时间:2023-08-27 15:11:45
序论:速发表网结合其深厚的文秘经验,特别为您筛选了11篇化学科学与工程范文。如果您需要更多原创资料,欢迎随时与我们的客服老师联系,希望您能从中汲取灵感和知识!
真正有效地教学方式是着眼于教与学的有机结合。在该专业的有机化学课堂上,提出相关启发式的问题,例如毕业后想干什么?学生会答:到食品加工及生物工程、精细化工等相关领域的企业、科研单位、高等院校,从事生产工艺设计、新产品开发、质量监测、经营管理、科学研究等工作。还可以到海关、商检、卫生防疫、进出口等部门从事产品质量检测和监督管理等工作。接着设问:那么从事这些工作所要具备的基本知识和技能是什么?学生答:有机化学!由此回顾学习有机物的结构和性质,并借此展示一些最近发现的有机物的结构,吊起学生学习有机化学的兴趣。将学生分成若干讨论小组,让学生动脑动手,去网上找资料,去图书馆查资料,然后派小组代表发言。通过学生们自己亲身经历对知识掌握的更牢固、更加深刻。
2实验教学和素质的培养
以往大多数有机化学实验内容都是通用的,没具食品的特色,让学生觉得这些实验与食品专业关系不大,学生不愿思考、不愿动手,缺乏主动性,从而失去做有机化学实验的兴趣。结合食品专业特点,除了在有机化学理论课上多举一些食品加工的例子以外,更重要的是让学生在实验过程中接触食品、了解食品,改造食品,这样可以满足学生学习需求心理,大大激发学生的学习兴趣,提高学习的主动性。传统实验教学主要以讲授法和演示法为主,学生只要听课和看教师示范,然后“照方抓药”式开展实验,教师较少提问,课堂很少讨论,师生缺乏交流,学生只是被动接受,缺乏思考、分析、提炼和整合归纳知识的能力。讨论式教学是一种以学生为中心、以问题为主导的教学方式,通过学生的自主学习和合作学习,促进学生之间、师生之间讨论与交流,学会分析问题、解决问题。有助于发展学生的创造性思维、培养学生与人合作的能力,提高学生的综合素质。
3改革考核方式,培养学生能力
中图分类号:C41文献标识码: A
随着科学技术的飞速发展,各学科间的相互渗透日益加深。新时期人才观要求科技工作者应具备比较完善、合理的知识结构。对非化学化工类学生而言,化学课程是作为高等教育中实施化学教育的基础课程,对完善学生的知识能力结构,实施素质教育具有重要作用,因此化学素质教育是高等教育中不可或缺的部分[1]。此外我校启动了“卓越工程师培养计划”,旨在培养和造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类复合型工程技术人才,卓越计划涉及的多个非化类专业中均开设化学课程。原来非化学化工类专业基础化学课程的设置单一,教学模式固定,造成课程与专业联系不紧密。因此我们结合各专业的特点,因材施教,使化学和工程技术尽可能联系起来,使学生在今后解决实际问题不仅用到化学知识,更重要的是运用化学的思维方法近几年的实践表明,非化学化工类专业课程改革取得了良好的效果。
1.课程体系改革
1.1 结合专业特点,优化、重组教学内容
优化、重组教学内容,改革目前各专业的单一教学内容,是课程体系改革的首要任务。结合专业背景,从培养学生科学素质、创新能力出发,以工程技术的观点来组织教学。我校大学化学课程是由32学时的理论课和8学时的实验课组成。在有限的学时中,如何尽可能的减小非化学化工类学生学习的难度,提高他们的学习兴趣,是我们要解决的第一个难题。为此我们主要结合专业特点进行课程的优化重组,如:针对土木工程专业、道桥专业等增加金属腐蚀、物质结构与材料性能等内容;针对安全工程专业增加化合物和化学反应的腐蚀性、毒性、燃烧爆炸性与安全相关的性质,并让学生知道化学安全的重要性;针对新增的应用物理专业,突出电化学中原电池、电解池等过程中的物理知识,并结合手机充电这一过程激发学生学习兴趣。
1.2 注重实验教学,引入绿色化学概念
化学是一门实践性极强的学科,实验是实施素质教育、培养富有开拓创新能力的高素质人才的关键环节[2],对培养学生的动手能力和提高学生实验技能的重要作用不言而喻。简单的验证性试验内容偏多是以往的实验存在的主要问题,这不仅浪费财力物力,也不利于学生创造性思维能力的培养。在实验课程只有8学时的前提下,为满足不同专业的实验要求,我们采取设置多种类型的选做实验项目,形成寓专业性和科学性为一体的实验课程体系。 如增加贴近生活的测定性实验――醋酸解离常数的测定、趣味实验――洗发水的简单制备实验、综合性实验――碘酸铜溶度积常数的测定等。这样既训练学生化学实验的基本技能和相关知识,又提高学生的兴趣和动手、动脑能力。
同时还适时地将绿色化学的概念引入到实验中去,使学生明白实验进行时,也正在向环境排放着“三废”,而且我们学生是首当其冲的受害者。因此,我们尽可能选择对人体和环境无危害或危害小的实验药品。如过去的实验中有用SnCl2与Hg2+反应来验证Sn2+ 的还原性和 Hg2+ 的氧化性,后取消了该实验内容,改为课堂演示实验。另外要求学生养成良好的实验习惯,如将有机废液和含重金属离子的废液倒入回收瓶中等,细微之处见成效。
2.教学方法改革
无论教学方法怎样改变,其目的都是一样的,那就是提高学生学习兴趣和教学效果。鼓励教师改变过去传统单一的“传授式”教学法,运用启发式、讨论式、问题引入式等多种教学方法,渗透于每一节课程当中。注重理论联系实际并使用多媒体辅助教学手段,加强课堂教学,调动学生积极性。
2.1上好第一节绪论课
对于非化学化工专业学生来说,很多学生认为自己的专业与大学化学课程联系不大,学习这门课程用处不大,甚至觉得浪费时间。为改变这一观念,我们教研室要求任课教师结合专业特点,认真上好第一节绪论课,因材施教,将学生领进门。如采取提问式和讨论式教学方法让学生讨论一下衣、食、住、行方面与化学有关的例子,本专业为开设化学课程的必要性,化学在本专业中有哪些应用,则立刻引起了学生的热烈讨论。同时也给学生留下很多悬念问题,如常见的社会热点问题――如何利用化学知识解决诸如汽车尾气如何变为无害气体, 如何除去重金属离子污染的废水中有毒的离子,为什么船底、桥桩、储油罐的底部比上部更易遭受腐蚀,为什么海水比淡水的凝固点低等等。通过第一节绪论课,开阔了学生的视野,牢牢抓住学生的好奇心和求知欲,让学生明白这些问题都会在学习本课程过程得以解决。同时让学生明白能够运用所学的化学知识解决哪些实际问题,增强学生解决实际问题的能力,同时也激发了学生学习化学的兴趣。
2.2 注重理论联系实际
如果只注重理论知识的讲解而无应用方面的渗透,无疑会使学生觉得枯燥没用,因此要改变重理论轻应用的教学方法,提高学生解决工程技术中的实际问题。比如在讲解 “稀溶液的通性”时,采取问题引入式教学,联系实际生活中常见的与化学有关的现象,提出问题:“在寒冷的冬天,淡水湖都结冰了,而海水没有结冰,这是为什么?静脉注射为什么采用0.9%的生理盐水而不用其他浓度的?”只要留心,生活处处皆化学。最后让学生根据化学理论分析,自己来解释一下刚才的问题,学生一下子就明白了,并且掌握的更牢固。同时增添一些与现代化学及应用有关的最新科研成果内容,关注社会热点问题,给学生引进化学的概念和知识,提高学生的化学素养和科学思维能力,突出大学化学课程的社会性、应用性。
2.3 使用多媒体辅助教学手段
多媒体教学已逐渐成为当前和以后教学技术手段的主流之一。我们大学化学课程全部采用多媒体辅助教学。与普通教学相比,多媒体教学的明显优势在于其直观性、动态性、交互性,可重复性以及大的信息量和大容量。 大学化学课程内容多学时少,利用多媒体授课,首先节省了板书时间,而且屏幕清楚。其次多媒体教学图文声像并茂,多角度调动学生的情绪、注意力和兴趣。对一些比较抽象的概念,利用多媒体不仅能“讲清楚”,而且收到事半功倍的效果。如在讲共价键的类型分为键和键时,学生不容易听明白,借助多媒体动画演示可轻松解决这一问题;通过一些演示实验,实现了实验内容的扩充,既扩大学生的知识面,又培养学生的探索、创造能力。另外学生的学习水平参差不齐,课下学生还可将课件拷走,方便复习和巩固所学知识。
3.考核方式改革
课程考核是教学的一个极其重要的环节。它不仅是检测学生学习效果的重要途径, 也是检验教师教学效果的有效方法。为客观公平的评价学生的学习情况,我们的考核机制是结合学校实际校情,从三个方面综合衡量学生的学习效果:期末考试成绩占70%,实验成绩占15%,平时成绩(主要包括作业、出勤、课堂练习等)占15%。期末考试的载体是试卷,命题内容重视基础知识及其应用,考察学生分析问题和解决问题的能力。实验成绩有其严格的考核标准,从实验预习、实验过程、实验完成情况和实验报告等几方面综合评定。
