李沅，曹亞峰，譚鳳芝，劉兆麗，蔡偉杰

（大連工業(yè)大學(xué)輕工與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 大連 116034）

隨著我國社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高等教育已經(jīng)邁入普及化發(fā)展的新階段，時(shí)代對高等教育改革提出新的要求。習(xí)近平總書記在全國教育大會(huì)上的講話中指出，高校要“著重培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才”，把應(yīng)用型人才培養(yǎng)提到了突出的位置。全國高校在人才培養(yǎng)體系及模型構(gòu)建[1-2]、課程設(shè)置[3]、實(shí)踐教學(xué)體系[4]、拔尖人才培養(yǎng)[5]等方面相繼開展了研究和探索工作。地方普通本科院校作為高等教育的主力軍，如何培養(yǎng)高質(zhì)量的應(yīng)用型技能人才，服務(wù)于國家與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展已成為其亟需攻克的重大課題。大連工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是遼寧省第一批應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的本科專業(yè)，也是遼寧省一流專業(yè)建設(shè)單位。通過對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的重新修訂，確定了專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)-專業(yè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)（專業(yè)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)）-畢業(yè)設(shè)計(jì)（與專業(yè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)對接）和畢業(yè)論文（與專業(yè)創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)對接）的模式，通過提升學(xué)生的科研能力、工程能力，完成應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。在專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)-專業(yè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)-畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式上，通過選擇具有層次遞進(jìn)可能的課題，在專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中打下基礎(chǔ)，在專業(yè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)中拓展思路，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中與實(shí)踐銜接。通過對相應(yīng)課題從理論到實(shí)驗(yàn)、從表象到實(shí)質(zhì)、從研究到生產(chǎn)的認(rèn)知過程，實(shí)現(xiàn)對課題進(jìn)行由表及里、由淺入深、由點(diǎn)向面的拓展。本文以丙烯酰胺在水相中均聚—淀粉接枝丙烯酰胺共聚反應(yīng)引發(fā)體系—年產(chǎn)2 000噸反相乳液體系中淀粉基共聚物的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)為例，對以課題為主線的層次遞進(jìn)式培養(yǎng)應(yīng)用型人才的工作進(jìn)行論述。

1 專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)作用

“丙烯酰胺聚合及聚丙烯酰胺性質(zhì)測定”是大連工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是為配合本科生三年級(jí)開設(shè)的“高分子化學(xué)與物理”的學(xué)習(xí)而設(shè)置的。表1 為該實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)要求、實(shí)驗(yàn)涉及的課程以及通過實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練期望實(shí)現(xiàn)的具體能力目標(biāo)的相關(guān)內(nèi)容。

表1 丙烯酰胺聚合反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、要求重點(diǎn)、涉及課程及具體能力目標(biāo)

從表1 可以看出，作為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的“丙烯酰胺聚合及聚丙烯酰胺性質(zhì)測定”，涉及到了高分子化學(xué)與物理、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、環(huán)境保護(hù)概論等多門課程的相關(guān)知識(shí)。在具體實(shí)驗(yàn)過程中，通過教師的引導(dǎo)和嚴(yán)格要求，也實(shí)現(xiàn)了對學(xué)生問題分析、實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)，將聚丙烯酰胺用于工業(yè)及生活污水處理，使學(xué)生初步建立了環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)?；谠搶?shí)驗(yàn)的能力培養(yǎng)目標(biāo)，指導(dǎo)教師在布置學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時(shí)設(shè)置了4個(gè)討論型問題：①丙烯酰胺的自由基聚合機(jī)理是什么？可以采用什么樣的聚合方法來制備聚丙烯酰胺？這些聚合方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？②如何進(jìn)行聚合過程的控制？在合成實(shí)驗(yàn)中需要注意哪些關(guān)鍵點(diǎn)？影響分子量與分子量分布的因素有哪些[6]？③聚丙烯酰胺的應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？對其分子結(jié)構(gòu)及分子量有何要求？④丙烯酰胺與聚丙烯酰胺的安全性如何？其差別的原因何在？在實(shí)驗(yàn)過程中需要如何做好防范？學(xué)生在前期的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)可以過程中帶著問題去學(xué)習(xí)，不僅可以拓寬學(xué)生的思路，同時(shí)可以培養(yǎng)他們文獻(xiàn)檢索與深入分析問題的能力。在課上講解自由基聚合的機(jī)理與方法一節(jié)中，學(xué)生很難通過聽課來直觀理解和觀測到從機(jī)理到應(yīng)用的全過程[7]。但在實(shí)驗(yàn)過程中，讓同學(xué)們依據(jù)自己所檢索的文獻(xiàn)資料，設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)條件（引發(fā)劑體系、引發(fā)劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等）[8]，認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（是否出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象，體系是否變得黏稠，得到的產(chǎn)品顏色與質(zhì)量等），并在組與組之間進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋⑦@些討論寫入到實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及解決實(shí)驗(yàn)問題的能力。

2 創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)中拓展并延伸思路

大連工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)置“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”環(huán)節(jié)，結(jié)合本校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特色，從學(xué)生運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)出發(fā)，以學(xué)生科研創(chuàng)新能力提升為目標(biāo)，設(shè)定了6 周的研究時(shí)間，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包括課題設(shè)定與討論、開題報(bào)告、課題探索、開展研究、撰寫研究報(bào)告、答辯等環(huán)節(jié)?！皠?chuàng)新實(shí)訓(xùn)”既是對以前課程的綜合與總結(jié)，檢驗(yàn)學(xué)生三年基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)成果，又是后續(xù)“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）”的培訓(xùn)環(huán)節(jié)。與前述的專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)不同，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生一人一題，所有內(nèi)容均需獨(dú)立完成。當(dāng)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)的課題內(nèi)容是專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的拓展和延伸時(shí)，通過將一個(gè)課題學(xué)深學(xué)透，使得實(shí)訓(xùn)過程既有前期基礎(chǔ)，又有拓展空間；既能延伸學(xué)生的思路，又給學(xué)生以創(chuàng)新啟迪，以此實(shí)現(xiàn)學(xué)生科研創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此，我們將丙烯酰胺聚合拓展為淀粉接枝丙烯酰胺聚合體系，將實(shí)訓(xùn)的課題設(shè)定為“淀粉接枝丙烯酰胺共聚反應(yīng)引發(fā)體系研究”，要求學(xué)生在前期專業(yè)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握淀粉接枝丙烯酰胺的合成與化學(xué)修飾方法（重點(diǎn)在引發(fā)體系的選擇、體系組成及配比等參數(shù)的確定），讓學(xué)生利用紅外光譜鑒定接枝聚合物的結(jié)構(gòu)，利用紫外-可見分光光度計(jì)檢測廢水處理前后的樣品中的吸光度，探討如何分離接枝物與共聚物[9]；將獲得的產(chǎn)物用于處理印染廢水時(shí)，進(jìn)一步了解絮凝劑的絮凝原理并評價(jià)產(chǎn)物的絮凝能力。在課題中，表2 為分別從教師和學(xué)生角度對創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)的具體分解。

表2 創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)構(gòu)成及內(nèi)容

在“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”的整個(gè)過程中，注重利用分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)與物理、生物化學(xué)、環(huán)境保護(hù)概論等課程的相關(guān)知識(shí)，分析解決課題中無氧環(huán)境的形成及保持、淀粉基材引發(fā)反應(yīng)機(jī)理、引發(fā)過程是否實(shí)現(xiàn)、單體轉(zhuǎn)化率的測定、接枝率的測定方法及計(jì)算、產(chǎn)品用于污水處理的原理及方法、絮凝效果及評價(jià)等具體問題。學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)，建立了具有個(gè)人特點(diǎn)的對課題的探索、對比、發(fā)現(xiàn)并分析解決問題的模式，學(xué)生的思辨能力、觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作技能、數(shù)據(jù)整理、誤差分析、規(guī)律總結(jié)、科研報(bào)告（論文）的寫作、表達(dá)等方面的能力都得到了鍛煉和提高。

3 畢業(yè)設(shè)計(jì)完成實(shí)踐轉(zhuǎn)化

作為本科教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，畢業(yè)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)精神中具有舉足輕重的地位[10-11]。對于應(yīng)用型本科院校的畢業(yè)生來說，畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教學(xué)計(jì)劃中最大時(shí)長的實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是學(xué)生進(jìn)一步拓展和深化所學(xué)理論知識(shí)的綜合訓(xùn)練過程[12]。在以往的教學(xué)過程中，本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題多與前期的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容并不相關(guān)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)與畢業(yè)環(huán)節(jié)四部分內(nèi)容割裂，難以形成體系。為改善這一情況，結(jié)合“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”的具體內(nèi)容，將其繼續(xù)擴(kuò)展，使聚合體系轉(zhuǎn)移到反相乳液體系中，把學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目設(shè)定為“反相乳液體系中年產(chǎn)2 000 噸淀粉接枝丙烯酰胺絮凝劑生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)”。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，將專業(yè)綜合實(shí)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)中的課題研究內(nèi)容向生產(chǎn)實(shí)踐轉(zhuǎn)化。通過聚合反應(yīng)體系解析、工藝流程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作規(guī)程、工藝計(jì)算、車間布置設(shè)計(jì)、非工藝條件設(shè)定等環(huán)節(jié)（表3），將“丙烯酰胺聚合”做深做透，完成典型課題引領(lǐng)的、漸深漸廣的應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程。在前期的“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”中，本科生已經(jīng)充分了解了科學(xué)研究的基本程序與基本方法[11]，初步具備了利用專業(yè)知識(shí)解決工程實(shí)踐問題的基本能力，而且，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本技能如工藝方案的設(shè)計(jì)、科研文章摘要的撰寫、數(shù)據(jù)的總結(jié)與整理、Origin 軟件的使用及繪圖等已在“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”中得到訓(xùn)練，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)順利完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表3 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題分解及能力目標(biāo)

4 結(jié)束語

在普通高校向應(yīng)用轉(zhuǎn)型的過程中，大連工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)通過將專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)-創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)-畢業(yè)設(shè)計(jì)貫通的方法，將“創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)”課題在研究中深入，在實(shí)踐中拓寬，使學(xué)生的工程能力和科研能力同時(shí)得到提高，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)探索了一條行之有效的途徑。