创新性实验与毕业论文“两位...类一流本科建设试点专业为例_张声森.pdf

192022 年/第 36 期/12 月创新性实验与毕业论文“两位一体化”教学改革与实践以华南农业大学化学类一流本科建设试点专业为例张声森，高琼芝，蔡欣，杨思源，刘英菊*（华南农业大学材料与能源学院广东广州510642）摘要以化学为基础的学科由于其与材料、能源、环境以及生命科学等密切交叉，已成为诸多大学的必修课程，培养创新型的化学类人才也备受关注。针对“创新性实验”和“本科毕业论文”原有独立培养模式的不足，创新提出“两位一体化”的培养模式并进行改革和实践，全方位提升学生的科研创新能力和专业素养，进而实现高质量的就业和升学深造，有力推进了化学类一流本科专业的建设。文章对这一模式的教学实践和成果进行了探讨和总结。关键词创新性实验课程；本科毕业论文；两位一体化；创新能力中图分类号：G642.477文献标识码：ADOI:10.16400/ki.kjdk.2022.36.006Teaching Reform and Practice of the Integration of Innovative Experimentand Graduation Thesis Take the First-class Undergraduate Chemistry Majors of South China AgriculturalUniversity as an ExampleZHANG Shengsen,GAO Qiongzhi,CAI Xin,YANG Siyuan,LIU Yingju(College of Materials&Energy,South China Agricultural University,Guangzhou,Guangdong 510642)AbstractBecause of its close interplay with materials,energy,environment and life sciences,chemistry-baseddisciplines have become compulsory courses in many universities,and the cultivation of innovative chemistry talentshas attracted increasing attention.For the lack of independent training mode of the“Innovative experiment andBachelors degree thesistraining,Integrationofthe twotraining mode has carried onthe reformandpractice,whichpromoted the students scientific research innovation ability and comprehensive professional quality.It also realizedhigh quality of employment and enrollment for schools to further their studies.It has effectively promoted theconstructionoffirst-class undergraduate majorinchemistry.Thisworkdiscussedandsummarizedthe teachingpracticeand results of this model.Keywordsinnovative experimental course;bachelors degree thesis;integration of the two;innovation ability近年来，西方国家对我国高科技企业进行了诸多打压和关键技术封锁，由此涉及一系列以理工类为基础的相关核心技术。对此，我国高校在人才培养过程中亟须更加重视创新型专业人才的培养1。其中，以化学为基础的学科由于其与材料、能源、环境以及生命科学等密切交叉，已成为诸多大学的必修课程，培养创新型的化学类人才也备受关注2。我国高校如何应对当今世界大环境的变化培养出国家急需的创新型、复合型高素质人才是当前教学改革实践研究的重要任务和必要课题3。作为拥有双一流学科的综合性大学，华南农业大学（以下简称“我校”）在创新型人才培养方面持续进行深层次的改革。其中，我校一流化学类建设试点专业，包括国家一流专业建设试点的“应用化学”和广东省一流专业建设试点的“材料化学”两个理科专业，在教学实践和创新型人才的培养方面属于优势专业，相关教学环节对培养服务地方建设的创新应用型人才以及继续深造的研究生群体具有重要的参考价值和实用意义。在我校一流化学类专业建设规划中，本科毕业论文贯穿于大四一学年的教学过程中，在本科人才培养过程中地HIGHER EDUCATION FORUM202022 年/第 36 期/12 月位显著4。同时，专业也开设了一门创新性实验课程5，着重进行科技创新型人才的培养。在我校一流专业建设点的本科化学类专业（应用化学和材料化学）的教学规划中，创新性实验和本科毕业论文两者分别设置。在前些年的教学实践中，创新性实验课程被安排在大三第二个学期，由于时间短，大多数学生不能完整地完成创新性实验的教学目标。进入大四，学生同时要着手毕业论文的工作。因两门课程彼此独立，毕业论文又要重新开始选题、完成实验、数据分析和论文撰写等一系列实践环节，导致不少学生很难高质量地完成教学任务。实际上，创新性实验和本科毕业论文二者之间有密切的联系，是一个有机的整体。创新采用创新性实验和本科毕业论文两位一体化模式，可以在很大程度上弥补两者存在的不足。