新工科背景下基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)與實(shí)踐

肖旺釧，張建漢，林福星，蘇志忠

（三明學(xué)院 資源與化工學(xué)院，福建三明 365004）

自2017年2月以來，我國高等教育正式進(jìn)入了新工科建設(shè)時(shí)期，尤其在《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》等政策指導(dǎo)下，為新工科建設(shè)提供了重要的指導(dǎo)理論。而基礎(chǔ)化學(xué)課程是諸多專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是其專業(yè)框架構(gòu)建的重要基石，因此圍繞基礎(chǔ)化學(xué)課程，通過各個(gè)專業(yè)方向的結(jié)合，可以建成特色顯著、結(jié)構(gòu)合理、層次清晰的課程群系統(tǒng)。

1 新工科背景下基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)的意義

在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)是對資源化工專業(yè)群的推動與發(fā)展。在資源化工專業(yè)群中，隨著基礎(chǔ)化學(xué)課程群的形成，可以實(shí)現(xiàn)工程基礎(chǔ)平臺、師資資源、教學(xué)科研平臺的共享共有，進(jìn)而推動了工程技術(shù)人才的有效培育。在此基礎(chǔ)上，課程群建設(shè)還能加快地方特色與優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，以學(xué)校自身的特色專業(yè)為引領(lǐng)，通過轉(zhuǎn)型發(fā)展，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的升級與轉(zhuǎn)化，將傳統(tǒng)人才培育體系逐步升華為卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃。

在化學(xué)工程相關(guān)的核心專業(yè)中，都要以基礎(chǔ)化學(xué)課程群作為關(guān)鍵，通過與材料化學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境工程、資源環(huán)境科學(xué)等專業(yè)的融合發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)同共享的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)而推動了產(chǎn)教融合的發(fā)展新高度，為校企共贏建立了良好的環(huán)境與土壤，從而真正以基礎(chǔ)化學(xué)課程群服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)的建設(shè)發(fā)展。

2 新工科背景下基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)的思路

2.1 擴(kuò)大師資力量，落實(shí)以老帶新

教師是影響教學(xué)成效的直接因素之一，因此在基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)過程中，首先要擴(kuò)大師資力量，通過建立以老帶新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)教師資源的更新接替。我院為保證師資力量的延續(xù)發(fā)展，引進(jìn)八名剛畢業(yè)的化學(xué)材料類專業(yè)博士生。這些青年教師善于科研，但教學(xué)水平缺乏經(jīng)驗(yàn)，因此在基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)項(xiàng)目下，我院開展了以老帶新的課程建設(shè)活動，由老教授帶領(lǐng)青年博士共同進(jìn)行課程建設(shè)，同時(shí)也能發(fā)揮他們的創(chuàng)新思維，充分借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為課程群建設(shè)提供必要的科研理論支持。

2.2 優(yōu)化課程設(shè)置，促進(jìn)興趣建設(shè)

我院對學(xué)生開展了調(diào)研活動，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生對基礎(chǔ)化學(xué)課程的重視程度不足，尤其在生物技術(shù)、環(huán)境工程等專業(yè)中，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為化學(xué)與其專業(yè)方向聯(lián)系性不強(qiáng)，進(jìn)而失去了學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。針對該問題，在基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)中，就要采取針對性地設(shè)置方案，根據(jù)專業(yè)區(qū)分制定不同的教學(xué)大綱，劃分為通識課程與獨(dú)立課程，通識課程為必修課，各專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)，獨(dú)立課程為選修課，針對不同專業(yè)方向設(shè)置不同的課程內(nèi)容，比如生物、無機(jī)、有機(jī)、材料等，深化專業(yè)方向的難度。

2.3 整合課程內(nèi)容，推動知識復(fù)合

在新工科背景下，專業(yè)融合與知識復(fù)合是重點(diǎn)發(fā)展方向。在傳統(tǒng)基礎(chǔ)化學(xué)課程中，其對于各個(gè)專業(yè)方向內(nèi)容的融合不足，僅僅將其按照不同的角度進(jìn)行分析，并未建立整體化、系統(tǒng)性的聯(lián)系與框架。而在課程群建設(shè)中，必須建立系統(tǒng)化的融合脈絡(luò)，通過建立完整的項(xiàng)目案例，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合化學(xué)、物理、生物等不同專業(yè)方向的知識，從而有效解決項(xiàng)目案例中的實(shí)際問題，以此培育具有復(fù)合知識體系的新工科人才。

