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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇化學生物工程專業范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
工程類學科來源于實踐又服務于實踐。化工原理是化學工程類、生物工程類及各相關專業的專業技術基礎課程,內容涉及基本理論、工藝計算、設備工藝設計和選型、經濟核算以及節能等問題[1-2]。化工原理實踐教學是化工原理課程教學的重要組成部分,肩負著使學生將學到的理論知識轉化為實踐技能的重要責任,是增強學生工程意識,培養學生實踐能力和創新能力,提高綜合素質的重要環節,在培養高級工程技術人才過程中發揮著不可替代的作用[3]。我院生物工程專業自2003年開始開展化工原理實踐教學,經過多年的實踐,取得了一定的成績和經驗。通過對現有成績、經驗的總結,不足之處的分析,以及改進措施的提出,以期與兄弟院校之間相互學習和交流,為進一步提高生物工程專業化工原理實踐教學質量提供借鑒。
1實踐教學取得的成績
1.1建立相對穩定的實踐教學基地
基于生物工程專業工科的教學要求和化工原理課程所擔負的教學作用,我校化工原理的實踐教學堅持遵循讓學生一定能深入到大型化工企業中去鍛煉的理念,這就要求學校與企業之間必須建立良好的合作關系。2003年實習之初,由于生物工程專業成立時間較短,缺少人力、物力積累,學院與化工類大型企業的聯系較少,實習基地尚未建成。因此自2003年至2005年三年內,我們的化工原理實踐教學基本上都處于“游擊戰”狀態。這樣必然導致教師、學生以及企業三方面互相了解較少,各方準備不足,實踐教學效果不理想。從2003年至2005年,我們先后與興平化肥廠、西安南風集團和渭南煤化工集團有限公司聯系,開展實踐教學。至2006年,在院領導和相關教師的不懈努力之下,經過多方對比、協商,把實踐教學地點定在渭南煤化工集團有限公司(后簡稱渭化集團)。經過2006至2009三年連續合作,深入了解,校企雙方達成“合作共建、互利雙贏”的共識,于2009年6月舉行了隆重的化工原理實踐教學基地掛牌儀式,化工原理實踐教學基地正式建立,教學基地的建立,一方面改善了實踐教學條件,另一方面為促進“產、學、研”結合打下基礎[4]。
1.2實踐教學過程逐漸秩序化、正規化
經過幾年的實踐教學,基本上已經與渭化集團之間形成了較為固定的實習模式。每一學年,實踐教學時間定在第三學期化工原理理論課程結束之后。參加人數約120人,分兩批,每批60人。每批學生由三名帶隊教師負責。實踐教學開始之前,由學院主管教學院長和帶隊教師與企業進行聯系,商洽實踐教學具體事宜,使企業明確實習目的和學生人數等情況,做好實踐教學接待準備工作;進企業之前,統一給學生辦理臨時通行證;進企業后,先進行安全紀律教育和企業概況介紹;正式實習時,一般將學生分為三組,每組20人,跟隨基地指導教師下到不同車間實習,實行倒班制,基地指導教師根據每個學生的現場表現進行打分,反饋給帶隊教師。最終實踐教學考核成績包括紀律(20%)、實踐教學表現(30%)和總結報告(50%)。
1.3實踐教學成效顯著
經過幾年的化工原理實踐教學表明:(1)通過實踐教學,使學生對化工生產過程的生產組織、管理措施和經營狀況有了較全面的認識,通過觀看現場真實設備和了解實際的生產工藝流程,對進一步鞏固、加深和理解化工單元過程的原理起到很好的作用,同時增強了學生的工程觀念,為化工原理課程設計和后續其他專業課的學習打下良好的基礎[5];(2)實踐教學過程中培養了學生實事求是的科學態度,使之逐步樹立正確的工程思想、經濟觀點和嚴謹、認真的工作作風,提高了學生綜合運用所學知識,獨立解決實際工程問題的能力;(3)通過實踐教學,使學生加強了理論聯系實際的能力,學生在工業生產中感受到知識用于實踐后所產生的巨大效益,主動將自己所學的理論知識與工業生產中所需的知識進行比較,找出差距,為今后的學習和工作提供了有益的參考和借鑒。
2實踐教學中存在的不足
取得成績的同時,我們在實踐教學過程中也存在著一些不足:
2.1實踐教學時間短,不能完全滿足實踐教學的要求
一方面由于化工生產自身具有的易燃易爆性和隨著現代化工生產自動化、連續化和集成化,企業對外來人員數量的限制越來越嚴格;另一方面,高校擴招以來,學生人數逐年增加,學校實踐教學經費緊張,導致目前我院生物工程專業學生實際的實踐教學時間僅為2.5天/人,與生物工程專業本科教學培養計劃所要求的7天/人實踐教學的標準還有很大差距。由于實踐教學實踐的限制,目前的實踐教學還停留在“走馬觀花”式的參觀式實踐教學,與實踐教學的最終目標還有一定差距。
2.2實踐教學內容和基地指導教師的不確定性
按照化工原理實踐教學計劃,結合企業實際情況,我們制定了實踐教學指導書便于指導學生學習,但是由于大型化工企業的生產特點,生產車間隨時都有可能出現一些意外情況,導致我們的實踐教學內容很難保證按預期計劃進行。此外,隨著日趨激烈的市場競爭,目前的大型企業都處于不斷精簡狀態,企業人員編制少,工作任務重。因此在整個實習過程中,車間技術員或車間主任很難抽出時間給學生詳解生產的主要工藝流程及關鍵技術,只能臨時抽調人員,基地指導教師人員不穩定,導致實踐教學內容和效果的波動性。
2.3學生難以真正深入車間,了解相關設備構造和原理
近年來,我國的企業大多進行了改制,技術保密工作要求越來越高,好多企業已經出現了拒絕和學校合作的趨勢。在這種發展背景下,廠方為了技術保密或擔心侵犯知識產權等原因,不允許學生瀏覽有關的技術圖紙,甚至不允許觀摩設備內部結構(除非是巧遇設備檢修或其他原因停機檢查,否則學生根本無法了解主要設備、管件等的內部結構及物流情況[2])學生到現場后,只能學習熟悉流程、認知設備,對一些基本的安全生產控制方法,開停車和簡單的事故處理是得不到鍛煉的,學生真正深入車間時間很短,深入了解相關設備構造、原理的機會很少。學生對實習的總體感覺是“實習有用,但是較膚淺”。
3幾點改進措施
為了使化工原理實踐教學取得更好的效果,經過幾年的不斷探索,我們提出了以下幾點改革措施。這些措施的提出將為進一步提高我院生物工程專業化工原理實踐教學質量提供依據:
3.1調整教學計劃、將原先安排在學期末進行的實踐
教學調整到學生期末考試之后進行將實踐教學環節調整到所有理論課程考試結束之后進行,便于學生全身心投入到教學實習實踐中去,為提高實習效果提供了時間上和精力上的保證。
3.2系統編寫和修訂化工原理實踐教學指導書,為教學效果提供保證
通過多年實踐教學經驗的積累,化工原理實踐教學逐漸走向成熟和完善,為了進一步提高實習效果,必須在現有條件的基礎上重新編寫切合自身實習情況的實踐教學指導書。內容主要涉及:(1)實踐教學的目的、意義和預期效果。實踐教學的目的意義和預期效果的提出,一方面使學生能夠從思想上高度重視教學實習,端正實習態度;另一方面也使實踐教學單位明確責任,依此做好接待實習的準備;(2)實踐教學基地概況、生產技術、主要車間的儀器設備、工藝流程、產品種類及特性介紹;(3)實踐教學的管理、評估、考核標準。①實踐教學考勤占20%,主要考核學生在實習期間的出勤情況和遵守紀律情況;實習期間由學校帶隊教師考核;②實踐教學的現場考核占30%,由實踐教學基地指導教師根據學生參與情況和業務能力考核;③總結報告占50%,由所有實習指導教師根據實習報告質量統一考核。實踐教學指導教材的編寫,是實踐教學進一步正規化的重要保障,這樣教師有據可依,學生有章可循,企業任務明確,實踐教學效果有明顯改進。
3.3利用多媒體手段,結合實踐教學指導書,減少實習的盲目性
實踐教學是完全不同于其他理論課教學的,單純靠書面上的介紹是很難讓學生完全理解和接受,學生直接進入企業,必然帶有很大的盲目性。因此我們可以充分利用現代化的計算機技術及網絡資源,將實踐教學基地的生產工藝、所涉及的典型單元操作、典型設備的原理、結構以及部分現場工作錄像片制作成電子課件在實踐教學前、實踐教學中和實踐教學后讓學生觀看。實踐教學前,播放電子課件并與實踐教學指導書結合起來進行實踐教學動員,使學生在進入實踐教學基地之前就對要實習的目的、重點做到心中有數,減少實踐教學的盲目性。同時,通過形象、生動、色彩繽紛、圖文并茂的電子課件的學習,能夠提高學生實踐教學的積極性,增強感性認識,給學生留下深刻印象,為進一步現場實習奠定基礎。
4結束語
總之,化工原理教學實習的改革,是一個長期而艱難的的過程。隨著社會的發展、國家和教育部培養創新人才戰略思想的不斷深入,給化工原理教學實習也提出了更高的要求,化工原理教學實習的改革勢在必行。上述內容和觀點是我們在總結六年教學實踐經驗的基礎上進行的一些探索和思考,希望能為今后的化工原理教學實習工作起到一定的借鑒作用。
參考文獻
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[2]張頌紅.化工原理課程教學中創新教育的探索與實踐[J].化工高等教育,2003,77(3):83-84.
