前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的化学工程与工艺知识点主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:化工过程;设计;优化;研究生;课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)33-0060-02
《化工过程设计与优化》课程是化工类研究生专业课中的一门综合性强,知识面广泛的化学工程专业课,可以培养化学工程专业学生的工程实践意识,受到国内化工专业高校的重视。合肥工业大学化工学院制定了《化工过程设计与优化》的研究生课程计划,学院经过研究,决定从2006年开始在化学工程专业研究生中开设《化工过程设计与优化》选修课程。经过几年的教学实践,改进了教学内容和教学形式,开课取得成功。在近6年的校本部研究生及企业研究生班教学过程中,我们对课程内容和教学方法进行了一些有益地尝试,逐步形成了一套适合本校学生特点的教材,培养了学生的化学工程实验意识和工作能力,毕业学生受到用人单位好评。
一、分析取舍国内外相关教材的教学内容
“优化”已成为一门系统的数学理论性学科。国外的一些原版教材或译书箱大多涉及优化的数学模型建立、因素分析和计算等理论,或者介绍Aspen Plus和PRO/II等软件的应用等。教材的数学理论性强,难度大,与化学工程关联度偏小,难以直接用于本校化学工程专业研究生的教学。国内出版的化工过程与设计方面的教材较多偏重工艺描述,与化工优化知识的结合点少,不能直接采用。我们从国内外的教材中进行选取,注重各章知识点完整性和连贯,强化工程实践意识的培养。经过几轮教学效果比较和学生反馈,最终确定总学时32,主要教学内容分为:①优化基本理论及概念;②优化理论在化工领域的应用;③项目立项及化工厂设计;④化工过程优化与设备选型;⑤化工与优化专题讨论。近年来,通过与华东理工大学、天津大学等高校的调研与交流,收集整理相关的图书资料,我们还对现有教学讲议及PPT课件进行了一些充实和完善,最终形成包含有化工基础知识,管路及设备选型,工艺路线优化,各种操作单元设计优化与组合方法,公用工程设计,计算机辅助设计基础知识,可研性报告编写,技术经济分析,绿色化工过程等适用合肥工业大学的生源状况的教学讲义及PPT,解决了课程缺少合适教学资料支持的问题。
二、改革教学方法,因人施教
随着研究生招生人数的增加,合肥工业大学化工学院研究生的生源发生较大变化。2012年度,“211”以上生源占33%,其他大多为阜阳师范学院、合肥学院,皖西学院等本省非工科背景生源。这些学生中,有的缺乏化工基础知识,有的实际工作经验丰富,但理论功底薄弱。针对生源情况,我们在教学中注意适当补充一些基础化学工程知识点,通过化工与优化专题讨论教学过程,布置相关章节阅读作业,补充理科或师范生源学生的化工管路,流体输运机械,反应釜,搅拌器类型,板式塔或填料塔等知识点。通过教学方法上的设计,通过4~5个学生搭配组成的学习小组,共同完成一个设计型课题,让非化工专业背景学生掌握化工设计的基础知识。对基础好的学生,则布置Aspen Plus、PRO/II和ChemCAD软件应用专题,让学生通过工艺过程,掌握计算机辅助设计、模拟及优化系统知识,参加化工项目设计竞赛。在教学过程中,教师把与企业合作中得到的感受向学生做生动地讲解,并结合企业中的化工优化与化工厂设计实例,课堂气氛活跃,师生有所互动,受到本校学生及企业研究生班学员的好评。
三、培养学生的化工经济分析和绿色化工思想
近年来,国家对化工项目申报和实施过程有了法定程序,如项目经济分析,可行性论证,安全与环境评估及社会影响等流程。一些用人单位反映,相当多的化学工程专业研究生不会编写项目可研性报告,不了解项目的设计―评估―施工―验收―冷模―中试―生产整个流程。中国化工学会理事长等专家在合肥工业大学做学术报告时,曾呼吁化工学院应对研究生增设化工项目的可行性报告编写,项目经济分析,平立面优化设计及绿色化工等课程。因此,教学过程中,我们以化工学院与合肥安邦化工有限公司合作开发的“2000t/a溶剂法TAIC交联剂的清洁生产技术研究及产业化项目”为范例,从项目建议书开始,在课堂上把科研报告,环评,安评,总图设计,施工图设计等资料展示给学生,讲评化工厂建设的资料编写技巧,使学生对化工厂设计过程有了认识。在安徽省化工设计院的帮助下,结合该项目的设计图纸,补充学生化工设计制图、识图知识及化工产品的分类等国家标准。
四、在教学过程中丰富教学内容,改进教学方法
《化工过程设计与优化》属于新开课程,考虑到缺少教材和教学经验,化工学院把《化工过程设计与优化》课程定位为研究生的专业选修课,进行教学实验。在2006学年选课过程中,研究生导师和学生对这门课不太了解,选课的学生只有5人。起初,我们从图书馆查阅有关优化和化工设计的图书资料,从20多本相关图书中寻找出相关的教学素材。例如考虑到化学工程专业学生的理论数学基础较弱,我们避开严格的数学推导过程,直接采用应用数学的优化结果,如求取极值和黄金分割法等一些优化方法,来处理化工领域的一些工艺优化问题。我们将管路计算,污水处理,工艺参数,换热器,精馏塔的设计与优化作为第二章。课程结束后,布置一些化工过程的优化专题课外作业。在承担的教学过程中,先后补充了常见化工单元操作优化与设备造型,化工识图,化工经济评价,绿色化工设计等内容。随着选课人数的增加,我们在教学方式上进行了改进,增加专题讨论环节。将学生分为若干个专题组,让学生根据所学知识,通过查阅文献,对管路设计及优化,项目建议书,搅拌器形式与选型等某个单元进行演讲和讲评,调动了学生的工程实践意识,活跃了课堂学术气氛。我们对学生的专题作业进行总结,从中选定一些新的知识点,补充到课件,用于下年的教学。
《化工过程设计与优化》课程处于发展与完善阶段,涉及的内容多,教学内容起点高,国内各个高校还没有相对固定或成熟的教辅资料。从师资上讲,教师的工程实践经验不足,难以把握教学内容。拟通过与同行交流学习,完善教材内容和教学形式。
参考文献:
[1]何小荣.化工过程优化[M].北京:清华大学出版社,2003.
[2]刘道德,等.化工设备的选择与设计[M].长沙:中南大学出版社,1991.
[3]陈声宗.化工过程开发与设计[M].北京:化学工业出版社,2005.
[4]胡上序,等.化工过程的建模/仿真和优化[M].杭州:浙江大学出版社,2006.
[5]祝湘陵,郭海敏.高等教育综合化与工科研究生创新型人才培养[J].长江大学报(社会科学版),2007,31(1):117-119.
[6]李柏林,张建伟.“石油化学”课程改革与实践[J].中国电力教育,2010,(28):93-94.
[7]刘敏,罗婕,戴玉春.仿真技术在《化工原理》教学中创新应用与实践[J].河北化工,2010,33(9):71-73.
[8]Warren L.McCabe Julian C.Smith Peter Harrott Uint operations of chemical engineering,sixth edition,McGraw Hill Education,ISBN 7-5025-4428-3,2001.
一、课程教学内容安排
生物工程的内容十分丰富,有限的课时内不能面面俱到地进行较为深入的讲授。因此,教师在教学内容的安排上,既要保证突出重点内容,又要兼顾知识内容的全面性。此外,还需要引入一些学科前沿成果,以跟踪迅速发展的生物技术的进步。我们对于课程教学内容的安排,特别注意了以下几个问题。
1.组建课程模块,合理安排教学内容。以生物技术的应用发展为导向,将本课程的教学内容划分成三部分:①绪论,介绍生物工程沿革及前沿。②生物技术基础,详细讲述基因重组技术、蛋白质和酶工程、细胞工程的基本原理,技术路线及特点,旨在帮助学生建立牢固的理论基础、掌握相关技术的应用方法。③生物技术的工程化应用及发展,重点介绍发酵工程、生物医药工程和环境生物工程,通过多个与人类生存和发展密切相关的案例的教学,培养学生综合知识的能力、融汇创新的能力。
2.让学生了解生物工程学科的全貌。课程的绪论部分分别从生物工程的沿革、生物工程的原理及特点、生物技术的应用及前沿发展、生物技术及其产业所发挥的巨大的社会和经济影响力等角度进行讲授,帮助学生标绘出一副生物工程的全貌图:从基础理论的研究突破、生物技术的应用发展、到渗透至各国民经济主要领域中产生的巨大影响,期间产生的反作用又促进生物学基础理论的研究突破。这个过程周而复始地推动着社会的变革与进步。
3.宽泛基础知识面,强调理论联系实际。生物工程是一个具有丰富学术内容的领域,而本课程课时有限,不能详尽地涉猎各个知识点,因此,如何设置课程内容就成了影响教学效果的主要因素。本课程对基础知识的教授强调的是“宽泛”而非“深入”,要求课程设置的基础知识教学能够满足学生理解生物技术的基本原理即可,而对于生物技术的实践应用则给予了重点关注。课程坚持理论联系实际,运用综合性案例,让学生了解从基本原理出发到实践应用的过程,学习综合应用所学知识解决问题的方法,培养科学思维方式。
4.以生物技术的应用为导向设置教学内容,跟踪学科前沿。在对课程的基本原理讲授后,根据学生的工程专业教育背景和将来作为社会工作者的特点,我们引导学生学习工程化应用方法,这是更为重要的教学环节。这部分教学内容占据了整个教学内容的相当大的比重。如,微生物发酵工程、细胞培养技术使生物技术产品实现产业化;生物医药工程中集中了生物技术研究的前沿方向和热点,各种生物技术在此融合;环境生物工程致力于建立人类与环境的和谐关系,以实现社会的可持续发展。本课程分别选择这些领域中的主要内容作为重点讲授部分,如转基因动物制药、单克隆抗体技术应用、固定化酶技术及酶法分析、环境污染的生物治理等,安排了较多的教学时间,以使学生更好地了解生物技术的新进展。
二、教学方法探讨
生物工程学是生命科学与工程技术结合所形成的一门综合性学科,基于研究对象(核酸、蛋白质)及层次(分子、细胞、个体)不同构建了不同的生物技术分支领域,同时基于应用领域的不同也形成了各自富有特点的应用技术,如生物医药领域中蛋白类药物的生物构建和生产、环境治理与保护中微生物的生物转化过程技术等。由于教学内容覆盖面广,为了提高教学效果,本课程在教学方法上进行了以下几个方面的探索。
(一)以生物技术原理为主线贯穿教学活动
本课程的教学活动以生物工程的原理为主线展开,形成了基因工程、蛋白质和酶工程、细胞工程、发酵工程等章节,以使学生在较短的时间内掌握各种生物技术的原理和应用方法。同时,通过对生物技术应用较为深入的生物医药工程、环境生物工程等内容的安排,培养学生根据应用对象的特点和要求综合应用所学理论知识的能力。
(二)理论联系实际,引入案例教学
发酵工程是将生物技术产业化的重要环节,包含了从菌种培养到制备合格产品的过程。[5]菌种决定着发酵生产工艺方法,发酵工程中高产菌种常常是采用生物技术方法构建的。发酵过程调控是基于微生物的生命代谢过程,培养条件的变化可以影响代谢途径。发酵产物的提取纯化是依据待分离目标物质的特性及待分离目的产物和杂质之间物性的差异来进行的,是决定生产成本高低的关键因素。如果只是按照发酵工程的过程来讲解技术基础及过程应用技术,涉及知识点多,知识点之间的相关性较弱,这对于刚开始接受专业课程教育的本科三年级同学来说,接受起来有一定的难度。而以具体物质的发酵生产为例进行分析,更为形象化,也容易被学生理解和接受。授课时,我们以红霉素的生产为例,分析了工程菌的构建方法与高密度发酵技术的应用,基于组分分离要求的分离纯化工艺方法的建立等,并将自己多年科研的成果结合至授课内容中。仅就红霉素的提取纯化而言,工程菌的引入及发酵调控技术的成熟,使红霉素发酵单位由原来的3000u/mL~5000u/mL大幅度提高至8000u/mL~10000u/mL,使得新分离技术的应用成为现实。目标产物的分离工艺由传统的“板框过滤-溶剂萃取-经过中间体盐的结晶纯化”发展为“微滤膜过滤-(纳滤膜浓缩)-层析分离-结晶纯化”新的分离工艺。该工艺利用层析操作的高分离效率实现了活性组分红霉素A与杂质组分红霉素B、红霉素C的分离;通过结晶过程中关键因素的调节,如结晶体系的组成及组成物的浓度变化、pH、温度、搅拌等,实现对产品粒度和晶形的控制,从而获得纯度高、药理活性强的产品。案例的分析过程加强了学生们的工程概念,如发酵产物的提取往往会涉及结构相似组分的分离,其分离方法的选择需兼顾分离效率高、分离条件温和的要求;微生物发酵是纯种培养过程,工程设备必须满足无菌操作的基本要求,发酵罐需要具备良好的混合能力,较高的传质、传热速率,且不能对菌体产生剪切破化;药物的晶形和粒度与药物的生理活性相关,现代药物质量控制指标除了纯度和杂质含量要求外,还有晶体的晶形粒度等结构指标要求;发酵产品的经济成本和社会成本概念等等。实现一个抗生素药物的现代化工业生产需要融合现代基因工程、细胞工程、化学工程的知识。
(三)课堂讲授与专题案例的调研相结合
本课程通过典型实例的剖析,加强了学生对基本原理的理解,并传授了生物技术的应用方法。我们时时跟踪生物技术领域的发展,对授课案例进行更新,以使教学内容紧密联系生物工程的新发展、新成果,体现该领域新技术、新水平,使学生感受到科学技术发展的巨大魅力,激发学习热情。但是,本课程的教学课时有限,课堂上不可能对生物技术各领域均充分展开。为了弥补这一局限,本课程在教学上设置了“专题调研+课堂谈论”环节,把生物工程应用专题案例的调研工作,以作业形式布置给学生去完成,并通过课堂讨论及提交论文的方式加以考查。[6]专题论文的完成及交流以小组为单位进行,教师组织学生组成学习小组,要求各学习小组在给定领域范围内对感兴趣的专题进行调研和论文的撰写。教师在组织学习小组之时,就将学习小组两两结对,要求各小组在完成本组专题调研的同时,对结对小组的课题也进行相应调研,并作为主审方在课堂上对结对组的专题内容设置提问,引导课堂讨论,而其他同学则可以对自己感兴趣的专题自由发表观点。
本课程要求,小论文要按照《华东理工大学学报》的稿件规范撰写,这也是对本科生撰写科学论文的训练,是专业素质培养的一部分。这种“专题调研+课堂谈论”教学模式,能让学生自动参与多专题的调研学习,达到巩固基础知识、拓宽知识面、深化专业认知的目的,同时能够较全面地训练和检验学生专业文献查阅、分析材料、归纳总结及思辨应对的能力。实践表明,这样的学习方式效果突出。学生李晓阳在听课小结中写道:“分组演讲、课程论文,每小组七八个人,不仅可以让我们自己动手获取知识,锻炼了动手能力,还能够培养我们团结协作的能力。只有分工合作才能把这项工作做好。”学生闫天一在小结中写道:“老师讲到了我国生物发酵工业发展的现状,虽然我国(抗生素)产量居世界之首,但生产效率比较低、产品附加值低、污染严重,主要以半成品(原料药)为主,这些都深深触动了我。在化学制药领域,我们仍是以仿制药为主。在21世纪,我想我们大学生的责任就是让中国不仅是世界的工厂,也要成为研发的中心。”
三、结束语
为了解目前化学工程与工艺专业选修课的教学情况,在广泛征求意见的基础上编写了《化学工程与工艺专业专业课程调查问卷》,对中国石油大学(华东)化学工程与工艺专业06、07级两个年级491名学生进行了问卷调查,调查的内容包括开课时间、学时安排、授课内容、授课深度、教材选择及学习收获等几个方面。
1.1开课时间调查
开课时间的调查主要是为了理顺专业课与专业选修课之间在教学内容上的前后衔接关系。一方面,在课程内容上,专业选修课应该与对应的专业课衔接上,另一方面,专业选修课与对应的专业课教学时间上不能相隔太长,相隔时间太长,专业选修课不能达到加深对专业课的理解、拓展专业素质的目的。目前,化学工程与工艺专业的《数据处理与实验设计》、《催化作用原理》、《能量利用过程原理》和《化工专业外语》等四门主要选修课程依次安排在第4~7学期,每学期一门。选修课开课时间调查结果见图1,认为选修课开课时间合适的同学占60.12%,需要提前的占29.55%,只有10.32%的同学认为部分课程需要推后开设。
1.2学时与授课内容调查
学时与授课内容的调查,主要是了解讲课内容能否达到拓展学生专业知识和能力的目的,同时了解学时配置的合理性。中国的大学教学经过了多年的改革与实践,一些硬性的改革的设置,比如对总学时的控制,使得专业选修课的学时偏少。通过这个问题的调查,可为学时与教学内容的配置提供合理依据。选修课学时安排及授课内容的调查结果见图2,认为选修课的学时安排及授课内容合适的同学分别占58.62%和55.10%,需要增加的分别占33.06%和37.17%,认为需要减少学时和授课内容的同学不到10%。总体来说,各选修课的学时安排及授课内容在原有学时及授课内容的基础上,可以结合目前的学科发展情况,适当增加一些新的内容。
1.3授课深度和教材调查
授课深度和教材的调查,主要是为了掌握专业选修课教学质量问题。专业选修课由于挂上了“选修”的帽子,容易使人误解为不重要的课程、可有可无的课程。实际上专业选修课作为教学体系的必要组成部分,是为了某一专业领域的知识系统而专门设计的供对该领域感兴趣的学生选修的“必修课”,一旦选定就应该像必修课一样对待。对任课教师来说,由于学生对专业选修课的学习态度不够积极、缺乏积极性,故对讲课的深度不作过高要求,对教材的选取也比较随意。通过问卷调查可以掌握专业选修课的教材更新需求,选用更加合适的教材。选修课授课深度及教材选用情况调查结果见图3,认为选修课的授课深度及教材选用合适的同学约占54%,授课深度需要加深的占32.65%,需要适当减小授课深度的占13.06%。认为选用教材基本合适及不合适的同学均占23%左右。
1.4学习收获调查
通过对课程学习收获的调查,可以全面地反映教学效果,检查授课是否达到预期的教学目的。同时也能够反映任课教师对教学大纲的执行情况,以及学生对本门课程的认可程度。教学收获主要取决于两个方面,一是任课教师的教学能否达到教学大纲的要求,二是学生是否具有积极的学习态度和求知欲望。通过对多门专业选修课学习和掌握情况的调查,可以分析出哪里是专业选修课程设置的薄弱点,哪里是课程体系的缺口。选修课的学习收获情况调查结果见图4,认为通过选修课的学习有很大收获的同学占31.33%,认为有一定收获的同学占63.65%,认为没有收获的同学仅占5.02%。
1.5课程设置调整调查
在调查问卷的最后,对学生期望增开的课程进行了调查。通过对专业基础课、专业课以及专业选修课的学习,以及相关的专业技能与实践训练,毕业班的学生基本上建立起了较为完整的专业知识体系,具有了初步专业就业能力。因而通过其自身的检讨,可以更加合理地发现现有课程体系的不足之处。通过一些专业选修课程的增减或者对课程教学内容进行调整,优化现有课程体系,实现专业选修课程的系列化、系统化。调查结果表明,认为需要开设新选修课的同学占56.82%,不需开设的同学占43.18%。这次调查的结果反映出,各选修课无论从开课时间、学时安排、授课内容、授课深度、教材选择等各个方面来说基本上是合适的,绝大部分学生通过专业选修课的学习,取得了较大的收获。总体来说,各选修课的教学取得了较好的效果。
2专业选修课系列化、系统思路
中国石油大学(华东)化学工程与工艺专业经过了近60年的发展,尤其是随着近年高校课程体系的调整和教学改革的研究,已经形成了较完整的专业选修课课程体系,能够较好地适应石油化工专业技术人才的培养需求。然而这次调查也发现了一些问题,对于这些存在的问题,应该从以下几个方面进行调整优化,以提高选修课在学生专业知识体系中的作用,为培养全方位的高素质人才提供保障。
(1)从选修课的时间安排来看,有近30%的学生希望将部分选修课的上课时间提前。但是从课程的衔接角度考虑,这几门课的时间安排基本合理,有的课程如《能量利用过程原理》,从与专业知识的关系方面来看,甚至需要推后,使学生在上完《石油炼制工程》等专业课,对炼油生产装置有一个全面了解以后再开设,这样讲课才有针对性,学生对课程的内容掌握更深刻。因此从总的课程体系来看,有些专业课的安排应该提前,以免影响后续课程的教学。
(2)从学时安排来看,有1/3的学生认为,应该增加选修课的学时,比如《能量利用过程原理》,由于化学工业是用能“大户”,因此化工节能尤其重要。通过《能量利用过程原理》课程的学习,可以培养学生的节能意识,对今后化工装置的设计和化工生产过程的优化都有非常重要的意义。而目前这门课的授课学时仅有32学时,学时安排非常紧张,有些内容不能充分展开讲解,影响了学生对能量利用过程全面、系统地掌握。
(3)从授课内容来看,有近40%的同学认为应该增加选修课授课内容。从授课深度来看,有近1/3的同学认为应该增加授课深度,反映了学生想通过选修课的学习,更加深入地了解和掌握更多相关专业知识的要求。一方面可以通过增加选修课的学时来增加授课内容和深度,另一方面,教师可以适当调整授课内容,拓宽授课的知识面,将该学科的前沿知识和发展情况展现给学生,适当增加授课的深度,同时对于一些易于理解和掌握的内容,在讲清楚基本概念的同时,通过安排学生自学、答疑来掌握,以提高教学效率,让学生在有限的学时内掌握更多的知识。
(4)调查表明,有接近一半的同学认为应该增加其他方面的选修课。根据面向21世纪“化学工程与工艺”专业培养方案的要求,为了适应科学技术迅速发展和市场经济对人才需求的多样化和更好地因材施教,应当在达到教学基本要求的前提下增加选修课的门类,加大选修课比例[2],为学生提供更多的选择机会,让学生根据自己的兴趣和爱好选择相关的选修课。
近年来,随着计算机技术的发展,在化工过程的设计、开发与生产过程中,越来越多地应用相应的软件进行设计和模拟,对学生的计算机应用[3]能力也提出了更高的要求。而由于现有的课程体系比较陈旧,课程体系中除了计算机语言的学习,没有涉及化工软件的介绍和应用方面的课程。因此,在专业选修课的设置中,可以适当增加这方面的内容,如制图软件AutoCAD、流程模拟软件Aspenplus等软件的介绍和应用,使学生在掌握专业知识的同时,能够了解和掌握常用的化工设计和模拟方面的软件,以适应《化工设计》等实践环节的学习和今后工作的需要。
关键词:化工设备机械基础 “专转本” 教学探索
随着国民经济的又好又快发展,我国产业结构不断调整升级,越来越多的行业急需能将科技成果迅速转化为效益的高级技术性和应用型人才,客观上要求职业教育向本科或更高层次教育接轨。“专转本”不仅是专科层次学生继续深造的重要途径,而且也是我国深化高等教育改革,推动高等职业教育发展的有益探索和具体实践。
与普通本科班学生相比,“专转本”班学生往往具有不同的专业背景、地域分布较广泛、学生专业知识程度相差大等特点。笔者承担了本校化学工程与工艺专业“专转本”班级化工设备机械基础课程的教学工作,在教学过程中发现按照传统教学方法对“专转本”学生进行教学,存在较多的问题和困难。为有效做到因材施教,切实提高课程教学质量,笔者在课程教学过程中,较为深入地了解了“专转本”学生的特点和学习状况,对其进行了总结分析,并结合化工设备机械基础课程的特点,有针对性地对课程教学进行了探索。
一、“专转本”学生学习和心理特点分析
“专转本”学生一般先由专科学习两到三年,再通过“专转本”考试转入本科院校学习,其与普通本科学生相比具有特殊的求学背景和经历,因而在专业背景、学习目的等方面有着比较鲜明的群体特征。
1.专业背景差异大,学习基础参差不齐
由于“专转本”考试专业方向的限制,“专转本”班学生在专科院校所学专业与转入本科院校后所学专业不尽相同,其受专业差异、课程差异、教材差异和学习水平差异等因素的影响,“专转本”班级学生的学习基础参差不齐。笔者所教2009级化学工程与工艺专业“专转本”班学生就呈现较大的专业跨度,比如从教育、管理类等专业到工科专业均有。相对而言,他们经过“专转本”选拔考试,提高了自己的学历层次,普遍更加珍惜转本后的学习机会,学习态度认真,但由于学习基础参差不齐,容易导致两极分化。此外,“专转本”学生进入本科阶段后,很容易延续专科时的学习思路,比较注重动手实践能力的培养和学习的短期效应,而忽视专业理论基础知识的学习积累。
2.学习过渡期短,社交封闭性与敏感性并存
“专转本”学生在高等教育阶段经历了专科和本科两种不同的教育模式,其与同级的专科学生相比,因转本成功而具有较强的心理优势,但与普通本科生相比又有着差距。转本学生直接参加本科三年级的课程学习,且需同时补学前两年的基础专业知识,学习环境陌生,学习任务重,使得部分适应能力欠缺的学生产生较强的危机感,心理波动较大,自我认同出现困难。学校考虑到“专转本”学生的特殊情况,对其采取了不同的方式、方法和制度,但这种正常的区别往往导致其对新学校缺乏归属感,加重了他们与新环境融合的障碍和敏感性。
3.学习功利性较强,注重短期效应
“专转本”学生在学习方面还表现出较强的功利性,主要原因有两方面:一方面是因为原高等专科教育培养目标是应用型人才,易使其在专科阶段学习过程中养成带有功利性色彩的学习动机,更多地重视学习的短期效应;另一方面,由于其经过“专转本”选拔考试,普遍更加珍惜转本后的学习机会,使得转本的学生学习目标明确,时间观念较强。学习的功利性是一把双刃剑,学生在进入本科院校后,深知低学历的苦楚,通过努力学习,实现自己的梦想;与此同时,由于专科阶段养成的学习动机使其易忽视基础理论学习,进而可能在学习基础、认知能力、智能结构等方面出现衔接困难。
二、化工设备机械基础课程的特点
化工设备机械基础是高等学校为化工类专业及相近非机械专业(如轻工)专业设置的技术基础课,我国绝大多数有关高校开设此课程。本课程涉及多门学科,但自上世纪80年代起,随着学分制的逐步实行、专业调整、信息技术对专业课程的渗透以及人才培养模式的改革,教学课时由初期的100学时以上被逐步压缩至32~48学时。其主要特点是内容涉及面广、实践性强、更新性快。本课程是一门工科综合基础课,包括了理论力学、材料力学、金属材料和容器分析与设计等课程的部分内容,总体内容涉及面广,知识点多。实践性强是指课程内容涉及化工生产过程中广泛使用的各种机械和设备,设备是实现化工工艺过程的基础,其与化学工程与工艺紧密相连。化工设备机械基础与实践应用密切结合,随着新材料、新工艺、新设备、新标准等的不断出现,本课程涉及的内容也在不断发展和完善,因此需要在教学过程中关注课程相关内容的更新和发展,及时更新和补充课程内容。
三、“专转本”班级化工设备机械基础课程教学探索
“专转本”学生专业背景差异大,学习基础参差不齐,其学习化工设备机械基础这样一门综合性强的专业基础课程已经存在较大困难;同时课程本身又存在课程学时少、内容涉及面广、实践性强等不利客观条件。本文依据“专转本”学生的特点,有针对性的对传统的教学方法、教学手段等方面进行改进探索,以期“专转本”学生能扬长补短,加强他们对基础理论知识的掌握,锻炼他们发现问题、解决问题的能力,增强他们的自信心,使其更好的适应本科学校的学习和生活,以利于其今后的进一步发展。
1.教学内容方面的改进
一、化工类生物化学课程教学现状分析
(一)教学内容多,重点不突出,缺少实验教学
依据“生物化学”课程教学大纲,化工类专业生物化学的教学内容主要包括:(1)生物大分子(蛋白质、核酸、糖、脂质和生物膜)的组成、结构、性质和功能。(2)物质和能量代谢及调控。(3)生物信息分子的合成和调控。在有限的课时内要能够有一定深度和广度地完成这些授课内容对教师是极大的挑战,在实际讲授中教师的讲授进度往往较快,知识点多,学生反映生物化学知识理解难、记忆难,部分同学甚至对该课程学习产生了排斥情绪,致使教学效果不理想。另外,生物化学是一门实验性学科,设置实验课程能帮助学生理解生物化学的基本理论,但受到学时限制,我校化工类专业的生物化学教学未安排实验课时,主要依靠理论教学完成教学任务,这也是造成学生理解难、学习效果差的原因之一。
(二)缺乏针对化工类专业的生物化学教材
生物化学的优秀教材多,目前各高校主要选用的参考教材有王镜岩主编的《生物化学》(第三版)、周爱儒主编的《生物化学》(第六版)、吴梧桐主编的《生物化学》(第二版)等。这些教材理论体系全面、概念解释详细,涉及生物学科的前沿知识和研究热点,但教材难度较大,不适宜化工专业学生选用。在目前已出版的生物化学教材中,尚无专门针对化工类专业教学使用的《生物化学》教材。结合我校化工类专业生物化学教学实际,选用张爱萍主编的《生物化学简明教程》作为教学主要参考书,该教材内容简明,重点突出,篇幅适中,但该教程应用实例较少,更是缺乏与能源化工、化工生产的应用联系,与化工专业的适应性较差。
(三)学生不够重视,机械学习,学习效果差
在教学实践中,我们发现与本校制药工程专业学生相比,由于生物化学为化工专业任选课,学生对该课程不够重视,学习生物化学的兴趣不高。另外,该课程记忆理解的内容较多,与传统的化工专业学习中计算、推导较多截然不同,很多学生对记忆抽象、复杂的生物大分子和代谢网络出现畏难情绪,多数学生单纯通过教师的课堂讲授来学习这门课程,缺少自主学习环节,这些都在很大程度上影响了“生物化学”课程的教学效果。
二、化工类生物化学课程教学改革措施
(一)构建适合化工专业特点的内容体系
进一步明确我校化工类专业人才培养目标和“生物化学”课程教学目标,修订化工专业“生物化学”课程教学大纲,有针对性地调整教学内容,在保留生物化学的基本理论框架下,对部分章节进行整合、删减和简化,突出化工专业的教学重点———生物化学基本理论在化工、石油天然气、新能源相关领域的广泛应用及研究热点和研究动态,进一步拓展学生的专业知识面。例如,结合化学工程与工艺专业学生的知识体系,对生物信息分子的合成及调控的相关章节进行简明扼要的讲解。对糖、脂质、蛋白质这部分内容可与《有机化学》中对应章节相融合,在本课程中对其结构、理化性质的讲解进行补充即可。对于与化工专业联系紧密的生物化学的基本原理则应重点讲解。例如:酶这一章可突出酶工程在手性化合物的拆分、维生素的酶法生产、燃料乙醇的生产、生物柴油生产中的应用;在糖代谢这一章中可突出糖代谢及其调控理论在乙醇合成代谢途径、甘油发酵、有机酸发酵、丙二醇发酵等化工产品生产中的应用[2-3];在脂代谢这一章中将微生物的ω氧化代谢和石油的分解联系起来,介绍利用微生物的脂代谢分解海上泄漏油和微生物探油采油的新动态[4]。根据学科的发展新动向和学生的具体需求来优化教学内容,使生物化学的教学重点更加突出,更符合化学工程与工艺专业的培养目标和专业特色,让学生感受到学有所用。
(二)采取灵活的教学手段和方法
1.用多媒体和网络平台辅助教学多媒体教学具有形象直观、便于理解、信息量大的特点,非常适合辅助生物化学课程教学[5-6]。例如:蛋白质、核酸及酶等章节可采用三维立体示意图,动态展示蛋白质、核酸等生物分子的结构,便于学生对各类生物大分子高级结构的理解;动态生物化学板块,采用动态模拟物质的代谢变化过程以及制作代谢网络图,有利于将抽象复杂的微观过程直观生动地向学生展示,提高学生的学习兴趣,帮助学生记忆。另外,制作优良的信息量大的多媒体课件,能很好地缓解化工类专业生物化学教学学时少的矛盾。除用多媒体课件辅助教学外,还应利用QQ群、电子邮件、微信等网络平台,加强课后学生与教师的沟通。教师可将授课计划、电子教案、ppt、参考教材等教学材料,以及生物化学的习题库、试题库上传至网络,供学生们下载学习;特别要为学生提供经典的生物化学实验视频,弥补化工类专业生物化学实验教学的缺失,为学生自主学习提供全面的帮助,同时开展网上答疑,解答学生的疑问,反馈上课的情况。2.进行开放教学,培养自学能力“生物化学”作为一门专业任选课,除了教授给学生生物化学知识体系外,也应该重视对学生进行独立思考、自主学习能力的培养,使能力提升成为“生物化学”课程吸引学生选修的因素之一。在教学过程中,把学生作为教学主体,给予学生更多的学习自。因此,在教学中要特别注意为学生理清生物化学的知识体系,搭建清晰的知识框架,提出学习要求,这有利于学生自主学习。同时,改变教师上课“一言堂”的状况,在充分准备的基础上,选择合适的课题,采用课堂讨论的方式[7],教师和学生共同寻找解决问题的方法,更好地训练学生的创新思维。3.创新考核方式,注重过程考核合理的考核方式能影响学生的学习态度,促进学习[8-10]。生物化学作为化工类专业的专业任选课,扩展专业知识的深度和广度是教学目的之一。如果一味采取传统的期末闭卷考试+平时成绩的考核方式,且期末考试内容主要以基本理论和基本知识测试为主,将难以起到引导和监督学习的作用,使得学生只关心哪些知识点是考点,为应付考试死记硬背,忽视对知识的灵活运用。创新考核方式是提高生物化学教学效果的重要手段。我们认为要改革原有的生物化学考核方式,可采取适当减少期末考试成绩在总评成绩中所占的比例,将文献查阅整理、课堂讨论、小论文写作等记入总评成绩中。例如,课堂讨论部分可由教师依据教学的进度,为学生选取难度适中,与化工专业相互交叉的文献,通过课外文献阅读和总结,课内开展专题讨论的方式,扩大学生知识面,掌握学科和行业的研究热点和发展前沿,并检验学生对知识的应用能力。
三、结语
关键词:化工分离工程 多元化教学手段 考核方式
1 概述
《化工分离工程》是高等院校化学工程专业一门重要的专业课程,内容涵盖了化工原理、化工热力学和物理化学等课程的知识,是一门综合性的重点学科。随着化工行业的迅速发展,分离工程在现代化学工业及其相关工程领域中的应用越来越广泛。
《化工分离工程》课程内容覆盖面广、难度大、应用性强,所培养的能力是学生毕业后从事专业工作直接需要的。针对以往以掌握知识、应试为目的的传统教学模式弊端,结合本课程的培养目标,开展了以实际应用为目的的教学研究与实践,摒弃了填鸭式、保姆式的传统教学方法,使学生处于主动掌握知识的状态,培养学生自主发现问题并解决问题的能力。
我们的理念是以培养工程意识、实践能力为根本目标,以培养能力为重点。即将零散的知识点模块化、系统化,让学生主动寻求解决问题的思路,掌握分离过程单元操作的特点,能够灵活应用理论知识解决实际生产中的具体问题;同时要重点培养学生独立分析问题的能力,从而充分满足将来职业岗位的能力需求,缩短学生顶岗后的实习期,更好的适应岗位环境熟悉工艺过程操作流程。
2 改进教学方法,采用多元化教学手段
2.1 以教材为主的理论知识的教授 与传统教学模式相比,改革后的教学增设网络课堂,在校园网上设置本课程的教学大纲、教学课件、教学视频及相关知识点的动画演示,并提供配套的习题库,专门设置了答疑板块,为学生提供了一种先进的多媒体教学平台[1]。该多媒体教学平台的应用提高教学质量,学生可以根据自己的需求查阅相关信息,同时提高了学生学习的兴趣与动力,促进了对学生专业技能的培养。
2.2 理论结合实际的校内实训模拟 充分利用实验室资源,建立实验室全面开放制度,完成理论课程的学习后进行相关知识的实验动手操作,增加学生的实践机会,提高学生的实验设计与动手能力,强化对理论知识的理解,这是学生专业技能提高的重要环节。另外,积极拓展校外实训基地,依靠企业建立产学研紧密结合的校外实习基地[2],让学生直接参加生产和实际工作,促进理论知识向实际生产转化,提高了解决工程问题的能力。
2.3 结合相关软件学习分离工程 化工常用软件有Auto CAD、Chem CAD、Aspen plus等,会使用这些软件是化工专业学生必备的基本能力。教学过程中尽量引导学生全面化发展,例如用Auto CAD软件绘制某分离过程设备图或者分离过程的工艺流程图,用Chem CAD软件模拟油井气中轻质烃的分离,或者用化工流程模拟软件Aspen plus模拟甲基叔丁基醚(MTBE)的反应精馏过程等。一方面提高学生理论联系实际的能力,另一方面让学生更熟练的使用这些应用软件。
2.4 逐步推行双语教学 双语教学即是把化工专业外语与化工专业课程相结合,在学习理论的同时提高了专业外语的水平,既培养学生用外语思考和解决问题的能力又有利于学生查阅相关外文文献了解本专业发展的前沿信息。双语教学有高、中、低三个层次,高层次教学以外语为主汉语为辅,锻炼学生用外语组织语言解答简单的问题;中层次教学交替使用双语,提高学生外文理解能力掌握简单的外文专业知识;低层次教学即简单渗透穿插外语教学,用外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。
3 建立全面的考核制度
化工分离过程重点讲授多组分精馏、吸收及吸附过程的分析和建模,简要介绍了新兴的分离过程如膜过程、萃取精馏、液液萃取等的基本概念。教学中强调理论联系实际、工程与工艺结合,以培养学生分析和解决工艺问题的能力。通过本课程的学习要求学生牢固掌握分离过程的基本原理及应用方法,学会实际工艺的分析与综合,了解分离及相关工程研究的进展,学会针对工业生产正确的选择分离过程及设备。因此,考核方法要尽可能准确反映学生的实际能力,为全面考查学生能力我们提出了以下几种考核形式:
3.1 采用考试成绩与实践环节相结合的方法 改变传统考核以卷面和平时成绩为主的方式,改善学生不认真听课考前突击备考的状况,增加实践环节考核比重。针对重要的分离过程安排实践课,考察学生运用理论知识选择分离工艺并实际动手操作的能力[3]。这种考核方式与课程教学内容相匹配,使学生由被动接受知识变为主动探索知识,激发了学生的创新思维,更好地促进了学生较全面地学好本课程,达到了本课程学以致用的教学要求。
3.2 灵活运用双语考核形式 为适应高校素质教育的发展,在进行双语教学的同时增设双语考核,笔试口试结合考查学生的综合能力。为了提高学生的学习积极性,平时在课堂上发言次数质量和水平都被计入考试成绩[4]。双语考核方式提高了他们的语言表达能力思维水平及知识掌握程度,达到了双语教学的目的。
3.3 全面考核方式 课程成绩评定采用全面考核方式,全面考核包含三部分:一是作业成绩、试卷成绩;二是课程设计、科技论文成绩;三是上机实训、分离工程实验成绩等[5]。第一部分仍是传统考核中的内容即平时作业与卷面成绩的结合,但整体比重有所下降。第二部分是对学生课外延伸学习的考查,强调创新性鼓励新发现、新观念的积极思维。第三部分以软件的使用及实际分离过程操作为重点,这与工作内容十分接近,是提高学生职业技能素质的重要方面。
4 小结
化工分离工程是一门实用性很强的学科,在教学过程中必须把理论教学与实践性教学环节紧密结合,提高学生的生产实践操作和创新能力。同时我们改革了课程考核方式,建立了科学、全面的考核制度使学生获得广博的分离工程知识,培养理论联系实际的能力,为其将来从事化工分离过程的设计打下牢固的基础。
参考文献:
[1]柳亚平.《传感器与检测技术》项目式课改实践初探[J].价值工程,2013,32(298):219-220.
[2]吴静,王军.深化《化工分离工程》课程改革培养应用型人才[J].高校论坛,2012(8).
[3]张红红,张岩.分离工程课程教改探索与实践[J].科学自然, 2013(8).
[4]戴卫东,钱礼华,赵跃强,等.化工分离工程课程探索与研究[J].考试周刊,2009(10).
[关键词]应用型本科高校;食品工厂设计;食品科学与工程
食品工厂的特点是产品种类复杂、生产季节性强、卫生要求高,与一般工厂设计相比有其特殊的一面[1]。《食品工厂设计》是一门实践性综合性很强的课程,是食品科学与工程专业的必修专业课。它涉及许多专业内容,包括食品工艺学、化学工程学、机械工程学、土建工程学、电气工程学、控制工程学、地质工程学、环境工程学等[2]。
1.《食品工厂设计》课程教学目的与内容
本课程在简要介绍基本建设程序和工厂设计内容的基础上,重点介绍了厂址选择和总平面设计,工厂工艺设计(产品方案及班产量、主要产品生产工艺流程、物料、设备、生产工艺布置、用水量、用汽量等),食品质量安全准入,辅助部门(原料接受站、研发中心、品控中心、仓库等),卫生及生活设施,公用系统设计(给排水、供电及自控、供汽、采暖与通风、制冷等),环境保护,设计概算与财务基础数据估算及财务分析等内容。
通过本课程的教学,使学生掌握食品工厂设计的基本知识、技能和方法,培养学生具备工厂设计的能力,熟悉食品工厂环境保护的基本知识,为完成毕业设计及从事专业工作奠定理论基础。
2.《食品工厂设计》课程教学现状
目前,《食品工厂设计》课程教学内容共计32学时,基本都是课堂讲授。该课程的成绩考核以开卷形式进行,实践教学即课程设计部分在毕业设计时进行。
3. 《食品工厂设计》课程教学过程中存在的问题及改进办法
(1)课程教学模式
本课程教学采用课堂讲授形式,教学模式较为单一,上课比较枯燥。对课程的综合性、实践性不够重视,没有工厂实践环节,导致学生动手设计能力较差。
今后,在教学中要增加案例教学的比重,多引入食品工厂的图片和相关设计计算内容,让学生对食品工厂能有更直观的认识;通过深层次校企合作,安排学生进行食品工艺参观、车间布局等单元实训,使课程更生动,提高学生食品工厂工程设计的实践技能。
(2)课程教学内容
本课程现行的教学计划共32学时,内容包括基本建设程序和工厂设计、厂址选择和总平面设计、工厂工艺设计、食品质量安全准入、辅助部门、卫生及生活设施、公用系统设计、环境保护、设计概算与财务基础数据估算及财务分析等,内容繁多,这就导致上课时以知识转授为主,案例分析较少。从学生的期末考试试卷与毕业设计报告来看,学生对知识的掌握不够深入,对于食品工厂设计中涉及的多专业的内容不能做到很好的融会贯通,毕业设计中CAD图纸质量不高,不够规范,这反映出知识灌输式的讲授降低了学生学习的积极性,学习效果不佳。
教材建设对提高教学质量和教学效果至关重要,应随时间的变化对教学内容进行适当的调整。目前食品安全问题已受到广泛关注,国家也新出台了一些相关标准和要求,这就需要教师对选用教材中的内容进一步精选,对于学生容易掌握或理解的知识点进行简略讲解,甚至有些内容可以通过预习的形式让学生自学,提高教学效率。而对于教材中还没有或提到较少,但又比较实用的知识,以案例或者专题的形式引入到教学中,对教学内容进行补充,使课程教学内容更加充实,这样可有效提高学生的学习积极性,拓宽学生的知识面。在这个优化教学内容的过程中要特别注重教学内容之间的衔接和关联,使学生在学习中形成《食品工厂设计》的框架知识结构体系,以便于学生在今后的学习和工作中随时对所学进行补充和完善。
(3)教师专业水平
虽然本人在进入高校工作前已有一些专业的工作经历,但是缺少实际食品工厂工作经历,专业水平有限。而《食品工厂设计》课程要求教师有良好的工程背景和食品工厂生产知识,并经历过大型现代化食品工厂设计历练[3]。因此作为任课教师,不仅要广泛阅读各类书籍,通过不断学习来提升个人专业水平;还要依托校外实训基地,主动对食品各行业中有代表性的企业进行深入考察、调研,提高自身的业务素质。
参考文献
[1]张国农,于秋生.食品工厂设计与环境保护[M].北京:中国轻工业出版社,2009.
关键词:原创题;有机化学;命题思路;考查意图;教学研讨
文章编号:1005C6629(2015)2C0070C04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
2 命题思路
2.1 渗透新课程理念,追求命制形式的创新
两道试题命制均以能力立意,对学科知识、方法和素养等方面进行综合考查。
(1)有机基础试题采用物质中心或反应中心的辐射命题模式,而有机实验探究试题采用以处理工业废水的问题解决模式,追求化学源于生活,服务于社会的理念。
(2)在命制形式上追求创新,如有机基础考查中增加了知识的动态建构和科学方法的运用,突破有机推断和合成的内部静态封闭考查。废水处理的有机实验探究包括“成分探究、物质分离、物质检测”等过程,突破考查角度单一、功能相对集中的情况,挖掘和展示有机实验基本操作的方法和应用的独特性和丰富性。
2.2 动态考查核心知识,关注多种信息的解读
结构简式、方程式、反应类型作为中学有机化学基础知识与技能,具有基础性、建构性和生长性。结构简式是有机化学的“词汇”,它表明了有机物的结构方式,以价键为准则表示原子间的连接顺序、数目配比、碳骨架和官能团,方程式是有机化学的“语言”,主要是用结构式及反应条件来表明有机物之间的转化;反应类型是有机化学的“内涵”,是有机反应的微观表征,与反应机理密切相关[6]。三者都是试题命制关注的重点。
试题融合高考四大题型中的文字信息、工艺流程、图表信息,提示信息等形式,将综合素养考核进行项目分解,达到能力与方法考查的设计与追求。信息多样性主要基于能力选择和层次的要求。在信息解读、迁移和运用过程中,追求思维的深刻性和灵活性。
2.3 问题针对性强,兼顾引导性与开放性
笔者在问题设计时,首先针对有机基础或实验的重难点和核心步骤,反映主干知识、科学方法和化学思维,关注知识点、线、面结合和重、难点的突破。其次,注意兼顾答案的预设性和开放性,让学生有思考的空间和创新的可能。其三,针对体现能力追求的引导性和综合性,如通过原理分析、有序实施、数据处理达到方案设计的不断深入,同时在实验的“取样、操作、现象和结论”等的相关性和匹配性中完成探究过程。
参考文献:
[1]广东省教育考试院编. 2014年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)语文、数学(理科)、英语、理科综合考试大纲的说明[M].广州:广东高等教育出版社,2014:195.
[2][3]刘在群编著.有机化学学习笔记[M].北京:科学出版社,2005:239~296.
[4]林屹,秦炜,黄少凯,戴猷元.溶剂萃取法处理苯酚稀溶液及其废水的研究[J].高校化学工程学报,2003,(3):261~265.
关键词:分层教学;制药工程;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)10-0158-02
《制药工程》是一门实践性强,需要在学生掌握较多的基础知识、专业知识的基础上,结合当前的中医药工业发展趋势,解决实际的工程问题,通过分层教学方案实施完善各个教学环节,使不同水平的学生均取得了较好的学习效果,能使不同层次的学生都能在一定程度上得到发展和提高,享受到成功的喜悦,并能较好地适应专业工作岗位,开展创新研究工作,促进我国制药工业的发展。
一、《制药工程》开展分层教学的意义
分层教学又称分组教学,是根据学生的现有知识、能力水平和潜力倾向相对地把学生科学地分成几组各自水平相近的群体,并加以有区别的对待,采用恰当的分层教学策略进行分层次教学,使每一个学生均得到最好的发展和提高。
《制药工程》是在药学、化学、化学工程学等的基础上形成的一门学科,是与药学、工程学和经济学等学科密切结合的综合性应用学科。涉及的内容有制药工程项目设计的所有内容,包括工艺、安全、经济等。教学目标是通过本课程的学习,使学生掌握制药工程项目的设计程序、方法、各项技术,把握制药工程的前沿,使学生能将所学理论知识与工程实际衔接起来,从工程和经济的角度去考虑技术问题,具有药品新产品、新工艺研究、开发和设计的初步能力,提高综合分析能力和自主创新能力,并逐步实现由学生向制药工程师的转变。
大学教学是培养学生素质和能力为目的,《制药工程》是一门实践性强,与当前的中医药工业发展密切相关的课程,需要前期学习药剂学、制药工艺学、工程制图等大量基础课、专业课的基础上,开展综合运用,并且要与制药工业发展趋势紧密结合,需要学生在前期打下扎实的基础,然而在实际上学生的基础、领悟力、理解能力、综合概括能力、创新能力等参差不齐,造成学习制药工程的效果具有明显的差别,而且受到课时数、实践条件等各方面限制,采用一般的教学方法很能达到较好的教学效果。
因此《制药工程》采用分层教学方法,根据制药工程的各项内容、要求等,结合专业目标、方向,实施分层教学策略,可以使从不同层次、不同角度使每一位学生均得到提高和发展。
二、分层教学的教学对象、分析
本校《制药工程》面向的专业主要是制药工程、生物工程专业(四年制),均为工科专业,本课程分别安排在第7、6学期。
专业不同,知识结构、培养目标不同。制药工程专业学生已学习药物化学、药物合成反应、药物分析、生化工程、化工原理、药剂学、生物工艺学、生化制药学、制药工艺学等方面的基本理论和基本知识,要求培养学生具有对医药产品的生产、工程设计、新药的研制与开发的基本能力。生物工程专业学生已学习基础生物学、生物化学、工业微生物学、工程制图、电工技术基础、化工原理、细胞工程、酶工程、基因工程、生物工艺学、生化工程、生物工程设备等方面的基础理论和基本知识,要求培养学生能在生物技术与工程及中医药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
同专业班内学生的个体情况不同,个性差异现象明显,学习层次也截然不同。新课程改革强调教学必须面向全体学生,同时,要正视学生的个别差异。根据《制药工程》不同的授课专业、班内不同水平、个性差异,从学生的实际情况出发,从学生的个别差异出发,开展有差别的教学,采用分层教学,倡导“因材施教”,使全体学生共同进步。
三、分层教学的实施方案
如何开展分层教学,主要从调研、分层(分组)、备课分层、授课分层、作业分层、评价分层、及结合辅导、网络等多方面开展实施。
1.认真调研分析,实施科学分组。首先分析不同专业,根据专业的培养目标,制定本课程的教学目标、基本教学方法和手段,确定需要掌握最基本内容。然后开展调研,通过问卷调查表、交谈沟通等手段,掌握每个学生的学习现状、基础、能力等,认真分析全班学生的共同特点和个别差异,根据学生的成绩、智力情况、自主学习能力、综合能力、个性特点等因素,结合教材、教学目标将学生相对地分为ABC三个层次[1]:A组(平时成绩优秀,基础扎实,接受能力强,学习方法正确、综合素质相对较高)、B组(成绩中等,基础和智力一般,有一定的上进心,学习相对比较自觉)、C组(学习积极性不高,基础、智力较差,接受能力不强,学习上有一定困难)。建立学习小组[2](每个学习小组由4~5位同学构成,并任命一名同学担任小组长)。教学过程中并可根据学生的情况或请求可做调整。
2.落实教学思想,优化分层教学环节。(1)备课分层。备课时根据学生分组和学生的实际情况进行分层备课,认真钻研课程标准和教材,从教学目标、教学内容、教学时间、教学步骤、教学方法等多个教学设计环节中,体现共同的目标外,对A、B、C三个层次的同学分别提出不同的教学要求。如A组要求在掌握基本知识外,重点培养其创新意识;B组要求熟练掌握基础知识,并能灵活运用基本方法和技术,解决实际工程问题;C组要求掌握课程的基础知识,学会基本方法,初步建立工程的理念。(2)授课分层。分层教学中最重要的一个环节是课堂实行分层授课。限于大学教学的客观条件,不可能在同一堂课里将不同层次的学生分开授课,因此在实际的课堂教学活动过程中,既要有统一要求,又应有区别对待,既有主攻基本目标,面向全体学生的环节,又有分层次目标,兼顾优秀、困难生的环节,主要通过把握课堂提问的层次,让各层次学生都学有所得。对A组以鼓励创新为主,给予思路点拨;对B组以激发兴趣为主,开拓思路;对C组以增强信心为主,灌输工程理念。可以在讲授知识时提问B组,利用他们在认识上的不完善,把问题展开,提供思路,开展知识点相关研究;也可采用设计不同梯度的问题,让不同层次的学生都参与到教学活动中来,以满足不同层次学生的学习需要,都能体验到成功的喜悦。(3)作业分层。作业分层应考虑学生的心理承受能力和知识实际水平,减少差生的作业量,使其在不抄袭的前提下能够回答,逐步培养继续学习的兴趣和信心;适当增加优秀学生的作业量,让其有机会体验到挑战成功的愉,循序渐进地训练,使学生不断得到进步,在建立制药工程理念的基础上,逐步建立知识框架,提高相关解决制药工程设计的相关技术、方法。作业分必做、选做两类。必做作业根据教学大纲、教材、教学目标的基本要求,设计比较基础的题目,全班统一标准,统一要求;选做作业根据优等和中等水平学生的学习水平设计,要求优等生必做,通过平时成绩的考核加分鼓励中等生都能去做,如一个简单的制药工程设计项目。(4)辅导分层。辅导是课堂教学的延伸和补充,同时制药工程课时数有限,作为一门与制药工程实际密切联系的课程,课外辅导是重要的补充环节。具体根据学生的个性差异、学习能力、自觉性,安排有针对性的辅导,主要通过督促检查制药工程设计项目完成过程中的疑难和困惑。对优生的辅导注重各知识点之间的联系和区别,注重创新思维的培养,并通过提供制药工程设计的实际问题,充分开发其学习的潜能;对中等生重在分析和解决问题能力的培养,辅导如何将教材的各知识点综合利用、融合,以解决基本的工程设计问题;对困难生,降低问题的切入点,重点在最基本的知识点的掌握,制药工程知识框架的构建和工程理念的树立。在辅导形式上,除采用个别辅导外,通过成立课外兴趣小组,团队合作,共同完成一个制药工程设计项目,使学生整体优化。同时积极结合网络技术、方法,开展多途径、多形式的辅导方式,以便获得积极、有效的教学效果。(5)评价分层。学期总评时对不同层次的学生要采用不同的评价标准进行分层评价,分别采用严格性评价,激励性评价和赏识性评价,最后综合评估。对困难生主要采用赏识评价法,发现其闪光点,肯定他们的点滴进步,调动他们学习的积极性;对中等生采用激励性评价,既揭示学习中的不足又指明需要努力的方向;对优秀生采用竞争性、严格性评价,坚持高标准、严要求,促使他们更加严谨、谦虚,不断超越自己,提高其创新能力。
四、分层教学的实施效果
通过对《制药工程》开展分层教学以来,生物工程、制药工程不同专业、不同水平的学生均得到了大幅的提高,课堂反映良好,不同层次的学生体现不同层次的提高,困难生在掌握制药工程基本概念的基础上,基本树立了制药工程的工程理念;中等生学会如何综合贯穿教材中各个知识点,并基本能通过学到的技术、方法完成基本的设计方案;优秀生能密切联系工程实际问题,完成完整的项目设计,并能结合目前的发展趋势思考、突破创新,优化项目设计内容。结合课外辅导、网络交流,创造较好的学习环境,锻炼其团队合作的能力,每一个学生都享受到成功的喜悦。
五、总结与反思
在制药工程教学中开展分层教学取得了较好的教学效果,各层次学生反映也较好,但仍有个别学生因为辅导不足、参与性不足、自觉性不足等原因,未能达到预期的教学目标,因此在以后的分层教学实施中仍要进一步完善教学环节,及时调整学生层次,以最大程度地提高学生学习积极性,继续完善分层评价方法,如合理设置小组,培养团队合作精神,多渠道获得学生反馈,调整方案及调整相关策略。
参考文献: