应用化学专业毕业设计课程的问题与出路：以太原理工大学为例

张 鼎，陈 良，王文洋，程文萍，栾春晖，曹 青，崔子祥

(太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024)

毕业设计课程是大学实践教学的集中体现，是当前高等院校培养专业人才的关键课程之一。毕业设计课程的重要性主要体现在：一方面，教师的教学质量与水平，需要通过学生表现出的专业知识、思考能力以及动手能力等方面来体现；另一方面，对于大学生个人来说，在校所学知识或实践成果，通过毕业设计课程的学习并规范的文书形式呈现出来的毕业学位论文，成为学位授予与否的基本参考依据。

应用化学专业是全国高校广泛开设的一个化学化工类专业，2017年高等学校应用化学专业教学研讨会透露，全国已有约600余家普通高校开设了应用化学专业。太原理工大学前身太原工学院1984年更名为太原工业大学后，化学工程系分为化学工程系、应用化学系等。1988年应用化学系增设精细化工专业。1997年太原理工大学成立后，于2001年理学院化学系并入后，设应用化学系，增设应用化学专业。太原理工大学应用化学专业定位于理学化学和工学化学工程与工艺本科专业相结合的应用型理科专业--理工渗透、研用结合。以化学基本理论和方法对化工、材料、医药、环境、能源等工业生产中与化学有关的问题进行应用基础理论和方法研究为使命，培养以地方经济建设服务为主、理工兼备的复合型应用科学技术人才。目前所培养学生理学基础扎实，就业及升学情况良好，但是与化学工程与工艺专业以及外校应用化学专业比较时，可以看到应用化学专业学生在竞赛获奖和创新创业方面成绩不佳。

1 存在的问题

作为实践教学环节的核心，毕业设计课程有较大的改进空间。经过分析，我们发现太原理工大学应用化学的毕业设计课程存在以下问题，而且这些问题在其他高校也有不同程度的体现[1-4]：

1.1 毕业设计选题僵化，不能够满足新形势下复合型人才的培养要求

近五年的毕业设计接近100%安排为科研实验，选题更多考虑指导教师的科研需求，并没有考虑到学生素养差异，学生兴趣差异以及就业等方面的需求。从形式上考虑，从大学公共课-专业基础课-专业必修课-毕业设计，在时间上是一脉相承的，但是创新创业人才更强调综合能力的训练，需要在形式灵活化和内容多样化上与时俱进。部分学生毕业后进入工作岗位，全局性的设计实践可能对于他们的能力更有所发展，由于各课题实际对于实验时间和硬件条件的要求是不同的。以单一的实验结果的好坏评判教学效果违背了因材施教的原则。

1.2 是毕业设计考核方式过于注重答辩表现，缺乏培养过程考核

当前的毕业设计以答辩表现为主要评价依据，缺少综合性和科学性的评价机制。根据连续两年对于大四学生的调研，在大四上学期以前，只有约20%的专业学生对于专业教师所从事的科研和教学工作有较深入理解，这就使得大部分学生在选题过程具备较大的盲目性，在毕业设计开题环节，结合有限的文献阅读量，所提出的实验方案可行性比较差。值得注意的是，实验方案可行性差往往是实验结果不理想的直接原因。在这种情况下，答辩成效更多与答辩人的语言表达能力相关。另一方面，当前的太原理工大学应用化学专业毕业设计课程与此前的教学实验和实践环节时间安排和教学安排上有所脱节。其重要表现是主要的教学实验在第三至第六学期，各自具备教学大纲，而毕业设计课程受限于在第八学期开展，但是并没有具体的教学大纲，也没有关于人才培养的目的和课程效果评价等具体评判标准，使得其教学模式与教学需求发生较大的偏离[5]。

2 解决问题的思路与方法

针对以上问题，我们提出要改进实践教学的指导思想，切实以科学思维方式指导实践教学，贯彻启发式教学；与此同时，基于历史毕业设计题目提供丰富的课题选择，并提供足量的工程设计型题目；采取措施提升大学生参与科研创新活动的参与度，并发挥本科导师制的指引作用；最后，建立完善的毕业设计教学大纲，完善毕业设计培养环节和各部分评价标准。

首先，以实践科学思维的指导思想开展以毕业设计为代表的实践教学环节，从专业实验开始要求学生的自觉性和参与度，并采取措施落实这种培养方式在毕业设计课程的延续性。

自然科学实验或实践从本质上而言，是遵循客观规律条件下的人类认识自然、改造自然的小型尝试活动。而科学认识活动的逻辑规则，既包括以归纳推理为主要内容的归纳逻辑，也包括以演绎推理为主要内容的演绎逻辑。科学认识是一个由个别到一般，又由一般到个别的反复过程，它是归纳和演绎的统一。因此，在科学实践中，要创造机会让学生更多从事归纳和演绎的思维活动，并以此引导他们自行采取合理的方法完成具体实验环节。

目前，大学生经过中学专业课的锻炼，执行既定实验步[6]骤的能力非常强，但是在自行制定设计方案或实验步骤方面存在严重的能力缺陷，这主要是由于绝大部分的专业课实验，仍然停留在应当对于照本宣科式教学的层面。因此从专业课实验和综合实验设置的角度，应当要求学生自行搜集实验药品的性质，并提供课前学习的课件等指导材料[7]。鉴于大部分实验其实并不存在唯一可选的实验参数，鼓励学生在合理的范围内自行确定实验参数；为了满足不同能力学生的实验要求，同时提供多于教学需要的实验数量可以更好地满足学生选择的学习要求。

