基于产学研合作的大学综合化学设计实验的教学探讨

段海宝

（南京晓庄学院环境科学学院，江苏 南京211171）

基于产学研合作的大学综合化学设计实验的教学探讨

段海宝

（南京晓庄学院环境科学学院，江苏 南京211171）

产学研合作教育是把课堂教学与实践能力直接结合起来，在理论和实际结合的过程中启发学生的创新思维。因此，开展创新性的教学实验就显得非常重要。综合设计性实验是理论与实际结合较强的一门专业实践课程，开设该课程的主要目的是使学生加深对本专业所学理论知识的理解，并与实际生产紧密结合，从而使学生成为适应社会需求的应用型人才。本论文从实验内容和实验方式等方面对大学综合化学设计实验教学进行了探讨。

综合设计性实验；产学研合作教育；教学方法；教学方式

高等学校具有人才培养、科学研究和社会服务三大功能，要使高校能够为国家的改革和发展源源不断地提供高素质创新创业人才，更好地为国民经济建设服务，高等学校就必须走出“象牙塔”，打破传统的人才培养模式，探索产学研合作办学的道路。产学研合作教育模式是一种以培养学生优良素质、提升学生综合能力和增强学生就业竞争力作为重点，在教育过程中充分利用学校、企业及科研单位等多种不同教育环境和教育资源以及在人才培养方面的各自优势，把传统的以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产活动、科研实践有机结合的人才培养体系[1]。产学研合作教育有利于学生创新思维的启迪，在传统的应试教育模式中，学生一般只知机械地接受老师所传授的知识，不愿主动去思考探索，在学习过程中缺少主动性，没有创新性的思维和意识[2]。产学研合作教育是把课堂教学与实践能力直接结合起来，在理论和实际结合的过程中启发学生的创新思维[3]。因此，开展创新性的教学实验就显得非常重要。本人根据自己近年来的教学科研实践，对如何开展产学研合作的大学综合化学实验谈谈自己的几点看法。

1 大学综合化学设计实验开展的必要性

综合设计性实验是我院（环境科学学院）应用化学专业的专业实践必修课之一，是学生完成有机化学、无机化学、分析化学、物理化学等基础课的学习后，理论与实际结合较强的一门专业实践课程，开设该课程的主要目的是使学生加深对本专业所学理论知识的理解，并与实际生产紧密结合，从而使学生成为适应社会需求的应用型人才。综合化学设计性实验的确定及开展需要结合目前企业急需而又长期没有解决的技术难题。可由教师、学生和工厂技术人员组成课题组，从实验方案的论证、实验课题的确定到论文总结、组织鉴定等过程尽可能让学生参与到每一个环节。这些过程的任何一个环节都涉及多学科知识的综合应用，是理论与实践结合的具体体现。这种产学研合作的教育模式，在厂校合作中形成了教学、科研、生产的整体，既解决了工厂的难题，为企业创造了财富，又使教师在实践中能长期保持教学与科研的活力，使学生工程实践能力的得到锻炼。为了能够切实锻炼学生的综合设计能力，实现应用型人才的培养，可以从以下二个方面对传统的教学模式进行改进。

2 大学综合化学设计实验教学内容的改革

在教学内容上，本实验需要与教师的科研项目和相关企业的生产实际问题结合。解决一些前沿型的问题。锻炼他们设计实验及独立思考的能力。例如：在卷烟主流烟气有害气体组分中，CO的含量最大且毒性强，因此降低和消除卷烟烟气中的CO含量对于提高卷烟吸食的安全性至关重要，而且有利于我国卷烟行业的长远发展，特别是对于那些有出口任务的卷烟企业而言，有十分重大的现实意义。虽然，目前工业上对卷烟主流烟气中CO的消除研究已取得了一定的进展，但所报道的上述材料本身均存在一定缺陷，难以满足工业化要求。因此，在工业上，设计和研发一种对CO具有较强吸附能力的新材料具有重要的科学意义和应用价值。金属-有机骨架材料 （Metal-Organic Frameworks,MOFs）是由金属离子或者含有金属离子的簇（也称为二级构筑单元（SBUs）与多齿有机配体通过配位键形成一维、二维或三维周期性网络结构的晶态材料。由于这些材料具有高度有序的多孔性，高的比表面积以及可调的孔径尺寸和功能化孔道表面，使其在多种领域内存在广泛的应用前景，可作为催化剂、催化载体、气体储存和分离材料等。这类材料对绝大多少的本科生来说是一类没有接触到过的物质，他们需要自己去了解和探索。而在我们的教师科研项目中，会涉及到这类结构新颖可控的MOFs材料。我们可以将这类新材料与企业需要实际解决的问题相结合，在本科教化学设计实验教学中开展此类实验，既能够开阔学生的眼界，又可以激发他们探索新世界的兴趣。从而有效提高教学质量和效率。此外，科研文献中报道的一些与生命体相关的最新材料也可以尝试开展。例如某些发光材料可以与生物体结合，生物体内成像，即我们可以清楚地看到生物体的组织结构，从而达到研究生物体的目的。将这些最新的内容补充到课堂教学中，可以让学生觉得很有意思，让他们认识到化学不只是有毒、有害、危险性大的物质。化学与我们生活、生命息息相关。

