陳珠靈, 湯 儆, 許紫婷, 魏巧華, 袁耀鋒

(福州大學(xué) 化學(xué)學(xué)院, 福建 福州 350108)

進(jìn)入21世紀(jì),要實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展,建設(shè)高等教育強國,培養(yǎng)化學(xué)創(chuàng)新“一流”人才是化學(xué)實驗教學(xué)的主要宗旨[1-2]?；瘜W(xué)實驗教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的主要途徑之一,是將專業(yè)基礎(chǔ)理論用于實際工作的紐帶,是化學(xué)類人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),是專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合的重要體現(xiàn)[3-4]。眾所周知,化學(xué)實驗教學(xué)在化學(xué)專業(yè)教學(xué)中具有舉足輕重的地位。然而,近年來受到績效考核及各種大學(xué)排名等影響,加上本科教學(xué)難以量化,不具有“短、平、快”的特點,難以短期內(nèi)見效,致使化學(xué)實驗教學(xué)尚存在以下問題[5-9]:

(1) 實驗教學(xué)內(nèi)容比較陳舊、部分內(nèi)容低層次重復(fù)、教學(xué)方式單一、實驗方法基本以灌輸、模擬和驗證為主,不利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)主動性,難以滿足化學(xué)創(chuàng)新“一流”人才培養(yǎng)的要求。

(2) 重科研輕教學(xué),尤其輕視實驗教學(xué)。高層次人才師資和教師精力更多投向科研,使得實驗教學(xué)邊緣化,教師從事實驗教學(xué)熱情不高；專業(yè)實驗室和實驗教學(xué)相互獨立、教師之間缺乏交流,不利于實驗教學(xué)隊伍的整體規(guī)劃、建設(shè)和業(yè)務(wù)水平的提高,實驗教師隊伍老化、學(xué)歷層次低、知識結(jié)構(gòu)單一,缺乏與國內(nèi)外高水平大學(xué)的交流學(xué)習(xí)。

為了解決上述化學(xué)實驗教學(xué)的問題,通過對“985工程”“211工程”高校的大量調(diào)研并結(jié)合我?；瘜W(xué)專業(yè)的實際情況,發(fā)現(xiàn)積極組織和鼓勵大學(xué)生參與化學(xué)實驗競賽是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的一個有效手段。此外,鑒于目前高校教師重科研輕教學(xué)的實際情況,充分利用我校化學(xué)學(xué)院科研實力較強的優(yōu)勢,把科研工作中部分實驗內(nèi)容作為學(xué)生的綜合實驗及創(chuàng)新實驗項目,同時將教師的部分科研成果轉(zhuǎn)化為本科生化學(xué)競賽的題目,為化學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)提供了優(yōu)秀素材,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力,提升了實驗教學(xué)隊伍的教學(xué)水平。為此,提出“以賽促改、賽學(xué)結(jié)合、守正創(chuàng)新、科研引領(lǐng)”的化學(xué)實驗教學(xué)改革新理念,以化學(xué)實驗競賽為抓手,促進(jìn)實驗教學(xué)平臺的軟、硬件建設(shè)和實驗教學(xué)改革的方案,積極推動科研反哺本科實驗教學(xué),積極探索化學(xué)專業(yè)“一流”人才培養(yǎng)模式改革。

1 科研成果轉(zhuǎn)化為實驗教學(xué)內(nèi)容

按照“基礎(chǔ)性、科學(xué)性、創(chuàng)新性、環(huán)保性”4大原則推出一批具有我校特色的本科生實驗課程,這些實驗課程不僅可用于大學(xué)生化學(xué)競賽,而且可拓展為本科生的基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新性實驗[10-12]。大學(xué)生化學(xué)實驗競賽項目一方面涉及到基本操作的運用,考查學(xué)生的實驗動手能力,另一方面又涉及到現(xiàn)代物理化學(xué)手段在分析測試中的作用；結(jié)合選取的項目安排運用一些大型儀器設(shè)備,如紅外光譜、紫外光譜、色譜、核磁共振譜等分析、檢測和表征實驗產(chǎn)物,考查學(xué)生的實際動手操作能力。對有機、無機、分析的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)體系和內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化,改革原有的以驗證原理為主和大量浪費化學(xué)試劑的課程結(jié)構(gòu),刪減重復(fù)內(nèi)容,篩選出危險性低、污染少的項目,增添化學(xué)儀器分析應(yīng)用的實驗內(nèi)容,倡導(dǎo)綠色化學(xué)。如在無機基礎(chǔ)化學(xué)實驗中刪除了與分析化學(xué)實驗重復(fù)的實驗項目——酸堿滴定,增加了新的實驗項目——氧化還原反應(yīng)與電化學(xué),使無機基礎(chǔ)化學(xué)實驗與無機化學(xué)理論課程有機地結(jié)合,加深了學(xué)生對電化學(xué)相關(guān)知識的理解。

通過化學(xué)實驗競賽,許多科研成果可轉(zhuǎn)化為大學(xué)生化學(xué)競賽實驗,將這些實驗選擇性地轉(zhuǎn)化到實驗教學(xué)中,使化學(xué)專業(yè)實驗的內(nèi)容得到進(jìn)一步更新和完善。例如第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)競賽中的實驗操作試題——用廢舊易拉罐制備明礬及其鋁含量的測定,在命題過程不斷摸索驗證和競賽過程真題演練的基礎(chǔ)上,形成“綜合化學(xué)實驗(1)”的實驗內(nèi)容,于2017年3月向本科三年級學(xué)生開設(shè)授課。另外基于異煙酰肼衍生物的合成及超分子化學(xué)研究、Gemini表面活性劑的合成及界面協(xié)同性質(zhì)研究、食品中農(nóng)藥殘留的快速檢測新方法研究等與教師科研相關(guān)的內(nèi)容，都已經(jīng)作為本科生綜合化學(xué)實驗予以安排。

2 科研平臺的大型儀器向本科生實驗教學(xué)開放

將化學(xué)學(xué)院測試中心與實驗示范中心融合,使先進(jìn)的大型儀器不僅為教師的科學(xué)研究服務(wù),而且向本科生開放。一方面使得本科生可以了解掌握近代實驗方法和技術(shù),另一方面可以提高大型儀器的利用率。我校實驗中心的教學(xué)儀器以常規(guī)的儀器設(shè)備為主,現(xiàn)代化大型儀器(如核磁共振儀、液相-質(zhì)譜聯(lián)用儀等)數(shù)量較少,要讓大多數(shù)學(xué)生熟練掌握現(xiàn)代化的大型儀器的使用難度較大。為此,充分發(fā)揮我?；瘜W(xué)學(xué)院能源與環(huán)境光催化國家重點實驗室、教育部食品安全分析與檢測重點實驗室等科研平臺的優(yōu)勢,將開放型實驗項目、高年級的綜合化學(xué)實驗安排在這些科研平臺上由導(dǎo)師直接指導(dǎo)完成,取得了良好的效果。

3 以賽促學(xué),開展本科生的科研訓(xùn)練

我校將本科生的綜合實驗、創(chuàng)新實驗與本科生的科研訓(xùn)練(SRTP)相結(jié)合,為優(yōu)秀本科生創(chuàng)造早期進(jìn)行科學(xué)研究的條件。我院要求所有承擔(dān)省部級、國家級項目的教授和博士均承擔(dān)本科生的科研訓(xùn)練項目(SRTP),把本科生的開放性創(chuàng)新實驗與導(dǎo)師的科研項目密切結(jié)合起來,鼓勵教師能將自己的科研成果和學(xué)術(shù)思想融入到實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師運用自己的學(xué)術(shù)研究能力和科學(xué)研究的方法指導(dǎo)學(xué)生,使學(xué)生養(yǎng)成良好的分析問題、解決問題的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。在開展綜合實驗教學(xué)中,教師將承擔(dān)科研項目的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例,使學(xué)生通過具體的研究項目、研究內(nèi)容、研究方法,加深對基礎(chǔ)理論、基本概念的理解及實際應(yīng)用,也使學(xué)生更充分地了解化學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿,以及將所學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)化成學(xué)生認(rèn)識和解決實際問題的能力。

科學(xué)研究反哺教學(xué),在本科生實驗體系設(shè)計、內(nèi)容安排等方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用,一批具有我校特色的科研成果及時轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容和綜合化學(xué)實驗教材,從而加快了實驗內(nèi)容的更新,提高了教學(xué)質(zhì)量[10-12]。我校本科生從第三學(xué)期開始申請SRTP項目,每個項目組有三年級和二年級學(xué)生2～3人,每年約有25項SRTP,約50名左右的優(yōu)秀本科生從二年級上學(xué)期開始,利用業(yè)余實踐時間和寒暑假進(jìn)入導(dǎo)師實驗室進(jìn)行科學(xué)研究。2015年至今,據(jù)不完全統(tǒng)計,這些學(xué)生參與的科研論文已有80余篇被SCI收錄。

4 以賽促學(xué),提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力

化學(xué)競賽促進(jìn)了大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[10-12]。大學(xué)生的動手能力、解決實際問題的能力,以及化合物合成、純化分離及結(jié)構(gòu)鑒定等能力在化學(xué)實驗競賽得到充分體現(xiàn),創(chuàng)新實踐能力得到充分強化和鍛煉。我院每個年級化學(xué)專業(yè)5個班共約150人,在選拔省級及國家級大學(xué)生化學(xué)實驗競賽之前,學(xué)院采用初賽、復(fù)賽方式,選拔優(yōu)秀學(xué)生,同時對大學(xué)生化學(xué)實驗競賽選拔過程中成績進(jìn)行量化、轉(zhuǎn)化為學(xué)分,在學(xué)生學(xué)業(yè)成績中得到體現(xiàn)。

化學(xué)實驗競賽涉及到的知識面比較廣,化學(xué)學(xué)科的特點要求學(xué)生必須做到細(xì)致、準(zhǔn)確、靈活、面寬。對于選擇的競賽題目,首先要進(jìn)行實驗設(shè)計,包括制定實驗步驟、實驗過程中要注意觀察的現(xiàn)象和所需采集的信息及數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果要進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和表征。因此,一個循環(huán)后要及時總結(jié)實驗中的經(jīng)驗和不足,為開展下一步的實驗奠定基礎(chǔ)。2015年6月,我校通過組織福建省首次“大學(xué)生化學(xué)實驗夏令營”的方式對學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練和賽前選拔,學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力得到充分強化和鍛煉,切實提高了學(xué)生的參賽水平；2016年,我校搭建了福建省內(nèi)首個化學(xué)實驗競賽平臺并籌辦第一屆福建省大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽,不僅鼓勵了學(xué)生勇于創(chuàng)新和挑戰(zhàn),激發(fā)學(xué)生興趣和熱情,也為福建省幾十所高校大學(xué)生互相交流、互相學(xué)習(xí)、綻放自我、展現(xiàn)風(fēng)采提供了機會?；瘜W(xué)實驗競賽集訓(xùn)基地的建設(shè)為我?；瘜W(xué)及相關(guān)專業(yè)近1 000名學(xué)生提供了更多的實驗訓(xùn)練機會,有利于學(xué)生分析問題、解決問題等創(chuàng)新能力的提高和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

5 以賽促改取得的成果

實踐表明,以大學(xué)生化學(xué)競賽為切入點,以賽促改,推動科研反哺本科實驗教學(xué),緩解了目前重科研輕教學(xué),尤其是不夠重視實驗教學(xué)的問題。這一措施一方面及時更新了實驗教學(xué)內(nèi)容,提高了實驗教學(xué)的效果；另一方面提高了實驗教師隊伍素質(zhì),全面提升了我?；瘜W(xué)實驗教學(xué)水平。近5年來,我?；瘜W(xué)專業(yè)本科生參與的科研成果在國內(nèi)外各類期刊雜志上發(fā)表論文共210多篇,其中SCI論文80多篇,教師發(fā)表的與實驗教改相關(guān)的論文9篇?；瘜W(xué)專業(yè)的本科生參加全國化學(xué)競賽獲得了三等獎3項、二等獎3項，全國高?；瘜W(xué)視頻大賽一等獎5項，本科生參加省級化學(xué)競賽獲得特別獎3項、優(yōu)秀獎14項，獲得福建省第九屆高等教育教學(xué)成果獎一等獎1項，獲得福州大學(xué)校級教學(xué)成果獎特等獎2項、一等獎2項、二等獎3項，福州大學(xué)教學(xué)優(yōu)秀獎一等獎6項 、二等獎4項、三等獎9項。2015年6月,我校主辦福建省高?；瘜W(xué)實驗夏令營；2016年4月,我校化學(xué)實驗中心成功舉辦了“首屆福建省大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽”,有16所省內(nèi)高校及臺灣淡江大學(xué)師生代表參加；2016年10月,邀請了廈門大學(xué)、福建師范大學(xué)等福建省16所高校的省賽組委會委員及實驗教學(xué)骨干教師共計38人,召開了“福建省大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽組委會第一次會議暨2016年福建省高等院校實驗中心主任聯(lián)席會議”,近20所省內(nèi)高校代表參會,擴(kuò)大了實驗中心的影響和輻射作用。2016年7月,福州大學(xué)化學(xué)實驗中心成功獲得了第十一屆全國大學(xué)生化學(xué)實驗邀請賽的承辦權(quán),開創(chuàng)了第一次非“985工程”高校承辦的先例。

6 結(jié)語

總之,在“以賽促改、賽學(xué)結(jié)合、守正創(chuàng)新、科研引領(lǐng)”的化學(xué)實驗教學(xué)改革新理念的指導(dǎo)下,積極開展本科生化學(xué)的實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ降母母铩⒏傎惻c傳統(tǒng)實驗教學(xué)相結(jié)合,充分利用我校能源與環(huán)境光催化國家重點實驗室、教育部食品安全分析與檢測重點實驗室等科研團(tuán)隊的優(yōu)勢,從科研課題中挖掘?qū)嶒瀮?nèi)容,將綜合性強的科研內(nèi)容轉(zhuǎn)化為本科生的實驗內(nèi)容,對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化,同時采取科研平臺對本科生開放、積極開展本科生科研訓(xùn)練等一系列科研反哺本科實驗教學(xué)改革新舉措,取得了較顯著的教學(xué)成果。