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构建有机化学创新实践平台的研究

2023-07-01 52 上传者：管理员

摘要：创新实践平台是学生开展科技创新活动的基本场所，构建创新实践平台是培养创新型人才的重要途径，也是新时期大学教育的追求。华东理工大学化学与分子工程学院从培养学生创新意识、提升学生创新能力的目标出发，构建了多元化、科学化的创新人才培养模式，并依托现有实验资源构建了多层次有机化学创新实践平台，助力创新型人才培养。

关键词：
创新
实践平台
有机化学
有机化学创新
科技创新
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创新是促进社会发展的核心驱动力，也是实现中华民族伟大复兴的重要支柱[1]。创新型教育是培养学生创新能力的基础保障，创新性的实践活动是创新型教育的重要组成部分。如何建设和完善大学生创新实践平台，高效开展有利于学生就业和主观能动性发挥的实践活动，是需要各高校深入研究和探讨的核心主题之一[2]。有机化学课程是面向高等院校化学、化工、材料、生物、环境等专业学生开设的一门基础课程，其理论知识体系庞杂且教学难度较大，实验操作环节涉及众多知识点的综合应用和实验技巧的灵活运用，对学生的基础知识和基本能力均提出了非常高的要求。该课程的教学不仅要使学生掌握有机化学基础知识，还要在提高学生创新实践能力方面体现关键价值[3],同时强化人才培养特色，培养具有高尚道德品质和完善知识体系的高素质创新人才[4]。

近年来，华东理工大学化学与分子工程学院的实验和实践教学硬件条件有了显著改善，但是有机化学领域的创新实践教学仍存在不足，如开设的基础实验课时相对较少、与有机化学课程的理论教学内容无法完全匹配等。建设有机化学实践创新平台，充分发挥创新平台在课程教学中的作用，有利于在更高维度上和更广范围内创设宽松的科研创新环境，进而大幅度提高本科生的思辨水平、科学素养和创新能力。

一、有机化学课程教学现状

有机化学作为化学领域的重要分支，是一门研究碳氢化合物的组成、结构、性质、反应及应用的科学。有机化学课程内容繁多庞杂，需要学生理解和掌握的知识点很多。长期以来，华东理工大学化学与分子工程学院有机化学课程的理论学时偏少，导致任课教师无法完成所有基本知识点的讲解。在有机化学实验课程教学中，通常由指导教师根据教学大纲讲授实验原理、实验步骤和注意事项等，然后由学生依据相关操作流程完成具体的实验操作。这些实验均是验证性实验，旨在使学生复习和巩固有机化学理论课程的重要知识点，强化实验操作技能的培训。在这样的实验教学中，学生的主观学习意愿不强，理论联系实际的能力不足，发散思维和创新思维得不到有效训练，因此实验教学的根本目标难以实现。总之，现有的理论教学和实验教学模式，难以适应高等教育内涵式发展背景下人才培养的要求，不利于学生自主学习能力和创新能力的培养。

二、有机化学创新实践平台的建设

创新是一个国家进步与发展的灵魂。实践是创新的核心驱动力，也是实现创新的关键途径。为了实现培养创新型人才的目标，高校应积极创造条件，搭建各类实践平台，为大学生提供实践创新基地，鼓励大学生在实践中进行创新[5]。华东理工大学化学与分子工程学院在有机化学创新实践平台建设过程中，遵循大学教育的基本规律，结合学生知识结构与课程内容的特点，在教学过程中着重培养学生的创新意识和实践能力；同时进一步加强实践环节的教学，努力建立多元化、科学化的创新型人才培养模式；在此基础上，整合现有的开放实验和研究性实验环节，构建本科生科研创新平台，并依托各专业先进的科研实验室，联合校外实习实训基地，为不同学习层次的学生打造多梯度创新实践活动。

(一)注重学生创新意识培养，实现知识结构与课程体系的整体优化

在有机化学实验教学中，教师把有机化合物和有机化学理论发展史纳入教学内容体系，开展生动的创新教育。科学史是科学精神的结晶，有机化合物和有机化学理论发展史的讲授，可使学生了解前人获得知识积累的过程，科学研究中发现问题、分析问题和解决问题的过程，以及从实验现象和结果中寻找蛛丝马迹、进行归纳总结并探索事物本质的过程。