3 大学综合化学设计实验教学方式的改革

实验方案设计是综合性设计实验不可替代的教学环节，其目的是为了培养学生的专业知识、专业技能以及提高解决实际问题的能力。它要求学生具备一定的综合知识，通过查阅国内外资料，总结归纳文献，筛选出最优化的设计路线方案，核算最优原料成本，绘制最简流程图，解决实际问题。通过实验方案设计的锻炼，加深学生对理论课程的理解，巩固和提高学生的知识运用能力，增强学生分析和解决实际问题的能力，能够对学生所从事专业的知识结构和理论联系实际的能力产生重要的影响。摆脱过去常用的教师只是简单讲述实验过程的模式。可以利用一些辅助手段进行教学，譬如可以利用学校的网络数据库资源来提供最新科研成果的链接，以便学生随时浏览和下载。目前，我们学校图书馆的电子资源比较丰富，很多高水平的最新文献均可以下载。对于一些理论知识较浅的科研成果，鼓励学生进行口头报告并相互讲述与评价。通过这种方式既能够加深学生对该领域的全面理解，又能够增强他们对新问题的求知欲望。查阅文献并归纳总结后，与指导老师一起探讨实验方案的设计，突出学生在实验设计方案中的主体性。这样可以真正调动学生的学习兴趣，让他们参与到整个实验的过程中来。因此，将科研工作融入到教学内容中，是一个很好的方法，关键在于如何把握这个度。此外，鼓励一些对科研有兴趣的学生尽早加入科研实验室，与指导老师多交流，将理论课程学习与科研工作相结合，对学生的高标准要求，同时多鼓励，能够激发他们的创造力。

4 大学综合化学设计实验课程安排

该课程作为一门应用化学专业高年级专业实验必修课，一般都安排在第6-7学期，是常规实验课程的一个延伸。该课程通过具体的实验操作训练，来强化和提高学生的实验技能，以及增强对科学前言的了解。同时，通过该课程的学习，学生动手能力、研究素质、分析问题和解决问题能力得到提高，为学生的毕业论文、就业和深造打基础。然而,就目前而言,有的高校还没有开设相应的实验课,有的高校尽管开了实验课,但实验教学内容以传统的验证性、综合性实验为主。实验项目及实验条件、药品、仪器都是教材规定的,而且有些实验工艺陈旧落后,常常是让学生依照讲义,按部就班地进行,不利于提高学生科研主观能动性和创造力,作为高年级专业实验训练,还存在一定的不足。

5 结束语

结合我校建设地方性应用型本科高校的办学宗旨以及环境科学学院专业建设特色，面向应用化学专业开展综合设计实验，不仅与当前精细化学品行业的发展趋势一致，同时也加深了学生对精细有机合成理论知识的掌握和运用，在人才培养、科学研究、服务经济发展方面具有重要的实际价值和理论意义。

［1］刁丽琳，朱桂龙，许治．国外产学研合作研究述评、展望与启示[J]．外国经济与管理，2011(33)：48-57．

［2］林伟连．产学研合作共同体:内涵特征与构建路径[J]．高等工程教育研究，2013 (4)：47-51．

［3］刘继红，金雯．高校在产学研合作中的角色定位与战略选择——基于演化博弈的视角[J]．黑龙江高教研究，2016(8)：18-20．

［4］刘树恒，刘长霞，周立梅．沧州师范专科学校学报[J]．设计创新型综合化学实验教学的尝试，2009(2)：110-111．

［5］王科志，申秀民，刘正平，蒋福宾，欧阳津．化学教育[J]．化学综合设计实验教学模式的改革，2010(3)：92-94．

［6］赵祥华，周莉，王莉敏．广州化工[J]．应用型综合化学实验改革及其人才培养，2016(5)：205-206．

［责任编辑：李书培］

段海宝（1978—），男，安徽六安人，博士，南京晓庄学院环境科学学院，副教授，研究方向为超分子材料。