拔尖計(jì)劃2.0 背景下的創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究*

陳 華, 馬兆玲

教育是傳承文明和培養(yǎng)人才的重要途徑, 對(duì)國(guó)家高質(zhì)量發(fā)展具有基礎(chǔ)性和引領(lǐng)性作用。 高水平現(xiàn)代大學(xué)作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的搖籃, 支撐著國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)。 培養(yǎng)具有廣泛的科學(xué)素養(yǎng)、 良好的人文素養(yǎng)、 較強(qiáng)的創(chuàng)新能力和廣闊視野的高素質(zhì)拔尖人才, 已成為當(dāng)前高等教育改革的重要主題。 改革開(kāi)放以來(lái), 廣西大力推進(jìn)科教興國(guó)戰(zhàn)略, 高等教育從精英教育進(jìn)入大眾教育階段。 近年來(lái), 國(guó)家也明確提出了“一流本科、 一流專(zhuān)業(yè)、 一流人才” 的人才培養(yǎng)任務(wù)。 因此, 在高等教育大眾化的背景下, 如何保證高等教育質(zhì)量, 培養(yǎng)高質(zhì)量人才, 成為廣西高等教育工作者迫切需要思考的重要課題。

2009 年, 國(guó)家三部委聯(lián)合出臺(tái)拔尖計(jì)劃實(shí)施方案, 旨在大力培養(yǎng)高水平拔尖人才。 2015 年, 國(guó)務(wù)院相繼頒布了世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)方案, 其中重要建設(shè)任務(wù)之一也是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。 國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要也要求高校要以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為根本目標(biāo)。 基于此, 近年來(lái), 我們國(guó)家再次啟動(dòng)拔尖計(jì)劃2.0, 進(jìn)一步聚焦如何培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才。自“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗(yàn)計(jì)劃” 實(shí)施以來(lái), 以國(guó)家雙一流大學(xué)為代表的高校不斷探索行之有效的培養(yǎng)模式, 進(jìn)行各種有針對(duì)性的嘗試, 如北京大學(xué)元培學(xué)院、 南京大學(xué)匡亞明學(xué)院、 浙江大學(xué)竺可楨學(xué)院等。 所以, 在我國(guó)高等教育正面臨“雙一流” 建設(shè)的新時(shí)期, 以國(guó)內(nèi)外頂尖高校的創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)為借鑒, 繼續(xù)探索地方高校拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式十分必要[1-3]。

我校是一所教育部與自治區(qū)人民政府共建師范院校, 以立足廣西, 服務(wù)全國(guó), 輻射東盟, 培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才和師范生為己任, 在九十載發(fā)展過(guò)程中逐漸形成了“尊師重道, 敬業(yè)樂(lè)群” 的校風(fēng)。 面對(duì)國(guó)家拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的總要求和廣西新時(shí)期“科教興桂和人才強(qiáng)桂” 總戰(zhàn)略, 學(xué)校十分重視創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng), 在12 個(gè)不同學(xué)院和專(zhuān)業(yè)進(jìn)行拔尖人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐。 在此背景下, 化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院積極參與和響應(yīng), 努力探索人才培養(yǎng)模式, 化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 創(chuàng)辦以來(lái), 已逐漸形成了一套特色的拔尖人才培養(yǎng)模式,為國(guó)家培養(yǎng)了一批創(chuàng)新型化學(xué)學(xué)科拔尖人才。 對(duì)于化學(xué)創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng), 實(shí)驗(yàn)課程作為實(shí)踐體系的重要組成部分, 能提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。 大部分綜合性高校以及國(guó)外知名高校都十分重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。 然而傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn),教學(xué)內(nèi)容上大都是驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn), 只有少部分二級(jí)學(xué)科內(nèi)的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)。 教學(xué)方法多以“按方服藥” 的灌輸法為主, 學(xué)生自主動(dòng)手和自主安排的機(jī)會(huì)很少。 顯然, 現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)課程將非常不適合實(shí)踐能力和綜合能力的鍛煉和全方位提升。 為適應(yīng)拔尖計(jì)劃2.0 的新需求, 對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全面的改革, 增設(shè)創(chuàng)新型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程, 提升綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵, 這將對(duì)提高化學(xué)拔尖人才的創(chuàng)新實(shí)踐能力, 培養(yǎng)能擔(dān)當(dāng)中華民族偉大復(fù)興歷史使命的創(chuàng)新型人才具有重要意義。

