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高分子化学实验是高分子化学课程教学的一种最有效的实践教学形式,它可以帮助和促进学生课堂理论知识的学习与消化,建立和巩固高分子化学基本概念和理论,获取高分子化学知识,培养科学素质和操作技能。我国著名化学家戴安邦指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技巧,又训练科学方法与思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力皆得到发展”。这番话指出了开设化学实验课的深刻内涵和重要价值。2004年国家教育部颁布的《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》在评估指标的二级指标“实践教学”中,从“实践教学内容与体系,综合性、设计性实验课的比例及效果,实验室开放”三个方面明确了实践教学改革和发展的方向。近几年高校的化学类实验教学改革取得了令人瞩目的成果。高分子材料科学与工程专业是很多高校在近年来新开设的专业,在实验教学与改革方面的成果积累较少,尤其高分子化学实验教学采用陈旧的教学内容和教学方法依然居多。通过调研发现,目前国内高校高分子材料科学与工程专业的高分子化学实验教学依然不同程度地存在一些问题。
一、高分子化学实验教学现状剖析
1.实验教学体系和内容欠争理
多数的实验教学附属于理论教学,没有单独设课和单独考核,实验课时相对较少虽然有些高校高分子化学实验已经独立设课,但仅作为考查课。实验教学内容中传统的、陈旧的实验较多,而体现现代科学技术发展成果的实验很少认知性、验证性实验所占的比理偏高,培养学生创新能力的综合性、设计性、应用性和创新性的实验偏少,而且实验环节偏重于理论,突出高分子材料应用性特点的实验太少,不利于培养学生的工程观念。
2.实验教学方法单一
学生按照实验讲义预习,然后进实验室。实验前教师把实验目的、实验原理、仪器使用方法、测试方法、实验步骤和数据记录表格及数据处理方法等进行详细的集中讲解。学生只需按教师指导的过程按部就班或者依照讲义“照方抓药”,就可以完成一个实验。一部分学生糊里糊涂地来到实验室,只动手不动脑地完成实验,然后又迷迷糊糊地离开实验室。实验的现象和结果没有给他们留下太深的印象,对学生观察能力、分析问题和解决问题的能力以及创新意识的培养都很不够。这种统一模式、统一要求、齐步走的教学方法,一方面造成了学生对教师的过分依赖,另一方面抑制了学生个性思维的发展和创新能力的培养。
3.实验嫩学手段落后
在现代信息技术迅速发展的今天,虽然网络技术、多媒体技术等现代教学技术在理论教学中得到了普遍应用,但虚拟、仿真等实验技术手段未能在实验教学中推广应用。这样对于一些耗费过高、时间过长、毒性过大、危险性过高的实验,只能最低限度地开设,且开设过程中费用大和危险性高,导致学生对此类重要实验缺乏足够的认知和感受的机会。
二、新教学模块的实践性探索与成效
针对目前国内高校高分子材料科学与工程专业高分子化学实验教学中存在的一些问题,借鉴其他化学实验教学改革的优秀成果,提出了基础技能实验、综合设计实验、研究创新型实验的三个高分子化学实验教学模块体系,并在每个模块中结合常熟理工学院教师的科研成果引入_些新的实验教学内容,采用开放式实验教学方法。通过实验教学实践发现新的体系和教学方法在培养学生的创新意识和工程实践能力方面起到了较好的效果。
1.基础技能实验教学模块
基础技能实验模块构建的目的着重建立高分子化学实验与相关基础理论知识之间的有机联系。培养学生的实验安全意识、清洁卫生习惯和严谨的实验态度。训练学生掌握熟练规范的实验操作技能和技巧,为后续的实验教学模块的实施打下良好的基础。
基础技能实验模块的教学内容设计在课时总量的40%~50%为宜,课时数约30学时,开设8~10个实验。教学内容设计涉及到高分子化学反应机理,如自由基、阴离子,阳离子等连锁反应机理,缩聚、基团转移聚合等逐步反应机理,开环聚合反应机理等。在实验实施方法方面涉及到本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、熔融缩聚、界面缩聚等。如设计膨胀计发测定苯乙烯本体聚合动力学实验,让学生直观感受到了诱导期概念、聚合过程体积减小的现象以及聚合物溶液的粘性特征等非常重要的高分子化学理论知识。设计过硫酸钾引发甲基丙烯酸甲酯自乳化聚合实验,除让学生明确了乳液聚合的基本原理外,还了解到了聚合物大分子链端基的重要作用。设计己二酰氯和己二胺界面缩聚实验,让学生深入理解了界面缩聚的概念和聚合物的可纺成纤性能等主要高分子知识。通过设计一些自由基、阴离子、阳离子等连锁反应机理的实验,使学生进一步掌握了活性中心的概念,同时在实验过程中认知了这些引发剂的活性、安全使用和贮存事项。
2.综合设计实验教学模块
综合设计实验教学模块旨在培养学生较强的实际动手能力,自主设计和分析解决问题的能力。本实验模块是实验教学的较高层次,注重学生实验的自主设计性和综合性。
教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本教学模块的特点之一是实验内容的综合性,可以将同一门课的几个实验,或者是几门课的实验组合在一起,形成一个大实验。本教学模块的特点之二是实验方案的灵活性和设计性,侧重培养学生的自主实验和学习的意识和良好习惯。例如关于高分子合成实验先确定好采用的聚合机理和聚合方法,在原材料配方组成、引发剂种类及用量、合成温度等工艺条件方面给出一个大致的框架,然后让学生在所给的框架内进行自行设计和实施实验。譬如悬浮法制备聚苯乙烯珠粒实验,水的用量范围为苯乙烯质量的100%~200%、分散剂为磷酸钙或聚乙烯醇两种、引发剂过氧化二苯甲酰用量为苯乙烯质量的0.2%~1.0%、反应温度设定在75℃~85℃范围等。学生通过自行设计的方案实施实验获得了不同的实验结果,通过对不同组之间实验结果的综合分析,找到了影响悬浮法制备聚苯乙烯珠粒的一些因素,激发了学生动手实验的兴趣,发挥了学生自主实验和学习的主观能动性。
3.研究创新实验教学模块
设置研究创新实验教学模块培养学生的科研和创新意识、提高学生的综合素质和应用开发能力,为实现培养高质量的应用型人才的教育目标提供重要的教学内容实体支撑。
本实验模块是实验教学的最高层次,注重学生实验的独立自主陛、综合性、应用性和创新性,教学内容设计在课时总量的20%~25%为宜,课时数约15学时,开设2~3个实验。本实验教学模块的特点之一是实验项目的独立自主性和综合性。也就是说确定好实验项目之后,让学生在实验教师指导下独立自主地进行实验项目方案的调研、设计、实施和结果分析。本实验教学模块的特点之二是实验项目的应用性和创新性,所拟定实验项目必须关联生产实践中的聚合物产品,充分体现实验项目的应用性。实验项目设计主要针对这些高分子产品生产实践中存在的共性问题和关键问题的解决来进行设计。通过研究创新实验的实施,发现学生学习积极性很高,乐此不疲,为培养学生创新意识和展示高分子化学实验的应用性特征提供了最佳学习平台,尤其是开发一些联系生活实际的应用型实验,可使学生亲身感受到高分子化学实验的实用价值,能强烈激发学生的创造动机。此外,研究创新实验往往需要多名学生共同完成,有利于培养学生的团队合作精神。例如,聚氨酯绝缘漆的制备及性能测定实验,每个学生做一个实验配方,每5名学生一组,5名学生的实验结果综合在一起可以得出高分子树脂配方组成与漆膜性能之间的关系曲线,以及固化条件与漆膜性能之间的关系曲线。在实验过程中,5名学生要共同安排实验方案,尽量保持操作的一致性,最后得出的结果要呈规律性变化。如果有一名学生操作有误,这个实验点就会落在规律性以外,影响其他学生对实验现象的观察。因此,实施研究创新实验项目对教师也提出了更高要求。在每次实验前,教师要指导学生拟定方案,并对可能出现的实验现象和各种影响因素进行分析,实验过程中,又有多种意外的实验现象出现,这势必要求师生共同分析和讨论造成这些现象的原因,帮助学生透过现象深刻理解事物的本质。这样做需要教师有相当的知识储备量,并且要求教师也不断进取,充分体现了教学相长的教育理念。