3 新工科背景下基礎(chǔ)化學(xué)課程群建設(shè)的實(shí)踐路徑

我校資源與化工學(xué)院有著豐富的發(fā)展歷史，在歷經(jīng)工科理科專業(yè)劃分、教育類型轉(zhuǎn)型之后，改制為當(dāng)前的工科材料化學(xué)專業(yè)。基礎(chǔ)化學(xué)作為本專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，多年來課程教材與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目未能進(jìn)行優(yōu)化與完善，因此在課程群建設(shè)過程中，必須通過對教材內(nèi)容的調(diào)整，進(jìn)一步對接本地區(qū)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.1 理論課程的優(yōu)化與完善

基礎(chǔ)化學(xué)理論課程需要從兩個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化與完善。首先，要根據(jù)專業(yè)方向整合基礎(chǔ)化學(xué)的理論內(nèi)容，通過對課程內(nèi)容的順序整理、內(nèi)容歸納與精煉，分別設(shè)立為不同方向的理論課程。

在該過程中，一方面要避免各個(gè)方向的理論課程之間出現(xiàn)大量重復(fù)或相似的內(nèi)容，更要調(diào)節(jié)不同理論課程開課的順序。比如物理化學(xué)課程作為基礎(chǔ)化學(xué)課程中的系統(tǒng)性理論課程，應(yīng)當(dāng)是最先學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容，但是卻往往在無機(jī)、有機(jī)、分析化學(xué)等課程后開設(shè)，這就導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)順序出現(xiàn)了偏差，在內(nèi)容理解上存在障礙。又比如熱力學(xué)第一定律、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)等內(nèi)容在物理化學(xué)與無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)等課程中重復(fù)出現(xiàn)，導(dǎo)致學(xué)生需要多次學(xué)習(xí)，既浪費(fèi)了課時(shí)，又引起學(xué)生的反感。因此在課程群建設(shè)過程中，必須根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)流程合理安排各個(gè)理論課的開展順序，同時(shí)根據(jù)順序調(diào)整各個(gè)課程中相同或類似的課程內(nèi)容，避免出現(xiàn)重復(fù)的理論知識。

另一方面，則要進(jìn)一步精簡理論課程中的內(nèi)容，按照理論框架建設(shè)系統(tǒng)化的課程體系。比如在無機(jī)與分析化學(xué)課程中，化學(xué)平衡是重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，但是在教學(xué)時(shí)將其融入四個(gè)章節(jié)之中展開，導(dǎo)致學(xué)生需要通過長期的學(xué)習(xí)進(jìn)程中自行總結(jié)相關(guān)知識。在課程群新建環(huán)節(jié)中，則要進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整內(nèi)容的呈現(xiàn)框架，將原有的四個(gè)章節(jié)內(nèi)容凝練為一個(gè)章節(jié)，將其原理、平衡方程、平衡移動、實(shí)踐應(yīng)用融于一個(gè)章節(jié)中，既縮短了課時(shí)，又可以提高學(xué)生知識建構(gòu)的水平。

要根據(jù)專業(yè)行業(yè)的發(fā)展歷程對陳舊的理論內(nèi)容進(jìn)行刪減，同時(shí)也要對新內(nèi)容進(jìn)行增補(bǔ)。化學(xué)科學(xué)的發(fā)展極其迅速，隨著研究內(nèi)容的不斷細(xì)化，化學(xué)與其他專業(yè)學(xué)科的交叉發(fā)展進(jìn)入了新的研究層面，甚至滋生出很多新的前沿學(xué)科，比如化學(xué)與現(xiàn)代生物科學(xué)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的融合，成為新工科背景下的重要基礎(chǔ)學(xué)科。因此在基礎(chǔ)化學(xué)的專業(yè)群建設(shè)中，必須突破傳統(tǒng)的內(nèi)容體系，一方面要刪除部分內(nèi)容，比如理論過于繁雜、推導(dǎo)過程過于復(fù)雜、概念老化落后、與其他專業(yè)方向沒有直接聯(lián)系以及缺乏實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的內(nèi)容，都可以刪去，以此避免對學(xué)生理論系統(tǒng)建設(shè)造成誤導(dǎo)，同時(shí)也能提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。另一方面則要增添當(dāng)前基礎(chǔ)化學(xué)的前沿理論，比如基礎(chǔ)化學(xué)最新的研究成果、化學(xué)與其他學(xué)科的交叉研究理論等，融入基礎(chǔ)化學(xué)與其他專業(yè)的融合理論課程之中，形成新的教學(xué)專題。由此可以通過課程體系展現(xiàn)基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的新動向與新趨勢，對于拓展學(xué)生知識面、了解行業(yè)前沿發(fā)展有著重要的作用。

