上长三角区域内精细化工行业的发展需求。实验项目主要为验证性实验，设计性和创新性实验较少，与实际需求关联度不高，导致学生对综合实验的学习兴趣普遍不高，分析问题、解决问题的能力难以得到提升。实践中发现，部分应化学生在进行毕业论文环节时，对实验设计、具体操作、结果分析等方面表现出陌生状态，很难自己完成毕业论文，对于这样的“新人”，指导老师也很难实施指导，虽然最后基本都毕业了，但从人才培养目标上来看是没有真正实现的。

1.2 实验项目繁多，教学模式单一

目前综合实验项目众多，时间紧任务重，学生普遍忙于抄写报告，没有理论联系实际的意识、毫无解决问题的能力。基础实验问题在综合实验过程中依然普遍存在，反映出地方高校学生的实验基础能力普遍较为薄弱。此外，教学实践中教师都是主体，提前设计好实验方案，然后给学生讲解实验目的、原理、步骤等，最后学生按照讲授内容及实验讲义完成相应的实验内容，这种单一的教学方式限制了学生独立思考空间，难以激发学生的实验主动性和积极性，不利于培养和锻炼学生的思维及创新能力。

1.3 实验、实践环节的课程思政教育匮乏

目前实践类课程注重专业实践训练，实验指导教师将大部分精力投入到对学生实际操作过程的指导上，往往忽视课程中思政元素的发掘与利用，缺乏对学生的思政教育。而学生不能很好地将理论知识和实践应用联系起来，实验过程中安全意识、协作精神及创新意识还比较淡薄，更缺乏与专业契合的思政教育引领。

针对地方高校人才培养需求，以及我校应用化学专业综合实验实践环节存在的问题，进行了一些综合实验教学方面的改革与探索，其教改思路如图1所示。具体从实验教学内容、实验教学模式、考核评价方式、课程思政四个方面进行综合改革，使综合实验实践环节在应化专业新工科建设和人才培养环节中发挥应有的作用，更好地服务于地方高校应用创新型人才培养。

图1 应用化学综合实验教改思路

2.1 优化实验项目，凸显专业特色

设计开发合适的综合实验项目是应用化学综合实验教学改革的核心内容，相关实验项目必须要体现综合性、创新性及应用性，体现专业特色。针对地方高校学生素质、能力特点，融合新工科理念，同时增强实验项目的实用性和创新性，提升学生实验学习的兴趣和热情，鼓励与教师的科研成果相结合，侧重医药及精细化学品合成的专业特色，优化为以下6个实验项目。①治疗多发性硬化的新药：富马酸二甲酯的合成与表征；
②化学冷烫剂：巯基乙酸铵的合成与应用；
③药物中间体：3-氨基-5-羧基-1,2,4-三氮唑合成设计与表征；
④不饱和聚酯胶黏剂交联固化引发剂：过氧化环己酮的合成；
⑤消炎镇痛药：奥沙普秦的合成与表征；
⑥植物生长调节剂：2,4-二氯苯氧乙酸的合成和含量分析。

以药物及中间体的多步有机合成为核心内容，重点训练学生应用TLC、GC、HPLC等色谱技术跟踪反应进程能力，增强学生对反应时间的深度把控和认识，增强产物纯度分析、结构表征等方面的重视和训练，以适应区域经济新形势下精细化学品的绿色合成工作。

2.2 革新教学模式，以学生为中心

突破传统“照方抓药”式化学实验教学模式的局限性，构建以学生为中心的项目化教学模式。在这个新模式中，教师只是项目实施的指导者和监督者，通过真实应用场景提出需要解决的一些实际问题，引导学生查阅资料、分析问题的本质，并设计初步的实验解决方案，鼓励学生自主学习、团队协作、多维度思考分析问题，帮助学生在实践中自主、创造性地学习，提升创新创业能力。教师主要负责提出问题及要求、协调学生团队构建，督促实验安排与进度，及时答疑解惑。学生则是项目完成的主体，负责总体安排，把每个实验看作一个大学生科研创新训练计划，从文献调研、实验方案确定、方案具体实施到总结实验结果等全过程均由学生自主完成。实验过程中，学生遇到问题需先进行小组讨论，老师则根据小组讨论汇总的意见及时给予建议和指导，最终学生在老师的引导启发下自主完成该实验项目。这种教学模式注重全面发挥学生的主观能动性、团队协作性和创造性。通过实验方案的设计和探讨，有效加强了师生平等交流、积极讨论的教学风气，提高了学生实验学习兴趣、团队协作及创新能力，另外文献检索和阅读能力也得到逐步提升。

2.3 科学考核，注重过程，多元评价

综合实验与基础化学实验的教学要求和目的完全不同，因此考核的侧重点也应该不同，不能单纯地看实验结果正确与否，更应该注重学生创新精神和创新意识的激发与培养，引导学生大胆实践[4]。建立一套科学合理、突出学生实践训练过程的多元考核评价模式，由实验前的预先准备、实验实施过程和实验后的总结汇报三部分组成，突出全过程考核评价特点。对实验前期的文献调研过程、方案确定、PPT制作与讲述过程加大考核力度，此环节占50%；
实验实施过程中实验操作及数据记录要求学生规范操作实验仪器，客观记录并分析实验数据，根据学生的操作规范程度、解决问题的能力、团队分工协作等情况考核，还包括遵纪守规、化学试剂合理使用、实验环境卫生、危废处理等方面综合考评，此环节占35%；
综合实验的最终结果准确性要求不用过高，并适当降低实验报告格式方面的要求，关注实验现象记录、结果分析及心得体会，特别是对实验影响因素、存在问题的分析等方面进行重点评价，此环节占15%。根据不同的实验项目及要求，也可以采用答辩模式来考核，通过学生自评、互评与教师评价相结合、线上与线下相结合的灵活方式进行考评。此外，鼓励学生参加化工设计大赛、化学实验竞赛、创新创业训练计划、“互联网+”大赛等，依据获奖层次、项目结题、论文专利发表情况，答辩后免于本实验课程考核，提高学生科研探索和创新创业热情。

综合实验实践环节多元化的全过程考核体系可促使学生的关注重点，从写好实验报告转移到设计实验方案、做好实验上来，全方位地调动学生动手实践、科学探索的积极性，激发学生的创新思维和团队协作精神，增强文献调研、信息归纳及表达等综合能力，最终通过实验全过程多元考核评价有效提升学生的综合素养和创新创业能力。

2.4 充分挖掘实验课思政元素，推进实践环节课程思政教育

实践环节是理工科专业教学的重要部分，在实践类课程中开展课程思政教学改革可以进一步完善课程思政教育的课程体系，达到“三全育人”的目的[5]。实验课思政元素的挖掘和融入，能够更好地映射专业理论知识的内涵，提升化学类学生的专业自豪感和社会责任感、家国情怀、科学素养以及创新意识和综合能力，对于学生全面的培养具有重要意义。实践类课程在学生实验过程中有大量师生之间的交流互动，指导教师在做好理论和实践指导的基础上，可以在实验过程中针对不同环节自由地引入不同思政元素，使思政教育润物细无声地贯穿于整个实验教学过程。具体实践教学中，授课教师积极探索各实验项目中所蕴含的思政要点和承载的德育功能，系统把握思政元素在综合实验教学中的映射与融入点，结合紧密相关的思政元素，进行综合实验课程思政教育。重点讲解我国精细化工行业的发展近况；
新冠疫情下抗病毒药物的前世今生；
国内外新药研发的进展；
精细化学品绿色工艺优化策略；
我国农药发展现状及我国本土日化企业崛起等实际案例，引导学生养成科学、严谨的工作态度和辩证唯物主义思维，培养学生努力钻研的工匠精神，增强学生科技报国的责任担当，培养学生的创新思维，提高学生的创新能力和团队协作能力。

以专业知识和实验项目为载体，将课程蕴含的德育内涵传递给学生，潜移默化地加强学生的思想品德修养和安全与环保意识、培养学生严谨求实的工作作风和勇于探索的创新精神、提升学生的家国情怀和爱国主义精神，提高学生的文化素养和综合素质，实现价值引领、知识传授和能力培养三位一体的应用化学综合实验课程建设目标。

应用化学综合实验在培养学生动手实践能力、科学思维与创新意识、综合运用专业知识分析、解决实际问题的能力上起着关键作用。通过优化实验项目、革新教学模式、改善考核评价体系、课程思政等方面的教学实践与探索，教学内容的应用性和创新性得到了加强，教学方式更突出了学生的主体地位，考核方式也更合理，充分激发了学生实验学习的兴趣，提高了学生的学习自主性和积极性。从改革效果上看，学期结束学生反映良好，独立分析问题、解决问题的能力得到改善，尤其是文献查阅、归纳的能力及团队协作能力有了较大提高，较好地培养了项目攻关思维及创新精神。目前应化专业学生在学科竞赛、创新创业训练计划、获奖等方面已取得了一些成绩，如全国大学生化工设计大赛二等奖，主持完成两项国家级大学生创新创业计划，“互联网+”大学生创新创业省赛二等奖，学校大学生年度人物及优秀本科生毕业论文等，综合素养得到较大提升，达到了地方高校应用创新型人才的培养目标。

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