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本文通過完善實驗教學計劃,優(yōu)化實驗內(nèi)容;精選實驗題目增加大型實驗項目;培養(yǎng)學生實驗方案設計能力;加強實驗技術隊伍建設的方法來培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
【關鍵詞】
應用化學;教學體系改革;創(chuàng)新型
1前言
應用化學是一門以實驗為基礎的學科,化學中的學說和定律都來源于實驗,同時又為實驗所檢驗,化學專業(yè)的學生進入大學后,在實驗技能方面受到系統(tǒng)訓練的開端。通過實驗,使學生加深和鞏固對應用化學知識的理解,正確的掌握應用化學實驗基本知識和基本技能;學會實驗數(shù)據(jù)的處理方法,掌握誤差、有效數(shù)字等概念,通過一般性的實驗、綜合性實驗和設計性實驗的系統(tǒng)實驗,培養(yǎng)學生的觀察和動手能力、分析問題和解決問題的能力,獨立思考和獨立工作的能力、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新實踐的能力。
2應用化學實驗教學體系改革必要性
就目前而言,我國的應用化學專業(yè)實驗教學存在著不少的問題,譬如:實驗內(nèi)容的不合理性、教學方法過于傳統(tǒng)、落后,主要數(shù)基于教學以及學生的實驗操作上面,其知識面狹窄,應用范圍少,而且驗證實驗比重較大,都是單一的依附于課堂教學,有的學生直接抄筆記,然后根據(jù)自己的記憶匆匆完成,簡單而過,只是為了應付交差,勉強完成了實驗教學,本身的實驗教學體系只是簡單的依附于課堂,沒有涉及實際的社會生產(chǎn);關于最后的學生素質(zhì)測評與實驗報告,表現(xiàn)也是片面單一的,沒有實質(zhì)性的深刻的內(nèi)容。單一的教學模式讓學生失去了自主空間,缺乏獨立創(chuàng)新精神,同時忽視了學生實驗操作技能,使得實驗室喪失了積極性,主動性和創(chuàng)造性,磨滅了學生對探索發(fā)現(xiàn)未知的興趣,這也直接導致了教學結果的不理想,不能達到培養(yǎng)學生思維能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標[1]因此,必須對應用化學實驗教學體系改革。
2.1精選實驗題目增加大型系列實驗項目
在實驗題目的選擇上,要考慮到知識的攝列面,難易程度,也要貼近專業(yè)知識結合實際生活。經(jīng)過不斷的研究完善,選著的題目“乙酰水楊酸的制備及純度的分析,從茶葉中提取咖啡因,油脂的水解(肥皂的制取)107膠水的制備”等。這些題,不僅能使學生掌握運用精細化學合成方法,提高基本操作技能,同時,能加深對相關理論的理解,對教材進行教學,為學生積累專業(yè)知識和熟練運用基礎工作。
2.2.積極探索學習與研究相結合的實驗教學模式
科研型實驗是在學生了解基本實驗知識、基本操作原理和基本操作技能、必要的合成實驗及儀器分析的基礎上進行的,科研型實驗不僅能把過去的知識全面應用和鞏固,同時,對學生了解該領域的科學前沿有巨大的幫助。如教師的基礎科研項目,讓學生參加作實驗,通過老師指導,讓學生充分體會科研項目中的先進方法和分析手段。同時學生都爭取將自己所做的實驗部分做好,不影響下一步的實驗結果。這不僅加強了團隊意識,也培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目蒲袘B(tài)度。
2.3培養(yǎng)學生實驗方案設計能力
實驗方案設計是學生使用具有化學知識和基本技能的思維解決問題的過程。學生自己設計了更開放、更自由的化學實驗設計,分析產(chǎn)品和評價結果,是完全不同于傳統(tǒng)的規(guī)劃實驗模式,充分發(fā)揮學生的學習積極性,給學生發(fā)揮創(chuàng)造空間,讓他們有機會思考,真正的創(chuàng)新,使學生對基礎科學研究質(zhì)量有所提高。同時,學生在自主設計實驗方案的基礎上,確定本課題。包括合成原理與方法、主要儀器、實驗藥物、設備操作步驟等,要求學生嘗試提出不同的解決方案,然后通過老師的復習,明確不合理之處,然后,引導學生正確的解決方法。設計性實驗培養(yǎng)了學生科研素質(zhì),增強了學生的科研能力。
2.4嚴肅管理,培養(yǎng)高素質(zhì)人才
實驗技術隊伍本身的質(zhì)量直接決定著實驗教學的質(zhì)量。全面加強實驗室建設,譬如對于資源配置的合適配比,以及相互的資源交流共享,對實驗室進行更加充分的利用,提高效率。加強實驗室隊伍建設不僅是對于實驗室本身的管理升級更主要是是提升實驗人員的專業(yè)水準,思維意識,增加對于實驗的熱情。當然,完善的實驗教學團隊是構建整個實驗室教學的基礎,我們需要對于實驗室專業(yè)教學人員進行的嚴格把控,當他們對企業(yè)有著很強的責任心,能更好的完成實驗室教學管理工作,才能不斷提高實驗教學質(zhì)量,從而使得實驗教學任務順利進行。
3結語
我們經(jīng)過應用化學實驗教學體系的改革與探索,提高學生獨立思考能力,自主研究的精神,拓展學生的思維開闊性,嚴格把控實驗教學的質(zhì)量,實驗室不單單要是一個嚴謹治學的地方,更要成為把激發(fā)學生熱情、發(fā)展個性特長、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的研究基地。
作者:劉云 單位:河南大學化學化工學院
關鍵詞:應用化學研究性實驗;實驗教學;教改探索;翻轉(zhuǎn)課堂
《應用化學研究性實驗》是海南大學應用化學本科專業(yè)的重要綜合性實驗課程之一。從2007年至今,海南大學連續(xù)多年開設了這門實驗課程。該課程不僅頗受學生喜愛,教師積累了一定教學經(jīng)驗,且教學效果較好,但同時還存在明顯不足之處。本文就我們開設《應用化學研究性實驗》課程的教學實踐一般情況,以及教改措施探索進行扼要介紹。
一、應用化學研究性實驗課程簡介
《應用化學研究性實驗》是本校應用化學本科專業(yè)的一門專業(yè)限定選修課程,是在學完《無機化學》、《有機化學》、《物理化學》、《分析化學》、《儀器分析》等專業(yè)課程之后開設的后續(xù)課程,是綜合多門課程知識,進行化學研究與實際應用及操作技能訓練的專業(yè)實驗課程之一。
本課程現(xiàn)安排在第三學年上學期開設,旨在培養(yǎng)學生能在基礎實驗、綜合實驗基礎上,具有通過文獻調(diào)研、獨立思考,與老師、同學間的討論,自主設計研究性實驗方案的能力,并動手完成自己設計的實驗方案。通過本課程的訓練,要求學生了解本專業(yè)研究性課題實驗方案設計的一般思路,以及化學研究的一般過程和相關方法,培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力、創(chuàng)新意識和能力。
二、教學實踐的一般過程
《應用化學研究性實驗》課程教學實踐過程的基本環(huán)節(jié)有:選題―開題―實驗―答辯―提交實驗工作報告。教學具體實施方案及對學生的基本要求如下:
(一)根據(jù)所學專業(yè)知識,結合自己的興趣和實際,在查閱文獻的基礎上自主提出實驗課題(選題),要求課題具有一定實際意義和創(chuàng)新性。
(二)對選定的課題,擬定適當?shù)难芯績?nèi)容,并設計、制定具體的實驗方案,要求方案具有可行性和可操作性。以小組為單位,提交一份開題報告,與同學們交流,并提交開題報告交老師審閱通過。
(三)在老師指導下,各實驗小組自主完成所擬定的全部研究內(nèi)容。
(四)實驗完成后,實驗小組提交實驗工作報告,并進行現(xiàn)場答辯;同時鼓勵成績優(yōu)秀的實驗小組撰寫發(fā)表學術論文。
三、教學實踐中存在的問題分析
(一)選題局限性
我們一直嘗試鼓勵學生結合已有專業(yè)實驗室基礎條件、所學專業(yè)知識和興趣來自主選擇確定實驗課題。這樣做對激發(fā)和維護學生的實驗興趣確實可起到一定作用,但還是會經(jīng)常出現(xiàn)實驗用品缺乏問題,需要臨時緊急采購或到別的實驗室借用而嚴重影響實驗,甚至造成學生產(chǎn)生挫敗感。完全放開讓學生自主選題,還會導致各實驗小組確定的課題在研究意義、難度、新穎性等方面存在較大差別。到目前為止,通過多年教學實踐,盡管我們已積累較豐富的實驗課題,但實踐發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi)允許學生自主選題效果較好,可以避免實驗課題與實驗室基礎條件的脫節(jié),從而較好保障實驗操作上的可行性。
(二)影響實驗教學成敗的因素
應用化學研究性實驗,在選題上就要求有一定創(chuàng)新性、探索性,可能面臨失敗的風險??梢?,選題本身是影響實驗教學成敗的一個首要因素。再者,實驗課程的時間安排是另一個重要影響因素。本實驗課程上課學時數(shù)是32學時(1學分),基本上每周安排一個上午或下午的固定時間,上課時間跨度約兩個月。由于兩次實驗課間隔時間較長,難免存在實驗樣品(如試樣分析液、合成實驗中間品等)保存中出現(xiàn)分解變質(zhì)等問題,從而影響實驗進展,甚至導致實驗失敗。為了避免這類問題,及時完成實驗項目內(nèi)容,不少學生強烈要求利用課外時間做實驗,而他們可利用的時間與老師的工作時間常常存在沖突;這種情況下若同意學生做實驗,意味著實驗過程中老師的現(xiàn)場指導和監(jiān)管不到位,這樣可能存在潛在的實驗安全隱患。
四、教學改革探索
在之前的教學過程中,曾根據(jù)教學實際情況先后對《應用化學研究性實驗》課程安排做過一些調(diào)整。例如:將學時數(shù)由17學時(0.5學分)增加到32學時(1學分),將課程由第三學年下學期提前到第三學年上學期開設,將課程選題環(huán)節(jié)由學生自主選題變更為學生自主選題、老師提供固定實驗項目兩者結合,等等。針對教學過程中存在的主要不足之處,我們認為有必要從下面幾方面入手對本實驗課程深化教學改革。
(一)合理安排教學計劃
本實驗課程的教學時間安排,在總學時不變的情況下,將上課時間適當集中,盡量縮短前后兩次實驗的間隔時間;這樣的安排更具合理性,將有助于降低實驗失敗的風險。另外,從學生自主選題情況來看,教學培養(yǎng)計劃將本實驗課程安排在第三學年下學期,同時將《天然產(chǎn)物化學》理論課程提前到第三學年上學期,對本實驗課程的教學較為有利。
(二)實驗教學過程引入“互聯(lián)網(wǎng)+”理念
“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代即將到來,高校很快進入“教學+互聯(lián)網(wǎng)”階段[1]。在《應用化學研究性實驗》課程教學中,引入“互聯(lián)網(wǎng)+”理念,將有利于增強教學效果。利用現(xiàn)行網(wǎng)絡資源,可以對本實驗課程教學資源進行集中整理、整合和開發(fā),形成優(yōu)質(zhì)文字/圖片、語音、視頻等多媒體教學資源,提供到互聯(lián)網(wǎng)上供學生使用。例如,在整個實驗過程中,學生通過掃描二維碼等方式獲取感興趣的教學資源自學,利用微信、QQ及E-mail等方式與老師、同學進行充分的互動交流。
為了搭建學習平臺,教師需要陸續(xù)收集、積累教學資源。例如:
1.歷屆實驗項目清單及相關實驗視頻
2.現(xiàn)有實驗用品(試劑耗材及儀器設備)清單
3.實驗室使用要求與安全教育視頻
4.儀器設備使用操作視頻
5.相關具體實驗操作規(guī)范(SOPs)及視頻
6.相關虛擬仿真實驗教學視頻
7.答辯現(xiàn)場錄像視頻
……
(三)實驗教學模式的創(chuàng)新
“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式,最近在高校實驗教學改革中備受關注[2~3]。其主要是讓學生在課下通過網(wǎng)絡視頻等方式進行學習,然后教師重點講解知識的結構、重點和難點,通過組織形式多樣的師生互動活動讓學生充分參與到教學過程中[4]。我們學校開設的《應用化學研究性實驗》課程的教學模式,可稱之為學生自主探究式,實驗教學實踐中較充分地激發(fā)了學生自主學習、實驗的熱情和積極性。但受教學學時數(shù)局限,本課程的上課時間必須充分用于學生自主實驗環(huán)節(jié)。鑒于此,應用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式于現(xiàn)有實驗教學模式中,對保障實驗進度和教學效果十分必要。
本實驗課程實施時,應以實驗小組(2-4人為宜)的形式進行翻轉(zhuǎn)課堂,可在選題、實驗開題報告及實驗工作報告(或論文)等環(huán)節(jié)中,激發(fā)學生的實驗創(chuàng)意,提高教學時效,進而提高實驗課題完成質(zhì)量。教師課前將實驗教學資源上傳到網(wǎng)絡平臺上,學生按照教師的安排在課前利用平臺上的資源,進行自學并自主廣泛查閱文獻資料,與指導老師及同學進行互動交流,解決學習中的疑惑,進而提出實驗課題,并完成開題報告。實驗課時間主要用于學生自主進行實驗,探究解決其提出的實驗課題,發(fā)展學生綜合運用所學專業(yè)知識分析和解決實際問題的能力;老師在現(xiàn)場對各實驗小組分別進行指導和答疑,及時排除學生在實驗中遇到的實際困難和障礙,保證實驗正常進行。
五、結語
《應用化學研究性實驗》課程對培養(yǎng)應用化學本科專業(yè)學生的專業(yè)實驗實踐能力,發(fā)揮著到重要作用。盡管我們開設這門課程已有多年,但尚需要繼續(xù)努力進行教學改革以提高教學效率和教學質(zhì)量。隨著教學條件的日益改善,特別是從實際出發(fā)逐步嘗試應用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學模式于教學實踐,預計可以又好又快地促進本課程教學水平的提升。
參考文獻:
[1]林家棟.全國高等農(nóng)林院校基礎課程及外語課程教材建設研討會.2015-10-21,山西?太谷.
[2]王紅,曾秀瓊,劉秋平,等.基礎化學實驗翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的研究和實踐[J].實驗技術與管理,2015(5):196-199.
應用化學專業(yè)是指培養(yǎng)具備化學的基本理論、基本知識相對較強的實驗操作技能,能在科研機構、高等學校及企事業(yè)單位等從事科學研究、教學工作及管理工作的高級專門人才。隨著21世紀科學技術、經(jīng)濟不斷深入發(fā)展,社會對各行業(yè)的人才需求越來越注重高效實用性,普通高等應用化學教育如何找好社會切入點,立足長遠發(fā)展,為應用化學專業(yè)培養(yǎng)社會需求的專業(yè)人才。在新的形勢要求下,應用化學專業(yè)必須以社會需求為導向,及時調(diào)整人才培養(yǎng)的目標,積極進行課程改革,建立性的、滿足社會需求的培養(yǎng)體系,加強專業(yè)技能培養(yǎng)體系的構建。從最新人力資源和社會保障部統(tǒng)計最近十年全國大學生畢業(yè)情況來看:2003年為212萬、2012年為680萬、2013年為699萬,在這十年中全國大學畢業(yè)生中有多少達到目標,實現(xiàn)了自己的理想。十二五《教育規(guī)劃綱要》到2020年高等教育毛入學率達到40%,隨著高等教育范圍的不斷擴大,高等教育的受眾越來越多,為我國全面推進人才戰(zhàn)略強國,大力提升國家核心競爭力和綜合國力奠定基礎。樹立人才戰(zhàn)略強國的戰(zhàn)略目標離不開教育受眾和高等院校的參與。要培養(yǎng)出與社會需求相適應的人才,各專業(yè)與社會發(fā)展的有機融合,教育機構和高等院校就要建立一種與社會需求相適應的培養(yǎng)體系。
應用化學是將化學研究取得的成果如何運用于生產(chǎn)實際,提高人類的生活水平。應用化學涉及的領域非常廣泛,從衣、食、住、行等物質(zhì)生活上升到通信、深海作業(yè)、航空航天、探月工程等技術產(chǎn)品,都有著密切的關聯(lián),也將是21世紀重點發(fā)展的學科領域。在21世紀市場經(jīng)濟的背景下,我國正處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化加速發(fā)展階段,石油和化工產(chǎn)品仍有較大的發(fā)展空間,高等教育應找好切入點,積極參與到化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中來?!笆濉逼陂g,石油和化學工業(yè)規(guī)模將繼續(xù)穩(wěn)步壯大,總產(chǎn)值年均增長率將達到10%以上??梢灶A見,21世紀石油和化學工業(yè)將是快速發(fā)展的行業(yè),科技衍生品不斷更新?lián)Q代,在化工行業(yè)為其它行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)服務的同時,緩解社會就業(yè)壓力也起到一定的促進作用。在激烈人才的競爭中,優(yōu)勝劣汰,物競天擇是社會發(fā)展選擇的結果。高等院校培養(yǎng)的學生如何在激烈的社會競爭中順利勝出,也是考驗著普通高等教育是否在新形勢下“求是、改革開放、與時俱進、科學發(fā)展”培養(yǎng)新思路。當然,最好的答案是社會發(fā)展的需求性選擇。那么,立足未來發(fā)展,普通高等化學教育機構該如何找好切入點,建立適應社會需求的應用化學專業(yè)實用人才培養(yǎng)體系。
明確專業(yè)培養(yǎng)目標
根據(jù)應用化學專業(yè)的性質(zhì),應用化學的任務是培養(yǎng)化學與化學應用領域間具有橋梁作用的專門人才。由于應用化學專業(yè)涉及領域非常廣泛,普通高等院校不能面面俱到。高等院校要根據(jù)自身發(fā)展的特點結合當?shù)氐膶嶋H情況,有目標、有計劃的提出合理的、實用的、長遠的應用化學專業(yè)的培養(yǎng)目標和專業(yè)人才所備更強的綜合能力以及操作技能的地方辦學特色。就像完成一個實驗報告,通過有目的、有原理、有步驟、有過程、有結果循序漸進的方法達到完成實驗報告的目標。立足未來,明確應用化學專業(yè)培養(yǎng)目標,建立與社會相適應的培養(yǎng)體系,具有現(xiàn)實和長遠的積極指導意義。
優(yōu)化課程結構
為適應新形勢下的教育要求,改革應用化學專業(yè)課程體系,提升學生實踐、動手能力和社會適應能力,加強實用性人才培養(yǎng),為國家培養(yǎng)急需的高素質(zhì)人才,迫在眉睫。優(yōu)化課程結構,以理論知識教育為主線,能力培養(yǎng)為重點,把專業(yè)課程教學與非專業(yè)課程教學有機的融合,加強技能與實踐相結合的創(chuàng)新培養(yǎng)途徑,建立具有特色的、實用的結構模式。根據(jù)“理論+應用”的模式,把課程分解成專業(yè)基礎類、非專業(yè)類基礎、實踐類、選修類等課程模塊,通過對課程的從新組合,靈活多樣的實現(xiàn)人才培養(yǎng)目的,以適應現(xiàn)代化的知識能力要求和生產(chǎn)技能要求。注重專業(yè)基礎類課程與實踐類課程的比例。專業(yè)類課程在于掌握豐富的理論知識,實踐類在于實實踐操作中運用理論知識進行指導,將兩者有機的結合在一起形成相互補充、相互協(xié)調(diào)的知識體系。也要注重選修類課程的調(diào)整,增加開設選修類課程,擴大學生選擇的空間,以適應現(xiàn)代化教育活動的社會需求。
優(yōu)化課程結構不僅要合理的調(diào)整各部分的相互配合、相互協(xié)調(diào),更重要的是豐富課程的內(nèi)容。豐富課程的內(nèi)容,要以理論為基礎、實際操作為實踐、發(fā)揮個人興趣為優(yōu)勢選擇適合自身發(fā)展的方向和目標。并以“多方向、重能力”為指導原則,按照“平臺+模塊”的課程體系模式,對應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)方案的課程體系進行精心設計。優(yōu)化課程結構是實現(xiàn)教育目標的重要手段,也是實現(xiàn)教育功能的具體方法。
轉(zhuǎn)變思想觀念
應用化學教育應從長遠發(fā)展考量,教育主體要轉(zhuǎn)變思想觀念、教育客體要體現(xiàn)形勢政策、教育介體要符合就業(yè)需要、教育環(huán)體要配合思想教育。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育的“當官”觀念,為新形勢下培養(yǎng)更多專業(yè)的實用性人才。
應用化學是一門涉及范圍廣的學科,這為就業(yè)創(chuàng)造了更多的條件,但同時也出現(xiàn)了很多的矛盾。學校為完成教學任務、教學進度,沒有側(cè)重點,導致學生學藝不精,不能獨擋一面。同時,學生為完成老師布置的任務,看中老師只注重結果不在乎過程,從而敷衍行事,以致學生的思想觀念越來越盲目。應用化學專業(yè)人才的培養(yǎng)要轉(zhuǎn)變思想觀念,與時俱進,在新興人才競爭中才能占有一席之地,才能適應社會的進步和日益強大的人才需求。
擴大交流平臺
對于應用化學專業(yè)的培養(yǎng),講座是必不可缺少的部分,指導性講座能給切實的指導,引導他們養(yǎng)成良好的學習方式,擴大交流平臺指教育機構利用各種信息對學生進行勉勵教育的方法,包括網(wǎng)絡、媒體、學術報告、講座等。同時對于培養(yǎng)應用化學專業(yè)的學生,既要引進外界的新興思想,也要給學生一個展現(xiàn)他們能力的機會,通過引進來和走出去的發(fā)展思路,產(chǎn)生思想碰撞,不斷地完善人格魅力。
結束語
畢業(yè)設計的選題是畢業(yè)設計重要的環(huán)節(jié),一個優(yōu)秀的畢業(yè)設計課題必須符合本專業(yè)的培養(yǎng)目標和教學的基本要求,但也必須遵循科研項目的原則,利于充分提高學生的綜合能力。我校應用化學專業(yè)的選題正是遵循這一原則,在充分考慮學生能力的同時,將畢業(yè)設計與科研項目進行了很好的結合,使學生真正能在畢業(yè)設計期間,將所學的理論知識與生產(chǎn)實踐相結合,充分提高了學生理論與實踐相結合的能力。表1為我校應用化學專業(yè)2012年畢業(yè)設計與科研項目相結合的課題。研項目的子課題,由于在校大學生畢業(yè)設計的時間比較短,僅有18周,很難及時完整地完成一個科研項目,因此,就需要指導教師對科研項目進行合理的拆分,設立多個子課題,且子課題不是對科研項目進行簡單的拆分,而是根據(jù)學生情況和科研項目具體內(nèi)容進行合理的拆分,拆分的子課題具有完整的研究方案和研究內(nèi)容,且難度適中,有利于學生對所學知識的綜合運用,通過畢業(yè)設計能提高學生的綜合能力和素質(zhì)。表1中畢業(yè)設計課題有實驗型,也有理論分析型,這些課題的設計正是遵循了上述原則,使學生在完成最后一個教學環(huán)節(jié)的同時,也通過參與科研項目,提高自己的綜合能力。
營造學術氛圍,培養(yǎng)創(chuàng)新能力
根據(jù)東北石油大學化學化工學院對畢業(yè)設計的要求,學生的整個畢業(yè)設計需要在教師的指導下完成。這種性質(zhì)的指導不是像大學期間專業(yè)實驗和基礎實驗那樣簡單的布置實驗內(nèi)容、完成實驗報告,而是要求指導教師盡力為畢業(yè)設計的學生提供實驗環(huán)境、儀器以及發(fā)揮學生主動性和創(chuàng)造性的學術氛圍。指導學生完成畢業(yè)設計的過程中,指導學生如何查閱國內(nèi)外最新相關文獻,如何在最短時間內(nèi)提取文獻的精華;如何根據(jù)查閱的文獻,結合自己的課題獨立設計實驗方案;如何準備實驗儀器和實驗裝置。同時讓學生發(fā)表自己對文獻或課題的見解,激發(fā)他們的想象力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和知識運用能力。教師在指導學生完成自己畢業(yè)設計課題的基礎上,還要為學生提供良好的學術交流氛圍,定期開展學術交流會,讓相關的課題或相關領域的課題在一起討論,開展多方面的交流,發(fā)表對相關問題的認識和看法,合理引導學生對科學問題的理解,鼓勵學生多看、多想、多問,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識,激發(fā)他們的想象力和創(chuàng)新精神。應用化學專業(yè)是介于化學和化工兩大專業(yè)之間的一個交叉專業(yè),知識之間的相互聯(lián)系尤為重要,該專業(yè)畢業(yè)設計課題之間均有或多或少的聯(lián)系,營造良好的學術氛圍尤為重要,東北石油大學應用化學專業(yè)多年的實踐也證實了這一觀點。表2為東北石油大學應用化學專業(yè)某指導教師指導大四學生期間的記錄。
因材施教,嚴格要求
一、依托實習基地,開拓畢業(yè)設計新渠道
建立長期穩(wěn)定的實習基地是高校實習教學環(huán)節(jié)順利進行的基礎。然而專業(yè)不同,實習基地的類型和數(shù)量也不盡相同,利用實習基地為畢業(yè)設計教學提供新途徑的優(yōu)勢也不盡相同。如東北石油大學化學化工學院應用化學專業(yè)利用學校的地理優(yōu)勢,與大慶油田第三采油廠、大慶石化公司以及大慶精細化工廠等多個企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的實習基地。每年除了定期在實習基地進行認識實習和生產(chǎn)實習教學環(huán)節(jié)外,還借助實習基地這一新渠道,利用企業(yè)和學校的優(yōu)勢,采取多種方式安排學生到企業(yè)進行畢業(yè)設計。如根據(jù)實習基地和學校的需要,部分畢業(yè)設計課題安排學生到企業(yè)去完成,利用企業(yè)設備和技術的優(yōu)勢,較好地完成畢業(yè)設計教學;對于實際操作耗時較短的部分畢業(yè)設計課題,理論部分可在學校完成,實踐部分則在企業(yè)完成,利用企業(yè)的技術和學校豐富的圖書館資源,保證畢業(yè)設計的順利進行;另外,還可利用學校的資源優(yōu)勢,針對企業(yè)生產(chǎn)過程中遇到的技術問題,利用畢業(yè)設計教學環(huán)節(jié),課題由企業(yè)提供,實驗在學校進行,企業(yè)技術人員可以根據(jù)實際需要到學校給予指導,具體的實驗方案可由學校的指導教師和企業(yè)的技術人員共同商定,在保證畢業(yè)設計質(zhì)量的同時,也要根據(jù)學生的實際情況,保證學生的安全。近年來,東北石油大學應用化學專業(yè)通過利用多個穩(wěn)定的實習基地,每年安排部分課題在企業(yè)進行,一方面提高了畢業(yè)設計教學質(zhì)量,另一方面為學生提供了提前進入企業(yè)了解生產(chǎn)過程的機會,為畢業(yè)后的工作打下了良好的基礎。圖1為近年來東北石油大學應用化學專業(yè)利用實習基地進行的畢業(yè)設計課題數(shù)目。從2006年起,東北石油大學應用化學專業(yè)利用學校的地理優(yōu)勢,增加了實習基地,與企業(yè)合作進行畢業(yè)設計的課題數(shù)目增多,尤其是最近五年,安排到實習基地或與實習基地合作的畢業(yè)設計人數(shù)增加,畢業(yè)設計的質(zhì)量也有了較大幅度的提高。通過與實習基地合作畢業(yè)設計課題,學生的實踐能力有了很大程度的提高,企業(yè)對畢業(yè)生的滿意度也有所提高。
二、參與科研項目,構建新的實踐教學平臺
國內(nèi)很多高校的先進的實驗儀器設備基本上用于科研項目,在校本科生很難接觸到,導致學生畢業(yè)后到企業(yè)不會使用,使得企業(yè)對畢業(yè)生很不滿意。如果學生在畢業(yè)設計期間能參與科研項目,學習和使用科研所用的先進儀器設備,這樣一方面可以保證畢業(yè)設計教學的質(zhì)量,提高學生的綜合知識和實踐能力;另一方面又可以加快科研項目的進度。東北石油大學應用化學專業(yè)教師根據(jù)企業(yè)對本專業(yè)畢業(yè)生的反饋,利用精細化工科研室、油田化學科研室、提高采收率科研室以及高分子材料科研室中先進的實驗設備及實驗手段,將部分畢業(yè)設計課題與科研項目相結合,利用界面張力儀、紅外光譜、紫外光譜儀、液相色譜儀、核磁共振波譜法、原子吸收等先進的實驗儀器,在保證科研項目順利進行的同時,提高了畢業(yè)設計教學質(zhì)量,改善了實踐教學手段和環(huán)境,彌補了應用化學專業(yè)實驗教學平臺的不足,且為畢業(yè)設計教學提供了新的平臺。近年來,筆者在帶本科畢業(yè)設計的過程中發(fā)現(xiàn),學生在畢業(yè)設計期間的綜合運用能力與所從事的課題有很大的關系,參與科研項目的學生在理論知識的運用以及先進實驗儀器的使用方面的能力要比其他學生強,畢業(yè)后融于企業(yè)所需的時間較短,接受新知識和新事物的能力也較快,企業(yè)對這些學生的滿意度較高。
三、與專業(yè)課共進,提高學生綜合素質(zhì)
大學期間的本科教學只是簡單的教學和考核,基礎課或?qū)I(yè)課之間聯(lián)系較少,教師講課時,可能將相關的知識進行簡單的講授,但很少與實驗相結合,即使學生的理論學習成績很好,但是在解決實際問題時,仍是力不從心。通過與學生的交流發(fā)現(xiàn),學生雖然對理論知識掌握很好,但是實踐經(jīng)驗較差,很少有機會真正參與實踐活動,本科期間的實驗課只是簡單的重復,并沒有真正讓學生自己查資料、設計實驗方案、組裝實驗裝置、分析實驗現(xiàn)象和結果,學生的綜合運用能力較差。目前,高校根據(jù)自己現(xiàn)有的條件采取不同的方法,如提前讓學生進行畢業(yè)設計,圍繞畢業(yè)設計題目看書、查資料、做部分實驗,在掌握理論知識的同時,將專業(yè)知識與實踐相結合,提高學生知識的運用能力;或者借助大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗,讓學生有機會參與實踐,圍繞大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目進行實驗,從而提高學生理論知識與實踐知識相結合的能力;或者根據(jù)學生的興趣愛好,開展開放性實驗教學,給學生一個研究方向,讓學生自己查資料、設計實驗方案、動手實驗,從而培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。筆者所在的應用化學專業(yè)結合東北石油大學現(xiàn)有的教學條件,利用大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和開放性實驗,讓學生提前進行畢業(yè)設計,與專業(yè)課共進,在很大程度上提高了學生的綜合素質(zhì)。
關鍵詞:農(nóng)林類高校;應用化學專業(yè);現(xiàn)代工程意識
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)24-0094-02
工程意識是人腦對工程實踐活動的客觀反映與總結,即在充分掌握自然規(guī)律的基礎上,要有能夠尊重自然、保護自然,合情、合理且合法地開發(fā)利用自然條件,去完成某項工程,創(chuàng)造出新的物質(zhì)財富的意念。現(xiàn)代工程意識內(nèi)涵極其豐富,大致包括:(1)使產(chǎn)品更加完美、更符合社會需求的意識,如質(zhì)量意識、標準化意識、創(chuàng)新意識、求美意識等;(2)使產(chǎn)品的生產(chǎn)過程與整個社會包括生產(chǎn)者更加協(xié)調(diào),并能保持社會整體可持續(xù)發(fā)展的意識,如,環(huán)保意識、安全意識、人本意識等;(3)使工程和生產(chǎn)取得更高價值和效益的意識,如,成本和效率意識、優(yōu)化意識、市場意識、協(xié)作意識、競爭意識和開放意識等。需要強調(diào)的是工程意識是一個整體概念,只具有某一方面的意識而缺乏其他方面,不算具備現(xiàn)代工程意識。例如,化工生產(chǎn)者一心追求經(jīng)濟效益而忽視環(huán)保和安全,這會對社會帶來極大的危害。另一方面,現(xiàn)代工程意識具有明顯的時代特征。過去工程技術人員只需要熟練掌握操作規(guī)程,工藝路線,抓好質(zhì)量和安全即可;當今世界正處于知識經(jīng)濟時代,科技突飛猛進,競爭日益激烈。因此,工程意識應與時俱進。隨著教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施,高等工程教育與工業(yè)界密切合作,發(fā)展迅速,不少工程類院校已經(jīng)取得階段性進展。農(nóng)林類高等院校同樣擁有部分理工科專業(yè),因此,各教學環(huán)節(jié)應圍繞促進學生理論聯(lián)系實際、學以致用和提高全面素質(zhì)與能力來進行。在各個教學環(huán)節(jié)中加強工程意識的培養(yǎng)。就應用化學專業(yè)而言,目前我國近400所本科院校設置了應用化學專業(yè),其中排名靠前的35所農(nóng)林類高校中,設置應用化學專業(yè)的有23所。依據(jù)教育部制定的普通高等學校本科專業(yè)目錄,應用化學專業(yè)分為理科和工科兩類,總體為理工結合型專業(yè),只是側(cè)重各有不同。本專業(yè)學生一方面要學習化學方面的基礎知識、基本理論和基本技能,同時還要掌握工程技術知識,受到基礎研究和應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練。西北農(nóng)林科技大學應用化學專業(yè)(理科),設置了生物資源化學、精細有機合成和環(huán)境化學三個方向,培養(yǎng)畢業(yè)后能在天然產(chǎn)品加工、精細化學品合成及環(huán)境治理等企、事業(yè)單位從事科學研究與開發(fā)、生產(chǎn)及管理等工作的高級專門人才,大部分學生最終會進入基層企、事業(yè)單位從事生產(chǎn)、研發(fā)工作,因此在本科教學的各個環(huán)節(jié)強化工程意識的培養(yǎng),這對培養(yǎng)合格工程人才顯得尤為重要。本文就農(nóng)業(yè)院校在應用化學專業(yè)培養(yǎng)中普遍存在的問題進行簡單分析,并提出解決方案。
一、培養(yǎng)過程中存在的問題
1.師資隊伍的欠缺。以農(nóng)林相關專業(yè)為優(yōu)勢學科的農(nóng)林類院校,在生命、植物、土壤、生態(tài)、基礎有機化學等學科擁有大量高水平人才和教師隊伍;但是對涉及土木、機械、化工等工科背景的師資力量略顯不足,而在師資引進中往往又因基礎薄弱缺乏相應的科研條件,不能吸引傳統(tǒng)工科院校的高級人才加入,使得教學隊伍缺乏真正具有工程經(jīng)驗和設計能力的高資質(zhì)工程師類教師在課堂上直接給學生傳授工程思想。另一方面,農(nóng)林類院校的化學學科早期以基礎教學為主要任務,科研大都以基礎研究為主,較少參與校企合作等橫向課題,長期以來教師群體也忽視了工程意識的培養(yǎng)。
2.課程設置的不足。在課程設置方面,存在著內(nèi)容結構不合理,課程構成“拼盤”化,過于強調(diào)知識化,缺乏對課程體系的整體規(guī)劃等問題,特別是缺乏工程類課程的設置。
3.實踐教學基礎薄弱。應用化學專業(yè)學生的培養(yǎng)需要大量跟生產(chǎn)接近的操作實驗和實踐教學,而農(nóng)林類院校的實踐教學基地基礎相對薄弱,大都難以滿足學科建設的需求。此外,實驗室教學與實際生產(chǎn)脫節(jié),僅僅進行一些簡單的驗證性教學實驗,沒有生產(chǎn)實習環(huán)節(jié),學生只是掌握單個工序中某個原理的驗證或單個實驗模型,而沒有對工藝過程的整體印象。不接觸真實的生產(chǎn)過程,很難讓學生形成工程意識。
二、基于現(xiàn)代工程意識培養(yǎng)的教學改革思路
針對傳統(tǒng)農(nóng)林類院校應用化學專業(yè)教學中存在的問題,可以嘗試從以下幾個方面進行解決。
1.建設具有特色和實力的教師隊伍。教師隊伍的建設是學科建設的基礎,一方面可以通過改善科研條件,積極吸引具有工科背景和實際生產(chǎn)經(jīng)驗的學科帶頭人;這方面西北農(nóng)林科技大學近年來從海外引進幾位具有工科背景,有些甚至在生產(chǎn)一線工作多年,具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗的教授。這些教授的到來,對于我校應用化學學科教師隊伍的建設具有很好的帶動作用。另一方面,可以通過校企合作,以理論優(yōu)勢參與企業(yè)的技術合作,從而獲得生產(chǎn)經(jīng)驗,逐步培養(yǎng)和鍛煉自己的教師隊伍,提高教師隊伍的工程意識。三是可以通過國內(nèi)院校之間的合作教學,實現(xiàn)培養(yǎng)計劃,派出青年教師進修,以獲取工程教學經(jīng)驗。
2.優(yōu)化課程設置,提高教學水平。進一步優(yōu)化課程設置,嚴格要求學生打好基礎,培養(yǎng)學生的自學能力,適當增設一些與工程相關的課程。同時要求教師在平時的教學中結合生產(chǎn)實際,通過講解生產(chǎn)實例和企業(yè)生產(chǎn)中的案例,來加深學生對企業(yè)生產(chǎn)中存在的問題的認識,培養(yǎng)學生實事求是的作風;同時著重強調(diào)社會責任感,質(zhì)量、成本與效益的經(jīng)濟意識等工程意識。為此,西北農(nóng)林科技大學應用化學專門開設了《天然產(chǎn)品加工與開發(fā)》課程,通過一些生產(chǎn)案例來講述天然產(chǎn)物化學與精細化工的關系,從而增強學生的工程意識。
3.完善學科實踐教學,建立教學基地。實踐教學包括畢業(yè)論文、綜合實驗、畢業(yè)實習等。西北農(nóng)林科技大學應用化學專業(yè)的實踐教學改革內(nèi)容包括植物化學實驗、應用化學綜合大實驗、天然產(chǎn)物化學綜合實驗、天然產(chǎn)物化學課程論文和天然產(chǎn)品加工生產(chǎn)實習等環(huán)節(jié)。我們有穩(wěn)定的7個校外實習基地,具體如下:西部植物化學國家工程研究中心、陜西省科學院制藥廠、中國科學院西北植物研究所化工廠、亨通光華制藥公司、陜西嘉德生物技術有限公司、陜西嘉禾植物化工有限責任公司和西北農(nóng)林科大仲情生物有限公司。
西北農(nóng)林科技大學與上述企業(yè)單位有廣泛而友好的關系,我們對上述相關企業(yè)進行技術支持,加強與企業(yè)的深層次聯(lián)系,為一些產(chǎn)品的市場投放起到了較好的催化作用,給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益,對附近的農(nóng)村創(chuàng)收與農(nóng)民的就業(yè)也起到了推動作用。這些科研、工程單位的實驗室以及其設計、建設的眾多設施項目均是本課程教學實習的好去處。
參考文獻:
[1]王貴和,呂建國.工科大學生工程意識的內(nèi)涵與培養(yǎng)途徑[J].中國地質(zhì)教育,2006,15(4):62-4.
1.1實驗運行機制方面的問題基礎化學實驗運行一般包括實驗預習,實驗操作,實驗總結三個步驟。大多數(shù)的學校應用化學專業(yè)實驗也是按照上述步驟進行。充其量在實驗內(nèi)容上貼近實際生產(chǎn),其運行機制還是實驗室的模式,遠達不到實際生產(chǎn)的模擬,不能給與學生實際生產(chǎn)的經(jīng)驗。
1.2考核制度的問題基礎實驗的考核制度重點強調(diào)學生的操作準確度,實驗效果,紀律性等方面。專業(yè)實驗和基礎實驗有極大地不同,基礎實驗中驗證性實驗居多,而專業(yè)實驗側(cè)重于創(chuàng)新性。如果僅僅參照基礎實驗的考核制度,則不易激發(fā)學生的學習興趣,不利于學生創(chuàng)新能力的提高。
2精細化工企業(yè)生產(chǎn)管理的特點
精細化工企業(yè)是生產(chǎn)精細化學工業(yè)品的企業(yè)。精細化學品種類繁多,目前涉及到的領域有醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥、涂料、表面活性劑、催化劑,助劑和化學試劑等傳統(tǒng)的化工部門,也包括食品添加劑、飼料添加劑、油田化學品、電子工業(yè)用化學品、皮革化學品、功能高分子材料和生命科學用材料等新領域[7-9]。由于精細化工企業(yè)的原料、設備和生產(chǎn)工藝的特殊性,使企業(yè)管理的難度遠大于一般企業(yè)。其詳細的管理制度一般包括設備管理,生產(chǎn)管理,質(zhì)量管理,工藝管理,安全和環(huán)保管理五個部分。各個管理步驟具有較強的關聯(lián)性、科學性和嚴密性,同時對經(jīng)濟效益的產(chǎn)生有較大影響。精細化工企業(yè)生產(chǎn)管理制度對于制定切合實際生產(chǎn)的應用化學專業(yè)實驗管理制度有相當?shù)慕梃b意義。
3精細化工企業(yè)生產(chǎn)管理制度在應用化學專業(yè)實驗中的應用
3.1實驗管理制度方面的改進借鑒化工企業(yè)生產(chǎn)管理制度,在儀器藥品管理,實驗過程管理,實驗產(chǎn)品質(zhì)量管理以及安全管理方面制定詳細的制度。使專業(yè)實驗室在硬件管理(儀器設備、原材料等方面)和軟件管理方面(各項生產(chǎn)、安全管理制度)都能與企業(yè)對接。結合實際從實驗紀律、儀器藥品管理、實驗過程管理、實驗產(chǎn)品質(zhì)量管理、安全管理、教師行為職責等六個方面制定專業(yè)實驗室管理細則,把化工企業(yè)生產(chǎn)管理模式推行融入日常管理工作。使專業(yè)實驗室內(nèi)形成濃厚的生產(chǎn)氛圍,有效地促進學生職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成和職業(yè)道德的培養(yǎng)。管理制度的改進包括:(1)實驗紀律:模擬企業(yè)打卡制度,明確上下班時間;實驗(工作)服制度,強調(diào)著裝整潔。實驗過程模擬實際生產(chǎn)過程的基本紀律要求。(2)儀器藥品管理:強調(diào)學生作為管理者和使用者的責任。學生在具體實驗操作之間必須熟悉實驗過程中每一種樣品的物理化學性質(zhì),毒性以及應急措施。對于儀器,要嚴格操作程序,操作標準,施行培訓合格上崗制度。對于實驗室的所有設備都要有具體的負責人,都要有詳細的安全操作規(guī)程。(3)實驗過程管理:模擬班組長制度,施行細致化,分層次管理。對于每一個實驗及其操作過程都要有具體的操作標準和安全措施。同時班組長對實驗過程進行質(zhì)量監(jiān)控。(4)實驗產(chǎn)品質(zhì)量管理:以實際生產(chǎn)過程的各項國家標準對產(chǎn)品質(zhì)量進行檢驗,確保產(chǎn)品各項指標符合實際生產(chǎn)要求。(5)安全管理:首先確定班組長安全負責制,制定包括水電氣安全、儀器安全操作、藥品安全管理、實驗過程安全管理制度。對于實際的實驗,制定實驗安全操作規(guī)定以及實驗步驟安全注意事項,確保每一個實驗環(huán)節(jié)的安全管理。(6)教師行為職責:和基礎化學實驗不同,在專業(yè)實驗中,教師不再充當指導作用,而是充任引導者、監(jiān)督者、安全員、裁判員的作用。引導學生對實驗中的問題進行思考,改進實驗;監(jiān)督學生相互間的協(xié)作以及在實驗過程中的個人的實驗操作表現(xiàn);確保學生的人身安全以及實驗室財產(chǎn)安全,判定學生的實驗成果。
