广州化工 ２０１０年３８卷第１０期 应用化学专业实验教学中培养创新人才的思考 谢发之，宣寒，袁仕祯，张峰君，王颖，潘洁松 合肥２３００２２） （安徽建筑工业学院材料与化学工程学院，安徽摘 要：应用化学专业实验是一门具有前瞻性教学内容并处于不断变化中的新课程，是培养地方本科院校创新型人才和研究 型教师的理想平台。应用化学专业实验教学的实施呼唤研究型教师，并通过教学内容和教学模式的改革与创新培养出创新性人才。 本文根据应用化学专业实验教学的特点，从实验的教学内容、教学模式等方面就如何培养创新性人才和研究型教师进行了探讨，并认 为全面更新应用化学专业实验教学内容，大力推行研究性教学是培养创新性人才和研究型教师的必由之路。 关键词：应用化学专业实验；创新能力；培养；地方院校 Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ’Ｃｒｅａｔｉｖｅ Ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ＸＩＥ Ｆａ—ｚｈｉ，ＸＵＡＮ Ｈａｎ，ＹＵＡＮ Ｓｈｉ—ｚｈｅｎ，ＺＨＡＮＧ 一 ｕｎ，ＷＡＮＧ Ｙｉｎ，ＰＡＮ ＪＩＥ—ｓｏｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ａｎｈｕｉ Ｈｅｆｅｉ ２３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ａｎｄ ｎｅｗ ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ，ｗｈｉｃｈ ｖａｒｉｅｄ ｉｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｐｐｌｉｅｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ， ｗａｓ ａ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｔｅａｃｈｅｒｓ．Ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｃｈｅｍｉｓ－ ｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｎｅｅｄｅｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｔｅａｃｈｅｒｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｐｒａｃ－ ｌｅｅ ｏｆ ｃｕｒｒｉｃｕｌｆｕｍ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｅ ａｎｄ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｎ ｌｏｃａｌ ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｓｏｍｅ ａｄｖｉｓｅｓ ａｂｏｕｔ ｈｏｗ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｔｅａｃｈｅｒｓ ｉｎ ｌｏｃａｌ ａｎ— ｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｐｐｌｉｅｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｃｒｅａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ；ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ；ｌｏｃａｌ ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓ 培养具有创新能力的人才是当前本科教学改革的重要研究 内容之一，而具有创新开拓意识的研究型教师则是实现创新人 才培养的基础…。