三、结论
基础技能实验、综合设计实验、研究创新实验+教学模块教学的实践证明教学效果显著,特别对提高学生综合实践能力、激发学生理论课学习兴趣、培养学生创新意识和应用开发技能取得了预期效果。基础技能实验模块的教学效果主要体现在实验现象与相关基础理论知识之间的有机联系,高分子化学实验操作技能和技巧的掌握和规范。综合设计实验的教学效果主要体现在学生自主设计和分析解决问题的能力培养。研究创新实验的教学效果主要体现在学生科研和创新意识的建立,以及学生团队意识和应用开发能力的培养。
参考文献:
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关键词:材料化学 课程体系 建设
一、引言
材料化学专业是材料科学与工程下面的一个二级学科,是1998年国家教育部对本科专业目录进行调整后产生的新专业。材料化学专业不同于传统的材料科学及化学专业,是材料科学与现代化学相结合的新兴学科,涉及物理、化学和材料工程学的边缘学科,主要研究内容不是材料的化学性质,而是材料制备、组成、结构和性能等方面涉及的化学问题[1-6]。目前国内已有140多所高校建立了材料化学专业。材料化学专业是目前社会需求量比较大的专业,其主要涉及的行业包括材料、化工、生物、医药等。
电子科技大学中山学院是由电子科技大学和中山市政府共建的高校,学校定位教学型大学,依托地方,借力总校,培养适应中山乃至珠三角需求的应用型人才。我校的材料化学专业是理学专业,于2004年开始招收第一届本科生,现已招收九届,已成为我校“十一五”规划中重点发展的8个专业之一。2012年以前,材料化学专业主要定位于高分子材料方向。随着中山市及珠三角地区电子与信息产业蓬勃发展,在经过多次调研和细致的分析、讨论的基础上,2012年我们将材料化学专业调整为电子与信息功能材料,目的是培养在电子、信息和新能源等行业的新材料的开发、生产及应用领域具有创新精神和实践能力的应用型人才。专业方向的调整需要在培养方案、课程体系等方面进行调整和优化,以适应专业建设和发展。本文简述了在课程体系的调整和优化方面所做的工作,以期与同行交流。
二、材料化学专业课程体系构成
课程体系是由相互联系、相互影响的若干课程按一定的结构组成的具有实现人才培养目标功能的统一整体。课程是由具有相关性的教学内容有机结合而成的结构体系。课程与课程体系是相互联系、相对划分的两个不同的结构层次。教学内容和课程体系的整体优化,就是要求从人才培养模式的总体设计和人才知识、能力、素质结构的整体走向出发,合理地更新与选择教学内容,恰当地处理内容之间和课程之间的逻辑与结构关系,使课程内部结构和课程体系结构的诸要素达到最佳的组合与平衡,以充分发挥内容与课程服务于人才培养的系统功能。
近年来,我校在人才培养方面进行了多样化应用型人才培养模式改革,要求我校专业人才培养遵循“以人才需求为导向,以能力培养为核心,以知识――能力――素质为主线”的指导思想,构建包括“综合培养阶段、专业培养阶段和多元培养阶段”的三段式培养体系。材料化学专业课程体系就是根据这三段式培养体系构成。
(一)综合培养阶段课程
综合培养阶段课程是由教务处安排设置,主要包括通识教育课程、素质教育选修课程两部分。其中,通识教育课程包括思政、英语、体育和军事实践、理工类通识、大文科类通识、计算机基础、创业教育、信息检索与利用以及健康教育,共计58学分课程。素质教育选修课程分经济管理类、人文社科类、外语类、艺术类、自然科学类和其他类六方面内容,由教务处确定课程目录,每学期面向全校学生开放,共计8学分。这部分课程主要是鼓励教师利用研究成果,开放有利于文理交叉渗透、培养学生综合素质的选修课程。
(二)专业培养阶段
专业培养阶段课程包括学科基础课程和专业主干课程两部分。材料化学专业的学科基础课程包括《无机化学》《有机化学》《分析化学》《物理化学》《化工原理》《工程制图基础》和《现代仪器分析》,共计33学分。专业课程包括《高分子化学与物理》《材料化学》《材料科学基础》《电子材料》和《印制电路材料与工艺》。其中,选择《无机化学》《有机化学》《分析化学》《物理化学》《化工原理》《高分子化学与物理》《材料化学》《材料科学基础》和《电子材料》为专业核心课程,突出专业培养的方向和特色。为了提高学生的动手能力,培养高素质应用型人才,我们在部分需强化实践能力的课程中设置了课内实践教学内容,如现代仪器分析、工程制图基础、化工原理和高分子材料课程中均设置了课内实践课程内容。
(三)多元化教育课程
多元化教育课程包括专业提升类、跨专业选修类、创新创业类和国际交流类四大部分。这些课程旨在为推进我校多样化人才培养模式改革,满足社会对人才多元化的需求和学生个性化发展的需要,实现分层、分流教学而设置,供学生选修。材料化学专业的提升类课程主要包括《微生物学》《生物化学》《基础实验技能》《专业英语》《半导体材料》《工业分析》《材料物理基础》《大学生数学提高课程》和《大学生英语提高课程》等14门课程,共计18学分。另外三部分则根据其他专业和教务处设置相应的课程内容,学生可自由选修。学生可以在专业提升类、跨专业选修类、创新创业类和国际交流类中任选一个部分,也可以在各模块间实行学分互换。
(四)实践教学课程
随着我校明确应用型人才培养方向,实践教学改革力度逐渐加大,在培养方案和课程体系设置中实践教学内容比例明显增加。实践教学安排以体现“理论教学与实践教学并重,更加注重实践教学”的指导思想,按照“课程单项性实验、课程综合性实验、专业综合性实验、跨专业综合性实验和创新创业实践应用开放性实验”分层次展开。材料化学专业不仅是理论性强的学科, 而且也是实践性和应用性很强的学科,需重视培养和提高学生的实践能力。我校材料化学专业实践教学安排包括基础实践,即无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验,与学科基础理论课程相配套的学科基础实验;专业实践,即综合实验;综合实践,即毕业(论文)设计和生产实习;综合素质,即军事实践、思政社会实践、就业指导和素质拓展,这部分学分是36学分。通过实施“一体化、分阶段、多层次”为特征的阶梯式实践教学体系,不断提高学生的动手能力,使学生自主地将学到的理论知识运用到实际的工作中, 提高实践能力。
三、结语
随着教学工作的逐渐深入,课程体系的探索和完善将是我们今后多年的一大工作任务。更新观念,深化改革,加强建设,强化管理,精心打造精品课程和优质课程。“以质量求生存”,努力提高办学的经济效益和社会效益,将材料化学专业办成省内优秀、富有独立学院特色的品牌专业,为社会输送基础扎实、技能优良、创新能力较强的材料化学专业人才。