结语
结合专业特点,从课程体系、教学方法和考核方式等方面进行改革,理论联系实际,既提高了学生的学习兴趣和积极性,又使学生获得了化学的思维方式去解决实际问题的能力。通过摸索和实践,建立了适合我校非化学化工专业学生实际情况的课程体系,取得了初步的理想效果。
中图分类号:G642.0?摇 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)05-0027-02
“化学工程基础”是理科院校化学专业的专业基础课程,主要内容为化学工程的基本原理和化工生产的各种单元操作,包括化工过程的动力学原理、热力学原理、能量守恒与转换原理、质量传递原理以及相应过程的控制机理、操作方法、影响因素、设备结构和工艺过程等,具有与生产实践紧密联系的特点,应用性很强,是理科化学类专业唯一的一门工程技术课程。
一、人才培养的要求
当代化学工业对化学化工类人才的培养提出了更高的要求。如何培养基础理论知识扎实、工作适应性强、具有创新能力的人才,是综合性大学化学化工教学改革面临的重要课题。目前,综合性大学化学与应用化学专业每年都有相当一部分毕业生进入化学、化工和制药等企事业单位业从事研究开发或工程技术工作,这种趋势还会随着创新性国家的建设而逐年增长。化学工程基础是综合性大学化学专业的专业基础课,也是唯一的一门工程技术类课程,该课程的教学改革与实践对于理工学科交叉与学生综合素质的培养是综合性大学化学与应用化学专业其他课程所不能替代的。在充分发挥综合性大学基础理论研究优势的同时,通过对理科专业化学工程基础课程教学内容的更新、充实和调整,为化工类企事业单位培养和造就具有开拓创新精神、胜任科学研究与工程技术工作、适应性强的化学化工专业人才。
二、教学内容与教学方法的优化
以创新教育思想为指导,研究改革化学工程基础课程教学内容和教学方法,建立培养学生创新能力的化学工程基础课程内容新体系。动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程(“三传一反”)仍将是化学工程基础教学的核心内容,应不断充实更新才能反映学科发展现状和适应社会经济需求。化学和化学工程学是支撑物质转化相关工业的学科,前者研究分子之间发生反应的可能性、必要的条件和产物的结构,后者研究物质的流动、质能传递及其对反应过程与产物的影响。
1.优化更新教学内容,反映体现学科发展与技术进步。化学工程基础作为理科化学专业的工程技术课程,其教学内容除了动量传递、热量传递、质量传递与化学反应工程以外,还应当及时反映和体现学科的发展与技术进步。根据授课学时,突出教学重点,优化教学计划,精选教学内容。以化学工程学的基本观点、基本原理和基本方法为核心,结合典型化工过程,理论联系实际,使学生在有限的教学学时内,掌握本门课程的基本知识,熟悉研究与应用对象,为今后从事化学化工专业技术工作打下坚实基础。在其他科学技术的带动和社会需求的推动下,化工分离技术近年来取得了很大进步。新技术不断涌现,膜分离和超临界流体萃取等新型分离技术就是其中的代表。我们在教材的编写和课堂教学中,有意识地加入这些内容,便于学生从课堂上了解新的科学知识,拓宽学术视野。
2.引导学生建立工程技术与技术经济观点,提高学生综合素质。科学与技术的交叉和渗透,要求我们培养的学生不仅要掌握扎实的基础理论知识,还要学会运用所学的理论解决工程实际问题。综合性大学理科化学专业的学生基础理论知识比较扎实,在课堂教学中,我们根据教学内容,结合工程实际,启发学生从工程实际问题出发,强调工程实际的特点,突出工程实践的技术经济问题,灌输学生节能减排与绿色环保的理念,训练学生综合运用数学、物理与化学等多学科知识,综合分析化工单元操作与工业装置中涉及的复杂问题,培养学生的工程技术思维方法与工程设计等综合素质。
3.改进教学方法,提高教学效率。化学工程基础课程的课堂教学内容涉及化工单元操作与工艺过程。综合性大学化学专业的学生一般没有见过真实的化工设备,对化工厂与化工设备和装置缺乏感性认识,通过多媒体教学技术和传统课堂教学方法,可以促进学生感知与思维、理论与实践的结合,提高学生对化学工程基础的学习兴趣,激发他们的学习热情,使他们由不熟悉、不了解化工企业与装置转变为喜欢应用学科、乐于进入与应用密切相关的教师实验室开展业余科研。为此,我们一方面利用多媒体的优点,在课堂教学中放映一些设备的实物图像。另一方面,在有关课程中增加了实习参观环节,组织学生到石油化工厂、有机化工厂和精细化工厂等企业参观实习,增强学生对加热炉、精馏塔、泵、换热器等主要化工设备的感性认识。
三、教学团队与课程体系的建设
以先进的教学理念为先导,以高水平的教学团队为根本,以科学的课程新体系为核心,以优良的规划教材为保障,强化教学团队的建设,使所有主讲教师成为教学改革的高水平运动员和创新教育的优秀教练员。
1.建设高水平教学团队。从事课堂和实验教学的主讲教师也要承担高水平的科研项目,提高教师的科研水平。我们承担“化学工程基础”的主讲教师都具有教授职称并担任博士生导师,承担了一些科学研究项目。同时,也积极思考和实践课程的教学改革,奠定了学生创新能力培养的坚实基础。没有高水平的教学团队,不可能进行教学改革的实践,更不可能培养出具有创新精神的学生。
2.构建工程教育、创新教育的课程体系。夯实基础,将理科化学知识和工程知识有机结合。理科化学基础课程、化工过程开发、化学工程基础及多门专业课程的开设,可将学生所学知识形成知识链。重视对学生业余科研和毕业论文的指导,吸引对化学工程有兴趣的同学来实验室和博士研究生、硕士研究生一起进行科学研究,培养学生的创新意识和对科学研究的兴趣。通过毕业论文阶段的培养,加强了学生对知识的掌握和运用,特别是对“应用”和“工程”概念的强化。近年来,来我们化工实验室进行业余科研和毕业论文的学生每届都在十人以上,占理科化学专业学生的5%作用。
3.将科研成果向教学实践转化,形成教学促进科研、科研反哺教学的良性循环。构建应用学科人才培养、现代科技发展相适应的“基础性、综合性、工程性、创新性”体系。我们承担了国家和企业的一些化工类科研项目,特别是在水与废水处理、化工分离和国防化学等方面取得了一些科研成果,我们注意将教师的科研成果和科研实践融入课堂教学。从事课堂教学的主讲教师与实验课指导老师一起合作,将“渗透汽化膜分离”编入了实验教材和开展了教学实验,受到学生的欢迎。
化学是实验性很强的学科,化学工程作为一个共性的工程学科,我们应充分利用科学技术发展和教学改革带来的机遇,加强化学与化学工程的结合,为国家培养更多复合型创新人才。
参考文献:
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2016.10.044
Teaching Exploration and Practice of Biochemistry Course in
Food Science and Engineering Specialty
ZHOU Wei, HU Liangbin, LI Hongbo, MO Haizhen
(College of Food Sciences, Henan Institute of Science and Technology, Xinxiang, He'nan 453003)
Abstract Biochemistry is an important professional course of Food Science and Engineering. As for its wide range of content, strong theoretical, abstract and difficult to understand, it has brought great pressure to the education and teaching work. Teaching methods and modes were explored and discussed in this paper. The exploration and practice of biochemistry will definitely develop students’ scientific literacy and help teachers to improve the teaching quality of biochemistry.
