大学化学, 2020, 35(10): 109-114 doi: 10.3866/PKU.DXHX202002024

专题

构建“三育”实验教学体系培养民族地区创新性应用型人才

王迎春, 李佑稷,, 颜文斌, 欧阳玉祝, 顾仁勇

Constructing "Three Education" Laboratory Teaching System and Cultivating Innovative and Applied Talents in Minority Areas

Wang Yingchun, Li Youji,, Yan Wenbin, Ouyang Yuzhu, Gu Renyong

通讯作者: 李佑稷, Email: bcclyj@163.com

收稿日期: 2020-02-12   接受日期: 2020-04-10  

基金资助: 湖南省教育厅教学改革项目.  湘教通[2018]436号
湖南省教育厅教学改革项目.  湘教通[2016]400号
吉首大学“十三五”专业综合改革试点项目.  教通[2016]45号

Received: 2020-02-12   Accepted: 2020-04-10  

摘要

以化学国家级实验教学示范中心建设项目为依托,探讨民族地区创新性应用型人才培养的新举措。以培养学生实验技能和创新能力为中心,凝练出实验室文化育人、专业技能育人和创新能力育人的“三育”实验教学理念,构建了与实验教学理念对接的“三育”实验教学体系,建立了“四聚焦”“五协同”的实验教学运行机制。对于如何更有效地发挥实验教学在创新性应用型人才培养中的作用,提供了有益的探索和有效的实践经验。

关键词: 创新性应用型人才 ; 实验教学 ; 教学体系 ; 教学理念

Abstract

This paper introduced the exploration on the new measures of cultivating innovative and applied talents in minority areas as part of the project in construction of the national demonstration center for experimental chemistry education. Focusing on developing students' experimental skills and innovation abilities, the reform refined the "Three Education" laboratory teaching philosophy of the laboratory culture education, the professional skills education and the innovation ability education, constructed "Three Education" laboratory teaching system, and established the operating mechanism of laboratory teaching of "Four Focuses" and "Five Synergies". For how to play the role of laboratory teaching in the effective cultivation of innovative and applied talents, this article provides a useful exploration and effective practical experience.

Keywords: Innovative and applied talents ; Laboratory teaching ; Teaching system ; Teaching philosophy

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王迎春, 李佑稷, 颜文斌, 欧阳玉祝, 顾仁勇. 构建“三育”实验教学体系培养民族地区创新性应用型人才. 大学化学[J], 2020, 35(10): 109-114 doi:10.3866/PKU.DXHX202002024

Wang Yingchun. Constructing "Three Education" Laboratory Teaching System and Cultivating Innovative and Applied Talents in Minority Areas. University Chemistry[J], 2020, 35(10): 109-114 doi:10.3866/PKU.DXHX202002024

在“大众创新、万众创业”的新时代,为培养有科学人文素养、有创新创业意识、有实验设计与操作才能、有行业实践技能、有团队协作精神的“五有”高素质人才,对大学化学实验教学在人才培养中的作用提出了更高要求。多年来,各高校不断进行化学实验课程教学改革,针对课程内容、知识结构、教学模式等方面进行了一系列有益的探索[1-10]。2007年,吉首大学成为民族院校第一个国家级实验教学示范中心建设单位,为适应民族地区对高素质创新性应用型人才的迫切需求,基于服务地方和区域经济的办学理念,以化学国家级实验教学示范中心建设项目为依托,开始探索化学实验教学改革与创新[11-15]。2012年,以化学国家级实验教学示范中心顺利通过教育部验收评估为契机,全面推进“三育”实验教学体系改革工程。至目前,该工程凝练出“三育”实验教学理念,构建了与实验教学理念对接的“三育”实验教学体系,建立了“四聚焦”“五协同”的实验教学运行机制。对于如何更有效地发挥实验教学在创新性应用型人才培养中的作用,提供了有益的探索和有效的实践经验。

1 化学实验教学改革的必要性

长期以来,高校的实验教学都是按照“照方抓药”的模式进行,我校化学实验教学也在教学体系、教学内容和教学方法等方面存在与新时期高等教育发展和人才需求错位情况,不利于学生的创新创业能力培养。主要体现在如下几个方面:①实验教学理念落后,认为实验教学主要依附于理论课,是验证理论课程知识或者加深对理论的理解,与能力和素质的培养相偏移;②人才培养方案中实验课程顶层设计不够,实验教学课程体系与培养目标偏移。③实验项目和实验内容设置不科学,验证性实验多,综合性、设计性、创新性等“三性”实验少,与行业产业及地方资源开发结合不紧密,实验内容与学生创新创业能力要求的知识结构偏移。④教学方法简单,实施途径单一,实验室开放少,产学研融合不紧密,课程体系与学生个性化发展不协调,实验教学方法与能力培养过程偏移。⑤实验教学重知识考核、轻能力考核,重理论考核、轻实践考核,实验考核方法单一,考核体系不科学,实验教学质量评价与技能要求和能力培养导向偏移。这些问题的存在导致大学生在生产应用实践能力、创新创业能力等方面不能很好满足高素质创新性应用型人才培养的需要。

2 创新性应用型人才培养思路

2.1 凝练“三育”实验教学理念

为实现创新应用型人才培养,秉承新时代高等教育思想,将“实验室文化育人、专业技能育人、创新能力育人”理念融汇贯通于实验教学全过程。实验室文化育人是通过实验室制度建设,培养学生勤勉、自律和责任意识;通过实验室的环境建设,培养学生安全、环保意识;通过悬挂化学界名人、名言或人物事迹,激发学生求真务实的拼搏精神和追求真理的决心。专业技能育人是根据行业动态、专业发展需要和未来职业职位的技能要求,结合实验教学过程,设计专业技能培训方案,培养学生的实践应用能力。创新能力育人是通过把创新理念融入实验教学全过程,创新实验融入课程体系,创新创业技能融入实验教学内容,形成创新文化氛围,强化创新创业学科竞赛,培育学生创新精神和创新能力。“三育人”体现了现代实验教学思想、教学模式和教学实践的有机统一,解决了实验教学理念与能力和素质的培养相偏移问题。

2.2 建立“四聚焦”“五协同”实验教学运行机制

把本科化学实验教学的“课程体系、教学内容、教学过程与考评体系”四个要素,分别聚焦“培养目标、知识结构、能力培养与技能标准”四个高素质人才培养的关键因素,通过校企协同、产教协同、平台协同、学研协同、教赛协同的“五协同”联动,实现培养有科学人文素养、创新意识、行业技能的高素质创新性应用型人才目标,打造内涵丰富、特色鲜明、社会认可的化学实验教学新模式,以解决实验教学中普遍存在的五个偏移的关键问题(图1)。借助“四聚焦”“五协同”实验教学运行机制,将企业、学校、学院三位一体资源深度融合,先后与周边企业联合共建1个教育部“卓越计划”化学化工类实践教育基地、1个国家地方联合工程实验室、7个省级重点实验室或工程技术中心、6个企业实践基地、1个校内实训基地。通过产学协同与学研协同,实验内容中引入最新科研成果和行业产业技术。通过校企协同,创设真实实验环境、真实企业项目、真实工作岗位、真实竞争压力、真实就业机会等实验教学情境,转化学科、科研、企业等优势资源为人才培养资源。从学生的就业需求出发,通过多维协同、产教融合,建立将企业生产原理和技能应用于实验教学项目的定制式、订单式等培养方式,为企业“量身定做”急需人才。以学生为中心,通过课内课外融通交叉的全员参与实验教学过程育人新模式,实现了化学化工人才的培养从传统型、基础型向应用型创新性层次的飞跃。

图1

图1   “四聚焦”“五协同”实验教学运行机制


3 构建“三育”实验教学体系构建

3.1 聚焦培养目标,构建“三化一式”实验教学课程体系

根据人才培养目标要求,对国家级示范中心的实验教学体系进行改革,构建了“层次化、模块化、网路化和开放式”实验教学体系(图2),解决实验教学课程体系与培养目标偏移问题。“层次化”是在实验项目的设置和实验教学内容的安排上,立足于“基础性、综合性、实用性和创新性”原则,形成基础型实验、综合型实验、设计型实验和研究创新型实验4个层次的实验内容。“模块化”是根据不同专业培养目标的需要,对化学实验项目设置成不同模块,不同模块应用于不同专业。“网络化”主要是指实验内容网络化,网络实验内容主要包含虚拟仿真实验、教学录像及多媒体课件等。“开放式”主要是对大学生科技创新项目和创新性实验设计项目实行开放式教学,有效地实现高素质创新应用型人才培养目标。

图2

图2   “三化一式”实验教学课程体系


3.2 聚焦知识结构,通过产教协同和学研协同,构建“四结合”实验教学内容

在产教协同、学研协同下,遴选教师科研成果、行业技术成果应用于实验,实现教学内容与地方资源开发(武陵山区丰富的矿产及植物资源的开发利用)、教师科研成果(教师科研课题、实验课程研究课题等)、学生科技创新(各类教学及科研平台、学校、省级及国家级创新实验项目)、企业生产技术(实践基地及合作企业参与实验项目建设)相结合(图3),“四结合”解决了实验教学内容与学生创新创业能力要求的知识结构偏移问题,形成教学资源库和特色教材,确保跟踪科学研究的最新进展;通过研究创新实验,激发学生实验兴趣,培养学生的实验设计能力、动手能力和创新能力;通过增加地方资源开发利用和企业生产技术的综合化学实验项目,激发学生参与实际生产与实践兴趣。在“基础化学实验”中,16%的实验项目来源于本地优势资源的开发利用和实用技术。例如:“白云石中钙镁含量的测定”“猕猴桃根中微量元素测定”“沉淀法制备超细氧化锌”“路边青总黄酮的提取及其紫外光谱分析”等项目都是以本地资源为实验对象开设的综合性实验项目,实验内容强化了本土资源的开发利用。“综合化学实验”共编写了37个实验,全部来源于近10年我院大学生科技创新成果和教师科研成果,所有项目与行业生产实用技术相关,如“石煤钒矿制备偏钒酸铵及产品表征”“固体电解质Li13Al0.3Ti17(PO4)3的合成及其电化学性质”和“葛根素的提取及其高效液相色谱分析”等。其中80%以上的实验项目来源于地方优势资源的开发利用。

图3

图3   “四结合”实验教学内容


3.3 聚焦能力培养,通过平台协同和校企协同,创新“三环四步五化”实验教学方法

通过平台协同,校企协同,以培养学生实验技能和创新能力为中心,实施以学生为主体和教师为辅助,借助移动互联网+和虚拟仿真技术的“三环四步五化”研讨式实验教学方法(图4),培养学生的独立性、自主性和创造性。“三环”是指:课前网络设问、课内操作探讨与课后训练总结;“四步”包含自主虚拟学习、合作实践探讨、精准讲解点拨与实验技能操作。“五化”是指实验操作虚拟化、实验内容项目化、实验过程网络化、实验考核随堂化及实验资源云端化。通过“三环四步五化”解决了以前实验教学方法与能力培养过程偏移问题。

图4

图4   “三环四步五化”研讨式实验教学方法


3.4 聚焦技能标准,通过赛教协同,创建“ 1 + 3 ”质量考评新体系

通过赛教协同,制定全面聚焦技术要求和能力培养导向的“1 + 3”实验教学质量考评新体系(图5),解决实验教学质量评价与技能要求和能力培养导向偏移问题。“1”是对接专业人才技能标准,建立实验技能要点矩阵,制定以化学技能竞赛为依据的实验质量考评新体系。“3”是“平时实验随堂测评”“实验理论笔试测评”和“实验操作抽签测评”,通过三种结合互补的综合性实验考核方式,学生既能掌握规范、系统的基本实验技能,又能领悟新而精的实验技术。如有机化学实验考试大纲就是根据各专业人才培养目标和专业技能要求,结合有机化学实验课程的教学大纲中规定的实验操作技能要素如减压蒸馏、萃取、重结晶、柱色谱法分离、各种光谱分析等,参照湖南省大学生化学实验技能竞赛评分标准而制定的。考试大纲确定了考核标准和内容,要求着重考查学生专业技能和实验操作技能掌握程度、实验结果的准确度、灵活运用所学知识分析、解决问题的能力。实验课程考核采用平时随堂考核、期末实验理论考试和实验操作考试相结合综合评定学生的成绩。平时随堂考核由预习报告、实验报告、实验考勤、实验表现等组成;实验理论考试为笔试;实验操作考试为实验技能测试,采用抽签的方法选择操作考试题目,监考老师随堂监考打分,按照操作考试评分细则评定成绩。总成绩采用百分制,平时考核占40%,实验理论考试占30%,实验操作考试占30%。

图5

图5   “ 1 + 3 ”实验质量考评新体系


4 取得的成效

4.1 培养出一批能力素质高的创新性应用型人才

化学国家级实验教学示范中心经过十二年的建设与实践,实验教学改革成效明显,为湘西民族地区培养出大批高素质创新性应用型人才。近五年来,学生获各种科技创新项目251项,其中国家级、省级创新实验计划项目12项,发表第一作者科技论文70篇,获授权专利21项,获省部级以上学科竞赛奖励151项。

4.2 促进了教师教学研究能力的提升,助推教学科研平台的建设

教学团队近五年先后获得国家级或省级教改项目15个;发表教研论文42篇;出版教材7部;“基础化学实验”被评为省级精品课程;获得国家民委教学成果一等奖1项,湖南省教学成果二等奖3项。先后获得10余个国家级、省级教学科研平台,为协同育人创造了良好条件。

4.3 改革经验在校内6个学院4个省级示范中心、校外6所高校推广应用

“三化一式”实验课程体系,“四结合”实验内容已在我校的基础生物、基础医学、基础物理和食品科学技术等4个省级示范中心应用。成果同时被推广应用到省内6所高校的理工科专业,国内20余所高校来我校考察交流。2017年,教育部本科审核评估专家组充分肯定了示范中心实验教学综合改革所取得的成效,认为具有“理念先进,定位准确,特色鲜明,效果显著,示范性强”的特点,为全国地方高校提供了很好的示范和借鉴。

4.4 校企协同、产教协同得到企业、地方政府及媒体的高度认可

“中心”教师带领学生开展科技创新,先后与26家企业签订43项产学研合作协议,为湘西民族地区企业开发出7大系列64种产品,发展壮大了10余家高科技企业,产生经济效益数亿元,带动30多万农民脱贫致富,4名指导教师先后获得湘西州“科教兴州”奖。

2019年2月18日,《中国教育报》以《吉首大学化学实验教改造就创新人才》为题报道了化学国家级实验教学示范中心实验教学改革实践成效。2019年2月19日,《中国民族报》以《吉首大学化学实验教改“催化”协同育人》为题报道了“五协同”改革经验和成效。2017年3月3日中央电视台科教频道《我爱发明》栏目以《百合自动分瓣机》为题,报道了学院指导老师结合地方资源开发,通过校企深度合作,进行成果转化,服务武陵山区精准扶贫,支撑地方特色产业发展。引起了社会的高度关注,产生了强烈的社会反响。

5 结语

“三育”实验教学体系的构建与实践,实现了实验教学紧密聚焦人才培养目标。通过创建“三化一式”实验课程体系,“四结合”实验教学内容、“1 + 3”实验教学质量考评新体系和“五协同”育人新机制等一系列改革创新,为实验教学改革提供了新模式、新体系、新机制,探索出了一条实验教学培养高素质创新性应用型人才的有效途径,为地方高校特别是民族地区高校理工科实验教学改革提供了可借鉴的模式和方案。

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