[3]婁向東,王曉冰,趙曉華,等.《化工原理》課程實踐教學改革[J].新鄉學院學報(自然科學版),2009,26(1):87-89.
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)26-0216-02
生物工程專業是我院的一個特色專業,該專業主要通過學習生物技術及其產業化的基本原理、工藝技術和工程設計等基礎理論、基本技能,培養能在生物工程領域從事生產管理和新技術研究、新產品開發的工程應用型人才。基礎化學實驗包括無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗和物理化學實驗,是生物工程專業學生進入大學后首先接觸的重要專業基礎實驗課,是培養高素質工程應用型生物工程人才的必修課程。深厚的化學基礎知識、過硬的基礎化學實驗技能,符合我院“重基礎、寬口徑、擅應用”的人才培養模式,也將有利于生物工程專業學生在學科領域的就業和發展[1]。
實驗教學是培養學生實驗能力和綜合素質的重要教學手段,也是培養學生實踐能力和創新能力的重要手段[2]。通過實驗教學,能系統地訓練學生的基本操作技能,規范其基本操作,培養基本實驗素養,使其養成良好的實驗態度和科研態度,提升學生的綜合素養和工程實踐能力[3]。化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學學科的發展離不開實驗。因此,如何提高生物工程專業基礎化學實驗教學水平,更好地適應工程應用型本科院校人才培養需要,是基礎化學實驗教學研究與改革必須探索的重要課題。
一、直面現狀,科學構建基礎化學實驗教學新體系
生物工程屬于非化學類專業,基礎化學實驗是生物工程專業本科生的基礎課程,是訓練學生實驗操作和技能的基礎實驗課程,是學生學習專業課的基礎。但長期以來,受本科教學體系和教學模式的影響,非化學專業基礎化學實驗基本沿用了化學化工專業的課程模式,導致生物工程專業學生在基礎化學實驗教學中積極性不高,教學效果不理想。
1.注重基礎操作培訓與學生創新能力培養。工程應用型人才要求動手能力強,在工程實踐中操作規范是最基本的要求。規范的實驗操作是保障實驗安全與成功的基礎。只有熟練掌握基本操作,才能做到操作流暢、規范、標準,才能保證實驗的成功。基礎化學實驗授課對象為大一、大二學生,課程教學對學生實驗能力培養和個人實驗習慣的養成影響深遠。故在基礎化學實驗教學中,以基礎操作為單元,以技術要素為紐帶,從指導學生如何預習實驗內容、撰寫預習報告開始,認真抓好基本操作練習。通過實驗內容預習,要求學生知道在這個實驗中,我們要做什么、怎么做;通過實驗現場指導,讓學生明白怎么做才是正確的、規范的、可行的;通過撰寫實驗報告及批改,讓學生知道為什么會得到這樣的結果(結論),實驗中有哪些需要完善的地方,如何總結提高,逐步幫助學生養成良好的實驗習慣,培養他們的創新思維,達到工程應用型人才的培養目標。
2.整合教學資源,創新基礎化學實驗教學體系。傳統的基礎化學實驗共有四門課程,分屬不同實驗室,由不同的教師承擔教學任務。以生物工程專業基礎化學實驗教學改革為契機,在課程建設中,對這四門課程的教學資源進行整合,打破舊有基礎化學實驗教學體系附屬于理論課程設置所形成的細而全的小系統,優化教學體系,共享實驗教學資源,做到既突出基礎化學實驗課程特點,又體現生物工程專業特色,以達到增強學生的實驗操作能力和工程實踐能力之目的。
3.結合專業特點,優化基礎化學實驗教學內容。傳統的生物工程專業基礎化學實驗教學,從內容安排上,忽視了學生學科內容的選擇和科學素養的培育,實驗教程不能與專業學習有機結合,壓抑了學生學習的主動性和積極性,埋沒了學生的創造力。為此,我們在設計適合生物工程專業基礎化學實驗內容時,首先選擇與其專業相關聯的實驗內容,這樣既能夠提高學生的實驗熱情,又能有效地將所學知識運用到本專業上,達到學以致用的目的;其次,選擇一些與生產生活相關聯的實驗課題,可以激發學生的學習興趣,教學效果良好。如我們安排了鈣片中鈣含量測定;膠囊殼中鉻含量測定;大米中鉻、鎘含量測定;牛奶中三聚氰胺含量測定;紅棗中多糖提取與分離;黃連中黃連素的提取等實驗項目;這些實驗供學生在實驗室開放時根據自己的興趣和愛好選擇。這些措施顯著地提高了學生的實驗熱情,有利于學生綜合素質的培養。
二、勇于創新,改革傳統基礎化學實驗教學模式
基礎化學實驗教學是學生學習專業知識的基礎,是提高學生綜合素質的有效途徑。在實驗教學中,堅持以學生為主體,學生主動學習是學習過程中的主要活動。為此,我們在教學模式上進行了改革。
1.將多媒體輔助教學和網絡教學平臺引入到實驗教學。傳統的實驗教學模式通常是教師在黑板上講解并進行部分操作演示,受實驗場地的限制,離教師較遠的同學可能沒有注意到一些具體操作細節,也不明白實驗成敗的關鍵,實驗過程中對教師依賴度高,只知道按部就班,照方抓藥,不能掌握實驗成功的操作要領,操作技能也不能得到提高。為了改變這種狀況,基礎化學課程組充分利用現代教學手段,將多媒體輔助教學和網絡教學平臺引入到實驗教學中。
多媒體教學是一種現代的教學手段,它利用文字、實物、圖像、聲音等多種媒體向學生傳遞信息,具有圖文并茂、生動直觀等優點,能使教師講課更生動,學生更愛聽。基礎化學實驗教學可以采用多媒體教學,它不僅教學信息量大,而且可以非常直觀地演示實驗操作過程,很多實驗可以采用多媒體技術進行輔助教學,如基本操作單元、儀器的使用等。
隨著現代科學技術的發展,利用流媒體技術,在實驗室環境下將所開的基礎實驗過程進行拍攝并制成視頻教材,放在網絡教學平臺上,學生可以不受時間、空間的限制,反復觀看,自主地開展預習、學習和復習。這樣不僅增強了課堂教學的可視性,而且增加了教師演示的可再現性,延長了學生的學習時間,從而提高了學生操作的規范性,使實驗教學得到延伸。
2.減少驗證型實驗,增加與專業相關的綜合型、設計型與研究型實驗。根據生物工程專業的人才培養目標,把基礎化學實驗課的要求定位在對基本操作的熟練和常規儀器的使用上,并將這些基本操作和技能用于生物工程專業后續學習和實踐中。因此,在安排實驗內容時,我們按照化學實驗教學規律,打破原有的課程界限,將基礎化學實驗教學遵循由單元操作到技能組合,由綜合型實驗到設計型、研究型實驗四個層次,循序漸進,由簡單到復雜,選擇實驗課題,布置實驗任務。
在綜合型、設計型與研究型實驗中,讓學生學會自己查找文獻資料,自行設計實驗方案,獨立開展實驗,教師及時跟蹤指導,以培養學生利用所學知識和實驗技能開展實驗及科研的能力。
3.實施開放型實驗教學。開放型實驗教學是對傳統的封閉式教學的改革,是一種先進的現代化的教學方式,它有利于提高學生的學習熱情,有利于調動學生的學習積極性,有利于培養學生的綜合實踐能力和創新能力,是一種體現能力培養、素質教育的實驗教學新方式。在這種教學模式中,在現有實驗條件下,學生以小組為單位,根據自己的理解、愛好,綜合運用所學知識,自主選題,并鼓勵學生提出可行的實驗課題,設計實驗方案進行實驗。這種實驗,具有新穎性、創新性和趣味性,學生主動性高,在整個實驗過程中,學生處于主動地位,教師對學生只需進行科學引導與指導。
4.改革課程考核評價方法,注重學生實驗素養。良好的實驗技能和實驗習慣,優良的實驗素養,是高素質人才必備的條件。在基礎化學實驗教學考核的過程中,僅憑實驗報告成績和期末考試成績,難以準確地衡量學生的實驗能力和實驗素養。為了科學地評估學生的實驗技能,需要優化傳統的實驗課程考核體系,建立全面的基礎化學實驗綜合考核辦法。將學生的課程考核成績分為實驗過程成績、實驗報告成績、實驗理論考試成績,單項考核不合格,則總成績不合格。這種考核方式促使學生認真地對待每個實驗環節,有效地提高了學生的綜合素養。實驗過程成績是教師在指導學生實驗過程中,根據學生實際操作情況、實驗習慣和個人素養給出的評價;實驗報告成績主要是根據學生的實驗預習報告和實驗報告書寫、數據處理及分析能力等情況來評判;在實驗理論考試中,除了常見考題外,還結合基礎化學實驗和專業特點,增加了實驗方案設計等考核內容,突出了綜合實驗能力和創新能力的考核,以促進學生實驗能力的全面發展。
三、結語
為了適應地方工科院校工程應用型人才培養的要求,基礎化學實驗教學改革一直在討論和進行中。我們根據我院生物工程專業人才培養目標,對目前基礎化學實驗教學內容、教學方法和教學手段及考核方式等方面進行了改革,以全面培養學生的工程應用能力,適應經濟社會發展對人才的要求。在全面提倡素質教育和培養創新型人才的今天,對傳統的基礎化學實驗教學方法提出了新的挑戰,對從事基礎化學實驗教學的教師提出了更高的要求。與時俱進,適應時代的要求和社會發展的步伐,因地制宜,因材施教,是每一位教師努力的方向。
參考文獻:
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0036-03