Keywords biochemistry; teaching exploration; food science and engineering; practice
近年来,世界粮食危机不断加剧,人们对食品质量与安全的关注也逐年加深,食品科学与工程专业培养的学生在食品营养健康领域、安全检测领域和监督管理领域发挥着越来越重要的职责与作用。作为与农学、化工、医学等同属一级学科的食品科学与工程专业,面向学生的培养目标不仅是要培养熟练掌握食品营养和加工工艺的技术人员,更应该是能够适应经济建设与社会发展需要、理想远大、品质优良并富有科学与创新精神的复合型高级专门人才。
食品科学与工程专业的课程设置以化学知识为背景,涉及无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、食品化学和生物化学等。生物化学在对于食品科学与工程这个专业来说是却之不可的重要专业课程,其具有承前启后的重要作用。通过对生物化学这个专业的学习,可以让学生在掌握有机化学、分析化学的基础之上,同时对后续的食品化学、食品生物等相关课程的学习打下坚实的基础和知识储备,其基本理论也可与食品生产、加工、保藏以及食品安全检测等技术相互联系。①②因此,生物化学课程在食品科学与工程专业学生的理论学习体系中起到了至关重要的作用,学生对该门课程理论知识的理解将有助于培养学生在本专业后续学习中分析解决实际问题的能力。
生物化学课程是一门集教学与实践相结合的综合性课程,其涉及的范围广、知识面大、既包括阐述核酸、蛋白质、糖类、脂类等生物大分子物质的结构与功能的静态部分,也包括阐述糖类代谢、脂类代谢、蛋白质代谢、核酸代谢等的动态部分,还有涉及中心法则的分子生物学部分的理论和知识等,加上工科院校安排的课时量又极其有限,因此学生普遍反映生化课的概念多、理论多、知识抽象、难以记忆、实验操作困难等。③结合生物化学这个专业的自身特点以及兼顾食品专业的教学要求和模式,要求我们教师在开展教学的过程中,需要与时俱进的创新教学方法,改革教学模式,优化教学内容,加强实验教学等方面做出探索和尝试,在此基础上去探索出一条有效的教学路径。
1 多种方法结合,培养学生学习兴趣
俗话说“兴趣是最好的老师”,良好的教学效果与学生的兴趣是分不开的。在生物化学的教学过程中,只有激发学生的学习兴趣和积极性,才能够让学生在学习的过程中变被动为主动,达到良好的教学效果。
1.1 上好第一节课,树立信心、激发好奇心
通常第一节课均为课程的绪论课,这节课的目的不仅要让学生对课程的设置和知识体系有个清晰的认识,更重要的是能够抛砖引玉,激发学生的学习兴趣。④生化课需要学生掌握的内容很多,学生容易产生畏难情绪和恐惧心理,所以教师的首要任务就是帮助学生树立学好生化课掌握好生化知识的信心,要让学生积极地参与进来,充分地信任教师,积极引导学生主动地培养自己的学习能力,要让学生相信在自己的努力和老师以及同学们的帮助下没有学不会的知识点,没有解决不了的难题。
笔者是一名青年教师,在与学生的互动和交流中更多地是以一位学长的身份去带动和激励学生去探索未知的生化世界。为了引起学生的好奇心并激发学生的学习兴趣,笔者通常会结合一些生物学现象和学生们感兴趣的话题与学生们展开讨论,比如怎样让“火树荧花”成为现实?如何健康减肥?多吃蛋白质好不好?让学生意识到生化专业知识与日常生活具有相通性。同时,深入剖析与人们生存和生活相关的生化领域国际最新的研究前沿和新闻报道,让学生们充分认识到学习生化知识的重要性和必要性,让学生对生物化学产生浓厚的兴趣,提高学习的动力。
3 重视实验设计与操作,培养学生创新意识
生化实验是整个生化教学的重要组成部分,它不仅是培养、锻炼学生的实验操作能力的重要环节,更是培养学会创新能力的重要途径。传统的验证性实验教学方式由教师负责降解原理和步骤乃至注意事项,学生仅仅是照着实验流程进行操作,这种方式仅能帮助学生对生化实验留下简单的印象,甚至有厌烦情绪,严重制约着学生的创新思维和主观能动性。⑧为了适宜新世纪食品科学与工程专业人才培养的需要,我们一方面精选基础实验内容帮助学生理解和记忆所学理论,掌握生物化学基本的实验技能,另一方面为了增强学生的动手能力和分析问题及解决问题的能力,我们合理地整合并设计了一些实验内容,将多个小实验整合成一个综合性实验,给出既定的目标,让学生自己设计实验方案,来探索实验,验证原理。我们在开设生化课的学期会给学生一周的时间专门用来进行生化实践,比如让学生从培养的蓝藻细胞里提取藻蓝蛋白并进行分离纯化和含量测定,这个实验涉及生化分离技术的多个方面,从提取、分离、纯化到纯度和含量的鉴定,均需要学生去自己思考,查找资料,动手验证,这对学生的动手能力和动脑能力都起到了很好的培养作用。
食品科学与工程专业是生命科学与工程学的重要组成部分,也是衔接生命科学与工程科学之间的重要桥梁,肩负着为社会培养具有食品科学和工程能力人才的责任。核心竞争力的培养关系到学生未来的发展,基础课程的教学必须围绕个人核心竞争力的形成进行。⑨在生物化学的教学过程中,要把握学科发展动向,优化教学内容,灵活运用各种教学方法,调动学生的自主学习积极性,培养学生的科学素养、实践能力、创新能力、团队合作能力等多种能力,提升学生的核心竞争力。我们采用多种教学方法激发学生的学习兴趣,引导学生变被动学习为主动思考,提高了学生的逻辑思维能力和综合素质,重视理论与实践相结合,培养了学生的创新意识。为了新时代食品学科的发展,在教学改革的探索过程中,我们还将进一步巩固和改善。
*通讯作者:莫海珍
资助项目:河南科技学院2016年度教育教学改革研究重点项目,河南科技学院研究生教育教学改革研究项目(YJG 2014YB03)
注释
① 张劲,裴高峰,梁N鸿,赵惠贤.“生物化学”课程教学改革的探索.中国林业教育,2015.33(3):56-59.
② 闫景坤.高等学校食品专业生物化学教学的改革探讨.农产品加工(学刊),2011.12:137-139.
③ 赵敏,徐安莉,周艳艳,陈会敏.《生物化学》教学现状及改革方向探讨.湖北中医药大学学报,2014.16(5):119-120.
④ 孙海丽,丁位华,徐海娟.怎样提高学生学习生物化学的兴趣.科技资讯,2015.33:140,141,143.
⑤ 郑君芳,贺俊崎.“微课”与“翻转课堂”应用于生物化学教学的初步探析.继续医学教育,2014.28(11):71-73.
⑥ 孔祥珍.食品专业生物化学课程教学的探索与实践.教育教学论坛,2015.14:143-144.
高校化学工程与工艺专业培养的学生应具备扎实的理论知识和实验技能,且能分析和解决生产实际中出现的一些问题,有较强的化工生产、科研、设计的管理能力。在具体的生产岗位上,他们必须熟悉整个生产和操作过程,能够解决生产中出现的各种问题,同时还要能对原技术进行改进,具有创新能力,以促进生产、提高经济效益。为此,化工分离工程在专业课程中就显得比较重要。
根据化学工程与工艺专业人才“厚基础、宽专业、强能力、高素质”的培养目标,以不断提高专业人才的培养质量为教学目的,更好地培养学生的综合思维和分析解决实际问题的能力,在就业形势日益严峻的今天,确保本专业学生具有更强的竞争力,我院化工分离工程课程教学组成员在教育教学方法与教学手段上进行了不断的探索与研究。
经过多年的教学实践和课程建设及教学手段的不断完善,本课程的教学方法由单纯课堂讲授加卷面考试的传统教学模式逐渐改革提高,形成了多种教学手段、实践方法、考核方式相结合的新的教学模式。
一、改革教学方式,变被动听讲为主动思考
1.更新教学内容,采用灵活多样的教学方法。
在教学方面,课堂教学中我们不追求讲授内容多、面面俱到,而是追求内容精炼、重点难点突出,部分内容在课堂上和学生共同讨论,气氛自由、活跃,注意内容深浅,解决不同成绩层次学生的学习疑问与难点。同时还留给学生自学研讨,学生可根据个人兴趣选题,查阅文献,学习相关知识,也可结合课外科技活动。根据教学内容的特点,我们灵活运用探究式、启发式、对比式、归纳式、互动式、提问式等多种教学方法,改变过去单向传输的教学方法和模式,有效地调动了学生的兴趣,促使学生积极思考与实践,激发其潜能,体现了教师的主导作用与学生的主体地位。
在具体教学内容上,我们把传统分离方法和新分离技术的相结合。在重点学习重要的传统分离单元操作原理的同时,结合现代分离技术研究和应用的新发展,讲授近年来发展迅速、应用日趋广泛的新分离技术的基本原理。教学内容源于教材,又随着学科的发展和教学的需要逐年充实提高。
2.适当使用多媒体教学手段,提高教学效率。
化工分离工程课程是化学工程与工艺专业的主干课程,是本专业中比较抽象和难懂的一门工程性很强的专业课。结合本门课程特点,我们采用现代多媒体教学手段进行课内外交叉教学。现代多媒体教学能够使学生对理论学习、工程应用和许多前沿的了解融为一体,能够将课程中抽象的概念、难以理解的内容或较难叙述清楚的内容制作成形象生动逼真的图片、动画,从而有效地帮助学生理解概念,掌握基本原理,拓展课堂教学的信息量,使学生深化对基础理论的理解,能够提高教学效果。为此,我们设计制作了与教材内容相配套的多媒体教学课件,并逐年完善,其内容涵盖了本门课程教学大纲所要求的所有知识点,且根据我校教学大纲的要求作了部分内容调整,适当增加了适合化工专业的教学内容。
将现代教育技术引入到教学中,改平面、单一的教学方式为立体、丰富的形式,通过多媒体与学生之间的交互作用,大大提高了教学质量和教学效率,能够启发学生思维,提高教学质量,进一步培养学生综合能力。
3.逐步推行双语教学。
在教学中我们通过信息刺激,引导学生积极思维,以实现教学双方的思维共振。我们认识到双语教学要从听、说、读、写各方面培养学生的外语综合能力,培养学生用外语思考和解决问题的能力。在双语教学过程中,我们分为三个层次:一是简单渗透层次,即以中文为主,课程上穿插英语教学。在上课时用英语讲述重要的原理和关键词等,学生可以多一些机会接触外语。二是整合层次,在讲课时交替使用中英文,让学生学会如何用外语表达中文内容。三是双语思维层次,让学生学会用中文和英文来思考解答问题。从实际教学效果来看,推广第一层次,对大部分学生来说不是难题,但要进一步提高到第二、第三层次,还需要较长的时间和不断的努力,这是一个循序渐进的过程。
二、加强实践与理论教学相结合
1.建立化工分离工程网站。
在课程教学过程中,为方便学生自学,我们充分利用了学校提供的网络环境,将课件、教材、习题集、参考文献等资料全部上网,以适时地指导学生预习、复习课堂所学知识,随时进行测试,同时还缩短了师生之间的距离,帮助教师及时发现教学中存在的问题,促进了教学相长。
2.在传质分离过程基本理论的讲授上,实现数学模型和实验教学相结合。
在对传质分离过程的理论及其数学模型进行课堂讲授的同时,通过专业实验和软件模拟等实践性教学手段的应用,更直观地理解数学模型的物理含义,并基本掌握现代化学工程师必须具备的实验研究能力、数学计算能力和数学模拟软件应用能力。
3.课堂教学和开放式学习环节相结合。
分离工程是一门内容极其丰富的工程学科,也是发展十分迅速的工程学科之一。为了能较全面地学习本专业所包含的丰富内容,学生需具有较强的自主学习能力;为了能及时了解本学科发展的动态,学生应具有相当的专业文献调研的能力;为了更好地开发研究可能面临的许多新的分离过程课题,学生要培养创新思维能力。为此,我们通过作业和考试方式的引导,要求学生在课外查文献、读文献,就部分课堂教学以外的内容写文献调研报告,强化学生阅读专业文献的能力。
三、改革课程考核方法
1.实现卷面考试和实践性环节结合的方式。
考试是重要的教学环节,是考核教师教学效果、学生学习成果的手段,也是引导学生如何学好本课程的“指挥棒”。通过对多年的教学经验的总结和课程建设,本课程的考试方式从原来单一的卷试变成现行的卷面考试和实践性环节考核的综合考核方式。卷面考试是主要的考试内容,用于考核分离工程基本原理的学习效果;实践环节考核包括数学模拟和文献调研,结合在平时的学习环节中完成。这样的考核方法与本课程的教学内容和教学方式相匹配,更好地促进了学生较全面地学好本课程,达到了本课程的教学要求,提高了教与学的效果。
2.双语教学过程中灵活运用多样化的考核形式。
为适应高校素质教育的发展,我们改革百分制闭卷考试一统天下的局面,灵活运用笔试、口试、闭卷、开卷、半开卷等考核方式。为考查学生的综合能力,我们适当增加双语教学课程考试中的口试比重,采用笔试与口试相结合的方式。学生平时在课堂上发言次数、质量和水平都被计入考试成绩,以此来鼓励学生的学习积极性,提高他们的语言表达能力、思维水平及知识掌握程度。对于学生成绩的评定,我们结合课程总结性考试与平时考核进行综合评价,并逐步加大平时考核成绩在总成绩中所占比例。
3.规范考试内容和科学的成绩评定办法。
随着社会的发展对食品科学与工程应用型人才的需求加大,而传统的分析化学实验教学内容是根据分析化学理论课教学内容为中心,实验项目多以基础性、验证性实验为主,实验内容陈旧、重复、简单[3]。验证性实验对学生的要求并不高,仅要求其在规定时间内,学生按照老师讲的实验目的、原理、内容及步骤进行实验操作,这些重复机械性的基本操作技能训练,忽视了实验内容的综合性和创新性[4]。在整个实验过程中,学生一直处于被动状态,实验后不易留下深刻印象,使分析化学实验缺乏对学生足够的吸引力,这种教学不利于激发学生的创造性思维及培养学生的实践能力,导致学生缺乏创新意识,分析问题和解决问题的能力减弱,难以适应学科发展要求和社会人才要求。体现在见习过程中,学生连最常用的试剂都不会配制,最基本的仪器调试也不会,不知道从何下手独立开展实验。也无法满足社会对创新性、应用型人才的需要。
1.2教学方式程序化,学生缺少主动性
一般地,分析化学验证性实验都是教师拟定好实验题目,从实验目的、实验原理、实验材料与仪器到实验步骤,以教师讲授为主,学生是被动的听课者。往往就是学生根据老师的讲解机械的进行操作,记录实验数据,无需进行思考、改进和创新。这种教学方式虽然对培养学生严谨的科学学习态度和过硬的实验技能是必要的,但也严重地束缚了学生的想象力,削弱了学习的积极性和主动性,与培养食品科学与工程创新型、应用型人才是背道而驰的。