化学是一门实验科学，应用化学专业与化学 专业相比，要求应用化学专业学生接受更多的应用性、实践性的 教育，能够运用所学知识解决实际问题。应用化学专业课程体 系中实验教学在整个专业教学环节中占有特殊的地位。应用化 学专业所开设的实验课程区分为两个层次，第一个层次为基础 验证性的实验多，研究性的实验少；着重操作技能培训，轻 视创造思维培养；常见基础性实验多，学科前瞻性研究少。 （２）教学方法僵化 老师机械讲授为主，现炒现卖；学生则参照教材“照单抓 药”，程序化的进行实验。虽然老师的严格要求和指导可以培养 学生严谨的科学态度和过硬的实验技能，但同时压抑了学生的 想象力和积极主动学习的意识，学生基本处于无意识的被动学 习状态。想象力是创新人才最重要的素质，而积极主动的学习 则是创新的驱动力。显然，我们过去一直沿用的教学模式不利 于培养学生的创新意识和创新能力。 （３）教学时间安排不合理 由于现行教学体系改革大都强调厚基础，开设了大量的基 础和专业课程，同时大幅压缩每一课程的教学时数，因此和其他 化学实验，其目标就是要使学生加深对化学基本理论和概念的 理解，通过实际操作的训练，让学生熟练掌握实验技能。通过该 层次的学习，学生具备了开展科学研究的基本能力和素质。第 二个层次为专业实验。其目的和任务是使具有一定理论知识和 实验技能的应用化学专业高年级学生能理论联系实际，进 行一些常见的、面向实际化学品的制备和测试，进一步提高学生 应用化学专业实验课程开设后，学生也都好似蜻蜒点 的实验操作技能和解决实际问题的能力。它是实现基础教育到 课程类似，专业培养的必要手段，因此应用化学专业实验应该是促使学生 水。另外由于学时的，无法满足不同层次学生的要求，学生 从无专业归属感到专业认同的纽带，是培养应用化学专业创新 人才的切入点。因此应用化学专业实验课程内容的设置及其教 没有机会在选择一尝试一失败一思考一再选择一再实验一直至 成功的科学研究过程中充分发展自己的个性，无法实施真正的 因材施教。 学模式是影响应用化学专业创新人才培养的主要因素。纵观以 往的应用化学专业实验教学，存在很多弊端 。 （１）实验内容陈旧 ‘基金项目：安徽省教学研究项目（项目编号：２００７ｊｙｘｍ３７９）资助。 （４）实验考核制度不完善 应用化学专业实验的考核目前仅限于对实验报告优劣与实 作者简介：谢发之（１９７６一），男，安徽定远人，硕士，讲师，研究方向：化学实验教学与管理。Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｚｘｉｅ＠ａｉａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ ２０１０年３８卷第１０期 广州化工 ・２０７・ 验过程中操作技能熟练程度的评价，缺乏对学生创新能力方面 的考核，不能反映学生的真实水平，不利于使优秀人才脱颖而 出。鉴于上述问题，地方本科院校应用化学专业实验课程教学 内容和教学模式的改革是当前地方本科院校应用化学专业教育 中迫切需要解决的问题。就目前地方本科院校应用化学专业创 新人才的培养的现状而言，可从以下几个方面入手思考和改革： 言，学时是目前实验教学质量提高面临的最大困扰，要在少 学时内完成相对较多的实验教学内容，必然要求实验操作准确、 可靠，不允许出现误操作。在实际实验教学过程中，显然不可能 出现这种整体、高效完成实验的情况，指导教师通常会采取以追 求实验进度为目标的教学方式，学生在此情况下大都会手忙脚 乱，草草结束实验，得出实验结论，对整个实验经常没有任何印 象。通过对已毕业学生的回访，我们了解到，有些学生在化工企 业进行某些化合物的合成与制备工作，而这些化合物的合成和 制备在我们应用化学专业实验阶段已经开设过，但学生都反映 点印象都没有，只是后来自学时才发现原来自己做过类似实 一１ 建立研究型教师培养机制，夯实创新人才培 养基础 研究型教师不是指专门以科学研究为主要岗位的教师，而 是指具备研究科学问题的素养和能力，善于把科学研究与教学 实践结合起来的教师…。