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现代科学技术日新月异的发展使各学科广泛交叉、相互B透,新兴学科、边缘学科和交叉学科等不断产生,学科间的界限越来越模糊不清,科学技术发展的综合化、整体化趋势日益增强。交叉、边缘学科的不断形成是现代化学发展的主要趋势,在高等学校化学类专业中开展综合化学实验已成为大势所趋。与其他化学二级学科相比,应用化学专业因其实用性,更加注重各项实验技能之间的相互关联及融会贯通。因此,要按照应用化学专业的人才培养方案,培养出具有综合化学意识和科研能力的高素质应用型人才,合理设置综合化学实验课是培养体系中重要的一环。
1 分方向开展综合化学实验的必要性
按照地方经济发展的需要,目前我校(西安文理学院)应用化学专业分为两个方向,精细化学品合成方向(简称精化方向)和质量检验方向(简称质检方向)。按照专业培养目标要求:精化方向毕业生应能胜任化学化工类企业精细化学品化学、有机合成化学、化工产品开发生产等方面的工作,而质检方向的学生应能胜任工业品质量检测、食品检测、环境监测等方面工作。综合实验课的开设对象是应用化学专业高年级的学生,它把基础化学的理论知识和各种实验技能、实验方法加以归纳、分析,对培养和提高学生综合应用实验方法和技能以及思考问题和解决问题的能力有着重要的作用。通过合理设置综合化学实验内容可按照培养方向要求进一步强化学生的实验技能,与企业需求更加契合。而倘若两个方向采用相同的综合化学实验大纲,授课内容没有区分,这与分方向培养的教学目标不符。
2 优化教学内容,使其与培养方向相契合
应用化学专业的“综合化学实验”与四大基础化学实验的根本区别在于它的综合性、应用性和独立性。其综合性在于既能体现各二级或三级学科专业方向的特色和优势,又能囊括多个次级学科的知识点,能使学生站在更高的层次上去思考各分支化学学科之间的有机结合,从而达到化学知识的系统化、综合化,更注重在实验中去培养学生运用综合知识的能力、实践能力和创新能力[1]。应用性体现在应能与生产实践相结合,尤其是与合作单位的生产项目相结合,使学生顺利实现由基础实验――专业实验――综合实验――生产实训――生产实习的顺利过渡。综合化学实验的独立性在于传统的实验教学大都是服务于某一二级或三级学科的理论课程。而综合化学实验是按照实验教学培养目标和要求独立设置实验课程,制定相应的实验课程大纲,形成独立的实验教学体系。这样的实验教学将具有课堂理论教学不可替代的独特作用,真正成为培养学生综合运用各学科能力的有效途径。综合化学实验的开设可增强学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力[2]。鉴于此,我们对应用化学专业的综合化学实验内容进行了优化。
精细化学品合成方向的综合实验以各种精细化工产品的合成及性能表征为主,着力于培养学生的合成操作技术,让学生进一步学型仪器在产品性能表征中的作用。现阶段开设的实验内容包括:利多卡因的合成;纳米氧化铜材料的合成与表征;三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备、组成测定及表征;N-氨乙基-1, 8-萘二酰亚胺Ni2+离子荧光探针的研究;聚乙烯醇缩甲醛的制备与应用;安息香的绿色催化氧化;三聚氰胺系水泥高效减水剂的制备及性能测试等。质量检验方向的综合实验内容以各类化学品的预处理和检验分析为主,着力于培养学生的分析检测技术,熟悉大型仪器的操作规范。现阶段开设的实验内容包括:硅酸盐水泥中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO和MgO含量的测定;牛奶质量检测;校园人工湖水中六价铬和硝酸盐氮的测定;大黄中游离蒽醌类成分的提取、分离与鉴定;火焰原子吸收光谱法测定茶叶中的微量元素;食品中糖精钠含量测定;大气中二氧化硫和氮氧化物的测定等。
3 建立客观公正的综合实验评价体系
综合化学实验的成绩评价分为四个部分,实验方案设计20%,实验课考勤10%,实验操作50%,实验报告20%。在新的成绩评价体系中,增加了方案设计在总成绩评定中的比例,这有助于提高学生查阅文献,设计方案的能力,为后期完成毕业论文打下良好的基础。
4 结语
综合化学实验是应用化学专业不可缺少的一门实验课程,是四大基础化学实验不可取代的。综合化学实验使学生能够理论联系实际,综合运用各学科知识,分方向开设实验课程更有利于培养出具有科研意识和能力的应用型、与培养方向相契合的高级人才。
参考文献:
应用化学是一门应用性很强的科学,是农牧专业学生学习本专业的重要的专业基础课。应用化学实验作为应用化学教学的重要组成部分,在应用化学理论知识教学提升以及学生学习能力提升方面等方面都会产生一定的影响。在实际教学过程中,应用化学实验教学存在一些问题,影响了应用化学实验教学的效果和应用化学教学效果,需要采取措施对其进行优化和改进。基于此,本文对应用化学实验教学的优化策略进行了分析和探究,以期为应用化学实验教学提供一定的参考。
关键词:
应用化学;化学实验;教学策略;优化
应用化学是培养畜牧专业的基础知识。是一门重要的学科,实验是应用化学教学的重要实践技能操作部分,化学实验教学能够强化学生对化学理论知识和相关专业动手能力,提高学生对未来就业的了解和认识。由于学校教学具有一定的局限性,当前的高校化学实验教学存在一定的问题,影响了应用化学实验教学的效果。探究应用化学实验的优化策略和方法对提高应用化学专业人才培养具有十分重要的意义。
一、当前应用化学实验教学中存在的主要问题
(一)应用化学实验教学的课程设置不科学
应用化学实验教学包括的内容是十分丰富的,包含着无机分析化学实验、有机化学实验、以及仪器分析实验等多种实验内容,实验教学的任务是很重的,但是学院在应用实验教学方面安排的课时却是十分有限的,这就导致很多应用化学实验教学流于形式,教学内容十分的分散,无法对学生的实验能力进行有效地培养。另外,由于受到设施设备的影响、实验员不足以及课时安排的影响,在实际教学过程中,很多化学实验的开展没有与理论教学进行有效结合,理论与实践教学之间不够紧密,影响了应用化学实验教学的效果。
(二)应用化学实验教学的方式比较落后
当前应用化学实验教学仍然以教师讲授为主要方式,学生按照教师讲述的实验内容和教师设计好的实验内容开展实验过程,简单的重复教师讲过的实验内容,这种单一、落后的实验教学方式没有注重学生在实验中的主体地位,学生的思维能力和创新能力都没有得到应有的锻炼和发展。另外,对学生实验能力的评价大都是基于实验报告的内容进行的,没有针对学生在应用化学实验中的表现进行评价,忽略了学生在应用化学实验教学中的积极性和主动性,影响了学生参与应用化学实验教学的兴趣。
(三)应用化学实验教学的设施条件需要进一步优化
实验教学的设施设备条件是影响应用化学实验教学质量的重要因素,很多学校的应用化学实验室比较简陋,缺乏相应的实验仪器、设备和实验物品,对化学实验的开展产生了一定的限制。另外,由于学生的实验动手能力总体水平不高,很多应用化学实验使用的手段和实验内容都比较简单,缺乏综合性、创新性强的实验内容。
二、应用化学实验教学优化的策略和方法
(一)构建应用化学实验教学课程体系
针对应用化学实验教学中存在的教学体系结构不合理、教学内容落后等问题,需要结合应用化学领域发展的前沿和学生的认知水平,整合应用化学实验教学的内容,删除陈旧的教学内容,保持应用化学实验的特色,兼顾该领域研究的前沿知识,创新和构建符合实际情况的应用化学实验课程教学体系,对学生进行科学的实验教学培养。另外,在实验课程体系构建方面,要针对学生学习的发展阶段和对应用化学专业的认识发展过程,对应用化学实验进行划分,按照实验难度、实验内容与理论教学的相关性等因素,对应用化学实验进行分类和分层,对处在不同学习阶段的学生开展相应阶段的应用化学实验,这不仅能够对应用化学实验教学内容进行科学的梳理,而且还能够帮助学生更好地构建自身的应用化学学习框架,促进学生应用化学学习效果的提升。
(二)创新应用化学实验教学手段和教学方法
优化应用化学实验教学的重要措施就是要对应用化学实验教学的手段和方法进行创新和改革,要在实验教学过程中充分体现学生的主体地位,体现教师的主导作用,通过教学手段和教学方法创新刺激学生参与实验教学的积极性和兴趣。首先,采用引导式教学方法,教师在实验开始之前对实验目的、实验内容和需要注意的事项进行简单的说明,还需要让学生上网或看书查相关的实验的资料和视频。在学生动手实验环节对学生进行指导和个别辅导相结合的方式,将实验的主动权交到学生的手上,引导学生让学生对实验过程中遇到的问题进行反思,并且进行适当的点拨和指导,让学生充分的思考,引导学生更好地发现问题和解决问题,在实验教学过程中对学生的独立思考能力、独立动手操作能力进行培养。其次,采用探究协作式教学模式,应用化学实验中有很多综合性实验和创新性实验,在这种开展这些类型的实验教学时候,教师可以引导学生进行自主的组队,开展合作实验活动。为了提高协作学习的灵活性,让实验小组可以自行拟定试验的方法和实验的操作方式,在实验选题方面,教师可以给与学生充分的指导,在教师的指导下,实验小组成员对实验的内容、实验步骤和实验设计进行讨论和分析,探究应用化学实验的相关理论知识,制定科学的实验方案,并且通过协作开展实验过程。探究协作学习模式不仅能够提高学生的实验能力,而且还能够对学生的创新能力进行培养。