参考文献:
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作为江西省属航空高等院校,南昌航空大学考虑到学校长远发展需要和服务地方经济、服务航空工业的原则,申报了材料化学专业[2]。如何使我校材料化学专业的本科毕业生受到社会欢迎,专业定位显得非常重要。我校材料化学专业建设和学科发展,具有多方面的有利条件[3]。所依托的环境工程学科是江西省重点学科,所依托的科研平台有江西环境污染监测控制与生态修复省级重点实验室。我校建设材料化学专业有利于服务地方优势产业和矿藏资源开发。我省是国家重要航空产业研发和生产基地,如拥有洪都航空工业集团、昌河飞机工业集团两个大型航空工业骨干企业和一个中外合资民营航空企业———九江红鹰飞机制造有限公司;还拥有650飞机设计所、602直升机设计所及南昌航空大学等科研院所和试验基地。去年上半年,江西省航空工业完成工业总产值37亿元,工业增加值6亿元,销售收入27.3亿元。同时,江西稀土资源储量十分丰富,中重型离子稀土保有储量230万吨,远景储量940万吨,占我国离子型稀土资源储量的35%至40%,储量居全国第一。但我省稀土产品结构不合理,以稀土化合物、稀土金属为主,稀土新材料及应用产品则相对较少。在稀土资源应用方面,拥有自主知识产权的技术和产品相对很少。因此,要把我省在单一稀土和功能材料方面生产大省转变为稀土产业强省,必须加强江西省属高校材料化学专业人才培养。
另外,我省光伏产业有了较大发展。如江西赛维LDK项目通过引进资金和技术,已形成了年产200兆瓦的多晶硅锭片生产能力,使我省在多晶硅铸锭和切片这一产业链中走在全国前列。抚州格美多晶硅锭片项目也正在实施和洽谈,高纯硅料项目已经吸引了金沙江风投、中芯国际等大公司的进入。作为硅材料主要原料,我省粉石英资源非常丰富,已探明保有储量近2000万吨,居全国首位。总之,我校材料化学专业定位于环境材料方向、稀土材料方向、光伏材料方向。注重通才教学,并将航空环保理念渗透到教学全过程,增强学生的航空环保意识。毕业生既能服务地方经济建设[4],又能服务航空国防工业。
我校材料化学本科专业培养方案体现理论教学与实践训练相结合的人才培养模式,实行“2+1+1”培养方案,即约2年的基础理论与基本技能培养,1年的专业理论与专业技能培养,1年的创新实践能力培养。通过理论教学,使学生掌握材料化学的基本理论、基本知识和创新思维方法;通过实践教学,使学生受到实验操作技能、创新实践能力等方面的训练[5]。在人才培养过程中,既考虑到材料科学学科本身的体系,又兼顾到我省地方经济和航空工业对材料化学专业人才的需要。目前材料化学专业构建了以公共必修课、学科基础必修课、专业选修课、全校综合教育任选课有机结合的课程体系结构,使学生具备获取知识的能力和专业创新能力。
学科基础必修课材料化学是从化学的角度研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学,作为材料化学专业的学生,必须具有厚实的化学理论基础,因此学科基础必修课除高等数学、大学物理和电工电子技术以外,重点打牢化学理论基础。开设了四大基础化学理论和相应的实验课程,但侧重点与化学专业不同,其中无机化学和分析化学合并为无机及化学分析。在材料方面的基础课程中,设置了材料科学导论、仪器分析、化工制图、化工原理、基础化学实验这几门基本课程,注重与航空大材料的联系。
关键词 本科教育 课程改革 实验能力 创新意识
中图分类号:G642 文献标识码:A
高分子材料以其质轻、耐蚀、易加工等性能,正处于迅速发展时期,随着新技术、新工艺、新设备不断涌现,越来越多的企业迫切需要大量创新能力强、综合素质高的高分子材料专业人才。建立面向市场和企业,适应现代高分子材料发展要求,培养具有创新精神和竞争能力强的复合型专业人才,已成为现有高校高分子材料与工程专业所面临的重要问题。①②③④本文结合我校高分子材料与工程近年来的教学实践,提出构建新的实验实践教学体系,实验教学分层次、按模块进行,加强了实验教学的基础性、系统性、综合性和创新性,增加实践教学比重,改变实践教学模式,加强学科平台建设,强化对学生创新性实验能力的培养。
1 创新性实验教学改革的必要性
实验和实践教学不同于理论教学,在很长时间里,实验和实践教学得不到应有的重视,实验和实践教学附属于理论教学,在实际教学过程中多是验证性和认知性实验,启发式、设计性以及综合性实验偏少,不利于学生创新能力和工程化能力的培养。高分子材料与工程专业是一门应用性较强的专业,以塑料、橡胶、胶黏剂、纤维、涂料为代表的高分子材料已在国民经济建设中发挥越来越重要的作用,因此培养更多创新能力的从事高分子材料的合成、改性、共混复合、加工成型等方面的高素质人才是社会发展的必然要求。
以高分子材料与工程专业实验课程建设为核心,深化实验教学改革,通过按模块教学,强化学生实验技能,增加以新产品设计开发为导向的创新性实验,兼顾趣味性和挑战性,通过老师的引导,在实验过程中培养学生如何分析问题和解决问题,提高学生工程创新能力。我校高分子材料与工程专业成立于1994年,2005年被批准为湖北省立项建设本科品牌专业,并于2010年通过合格验收,同年被批准为国家特色专业建设点,2012年被批准为湖北省普通高等学校战略性新兴(支柱)产业人才培养计划项目,是我校首批在一本进行招生的专业。高分子材料与工程专业是与湖北省国民经济和社会发展联系紧密的应用型本科专业,在湖北省内乃至中南地区具有较大影响,为地方经济建设培养了大批高层次应用人才,并提供了大量实用型科技成果。
2 创新性实验教学的具体措施
2.1 构建创新性人才实验培养方案,改革实验课程体系
制定创新性人才实验培养方案。高分子材料与工程专业是培养高分子材料及相关学科的基础理论知识,通过理论学习及实验、实践教学训练,掌握材料的制备、加工、分析测试等基本方法,能从事高分子材料成型加工和改性以及聚合物合成与相关产品的生产设计、研究、开发和技术管理等工作的创新型高级工程技术人才。⑤坚持“夯实理论基础、拓宽专业口径、增强工程和创新能力、提高科学素质”的人才培养思路。⑥注重理论和实践相统一,重视工程创新能力的培养,加强对新材料相关产业和领域发展趋势和人才需求研究,吸纳相关产业、行业和用人部门共同研究课程计划,制定与生产实践、社会发展需要相结合的培养方案。
改革实验课程体系。结合现代高分子材料发展状况,及时完善高分子材料与工程专业实验课程内容,补充高分子材料新技术、新工艺,参考国外知名大学的具体措施,我们在实验课程体系与教学内容等方面进行全面的改革,建立有利于学生实验创新能力培养的教学体系。根据学生认知能力的不同阶段和理论课程进度计划,按模块化设计优化实验教学内容。形成了由“化学基础实验”、“高分子化学与物理基础实验”、 “高分子工程实验” 和“高分子综合设计实验” 四个实验模块组成的高分子材料与工程专业实验教学新体系。其中化学基础实验模块不仅包括无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大基础化学实验,而且还涵盖仪器分析和化工原理实验,在编制新的实验课程体系时,结合高分子材料与工程专业的特点,对传统实验进行有目的的筛选、分类、整合和更新,突出学生基本技能的培养和训练。高分子化学与物理基础实验包含高分子物理和高分子化学实验内容,不仅巩固学生所学的高分子科学实验的基本理论,而且培养学生制备高分子材料、测试材料物理性能及高分子的结构表征和测试等技能。高分子工程实验模块包括橡胶、塑料、胶粘剂、涂料四大实验,从材料加工、成型、性能测试以及应用,独立设计实验内容,旨在培养学生的实际操作能力,分析和解决实际问题的能力。高分子综合设计实验模块是教学的最高层次,结合学生实际情况,有针对性选取实验内容,应体现实验的知识性、综合性和创新性。