化工原理是化學工程、生物工程,食品工程等專業學生必修的一門基礎課程,它在數學、物理、化學等基礎課程與專業課之間起著承先啟后的作用,是自然科學的基礎課向工程科學的專業課過渡的入門課程[1]。它要解決的不僅是過程的基本規律,而是面臨著真實的、復雜的生產問題——特定的物料在特定的設備中進行的過程。實際問題的復雜性不完全在于過程本身,而首先在于化工設備復雜的幾何形狀和千變萬化的物性[2]。其主要任務是介紹流體流動與輸送機械、過濾與沉降、傳熱和傳質的基本原理與計算、設備構造及操作原理、設備選型等。這些都密切聯系生產實際,因此改革生物工程專業《化工原理》的教學內容,更好地使學生掌握本課程系統的理論知識和實驗技術、可以培養學生運用基礎理論分析和解決化工單元操作中各種工程實際問題的能力,為專業課學習和今后的工作打下堅實的基礎。其理論知識和研究不僅應用在化工生產中,而且在石油、冶金、輕工、制藥及原子能工業、生物工程、環境保護工程中也廣泛應用。在課時相對縮減的今天,如何讓學生既能掌握化工原理的基本理論,又能培養學生解決化工單元操作中各種工程實際問題的能力,是目前化工原理教學中存在的一個突出問題。傳統的教學模式是采用老師課堂講授的“灌輸式”單一教學模式,忽視了學生獨立思考能力、分析問題和解決問題能力、開拓創新能力的培養,而且只注重本課程的系統性和科學性,不注重與相關課程的聯系和溝通,導致知識點的重復,學生感覺課程乏味后,造成學習積極性下降,上課經常遲到和早退、上課注意力不集中,課程成績差等問題。因此進行生物工程專業化工原理教學內容改革與探索,對生物工程專業人才的培養至關重要,對開拓學生創新能力、分析和綜合能力、獨立思考能力具有重大意義。
一、明確課程地位
根據教育部頒布的《關于普通高等院校修訂本科專業教學計劃的原則意見》和《湖南農業大學生物工程專業人才培養方案》,生物工程系對生物工程專業的教學計劃進行了修訂,明確了化工原理作為生物工程專業的專業基礎課的主導地位;與非農業院校接軌,增加了理論學時,明確了考試大綱和課程考核辦法,學生學習有章可循,目的明確,提高了學生掌握化工原理基本知識的能力;開設了單獨的化工原理實驗技術課程,實驗課程學生自己動手操作,提高了學生實際操作能力,創新能力、分析問題和解決問題的能力。
二、精選化工原理教材,優化教學內容
教材的選擇是教學過程的一個重要環節[3]。教材是連接師生教與學的基本工具,是學生領會、接受理論知識的基本手段。目前國內出版的化工原理教材較多,難度較大,真正適合農業院校生物工程專業的教材較少。通過對國內出版的《化工原理》教材的反復研究比較,經過多年的教學實踐及綜合學生對教材的反映,最終選用王志奎等編寫的由化學工業出版社出版的《化工原理》[第四版]高等教育規劃教材作為生物工程專業的教材。該教材定位準確,知識體系完整,通俗易懂,重點突出,能很好處理經典教學內容與學科前沿之間,基礎理論與應用技術之間,統一性與多樣性之間的關系。另外結合專業特點,適當取舍教學內容,突出教學重點。對教材中工廠應用較多的設備原理重點講述。教學中經常把日常生活中與化工原理有密切聯系的實例引入課堂,激發了學生學習《化工原理》課程的積極性,獲得了良好的教學效果。
三、教學中體現素質教育的思想,注重教書育人
教學中充分體現現代教育理念,使教學方法具有先進性、創新性,來提高課堂教學質量。化工原理教學內容應符合教學大綱要求,來達到預期的教學目的。課堂概念講解應做到準確,內容要有深度,同時做到深入淺出,內容豐富;語言表達應流暢,熟練;重點要突出,思路要清晰。講課要有熱情,有感染力,才能吸引學生的注意力;要有啟發性,必須注意師生間的交流與溝通來活躍課堂氣氛。
四、采用歸納、綜合和對比式的教學法
1.每次課前要求學生花大約15min進行快速預習,帶著問題進入課堂聽課。課堂上使知識系統化。每教完一個單元操作后,要求學生自己復習、歸納、總結知識點;每教完一個章節,完成各章課堂上老師布置的有針對性的《化工原理》習題,老師批改,學生在第一時間將問題消化。
2.采用歸納、綜合和對比式的教學法[4]。化工原理課程各單元操作之間既有各自的特殊性,同時又存在著密切的聯系,從而構成共同的規律。例如流體流動、傳熱和傳質三種傳遞過程中,分別用牛頓粘性定律、傅立葉定律和費克定律來描述,在流體這三種傳遞現象中,都是由于流體質點的隨機運動所產生的,都等于各自常數與各自濃度梯度乘積的負值,負值均表示各通量的傳遞方向與該通量的濃度梯度相反,這是它們的共同點;但牛頓粘性定律描述動量傳遞,傅立葉定律描述熱量傳遞,費克定律描述質量傳遞,這是它們的不同點;若流體內部有溫度差存在,在動量傳遞的同時必然有熱量傳遞;同理,若流體內部有濃度差存在,也會同時有質量傳遞;若沒有動量傳遞,則熱量傳遞和質量傳遞主要是因分子的隨機運動產生的現象,其傳遞速率緩慢。要想增大傳遞速率,就需要對流體施加外功,使它流動起來;它們之間通過分子的宏觀運動這個紐帶聯系在一起。通過綜合對比,能夠使學生提高學習效率。
五、重視習題課的教學
學生經常反映上課時聽懂了,但做課后習題就犯糊涂,花費了很多時間都解答不出;即使解答出來了,但解題思路仍不清晰,效果不佳[4]。因此每個知識點結束后,我們都布置了相應的習題,使學生在解題過程中加深對知識的掌握;其次應注意加強習題的真實性,力求能反映生產中的各種實際問題。的重要途徑,最后,習題課是教師與學生的互動過程,首先由學生在課堂上解答自己完成的習題,老師再在黑板上采用“反推法”,先用板書根據已知條件,講述整個解題過程的思路,再用多媒體演示整個解題過程,學生比對自己解題過程的對與錯,以此加深學生對基本概念、基本方法、基本工藝計算的理解,鞏固課程理論知識。
六、改革教學方法,提高教學效果
理論教學充分運用本人親手制作的多媒體課件進行啟發式形象化教學。多媒體集圖文聲像于一身,以其多維化的表現形式,使深奧的計算知識變成易懂易記的信息,為化工原理的課堂教學提供了新的手段[5];該方法更加直觀、信息量大,能激發學生的學習興趣,特別適合于運用大量圖片的教學。課堂上既有理論描述,又有習題講解,還插入了大量圖片,理論與實際相結合;既有傳統板書教學,又有多媒體教學,能及時與學生進行有效的教學互動,使教學更加生動、活潑。而且課堂上經常結合問題進行討論,促進了學生的積極思考,激發了學生的學習潛能;及時把教學研究及科研成果應用于課堂教學,顯著提高了教學質量。實驗課程教學采用雷諾演示實驗裝置、流體流動阻力測定實驗裝置,離心泵特性曲線測定實驗裝置、恒壓過濾實驗裝置、空氣-蒸汽給熱系數測定實驗裝置、填料吸收塔實驗裝置、填料精餾塔實驗裝置、洞道干燥實驗裝置等化工生產相關設備進行實驗;實驗前,學生先自行設計操作程序,先采用多媒體教學,然后四人一組動手操作,課后再使用計算機進行自動數據處理、從而培養了學生對化工設備的動手操作,工藝計算和故障處理的能力;其效果直觀、迅速、事半功倍,記憶深刻,能夠做到課堂教學理論與實踐相聯系,特別是與化工生產實踐相結合,從而能提高學生學習方法與學習能力的培養。
七、問題與不足
1.學生基礎不一,對知識的掌握參差不齊,二本學生對知識的掌握明顯高于二級學院的學生;由于沒有一套適合二級學院的教材,二級學院學生不及格率明顯高于本部學生,采用適合二級學院學生學習的教材進行教學迫在眉睫;
2.經費不足,請專業制作人員制作課程動畫,難以實現;化工原理實驗教學設備短缺,生科院沒有專用的教學設備,只能在食科院完成,教學難以按教學計劃進行。
總之,對化工原理課程教學改革的目的是為了提高學生的創新能力和專業知識水平。因此必須改變傳統的教學模式,使化工原理的教學符合生物工程專業培養目標。雖然我們在教學改革中取得了一定成效,學生不及格率由2008年的8.99%降低為2011年的7.14%,但時代的發展和科學的進步向我們的教學提出了新的要求。如何進一步深化教學改革,還有待每一個教師努力探索和研究。
參考文獻:
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俗話說的好:“書山有路勤為徑,學海無涯苦作舟”,因此在校,我十分珍惜學習時間,不斷從各個方面完善自己。在學校的精心培養下,我收到了良好的專業訓練和能力的培養,通過本專業的系統學習,掌握化學方面的基本理論和基本知識,并且具有較強的實驗操作能力。
為了能在畢業后盡快適應社會需求,學習之余我積極投身于各項社會實踐。這一切不僅使我增加了實際工作經驗,使我實際的辦事能力得到了鍛煉和提高,還使我接觸到了充滿競爭的社會,更重要的是找懂得了責任感的重要性。當今的社會是發展的社會,需要新鮮的血液,而年輕的我們是最好的后備力量。現在的我,興許還缺少社會實踐經驗,但我正處于人生精力最充沛的時期,渴望在更廣闊的天地里發揮自己的才能,我不滿足于現有的知識水平,期望在實踐中得到鍛煉和提高。我相信經過不懈的努力,我一定會開辟出一片屬于自己的天地。我深知自己的知識結構還不夠完整,但我有信心憑扎實專業功底在最短的時間內掌握相關業務知識,進入工作狀態。
天行健,君子以自強不息。事業上的成功需要知識、毅力、汗水、機會的完美結合。我懇請貴單位給我一個機會,讓我成為你們中的一員,我將以無比的熱情和精力投入事業中。并非常樂意與未來的同事合作,為我們共同的事業奉獻全部的真誠的才智!