其次，从毕业设计选题考虑，应当基于历史毕业设计题目建立毕业设计题目的参考题目库，并积极根据最新的科研方向补充毕业设计题目，与此同时，结合科研成果转化的需求，设计一批设计型毕业设计题目，以扩大学生的选择空间。此外，应当允许一部分学生结合自身在大学阶段的科研和社会实践，自拟题目并在指导教师的引导下完成。一般而言，毕业设计题目的具体要求列举如下：

(1) 符合专业培养目标、能够使得学生在指定时间内得到比较全面的训练。

(2)应尽可能结合社会实践或社会生产、或者涉及科研和实验室建设的具体实际任务，选择有工程背景的项目，鼓励与企业合作，促进产学研的深度融合。

(3)毕业设计题目应有一定的难度和工作量要求，使学生在规定的时间内经过努力能按时完成，并可以获得适当的阶段性成果。

(4)经典课题须做相应改进，其目标应当提升，实施内容重点应当与此前的工作区别，在保证一人一题的基础上，坚持以学生为主体的思想，导师给予学生灵活多样的选择的基本指导思想[8]。

(5)贯彻因材施教的原则，使学生在知识水平和实际动手能力获得提高，并鼓励学生尝试创造性工作。

需要特别指出的是，在学生从事毕业设计课程前，提供更详细的背景介绍原则上是可行的。具体而言，根据近五年总共261个毕业设计题目的统计看，平均78.5%的论文题目涉及无机精细化学品的制备及相关性能研究，具体是用于化工工业等领域的各种负载型催化剂或纳米催化剂、应用于能源器件的电催化剂与储能电极材料、以及气体吸附或分离材料等。由于应用化学系组织机构的变动，例如2019年起应用化学系与原基础化学部合并为化学系导致的毕业设计题目中无机精细化学品的比例有所下降，但是仍然达到70.9%。因此，从统计结果看，关于无机精细化学品的题目一方面与催化剂的相关研究密切关系。这在一定程度上是由太原理工大学化学化工学院煤化工与煤科学方面的专业特色所决定的。针对这样的统计结果，可以预先全面告知学生涉及催化剂的一般重要科学问题和实用问题，制备催化剂的一般工艺路线与测试表征手段等，从而能够有助于具体优化指导工作，以提升学生毕业设计的成绩。

再次，为了加深学生与专业指导教师的相互了解，需要提升大学生参与科研创新活动的参与度，并充分发挥本科导师制的指引作用[6]。根据统计结果，大学生科技创新活动学校已具办较多，然而参与学生比例也只达到10%，因此让各专业实验室开出短学时的实践性的科研创新实验，才有可能提供更多本科生接触科研选题和先进设备的机会，此外，应当推广本科生导师制，其主要作用创造交流机会，是让学生提前了解专业导师的科研发展方向，发展服务社会的专业能力。2010 年4 月24 日西南科技大学全面实施本科生导师制至今实行已有七年，影响深远并且取得较好成绩[9]。

最后，建立具体的毕业设计教学大纲，是有利于引导应用化学专业学生更好完成毕业设计环节的。鉴于目前毕业设计教学工作中存在的培养目标不明确的缺点，我们认为应当首先明确其教学目标，建立完善的毕业设计教学大纲。一般而言，应用化学类课程毕业设计(论文)的教学目标为：

(1)查阅、获取、分析、综合文献资料的能力；

(2)设计实验方案或工程方案、分析其合理性的能力；

(3)实验、工程设计、化工计算、绘图与标准规范的正确选择的能力；

(4)专业常用分析设备的应用及相关实验数据的获取及分析处理能力；

(5)外文专业资料的阅读能力和计算机应用能力；

(6)撰写工程设计说明书或分析第一手数据总结论文报告的能力；

(7)与科研团队或工程设计沟通协调的能力；

(8)语言表达能力、问题或概念思辨能力，观点阐述及表达的能力；

(9)能够合理准确分析提出的解决方法对社会、环境等的影响；

(10)树立学以致用思想。

针对目前毕业设计培养环节不细致的特点，制定了五个环节的培养计划并明确其教学标准要求，得到培养计划表，如表1所示。

表1 太原理工大学应用化学专业毕业设计培养计划表

表1(续)

图1给出应用化学专业相关的新旧毕业设计环节示意图。可以清楚的看到，不同于旧毕业设计环节中仅提前两月开始毕业设计选题，新毕业设计环节在第七学期开学后即开始提供毕业设计选题；不同于旧毕业设计环节利用示范性的科研能力训练课程提升学生科研素养的做法，新的毕业设计环节更依赖个性化的师生交流以及学生对于文献的搜集与分析提高学生制定实验方案或设计方案的能力。在新的毕业设计环节中，要求学生开题环节即对于其实验方案或设计方案的可行性进行答辩，显然可以创造机会，暴露可能的问题。最后，不同于旧毕业设计环节中主要考察论文写作水平和答辩效果来判定学生毕业设计成绩的做法，新毕业设计环节综合考虑和开题环节答辩的效果，中期检查时学生的进展以及最终答辩的成效来给予课程效果评价，显然更能够促进过程质量控制，更能反应学生的真实表现。事实上，过程监控的有效性已经由一些高校的教学实践所证实[10]。

图1 太原理工大学应用化学专业毕业设计环节改革前后比较图

3 结论

结合其他高校应用化学毕业设计环节存在的类似问题，针对太原理工大学应用化学专业毕业设计课程中的选题过时、教学形式僵化，考核标准不合理等问题，本论文提出要改进其前置的专业实验教学环节，并提高工程设计型题目的比例。与此同时，提升大学生参与专业教师科研的比例，促进师生科研创新方面的交流，同时建立可阶段量化课程效果的毕业设计教学大纲。本文提出的应用化学专业毕业设计环节的改革方案对于国内大多数高校的相关专业都有一定参考价值。