1.3实验内容未突出专业特色,不能满足食品科技发展需要
目前,分析化学实验主要由定量分析实验和定性分析实验组成。现行的分析化学实验教材对“仪器分析”涉及较少[5]。其实,随着食品科技的发展,教学内容应侧重对实用技术操作能力的培养。近年来许多先进的仪器设备如原子吸收光谱、原子荧光、气相色谱、液相色谱仪以及荧光分光光度计已经在食品分析过程中得到了广泛的应用。可以说,“仪器分析”已经成为现代分析化学学科的重要组成部分。但现有的分析化学实验教学内容与专业特色结合过少,还停留在培养操作技能的基础实验,学生不能及时了解本专业方向相关的典型测定或分析实验,及时了解先进的仪器,掌握其分析原理和分析方法。
1.4学生被动实验,热情和兴趣不高
传统分析化学实验一直都是教师的实验准备过分包办,造成学生一些基本知识和技能缺失。仅为实验而做实验,不能充分调动学生的实验积极性,且过分强调了基本技能、基本操作的正确性,不仅将许多学生带入机械操作的误区,而且还误认为是教师要求这样做的。使他们感到做实验就是机械的操作,每次均按早已编排好的程式进行,毫无压力,导致其轻视实验课,热情和兴趣不高。一学期下来,学生感到没学到多少东西,动手能力和分析问题的能力也难以提高。不少学生知道如何配制溶液但是不知道为什么这么配制溶液,一些实验操作,知道这样操作不知道为什么要这样操作,不知道如果不这样操作会出现什么结果,导致很多学生知其然不知其所以然。所以,这种教学模式限制了学生专业素质的提升,影响了学生就业能力,不利于培养适应时代要求、具有创新能力的高素质人才。
2分析化学实验课程的改革和建议
2.1更新实验内容,突出专业特色
传统的分析化学实验教学内容已经不能适应应用型人才培养的需求,同时食品科学与工程专业在人才培养方案上也有相应的要求,综合考虑必须对原来选取的实验内容进行适当修改调整。对部分经典实验内容予以保留,如“酸碱滴定”“金属离子的连续鉴定”“离子鉴定”“恒重称重法”等经典分析方法在整个实验课程内容要保留其重要地位。根据食品科学与工程专业对人才素质培养的要求,针对性地更新部分实验内容,如将“水果中还原糖的测定”“奶粉灰分的测定”“罐头或白酒的总酸度测定”“蔬菜中农药的残留分析”等训练型、提高型和设计型实验内容引入本专业的学习中。除此之外,我们应增加现代仪器分析实验的教学内容和教学课时,如利用高效液相色谱法确定化合物的含量、离子色谱仪检测饮用水中金属离子等。实验教学的目的不仅要使学生熟练掌握这些仪器分析实验的原理和操作方法,更要让学生清楚在实际工作中如何选择和使用这些仪器和分析方法。因此,应让学生及时了解先进的仪器,掌握其分析原理和分析方法,从而扩展学生的专业知识面,激发其探索科学的动力和兴趣[6]。这种方式促使学生夯实实验基础理论和技能,并做到学以致用,对学生专业实验水平的提高有明显的促进作用。
2.2改革教学方法,提高教学效果
分析化学实验涉及的操作细节多,知识繁杂,而传统教学方法大多是教师讲解理论,在实验前黑板上写满实验目的、原理、步骤等,教学方式往往比较单一,枯燥乏味,很难调动学生主动学习的积极性[7]。为了克服以上弊端,必须对教学方法进行改革。在分析化学实验教学中采用多媒体教学,播放实验操作标准化视频和课件,让师生双方边教、边学、边做,丰富课堂教学和实践教学环节,做到理实一体化,增强了实验教学的直观性,提高实验课教学效果。使用实验操作标准视频进行教学,可以对实验操作细节部分图像放大,并反复播放,因此能够有效的解决教师演示实验无法在课堂重复操作的问题,并且可以让学生们学习到的统一的标准化操作方法,有利于学生准确掌握标准化的实验技能。例如,在讲授盐酸标准溶液的配制和标定实验时,使用混合指示剂甲基红-溴甲酚绿进行酸碱滴定,需要控制滴定管放出四分之一滴溶液才能准确到达滴定终点。教师仔细讲解如何确定滴定终点的要点,并利用实验视频将终点前、近终点、终点、终点后的颜色变化展现给学生,这种理实一体化方式能够使得实验操作的关键技术点直观地展现给学生,能有效提高该课程的教学效果。
2.3开放实验室,培养学生的综合能力
以专业对人才素质培养的要求为目标,围绕学生创新精神与实践能力的培养,我们探索对食品科学与工程专业的分析化学实验课程采用开放式教学模式进行实践。开放式实验教学是一种以“学生为主体”的实验过程的开放性与学生参与的自主性为特点的实验教学模式[8]。根据实验项目、实验内容、实验课题采取不同层次的开放实验模式,在实验教学过程中,既培养了学生的定量分析基本技能和基本分析方法能力,又要达到培养学生的创新能力的目的[9]。为更好地利用实验室资源,对开放时间和实验项目进行一定的限制。(1)学生根据自身专业需要和课余时间,选择感兴趣的实验项目,向开放的实验室进行申请,经审批同意后在实验室定时开放的时间内去完成实验。(2)申报和参与大学生创新创业计划项目的学生,学生通过查阅资料,制定设计方案,经学校立项后,对实验室进行预约,在开放实验室内完成创新项目。(3)学生可以根据自己的实际情况参与一些教师的科研项目,根据课题要求和需要预约开放时间。(4)毕业班的学生可以在进行毕业论文的课题研究工作时,采用全天的开放实验模式,集中进行毕业论文课题的研究。同时,学生可以根据自己的实际情况参与一些科研项目,了解研究的过程,熟悉科研的环境,思考实验原理,达到培养学生实验技能、独立思考能力和创新能力的目标。开放实验室,为学生提供一个宽松的理论联系实践的空间,鼓励学生开展小型多样的课题研究,或与教师的科研课题相结合,或与学生的双创项目结合,将实验内容和他们感兴趣的课题结合起来,让学生充分发挥想象力和创造力,有目的、有步骤地去设计与完成实验任务。
3结语
分析化学实验教学与理论课教学相辅相成,是分析化学课程教学中非常重要的一个环节。在教学实践中,必须要紧紧围绕人才培养方案,不断总结和探索,转变传统的教育思想和观念,创新、优化教学方法和手段,才能提高实验教学质量和人才培养质量。通过开放实验室激发学生对实验课的浓厚兴趣,提高学生的综合素质,有助于学生创新意识和自主学习的培养。通过分析化学实验教学的改革能加强大学生实践能力的培养,但这是一项长期的工作。今后将继续深入对分析化学实验教学改革,围绕食品科学与工程专业的培养计划,更新实验教学内容,改进实验教学方法,加强对学生综合实践能力的培养,为培养既有扎实的专业理论基础,又有较强综合素质的应用型人才继续努力。
作者:蓝峻峰 方毅林 单位:广西科技师范学院
参考文献
[1]杨妍,包晓玉,张廉奉,等.“521”应用型本科《分析化学实验》教学改革的实践与思考[J].南阳师范学院学报,2016,15(3):55-57.
[2]林兴桃,王小逸,白广梅.提高实验教学质量推动创新人才培养[J].中国现代教育装备,2012,7:108-110.
[3]周华,周永恒.分析化学实验教学改革探讨[J].开封大学学报,2015,29(4):72-74.
[4]高雅.改革化学实验教学,培养大学生创新能力[J].山东化工,2017,46(2):91-92.
[5]李秀霞,葛永红,吕长鑫,等.基于创新型人才培养的现代食品检测技术课程教学模式改革研究[J].食品与发酵科技,2016,52(1):68-71.
[6]王桂霞,胡少强,杨红兵.对分析化学实验教学现状的一些思考[J].洛阳师范学院学报,2014,(2):51-53.