相对于传统的经验型教师，研究型教 验。这就说明这种少学时下的应用化学专业实验教学效果 很差，不符合人才特别是创新人才培养的规律。 师不仅要系统地掌握所承担课程需要的基础理论和基本技能， 还要具备传统经验型教师所缺乏的科学研究素养。地方本科院 校的应用化学专业一般都是最近十年才开设起来的专业，师资 力量基本都是刚刚毕业走出校门的博士和硕士，大都缺乏实际 的生产经验。而应用化学专业则恰恰是以面向实际应用为培养 目标的专业。这样就造成了非专业人才照本宣科、机械式、程序 化培养专业人才的奇怪现象，可以想象，通过这种方式培养出来 的学生，其社会认可度显然偏低。 因此地方本科院校应根据本校应用化学专业培养的特定目 标，针对性的建立研究型教师的培养机制：（１）与一些技术人才 需求量大的相关化工企业合作，对应用化学专业实验指导老师 进行短期轮训，培养一批熟悉一线生产工艺，了解技术难点的应 用化学专业人才的师资人才，使指导老师自己真正理解所开设 专业实验的目的和实验的关键，从而真正做到授学生以“渔”。 （２）合理配置相应的专业实验用大型教学仪器设备，实现指导老 师与仪器设备一对一的“捆绑”，使指导老师在某类仪器设备方 面专业化，通过深入了解仪器设备的结构与特性，从更高角度来 实现创新性人才的培养。（３）在研究性教学中培养研究型教师。 研究性教学就是教师把经过自己探索得到的成果、经验、感受和 科研的思路、过程、成果及其价值评价等有机融人教学当中去。 有了生产实践经验，掌握特定仪器设备并且具有深厚扎实专业 理论基础知识的应用化学专业实验指导老师，通过在实验中的 不断总结、研究、创新并通过学生的积极参与，在指导应用化学 专业实验中培养出培养创新人才的能力。 ２ 改革应用化学专业实验教学内容 教学内容的改革向来是教学改革的重点和难点，实验教学 也不列外 。应用化学专业实验有其特殊性，实验内容设置对 培养创新性人才和研究型教师同样具有重要的作用，可以说应 用化学专业实验教学内容的良好设置一方面是有效提高指导老 师研究能力的研究平台，另一方面也是培养符合社会需求的创 新性应用化学专业人才的纽带。因此应用化学专业实验教学内 容的设置应从教、学双方来考虑，而不应采取一刀切的方式，直 接借鉴其他院校的教学内容。（１）考虑现有指导教师群体的专 业知识背景和学校所能提供的培训机会，进行实验项目的自主 申报，结合本校制定的专业培养目标，有选择性的筛选出合理 的、有价值的实验项目，同时学生也可以根据实际情况，以研究 小组的形式提出自己的实验项目。（２）从学生的角度考虑， 应用化学专业实验教学内容应具一定的吸引力和实用性，并且 实验内容可以激发学生的想象力和创造力，可以经历选择一尝 试一失败一思考一再选择一再实验一直至成功的科学研究过 程，从而培养出具有创新能力的人才。（３）应用化学专业实验的 教学内容不应受到学时的。对于综合性和专业性的实验而 ３创新应用化学专业实验教学模式 教学方法是实现教学目标的手段，教学方法的好坏直接影 响到教学的效果。以往的教学手段多是填鸭式教育方法，不管 教学对象的实际情况，直接灌输，忽略了教学主体一学生的积极 性与创造性，显然传统的教学方式不利于调动学生学习的主动 性和积极性，不利于培养学生的创新能力，所以改变传统的教学 方式势在必行。改革教学方式首先要转变教育观念，即由教学 向教育转变，由传授知识向传授学习知识的方法转变，由主导学 生向服务学生转变 。（１）建立ＰＢＬ教学模式 Ｊ。ＰＢＬ（ｐｒｏｂ— ｌｅｍ ｂａｓｅｄ ｌｅａｒｎｉｎｇ）即是以问题为基础的学习，Ｈｏｗａｒｄ Ｂａｒｒｏｗｓ和 Ａｎｎ Ｋｅｌｓｏｎ给ＰＢＬ定义为ＰＢＬ既是一种课程又是一种学习方 式。作为课程它包括精心选择和设计的问题，而解决这些问题 要求学习者能够获取关键的知识，具备熟练的解决问题的技能、 自主学习的策略以及参与小组活动的技能；作为一种学习方式， 学习者要有使用系统的方法去解决问题以及处理在生活和工作 中遇到的难题的本领。传统的应用化学专业实验教学观念把知 识视为不可更改的定论，学习者只需操作和记录实验结果就行。 在这种教学模式中学生始终处于一种被动的地位，教与学根本 无法互动。其最终结果是学生对实验的兴趣和积极性被大大扼 杀，对实验感到厌烦和不满，创造性被泯灭，培养学生的分析问 题和解决实际问题的能力便无从谈起。ＰＢＬ的教学理念认为 “问题是学习的起点也是选择知识的依据”，因此应用化学专业 实验教学过程中应“先问题，后内容”。整个实验过程中学生是 主体，指导老师是学生进行专业是实验的促进者、推动者、辅导 者。指导老师通过大量的实验设计，选择文献、有限的干预学生 的实验操作及对学生实验结果的反馈和反思，进一步提升自身 的研究学习能力。（２）尝试进行车间式的实验教学模式。应用 是应用化学专业最终的培养目标，要求所学即所用，应用化学专 业培养出的创新人才应该是能够在化学应用及工艺方面开展创 新工作的人才，而非理论创新。应用化学专业的毕业生一般是 以技术人员的身份进人企业，但是目前应用化学专业实验仍旧 属于瓶瓶罐罐的实验室操作，没有涉及到如何进行实验的放大 与中试操作，这就造成地方本科院校应用化学专业培养出的人 才与市场需求严重脱节，学生进入车间后无所适从，无从下手。 因此相应的应用化学专业实验应建立专门的中试与放大操作车 间，让学生以操作实验项目的形式了解规模化的生产与实验室 操作的区别，有可能的话还可以通过市场化的运营，让学生参与 一定的应用工艺研究与开发。通过这些训练，不仅可以使学生 更深入的了解化学的基本原理，还可以帮助学生掌握实验放大 对与操作的影响及应对措施。 （下转第２１３页） ２０１０年３８卷第１０期 广州化工 ・２１３・ ４教学内容调整 楚，而且学生学的也有兴趣，可以收到事倍功半的效果。（４）利 用教学模型、多媒体、学校锅炉房等，培养学生的观察能力，弥补 考虑本专业的培养目标和本专业课程教学时数只有７２学 工业参观实习的不足。譬如：通过多媒体可以使学生全面了解 时，实际要讲两门课的内容，教材内容不可能都讲，必须重点突 化工生产中广泛使用的换热器、塔和反应器等设备；利用法兰模 出。《工程力学》是学习《化工设备机械基础》的基础，但《化工 型兰密封；参观锅炉房讲容器零部件等。（５）将化工原理课 设备机械基础》涉及的力学知识主要是静力学和材料力学，因 程设计与化工设备机械基础课程设计联合进行。即化工设备机 此，在教学中只讲静力学和材料力学中的基本内容。 械基础课程设计中设备设计参数由同学自己在化工原理课程设 《化工设备机械基础》教材的第一篇，化工设备材料；第二 计中根据具体生产过程计算，而不是教师在设计前指定。一方 篇，化工容器设计；第三篇，典型化工设备的机械设计。考虑到 面使本课程的课程设计更接近生产实际；另一方面使师范类的 我校培养的学生毕业后主要从事职高教育教学，要求学生知识 学生在课程设计过程体会到化工工艺设计与设备设计的有机联 面宽，且能够不断地学习新知识、新技术、新设备和工艺，才能适 系及设备在实现工艺生产过程的重要性；同时还能提高和强化 应将来的教学需要，本着够用为度，精简理论推导，强化应用。 学生知识综合运用的能力。（６）改革考试方法。化工设备机械 重点讲述设备材料及其选择、内外压圆筒壁厚设计计算、封头壁 基础应用性很强，工程应用题涉及很多参数的查取和选择，闭卷 厚设计计算、强度校核计算、法兰选择、支座选择等内容，对教材 考试很难体现学生的实际能力水平。因此为了全面考核学生的 中复杂的公式重在应用而非理论推导，同时加强习题训练，通过 综合能力，本人采用平时大作业考查加期终或闭卷开卷考试共 做题使学生理解工程实际设备的设计步骤和参数选择。 同记分的方法。 总之，本人通过多年的探讨和多方面思考，摸索了一些师范 ５教法探讨 类化学工程与化工工艺教育专业化工设备机械基础课教学方 法，取得了一定的教学效果，也得到了学校同行的好评。 我校由于是师范类院校，学生实习机会较少，对化工设备缺 乏感性认识，传统的老师讲学生听的模式，学生很难理解，久而 参考文献 久之学生就失去了对本课的兴趣。本人在教学中：（１）减少理论 ［１］范钦珊，施燮琴，孙汝劫主编．工程力学［Ｍ］．北京：高等教育出版 教学内容，增加实例分析。比如：刚体受力分析，以实例分析讲 社，２０００． 概念。筒体壁厚设计，以例题讲设计步骤、公式应用、参数选取 ［２］上海化工学院，无锡轻工业学院编．工程力学（上下册）［Ｍ］．北京： 等。（２）举一些学生能够见得到的例子，增加感性认识。如：教 高等教育出版社，１９９５． 室的房梁与梁受力、弯曲、变形；门的转动与力对轴的矩；保温杯 ［３］银建中主编．工程力学［Ｍ］．大连：大连理工大学出版社，２００６． 看着简体可讲内外压容器等。（３）以化工原理实验室的精馏塔、 ［４］余国琮主编．化工容器及设备［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９８９． 传热实验设备和科研使用的电加热反应釜为例，现场讲解换热 ［５］王志文主编．化工容器设计［Ｍ］．北京：化学工业出版社，１９９０． 器、塔设备和搅拌设备等的结构，再在课堂上讲解这些典型化工 ［６］玉玮，王立业主编．化工设备机械基础［Ｍ］．大连：大连理工大学 设备的机械设计理论，只需四个学时即可将第三篇的内容讲清 出版社，１９９６． 蠕 也 石 盎 ！ ！ ！ ！ ！糸！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ ！ （上接第２０７页） ４建立发展性的学习效果评价模式 鼓励学生求异、探索和创新。 实验结果评价是教学过程的最后一环，实验教学效果评价 参考文献 的目的不能是单一的检验学生掌握知识技能的情况 ］，传统的 ［１］ 冯洁．化学实验教学中培养研究型教师的思考［Ｊ］．教育与现代 应用化学专业实验考核方式是实验操作、实验报告或者再加上 化，２００５，７４（１）：６６—７Ｏ． 笔试。这种形式单一、过程简单的考核方式，不利于应用化学专 ［２］ 高盘良，姚天扬．当前化学教学改革若干问题的意见［Ｊ］．大学化 业学生创新意识、实际能力等综合素质的发展提高。合理的应 学，２０００，１５（２）：２６—２７． ［３］马志玲，黄滨，邹小勇，陈焕光．以培养创新型人才为目标的分析 用化学专业实验学习效果评价应以通过应用化学专业实验的学 化学实验教学改革［Ｊ］．大学化学，２００３，１８（５）：１５—１８． 习，学生是否能解决某一方面的问题、能力是否得到提高为依 ［４］ 张逢星，李瑁，郭慧林．以创新培养为主线构建综合化学实验与科 据。由于应用化学专业实验在专业教育中处于承上启下的阶 研训练体系［Ｊ］．大学化学，２００９，２４（３）：１８—２１． 段，学生在完成实验后，应以提交研究技术报告为主，辅以传统 ［５］Ｈｍｅｌｏ Ｃ．Ｅ．，Ｆｅ￣ａｒｉ Ｍ．Ｔｈｅ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｂａｓｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｔｕｔｏｆｉ￣：Ｃｕｈｉｖａ— 的教学效果评价模式。考核形式要灵活多变，如抽签选题、现场 ｔｉｏｎ ０ｆ ｈｉｇ｝ｌｅｒ Ｏｒｄｅｒ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ｓｋｉｌｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｍＭ ｆｎｒ ｔｈｅ Ｅｄｕｃｔｉｏｎ ０ｆ ｔ｝ｌｅ 口试、方案答辩和实验报告答辩等。不以实验结果的准确与否 Ｇｉｔｆｅｄ，１９９７，２０（４）：４０１—４２２． 评价实验成绩，而着重看实验方法、实验过程以及对问题的分析 ［６］ 曾艳，祝心德，郭能，万坚．化学实验教学质量的测评与反思［Ｊ］． 和处理问题的思想方法，给学生更多的自由思维和发挥的空间， 大学化学，２０１０，２５（１）：２０—２２．