在具体的实验课程设计过程中，教师适时引入化学化工、能源材料、生物医学等前沿领域的最新成果，引导学生关注有机化学领域的最新进展、紧跟知识发展的前沿。此外，为了使学生充分理解有机化学理论的实践价值，教师还在教学过程中对典型的科技成果转化案例进行重点分析，以开阔学生的视野，培养学生的自主创新意识。

(二)重视实践环节，建立多元化、科学化的创新培养模式

教师在充分认识实践教学在培养创新人才方面的价值的基础上，从以下三个层次开展有机化学实验课程教学设计：验证性实验旨在训练学生的基本实验技能，设计性实验旨在培养学生的综合实验能力，科学训练和科研创新活动旨在提升学生的创新能力。教师注重各实践环节的区别与联系，加强理论与实践的有机结合，促进学生理解验证性实验、设计性实验和科学训练三者之间的内在逻辑关系，全面提升学生的综合创新能力和实验技能，为学生以后的科研或就业奠定坚实的理论和实践基础。

此外，指导老师还进一步结合自身科研方向和科研项目，依托学院的公共科研教学平台和相关教师的科研项目资源，积极引导和组织学生开展科研创新训练等课外科技创新实践活动。学生可根据个人或所在团队的研究兴趣自主选择研究内容，并利用课余时间开展实验，在保证实验安全的前提下完成相关课题研究。开展课内外创新实践活动，有助于提升学生的科学素养。

(三)整合学院实验资源，打造多梯度创新实践平台

学生创新能力的提升是以良好的创新实践平台为基础的。教师在充分利用现有实验资源的基础上，根据学生的特点，从以下几方面构建了多梯度有机化学创新实践平台。

1.利用开放实验和研究性实验环节，为广大学生提供创新平台

教师向学生提供开放的基础验证性实验，学生可以利用课余时间自主选择感兴趣的实验。在此过程中，教师引导学生对所学知识进行验证，并完成拓展学习。基础验证性实验以微小型综合实验为主。教师设计了一些实验难点，让学生通过自主思考去分析和解决，从而夯实学生的实验基础，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

设计类实验以师生互动交流的形式进行。指导教师仅明确实验目的并提供实验仪器设备，不给出具体的实验方案和步骤。实验开始前，指导教师要求学生运用所学知识自行设计实验方法和内容；然后引导学生通过查阅文献资料来设计和安排实验步骤，并提出优化建议。学生通过讨论交流，确定实验的完整流程和具体步骤，充分发挥主观能动性，尽自己最大努力来解决实验过程中遇到的问题，确保实验顺利完成。实验完成后，学生需要运用自己掌握的分析测试手段来验证实验结果。如针对有机合成综合实验，教师会向学生开放核磁共振氢谱和碳谱、质谱、红外分光光度计、紫外可见光谱仪等精密仪器的使用权限，要求学生根据目标化合物的特性选择相应的仪器来测定具体物性参数，完成所制备产物的结构和纯度表征，并判断实验是否达到预期效果。在整个教学过程中，教师充分尊重学生的主体地位。为了体现实验教学的科学性和严谨性，教师还要求学生在实验完成后，按科技论文的标准撰写实验报告。

2.构建本科生科研创新平台，为热爱科研的学生提供长期科创平台

科研创新活动具有长期性和连续性的特点，稳定运行的大学生科研创新平台是开展创新实践活动的重要载体和基础保障。在科研创新平台上开展以验证性实验与设计性实验为主的科研创新活动，并强化平台的孵化功能，能够为学生日后成长为创新型科研人才奠定基础。

目前，华东理工大学有两个校区，本科生的理论和实验教学主要安排在奉贤校区。在这种情况下，学院以上海市级或校级大学生科创项目为依托，建设了奉贤校区科研创新平台，支持学生自行选择或由专(兼)职教师指定有机化学科研课题。这样做有助于激发本科生对科研工作的兴趣和热情，提高学生的实验技能。