1.2确立“3+1”的多元化培养模式以“3年‘食品大工程’专业基础教育以及1年个性化发展教育”相融合的“3+1”培养模式为载体,前3年以贯通的公共及专业基础课程群为扎实基础,以课内不同柔性课程模块和课外不同特色工作室的学习与实践为纽带。后一年以校内外不同实践环节加强综合训练,使学生在四年的大学学习过程中都能以一型目标培养为主,兼顾到其他一型或两型的发展。2.3确立紧扣“大食品工程”概念的课程体系为顺应食品工业“营养、安全、方便、多样化”的发展趋势,专业培养方案的改革应紧扣“大食品工程”概念,通过新增食品生物资源、农产品工艺学、食品营养学、食品安全与品质控制、食品烹饪学、食品功能学等课程,形成农业生物链、食品加工链、流通安全链和体内营养链构成的知识培养体系。并针对近年来食品安全的现状,将“食品加工、食品质量检测与管理”二类专业主干课程的学分结构比例调整至1∶1。
1.4确立多元化的柔性选修课模块新增“食用香精基础”、“风味化学”、“食品调香技术”、“生物资源”、“食品生物技术”等组成的食品风味与生物食品选修模块课程,以增强学生运用香料香精知识和利用生物技术研发新食品的能力;新增“现代仪器分析”、“应用光谱解析”、“绿色化学”等组成的食品安全分析选修模块课程,以提高学生食品安全检测方面的综合能力;新增“网络营销”、“市场调查与预测”、“消费者行为学”、“创新思维与创造力开发”、“会展与新闻传媒”等组成的食品营销选修模块课程,以拓展学生推销具有自主知识产权的食品以及销售与食品相关的原料及材料产品的知识和能力。
1.5创建师生联合工作室,将课堂延伸到课外借助校外实习基地和学科实验室的建设,分别建立了“校企联合工作室”、“产品研发工作室”与“创新创业工作室”,以使每一位学生都能在大学期间根据个性化的发展需求找到适宜的学习和实践空间。校企联合工作室:在原校外实习基地建设的基础上,在食品企业内建立稳定的人才培养工作室。用于直接对接其食品产业结构调整和发展需求,以行业需求带动教学、以产业实践促进教学。将一二年级学生的企业认识实习,三四年级学生部分顶岗实习,学生毕业设计正式纳入企业的议事日程,大大激发了学生对专业的关注度,提升了学习的内动力和综合分析问题与解决问题的能力。产品研发工作室:依托学校学科与科研建设平台建立产品研发工作室,以学科建设丰富教学,以科研成果反哺教学。学生可在二年级就进入此工作室参与教师研究课题,从中得到科学研究的思路与方法的严格训练,并结合产品研发性的科研课题内容作为毕业论文开题。这样不仅推动了教师主动将专业前沿的研究成果融入教案并固化到教材中,也为今后学生报考研究生学习打下了坚实的实验基础。创新创业工作室:依托大学生科技创新中心平台建立学生创新创业工作室,以大学生科技创新创业项目为主线,以企业冠名创意产品大赛为载体,定期聘请国内外科研院所及高校的专家教授来校进行学术与先进应用技术的讲座与交流。通过专任教师任班导师制、与学生辅导员定期研讨会制、团队教师与企业专家的交流会制等保障措施,大大激发了学生创新创业的热情。
2科学构建多元化培养的实践教学体系
2.1“3层次、6模块”实践教学体系的建设建立由“体验认知、动手验证、探索创新”3层次与“基础实验、企业社会调研、专业综合实验、企业生产见习、课余研究和毕业设计”6模块组成的知行合一、层层递进的实践教学体系。该体系坚持实施“3个有机结合”:即将学生课堂专业基本技能与方法的训练和课外科学研究方法与能力的训练有机结合;将学校实验室实验技能训练与企业、研发中心实际操作的训练有机结合;将学校工程实训与企业生产真实环境下的实习锻炼有机结合。该体系不仅注重理性的认知、理解、探索和创造,还关注感性的体验、领会、交流和激发,以实现将培养学生创新思维和实践能力贯穿于大学生4年学习的全过程,实现学生实践能力和综合素质培养4年不断线的目标。多元化培养的实践教学体系环环相扣,层层递进,提高了学生知识获取、知识应用和知识创造的能力。第一层次的体验认知阶段,是以基础实验、企业认识实习、社区与市场社会调研实践为载体,通过学生的亲身体验,激发学生专业兴趣,并通过化学、物理、生物等基础知识的单元训练,通过对特定食品产品、技术与市场的调研,夯实专业基础,启迪学生对专业的认知度。第二层次的动手验证阶段,是以学校专业综合实验、学校或企业生产见习为载体,通过各类食品的综合实验设计、分析实验和对企业装备、技术、管理等专题论述的生产实践、实习答辩等,将理论与实际生产相结合,提高学生动手钻研、验证专业基本原理的学习能力和应用知识的能力,形成主动学习的氛围。第三层次的探索创新阶段,是以毕业设计(论文)、创新创业活动的校内校外相结合的实践活动为载体,通过大学生科技创新项目和学科技能竞赛(挑战杯、创新创业大赛等企业冠名的产品研发竞赛)等训练,通过工程设计与研究相结合的毕业设计(论文),提升学生乐于探索创新的专业综合能力。
2.2“产品模拟工作坊”式的实践教学平台搭建产品模拟工作坊的任务是基于与行业协会和食品企业的合作,针对当前业界对高层次应用技术人才的共性需求,针对目前现代食品生产线难以接待学生顶岗实习的难题,在学校模拟企业实际场景,建立小型生产线,进行新型产品技术的培训和注册职业技能证书的培训。为保障产品模拟工作坊实践教学模式的顺畅运行,专门制定了专业任课教师与企业一线专家共同参与管理的常态化制度,以企业实际产品工艺流程为前提,以企业实际工艺参数为内容,强化学生在工作坊中模拟企业现场环境进行综合训练、课程实习等关键实践教学的过程管理。还通过将原课程内的分散实验整合优化为连续的综合实验,如将原有“食品工艺学”多门课程内的独立实验整合集中为3次,每次2周,保证了工作坊训练时间的连贯性。学生在工作坊内既能检验所学技术,提高动手能力,又能进行有效的职业道德养成教育。同时工作室不仅是学校培训学生的场所,也是学校为企业培训员工的场所,真正达到了校企双赢的目的。
3创新实践多元化培养的教学法
以问题为中心,让学生在各种形式的活动、创作和科学探究中去发现问题,自己去做,在做中学,在做中探索。改变教学评价方式,更加关注学生的学习过程,注重将校内教学活动与校外教学活动相结合,将教育教学活动与学生的日常生活紧密衔接,拉近知识与社会生活的距离。达到让学生能够从生活中感知、感悟、学习并掌握知识的目的。
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
(一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
(二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.
[2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.
[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)37-0128-02
物理化学课程是高校化学专业最重要的一门基础课程,该课程内容丰富、前后连贯、逻辑推理清晰、理论性强,不仅可对化学、化工、环境专业学生开设,也可为生物、材料、食品、水建等专业学生设置。随着社会的发展和科学技术的进步,高等学校不断深化教学改革,全面提高教学质量,对物理化学学科的课程讲授和发展也提出了更高的要求。结合我校的实际情况,以及我们近几年在建设校级精品课程的探索与实践,重新审视材料科学与工程专业物理化学课程的教学内容、教学方法和教学环节,发现目前我校材料专业物理化学课程教学中还存在以下的问题:
1.现行的教学计划中,无机化学相关课程以及后续一些专业课,与物理化学授课内容中有一些重复之处。
2.教材中抽象理论太多,造成了学生对这门基础课程产生了比较枯燥无味的感觉;加之内容多,课时量有限,老师在课堂讲授中不能针对某一化学原理或原理推导过程进行深入的剖析和讲解。
3.与之配套的物理化学实验课,经常采用多个班级集中循环进行试验的模式,有时理论部分未讲授到,但实验课程因为循环时间到,又必须开始,即实验内容超前于理论教学的进度,或者理论课早已讲授完毕,而实验课程却推后进行,学生不能及时将理论和实验相联系,无法达到预期的教学效果。目前我校物理化学的实验内容,基本以验证基础理论为主,缺少综合性、设计性及性能测试试验,因此物理化学实验体系缺少培养学生创新思维的意识以及提高学生动手能力的舞台。
因此,需要积极推进课程体系改革,充实和更新教学内容、改进教学方法、丰富实验教学,从而全面提高物理化学课程的教学质量和效果。