近三年来，我们围绕创新性实验和毕业论文“两位一体化”的培养模式进行了改革和实践，取得了较好的成效，下面对这一模式的教学实践和成果进行探讨和总结。1 创新性实验和毕业论文“两位一体化”相关工作的实施措施为了更好地促进专业教育实践，我们从大二开始建立导师制，鼓励学生在同一导师的指导下开展创新性实验和撰写毕业论文，具体实施如下：“两位一体化”教学的前期准备环节。介绍和规划“两位一体化”教学。由本科毕业论文的学院负责人和科技创新课程的教师进行“两位一体化”教学改革的前期规划，向学生介绍创新性实验和本科毕业论文的教学目标与实施策略，征集学生对“两位一体化”教学的合理建议，以进一步调整创新性实验和毕业论文两门课程拟定的初步教学内容和教学目标。以专业为单位，建立相应的师生互动交流平台，确立“两位一体化”教学分组。通过学院建立的网上师生互选系统，学生结合自己的实际情况和兴趣自由选择“两位一体化”教学的指导教师，和指导教师共同探讨并确定课题题目，以 35 人为一个创新实验小组。“两位一体化”教学创新性实验环节。成立小组之后，学生在导师的指导下查找相应的文献和资料。导师通常会安排有经验的高年级研究生指导学生具体查找相应的中英文文献，同一小组成员针对具体研究方向进行文献调研和资料收集，初定实验方案，定期与导师进行交流。创新性实验主要是探索新材料的合成方法或者材料的新型应用，学生在导师的指导下开展具体的实验，探索在合成方法上或者应用性能上的突破。比如，在“氮掺杂碳纳米管包覆金属钴（CoNC）净化四环素废水的创新发现”这一创新性实验中，研究发现 CoNC 材料对四环素废水具有很好的净化作用。该教学环节主要侧重学生创新意识和创新思维能力的培养，通常在大三的第一学期完成。“两位一体化”教学的毕业论文环节。在导师的指导下，对创新性的现象进行深入的实验设计和探讨，培养学生的科研思维、专业素养和综合能力。如何获得最佳的实验结果？我校一流化学类专业本科生的毕业论文研究课题大多集中在材料的合成及其应用研究上。在创新性实验的实践阶段，学生已获得了初步的实验结果，下一步需要对该实验结果进行进一步探讨，探讨如何对实验进行进一步的验证分析。实验结果的分析。通过对材料结构与组成的表征以及材料性能结果的综合分析，探讨材料的结构、设计的合成路线与性能之间的关系，形成较强的“知其然也知其所以然”的科学思维，提高学生的辩证分析能力。例如，在创新性实验中发现 CoNC 能净化四环素废水后，在接下来的本科毕业论文中，对 CoNC 的制备条件（如氮源含量、退火温度等）进行优化，同时对CoNC净化四环素废水的反应条件（如温度，pH 等）进行筛选，获得最佳的材料制备和净化废水条件，并根据相应表征结果探究分析 CoNC 吸附四环素的机理。在导师的指导下，撰写毕业论文。我校一流化学类专业本科生导师对学生的毕业论文进行多重指导与把关。不仅从论文主体内容上指导本科生撰写本科毕业论文，如论文前言基本逻辑结构的指导，专业术语使用是否准确，数据分析是否合理，结论是否正确等，还要在毕业论文的格式上进行严格把关。为了强化本科毕业论文的整体格式规范，近几年我们在本科毕业论文的格式规范化方面开展了诸多有益的实践，不仅在撰写论文前有经验丰富的教师给本专业全体学生进行答疑讲解，也会在论文撰写过程中与完成后督促每位导师进行层层把关，显著提升了本科毕业论文的整体质量。由此，通过“两位一体化”教学改革，让学生能从科学创新思想、科研素养和探讨实验创新的方法等方面全面提升科研创新能力，确保学生能完整地、高质量地完成本科毕业论文。2 创新性实验和毕业论文“两位一体化”教学改革与实践成效显著通过近几年的创新性实验和本科毕业论文“两位一体化”教学改革与实践，主要成效有以下三点：“两位一体化”教学改革与实践有利于新时代创新型人才的培养。在“两位一体化”改革之前，创新性实验和本科毕业论文是两个完全独立的课程体系，教学目标和教 高教论坛212022 年/第 36 期/12 月学课程设计有很大的区别。由于时间不足、且两门课程的指导教师存在差异，导致两门课程在创新性的研究方面通常停留在表面，教学效果不够理想。部分学生在创新性实验中有了新的发现，却由于时间有限和精力不足等原因，不能进一步深入地探索。虽然创新性实验在自主立题/选题、实验方案设计制订以及发现新的实验现象等方面符合预期教学目标，但仅停留在浅尝辄止的状态。本科毕业论文的开展存在同样的问题，由于大四学生在实习、求职或考研等方面通常投入了大量时间和精力，导致毕业论文难以高质量地完成。在实施创新性实验和毕业论文“两位一体化”教学改革与实践后，不仅在时间上将创新性实验提前到大二第一学期，并有专门的导师负责指导，而且通过两门课程的融合，让学生有更多的时间对一个体系进行系统地研究。从文献的调研、选题、实验到数据的分析、毕业论文的撰写，能极大地提升学生的科技创新思维和专业素养，有利于新时代创新型人才的培养。“两位一体化”教学改革有利于缓解经费不足的问题。根据我们目前的管理与专业培养制度，本科生创新性实验和本科毕业论文两门课程按学生人数各自安排一定的实验经费。根据我校一流化学类专业创新性实验和本科生毕业论文的要求，需要有完整的研究过程和培养目标。然而，创新能力的培养需要通过大量的尝试性实验，并有效验证创新性实验的设计方案是否合理。即使获得了新颖的实验数据，也还需根据实验结果进一步改进实验，所安排的相应经费是远远不够的，导致指导教师在指导本科生完成毕业论文的过程中，被动且不可避免地减弱了对本科生创新能力的培养。通过“两位一体化”教学改革可以将两门课程安排的教学经费进行统筹，合理安排，有效缓解生均培养经费不足的普遍难题。“两位一体化”教学改革有利于一流化学类专业的建设与发展。华南农业大学一流化学类专业依托学校的优势和特色学科，发挥农业院校多学科的优势，旨在培养适应国家战略性新兴产业发展需要、满足粤港澳大湾区区域经济社会发展及行业需求的高素质创新应用型人才。尤其是面向广东省以及粤港澳大湾区在材料、精细化工、化学、医药等众多领域的产业发展需求，强化一流化学类专业建设中的创新性实验和本科毕业论文两门重