化學(xué)實踐課程一體化頂層設(shè)計新理念的構(gòu)想

郭亞杰，王廣健，張振新，汪燕鳴，楊振興，李龍鳳，孫登明，李品華

(淮北師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，安徽 淮北 235000)

1 問題的提出

“‘頂層設(shè)計’的字面含義是自高端開始的總體構(gòu)想.原是指為完成某一大型工程項目，要實現(xiàn)理論一致、功能協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、資源共享、部件標(biāo)準(zhǔn)化”[1].其中心思想是，采用系統(tǒng)論、控制論、信息論的方法，從整體和全局的視角，對項目建設(shè)的各方面、各層次、各要素進行全方位、統(tǒng)籌考慮，協(xié)同各種聯(lián)系，確立目標(biāo)，擇優(yōu)選擇實現(xiàn)目標(biāo)的具體途徑，制定正確的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)，并適時調(diào)整，規(guī)避可能導(dǎo)致失敗的風(fēng)險，實現(xiàn)提高整體效益、降低成本之目的.這一工程學(xué)概念，后來廣泛成為政府統(tǒng)籌內(nèi)政外交制定國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要思維方法[1].它是對戰(zhàn)略目標(biāo)及其在時間、空間的展現(xiàn)形態(tài)和實現(xiàn)方式的設(shè)計，在這個意義上，它屬于戰(zhàn)略規(guī)劃問題[2].

就基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)而言，化學(xué)實驗是化學(xué)科研的尖兵和化學(xué)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的眼睛，它是化學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，也是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的一個非常重要途徑.目前，在化學(xué)實驗教學(xué)方面的改革和實踐多是某一方面的修修補補[3]，缺乏利用系統(tǒng)論的觀點在化學(xué)一級學(xué)科層面上進行的一體化的頂層設(shè)計的戰(zhàn)略研究，造成許多研究成果具有一定的局限性，普適性的問題依然存在，限制基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)成果的應(yīng)用，進而影響學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新能力的培養(yǎng).

因此，進行以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的實踐課程一體化頂層設(shè)計的構(gòu)建具有十分重要的意義.如何以化學(xué)一級學(xué)科的整體和全局的視角，跳出局部化學(xué)二級學(xué)科環(huán)境的束縛和影響，站在泛化學(xué)的整體高度上，去分析、決定基礎(chǔ)化學(xué)實驗的體系和內(nèi)容的具體決策，很好地避免“化學(xué)信息孤島”的出現(xiàn)是當(dāng)前急需解決的問題.另外，將基礎(chǔ)化學(xué)實驗頂層設(shè)計的重點建立在化學(xué)實驗新的全局理念下，分析基礎(chǔ)化學(xué)實驗項目的可行性、與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的關(guān)系，利用信息工程的方法，從宏觀上對實驗教學(xué)效果進行收集、梳理和描述，在微觀和介觀上對實驗效果進行分析，進而實現(xiàn)實驗教學(xué)改革的核心目標(biāo)—學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)應(yīng)是當(dāng)前重要的研究課題之一.為此提出化學(xué)實踐課程一體化頂層設(shè)計新理念的構(gòu)想.

2 化學(xué)實踐課程一體化頂層設(shè)計的研究構(gòu)想

2.1 進行化學(xué)實驗一體化頂層設(shè)計理念和實驗項目的研究

實施“教學(xué)質(zhì)量工程”，注重抓好人才培養(yǎng)頂層設(shè)計，以提高學(xué)生自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)，結(jié)合我校新的本科人才培養(yǎng)計劃，逐步建立起與一流教學(xué)型大學(xué)相適應(yīng)的本科人才培養(yǎng)體系.在實驗項目的設(shè)計上用系統(tǒng)論的觀點，在一級化學(xué)學(xué)科發(fā)展的層次上體現(xiàn)宏觀和微觀實驗項目的結(jié)合，注重介觀實驗課程調(diào)控.表現(xiàn)在:(1)強化專業(yè)主干課程體系，為夯實學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)，將知識傳授與研究方法、研究能力的培養(yǎng)結(jié)合起來，實施研究性實驗教學(xué)，以問題為導(dǎo)向，以小課題、小專題研究、課程設(shè)計、文獻調(diào)研、研究性實驗等為載體，引導(dǎo)學(xué)生進行探索式學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新和提出問題、解決問題的能力.(2)構(gòu)建本科生研究型實驗訓(xùn)練體系.強化對學(xué)生實踐能力、科研能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)進行一體化設(shè)計，構(gòu)建做學(xué)融合的科研實驗訓(xùn)練體系.初步設(shè)想化學(xué)實踐教學(xué)體系縱向分為小課題訓(xùn)練項目、結(jié)合教師科研訓(xùn)練項目、開放泛化學(xué)前沿訓(xùn)練項目3個系列實驗體系，橫向分為基礎(chǔ)型、專業(yè)綜合型和開放創(chuàng)新型3個層次實驗，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合、課內(nèi)與課外的結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合，確?？蒲袑嶒炗?xùn)練和創(chuàng)新實踐貫穿人才培養(yǎng)全過程.在化學(xué)實踐教學(xué)體系中建立科研訓(xùn)練實驗課程群，通過一體化頂層設(shè)計，強化學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新的思維方法與研究方法的訓(xùn)練，幫助學(xué)生了解專業(yè)知識體系整體框架和各層次、各模塊關(guān)系，逐步建立起知識體系整體概念.同時，在該體系中的大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目體系和泛化學(xué)前沿訓(xùn)練體系，通過引導(dǎo)學(xué)生開展豐富的科學(xué)研究活動，切實提高學(xué)生科研興趣，使學(xué)生逐步掌握科研方法，具備初步研究能力.(3)突出跨文化交流能力培養(yǎng).通過大學(xué)專業(yè)英語課程、雙語實驗課程、學(xué)術(shù)講座與交流、校際交換培養(yǎng)、專題文獻選讀、專業(yè)實驗英語選修課程以及化學(xué)實驗學(xué)科競賽等課外活動，確保學(xué)生專業(yè)英語學(xué)習(xí)和專業(yè)外文文獻閱讀4年不間斷，切實提高學(xué)生應(yīng)用英語語言和掌握學(xué)科前沿專業(yè)知識的能力，促進化學(xué)創(chuàng)新能力的提高.

2.2 基于頂層設(shè)計理念的開放式實驗教學(xué)體系的研究

結(jié)合學(xué)校改革實踐，進行開放式實驗教學(xué)的理念;實現(xiàn)一級學(xué)科視野下的一體化實驗教學(xué)體系面向其它高校、院系的開放、面向企業(yè)的合作、開放，學(xué)院不同教育層次、不同專業(yè)教學(xué)體系的互動開放，以及構(gòu)建基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、體現(xiàn)頂層設(shè)計全局視角的開放體系的途徑研究.

2.3 基于頂層設(shè)計教育理念的實驗教學(xué)模式的研究

在新的教育理念下，選取不同類型的基礎(chǔ)化學(xué)實驗深入進行實驗課堂教學(xué)模式的改革，在新的視角下探索“理工結(jié)合、強化實踐”的教學(xué)模式實踐和研究，并開展由此而引發(fā)的一系列實驗課程教學(xué)內(nèi)容的重組及教學(xué)方法、能力測試方法的創(chuàng)新，以及管理制度、教學(xué)方式、評價標(biāo)準(zhǔn)等系列工作;探索實驗課堂教學(xué)改革，推行知識傳輸式與探究式相結(jié)合的實驗教學(xué)模式，使眾多學(xué)生形成創(chuàng)造性思維模式;全面實施大學(xué)生創(chuàng)新計劃，通過導(dǎo)師帶領(lǐng)大學(xué)生課題型課外創(chuàng)新活動以及部分優(yōu)秀大學(xué)生選修研究生實驗課程等形式，加強本科生、研究生之間的溝通交流，促進科研成果轉(zhuǎn)化為本科教學(xué)資源，鍛煉和提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維[4].

2.4 在頂層設(shè)計教育理念下一體化新型實驗教學(xué)方法研究

以基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)課程為實踐，充分利用網(wǎng)絡(luò)、實驗室、企業(yè)等各種資源，進行研討型、探究式、體驗式、自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、項目教學(xué)法等有利于創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力、實踐能力培養(yǎng)的教學(xué)方法改革，或結(jié)合社會(社區(qū))服務(wù)活動、實踐活動進行課堂教學(xué)的改革;或開展基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的教與學(xué)新型模式研究和實踐，有效促進課外的師生交流，形成良好的師生、生生互動，在一定范圍內(nèi)形成輻射并產(chǎn)生良好影響[5].

2.5 在頂層設(shè)計教育理念下與企業(yè)共建共享實驗室/課程平臺的研究

與企業(yè)合作形成一個試點實驗室/課程平臺，構(gòu)建與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相銜接的(實踐)專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容與課程體系，并以此為基礎(chǔ)由企業(yè)提供實驗、課程素材(問題、案例)，學(xué)生參與完成的實驗教學(xué)、課程教學(xué)模式，在課內(nèi)教學(xué)與課外導(dǎo)師指導(dǎo)相結(jié)合、校內(nèi)課程與企業(yè)需求相結(jié)合、教學(xué)與科研的結(jié)合、理論與實踐的結(jié)合、傳授與創(chuàng)新的結(jié)合等方面取得一定的突破.

2.6 基于頂層設(shè)計教育理念的第二課堂開發(fā)與建設(shè)的研究

以某門課程為對象，試行第一課堂與第二課堂的一體化改革，加強第二課堂教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)與建設(shè);開發(fā)跨一級學(xué)科，甚至多學(xué)科的實驗教學(xué)資源、建立專兼結(jié)合、理論實踐互補的教師隊伍.

2.7 基于頂層設(shè)計教育理念的實踐環(huán)節(jié)(/畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié))的研究

選取不同專業(yè)化學(xué)實驗進行改革或整體設(shè)計實驗教學(xué)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計及學(xué)生社會實踐活動等實踐性環(huán)節(jié)的實驗教學(xué)改革，建立以頂層設(shè)計教育理念為導(dǎo)向，引導(dǎo)實踐教學(xué)改革;形成相應(yīng)運行機制和制度，著力培養(yǎng)學(xué)生在一級學(xué)科視野下的創(chuàng)新精神和實踐能力.如畢業(yè)論文/設(shè)計中信息獲取能力等方面.在選題階段，學(xué)習(xí)檢索系統(tǒng)規(guī)則、確立檢索關(guān)鍵詞、完成前期調(diào)研、確定研究課題、掌握國內(nèi)外相關(guān)研究發(fā)展動態(tài)，并得到創(chuàng)新靈感，最終確立研究課題和設(shè)計解決問題的方案[6].

2.8 基于頂層設(shè)計教育理念的自主創(chuàng)新性實驗方法學(xué)的研究

創(chuàng)新性實驗的關(guān)鍵是以學(xué)生為主體，是指通過更新實驗內(nèi)容、改進實驗方法、革新實驗手段等形式來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[7].

研究在自主創(chuàng)新型實驗中實驗手段的更新，如何采用大型精密儀器及現(xiàn)代分析表征技術(shù)應(yīng)用到創(chuàng)新性實驗中以確保創(chuàng)新性實驗成果的先進性;實施方式上如何體現(xiàn)以學(xué)生為主體，老師只起到引導(dǎo)和指導(dǎo)的作用，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、科研能力和創(chuàng)新能力;如何實施實驗室的有效管理，確保自主創(chuàng)新性實驗?zāi)繕?biāo)的順利實現(xiàn).

2.9 基于頂層設(shè)計教育理念的化學(xué)實踐教學(xué)質(zhì)量評價和監(jiān)控體系研究

在實踐教學(xué)管理方面，對實踐教學(xué)的考核評估是確保實踐教學(xué)質(zhì)量的重要手段，建立科學(xué)合理的實踐教學(xué)考核評價體系是實踐教學(xué)改革的重要內(nèi)容[8].

在一體化的實驗教學(xué)體系下，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，必須建立一個規(guī)范化、信息化、科學(xué)化的實踐教學(xué)質(zhì)量保障及監(jiān)控體系，促使實踐教學(xué)管理制度化.因此，必須借鑒前人實驗教學(xué)改革的經(jīng)驗，深入研討在實踐教學(xué)的全過程中如何構(gòu)建、健全和優(yōu)化實踐教學(xué)質(zhì)量的保障、監(jiān)控和反饋與自適應(yīng)的體系，為實踐教學(xué)改革提供強有力的理論和實踐支持.

3 結(jié)語

本文提出化學(xué)實踐教學(xué)一體化頂層設(shè)計的理念，并構(gòu)建在化學(xué)一級學(xué)科的視角下、基于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為宗旨的科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性的研究內(nèi)容.該化學(xué)實踐教學(xué)的改革具有以下主要特點:

1)在化學(xué)實驗設(shè)計理念上，力圖打通二級學(xué)科的壁壘，在化學(xué)一級學(xué)科甚至泛化學(xué)的角度設(shè)計實踐教學(xué)體系，強化學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng);

2)在化學(xué)實驗項目設(shè)置上，著力體現(xiàn)理工結(jié)合、科教結(jié)合，強化與社會需求、學(xué)科發(fā)展的整體聯(lián)系，建立以就業(yè)為導(dǎo)向的創(chuàng)新能力的實踐體系和教學(xué)方式，為學(xué)生今后就業(yè)、從事科研工作和市場研發(fā)打下良好基礎(chǔ).

3)在化學(xué)實踐教學(xué)方式上，強調(diào)學(xué)生的主體、自主探究式主動學(xué)習(xí)，獲得更多的實踐機會，提高學(xué)生對實踐教學(xué)的參與積極性;力促教師從實踐教學(xué)過程中釋放出來，真正成為實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中的引導(dǎo)者、參與者和平等的首席，實現(xiàn)學(xué)生和教師的共同發(fā)展.

4)建立健全科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性全面的考核方式和基于培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的開放性實踐教學(xué)質(zhì)量評價與監(jiān)控體系，提高師生的積極性和創(chuàng)新能力.當(dāng)然，這里提出的基于一體化頂層設(shè)計理念化學(xué)實踐課程的構(gòu)建研究還存在一些不足之處，還需要不斷更新和完善.

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