我個性開朗活潑,興趣廣泛;思路開闊,辦事沉穩;關心集體,責任心強;待人誠懇,工作主動認真,富有敬業精神。在四年的學習生活中,我很好的掌握了專業知識,學習成績名列茅。在學有余力的情況下,我廣泛涉獵,有豐富的社科知識;我不斷參加各種實踐,有豐富的生活經驗。
青春漸遠,激情永駐。四年的求知之旅即將結束,美好的大學生活,培養了我科學嚴謹的思維方法,更造就了我積極樂觀的生活態度和開拓進取的創新意識。在不斷的學習和工作中逐漸養成了嚴謹、踏實的工作作風和團結協作的優秀品質,使我深信自己完全可以在崗位上守業、敬業。我相信我的能力和知識正是貴單位所需要的,我真誠渴望,我能為單位的明天奉獻自己的青春和熱血。
此致
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)51-0011-02
高等學校的教學工作是研究生培養的中心任務和核心化學學科的一個分支,主要任務是探索和解決化學變化的方向和限度、化學反應的速率和機理、物質能。高等物理化學是化學化工專業研究生的基礎課程,物理化學涉及的是結構和性能之間的關系問題[1]。近代化學發展的趨勢和特點是從宏觀到微觀,從體相到表相,從靜態到動態,從定性到定量,從純科學到邊緣科學[1]。物理化學的主要理論支柱是熱力學、統計熱力學和量子力學,這些都是在長期的發展過程中形成的,同時在不斷地發展著[2]。因此,在研究生階段,物理化學內容應以現代物理化學的內容為主,如何更好地使宏觀與微觀相結合,使理論與應用相結合,是主要的學習內容。但因為研究生的高等物理化學課程沒有統一的教材和規范的授課內容,絕大多數學校以自己的專業為主,從基礎物理化學中節選大學中選修或未修的內容,甚至授課教師受專業方向影響,側重點有很大的隨意性。
隨著時代的進步,高等教育在時空上不斷擴展。近年來,研究生培養規模的擴大,學生多樣性、差異化的增加,如有的學生跨專業考研,沒有學過基礎物理化學,有的學校的基礎物理化學本科授課學時只有32學時,還有的本科物理化學學時數為128。學科的復雜性、廣泛性在增長,知識的結構和廣度、深度發生了根本轉變,這就迫切需要一種全新的知識生成傳播方式和人才培養模式與其相配合。課程體系的設計與構建,是高校人才培養目標實現的一項關鍵任務。為了提高教學質量,適應當前科學社會發展的新形勢,高等物理化學課程必須與培養目標相匹配,對現有高等物理化學課程體系進行改革。
本文結合教學實踐,對該課程的教學目標、教學內容、教學方法和手段及教學效果評價體系進行探索性研究,以構建適合我校化學與化工專業研究生培養的高等物理化學課程體系。
一、高等物理化學課程的建設內容
高等物理化學是化學學科的一個重要分支,是化學類專業研究生的一門主干基礎課。學習本課程的目的,主要有[3]:①能系統地掌握物理化學的基本知識和基本原理,加深對自然現象本質的認識;②學會物理化學的科學思維方法,培養學生提出問題、研究問題、分析問題的能力,培養他們獲取知識并用來解決實際問題的能力。
結合本校化學化工研究生的培養目標,提出高等物理化學課程體系的構建內容:建設一支具有戰斗力的師資隊伍;建設一套適合我校化學化工研究生培養的國內一流的高等物理化學教材;建設一個與我校化學化工研究生培養相匹配的實驗室基地;建設一套完整科學的教學文件和教學檔案;建設一套多種教學方法和評價方法相結合的教育體系;建設強化創新人才基本素質培養計劃。
二、實施方案
基于自擬高等物理化學課程的構建內容,采取以下方案來實施,以實現目標。
1.師資隊伍建設。建設一支善于學習和吸收成功經驗、結構合理、人員穩定、學歷層次高(博士占100%)、基礎扎實、知識面寬、科研能力強、教學水平高、教學效果好、輔導和實驗教師完備的師資隊伍。
2.教材建設。加強教材建設,在選優的基礎上,結合培養方向,編寫適合于我校化學化工研究生培養目標的高等物理化學特色教材一部(適合48學時),特別是編寫部分章節的補充講義。
編寫教材的要求是:①注意傳統教材內容的更新,提高課程教學內容的嚴謹性和科學性;②適度反映現代物理化學發展的新動向、新趨勢和新應用,力促課程教學的時代性和前瞻性;③積極貫徹國家標準,注意內容表述上的標準化、規范化,強化教材內容的先進性和通用性;④結構完整、合理,符合認知規律,突出研究生階段高等物理化學的內容與特點,同時應有配套教學參考書,便于學生自學。
3.理論教學方式。發展中的高等物理化學課程,課程講授范圍廣,知識量大,內容新,是一門理論性很強的課程,采用單一的教學方式,難以達到理想的教學效果。因此,在教學過程中,應注重教學方法和手段的改革,轉變傳統的“以教師、課堂、教材為中心”的思想和講授灌輸為主的單一教學方式和手段,樹立“以學生掌握知識、培養創新能力為中心”的觀念。
理論課程采用現代多媒體課件教育手段與傳統板書相輔相成,教師講課的啟發式與課上學生的互動式相結合、課上講解與課后答疑及教師網上在線答疑相結合、團隊教學與模塊教學模式相結合、理論教學方法案例化等多種手段并行,充分調動學生學習的主動性,努力改變課堂教學中滿堂灌的弊端。
4.增設實驗內容。加強實踐教學是當前教學改革的基本方向,是保障教學質量的重要環節。在實驗教學方面,采取科研化方式,對實驗采用開放式教學,學生可自擬題目,也可用教師給的題目。實驗時間和內容,在網上與開放實驗室預約,在教師的協助下,自己獨立完成。
5.評價體系建設。采用課程結束時一次性閉卷考試評價學生對本門課程知識體系掌握的標準,勢必會造成學生對課本內容死記硬背,出現高分低能現象。培養學生的創造性思維,提高學生的綜合素質,拓寬知識面,必須改革考試方法和考試內容,建立多維的評價體系,可以將“結果性”考核變為“過程性”或“階段性”考核[4]。采用靈活多樣的考核形式,注重過程監控,將實驗成績、課堂互動成績、設計實驗或設計理論課題成績、平時作業成績、理論考試成績結合起來,建立科學合理的學生評價體系。
6.在校園網上,建設物理化學網站。課堂的容量是有限的,教師在課堂上只能傳授知識的基本框架、基本原理、基本方法和基本思路。要提高學習的層次和效果,必須利用好課外的時間和資源[3]。為此,應在校園網上建立物理化學網站。在網站上,設有課程首頁、授課方式、授課計劃與內容、課程資源、物化智慧和申報材料等一級欄目;在網站中,物理化學信息、教師上課的內容和方式,讓學生做好預習與準備。教師也可在線答疑,讓學生及時解決問題,享受學校所有物理化學的師資資源等。
7.培養創新人才的基本素質。“創新思維之父”――德博諾博士提出的著名觀點是,創造性思考和把思考作為技能直接教授,他提出的創新思維能力,是徹底改變思維方向、思維方式的能力[4]。創新人才的基本素質包括[5]:知識、思想、能力和境界(品德)。其中,知識是基礎,思想是關鍵,實踐是根本。實踐是根本,認識來源于實踐,又在實踐中應用、發展、驗證;實踐教育的理念是實踐教育(理念)實踐教學(環節、過程)。理論教學中的實踐教育,是主動思考,思中學,自求,自得,自我修養;實踐教學中的實踐教育,是主動實踐,實踐的對象、內容、方法和程序等都由實踐者自定,主動實踐的結果給實踐者的感覺是,“啊,原來如此!而不是,噢,果真如此!”因此,實踐教學的形式是:依附于理論教學,注重“學中做”;獨立于理論教學,注重“做中學”;融合于理論教學,注重“做中思”;不要把實踐教學簡單化為實踐訓練,不要把工程背景簡單化為工程場景,不要把工程實踐簡單化為崗位實習。高等教育被放在首位的永遠是獨立思考和判斷的總體能力的培養,而非僅僅是獲取特定知識。
新形勢下,對研究生高等物理化學教學有了新的要求,這就要求從事研究生高等物理化學的教學者對原有內容、形式進行改革,建立規范化的教材、教學內容、教學形式、考核形式,圍繞現代工業發展需求,構建高等物理化學課程科學化、規范化的教學體系。圍繞培養方向,把改革成果固化到培養計劃上,落實到教學大綱中,體現在課堂教學上。
參考文獻:
[1]傅獻彩,沈文霞,姚天揚,等.物理化學[M].北京:第五版.北京:高等教育出版社2006:1-7.
[2]王正烈,周亞平.物理化學[M].第四版.北京:高等教育出版社,2001:1-3.
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)10C-0135-02
一、生物醫學工程專業的特點
生物醫學工程旨在運用工程技術的原理和方法,研究和解決生物學和醫學問題的新興、邊緣、交叉學科。其主要任務是:從工程學角度研究、解釋生物體特別是人體的生理、病理變化過程。其主要研究方向包括:生物系統的建模與仿真、生物醫學信號的檢測與分析、生物醫學成像和圖像處理、電磁場生物效應、腦科學與認知、人工器官以及相關的醫療設備的研制等。生物醫學工程學是醫療衛生健康、保健性產業的重要基礎和動力,它所帶動的產業在國民經濟中占有重要地位,世界各國都在不斷加大對生物醫學工程的投入。經過本專業培養的學生,不僅應能夠在醫學中較熟練地運用電子技術、信息處理技術、計算機技術,而且還應具備生物科學理論基礎以及醫工結合的研究和實驗技能,以及醫療電子設備、醫學信息處理的初步開發、研究、應用、維護和管理能力。本專業畢業的學生擇業面寬,就業適應能力強。畢業生既可以在醫療儀器行業從事新產品的開發與應用,又可以在醫院醫學工程部門比如醫學儀器、醫學影像設備與技術,國家技術監督部門,以及其他電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、維護與維修、教學及管理等方面的工作。此外,本專業的學生還可以進入生物醫學工程、電子信息工程、通信工程與技術、計算機應用技術等方向繼續深造。生物醫學工程專業培養要求知識方面:打好堅實的數學、化學、物理學、外語、計算機與信息科學和電子技術的基礎,掌握寬厚的生物醫學工程專業知識,具備寬廣而深遠的科技視野、強烈的求知欲望、事業心和創新意識。
二、普通化學課程及其教學的基本要求
(一)課程的地位、性質和任務
化學是在原子、分子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的一門科學。在解決人類最關心的環境、材料、能源、醫藥保健、糧食增產、資源利用等問題中,化學科學處于中心地位。而普通化學則是化學的導言,它包含了現代化學的基本理論、基礎知識和基本技能,是現代大學生應該普遍掌握的自然科學基礎知識的重要部分,是高等院校非化學專業必修的一門重要的基礎課。通過本課程的學習,學生在一定程度上掌握一些必需的近代化學基本理論、基本知識和基本技能,并了解這些理論、知識和技能在生物醫學工程領域中的應用;培養學生具有應用化學觀點分析生活、生產中的一些簡單的化學問題的初步能力;為今后的專業學習和工作打下一定的化學知識基礎。
(二)課程教學的基本要求
通過對普通化學課程的學習,學生應掌握化學熱力學、化學動力學、化學平衡以及原子、分子結構等方面的基本理論和基礎知識;掌握一定的元素化合物的基本知識;掌握重要的有機化合物結構、性能以及一些重要的有機合成反應;掌握分析化學基本原理和一些重要的化學、儀器分析方法;并了解化學在生物醫學、環境保護、新材料的研究與應用、能源開發與利用以及生命科學研究等領域的作用,為生物醫學工程專業課程打下化學理論基礎。
三、普通化學教學改革的具體措施
(一)修改教學大綱
應根據生物醫學工程專業的培養方案,修改普通化學的教學大綱,并將本課程分為理論教學和實驗教學。理論課時為32學時,實驗課時為16學時。首先從普通化學課程的地位、性質和任務來定位。普通化學則是化學的導言,它包含現代化學的基本理論、基礎知識和基本技能,使學生掌握化學熱力學、化學動力學、化學平衡;掌握一定的元素化合物的基本知識;掌握重要的有機化合物結構、性能以及一些重要的有機合成反應;掌握分析化學基本原理和一些重要的化學、儀器分析方法;并了解化學在生物醫學以及生命科學研究等領域的作用,為生物醫學工程專業課程打下化學理論基礎。
為了培養學生的動手能力,應讓學生熟悉化學實驗及實驗室的基本規則;培養學生認真觀察實驗現象、正確記錄和實驗數據的習慣;了解常用化學儀器的性能、使用和維護方法。同時,應培養學生正確處理實驗數據,正確書寫實驗報告的能力;促使學生逐漸養成嚴謹的科學態度、實事求是的實驗習慣和工作作風,并初步具有獨立思考、獨立設計實驗、獨立進行實驗以及獨立分析、綜合問題的能力,從而為后續課程的學習和進一步的科學研究打下基礎。主要實驗項目如下:玻璃工操作實驗(2學時);離解平衡與沉淀一溶解平衡(2學時);銅、鋅、銀、鎘及其離子的鑒定(2學時);烴的性質和鑒定(2學時);粗鹽的提純(4學時)。
值得注意的是,理論教學大綱和實驗教學大綱的修訂,應體現專業特色明確、重點突出、思路清晰的教學思路。
(二)探索新的教學方法
1.理論聯系實際。普通化學是非化學化工類專業學生開設的一門基礎化學課,主要介紹化學學科基本情況,化學各個分支對社會發展的作用,化學學科的發展現狀、發展趨勢,化學與其他自然科學、工程技術學科的關系。因此,普通化學課程知識點多、內容復雜、概念跨度大,需要與學生所學專業及實際情況有機結合起來。然而,在教學實踐中,本課程的教學課時不足,教學過程中,化學理論和化學與專業結合選擇是,教師往往容易顧此失彼,使化學教學演變成一堆化學名詞和專業術語的堆積,枯燥乏味。同時,學生重視度不夠、學習興趣不濃。但是化學知識在各種領域中不斷滲透,在日常社會生活中起著越來越重要的作用。面對實際問題,針對生物醫學工程專業特點,在教學過程中,教師可首先和學生進行討論,解決如下問題:(1)學習的原動力。(2)學習的方法和習慣;告訴大學課程內容多,上課進度快、信息量大,并且輔導課和習題課少,要掌握好學習方法;設計了從實驗現象一引發思考一理論內容一實驗內容一在線測試的教學路線。(3)學習精神,只有更加刻苦才有可能適應大學階段的學習。通過討論和示范,激發學生的學習興趣,以求達到最佳教學效果。
將普通化學中基礎部分的講授與中學化學教學良好接軌,在上課時首先回顧一下中學化學相關知識點,再引入新的知識點。在講例題的采用為“先示例、后解析”的方式。上實驗課,采用實驗前提問和預習,代替實驗課先講實驗原理和步驟的方式,要求、鼓勵學生預習和思考。在指導實驗時,及時發現問題,引導學生深入思考。建議學校平時適當開放實驗室,為對化學感興趣的學生提供實際操作平臺。鼓勵學生根據個人興趣參加項目創新活動,和指導教師一起選題,查閱文獻,學習相關知識,進行科研活動。當然,也可結合其他課外科技活動展開教學。
2引入實例。在實際的教學過程中,針對生物醫學工程專業特點,可適當引入生活和專業應用中的具體實施例。課堂講授時,利用具體實例,引入每一章節內容,再將每一章節的重點、難點內容在學生深入挖掘的基礎上,將內容分解成若干小問題或將若干相關小問題合并起來,指導學生聯想、討論思考、聯想歸納、比較總結本課程的目標是系統講授化學基本理論和知識,加強基礎,提煉基本,按需拓寬,注重實踐性和應用性。
在講到酸堿時,可把知識點延伸,把電子舌知識和酸堿性結合起來。電子舌測量酸味時就是利用酸性,檢測出酸的濃度,也就是將酸的濃度通過化學傳感器轉化為可檢測的信號,信號的強弱就能反映酸的濃度。同樣,電子舌檢測其他味覺,就是將其味覺物質,通過化學傳感器轉化為可檢測的信號,通過信號的強弱來反映味覺物質的含量,進一步體現味道的內涵。
可引入直觀形象的化學反應動畫效果,加強學生對反應機理和抽象概念的理解;同時,可采用動態圖表,充分發揮各類圖形的優勢。
高分子化學和高分子物理是高分子科學相關專業的專業基礎課。在專業課程設計中,一般兩門課程獨立設置,其中各占有48到72學時不等。我校的生物功能材料專業開設了高分子方面的課程,其中高分子化學與物理是該專業的專業基礎課。根據該專業特點,生物功能材料涉及領域較廣,從無機陶瓷材料到有機高分子材料都有涉及。該專業學生只需掌握有關高分子化學和高分子物理的基本理論知識和應用技能,因此我們開設了高分子化學與物理課程,所設學時為56學時,開設時間安排在二年級下學期,為三年級開設《高分子材料化學》等課程打下一定基礎。該課程內容涉及高分子材料的合成與實施方法,高分子材料的結構、性能、成型加工及其應用,是一門多學科交叉、實用性很強的學科。根據該課程具有涵蓋內容廣,物理化學和有機化學知識運用較多等特點,這樣有限的課時設置就給授課帶來了一定困難,導致學生在理解和應用本課程知識方面具有一定難度。另外,我校該專業物理化學課程設置在二年級下學期和三年級上學期,其中物理化學反應動力學部分講授時間較晚,這也給高分子化學與物理的授課帶來了一定困難。那么如何在有限的學時內系統地講授高分子學科基礎知識,是本文需要重點探討的問題。
1.選擇教材,合理安排教學內容
受授課學時的限制,我們選用的教材是化學工業出版社出版的《高分子化學與物理基礎》,由魏無際等主編。該教材系統地闡述高分子化學與物理的基本概念、基本知識、基本原理和基本測試方法,教材內容全面,難度適中,比較適合生物功能材料專業的教學要求。針對課時較少的現狀,我們對教學內容進行了合理安排。對于高分子化學部分,重點講解高分子的基礎概念、縮聚和逐步聚合、自由基聚合、聚合方法、陰離子聚合等內容,自由基共聚合、陽離子聚合、配位聚合等可較簡單講解,聚合物的化學反應章節主要由學生自學。這樣既保證了學生能夠掌握高分子化學的基本概念及反應,又沒有因為課程過難給學生造成學習困難。對課程中的某些內容,例如聚合動力學的推導,在物理化學中化學動力學部分還沒講解的情況下,我們在教學中不要求學生記住所有推導和公式,僅提出聚合動力學基本知識,引導學生自己進行動力學推導。對于高分子物理部分,我們重點講解高分子的結構、高分子的分子運動、力學狀態及其轉變,簡單講解高分子固體的基本力學性質、高分子溶液的基本性質章節,對高分子電學、熱學和光學的基本性質章節主要由學生自學。這樣課程的安排,重點講解能夠加強學生對高分子學科基本知識的掌握;簡單講解能夠擴大學生的知識面、引導有科研需求的學生課下加強該部分內容的掌握;自學部分主要為了深化學生對高分子學科知識的理解。重點講解、簡單講解與學生自學相結合的教學方法,突出了本課程重點、拓寬了學生知識面,克服了高分子學科教學中內容多、概念多、數學推導多等難于克服的難點。
2.理論聯系實際,提高學生學習興趣
高分子化合物廣泛存在于日常生活中,如穿著用的化學纖維、自然界存在的棉、麻、絲綢等,食品行業中的蛋白質、淀粉、纖維素,建筑行業中用的涂料、各種高分子管材、膠黏劑、有機玻璃,行駛工具中應用的橡膠、工程塑料、增強纖維等。高分子科學在人們的日常衣、食、住、行中發揮著極其重要的作用,其是一門應用基礎型的學科。高分子化學與物理的教學,單純的講解很難引起學生的學習興趣,教學效果不顯著。為提高學生學習興趣,我們在講解基本知識的同時,注重理論和實際相結合,列舉了大量實例。例如講解縮聚反應時,對滌綸、尼龍等一些重要的縮聚物的生產原理進行了重點講解,對聚乳酸生物材料進行了系列概述,包括其生產方法、原理和應用等;自由基共聚合部分,講到聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、丁苯橡膠(SBR橡膠)等一些著名共聚物和常見聚烯烴產品及它們的制備原理、主要性能和用途。其中舉例聚四氟乙烯(PTFE)用于流量泵、反應釜內襯和攪拌棒外面涂層,聚氯乙烯(PVC)用于各種集成吊頂和各種垃圾袋等。在高分子發展史中,講授諾貝爾獎成果和獲得者的發明典故,例如電高分子的發現、齊格勒-納塔催化劑的發展,以增強課堂的趣味性;講述了第二次世界大戰期間高分子的發展典故。此外,讓學生翻看塑料水杯的材質、衣服標簽讓學生認識各種標志上一些材質的名稱,指出我們的水杯、服裝由哪些合成高分子構成,并討論目前常用的化學纖維名稱和聚合原理;通過舉例講解方式,激發學生自主學習興趣。
3.多媒體與板書教學方法相結合,提高教學質量
高分子化學與物理基礎課程知識面廣,其涵蓋了高分子化學、高分子物理、高分子加工等方面內容。該課程教學信息量大、理論性強,學生理解相對比較困難。因此,我們在教學過程中注意多種教學形式相結合,提高教學質量。課堂主要采用多媒體教學方式,同時輔以板書講解,取得了不錯的教學效果。利用多媒體教學方法既能夠將理論的知識直觀體現出來,又能夠將難于理解的教學內容形象地展示出來,這樣可以使學生更容易理解所學內容。例如,在講解配位聚合時,利用動畫演示雙金屬活性中心機理和單金屬活性中心機理中單體分子的插入過程與鏈增長過程;自由基聚合實施方法中,利用制作動畫模擬懸浮聚合和乳液聚合過程中單體的分散過程,高分子物理中拉伸對高分子結晶形態的影響、動態黏彈性模型,等等。通過多媒體的運用,可以使抽象的教學內容具體化,有效提高學生學習的趣味性。多媒體課件也會存在一些缺陷,比如講課節奏過快,學生難以吸收;教師過于關注幻燈片屏幕,減少了和學生的交流互動,等等。在實際教學過程中,還應注意和板書的有效結合,對重點知識內容采用板書的形式進行講解,取得了不錯的效果。
4.網絡教學方法的運用
針對多媒體教學存在講課節奏過快,學生難以吸收等缺陷和板書教學進度緩慢等特點,對重要章節,我們采取課堂與課下網絡教學相配合的方法。網絡教學在原來多媒體教學基礎上,對教學過程和教學內容提供了全面支持。目前學校構建了一個比較完整的網上教學支撐環境,提供多媒體錄播室進行教學視頻的錄制,最后把課件與錄制視頻統一上傳到網絡教學平臺。網絡教學有許多傳統學習方法無可比擬的優點,例如學生學習自主性增強,真正發揮學習的主觀能動性,學生學習在時間和空間上少了許多限制,學習的探究性更加深入。另外,網絡背景下學生在獲取不同的資源時可以進行比較,相互之間取長補短,知識面更廣。隨著現在網絡技術的發展,學生可以在宿舍、教室和學校多媒體教室通過網絡對課堂內容進行學習。網絡教學方法的運用,大大彌補了課堂多媒體課件存在一些不足,大大提高了教學效率。
5.開展互動式教學,發揮學生的學習主動性
教學是教師和學生的共同行為,學生是課堂的主體,教師是學生學習知識的引導者。目前高校教學方式偏重以教師“教”為主,忽視了學生“學習”的主動性,學生始終處于“被動學習”地位。這樣的“被動學習”,導致學生具有學習壓力大、心理負擔重等特點。針對這一現狀,我們采取課堂互動的教學方式,包括師生提問、討論和學生上講臺相結合的方式進行教學活動,取得了一定效果。比如在下課前教師先提出下一節課的預習內容,提出一些討論問題,例如在講述縮聚反應時,提出不同聚合時間獲得聚合物分子量是否相同、什么樣的單體能夠發生縮聚反應、什么樣的單體能夠獲得支化的高分子等問題。讓學生通過查閱資料,自己尋找答案,并在下次課堂上讓學生進行討論,然后教師補充。這樣既提高了學生的學習思考能力,又增強了學生的學習主動性,提高了學習興趣。另外,我校為農業院校,雖然學習《高分子化學與物理課程基礎》課程的學生是非農業專業,但是部分學生畢業后或許從事涉農相關服務業。考慮到此種情況,我們在授課內容安排上,對目前農業應用的高分子材料和高分子在農業方面的潛在應用進行了討論,給他們提供了創造性思維。比如在講自由基聚合章節時,我們就對強吸水樹脂的制備現狀和發展前景,主要針對其在農業生產中的應用進行了講述,對高分子薄膜在農業中的應用及帶來的“白色污染”與應對措施進行了討論。通過這樣的討論,我們鍛煉了學生分析思考問題的能力,這為學生工作與科學研究的創新思維形成打下了基礎,提高了學生的學習積極性和學習興趣,加深了對本課程的理解。
6.結語
通過對本校生物功能材料專業《高分子化學與物理基礎》課程教學中的一些課程設計特點、面臨的問題及目前采取的措施進行了總結。《高分子化學與物理基礎》雖然是一門專業基礎課,但其理論性強、概念抽象難懂,如何讓學生在掌握該課程基本理論的同時,調動學生的學習積極性,培養學生的自主學習能力和創新意識,是教學工作中需要不斷探索的問題。我們將在總結已有教學經驗的基礎上,繼續對本課程教學方法的改善與創新進行探索,以提高該課程的教學質量。
參考文獻:
[1]魏無際,俞強,崔益華.高分子化學與物理基礎(第二版).北京:化學工業出版社,2011.
中圖分類號:G424.1
高聚物生產技術課程屬于石油化工生產技術專業的核心課程,開設于大二下學期,64學時,其中理論40學時、實驗24學時。課時少、任務重、內容難加之高職高專學生基礎薄弱,學生學習興致不高,教學效果不理想。針對這種情況,本文將從教學內容、教學模式、教學手段、實驗、成績考核等方面討論高聚物生產技術課程教學改革。
一、 精選教學內容
精選教學內容對提高教學質量起關鍵作用。教學內容選取應考慮高職教學的特點,突出“實際、實用、實踐”的“三實”原則[1,3]。教學內容選取應以石油化工生產技術專業人才培養方案的培養目標為依據,結合學生畢業后從事的工作崗位群進行調研分析,精選出符合學生發展需要的基本知識、基本技能。《高聚物生產技術》(侯文順主編)一共有十二章節,大致可劃分為高聚物反應的合成基礎、成型加工基礎和合成工藝三部分內容。高職高專學生基礎薄弱,理解反應原理、反應歷程等理論性較強的內容比較困難,學生畢業后從事高分子化學研究的很少,因此將第二章至第五章合成基礎理論內容直接跳過,選取必備的知識點放在后面章節作為補充教學內容即可。例如,“乙烯高壓聚合生產聚乙烯的生產工藝”的聚合原理涉及自由基聚合反應機理。首先補充知識點:什么是自由基聚合反應?自由基聚合反應有什么樣的特點?其反應機理是什么?補充必備知識點后再講授高壓法制備聚乙烯的生產工藝。讓學生知其然更要知其所以然。
教學內容選取還應充分考慮學生已有的經驗和知識,按照認知螺旋上升的規律,不斷拓展和深化學習內容[2]。該課程屬于石油化工生產技術專業的核心課程,與先修課程聯系比較緊密,例如物理化學、有機化學等。重復知識略講或不講,側重放在知識面的拓展、加深,避免簡單機械性的重復。例如利用蒸氣壓的變化、沸點升降、凝固點的變化測高聚物的摩爾質量,其原理是溶液的依數性。這部分內容是化學熱力學理想稀溶液依數性的教學內容。講這部分內容時,其原理可以不講,重點放在用其它方法測高聚物的摩爾質量。例如:用氣相滲透壓法測數均相對分子質量、端基滴定法測數均相對分子質量、光散射法測重均相對分子質量、黏度法測黏均相對分子質量[1,3]。
二、 改革教學模式、教學手段
根據新課程理論,學生是學習的主體,教師在教學中起主導作用。教師必須認識到學生在教學中的主體作用,須轉換角色,革新教學模式。本學院采取分小組的模式,根據教學內容提前分配好學習任務,讓學生自主學習,最后一起分享學習成果。例如,學習“聚乙烯樹脂及塑料”這部分教學內容時,提前分好小組,每組有負責人,分學習任務,分別負責搜集聚乙烯的發展歷程、趣聞軼事、用途、生產工藝流程等資料并學習。上課時先讓學生講解所學內容,教師做適當補充或解釋。這種教學模式可以培養學生的團隊協作精神,搜集、處理信息的能力,調動了學生的積極性。
科技的日新月異不僅改善了我們的生活,也讓教學資源更加豐富,教學內容呈現形式有了多樣化的可能,教學手段更加多樣化。傳統板書結合現代化的科技技術,課堂內容承載著更多信息,更加生動活潑、引人入勝。利用實物,如橡膠、塑料、纖維等實物介紹三大合成材料的用途、特點。利用網絡資源,制作的課件有圖、有聲音、有視頻,課件總體上趨于形象化、生動化。利用仿真軟件,使晦澀、難理解的反應機理變得簡單易懂,也可以進行仿真模擬實驗。例如用仿真軟件可進行“聚氯乙烯的生產工藝流程”的模擬,讓學生仿佛身臨其境體會其生產過程。
三、重視實驗
化學實驗室化學理論的源泉,是化工工程技術的基礎[4]。在化學專業的學習中,必須重視化學實驗實踐活動,重視在實踐中訓練和掌握基本知識、基本技能。只有親臨實驗的實踐活動,才能掌握、積累、深化、提升專業知識和實驗技能[5]。
實驗項目的選擇應符合職業教育的特點,選擇盡可能看得見、摸得著的實驗產品的項目。例如:有機玻璃的制備。通過實驗室操作制備得到有機玻璃體會本體聚合的特點和有機玻璃的工藝流程比僅在理論課上講授的效果要好得多。實驗項目的選擇還應和理論教學內容相對應。理論課上講授了乳液聚合的相關知識,就可以多考慮這方面的實驗項目。例如苯乙烯的乳液聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合[6]等。
結合本學院的實驗條件,開設了6個實驗項目。教師必須重視實驗教學,嚴格遵守實驗室的規章制度執行。抽查預習情況,重視實驗操作,密切關注實驗現象,必要時給予技術性指導,實驗結束后交一份完整的實驗報告。若根據現有實驗室條件無法開設的實驗項目可充分利用網絡資源進行教學。運用化工仿真軟件,可進行模擬實驗。應用網絡視頻資源,可將本學院無法開設的實驗下載,進行觀賞、剖析。
四、 改革成績考核模式
本學院高聚物生產技術課程成績考核采用“理論課成績占60%,實驗課成績占40%”的模式,其中理論成績=平時表現*10%+作業*10%+期中測驗*10%+卷面成績*70%,實驗成績=實驗表現*20%+實驗報告*20%+實驗考核項目*60%。改革后的成績考核模式促使學生認真對待平時考勤、作業、實驗報告,增加了對實驗的重視程度,對提高教學質量起了推動作用。
五、 教學改革成果
筆者將改革后的教學成果應用在石油化工生產技術專業2010級、2011級和2012級學生的教學,根據反饋回來的信息分析,學生普遍反應高聚物生產技術課程內容生動、貼切實際,學習勁頭較足,教學質量有了明顯提升。
參考文獻:
[1,3]侯文順主編,楊宗偉主審《高聚物生產技術》北京:高等教育出版社,2007年1月第1版
[2]鐘啟泉,崔允主編《新課程的理念與創新》北京:高等教育出版社,2003年7月第1版91.3
當前隨著經濟社會的發展,人民對優質教育資源的要求越來越強烈,辦人民滿意的教育,需要優質的教育資源,擁有一支優秀骨干教師團隊是基本前提,而骨干教師的可持續發展還需要專業引領,需要為骨干教師成為特級教師,成為名師搭建平臺。
湖北省武漢市長期重視骨干教師的培養工作,開展名師工作室,通過授徒的方式,集中一批有發展潛力的中青年骨干教師人室學習,從而促進其可持續發展。筆者近期參加武漢市關于名師建設的項目研究,為了解和把握武漢市目前中小學骨干教師發展現狀,有針對性地開展對骨干教師培養,我們課題組對其中推薦參加名師工作室人室弟子—中學骨干教師做了一份調查,對他們目前發展水平,發展需求做了一個了解,為制定下一步培養工作方案和實施效果考評提供了基礎。
一、骨千教師發展現狀值得關注
1.骨干教師正處在一個新的發展期。在對62名骨干教師所做的調查中,男教師46人,女教師16人。他們的年齡主要集中在30 - 49歲之間,占被調查對象的98%0(如表這是一批年富力強的骨干教師團隊。
在對職稱狀況的調查研究中,62名受調教師高級職稱占到了79%0(如表2)
從對目前所取得的榮譽稱號中調查所得,市級學科帶頭人和市級優秀青年教師占到了62%0(如表6所示)上述三項調查說明這是一支處在成熟期的教師,發展的潛力很大,但也容易產生職業倦怠。正處在專業發展關鍵時期。
2.關注各學科骨干教師協調發展。從所調研的對象看,語文學科占到31%,是第一大學科,集中了很大一部分優質資源,骨干教師相對集中,而在美術、政治、體育、歷史學科只有3%-5%0(如表3)
在中學骨干教師頒調查中了解到,主要集中在高中階段,占到68%,初中骨干教師培養是一個值得重視和關注的問題。(如表4)
上述表明在骨干教師培養問題上,各學科各學段骨干教師發展不均衡值得重視,應采取有效措施解決。
3.關注農村骨干教師的培養。從表5可以看到,在所人室的弟子中,從農村選派進人名師工作室學習研究的已占到60%,這對推動農村教師隊伍建設和骨干教師的成長大有好處,但進一步具體分析還是存在這些對象主要集中在農村的城區和重點學校,對偏遠農村教師還有待進一步關注的問題。這也是促進教育均衡發展的必然要求。
4.關注骨干教師的可持續發展。在調查2008年以來參加過的各類研修學習情況時,結果表明:被調查的62人中多數人參加過市級半月以上的高級研修班,一部分人參加過大型學術交流或考察的,但還有一部分人什么也沒參加過。制訂分類具有個性化的培養方案就顯得很重要了。