2.2 加强实践教学建设与改革,强化学生实践创新能力
关键词:专业英语 教学方法 改革
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)02(c)-0187-02
英语是全世界分布最广泛的语言,也是国际交流中应用最多的语言,众多国际机构都以英语作为交流语言,绝大多数具有较高影响因子的期刊也将英语作为自己的刊物语言,或者将刊物所的摘要添加英语翻译。据统计,世界上超过80%的权威学术期刊都以英语作为自己的刊物语言[1],多个领域的研究前沿动态都是以英文报道,学好专业英语对提高学生学术素养的重要性不言而喻[2]。大学阶段一般高校都会开设两门英语课,公共英语和专业英语[3]。前者针对绝大部分专业授课,旨在提高学生的公共英语交流水平,在教学方式上几乎没有任何专业差异,大多数都是由英语专业的老师授课,而后者旨在提高学生的专业技能,熟悉自己主修专业的英语词汇及其表达方法,要求教师在熟悉英语的同时还需熟练地掌握专业知识,往往由英语较好的专业教师授课。普通英语是本科教育中的必修课,学习过程中学生往往迫于考试的压力和大学英语四级或六级等级考试的压力不得不竭尽全力学习以求考试通过,而专业英语常常只是作为一门专业选修课且考试大多以开卷的形式,对本科阶段的学生来说所面临的考试压力相对较小,因此常常得不到学生的重视。与此同时,相比普通英语的学习,学生在学习专业英语时由于专业性和科普性太强[4],公共英语学习中几乎从未出现的词汇众多,且材料化学专业在化学化工领域涉及面广,专业性强[5],部分学生表示在学习过程中经常听不懂、难以理解。又由于很多老师上课时仅仅以专业词汇或学术论文的翻译作为教学和考核的重点,致使学生对专业英语失去学习兴趣。因此,教师的教学方法对学生是否能够学好专业英语尤为重要,只有使学生了解到学习专业英语的乐趣,以及它对毕业设计的文献调研或者后期深造的重要性,才能让学生不再感到专业英语枯燥乏味,逐渐从词汇、段落和表达能力上学好专业英语。
1 词汇方面指导学生从记英文简称开始
词汇是语言的基本母核,学习任何语言都是以W习词汇开始,专业英语也不例外。相比公共英语词汇大多源于普通社会交往和生活交流,材料化学专业英语词汇往往在普通英语读物中难以见到且具有较为复杂的表达方式,常常令学生望而生畏。在作者所带的材料化学专业的学生中,部分普通英语较为优异、词汇量较大的学生也认为材料化学专业英语词汇没有普通英语词汇中的规律,难以形成较为系统的记忆。由于材料化学专业英语的词汇大多数为专业词汇,涵盖高分子材料、无机材料、复合材料等众多材料的专有名词,数量众多,对大三年级的本科生初学者来说很难形成较为系统的记忆,因此在学习过程中很难激发学生的兴趣。而在部分材料化学专业课程中,特别是《仪器分析》课程的教学中时常需要穿插以英文首字母为简称的仪器分析方法,如X射线衍射法(X-ray diffraction)简称为XRD,扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy)简称为SEM等。同样地,该类简称在高分子材料学中也十分常见,如聚乙烯(polyethylene)简称为PE,聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)简称为PVC等。相比复杂的专业词汇的英文全称,英文简称显然更容易被学生牢记,并且英文简称在实际生活中也应用较多,学生除了能够从课本中学到专业词汇外,也能比较容易地在生活中了解到某种材料的英文简称,进而了解该材料的英文全称,由此形成联想记忆,方可较为容易地寻找到材料化学专业英语词汇的一般规律,增加专业英语的词汇量。因此在教学过程中,对刚刚进入材料化学专业英语学习的大三学生,可先帮助其回忆专业课上学过的英文简称,进而对其解释该简称的英文全称,一方面可带领学生复习之前所学的专业内容,另一方面可由此增加学生对专业英语的兴趣,使学生在专业英语学习过程中能够有成就感。
论文关键词:材料化学专业实验,实验教学,探索
材料化学是一个理工结合、学科交叉的新兴学科,在信息、能源、环境、航天等前沿科学领域起到越来越重要的作用。目前, 许多高校设置了材料化学专业实验, 我们根据我校办学经验和实际条件,并结合苏州经济社会发展对人才的需求,建立了与之相适应的培养目标及专业实验内容。为了让学生了解先进的材料合成与制备方法,掌握高技术材料性能的最佳测试技术,具体设置了材料合成与加工和材料性能测试相结合的专业实验教学大纲[1-2]。本文结合我们的教学实践过程,谈一下材料化学专业实验教学过程中的一些做法和体会。
重视实验室建设,保证教学质量。实验室建设主要包括两个方面,硬件条件和软件条件。具体的说,硬件条件包括实验室基础设施建设,实验仪器和大型设备的购置等等;软件条件包括实验教学大纲制定优化,教师队伍思想道德素质,教育教学能力等方面的建设。具备优良的实验室硬件条件和优秀的教师队伍是保证教学质量的必要条件。
1.实验室硬件条件建设
必要的基础设施和优良的实验条件,是顺利开展实验课程,保障实验室安全的先决条件。我校材料化学专业的实验室面积达到500 m2,实验室分为材料合成实验室和材料性能测试实验室两部分,主要承担了材料化学专业的专业实验和本科毕业论文等教学任务。
随着现代化仪器技术的高速发展化学论文,培养掌握现代化测试技术的人才是社会发展的迫切需要。为此,我校花大力气引进了一大批与材料化学专业有关的先进测试仪器,并为材料化学专业开设了现代分析与测试实验课程,主要目的是引导学生全面熟悉和系统掌握测试材料的常规科研方法,包括红外光谱、紫外分光光度计、荧光分光光度计、热分析仪、比表面仪、纳米粒度仪、电化学分析仪等仪器多种测试方法的介绍和使用,这些仪器偏向于基础化学性质研究,它有助于学生掌握材料的各项微观性能。
同时,我们还开设了用于研究材料电学、硬度、力学等性质测试的实验。实验仪器包含了纳米Zeta电位测试仪、体积电阻测试仪、简支梁试验机、布氏硬度计、电热平板硫化机、单螺杆挤出机、桌型老化试验机、氧指数仪等大型仪器。学生在学校里熟悉了这些仪器的操作和使用以后,我们还会积极联系一些相关的单位,引导学生到企业进行相关的实习操作,使学生能够将学到的理论知识和具体实际相结合。
2.实验室软件条件建设
软件条件建设的主要摘要对教学内容深入了解,合理组织编排,采用合适的教育教学手段,与同学多做交流,不断总结教学过程中发现的优缺点,找到最佳的传授知识手段。
2.1 紧跟专业方向特色,制定实验教学大纲
材料化学专业实验从大三开始开设,此时学生以及通过前两年的基础实验课程的学习掌握了实验的基本操作技术,更容易接受一些较为专业,相对复杂的实验项目,同时也要紧跟材料化学专业的专业方向特色,这就成了我们在制定实验教学大纲时的宗旨。
我校的材料化学的专业实验分为高分子与无机两个方向论文格式。我们根据理论课与实验课相衔接的原则,通过开设一些与高分子物理,高分子化学,无机功能材料等课程相关的典型高分子和无机材料合成实验、性能表征及加工修饰实验,加大对学生动手能力的培养力度,使他们对高分子材料研究领域有更深一步的体会,对高分子材料制备工艺、组成、结构与性能之间的相互关系及其规律有更加明确和深刻的认识。
2.2 精心选择实验,合理编排顺序
我校根据材料化学的专业背景和培养目标,对材料化学高分子方向的实验总共安排8个实验,其中6个为必修实验,2个选修实验从教学大纲中的14个实验中根据实验需要选取。8个实验中有材料的合成实验,也有材料性能加工测试实验化学论文,安排实验顺序时我们依据连贯性的原则,尽量使两个甚至三个实验能够串联起来,形成一条链,例如,我们通过“聚乙烯醇缩甲醛(PVF)胶黏剂的制备及性能测定”这个综合性实验,学生可以掌握聚乙烯醇与甲醛在酸性条件下发生缩合反应的基本原理,以及缩合反应的具体实验技术,最后收集到的产物我们可以作为下一个实验“GPC法测定聚合物分子量及分子量分布”的一个辅助测试原材料,学生可以进一步了解凝胶渗透色谱的基本原理,掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的实验技术及数据处理。这样的实验安排有利于将各自独立的单个实验有效的串联起来,增加实验的综合性,更加有利于学生以后从事科学研究思路的培养,提高学生分析、解决问题的能力。
2.3严格考核制度,提高学习效果
只有严格要求学生,规范考核制度,才能有效的提高学生的学习效果和学习积极性。我们的教学与考核方式采取实验预习报告、实验操作技能和实验报告综合评价的办法,即实验前,试验中,试验后这样一个办法。实验总成绩采用百分制记分,预习报告占总成绩的30 %,实验操作技能考核占总成绩的30 %,实验报告占总成绩的40 %。只有严格要求学生写实验预习报告,他们才会去查阅本实验相关的文献资料,对实验机理、实验步骤有相当程度的熟悉和了解,尤其对于一些设计性实验,会对实验的设计方案有更多更好的想法与思路,同时也增加了学生做实验的乐趣性。在实验的进行过程中,老师对实验的过程进行指导和监督,对学生提问,考核学生对实验的认识与理解程度,并予以打分。最后,实验报告综合反映了学生对实验的理解,数据处理等的完成情况化学论文,也是评价学生学习效果的一个重要因素。
2.4 加强师资队伍建设,提高教师素质
具备一只优秀的教师队伍是保障本科教学质量的基础和前提。我校材料化学专业实验指导教师和实验专职教师共计5人,其中教授2人,博士3人,硕士2人,已经形成了一支年龄、学历结构较为合理的实验教学队伍。实验专职教师实行坐班制,负责实验室相关仪器的日常管理和养护工作,根据实验教学大纲安排实验教学进程表。我们严格要求实验教师认真备课,每个实验项目开始前都要做预实验,对实验中可能出现的各种现象和各种注意点都记录下来,对于一些实际的样品,测出准确的数据,做到心中有数。实验教师在实验指导过程中要充分调动学生的积极性,激发学生的潜能。激发学生的潜能可以有很多方法,比如说改进实验方法,改变原料配比,改变模具形状,改变测量方式等等,都是很好的尝试[3]。教师的业务水平直接影响到实际的教学效果,所以教师在平时的教学过程中要注重积累,努力提高自身各方面素质。
关键词:材料化学;建设;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0096-03
材料化学是在学科的生长和发展的互相交叉、互相渗透中,由作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学而形成的。材料化学是以材料为研究对象,主要研究材料在制备、使用过程中涉及到的化学过程、材料性质的测量,并不是材料的化学性质。随着科学技术的迅猛发展,材料化学所面临的各种困难,需要通过不同学科之间的相互交叉与融合来解决。而学科的交叉和融合,就是在不断的改革中进行和完善起来的,材料化学的兴起就是一个典型的例子。新材料技术是国家重点发展的高新技术之一,且与重庆市的地方经济紧密相连。作为重要的专业基础课程,《材料化学》是材料类专业的一门专业主干课程,该课程力图融会不同学科,建立起各学科专业基础知识的共同点,汇集各学科专业语言的相同点,并使教学课程系统化、整体化,从而使学生尽快地接近并领悟材料科学的专业和前沿领域。本人结合在西南大学材料学院硕士《材料化学》课程中的教学经验及科研中的实践体会,首先对该课程存在的问题进行了阐述,然后在教学内容、方法和手段、培养要求以及实验教学等方面对该课程进行了探讨并提出了该课程教学对策。
一、《材料化学》课程中存在的问题
首先,材料化学是一门新兴学科,该学科发展时间较短,课程教学资料较少。不像传统的基础化学学科那样,经过长期的教学和科研积累已经产生一些经典而权威的教材和参考资料。近年来,尽管已出版了一些关于材料化学的教科书,但由于教材的侧重点不同,其教材内容大相径庭。在21世纪,随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学学科领域的不断进展,作为新兴学科的材料化学发展日新月异,各种新材料层出不穷,并在基本原理、制备技术、表征手段以及性能研究等方面取得了很大的进步,但针对《材料化学》课程的教材内容较老,更新较慢,以至于本学科的新技术、新成果的研究和进展不能及时充实到教材中。
其次,如何设置材料化学专业相关课程,并建立起相关课程之间内在、合理的联系,以及如何安排好材料学与基础化学学科的相关课程等方面,目前还有很多问题值得探索。另外,《材料化学》课程以化学的基本概念、原理及定律为出发点,阐述材料本身的结构、性质以及它们在外界条件下发生的变化现象,以揭示其变化规律,从而指导材料的科学研究与开发。迄今为止,国内开设材料化学学科的大学有几十所,其地域分布呈现工业布局特点,即东部多于西部,北方多于南方。目前,如何在较短的时间内,让学生了解并掌握材料化学以及相关领域的基础内容和专业语言,是我们研究的一个重要课题。另外,如何在有限的学习时间内,合理安排材料化学及其相关课程的学时比重,也有待于进一步研究。
二、根据学科特点,用心组织教学内容
材料化学融合了材料学和化学两大类学科,材料化学专业的基础课程主要涉及物理学、热力学、材料化学、冶金学、电化学等方面知识,特别是无机化学、物理化学,因此该学科涉及的内容极为广泛;同时,针对研究生的教学层次,在内容的深度、广度和新颖性上又有一定的要求。因此,教师在材料化学课程教学内容的组织上,必须根据本课程的学科特点,兼顾广度和深度,体现内容的新颖性,还要力求反映当代材料化学前沿理论、科技成果、应用前景和最新发展动态,以及材料学与工程产业的发展状况。在教学内容方面,我们务必要使学生从材料自身的结构、性质、制备和表征等基本要素出发,理解材料科学中的相关化学问题,做到理论与实践相结合,从而将自己所学的化学知识应用到材料的研究与开发中。另外,通过对该门课程的学习,使学生充分了解材料科学的发展状况,并掌握一些新概念、新技术、新工艺;同时还要使学生掌握纳米材料、能源材料等新材料的基础知识和理论,以及物理化学、电化学、催化化学等化学知识在材料化学中的应用。目的是培养学生运用化学知识解决实际问题的能力,使学生理解并运用新型材料的制备方法。本课程教学中,我选择了朱光明教授编写的《材料化学》作为教材,另外,还选择了唐小真教授编写的《材料化学导论》和石德珂教授编写的《材料科学基础》作为主要参考书。根据材料化学的学科特点,我们将教学内容分为两大部分:第一大部分是材料化学的理论部分,其内容主要包括材料的结构、固相反应和热力学基础等;第二大部分系统阐述材料的设计、化学制备和表征技术等,是理论部分的延伸和应用,同时,这部分内容还结合本校材料专业的一些科研成果和研究进展,重点突出新型功能材料的化学制备方法。这样就加深了学生对前面理论知识的理解和掌握,开阔了他们的视野,激发了他们的学习兴趣、增强了他们的创造激情,为新材料的研究和开发奠定了坚实的理论和应用研究基础。
