基于應用型創新人才培養的實驗教學模式研究

孔祥平　曲寶涵　呂海濤　馬傳利　王　娟

（青島農業大學化學與藥學院，山東青島266109）

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基于應用型創新人才培養的實驗教學模式研究

孔祥平*曲寶涵呂海濤馬傳利王娟

（青島農業大學化學與藥學院，山東青島266109）

為培養應用型創新人才，構建了無機及分析化學實驗教學模式實施方案，提出具體實施辦法，展望預期效果，指出需要解決的問題。該模式倡導以校內教學為主導，企業、社會共同參與的“學產結合”、“學研結合”方式，鼓勵學生參與到實際生產、社會服務和科學研究中去，學生的創新能力和社會適應能力將得到提高。

應用型人才；創新能力；無機及分析化學實驗；教學模式

隨著我國社會經濟和科學技術的迅速發展，各行各業需要大量具有寬厚專業理論知識和突出實踐能力的“應用型人才”［1］。應用型人才培養模式已成為我國高等教育人才培養理論和實踐研究的熱點之一［1-4］。實驗教學是高等院校教學體系的重要組成部分，是培養學生科技素質的重要環節，是實施素質教育、促進知識向能力轉化、培養應用型創新人才的重要途徑［5］。因此，實驗教學模式是應用型人才培養模式的重要組成部分。

陳爽等［6］在地方高校高素質應用型人才培養模式要求下，融合四大化學實驗，以“合成制備-分析表征-性能應用”為主線，構建了“一體化、三階段、三層次、同平臺”的化學化工實驗課程新體系。汪學英等［7］構建了基于應用型人才培養模式的“基礎實驗-綜合實驗-設計研究實驗”的基礎化學實驗教學體系?？紫槠降龋?］為培養應用型創新人才，開展了開放式分析化學實驗教學模式研究。白靖文等［9］開展了基于應用型創新人才培養的高等農業院校分析化學實驗課程教學改革研究。王麗梅［5］為培養創新性應用型人才，在高分子化學實驗教學中實施了啟發式、問題式、項目式等多種教學方法，逐步形成了分層次、多元化實驗教學方法。但目前基于應用型創新人才培養的無機及分析化學實驗研究較少，僅見崔春仙和么敬霞［10］構建的多層次課程體系、小組討論式實驗教學模式。

在青島農業大學實施“山東省應用型人才培養特色名校建設工程”的背景下，依托山東省基礎課教學示范中心和特色名校建設產學研合作平臺，本文在注重學生操作基本技能的基礎上，建立在教學內容上注重“從實踐中來到實踐中去”；在教學模式上注重以校內教學為主導，企業、社會共同參與的“學產結合”、“學研結合”的基于應用型創新人才培養的無機及分析化學實驗開放式、分層次教學模式。

1　實驗教學模式實施方案的構建

潘懋元和車如山［11］指出“應用型本科院校應通過產學研結合的方式，培養服務地方的應用型創新人才”。根據這一思路，本文構建了如圖1所示的無機及分析化學實驗教學模式實施方案。該方案在注重學生操作基本技能的基礎上，根據教師科研和生產實踐不斷更新實驗教學內容和提高實驗教學效果，充分體現經典實驗和實踐實驗的結合。然后，采用開放式教學模式［8］，學生自主確定實驗題目或教師指定題目，查閱相關文獻，自主設計實驗。在此基礎上，依托特色名校建設產學研合作平臺，注重因材施教，鼓勵學生參與實際生產和社會服務，同時鼓勵學生參與教師的科研工作，實現“學產結合”、“學研結合”的開放式、分層次教學模式。

圖1　基于應用型創新人才培養的無機及分析化學實驗教學模式實施方案

2　實驗教學模式的實施辦法

2.1高素質師資隊伍是關鍵

一支結構合理、實力雄厚的實驗師資隊伍，是提升高校實驗教學水平、培養具有科技創新能力的應用型人才的基礎［12］。目前青島農業大學無機及分析化學實驗教研團隊共有7人，其中專職教師5人（教授1人，副教授4人），均為具有博士學位、長期從事該門課程教授工作的中青年教師，且均長期教授無機化學或分析化學理論課，擅長打破理論課和實驗課的界限，將實驗課與理論課有機結合起來；另有實驗室管理人員2人（高級實驗師1人，實驗師1人），他們兢兢業業，在配合教師授課方面任勞任怨，和教師建立起了良好的和諧關系，為高質量完成該實驗課奠定了基礎?？傊?，青島農業大學已建立了一支綜合素質高、結構合理、相對穩定的無機及分析化學實驗師資隊伍，從根本上保障了該實驗課的教學質量。

另外，與三明學院實施的培訓進修制度類似［12］，學校制定鼓勵政策，促進實驗師資隊伍的自我提升。近年來，無機及分析化學實驗教研團隊有1人到美國克萊姆森大學化學系做訪問學者，2人參加了高校青年教師教學方法與教學藝術研修班，4人到企業參與社會實踐，1人攻讀博士學位。通過這些方式，改善實驗師資隊伍的知識結構，提高他們的業務水平和綜合素質。例如，1位實驗師在取得博士學位后的一年時間內，不但能勝任實驗課的講授工作，還能靈活地將自己主持的科研項目與實驗課結合起來，指導學生申請校大學生科技創新基金項目1項，并與學生合作發表科研論文1篇。

2.2實驗操作規范是基礎

實驗操作規范是得到可靠數據的保障，是實驗課開展應用型人才培養的基礎。目前，國內實驗教學改革多強調綜合性、設計性實驗培養學生的自學、創新能力，忽視了實驗基本操作技能的重要性［13］。實際上，實驗基本操作技能是開展綜合性和設計性實驗的基礎，沒有良好的實驗習慣，綜合性和設計性實驗的效果根本無法得到保障。例如，在指導大四學生完成本科畢業論文時發現，個別學生實驗基本操作技能較差，連標準溶液都不能準確配制，其實驗結果的準確性就可想而知了。

無機及分析化學實驗課是我校相關專業開設的第一門化學基礎實驗課，對學生養成良好的實驗習慣和思維方式至關重要。在培養學生實驗操作規范方面，主要采用以下方法：（1）制作一套無機及分析化學實驗基本操作規范視頻，在實驗前后均讓學生觀察有關實驗的正確操作和常見錯誤操作，采用“內省”的方式，強化學生對基本操作技能的掌握。（2）讓學生輪流協助實驗師準備實驗，一方面使學生全面了解所做實驗的完整操作過程，加強對其基本操作技能的訓練，另一方面使學生了解實驗準備老師的辛苦，從而更認真地完成實驗。（3）通過加強實驗課與理論課的聯系，使學生明白實驗操作規范的重要性。例如，分析化學理論課上講到滴定分析實驗誤差為0.1%，滴定量通常為20-30 mL，通過在實驗課上提問該知識點，指出誤差0.1%就意味著0.02-0.03 mL，而通常1滴液體約0.05 mL，這樣學生不僅明白了為什么需要半滴操作，而且明白了操作規范的重要性。（4）根據文獻［8］制定的考核方法，把上學期的筆試改為筆試加實驗操作規范考試，強調實驗操作規范的重要性。

2.3教材和實驗內容的選擇

教材選用山東大學、山東師范大學等高校合編的普通高等教育“十一五”國家規劃教材，該教材對實驗內容的選擇既經典又新穎，既能滿足實驗教學對基礎知識、基本技能的要求，又實現了實驗內容的趣味性、先進性和環境友好性［14］。立足于實驗教學的整體性、基礎性、綜合性和創新性優選實驗內容，同時將實驗內容劃分為“基礎型實驗”、“綜合、設計型實驗”和“研究創新型實驗”三個層次，并形成必做實驗、選做實驗和自主研究型實驗等不同板塊，配合與之相適應的教學方法進行實施［8］。另外，每學期實驗課結束時，通過發放調研問卷，了解學生的“知、情、意、行”，根據學生的反饋結果，調整相應的實驗內容。例如，根據學生反映的課程過多注重了定量分析，而無機化學中的定性分析涉及相對較少的情況，增加了一些關于無機化學的實驗內容，并取得了良好的效果。

在實驗內容設置上，白靖文等［9］提出盡量減少驗證性實驗內容的比例，增加通過實驗技能和方法解決實際問題的綜合性實驗的比例，加入一些發散拓展性實驗的思路。在此基礎上，我們堅持“從實踐中來、到實踐中去”的原則優選實驗內容，堅持“學以致用”的原則，使學生明白“學是為了用”的道理。例如，“氯化鈉的提純”、“水樣中化學需氧量的測定”、“碳酸鈉的制備及含量測定”和“廢干電池的回收利用”等。這些實驗與現實接近，既能增強學生的環保意識，又能激發學生的興趣。通過將個別實驗在教材的基礎上加以擴展，激發學生的學習興趣。例如，根據教材上采用蒸餾法測定復合肥中總氮含量的實驗內容，指導學生利用該方法測定蝦殼中氮含量，使學生掌握了凱氏定氮法，該部分內容已與學生合作發表于《實驗室研究與探索》［15］。該實驗既包含無機化學實驗中簡單玻璃加工及打孔等操作，又包含分析化學實驗中的滴定操作，綜合性強，很好地鍛煉了學生的動手能力，提高了其科學實驗素養。另外，通過將科研與實驗課相結合，激發學生的學習興趣。例如，根據發表于Carbohydrate Polymers上的電位滴定法同時測定羧甲基殼聚糖的取代度、脫乙酰度和―COONa分布系數的成果［16］，指導學生設計了電導滴定法同時測定羧甲基殼聚糖的取代度、脫乙酰度和―COONa分布系數的實驗，該部分內容已與學生合作發表于《理化檢驗——化學分冊》［17］，并將編入綜合化學實驗教材。