3.依托科研实验室，为学有余力的学生提供高水平科研创新平台

华东理工大学化学与分子工程学院拥有多个高水平科学研究基地和雄厚的科研队伍，并配备了各种先进的仪器设备，包括纳秒/皮秒级时间分辨光谱仪、核磁共振仪、高分辨质谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、稳态荧光光谱仪、圆二色光谱仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪、差热分析仪、红外光谱仪、场发射透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、元素分析仪、原子力显微镜、荧光倒置显微镜、共聚焦拉曼光谱仪和电化学工作站等。这些仪器设备支撑高层次研究平台，为学有余力的学生提供了良好的科研条件。

通过上述两个阶段的学习和训练，部分学有余力的学生对相关教师的研究课题有了一定的了解，并产生了浓厚的兴趣。他们可以通过双向选择，进入对应的科研实验室，在老师的指导下开展系统和深入的研究，并撰写和发表科研论文。在本科阶段就接触科研前沿，可为本科生后续的学习和科研打下良好的基础。这种方式不仅有利于学生实践能力和创新意识的培养，而且能够为相关平台输送优秀的硕士和博士候选人，进而促进学科平台的良性发展。

4.教学与生产实践相结合，加强校外实习实训基地建设

教学与生产实践相结合，对于培养学生的创新意识至关重要。具体来讲，结合学生的课外研究课题，教师组织有兴趣的学生参加创新创业项目。学生在教师的带领下，依托科研创新平台研发工业界急需的产品和技术，学习实验室小试结果的中试放大流程，对产品路线进行成本核算，并根据市场反馈不断优化工艺技术路线。贴近真实创业活动的创新实践训练，能够充分调动学生的积极性，激发学生的科研创新潜力，有利于学生在本科阶段就形成较为清晰的研究思路。

与此同时，加强校外实习实训基地建设，也是强化学生创新意识和提升学生创新能力的重要举措之一。校外实习实训基地是集实习、实训、就业、合作研发、技术攻关、企业培训等于一体的多功能实践基地，可以为创新创业人才的培养提供重要平台[6]。在充分利用实验室和校外实习实训基地开展产学研创新的过程中，学生能够及时掌握工程应用领域的最新科研进展及产业成果，充分了解基础科学与工程应用之间的区别与联系，形成自己的见解，提升学习兴趣和工程意识，为毕业后走向生产一线打下基础。

通过实施上述举措，有机化学创新实践平台呈现出系统化、多元化、科学化、多层次的鲜明特色。依托该平台，教师可以灵活开展实践教学，为学生合理安排各类实践活动，帮助全体学生学到各自感兴趣的知识，培养学生的科研思维和团队协作意识，大幅提升学生的实践动手能力，为其未来从事科研工作打下坚实的基础。

三、结束语

创新教育是培养高素质人才的关键，具有很强的实践性和应用性特征。高校在实施创新教育的过程中，需要全面统筹、合理配置资源，建设服务于本科生综合素质提升的创新实践平台。就有机化学实验教学而言，高校需要打造新颖、多层次的以学生为主体的创新实践平台。培育具有较强的创新能力、扎实的理论和实验基础的创新型人才，既是高校化学化工、能源材料、生物医学等专业发展的内在驱动力，又是社会和谐发展的核心诉求。高校作为培养创新人才的主体，需要认真研究并不断探索创新教育的新理念、新模式，让学生充分感受到创新教育的价值和意义，从而成长为适应社会发展需要的高素质创新人才。

参考文献:

[1]董从斌,郭芹.非编教学网应用性研究[J].曲阜师范大学学报,2010,36(3):60-64.

[2]金首文,高兴军,徐伟强,等.基于创新人才培养的有机化学实验教学改革[J].高教学刊,2021,7(21):122-125.

[3]张变香,郭炜,冯丽恒.大学有机化学教学新模式的探索与实践[J].化工高等教育,2019,36(5):36-40.

[4]于秀兰.有机化学实验教学改革模式的探索与实践[J].化工高等教育,2014,31(3):51-54.

[5]李维红,张奇涵,吴忠云,等.强化能力培养的化学实验实践教学新体系的建设与实践[J].大学化学,2018,33(10):7-12.

[6]梁志武,李文生,高红霞,等.以学生为本的三位一体立体化开放工程实践平台的构建与实践[U].化工高等教育,2020,37(6):30-34,104

文章来源:邹祺.关于构建有机化学创新实践平台的探讨[J].化工高等教育,2023,40(03):120-123.