三、结合课程特点,灵活选用多种教学方法和手段
相对于本科生来说,研究生的思维更加活跃、思路更加清晰、动手实践能力较强、自学能力更强、更喜欢去主动学习,因此,在教学中,我们要充分利用这一特点,改进传统课堂以教师为主、学生为辅的教学方法,积极实行启发式、互动式和讨论式教学,有意识地采用设疑或质疑的方式,引导学生独立思考,分析讨论得出正确的结论,由接受知识转变为创造知识。同时注重启发学生的思维方式,着重培养学生的逆向思维和发散型思维,培养学生创新意识和创新能力,从而提高学生的综合素质。例如在讲授各种新型材料时,我们要多留给学生一些自学和独立思考的时间。为培养学生的自学能力和提高学生学习的积极性,我们实行了学生参与教学这一新体制,改变了传统以教师为中心的教学方式。在每次上新课前,我们让学生课下通过图书馆和互联网等媒介积极查阅相关资料,制作成PPT参与讲解,并回答同学的疑问。通过这种方式可以提高学生学习的兴趣和主动性,能够使学生主动地参与到课堂教学中,活跃课堂气氛,从而有助于锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力,使学生由被动学习变为主动学习;有助于帮助学生发现自己在学习中的问题,并及时进行解决和纠正,使教学方式呈现多元化;有助于师生之间相互沟通、交流、启发,形成良好的学习氛围。实践证明,这种教学方式比原来单一以教师为主的课堂讲授方法效果要好,且更受学生们欢迎。此外,教学手段也需要灵活多样。随着多媒体技术的快速发展,传统板书式的教学越来越少,而采用现代化教学手段(如投影、CAI教学课件、胶片)越来越多。当然,多媒体教学手段因其能大大提高信息传输量,快捷、方便等特点而备受人们青睐,但同时也有自己的弊端:因此,在《材料化学》课程教学过程中,我们采用传统的板书教学和现代的多媒体教学相结合,营造活跃的课堂气氛,使师生更好地交流和沟通,做到畅所欲言。多媒体能将文字、图形、图像、动画和声音等展现出来,使原本枯燥的教材内容变得生动有趣,从而调动了学生学习的积极性,使其主动参与到课程学习中来。总之,教学手段必须与学生自身情况相结合,必须与教学内容相适应。因材施教,才能做到事半功倍。
四、面向未来,将培养学生的科技创新能力放在首位
培养学生的科技创新能力,建立多模块、分层次、相互衔接的课堂教学体系,是我国课程教学改革的主线。我院围绕人才培养目标,改进课程结构,创新教学体系与内容,以课程教学体系改革为切入口,以“培养创新、应用型人才”为核心,这也是“培养能力、开拓创新、服务社会”的指导思想的基本要求。对学生科研能力和创新精神的培养不是短期内所能达到的,这是一个逐渐积累的过程,主要取决于教学过程中教师的启发和引导以及学生自己的自学能力。在对学生的培养过程中,要重视科研与教学相结合,并积极、生动地进行实例教学。在教材内容的选择上,力求做到精益求精。我们删减了内容陈旧、分析手段落后以及与时代脱节的内容;融入了当前材料化学研究的新成就,引入了科技创新成果,让学生真切地体会到当今科技发展的进展和趋势,从而激发学生学习的潜能和兴趣。在教学过程中,我们会适时地穿插一些科学研究的最新成果及其典型事例,目的就是提高学生对科研的兴趣,同时鼓励他们积极参与到导师的科研中去。通过学生亲自动手做实验使其不断受到锻炼和启发,从而培养了他们严谨的科学态度,提高了他们的动手能力和科研创新能力,使《材料化学》这门课程展现出前沿性、时代性和趣味性。
五、适应《材料化学》课程要求,精心组织实验教学
材料化学课程毕竟是一门新兴学科,为了让让学生更好地理解并学好该课程,我们还精选了《材料化学实验》课程与之相配套,目的是做到教学和科研实践相结合,使之成为一门实用性强的课程。为此,在配套实验课程中,我们专门设置了一个设计型实验:把学生分成几个小组,在老师的启发引导下,各小组独立设计实验方案,并将预习报告提交给老师,在实验方案审核通过后,各小组按预先制定的实验方案进行实验,同时观察、记录实验现象,分析实验结果,并针对实验过程中产生的问题提出切实可行的解决方案,得出实验结论,并组织学生互相点评,以熟悉操作技巧。设计型实验具有创新性,能够增强学生自主学习和实践的兴趣;激发学生的学习兴趣和拓展知识面;有效地提高实验教学的效果。这种设计型实验和专业教学相辅相成,产生了很有效的共鸣效应,使学生能在专业课程实验的基础上,为科研和以后的毕业设计环节打下了坚实的基础。通过设计型实验,一方面要求教师不能够只满足于书本上的知识,必须要不断地学习,同时加强自身科研能力,掌握好本专业的最新成果和前沿动态。
《材料化学》作为一门专业主干课程,对人才的培养起着重要作用。本人从教学实际出发,通过革新教学方法、优化教学内容、增强教学实践环节等途径实现该课程的建设与改革,但如何更好对该课程教学体系进行建设,仍需要进一步深入探讨与实践。
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关键词:高等电化学;研究生;应用化学;教学
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0063-02
“高等电化学”课程是上海电力学院应用化学专业硕士研究生的学位专业课,电化学研究方向是环化学院硕士点的主要研究方向之一,包含腐蚀电化学、材料电化学、化学电源、燃料电池等,每年研究生入学选择的研究方向中,与电化学有关的人数达到80%之多,这就要求研究生在第一年的基础学习中具备扎实的电化学基本知识,掌握电化学仪器的基本操作,才能在接下来的科研实验中游刃有余,做出成绩。但是上海电力学院统招进来的研究生电化学水平参差不齐,有材料专业、化工专业或环境专业,大部分学生在本科阶段并没有接触到电化学的相关知识,成为后续科研实验的一大阻碍。
因此开设“高等电化学”课程,使电化学专业方向的研究生可以系统学习电化学基本知识,掌握电化学仪器的基本操作,对研究生的培养起到良好的推动作用。
上海电力学院的“高等电化学”(3学分)课程设置是由原有的“应用电化学”(2学分)和“电化学研究方法”(3学分)两门课程合并而来,学分数虽然只有原先总学时数的60%,但要求不能降低,因此需要对该课程的教学体系、教学内容、教学方式等方面进行改革,方能适用实际需要。
一、课程教学团队优化合理
该课程的师资队伍原先只有2名教师(1名教授和1名副教授),经过建设,该课程组师资队伍已初现规模,已有6名教师,其中2名教授、3名副教授和1名讲师,梯队结构合理,形成了一支很好的教学团队。同时该教学团队分工合理,课程负责人现为该一级学科硕士点负责人、中国化学会电化学专业委员会委员、上海市学位委员会第四届学科评议组成员,长期主讲电化学类课程,具有很深的学术造诣和教学水平。另一名教授是新引进的教育部新世纪优秀人才,在化学电源研究方面具有很高的学术水平,其他三名副教授均从事本科生的电化学课程教学工作,在电化学内容上非常熟悉,另一名讲师主要是对电化学企业生产非常熟悉,对学生的综合训练指导帮助很大。
各位任课老师进行深入全面讲解,使课堂效果得到大大提高。该课程实际教学过程的主讲一般由3名教师完成,另3名教师参与整个课程体系的设置讨论、教学内容组织和实践环节的指导等工作。教学队伍中3 位主讲教师的分工分别是:1位教师负责电化学基本原理知识的讲解,包括电化学基础与理论等;1位教师负责电化学研究方法部分的讲解包括交流阻抗、循环伏安法等;另1位教师负责电化学加工与应用等,包括无机电解工业和有机电合成等等课程内容。另外,课外综合训练部分由6名老师共同指导并统一组织实施。在教学实施过程中建立了老教师的“传、帮、带”机制,同时也将理论教学与实践训练有机结合,课程教学团队定期交流探讨,形成了很好的协作机制。
二、教学内容不断更新
由于“高等电化学”课程内容丰富,既涉及电化学基础理论知识,又涉及电化学研究方法,还包括电化学的应用,特别是随着电化学技术及电化学理论体系的不断完善和深化,电化学的应用范围已广泛渗透到能源科学、材料科学 、环境科学、生命科学、信息科学和纳米科学等诸多领域。结合上海电力学院的专业定位和办学特色,应用化学硕士点专业主要围绕能源、环境及材料领域中的化学问题开展相关研究,培养学生具有扎实的应用化学理论基础和分析问题解决问题能力。因此,在该课程内容设置上除了保留相应的电化学基础理论和电化学研究研究方法外,在电化学应用部分重点突出能源、电力、环保相关的知识内容,即材料电化学、腐蚀电化学、环境电化学、电化学能源体系的设计和应用等,这些知识点的拓展也与学生今后从事毕业论文工作乃至今后的就业密切相关,受到学生的欢迎。例如,围绕电力材料防腐蚀的介绍,不仅包括腐蚀电化学机理、测试方法及防腐蚀技术等,而且着重介绍在电力企业现有的技术应用;随着新能源技术的发展,海上风电的发展十分迅速,其材料防腐蚀要求也很高,课程讲解时可结合电化学知识提出一些可能的解决方案。围绕当前新能源汽车的发展对电池要求很高,在课程讲解时专门围绕新能源汽车中各类电池的发展技术及材料技术进行系统分析,让学生了解燃料电池汽车、纯电动汽车、插电式混合动力汽车等不同电力驱动的差别等。还有围绕当前智能电网中的关键技术之一即电力储能,这也是发展分布式能源及普及新能源的关键技术之一,而电力储能技术中涉及到包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液硫电池等的选择和应用,这些内容均涉及到电化学中各类化学电源的技术及最新发展,这些内容的拓展对扩大学生的知识面有极大的帮助。
三、实践训练环节得到强化
在传统的课程实验设置过程中一般都是利用课内时间进行一些简单的实验教学与实验操作,很少进行系统性、综合性的训练,往往学生综合能力的提高也受到了限制。由于该课程的教学时数十分紧张,实验与实践环节在课内安排很少,需要充分利用课外时间进行实践环节的训练。课程教师一般在课程结束前一个多月对学生布置一个综合性训练的研究课题,包括课题的确立、文献调研、实验方案制订、实验操作、数据分析和论文撰写等各个环节。由学生利用导师实验室资源或学院的学科基地独立完成。事实上学院也拥有国家电力公司热力设备腐蚀与防护重点实验室、上海高校电力腐蚀控制与应用电化学重点实验室、上海热交换系统节能工程技术研究中心、上海电力能源转换工程技术研究中心、上海防腐蚀新材料工程技术研究中心等高水平学科基地,这些研究基地有非常先进的电化学仪器设备及相应的分析测试设备,包括光电化学测试系统、电化学工作站、电池测试系统、原子力显微镜、盐雾箱、动态模拟试验装置、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等。这些仪器设备均对学生开放,通过综合训练有利于他们全面了解该课程体系所涉及到的仪器设备及实际应用,同时通过实践也能大大提升他们对电化学理论的理解及提高他们分析问题、解决问题的能力,也使学生初步熟悉了进行科研环节的各个步骤,真正使学生近距离接触并使用了这些学科平台基地的先进的一起设备,使学生的视野得到了开阔,通过动手实验也培养了综合实践动手能力。
四、教学改革初见成效
通过该课程教学的改革实践不仅大大提升了学生对该课程的兴趣,而且促进了学生对电化学专业知识的掌握。学生在电化学相关的领域中参加科创比赛和学术交流中屡屡获奖。仅2013年就有10名同学获奖,占学生数的20%,其中3名同学获得上海市高校科创杯比赛二等奖和三等奖,1名同学获上海市陈嘉庚青少年发明比赛三等奖,1名同学获中国电化学会议优秀墙报论文奖,1名同学获全国电厂化学会议优秀论文奖,3名同学获全国腐蚀大会优秀论文奖。学生在电化学领域的学术论文质量有大幅度提升,近两年学生作为第一作者在国际电化学顶级期刊SCI一区期刊 (Electrochim Acta 和Journal of Power Source)发表了6篇论文,在SCI三区期刊( Solid State ionics和 Journal of Alloys & Compounds)上发表了2篇论文,充分反映了本课程建设的成效。从近几年该专业学生获得学校优秀硕士论文的论文题目来看,90%都与电化学密切相关,学生毕业就业岗位中需要的专业知识与电化学具有关联度的也占60%以上,这充分说明了该课程对学生的发展具有重要作用。
五、结束语
“高等电化学”课程作为上海电力学院应用化学专业硕士研究生的一门学位专业课,对该专业学生的培养具有重要作用,虽然本团队围绕师资队伍建设、教学内容更新和实践环节提升等方面进行一些改革与探索,并取得了一些初步成效,但为了更好地适应社会对高素质人才培养的需求,还有许多工作要做,包括对课程体系全面合理的梳理、教材的合理选择与更新、实验技术的进一步发展与完善等等,真正为培养不仅大大提升了学生对本课程的兴趣,而且也为学生进行后续课程学习以及毕业论文的撰写打下了扎实的基础。
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学校在1999年将“大学化学”课程列为校级教改项目,并随着2002年院校合并、专业调整,在2004年又将“大学化学”课程列入省级教改项目进行研究.通过几年的教改实践,在广泛调研和吸收国外先进教学经验基础上,对“大学化学”课程从教学内容和教学方法上进行了多方位改革尝试,以期探索新形势下“大学化学”课程的教学新模式.1课程名称的历史沿革大学化学,曾又名普通化学,与“GeneralChemistry”中文译法有关[2].1997年以前,与国内多数院校一样,河南科技大学将非化学化工专业化学课程称为“普通化学”.随着教育教学改革的深入,普遍认为“普通化学”译名掩盖了课程的真实教学目的、教育任务和教学内容.1997年,全国开展面向21世纪课程体系和教学内容的改革,河南科技大学借此对本科教学计划进行大调整,把“普通化学”更名为“工程化学”,并把“工程化学”列为各工科专业的必修课.但在实际教学中又发现“工程化学”的含义太窄,不能全面反映人们生产、生活、环境等各方面与化学的联系.表现在化学已经渗透到医学、生物学、物理学、农业科学、地质科学、计算机科学等诸多学科领域,并影响着人类的衣食住行、生老病死等社会生活的多个方面,化学社会化已成为当今社会的显著特点之一.因此,21世纪的高等化学教育势必面向全体大学生,化学课程应与大学物理、高等数学同等重要,属于非化学化工专业学生的素质教育课.为此,1999年将“工程化学”更名为“大学化学”.
课程教学目标
21世纪对工程技术人才的培养提出了更高的要求,更加注重培养学生的综合素质和创新能力.未来人才质量的差别,不仅在于专业知识和技能,更在于人才的基本素质,其中文化素质和创新能力居于重要地位.化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门基础自然学科,由于自然科学发展的日益微观化和交叉化,化学科学研究所涉及的内容日益广泛、深入和复杂,化学同其它学科相互渗透的关系日益密切.非化工类专业学生学习化学,不仅是学习化学知识,更重要的是学习化学思想以及分析问题、解决问题的方法[3].据调查,大部分报考工科院校的中学生实际在高中二年级后就不再学化学.而这些虽选考化学的中学生,大都考取的是非化学化工类专业,在大学里大都只有一门化学课.因此,大一化学课程的教学内容和培养要求就决定了非化学化工类学生今后所具备的化学素养,学生通过大一化学课程的学习在化学素质方面应比中学生有质的提高[4].考虑到目前中学化学课程的基本要求、中学生的实际水平以及大学中其他专业、课程的设置情况诸因素,将“大学化学”课程的教学目标确定为:通过本课程的学习,使学生熟悉化学的基础理论知识,掌握必要的基本实验技能,能以化学观点分析、解决专业和生活中出现的化学现象和问题,具备基本的化学素养.
课程内容优化与课程体系重组
依据“大学化学”课程的性质和教学目标,该课程的教学内容应注重理论联系实际,突出化学知识的科普性和应用性.简述化学反应的基本原理、物质的结构基础等基本理论知识,体现化学与多门学科间的交叉渗透及相互作用,反映化学在现代社会生活和工程技术中的应用新成就.为此,在课程教学内容方面进行了优化,重组了课程体系.教材是向学生传授知识、技能和思想的重要媒介,是提升教学水平和保证教学质量的前提,因此教材建设是全面实施“高等学校教学质量与教学改革工程”的重要一环.1998年以前,河南科技大学非化学化工类专业一直沿用浙江大学化学教研组编写的《普通化学》,1998-1999年,曾试用浙大陈林根教授编的《工程化学基础》,两种教材在内容编排方面虽各具特色,但随着高校的扩招、专业结构的调整,课程内容有待优化组合.为此,针对非化学化工专业特点,汇集多年的教学经验,结合该课程教学学时少,涉及专业面广的具体情况,吸取兄弟院校的经验,借鉴同类教材的成功之处,在广泛调查研究的基础上于自编了《大学化学》教材,在教学内容及组织编排上均作了较大调整.
1精简理论,强化实用随着化学学科的发展及其应用领域的扩大,化学理论知识也在丰富和加深,需要向学生传授的内容会越来越多.因此,针对非化工类专业学生多数仅需熟悉和了解化学知识的角度出发,大幅度精减了原《普通化学》中化学原理、物质结构、化学品制备、计算和检测等方面的内容,适当保留了必要的化学基本理论,充实了应用型实例和科普性化学知识,尤其是精选了常见的和具前沿性的应用实例,补充了与化学学科相关的材料、环境、能源和生命等学科的内容.
2突出化学对其他学科的渗透作用学科交叉渗透是当代学科发展的突出特点,化学学科尤为突出,需要在各学科人才培养体系中必须讲授化学方面的知识.“大学化学”教学内容的改革,突破了原《普通化学》和《工程化学基础》的知识体系和结构模式,将化学与材料、化学与生命、化学与能源、化学与环境以及化学与工业用油等设专章讲授,并特别体现了化学在工程技术中应用的新成就.因此,自编《大学化学》教材内容共设八章,其中1、3、5章属化学基础理论,2、4、6、7、8章为交叉学科.
3合理编排章节内容对《大学化学》教材内容采取优化整合和科学编排,化学基础理论集中在1、3、5三章中讲述,交叉学科专章紧跟其后,形成化学理论和专业实际的有机结合,但又保持了化学知识的系统性和逻辑性.例如,第1章中讲述化学反应的基本原理,第2章则介绍化学能源与新能源的开发利用,第3章讲述化学中溶液的特性,第4章讲述环境的化学污染与保护,第5章讲述物质的结构,第6、7、8三章分别讲述化学与材料、工业用油及化学改性、化学与生命[5].
4拓展教材适用面根据授课专业的具体情况,主讲教师可依据内容与专业的相关性,有选择的讲授.例如:对环境设计、土木工程等专业,系统讲授第1、3、4、5章全部内容,重点讲解第6、8章部分内容,简单介绍第2、7章内容;对交通、车辆专业,系统讲授第1、2、3、5章全部内容,重点讲解第4、6、7章部分内容;对机电系的机电、液压、机制、轴承、测仪等专业,系统讲授第1、3、4、5章,重点讲授第2、6、7章部分内容,第8章只作简单介绍.为增强学生的学习积极性和兴趣,可在相关章节中穿插播放一些音像材料,如第4章穿插环境问题、第6章穿插高分子材料.#p#分页标题#e#
5完善教材内容与出版使用自编《大学化学》教材内容由浅入深、通俗易懂,每章后编有适量习题和思考题,便于学生自学和练习.教材初稿于1999年完成,先自行印刷在原洛阳工学院五个系18个专业试用,稍加修改后于2002年由西北工业大学出版社出第一版.2005年,融合本校和其他院校教师在授课中对本教材的使用体会,对第一版进行了修订完善,再由西北工业大学出版社出第二版.目前,河南科技大学工科院系中几乎所有非化学化工专业均使用本教材,洛阳理工学院部分工科专业也选用本教材.
探讨高质量教学方法
随着科技的快速发展,新理论、新技术将不断涌现,使得教学内容的增加与教学学时的减少成为制约高等学校课堂教学的突出矛盾.因此,在探索教学内容创新的同时,为提高教学质量,还应研究和改革“大学化学”课程的教学手段和教学方法.
1制作多媒体教学课件为配合自编《大学化学》教材的使用,目前已将授课内容制成多媒体课件,并在2003年秋季投入使用.课件中,化学原理、物质结构中多数抽象内容采用动画、图景、模型来表述,化学在工程和生活中的应用实例利用录像来演示,形象逼真,学生如同置身于社会生活、生产情景中,既克服了口头表述的抽象性,又拓宽了教学内容.
2精选授课内容在广泛调查研究的基础上,仔细分析学生已具有的化学、物理、数学基础,找准衔接点,避免重复,使授课的重点集中对新概念的理解和新知识的综合运用上.对学生通过自学可掌握的内容,教师只作引导性或归纳性讲解.比如,中学化学中有关化学平衡及平衡移动、影响反应速率的因素、反应的热效应、氧化还原与电化学等定性知识已有比较详细的了解,但缺乏定量的概念,因此平衡常数、速率常数、热效应、电极电势等的计算,在“大学化学”授课中应作为难点和重点予以详细讲解.
3改善实验教学内容化学是一门实验性很强的学科,实验又是工科院校高素质人才培养的重要环节.戴安邦先生曾提倡:“只重视传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育,全面的化学教育要求化学教学既传授化学知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德.”因此,在“大学化学”课程40学时的教学中安排了8学时的实验课,占总学时的20%.精选了4个实验,包括验证性、应用性、仪器操作和自行设计实验.通过实验,可以巩固和充实课堂中所学理论知识,培养学生独立分析问题、解决问题和动手能力.5课程教改成效自编《大学化学》教材及配套《大学化学实验》指导书已在多届学生中延续使用.目前,每年共有5个院系、19个专业、56个班、4200余名学生、12余位授课教师使用本教材.结合各专业特点,授课教师在授课内容上有所侧重,并通过实验,巩固对课程的理论学习,培养基本的化学技能.为及时了解“大学化学”课程教改效果,近三年来,多次采用问卷调查、座谈会及其他形式,征询各方面对“大学化学”课程改革的意见.