3.2 實(shí)驗(yàn)課程的升級與拓展

依據(jù)不同專業(yè)的需求，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程可以統(tǒng)籌安排，通過模塊化與層次化的設(shè)計(jì)滿足不同專業(yè)學(xué)生的發(fā)展需求，由此形成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)三種課程形式。這三種課程形式的實(shí)驗(yàn)難度依次增高，復(fù)雜程度呈上升態(tài)勢，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)可以按照自身能力的發(fā)展順序，從基礎(chǔ)操作到復(fù)雜操作及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)操作發(fā)展到思維創(chuàng)新。

在課程群建設(shè)過程中，基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的升級同樣要從兩個(gè)方向展開。建立基礎(chǔ)化學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程平臺。高校可以依靠“超星”“泛雅”“MOOC”等平臺進(jìn)行建設(shè)，一方面可以由教師錄制實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)視頻，其中包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目原理介紹、實(shí)驗(yàn)所用的儀器介紹、操作流程步驟及實(shí)際操作演示等，通過課程視頻可以為學(xué)生提供更加便捷的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)途徑，尤其可以幫助基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中熟悉操作，掌握注意事項(xiàng)與操作技能。另一方面教師還可以錄制拓展實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻。教師可以選擇與當(dāng)前課程相關(guān)但具有拓展意義的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，或者選擇學(xué)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中科研項(xiàng)目的子項(xiàng)目，將其設(shè)計(jì)思路、實(shí)際問題、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、操作方法等進(jìn)行展示，由此同樣可以拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野，甚至還可以邀請優(yōu)秀學(xué)生加入學(xué)校的科研項(xiàng)目。

圍繞專業(yè)特色與崗位需求，建立開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，針對學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行培育。首先，要為學(xué)生提供可自主選擇參與的基礎(chǔ)化學(xué)科研項(xiàng)目，一般教師可以以自己的科研課題為基礎(chǔ)，通過內(nèi)容簡化或選擇子課題的方式，引導(dǎo)學(xué)生建立研究小組，通過提前預(yù)約的方式利用學(xué)校的開放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行科研活動。在課題設(shè)計(jì)方面，教師要選擇當(dāng)前的行業(yè)熱點(diǎn)，并與學(xué)生的專業(yè)方向緊密相關(guān)，通過多學(xué)科知識的交叉融合，考察學(xué)生的合作意識與協(xié)同科研能力。其次，要引導(dǎo)學(xué)生自主建立科研課題，學(xué)生同樣可以組建科研小組，提出科學(xué)可行的科研項(xiàng)目，由教師審核通過后，即可申請?jiān)陂_放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，學(xué)生可以采用靈活的實(shí)驗(yàn)時(shí)間參與科研活動，通過實(shí)驗(yàn)室預(yù)約機(jī)制而自由調(diào)控實(shí)驗(yàn)時(shí)間。通過這樣的開放實(shí)驗(yàn)，不僅可以為優(yōu)秀學(xué)生提供更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而且還能提高學(xué)生自主設(shè)計(jì)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的能力，為學(xué)生的科研水平發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.3 德育課程的融入與結(jié)合

在立德樹人大背景下，基礎(chǔ)化學(xué)課程群的建設(shè)離不開德育與思政內(nèi)容的融合。因此在基礎(chǔ)化學(xué)課程內(nèi)容中，還需要融入更多的展現(xiàn)正確科學(xué)觀、價(jià)值觀的素材，在教學(xué)活動中引導(dǎo)學(xué)生建立正確的思想觀念與科研品格，提升學(xué)生的科研素養(yǎng)。比如在無機(jī)與分析化學(xué)課程中，在學(xué)習(xí)元素板塊的內(nèi)容時(shí)，教師就可以結(jié)合我國“稀土之父”徐光憲先生的事跡進(jìn)行教學(xué)，一方面可以講述他在關(guān)鍵時(shí)期完成稀土元素分離提純科研任務(wù)的重要表現(xiàn)，另一方面可以引導(dǎo)學(xué)生了解他的化學(xué)科研成就，以此提高學(xué)生對我國科研水平信心，從而實(shí)現(xiàn)愛國主義與文化自信的培育目標(biāo)，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與人文品格。

4 結(jié)束語

在新工科背景下，基礎(chǔ)化學(xué)作為一門基礎(chǔ)性學(xué)科，在諸多專業(yè)與方向的研究發(fā)展中具有重要的基礎(chǔ)價(jià)值，因此可以通過課程群建設(shè)的方式，不斷優(yōu)化基礎(chǔ)化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容與結(jié)構(gòu)體系，既能夠?yàn)椴煌瑢I(yè)學(xué)生提供學(xué)科交叉學(xué)習(xí)的系統(tǒng)化服務(wù)，又能推動化學(xué)學(xué)科教育水平的高度發(fā)展，還要在其中滲透德育與思政內(nèi)容，真正建成復(fù)合型高素質(zhì)人才培育體系。