在調查2008年以來骨干教師展示教學及研究成果情況時,有}8%只在區內交流,少數在省、市里交流。骨干教師要走出學校、走出武漢、走出湖北,成為名師還有一段路程。在調查2008年以來參加課題研究情況時,只有少數人主持了省級課題,多數人參加省級或主持和參加市、區級課題,也有相當部分人還沒參加任何課題研究。在調查2008年以來公開發表的教學科研成果時,有27人沒有發表成果,也就是在教育教學研究過程中能物化為成果的能力還顯得不足。
現狀調查研究表明,我們骨干教師發展后勁不足,成員之間的差距較大。因此,研究骨干教師發展現狀,探討骨干教師發展規律,為骨干教師專業能力的提升,學術能力的提升制訂針對性的培養方案是十分緊迫的任務。
二、組建名師工作室,有效引領骨千教師專業化發展
在調查對參加名師工作室的學習看法時,十分渴望和感到榮幸的超過100%。雖然有人是從服從組織安排角度上來考量,他們沒有去考量事實上的大,但希望參加學習則是共同的愿望。通過調查,不少骨干教師認為,骨干教師團隊的發展離不開專業的引領。
在目前工學矛盾依然突出的情況下,依托名師工作室無疑是解決骨干教師可持續發展的最佳路徑之一。名師工作室可以使其成為優秀教師培養的發源地、優秀青年教師的集聚地、未來名師的孵化地。向名師學習,這種直接的學習是大家夢寐以求的;有展示交流的平臺這是名師工作室獨特優勢;能向同行學習,也是他們的渴望之一。總之,對參加名師工作室學習是深得骨干教師歡迎的。
二、化工專業生物化學工程基礎教學中存在的問題
鑒于該課程屬于學科交叉,在教材選擇、實驗配套、講解內容難易程度把握等方面,均需要不斷地探討和摸索。目前,該課程教學過程中存在的重點和難點問題主要有:如何在現有教材的基礎上豐富教學內容,利用多媒體等手段,及時地更新課程內容并介紹最新的發展動態;如何把握教學過程中深度與廣度的平衡;如何在現有基礎上提高學生的學習熱情,使他們能夠主動深入地探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰;如何能夠將課程講解內容與生產實際結合起來,讓同學們切實體會到化學工程在生物產品生產過程中的應用;如何鼓勵學生在假期或平時尋找一切機會去生物制品生產企業進行實踐,從中體會化學工程技術在生物產品生產中的具體應用。
1.教材很難在深度和廣度間平衡
目前,本課程所選教材為化工出版社的《生物化學工程基礎》(工科專業適用,李再資主編,2006年版本),該教材在國內高校化學工程專業有較為廣泛的應用,具有簡單明了、講解清楚的特點,適合于生物工程專業以外的其他專業使用。但是該教材也存在諸多不足之處,如教材內容仍然沒有擺脫理科教學的模式和框架,生物工程原理的講解深度不足,同時,教材對于化學工程與生物工程如何結合方面的內容也講解得太少。為了做好生物化工導論的教學工作,必需結合化學工程專業學生的特點和研究應用實例,選擇相關學科的教材作為補充,以便在授課過程中增加相應的內容,進而提高學生的理解和吸收程度。
2.實驗環節缺乏
現在的課堂教學仍然以教師講授為主,學生處于被動接受的狀態。由于生物化工導論是理論與實踐緊密結合的課程,而教學實驗環節缺乏,學生往往很難理解生化反應及其應用過程。所以,需要進一步改變傳統的課堂教學模式,可以采用講授與討論相結合、課堂內外相結合、理論與實際相聯系等多種教學形式,利用先進的多媒體技術和網絡技術,豐富和活躍教學過程,激發學生的學習熱情,提高整體教學質量。同時,也可以通過講解學生身邊的研究實例,調動學生的積極性,并且配備一些實驗講解及生產實習來提升學生的興趣和理解程度。
三、生物化學工程基礎課程教學的幾點體會
筆者從2001年開始一直從事生物化學工程基礎的教學工作,課程面向對象主要為化學工程與工藝專業、過程控制專業及分子工程專業的學生,每年選修人數在200人以上。在授課過程中,注重以產品為例,說明化學工程技術在生物產品開發過程中的重要性,從而加強了學生對于化學工程知識應用于生物工程領域的信心。另外,注重將理論內容與本校化工學院及兄弟院系的科研內容進行融會貫通地講授,大大提高了同學們對于該課程的理解和熱愛,也促進了學生對于生物工程與化學工程有機結合的全新認識。在教學實踐中,結合介紹天津市著名生物工程企業大量需要化學工程的實例,力求讓同學們明白,生物工程的下游產業化的實質就是化學工程的應用。教學實踐也使筆者體會到,要完成好該課程的教學任務,需要授課教師熟悉生物化學、生物工程、化工原理等教學內容,更需要授課教師不斷總結教學經驗,以便逐步提高教學質量。
1.建設教學團隊,認真調研學習
授課教師需要組織強有力的課程建設小組,對國內外工科類生物化工導論課程進行調研,包括其他院校的教改情況、已有的化工類的生物化工導論教材、學生本人對課程內容及授課方式的期望、相關專業對該課程的反饋信息等諸多方面。授課教師還需要吸收先進的教學思想、技術與內容,借鑒國內外其他院校教學情況,結合專業設置的特點和實際,總結教學經驗與效果。針對面向21世紀的教學和培養要求,要認真總結化工類本科生生物化學工程基礎課程的教學內容、教學計劃及教學方式及教學中的注意事項,要通過對其他優秀或重點課程的學習觀摩或邀請教學經驗豐富的老教授親臨課堂指導等多種途徑,進行教育素質訓練,以提高教師的授課水平。
2.提供并選好主講教材和高水平的輔助教材
針對現有的試用教材,及時引入前沿科學和技術的最新成果,篩選、引進配套的輔助教材(包括國外教材),編寫與之相配的教學大綱。李再資老師主編的生物化學工程基礎教材知識點全面,重點內容詳盡。除此之外,我們還注重推薦國內知名的生物化學、生物工程、工業微生物學等相關教程以及國外英文原版教材作為課外輔助教材,建議學生每人手里都有一本英文原版教材。另外,在每次授課結束時,都提前告之下次課程內容的基本點和重點,要求學生提前做好預習或難點標注,注重發揮學生自身學習的主動性和積極性,使他們永葆學習的熱情和動力。實踐表明,學生通過使用英文教材獨立預習課程,他們的專業英語水平也會得到快速提高,為今后使用英語完成相關工作任務打下良好的基礎。
3.探索新的授課模式和教學手段
多媒體教學可以讓學生通過圖和動畫直觀地理解生物過程和反應機理,也可以直觀地學習生物工程科學研究和生產的各個環節。為此,要完善多媒體系統,適時增加課堂教學信息量。同時,可以采用啟發式、討論式、研究式等教學方法,將課堂講授與課外輔導相結合,培養學生的創新與自學能力。如果能夠將課程講解內容與生產實際結合,將課堂講授內容與具體的實驗相結合,加強與學生交流,深入探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰,必將會進一步激發學生學習的積極性,提高教學質量。
4.課堂講授內容與前沿性專業知識緊密結合
在大學課堂里,讓學生隨時了解相關學科的前沿進展是一個重要的授課內容。因此,在每節課學習重點知識的過程中,需要用最新發表的相關研究進展信息豐富課堂內容,使學生了解學科前沿和發展方向。比如,在介紹酶的開發過程時,可介紹量子力學、分子動力學和計算機工具在研究酶的反應過程和機理中的應用,并且把研究中的困難展示給大家,激發學生探究和追尋科學發展的欲望,吸引他們投入到生命科學的研究和生物技術的開發中去。同時,也可以介紹酶的生產過程中所面臨的問題和挑戰,鼓勵學生用化工知識嘗試解決生產中的問題。
5.鼓勵課堂教學和生產實踐結合
生物化學工程基礎偏向實際應用,課堂講授內容需要與具體的生產實踐相結合,因此,要讓同學們切實體會到化學工程的知識在生物制品生產過程中的應用。另外,要積極聯系生物工程方面的生產企業,組織同學們進行參觀,結合課堂教學內容,讓同學們充分體會到化學工程技術與生物工程技術學科交叉的意義和重要性,鼓勵感興趣的同學去相關的生物工程企業進行短期實習,了解生物工程產品的生產原理、生產流程和注意事項,體會化學工程技術在生物產品開發和生產過程中的重要地位。