1 當(dāng)前創(chuàng)新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

創(chuàng)新型化學(xué)拔尖人才的實(shí)驗(yàn)課程強(qiáng)調(diào)多維度的教學(xué), 學(xué)生不僅可以掌握最新前沿動(dòng)態(tài), 而且可以提高對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣。 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力, 使之成為能夠提升實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力的重要手段, 從而達(dá)到提高學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的終極目標(biāo)。

目前, 雖然很多高?；瘜W(xué)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn), 但實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一, 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新率很低, 完全跟不上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的要求。 具體表現(xiàn)在: ①綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊, 前沿性低, 且以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為主。 即使有少量的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn), 也與最新前沿科技的關(guān)系也不是特別緊密。 ②多學(xué)科交叉融合的綜合性實(shí)驗(yàn)課程嚴(yán)重不足, 不符合培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的目標(biāo)。 大多數(shù)學(xué)校會(huì)分階段優(yōu)化課程設(shè)置和課時(shí)分配,但實(shí)踐體系的調(diào)整相對(duì)緩慢。 主要原因是實(shí)驗(yàn)條件的限制和概念上的滯后。 認(rèn)為化學(xué)專(zhuān)業(yè)的綜合實(shí)驗(yàn)只是理論課的補(bǔ)充, 專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)只是簡(jiǎn)單地以化學(xué)二級(jí)學(xué)科的交叉形式進(jìn)行。 ③教學(xué)與科研脫節(jié), 不能很好地相互促進(jìn)。 有人認(rèn)為教學(xué)和科研是分開(kāi)的, 一是培養(yǎng)學(xué)生, 二是提高教師的自我價(jià)值。 事實(shí)上,教學(xué)與科研是相輔相成的, 科研可以提升教學(xué)的高度和維度,讓教學(xué)始終與學(xué)科前沿緊密相連, 讓學(xué)生有更多機(jī)會(huì)接觸前沿學(xué)科知識(shí)。 ④傳統(tǒng)的教學(xué)模式和考核方式已經(jīng)過(guò)時(shí), 學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)方式大多以學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告為基礎(chǔ), 只需要根據(jù)教材或講義對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制和處理, 對(duì)結(jié)果的分析要求不高。 缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考核。 因此, 很多學(xué)生只專(zhuān)注于寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告而忽略了實(shí)驗(yàn)過(guò)程, 難以真正達(dá)到綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的目的。 傳統(tǒng)的教學(xué)模式和考核方式非常不利于培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?chuàng)新精神, 而且會(huì)增加學(xué)生的反感, 使學(xué)生疲于應(yīng)付實(shí)驗(yàn)課程[4-8]。

綜上所述, 鑒于目前化學(xué)化工及生物醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展, 對(duì)專(zhuān)業(yè)復(fù)合型、 創(chuàng)新型拔尖人才的迫切需求, 本文以切實(shí)提高拔尖學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)為根本出發(fā)點(diǎn), 針對(duì)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題, 以培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力為目標(biāo), 將創(chuàng)新型和研究型教學(xué)理念融入化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué), 優(yōu)化創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容、 教學(xué)模式和考核方式,提升創(chuàng)新型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵, 建立“課程內(nèi)涵提升-教學(xué)方法變革-考核方式優(yōu)化-實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽引導(dǎo)” 的協(xié)調(diào)發(fā)展模式, 努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力, 以適應(yīng)“拔尖學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃2.0”的要求, 為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供可行的方案。