2.4自主設計實驗是參與科研和實踐的前提和保障

在基礎實驗和綜合實驗的基礎上進行設計實驗，主要是培養學生分析問題、解決問題的思維能力，提高學生面對生產和生活中的一些實際化學問題設計解決方案并加以實施的綜合素質［14］。由此可見，設計實驗旨在培養和考核學生綜合運用理論知識和實驗技能解決實際問題的能力，是鍛煉學生獨立開展研究工作的重要環節。因此，自主設計實驗是實驗課培養學生“應用型創新素質”的必經之路，是將來學生參與科研和實踐的基礎。

在實際教學過程中，該環節往往容易流于形式，原因主要有兩方面：一方面由于自主設計實驗時間較長、每位學生的實驗內容不同，無形中增加了指導教師和準備實驗人員的工作量，導致他們的積極性不高；另一方面由于自主設計實驗需要花費大量的精力，而收獲往往是無形的，導致部分學生的積極性不高。要解決以上問題，也要相應地從以下兩方面著手：一方面適當增加指導設計實驗的勞務費，設計實驗求質不求量，采用開放式教學模式［8］，每學期末開展1-2個自主設計實驗，同時強化成熟設計實驗向綜合實驗的轉化，增加指導教師和準備實驗人員的成就感。例如，2.3小節中所提到的學生參與的兩個實驗開始均為教師指導下的設計實驗，發展成熟后轉化為選做的綜合實驗，大大激發了教師和學生的積極性。另一方面適當提高自主設計實驗所占平時成績的權重，將設計實驗內容盡量與生產、生活和科研相結合，提高學生主動參與自主設計實驗的積極性和成就感?？傊?，該過程如果組織得當，必將激發學生主動學習的興趣，增強學生的理解、思維、判斷、組織、文字表達能力和創新能力的鍛煉［8］，為將來參與生產實踐和科研打下堅實的基礎。

2.5鼓勵學生參與生產實踐和科研

在學生具備了一定的自主設計實驗能力的基礎上，與企業和教師合作，通過調查問卷了解學生的意愿，鼓勵部分感興趣的學生參與生產實踐和科研，并為他們創造必要的條件。在生產實踐方面，必須要有企業參與。本課程依托“特色名校建設產學研合作平臺”，與“青島中一檢測有限公司”和“青島瀚生生物科技有限公司”等需要無機及分析化學實驗專業知識的知名企業合作，通過開辦“中一檢測班”和“瀚生卓越農化班”等形式，讓學生深入企業，充分了解企業的具體情況，把所學知識應用到具體的生產實踐中去。學生通過考核后，由學院和企業共同為學生頒發結業證書。這些措施的實施，激發了學生參與生產實踐的積極性，大大提高了其生產實踐和社會適應能力，將來在就業方面就會表現出競爭優勢。

參與教師或實驗室人員的科研項目是學生參與科研的捷徑，因為這些課題教師研究和指導經驗較豐富，儀器藥品也較齊全。另一方面，鼓勵學生在教師指導下，查閱文獻、自擬題目、制定方案，寫出開題報告，申請大學生創新項目，既鍛煉學生的科研創新能力，又鍛煉學生申請課題的能力。堅持“學生提高，師生共同受益”的原則，通過學生創新能力的培養，學生就會相應產生參與科研的愿望，而隨著學生能力的提高，教師普遍愿意帶學生從事科研工作，教師也成為受益者，學生的創新能力和科研素養進一步得到提升，為其將來從事科研工作打下堅實的基礎，表現在主動要求參與“大學生創新項目”和與教師合作發表科研論文人數的增加上。

3　預期效果

傳統的無機及分析化學實驗教學模式中，學生缺少主觀能動性，實驗過程中“照葫蘆畫瓢”，看一步做一步，實驗效果差，學生分析、解決實際問題的能力和創造力得不到應有的培養與提高。雖然崔春仙和么敬霞［10］通過構建多層次課程體系、優化教學內容、建立小組討論式實驗教學模式取得了良好的教學效果，但由于實驗內容長期固化，學生從事科學實驗的興趣得不到提高。針對該問題，本文提出在教學內容上注重“從實踐中來、到實踐中去”，堅持“學以致用”的新型教學模式，加強了學生重視實驗課的程度，提高了學生從事科學實驗的興趣，反過來在實驗數據處理過程中又用到大量理論知識，又促進了其對理論知識的學習興趣。該教學模式在教學方法上采用開放式、分層次教學，它是一種旨在培養學生創新意識與實踐能力的新型教學模式，既是課內教學的有益補充，又能充分發揮學生的積極性和創造性，不但使學生有獨立思考、自主學習的空間和時間，而且還能提高學生的實驗技能和綜合應用知識的能力，培養學生實事求是的工作作風和嚴謹的科學態度，符合循序漸進、因材施教和發展性教學的原則。另外，該教學模式倡導以校內教學為主導，企業、社會共同參與的“學產結合”、“學研結合”方式，學生的創新能力和社會適應能力得到提高，在考研和就業方面將表現出競爭優勢。

4　存在問題

該教學模式實施起來具有一定難度，在實際操作過程中往往容易流于形式，達不到預期效果。實施該模式要想取得良好的教學效果，必須解決以下幾方面的問題。首先，該模式對實驗室硬件設施要求高，對實驗室管理者和實驗教師素質要求更高。這就要求高校要持續對實驗室硬件設施進行投入，同時建立常態化的培訓進修制度。其次，在有限學時的情況下兼顧基礎和學生創新素養的培養，需要采用開放式教學模式，實驗室管理者和實驗教師的工作量大大增加，應有相應的實驗室開放專項基金支持。再次，與企業建立長期有效合作機制，便于開展“學產結合”的教學模式。因此，所培養學生必須“厚基礎、強能力、高素質”，這樣才能得到企業認可，形成良性循環。最后，實驗的主體是學生，在充滿誘惑的外部環境下，如何激發學生參與生產實踐和科研的積極性？這就要求真正以“學生為主體”，讓學生真正感受到學有所得，在實踐中實現自身價值。

5　結束語

基于應用型創新人才培養的無機及分析化學實驗教學模式厚基礎、重應用，倡導以校內教學為主導，企業、社會共同參與的“學產結合”、“學研結合”方式，鼓勵學生參與到實際生產、社會服務和科學研究中去，學生的創新能力和社會適應能力得到提高，在考研和就業方面將表現出競爭優勢。該教學模式的成功實施，有望為“如何培養應用型人才”提供一個范例，并為相同背景條件的其他高校提供經驗。

［1］王玉萍.地方性本科院校應用型人才培養研究［M］.武漢:華中農業大學，2009.

［2］王紅兵，趙蘭蓉，韓夢，張盈盈.文教資料，2012，No.1，142.

［3］秦悅悅.高校應用型本科人才培養模式研究與實踐［M］.重慶:重慶大學，2009.

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［5］王麗梅.實驗技術與管理，2014，31（1），19.

［6］陳爽，蘇育志，趙建華，張建華，周愛菊，王靜，董文，王正平，梁紅.實驗技術與管理，2012，29（3），1.

［7］汪學英，徐肖邢，李巧云.常熟理工學院學報（哲學社會科學），2008，No.12，120.

［8］孔祥平，王娟，呂海濤.實驗技術與管理，2011，28（7），164.

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［16］Kong，X.P.Carbohydr.Polym.2012，88（1），336.

［17］孔祥平，張保華，鐘鑫，郇聰聰，于丹丹，王娟.理化檢驗——化學分冊，2015，51（5），697.

The Experimental Teaching Mode for Training Applied lnnovative Talents

KONG Xiang-Ping*QU Bao-HanLü Hai-TaoMAChuan-LiWANG Juan
（College of Chemistry and Pharmacy，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，Shandong Province，P.R.China）

The experiment teaching mode of inorganic and analytical chemistry was constructed for training applied innovative talents.The specific implementation measures of this mode were proposed，with the expected results prospected.Problems needed to be solved were also pointed out.The teaching mode advocates the primary classroom teaching combined with the participation of company and society，where the"learning-production"and"learning-research"will be formed.Students are encouraged to get involved in the practical production，social service and scientific research.In such a way，their abilities of innovation and social adaptation will be improved.

Applied talents；Innovative ability；Inorganic and analytical chemistry experiment；Teaching mode

O6；G64

10.3866/PKU.DXHX201507019

，Email:kxp2004@163.com

山東省精品課程建設項目（2011BK174，2012BK142，2012BK144）；青島農業大學應用型人才培養特色名校建設工程教學

研究項目（XJG2013074，XJG2013075）