一、优化整合相关学科内容,打破学科壁垒,构建新的教学体系
对于我校材料科学与工程专业,按照2013版教学大纲的要求和已制定的教学计划,其中包含的课程,如无机化学、无机非金属材料、催化作用原理、胶体与界面化学等专业课,它们都与物理化学课程密切相关,有些课程如催化作用原理和胶体与界面化学,直接是从物理化学的大体系中划分出去的。由于我院材料专业招生时间不长,而这些课程总是不同的教师授课,教师之间就授课内容未来得及进行充分的交流,经过几年的授课,发现同一知识点的简单重复难以避免。因此,建议课程组就这一现象,加强教师间的交流与合作,将这些课程的内容进行有效的整合,突破原来以学科和专业来划分的粗放型的课程体系,建立起适合于自己专业的有效课程体系,是目前我院物理化学教学改革的一项重要任务。
我校材料学科专业物理化学课程采用的是南京大学沈文霞主编的《物理化学核心教程》第二版教材,主要的授课内容包括热力学(热力学第一定律、热力学第二定律、化学平衡和相平衡)和动力学部分(包括化学反应速率、电化学、表面现象和胶体化学),共56课学时,大学二年级上半年授课;而无机化学,同分析化学一起共48学时,无机部分主要讲授热化学(热力学第一定律)、稀溶液的性质、胶体溶液、化学平衡及化学反应速率;根据教学大纲的安排,胶体和界面化学、催化作用原理这两门课程各安排24个学时,在大学三年级下学期开展。通过几年授课,经老师观察和学生反映不难发现,以上所述这些课程,在知识内容上相互之间都存在着一定的重复性和交叉性。
针对课程内容重复的问题,为了避免盲目浪费学时数,有效改善不同课程之间的重复授课,充分利用大学课堂掌握更多的知识,使我们在课堂上的几十分钟内有效地完成教学任务,这里提议对材料系开设的几门相关课程教学内容进行整合,使每门课都有其侧重点,建议组建一个全新的教学体系,同时要照顾到这些学科知识的完整性和独立性。例如,讲授无机化学课程时,建议把化学热力学和化学平衡作为重点内容详细讲授,而其他内容,如电化学、相平衡和化学反应速率这些内容作为物理化学课程的授课侧重点。物理化学理论课程中的胶体、表面现象则可放在胶体和界面化学以及催化作用原理这两门课程中主要讲授,物理化学课程就不讲授这部分内容。这样既节省了时间,又突出了重点,不仅使教学内容独立而完整,还可以适当减轻因课时量小带来的物理化学的教学压力,弥补了物理化学课程内容多、课时少的矛盾,老师在授课的过程中再也不担心时间不够用而只能浅显的表述;对于学生来说,仍然是掌握了整个物理化学的原理,而且更加坚实。
二、掌握专业知识框架,改革教学方法
通过对物理化学课堂的观察,发现学生们刚开始对这门课还保持有神秘感,大多数同学对这门课还是很有兴趣的,加之从师哥师姐们那里听说这门课容易挂科,因此学生们刚开始上课的时候都很认真。但是随着课程的深入,部分同学开始松懈,开始排斥这门课程,以至于后来干脆放弃学习。经过细心调查分析发现,学生们在失去学习兴趣后,慢慢迷失在这门课程中。尽管老师在课堂上一再强调要理清楚各章节之间内容的联系,重点记忆关键结论,但大部分同学仍然做不到,不能掌握物理化学课程的知识框架,也没有选择性的记忆关键问题,总是被动地接受课堂上讲授的内容,甚至被很多的数学推导过程迷惑。而实际上这门课程内容衔接紧密,逻辑性很强。把各章节之间的知识框架理清楚之后,就坦然的接受和明白了各章的结论,也有利于知识点的重点记忆。在教学过程中,注重课程之间的联系,通过知识点的连接和相关内容衔接相关的课程,及时引导学生把所学的内容纳入到学科的框架中,帮助学生建立较完整的知识框架,不要迷失在盲目的理论推导中。
物理化学这门课理论性很强,内容较多而抽象,公式又多,学生接受很困难,这就对老师的课堂教学提出了更高的要求。为了能够进行有效的课堂教学,激发学生的学习兴趣,常把日常生活现象中涉及的物理化学原理介绍给学生。比如,举例高温下食物容易变质的问题,联系化学动力学的理论加以说明;讲解温度对反应平衡和反应速率的双重影响时,例举合成氨工业中如何选择最佳温度;涉及讲授表面化学的理论时,可以例举农民锄地能防止水分蒸发的现象,或者小气泡、液滴、呈球形的现象,加以解释后,学生就会对表面性质有清晰的认识;讲授渗透压的时候,联系渗透压的作用,提问为什么肥料用多了农作物会“烧死”?打吊瓶时为什么会感觉到疼痛?让学生带着问题听课,面对生活中各种现象去思考,多问几个为什么,自己到物理化学中去寻找答案,激发学生学习这门课程的兴趣,也就达到了提高教学质量的目的。
除此之外,在课堂上还可以采用小班讨论或者Seminar讨论式教学模式,以教师和学生为共同的教学主体,就某些共同关注的问题,在和谐的气氛中进行讨论,加强教师和学生之间的交流和沟通。课下,利用我校教务处网站的网络教学平台,与学生进行课下的交流和习题讨论、小测验等,与传统的课堂教学模式相比,它具有互动性、合作性、学术性的优势。
三、强化配套实验教学
实验教学在物理化学课程的教学中占有十分重要的地位,它与物理化学课程紧密配合,巩固和加深对物理化学原理的理解,提高学生对知识灵活应用的创新能力,还培养了观察和分析问题的能力。
为了避免实验课程超前理论课程,建议在学习完物理化学相关理论后,及时在学期后半学期开设实验课程。课程组已经设置独立的实验课并计算学分,如:配合表面现象,开展了液体表面张力的测定实验、粉体粒度分析实验;为了巩固反应速率反应章节的学习,开设蔗糖反应速率常数、乙酸乙酯反应速率常数的测定实验等。同时,也应鼓励学生根据所学理论,合理设计实验项目,开展综合性创新实验,增加设计研究型实验,根据设计实验的题目、要求等内容,让学生查阅相关资料,并利用学过的理论知识,选用相关的仪器、药品,分析实验中的难点和关键步骤等,自行完成实验内容、并上讲台讲授实验,以培养学生发现和解决问题的能力。
经过几年的探索和实践,我院化学化工学院材料专业物理化学课程的教学改革将有助于提高学校物理化学课程的教学质量和效果,促进了物理化学这门校级精品课程的建设和发展。
参考文献:
[1]王彬.冶金与材料专业物理化学课程教学方法的探讨[J].教学研究,2013,(7):60-61.
[2]孙春艳.化工专业物理化学课程教学改革与实践[J].广州化工,2013,41(18):180-181.
武汉科技大学是由武汉钢铁学院等隶属于原冶金工业部的三所在汉高校通过合并和改名而来。1998年,根据国家高等教育管理体制改革需要,学校成为第一批实行“中央与地方共建,以湖北省人民政府管理为主”的划转院校。划归湖北省管理后,学校立足于湖北建设、面向中南地区、辐射全国。武汉科技大学化学工程与工艺专业始建于1958年,原名为“炼焦化学专业”,1985年改为“煤化工专业”。1992年,按“煤化工”、“城市燃气”和“炭素材料”三个专业分别招生。1996年,随着教育部大学本科专业目录的调整,“煤化工”、“城市燃气”和“炭素材料”三个专业归并为“化学工程与工艺”专业[1]。总之,化学工程与工艺专业以煤化工(焦化)为特色,是武汉科技大学的传统特色专业。武汉科技大学是我国焦化专业人才的摇篮,所培养的焦化专业人才遍布全国各地,且大多成为企业的技术骨干或领导。为了适应市场经济形势、进一步提高人才培养质量和扩大毕业生的就业面,需要不断完善培养目标,加强基础理论知识的教学和采用多学科复合型培养模式,对多学科交叉课程进行整合和调整;强化工程实践能力、动手能力和创新能力的培养;在采用宽口径和重基础培养模式的同时突显专业特色。
1.2目标
所构建的化学工程与工艺专业课程体系能适应社会发展的需要,培养出具有宽厚基础理论、合理知识结构、较强创新能力、较全实践技能和明显煤化工特色的复合型化工类高级工程技术人才。毕业生能在焦化、炭素材料、燃气、石油化工、精细化工、环境保护等行业从事生产管理、工程设计、技术开发和科学研究等方面的工作。
2课程体系建设
2.1整合与优化原有课程
2.1.1整合《工程力学》与《化工设备机械基础》