3.2實驗運行機制方面的改進。在實驗過程中,全面模擬實際生產(chǎn)運營的每一個環(huán)節(jié)。在專業(yè)實驗中,除了基本的實驗外,以某一實際產(chǎn)品研發(fā)為主組成研發(fā)團隊進行產(chǎn)品開發(fā)。整個實驗內(nèi)容不再僅局限于實驗室里,包括市場調(diào)研,配方研制,配方優(yōu)化,成本核算、產(chǎn)品檢驗等各個環(huán)節(jié),全方位的培養(yǎng)學生的生產(chǎn)、營銷、研發(fā)能力。市場調(diào)研要求學生詳細地對某個感興趣的精細化工產(chǎn)品進行產(chǎn)品價格、產(chǎn)品銷路、市場前景等方面的調(diào)查研究,進而確定該產(chǎn)品是否具有研究開發(fā)的價值,據(jù)此寫出調(diào)研報告。配方研制要求學生對該產(chǎn)品的生產(chǎn)技術進行文獻調(diào)研,確定該產(chǎn)品的基本配方,繼而提交研究計劃和團隊人員組成方案。配方優(yōu)化和成本核算則要求學生在實驗室進行大量的實驗研究,對產(chǎn)品配方進行優(yōu)化,提高產(chǎn)品性能的同時兼顧成本核算。產(chǎn)品檢驗環(huán)節(jié)則依據(jù)該產(chǎn)品的各項國家標準進行嚴格檢驗,確保產(chǎn)品符合市場要求。
3.3考核制度的改進在應用化學專業(yè)實驗考核中,探索制定全新的專業(yè)實驗成績考核模式,促進學生的創(chuàng)新能力以及生產(chǎn)意識的培養(yǎng)和提高。對于實驗過程的每一步,制定嚴格的質(zhì)量考核標準。強調(diào)過程管理和步驟考核,不再局限于實驗操作和實驗報告,整個考核兼顧實驗運行的每個環(huán)節(jié)以及各環(huán)節(jié)中每個團隊成員的表現(xiàn)。同時實驗考核以產(chǎn)品的性能及成本為關鍵目標,促使學生認識到產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命線。鼓勵學生利用研發(fā)的產(chǎn)品進行創(chuàng)業(yè),提高學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。
【摘 要】 本文針對高師應用化學專業(yè)分析化學教學現(xiàn)狀和存在問題,論述了理論課教學和實驗課教學的改革策略,指出理論課主要從優(yōu)化重組教學內(nèi)容,改進教學方法方面入手,實驗課從完善教學環(huán)節(jié)、考核方法以及調(diào)整教學內(nèi)容等方面入手,全面提高教學質(zhì)量。
【關鍵詞】 分析化學;應用化學;教學改革;實踐
隨著社會對人才的需求,各高等院校為了尋求良性發(fā)展,積極進行專業(yè)建設,改進人才培養(yǎng)模式。高師院校也順應這一歷史潮流,在原有的以師范教育為主的專業(yè)基礎上,積極進行新專業(yè)的創(chuàng)辦與建設。應用化學專業(yè)是介于化學與化工之間的應用型理科專業(yè),以培養(yǎng)理工相結合的應用型化學人才為目標[1],近年來紛紛誕生于各高類師院校。分析化學是應用化學專業(yè)的一門基礎課,主要是向?qū)W生介紹分析化學的基本理論和基本分析技術。由于特色辦學的歷史原因,高師院校傳統(tǒng)的分析化學教學體系,對以培養(yǎng)應用性人才為目標的應用化學專業(yè)來說,還存在一些缺陷。本文總結了幾年來學校應用化學專業(yè)分析化學教學改革的部分措施及成效。
一、分析化學的教學現(xiàn)狀與存在問題
1、理論課教學
(1)基礎理論部分比例偏多,內(nèi)容繁瑣。高師傳統(tǒng)的分析化學教學程體系由于受師范教育的影響,重視理論技術的深度以及知識的系統(tǒng)性,在基本理論的安排上占有很大的篇幅。對酸堿、絡合、氧化還原以及沉淀四大反應的平衡理論以及滴定分析法原理,系統(tǒng)而又分別獨立地介紹,內(nèi)容重復,不利于學生掌握它們的共性。加上課堂教學過于深刻細致,公式推導繁瑣,知識點分散,對應用性和實踐性知識介紹經(jīng)常重視不足,不容易激發(fā)學生的學習,甚至對分析化學產(chǎn)生厭煩情緒,更談不上培養(yǎng)應用性人才的目的。
(2)教學手段單一,學生學習效果不理想。在傳統(tǒng)的分析化學課堂教學中,教師常采用講述和黑板展示的教學模式,學生絕大部分時間是在記筆記,思考的時間很少。這種機械式的教學方式使教師成了傳遞講義的工具,課堂失去了化學學科的趣味性,嚴重阻礙了學生的思維發(fā)展,不利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2、實驗課教學
《分析化學實驗》是以通過基本操作技能培養(yǎng),提高學生分析問題解決問題能力為目的的實踐性很強的課程?,F(xiàn)行分析化學實驗教學存在如下一些問題:(1)學生操作意識不強,訓練不夠規(guī)范,技能掌握不牢固。(2)考核方法不完善,成績評定主要依據(jù)平時實驗報告和實驗考試結果,缺乏操作過程的評價。忽視了對學生實際操作技能的考核,造成學生輕視實驗操作、考試抄襲數(shù)據(jù)、任意涂改實驗結果的不良現(xiàn)象,最終導致學生在分析化學實驗課中“高分低能”現(xiàn)象嚴重,達不到實驗課的培養(yǎng)目的。
二、分析化學理論課教學改革
1、優(yōu)化整合教學內(nèi)容,建立統(tǒng)一的理論框架
隨著培養(yǎng)計劃的調(diào)整,各個專業(yè)基礎課的課時都在不同程度的壓縮。針對應用化學專業(yè)的培養(yǎng)目標,首先對教學內(nèi)容進行精選、重組[2]。例如:四大滴定可以重組為統(tǒng)一的滴定分析理論體系。首先提煉共性知識進行綜合介紹。其次,再介紹四大滴定分析法的個性知識。使學生形成對知識的共性與個性的完整統(tǒng)一。對酸堿、絡合、氧化還原滴定部分內(nèi)容進行精簡,對沉淀滴定內(nèi)容要壓縮。對特別繁瑣的公式,對應用化學專業(yè)來說,課堂可以略去推導,直接給出結論,其推導過程可以讓學生自學了解。整個知識點的介紹以突出實用性為趨向。
2、改進教學方法,提高課堂教學效果
(1)注重新課的導入?!傲己玫拈_端是成功的一半”,第一節(jié)緒論課是關鍵,教師必須設法使學生對這門課產(chǎn)生興趣。通過介紹分析化學對人類進步的巨大貢獻,結合當今的社會熱點問題,如能源、環(huán)境、食品安全、人類健康等問題,介紹身邊具體的生產(chǎn)生活問題,如食用白醋的測定、自來水硬度的測定等等,讓學生明白化學是從分析化學開始的,分析化學是最具應用性的一門學科,幾乎遍及我們的衣、食、住、行。如果能引導學生從分析化學的角度來看待身邊觀察到的現(xiàn)象,就會使分析化學變得有趣。學生對分析化學一旦產(chǎn)生了興趣,在授課中我們就能體現(xiàn)到分析化學向現(xiàn)實生活的傾向,那些枯燥無味的公式和理論也就成了學生揭示生活奧秘的工具,從而激發(fā)了學生的學習動力。
(2)靈活采用多種教學方式。運用多媒體教學,增加課堂信息量。對分析化學理論課來說,板書教學是多數(shù)教師常用的教學方式,特別是對于某些重要公式的推導,具有一目了然的效果。但對大學課堂來說,板書教學傳遞的信息量偏少,給學生創(chuàng)造記筆記機會的同時,也潛意識地削弱了學生在課堂上對知識的接受能力。借助多媒體教學,可以將某些用語言不好描述的內(nèi)容,以圖文并茂的形式展現(xiàn)出來。比如,滴定終點前后溶液顏色的變化、指示劑的變色范圍等等,讓學生一看就明白,并且印象深刻。還可以選用和生產(chǎn)生活實際相關的分析化學應用實例圖片,能夠有效激發(fā)學生興趣,讓學生感受到分析化學就在身邊,人類生活離不開分析化學。
采用對比教學,,提高教學效果。筆者多年對學完分析化學的學生進行調(diào)查得知,大部分學生認為分析化學知識點多而分散,公式記不準,課堂聽懂了,課后不會用。這就要求教師在講相關問題時,要注意采用對比教學。例如四大滴定分析法本質(zhì)上存在共性,但由于依據(jù)的滴定反應不同,而導致滴定體系中變量的不同。通過對比教學,對滴定曲線、滴定原理、以及終點誤差計算等的共性及個性就容易理解和記憶了。再例如,絡合滴定中的金屬離子和EDTA的各種副反應系數(shù)的計算,看起來有4個獨立的公式,其本質(zhì)上可以按一個公式記憶:(被考察對象;為副反應影響因子;為絡合比)。對例題的講解也要使學生達到觸類旁通的效果。否則,學生只會“一葉障目,不見森林”,分析問題解決問題的能力得不到提高。對比教學法有利于學生在掌握知識時、觸類旁通,提高對知識的應用能力。
注重章節(jié)教學內(nèi)容的及時總結。知識點多、公式多是分析化學課的特點,也是學習的難點。學生經(jīng)常記公式不準確,知識點掌握不牢固,也是歷來分析化學教學普遍存在的問題。除了課堂采用對比等教學方法提高教學效果外,教師還應帶領學生對每一章節(jié)學完后的教學內(nèi)容及時進行總結,將重要的公式、知識點羅列出來,理順它們之間的聯(lián)系,讓學生沿一條線把它們串起來,由此及彼,加深印象,有利于學生課后的自主復習。
三、實驗課的教學改革
分析化學是一門以實驗為基礎的科學,分析化學實驗課是培養(yǎng)學生素質(zhì)與實踐能力的一個重要途徑[3]?,F(xiàn)行實驗課由于在教學環(huán)節(jié)以及考核等方面不盡完善,對以基本技能掌握為必備能力的應用性人才的培養(yǎng)極為不利,改革勢在必行。針對存在問題,筆者教研室進行了以下兩方面的改革。
1、調(diào)整教學內(nèi)容,引入實際應用性和綜合設計性實驗
分析化學是應用性很強的基礎課程,分析對象在現(xiàn)實生產(chǎn)、生活中隨處可見,將這些分析對象引入實驗課教學,可以拉近學校理論教學和實際應用之間的距離。例如,白醋中HAc含量的測定,補鈣制劑中鈣含量的測定,工業(yè)混合堿的測定,廢水中重金屬鉻的測定等實驗項目,都是現(xiàn)實生活中大家較為關注的與生產(chǎn)、生活以及環(huán)境息息相關的問題,引入這些實驗內(nèi)容,既能激發(fā)學生的學習興趣,調(diào)動學習積極性,又能使學生認識到理論到實踐其實就是一步之遙。在實際樣品分析中,學生除了要掌握相關的基礎理論和正確的基本操作方法以外,更深刻的是學用結合,能夠提高分析問題、解決問題的能力,對應用性人才的培養(yǎng)十分有效。由于在驗證性實驗中,學生按照操作步驟“照方抓藥”,在教學中的主體作用不能得到充分發(fā)揮,不利于學生的獨立思維能力、實踐能力的培養(yǎng)[4]。因此,適當減少原有驗證性實驗項目,增加設計性實驗。讓學生自己獨立設計實驗方案,獨立進行實驗操作,在教師的指導下解決實驗中出現(xiàn)的問題,充分發(fā)揮學生在實驗中的主體作用,鍛煉和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。并且學生通過設計和實際操作,可以發(fā)展多種綜合素質(zhì)。
2、完善教學環(huán)節(jié),嚴把教學質(zhì)量關,強化訓練基本操作技能
分析化學研究物質(zhì)的關鍵是準確獲得物質(zhì)的“量”,每一步實驗操作的誤差都會傳遞到分析結果中。因此,基本操作技能的規(guī)范性是關鍵,直接影響分析結果的準確性。據(jù)此,我們從完善實驗課教學環(huán)節(jié)、嚴把教學質(zhì)量關入手,突出強化基本操作技能訓練。
首先采取實驗課前,教師必須對每個實驗認真進行試做,并給出驗證性和綜合性實驗的試作結果。這樣使教師不但能胸有成竹地及時解決學生實驗中可能出現(xiàn)的突發(fā)現(xiàn)象,而且還為批改實驗報告、評價實驗課效果提供了數(shù)據(jù)參考。其次,實驗課中,要從各方面強化學生的操作意識。包括臺面的布局、儀器洗滌到樣品的稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、定容、滴定以及數(shù)據(jù)處理、結果報告等各個環(huán)節(jié)都嚴格按照實驗操作規(guī)范要求進行規(guī)范化的訓練,并將每一步的操作要領作為將來考核的知識點。要求學生一絲不茍,認真對待,任何一點疏忽就會使實驗數(shù)據(jù)變得毫無意義,前功盡棄。同時教師要做好逐項檢查工作,對難度大的實驗,要反復演示指導,對動手能力差的學生要手把手指導,使學生的操作達到規(guī)范化。整個實驗就是一個嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L和實事求是的科學精神的培養(yǎng)過程。最后,教師在課后批改實驗報告時要在學生的報告中寫上本次實驗的標準值(即教師的試做結果),引導學生對本次實驗進行自我評價和誤差原因分析,培養(yǎng)學生嚴密的科學研究能力,為后續(xù)課程以及將來的實際工作打下良好的基礎。
3、完善考核方法
針對分析實驗考試中出現(xiàn)的考核內(nèi)容不全面,學生重視不足等問題,我們從考試形式、考試管理以及成績評定等三方面完善考核方法。(1)實驗考試實行筆試+操作考試兩種方式。筆試主要考核學生對實驗基本常識、基本原理和基本方法的掌握程度。技能操作考試是實驗考試的核心部分,以既突出考察基本操作技能又突出測定結果準確度為原則,實行每個學生各持不同的樣品,杜絕傳統(tǒng)考試中所有學生持同一總體來源樣品而造成的抄襲和涂改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象;在內(nèi)容上選取操作技能要求高,操作項目較全的實驗,分操作和實驗結果兩部分評定操作考試成績。其中操作部分從儀器洗滌、天平稱量、移液和轉(zhuǎn)液、滴定操作等四方面去考核。每一環(huán)節(jié)都設定科學而又具體的評分標準,占到總操作成績的40%;實驗結果結合數(shù)據(jù)記錄的科學性,按誤差大小去評分。操作分+結果分即為操作考試成績。(2)在考試管理上實行全員出動,共同參與,責任到人,標準到位。由原來教師一人負責,統(tǒng)管全班、全程的考試管理方法改為教研室全體任課教師、實驗教師、實驗工作人員共同參與,每人分包幾個學生,嚴格按照規(guī)范標準對各個環(huán)節(jié)進行鑒定、監(jiān)督和指導,指出問題所在。最后集體評定給出操作分。(3)實驗課考試總成績評定通過“操作成績+筆試成績+平時成績”三方評價。操作成績一般占總成績的50%以上,結合筆試(30%左右)和平時成績(20%左右),全面客觀真實地評價學生的實驗成績。
改革后的分析實驗課考試方法,嚴密細致,考核內(nèi)容全面,雖然增加了教師的工作量,但能夠如實反映學生學習成績,科學評價學習效果。同時也能引起學生對分析實驗課的高度重視:“平時打好基本功,考試才能到高分”,確實能達到實驗課的培養(yǎng)目的,學生的動手能力和對知識的應用能力得到了加強。該套考核方法曾得到本院其它實驗課程的效仿和嘗試。
四、成效及展望
通過這一輪的教學改革,極大地提高了學校應用化學專業(yè)分析化學的教學效果。學生學習分析化學的積極性和主動性得到提高。分析化學課堂不再存在學生缺勤現(xiàn)象;畢業(yè)論文設計中有關分析測試應用研究的選題率逐年增加;畢業(yè)論文的質(zhì)量也比以前有所提高,相當一部分被后續(xù)正式發(fā)表;有關在分析化學專業(yè)方向考研的人數(shù)也逐年上升;在歷屆省級以上各類化學技能競賽中,學院參賽學生屢次獲獎。從用人單位對畢業(yè)生的評價中,反映了實施課程改革教學的畢業(yè)生工作實踐能力強,成績顯著。這些足以說明了我們分析化學的教學改革取得了一定成效。
然而,對于高師新辦的應化專業(yè)來說,教學改革是一個長期的過程,我們只是開始了萬里長城第一步。在今后的教學中還需進一步促進教學手段的多樣性和現(xiàn)代化。同時,要進一步加強實踐課教學與理論的結合程度,為學生提供大量的參與實踐活動的機會,真正做到在學校學習就和在工作崗位一樣,也只有這樣才能為我國經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)合格的高素質(zhì)的應用性人才。
【參考文獻】
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[3] 陳龍,亓昭鵬,王溪溪.化學化工類應用型本科專業(yè)學生實踐能力培養(yǎng)初探[J].科技信息,2010.11:433.434.
[4] 宗水珍.應用化學專業(yè)分析化學實驗課程改革的初步探索與實踐[J].常熟理工學院學報,2009.19(4):51.53.
素質(zhì)教育是一種著眼于發(fā)展,著力于基礎的教育,其根本出發(fā)點是提高全民族的整體素質(zhì)。因此,素質(zhì)教育必須面向全體學生,培養(yǎng)德、智、體、美、勞全面發(fā)展的人才?;瘜W是中學教學中的一門重要的基礎學科,掌握一定的化學知識是每個現(xiàn)代公民必須具備的科學素質(zhì)之一。這就要求我們決不能把化學教學搞成僅為少數(shù)學生的升學服務,而大搞“題海戰(zhàn)術”,走“應試教育”的老路,使學生負擔過重,妨礙學生全面發(fā)展。
然而,強調(diào)面向全體學生,也并不是“齊步走”、“一刀切”或“扯平拉齊”,要承認學生的客觀差異,根據(jù)不同學生的學習水平作出不同的目標要求。
一要保障優(yōu)秀學生的正常發(fā)展,不能使他們處于“嗷嗷待哺”狀態(tài),要盡可能滿足他們的求知愿望,使他們的潛能得到充分開發(fā);
二要提高中等學生的現(xiàn)有水平,讓他們“吃好”,鼓勵他們趕超優(yōu)等生;三要加大轉(zhuǎn)變后進生的力度。
首先,對后進生不能歧視,他們中的絕大多數(shù)是由于受非智力因素的影響,造成學習成績上的暫時落后。作為化學教師應利用化學與生活、化學與社會、化學與環(huán)境以及化學趣味實驗等有利條件,激發(fā)他們的學習興趣,培養(yǎng)他們正確的學習方法,養(yǎng)成良好的學習習慣,產(chǎn)生迎頭趕上的學習動力,使其成長為對社會有用的人才。
二、強化德育功能,培養(yǎng)現(xiàn)代意識是貫徹素質(zhì)教育的標志
進行素質(zhì)教育,思想道德素質(zhì)起著導向、動力和保證的作用,是衡量素質(zhì)教育能否得到強化的重要標志。德育工作并不僅只是校長、班主任和政治課教師的事,而應滲透到各個學科中去?!敖虝恕笔敲總€教師的責任,化學課也不例外。
1、依靠化學學科的特點進行辯證唯物主義教育。
化學學科本身充滿著辯證唯物主義思想方法,我們可以在化學教學中通過分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等建立學生的辯證唯物主義物質(zhì)觀;通過氧化與還原、化合與分解等內(nèi)容樹立學生的對立統(tǒng)一的觀點;通過元素周期律等內(nèi)容幫助學生理解量變到質(zhì)變的規(guī)律;通過酸、堿、鹽、氧化物間的相互關系之間的衍變關系培養(yǎng)學生的聯(lián)系轉(zhuǎn)化的觀點……
總之,在化學教學中主觀能動地進行辯證唯物主義教育,有利于學生樹立正確的世界觀,用辯證唯物主義的思想方法來分析問題、解決問題。
2、在化學教學中,應結合教學內(nèi)容不失時機地向?qū)W生進行愛國主義教育。
化學發(fā)展史是對學生進行愛國主義教育的好素材。教學時,應確定好知識傳授與德育的最佳結合點,潛移默化地自然滲透,達到“潤物細無聲”的境界。
如我國是世界上最早利用煤、石油和天然氣的國家,古代的四大發(fā)明,化學方面就占了二項;愛國科學家侯德榜創(chuàng)造的“侯氏制堿法”填補了我國“純堿”工業(yè)的空白;我國首先在世界上合成了具有生物活性的“結晶牛胰島素”;等等。特別是改革開放以來,我國化學工業(yè)迅猛發(fā)展,鋼鐵、能源、水泥、化纖等年產(chǎn)量均居世界前列。
這樣,寓德育于化學教學之中,點燃學生的愛國之火,使學生產(chǎn)生強烈的民族自豪感和使命感,堅定他們?yōu)樽鎳F(xiàn)代化建設而努力學習的信心。
3、在化學教學中,要加強化學與社會、化學與人的關系的教學,使學生了解化學與現(xiàn)代社會的關系和影響。
教學中,結合教學內(nèi)容適時穿插和滲透一些現(xiàn)代社會面臨的、急需解決的重大問題,如淡水資源的危機、主要能源(煤和石油)的危機、環(huán)境污染(臭氧層破壞、溫室效應、酸雨等)。如在教學“NO和NO2是污染大氣的重要污染物”時,可介紹這些氮氧化合物受日光紫外線的照射后,發(fā)生一系列光化學反應,形成光化學煙霧污染事件。如1943年9月,發(fā)生在美國的“洛杉磯煙霧”就是光化學污染的典型事件。學到SO2、SO3的性質(zhì)時,告訴學生硫氧化合物會污染環(huán)境,嚴重危害人們的健康。1952年12月發(fā)生在英國的震驚世界的“倫敦煙霧”事件就屬此例。
再如由CO2、CH4等引起的“溫室效應”,氯氟烴引起的臭氧層破壞,塑料形成的“白色污染”等等。以此培養(yǎng)學生形成三個觀念:愛護淡水資源節(jié)約用水的觀念;防止污染,保護良好生態(tài)環(huán)境的觀念;節(jié)約能源,合理利用現(xiàn)有能源的觀念。強化兩個現(xiàn)代意識:科技意識和減災意識
三、養(yǎng)成思維習慣,學會思維方法是落實素質(zhì)教育的核心
21世紀更需要能力型人才。民族的進步,國家的富強是同整個國民的素質(zhì)是密切相關的,因而我們應重視學生能力的培養(yǎng)?;瘜W教學中能力的培養(yǎng)主要包括觀察能力、實驗能力、思維能力、自學能力等的培養(yǎng),而發(fā)展思維能力是能力培養(yǎng)的核心。在教學中,我們應使學生養(yǎng)成良好的思維習慣,學會科學的思維方法,諸如求同思維、求異思維、逆向思維和聯(lián)想思維等。
求同思維是教學中常用的思維方式。求異思維是一種創(chuàng)造性思維,要求學生對同一材料從不同角度、不同形式、不同相聯(lián)關系去探索結論。因此,在化學教學中應注重加強這方面的訓練。培養(yǎng)學生的求異思維,應做到對一式或一題要多思、多變、多解、多聯(lián),才能使學生的思維不局限于某一固定思維模式之中,受思維定勢的束縛,表現(xiàn)出思維的靈活性、變通性和發(fā)展性。
四、增強應用化學知識解決實際問題的能力是提高學科素質(zhì)教育的重要手段
知識的積累,智力的發(fā)展,能力的提高,重在于應用。學生的化學素質(zhì)不僅在于其掌握化學知識的多少,也不僅僅在于其能解多少化學難題,更重要的是看他能否運用化學知識去理解、解決生活中的化學問題,去學習新知識以適應社會發(fā)展的需要。因此,在化學教學中應緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)、科技等方面的知識,訓練學生應用化學知識解決實際問題的能力。
首先,讓學生從解釋身邊化學現(xiàn)象、處理身邊化學問題做起,引導學生用所學知識去觀察生活、解釋生活中的化學現(xiàn)象,處理一些生活實際中的問題。盡可能多地讓學生了解化學對現(xiàn)代社會的影響,了解化學在現(xiàn)代科學技術、生活中占有的重要地位。
從電子計算機、生物工程、新材料、新能源、空間技術、海洋工程等領域,擷取富有知識性、趣味性的材料,擴大學生的科學視野,激發(fā)他們的求知欲,增強他們應用化學知識了解自然、了解社會、促進社會發(fā)展的自覺性。