(三)构建良好的应用化学实验教学平台
构建良好的应用化学实验教学平台主要从以下几个方面进行。首先,学校要完善应用化学实验室的建设,优化实验室内的相关设施设备和实验物品,为应用化学实验的开展提供良好的条件,确保应用化学实验教学的顺利开展。其次,为了满足不同层次学生的实验学习要求,设置不同层次的应用化学实验教学方案,通过开放性的应用实验项目开展课上实验和课外实验,为此,学校要做好实验室管理创新和仪器设备使用管理规定等,要为学生提供更加灵活的实验室使用平台,为学生提供课外进入实验室进行实验的机会,这样能够有效的刺激学生参与应用化学实验教学的兴趣和好奇心。另外,要将学生引入到教师的科研项目当中,让学生对综合性的应用实验有着更加清晰的认识,通过科研项目,为学生提供更加广阔的实验学习平台,对学生的科研精神进行培养。最后,学校和教师还要鼓励学生参加国家、省市各个层次举办的应用化学实验竞赛,在实践过程中对学生的化学实验设计和实验操作能力进行培养,学校也要定期举办相关的实验技能大赛,对学生的应用化学实验理论知识和实验操作技能进行综合培养,通过这种方式刺激学生参与应用化学实验的兴趣,为学生提供多元化的实验学习平台。
三、结束语
应用化学实验是应用化学教学的重要组成部分,也是提高学生综合素质能力的重要教学内容。当前应用化学实验教学中存在这教学课程设置不够合理、教学方法和教学手段落后以及教学设施设备有待优化等问题,学院需要针对这些问题,结合实际,构建科学的应用化学实验教学课程体系,创新和改革应用化学实验教学方法和教学手段,通过多种途径为学生搭建应用实验教学平台,从多个方面提高学生的应用化学实验学习效果。
作者:次仁德吉 单位:职业技术学院
参考文献:
[1]李凡修,孙首臣,邓仕英,李克华.浅谈应用化学专业实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2014,(4):198-202.
[2]马学林,杨威.应用化学实验教学改革[J].阴山学刊(自然科学版),2015,(1):70-72.
[3]章青,周双六,王小龙.应用化学专业实验的教学改革与探讨[J].广东化工,2014,(24):122+125.
关键词:毕业设计;综合素质;科研项目;实践能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)18-0174-03
应用化学专业是介于化学和化工两大专业之间的一个综合性应用专业,它囊括了化学和化工两大专业之间交叉领域的相关知识,是两大专业知识相互渗透和融合的一个专业。目前很多综合性高校均开设应用化学专业,但专业的方向和培养目标均是按照学校本身的特点和学校所处的地理优势而制定,如齐齐哈尔大学的应用化学专业主要以高分子材料为研究方向,大连理工大学的应用化学专业以染料和化学中间体为主要研究方向,西南石油大学的应用化学专业是以油田化学为主要研究方向,还有东北石油大学的应用化学专业利用行业办学的优势,依托大庆油田和大庆石化两大企业的地理优势,形成了油田化学和精细化工相互依托的两大研究方向,但最终的目的均是培养各类大中型企业所需要的高素质和高能力的综合型人才。
毕业设计(论文)是高校实现综合型人才培养目标的最后一个实践教学环节,也是提高大学生综合素质和能力的最关键环节。因为通过毕业设计这一环节一方面可以检验在校大学生对所学专业理论知识和实践知识的掌握程度,另一方面可以使得学生将所学理论知识和实践知识与具体的生产实际相结合。对在校的大学生而言,毕业设计(论文)是一次理论知识与实践相结合的最佳锻炼机会。然而,随着高校扩招和就业压力的增大,企业对大学生的要求不断提高,高校为了提高大学生的综合能力,培养符合企业发展需要的高素质和高水平人才,往往需要通过多种方式和多种途径来实现这一目标。例如将毕业设计与科研项目相结合,采用科研项目所涉及的方向作为大学生毕业设计的课题,通过参与教师的科研项目,激发大学生动手的兴趣,从而充分调动他们的主动性和积极性;或者将毕业设计与企业生产实际相结合,将大学生送到企业,利用企业的优势,通过双导师指导的方式,实现校企互利的目标。本论文从毕业设计与科研项目相结合着笔,探讨如何加强毕业设计实践,提高学生的综合能力和素质。