武汉科技大学化学工程与工艺专业在课程整合之前,所开设的《工程力学》学时数为82。《工程力学》是整个课程体系中学时数很大的课程之一,且有些内容对化学工程与工艺专业并不是十分重要。为了增加学生社会的适应能力,加大学生的知识面和提高综合素质,经过仔细研究和综合权衡,决定压缩一些已开设课程的学时和增加一些新的课程。《工程力学》就是这次课程体系改革的压缩对象。考虑到《工程力学》与《化工设备机械基础》关系最密切,就将压缩后的《工程力学》与《化工设备机械基础》整合成一门课程,取名为《化工设备与材料》。整合的《化工设备与材料》定位为化学工程与工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课,其内容包括工程力学、化工设备材料与焊接和化工容器设计三大部分。其任务是使学生具备基本工程力学知识,了解化工设备的选材要求及常用材料的特性,了解和掌握化工设备的设计计算方法和过程及典型设备的结构设计与计算,强化化工类专业本科生对化工设备的机械知识和设计能力。整合后的《化工设备与材料》总学时数为46,其中工程力学部分由原来的82学时压缩到16学时,为其它课程腾出66学时[2]。
2.1.2整合《化工设计》与《化工技术经济》
很多学校将《化工设计》是列为化学工程与工艺专业的一门专业必修课。课程主要介绍化工工艺设计的基本知识和方法,包括原料路线、技术路线的选择,工艺流程设计,物料衡算、能量计算,工艺设备的设计和选型,车间布置设计,化工管路设计,非工艺设计项目的考虑和设计文件的编制等内容。学习该课程可提高综合运用已学过的化工原理、物理化学、化工热力学、反应工程、分离工程、化工工艺学和机械制图等方面知识解决化工工程实践问题的能力。武汉科技大学化学工程与工艺专业原来的课程体系中没有设置这门课,主要是因为受总学分和总学时的限制,没有富余学时来开设这门课,现在通过整合《工程力学》与《化工设备机械基础》腾出66学时,学时的问题已得到解决。所腾出66学时不能全部用于开设《化工设计》,经过仔细研究后决定将《化工设计》与已开设的《化工技术经济》进行整合,取名为《化工工程设计与技术经济分析》,定位为专业基础课,学时数由原来的18调整为54。
2.1.3优化《能源化学》
《能源化学》是化学工程与工艺专业的专业基础课,其前身为《煤化学》,为了拓宽学生的就业面,重新整理了传统课程的教学内容,在煤化学课程的基础上,将其它一些主要能源也引进来,从而形成了能源化学课程,总学时数为54,其中实验学时数为8。经过几年的教学实践后发现,由于教学内容较多,该课程的教学时数过于紧张,尤其是实验学时严重不足。在本次课程体系建设中,将该课程的理论教学内容和实验教学内容进行分离和单独设课。实验教学内容取名为《能源化学实验》,学时数为18;理论教学内容仍用原来的课程名称,学时数为46。
2.1.4优化《能源化学工学》
《能源化学工学》是化学工程与工艺专业模块1(煤化工模块)的主干专业课程,由《炼焦学》和《炼焦化学产品回收与加工》整合而成。以前的课程体系设置时为了强调重基础,对该课程的学时进行了大幅压缩,总学时数为54,其中实验学时数为18。经过几年的教学实践后发现,该课程的教学时数压缩过大,对教学效果产生较大影响,用人单位的反馈意见也证实了这一点。在本次课程体系建设中,将该课程的理论教学内容和实验教学内容进行分离和单独设课。实验教学内容取名为《能源化学工学实验》,学时数为18;理论教学内容仍用原来的课程名称,学时数为46。
2.1.5优化《高炭化学与碳材料工程基础》
如前所述,炭素材料曾是武汉科技大学化工类的招生专业之一。在化工专业课程体系中设置炭素材料类的课程也是一大特色,这种特色为化工类毕业生的就业提供了更多机会。每年都有化工类的毕业生在炭素材料行业中就业,在全国的主要炭素企业中都有武汉科技大学化学工程与技术学院毕业的校友。但有一段时间为了强调重基础,弱化了炭素材料课程的教学,仅开设了《碳材料工程基础》,而且还是任意选修课,教学时数只有28学时。根据毕业生和用人单位的反馈意见,在本次课程体系建设中,决定优化该课程的教学设置,将该课程定位为指定选修专业课,教学时数增至44,课程名称改为《高炭化学与碳材料工程基础》。
2.2增设《化工CAD绘图与识图》
工程图纸是工程技术上用来表达设计思想和进行技术交流的主要手段,任何工程技术方案的实施,都必须以其为依据,因而被喻为“工程界的技术语言”。很多学校的化工类专业都开设计《化工制图》这门课程,主要内容有化工工艺图和化工设备图两大部分,用于培养学生阅读和绘制化工专业图样的能力。同时,它也为学生完成毕业设计和适应今后工作需要提供了不可缺少的基本能力。武汉科技大学化学工程与工艺专业原课程体系中只设置了《机械制图》,没有开设《化工制图》。根据毕业生和用人单位的反馈意见,在本次课程体系建设中,决定增设《化工CAD绘图与识图》这门课程。该课程由《化工制图》和《Auto-CAD绘图》整合而成,内容包括:AutoCAD绘图软件及其应用、工艺流程图、设备布置图、管道布置图和化工设备图,教学时数为36,其中14学时为上机实践学时。
3教学方式改革
3.1在实践中培养学生的动手能力和创新能力
依托湖北省煤转化与新型炭材料重点实验室,通过开设本科生创新性实验与创新性研究等课外实践活动,为培养学生的动手能力、创新能力提供保障。鼓励和扶持本科生进行实验技能和化工设计竞赛。本科生从三年级开始下到实验室,参与到指导教师的实际科研项目中去,熟悉科研过程,锻炼实践技能,培养创新能力。
3.2组建和培养教学团队
原来大多数专业课都只有一名任课教师,待其退修或调离工作岗位后再找教师接替。现在每门课至少有两门任课教师,一般采取以老带新的模式,且任课教师都要有工程实践经验。如《能源化学》教学团队,由2名老教师、1名中年教师和2名年轻教师组成,其中3名教师具有博士学位,4名教师有正教授职称,2名教授为博士生指导教师。已有8名没有工程实践经验的年轻教师被派到河南、云南等地焦化企业进行了3个月实践锻炼,回校后教学效果有了明显提高。
3.3多种途径组织实践教学
中图分类号:G642 文献标识码:A
一、更新教学观念
在高等学校中,化学专业中的化工基础课程的主要教学目标是为社会培养合格的化学专业人才。随着高等教育和社会环境的不断发展和进步,很多化学专业的学生在毕业之后面临着一定的就业冲击和压力,这也导致很大一部分学生在毕业之后找不到合适的工作,最终离开了化学专业,另寻出路。因此,教师在校园中还需要更新教学观念,保证学生能够了解化学专业中化工基础课程的基本内容,同时帮助学生提高化工基础课程涉及的基本技能。教师使用最新的教学观念,能够从根本上提高学生对化学工程课程的学习兴趣和能力,以此帮助其成长为适应现代社会需要的全能型人才。
二、改变教学内容
在化W专业中,化工基础课程是最为基础的一项内容,所以教师在教学的过程中需要以化学课程的基本观点、原理和方法为主要的发展路线,并且以化工基础课程作为课程教学的核心内容。同时化工基础课程的内容相对较多,学生的学习时间有限,因此教师需要从根本上改变传统的教学方式,根据学生的基本特点和学习现状进行重点讲解和分析,以此促进学生的全面发展。
三、利用现代化教学手段
在化学专业化工基础课程之中,教师要想保证学生的学习情况,就需要把现代的教学技术引进到先进的教学过程之中。教师可以把多媒体电子课件引入课堂之中,帮助学生理解化学课程的内容,把单一的教学方式变成立体丰富的形式,从根本上改进教学质量和教学效果。
四、改革教学方式
在化学专业之中,化工基础课程属于一种工程类型的学科内容。而理论类型的课程一般对学生来说都存在难点,因此教师需要改革教学内容,使用各种各样的教学方式,以此激发学生的学习积极性。同时教师也需要在教学中改变学生被动接受课程的情况,尊重学生的课堂主体地位,这样才能够使学生了解化工基础课程的重要性,保证学生形成良好的学习态度。
五、安排参观学习
在学习中,教师带领学生到工厂参观也是一个非常重要的环节。在化工基础课程中,理论课程的学习属于一项难点内容,所以带领学生到工厂参观,能够保证学生从根本上了解化工基础课程的应用,充分意识到自身学习中的不足,以此保证学生在未来的学习过程中能够分析出学习内容的重点,提高其实际学习能力。
六、设置专题讲座
针对化学专业化工基础课程,教师需要根据课堂上存在的难点开设专题讲座,在讲座的过程中,详细分析化工基础课程中的难点,并且采用举例子和分析对比的方式进行教学,这样才能够提高学生的学习成绩。
七、结论
根据以上内容能够看出,化工基础课程表面上看是一项比较简单的内容,但是学生学习的过程却非常艰难,因此教师在授课的阶段还需要在教学观念方面进行更新,同时改进教学内容,使用现代化的教学方式进行教学,这样才能够保证学生在学习过程中变得更加轻松。同时教师还需要在教学中安排学生到工厂进行参观学习,设立专门的教学讲座,以此保证化学专业化工基础课程的教学改革能够顺利进行。
参考文献: