应用化学专业人才培养模式的研究与实践

2022-09-10

应用化学专业是介于化学与化工之间的应用型理科专业, 其目标是培养理工结合型的“应用型”化学人才, 主要是利用化学的基本理论和方法对工业生产中与化学有关的问题进行应用基础理论研究、方法研究和产品开发。为适应21世纪社会对人才的需求, 1999年, 经安徽省教育厅批准, 在我校增设了应用化学本科专业, 并于1999年正式招生。经8年来的人才培养和实践, 应用化学专业的人才培养取得了一定的成绩。但与化学专业相比, 应用化学专业学生要求接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标, 应用化学专业的发展模式如何适宜瞬息万变的现代化社会发展需求, 是高校应用化学专业教育工作者必须面对的现实问题。“无机化学、无机化学实验、有机化学、有机化学实验、分析化学、分析化学实验、仪器分析、仪器分析实验、物理化学、物理化学实验、结构化学、结构化学实验、化工基础”是我国长期实施的传统课程体系。该课程体系在培养计划经济时代所需的专业人才和知识型人才方面发挥过重要作用。同时, 化学实验所存在的诸如“实验内容低水平重复;学科间缺乏逻辑关联;部分内容陈旧落后, 验证性实验多、综合性、设计 (或研究或创新) 实验少, 缺乏现代教育教学和科学技术领域新思想、新理论和新方法”的不足不断显现。特别是“实验经费、场所匮乏和实验仪器重复购置, 实验内容增多和课时减少”等矛盾, 更是严重制约着应用化学专业的做强做大。这种传统的专业教育重知识的传授过程, 轻人的综合素质, 尤其是创新能力的培养。进一步转变教育思想和观念, 深化教育改革, 打破原有的高度统一的教学模式, 在化学一级学科领域选择、整合、创造能克服上述诸多弊端的教学内容和课程体系, 建立灵活多样的适宜现代化需要的新型教学体系, 以基础服务于专业, 才能培养出掌握基本理论知识, 适应能力强, 富有创造性能力的高素质应用化学人才, 才能办出高水平的应用化学专业, 以满足经济建设和科技发展的需要。

1 人才培养模式及课程体系改革

1.1 全面推进学分制改革

学分制建设的目的是为学生在专业方向选择上提供更有效的指导和更大的学习自主权, 有利于交叉型、复合型人才的培养。其改革可在总学时压缩情况下 (可以由2780学时压缩至2400～2600学时) , 对课程进行适当压缩和调整, 课程设置前紧后松, 前期课程设置以指定课程和有限度的选修课为主, 高年级后期课程设置中给学生更多的学习主动权, 让他们有机会将大学中、低年级的知识和技能融会贯通, 形成解决实际问题的初步能力, 构建理科基础教学平台。

1.2 完善并实践理工融合的基础化学教学新体系

打破化学基础课程传统教学体系, 突破四大化学壁垒, 对其内容进行重组、优化与更新, 建立以物理化学为先导的理工融合的教学新体系。开课顺序为物理化学 (理论化学) 、无机化学、分析化学、有机化学, 再开设化学工程基础、化工过程与开发、概念设计、化工制图等工程类课程。新体系可将其中交叉部分进行融合, 以增强知识的系统性。如无机化学中的热力学、动力学部分及分析化学中有关电化学基础知识移至物理化学中讲授;无机化学中讲透四大平衡, 分析化学中则不再讲授, 而是直接使用其概念, 讲授相关应用;有机化学中的四大谱学内容移至后续课中的波谱学中。此外可分别在基础课中渗透学科前沿理论, 以跟综学科发展。

1.3 构建应用化学专业课程新体系

应用化学研究范围涵盖了整个化学领域, 并与多门学科相互渗透, 包括精细化学品, 无机化学品, 药物化学, 应用电化学, 应用光化学, 能源化学, 工业分析化学等。应在充分利用我校现有资源及适应科技发展的基础上, 设置学业发展方向, 增加应用性的专业选修课, 开设专业特色选修课, 并做到专业课与基础课并重, 体现学科前沿的新知识, 把专业发展重点放在交叉学科, 前沿学科。

1.4 开展产学研结合的人才培养模式

为使学生运用书本知识分析和解决实际问题, 可加强学生在企业中的生产实习和化工见习。采取的途径有:聘请企业专家作讲座教授为学生指导;增加工厂实习时间, 让学生全面了解工业生产运作过程, 并结合书本知识, 在论文期间为企业解决一些实际问题, 从而改变以往企业不愿接受学生实习的状况。此外, 科研激活教学, 教学服务科研也是一个值得推广的专业创办路子, 教师在教学过程中, 有意识地结合自己的科研课题及国内研究动向, 给学生灌输一些科研思维, 并利用学生论文期间, 将所学知识应用到研究项目中, 完成新技术、新工艺的开发。

2 课程内容更新及教学手段改革

2.1 推广计算机辅助教学

在课堂教学课时数减少, 化学信息剧增的情况下, 在课堂教学中引入计算机技术, 提高效率是今后课堂教学改革的趋势。与传统的教学手段相比, 它可使抽象知识形象化, 使老师在课堂中的书写环境比黑板更丰富, 并可利用网上最新成果图片引入课堂, 开阔学生视野, 主动参与性加强。特别是在一些理论性强, 概念抽象, 公式推导繁琐的课程如物理化学中, 多媒体起到了事半功倍的效果。对于化工课程而言, 因学生在学习时, 既没有先导课, 又无后继课, 许多化工设备也没有见过, 仅靠示意图很难把设备内部结构搞清楚, 学生的兴趣不大, 多媒体教学更是迫在眉睫。但目前存在一些问题, 如学生因无法课堂记笔记, 丧失了由此产生的记忆功能和复习巩固功能;有时课堂信息的呈现速度超过了一般学生的接收速度, 易造成知识的“消化吸收不良”。可以在多媒体的制作过程中考察这些因素, 并结合其他教学方法, 如课堂提问、小专题讨论、例题训练与讲解等, 引导学生过渡。

2.2 尝试讨论式教学, 问题式教学, 研究式教学等多种教学方法

讨论是创新的一个条件, 创新必须交流, 课堂讨论比课堂提问在培养学生创新能力上有更明显的作用, 教师可设计一些问题让学生思考讨论, 或专门开设讨论课, 让学生主动地去观察, 去获取知识, 通过讨论, 可以促进学生对知识的理解, 应用和扩展, 并促进交流, 产生有益思路。相当多的大学生在学习上带有盲目性, 学习目标是激发人的积极性使之产生自觉行动的必要前提, 通过问题式教学, 可以激活学生的思维, 同时培养学生的自学能力, 留给学生充分的思维空间。首先由教师将教学内容提升为不同难易程度的问题, 并把教学内容分为基本, 重点, 难点, 研究等类型, 然后将应解决的问题交给学生, 让学生自学。测试结果表明多半学生可以准确、快速答题。应用化学渗透在人类的衣, 食, 住, 行中, 与日常生活息息相关, 这种鲜明的应用特性易引起学生的学习兴趣, 因此, 在讲授基本理论时, 适当介绍新的应用及前沿课题, 列举研究、生产例子, 使学生开拓视野, 增强从事化学研究的信心;还可根据讨论的结果得出课题, 让学生自行设计实验, 并验证其可行性;或根据讲解内容让学生自行查阅资料, 了解当前此领域的最新动态。

3 微型实验研究

微型化实验是20年前从美国发展起来的一种新的化学实验方法, 试剂用量减少为常量的十分之一, 百分之一, 甚至千分之一, 以省时, 节能, 安全, 少污染, 低能耗, 成为国内外实验改革的新潮流, 云南师范大学目前已实现了无机化学实验大部分微型化, 节约试剂50%～90%。通过微型化实验的研究, 进行微型化实验改革, 可有效地利用实验资金, 适当增加实验项目, 特别是综合性实验项目。此外, 对培养学生环保意识也有重要作用。目前需要解决的问题是实验的操作技术和试剂用量不规范, 因合成量少, 不宜于性质试验, 且塑料微型仪器易磨损, 从而影响观察效果。

4 实验改革及实践能力的培养

基础化学实验改革中, 提倡创新教育, 素质教育, 创造一个适宜学生自学的实验教学环境, 保证学生在实验课中的主体地位。通过突破四大化学壁垒, 合并各门实验课中重复内容, 并使之有机结合起来;目前应用化学专业实验存在的问题是实验所有条件都经前人实验得出, 只要“照单抓药”, 便可得到好的结果, 这在基础实验中培养学生的技能是必要的, 但作为高年级应用化学模式有一定弊端, 不利于学生主动性、创造性发挥。可在减少实验次数的前提下, 开设综合性、研究性实验, 让学生不用讲义, 经历整个实验设计过程:从原料到产品整个实验方案并掌握质量控制方法及中间体的表征, 以达到培养学生综合素质的能力。另外, 实行本科生导师制都不失为新形势下实验改革的有效方法。

实践性教学环节也是应当大力加强的一个方面, 在一年级暑期增加认识实习, 通过几位教授进行专业及发展前沿介绍, 使学生对专业内容有大致了解, 学习目的更加明确。再将学生放到社会中进行社会调查, 了解所学专业在就业市场中的需求, 了解本专业的应用领域。二年级的教学实习, 三年级的生产实习及四年级的毕业论文时间均可适当延长;增加专业实习基地, 生产实习安排学生到化工厂跟班实习, 增加化工工艺的感性认识;毕业论文期间让学生直接参与教师的科研课题, 培养初步科研能力。通过不同阶段的实践教学, 学生得到了职业技能训练和科研能力培养。

摘要：根据应用化学本科专业人才培养目标和应用化学学科专业特点, 通过改革原有的课程体系, 优化课程结构, 修订完善了应用化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了应用化学专业的特色, 体现了“厚基础、宽口径、广适应”的教育培养方针。

关键词：应用化学,专业建设,人才培养