2 基于拔尖計(jì)劃2.0 的創(chuàng)新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.1 課程內(nèi)涵提升: 以化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 為試點(diǎn)的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革研究

本課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求具有很強(qiáng)的綜合性、 前沿性和學(xué)科交叉性, 能夠綜合應(yīng)用多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法。 在創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中, 教師在中間扮演了非常重要的角色。 必須有能力突出和與時(shí)俱進(jìn)的教學(xué)團(tuán)隊(duì), 才能達(dá)到滿(mǎn)意的教學(xué)效果。 我?；瘜W(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程自開(kāi)設(shè)以來(lái), 經(jīng)過(guò)幾年的建設(shè), 逐步形成了一支教研復(fù)合型教學(xué)團(tuán)隊(duì)。 全體教師活躍在教學(xué)科研第一線(xiàn), 了解學(xué)科最新科研動(dòng)態(tài), 教學(xué)思路積極, 學(xué)生能夠受到生動(dòng)的科學(xué)思維方法的啟發(fā)。 但我校目前從事化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的教師大多是化學(xué)專(zhuān)業(yè)背景, 相應(yīng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也在化學(xué)學(xué)科知識(shí)方面。 與拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)相比, 本課程在交叉復(fù)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)方面相對(duì)缺乏和薄弱, 不利于拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。 近年來(lái), 隨著化學(xué)與生物、 能源、 材料、 環(huán)境等領(lǐng)域的交叉融合日益深入, 學(xué)校積極謀劃具有相關(guān)研究背景的教師加入創(chuàng)新型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。 近年來(lái), 我院以化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 為試點(diǎn)先后聘請(qǐng)了多位從事化學(xué)生物學(xué)、 能源、 材料研究的教師加入教學(xué)團(tuán)隊(duì), 今后還將進(jìn)一步加大綜合交叉力度。 在保證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置的可操作性前提下, 經(jīng)過(guò)多次反復(fù)論證, 對(duì)化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)置上大膽革新, 將研究型和創(chuàng)新型的教學(xué)理念融入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中, 把最新科研成果和前沿科技知識(shí)設(shè)計(jì)為適合化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn), 促進(jìn)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革, 使得綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加充實(shí), 更具有前沿性、 綜合性、 交叉性。

2.2 教學(xué)方法變革: 以化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 為試點(diǎn)的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式改革探索

在創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中, 經(jīng)常會(huì)遇到兩個(gè)棘手問(wèn)題, 首先是實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地問(wèn)題, 綜合性的實(shí)驗(yàn)不像傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)茉谝婚g化學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成, 通常需要多個(gè)不同功能的實(shí)驗(yàn)室共同協(xié)調(diào); 另一個(gè)問(wèn)題是, 創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展過(guò)程中學(xué)生會(huì)接觸到一些新技術(shù)、 新方法和新設(shè)備, 如何讓學(xué)生能正確快速的使用, 這是一個(gè)挑戰(zhàn)。 針對(duì)以上出現(xiàn)的棘手問(wèn)題, 我們?cè)诮虒W(xué)方式上大膽進(jìn)行一些探索和實(shí)踐。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)地問(wèn)題, 化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不再采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式, 利用我院獨(dú)秀人才試驗(yàn)班學(xué)生都配備了科研導(dǎo)師, 進(jìn)入導(dǎo)師科研實(shí)驗(yàn)室這一優(yōu)勢(shì), 綜合實(shí)驗(yàn)只提供必要的公共實(shí)驗(yàn)室, 大部分實(shí)驗(yàn)不在公共實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展, 課程開(kāi)始前兩周學(xué)生自由組合, 學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式進(jìn)入各自科研實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前教師只提要求、 不講解實(shí)驗(yàn)原理、 操作步驟, 學(xué)生自行設(shè)計(jì)方案。 學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)與老師討論通過(guò)后才可開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案, 學(xué)生自己到實(shí)驗(yàn)中心領(lǐng)取試劑、 藥品和儀器。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程要求學(xué)生自主完成, 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)深刻理解實(shí)驗(yàn)原理。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何正確快速掌握一些新技術(shù)、 新方法和新設(shè)備, 這也是困擾綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的一大問(wèn)題。 大型儀器設(shè)備是高校教學(xué)、 科研的重要條件和基本手段, 是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要硬件基礎(chǔ)。 大型儀器設(shè)備開(kāi)放共享的前提條件是使用者能夠正確地操作儀器, 但是為本科生專(zhuān)門(mén)進(jìn)行儀器培訓(xùn)會(huì)大大增加儀器管理人員的負(fù)擔(dān), 儀器的使用不當(dāng), 也會(huì)造成不必要的損失。 為使得創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)得以順利開(kāi)展,基于以學(xué)生為本的教學(xué)理念, 利用藥用資源化學(xué)和分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的優(yōu)勢(shì), 充分發(fā)揮學(xué)院虛擬仿真平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn), 建設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站, 涵蓋技能點(diǎn)、 學(xué)習(xí)手冊(cè)、 文獻(xiàn)資料和虛擬儀器培訓(xùn)環(huán)節(jié)等, 方便學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)的各個(gè)主要內(nèi)容, 提前熟悉儀器設(shè)備。 在虛擬平臺(tái)上進(jìn)行儀器的操作, 操作熟練后再進(jìn)行實(shí)地演練, 這樣可以大大減少實(shí)驗(yàn)員和儀器管理員的工作量。

2.3 考核方式優(yōu)化: 以化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 為試點(diǎn)的創(chuàng)新型綜合實(shí)驗(yàn)考核方式改革

綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)主要側(cè)重于對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高,因此我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)在考核方式上也與以往的實(shí)驗(yàn)不同。 經(jīng)過(guò)綜合考慮, 我們的實(shí)驗(yàn)課程考核占比為: 實(shí)驗(yàn)文獻(xiàn)調(diào)研10%, 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作40 %, 小論文及PPT 答辯匯報(bào)50%。 通過(guò)答辯的方式, 極大的鍛煉了學(xué)生的綜合能力。

2.4 實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽引導(dǎo): 以化學(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 為試點(diǎn)的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽教學(xué)研究

化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽是檢驗(yàn)學(xué)生專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)、 實(shí)踐創(chuàng)新能力、 團(tuán)隊(duì)合作能力等綜合能力的有效方式, 針對(duì)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班”, “全國(guó)大學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競(jìng)賽” 是目前綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域影響力最大的設(shè)計(jì)類(lèi)競(jìng)賽之一, 也是學(xué)生展示自我的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾枧_(tái)。 在完成綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上, 針對(duì)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)培訓(xùn)與訓(xùn)練, 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目, 強(qiáng)化新知識(shí)、 新理論、 新技術(shù)、 新方法在綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的展示, 以此培養(yǎng)具備高水平綜合創(chuàng)新能力的拔尖學(xué)生, 同時(shí)也可以此為契機(jī)檢驗(yàn)本?；瘜W(xué)“獨(dú)秀人才試驗(yàn)班” 學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量在全國(guó)拔尖人才計(jì)劃培養(yǎng)高校中的相對(duì)水平。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)創(chuàng)新型綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的突出問(wèn)題, 以切實(shí)提高拔尖人才的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力等專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)為根本出發(fā)點(diǎn), 借鑒國(guó)內(nèi)外頂尖高校拔尖人才的培養(yǎng)模式, 將研究型和創(chuàng)新型教學(xué)理念融入綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué), 凝練教學(xué)內(nèi)容,把反映新知識(shí)、 新理論、 新技術(shù)、 新方法的最新科研成果融入實(shí)驗(yàn)教學(xué), 優(yōu)化綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的固有教學(xué)模式和考核方式, 引導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生參加全國(guó)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽, 努力培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力, 希望為高素質(zhì)的化學(xué)創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供一條值得借鑒的思路, 并在相關(guān)兄弟院校起到一定的輻射帶動(dòng)作用。