科研项目涉及的内容比较广泛,需要充分运用所学的专业理论知识和实践知识,在较长的时间内才能较好地完成。一个科研项目往往涉及的专业知识比较广,个别的科研项目还需要跨学科或跨专业的知识,并且需要将所学的知识进行综合运用。这对在校的大学生而言很难达到,在校的大学生虽然到了大学的最后一个阶段,对该专业的专业知识有了较丰富的掌握和理解,但是对专业知识之间的相互联系和相互融合的能力还欠缺,虽然在大学期间做了很多基础实验和专业实验,有了基本的操作能力,但是随着高校的扩招,对学生的要求随之降低,往往是大学期间的实验操作基本是按照教科书或实验老师的已定的步骤原班不变的进行,学生的创造性和理论与实践结合的能力很难得到充分的提高。因此,对于依托科研项目的毕业设计,指导教师有必要对每一个环节进行严格的把关。
一、结合学生能力科学选题
毕业设计的选题是毕业设计重要的环节,一个优秀的毕业设计课题必须符合本专业的培养目标和教学的基本要求,但也必须遵循科研项目的原则,利于充分提高学生的综合能力。我校应用化学专业的选题正是遵循这一原则,在充分考虑学生能力的同时,将毕业设计与科研项目进行了很好的结合,使学生真正能在毕业设计期间,将所学的理论知识与生产实践相结合,充分提高了学生理论与实践相结合的能力。表1为我校应用化学专业2012年毕业设计与科研项目相结合的课题。
表1显示,与科研项目相结合的毕业设计课题,均为科研项目的子课题,由于在校大学生毕业设计的时间比较短,仅有18周,很难及时完整地完成一个科研项目,因此,就需要指导教师对科研项目进行合理的拆分,设立多个子课题,且子课题不是对科研项目进行简单的拆分,而是根据学生情况和科研项目具体内容进行合理的拆分,拆分的子课题具有完整的研究方案和研究内容,且难度适中,有利于学生对所学知识的综合运用,通过毕业设计能提高学生的综合能力和素质。表1中毕业设计课题有实验型,也有理论分析型,这些课题的设计正是遵循了上述原则,使学生在完成最后一个教学环节的同时,也通过参与科研项目,提高自己的综合能力。
二、营造学术氛围,培养创新能力
根据东北石油大学化学化工学院对毕业设计的要求,学生的整个毕业设计需要在教师的指导下完成。这种性质的指导不是像大学期间专业实验和基础实验那样简单的布置实验内容、完成实验报告,而是要求指导教师尽力为毕业设计的学生提供实验环境、仪器以及发挥学生主动性和创造性的学术氛围。指导学生完成毕业设计的过程中,指导学生如何查阅国内外最新相关文献,如何在最短时间内提取文献的精华;如何根据查阅的文献,结合自己的课题独立设计实验方案;如何准备实验仪器和实验装置。同时让学生发表自己对文献或课题的见解,激发他们的想象力,培养他们的创新能力和知识运用能力。
教师在指导学生完成自己毕业设计课题的基础上,还要为学生提供良好的学术交流氛围,定期开展学术交流会,让相关的课题或相关领域的课题在一起讨论,开展多方面的交流,发表对相关问题的认识和看法,合理引导学生对科学问题的理解,鼓励学生多看、多想、多问,培养他们的创新意识,激发他们的想象力和创新精神。应用化学专业是介于化学和化工两大专业之间的一个交叉专业,知识之间的相互联系尤为重要,该专业毕业设计课题之间均有或多或少的联系,营造良好的学术氛围尤为重要,东北石油大学应用化学专业多年的实践也证实了这一观点。表2为东北石油大学应用化学专业某指导教师指导大四学生期间的记录。
表2的内容显示,该指导教师在指导学生的过程中,本着激发学生想象力、创新能力和知识运用能力的原则,每一次指导,都具有很强的针对性,一方面要求学生在做实验的过程中,能很好地将以前学过的理论知识进行综合运用,另一方面要求学生多看、多想、多问、多交流,对科研及工作应有一个认真、主动、积极以及负责的态度。通过毕业设计,学生能真正地将理论与实践相结合,能很好地迈过理论学习向工作实践的过渡。
三、因材施教,严格要求
东北石油大学应用化学专业的毕业设计从大四第二学期的第一周开始,共18周,时间较长。同时这学期也是比较复杂的一学期,部分学生还没有找到工作,需要花一些时间去找工作;一部分考上研究生的学生需要抽出时间复习复试的课程,准备参加复试;还有一部分学生虽已找到工作,但所签单位要求提前到单位去实习、工作。毕业设计对马上走上工作岗位或进一步学习的学生至关重要,学生也比较苦恼,一方面想好好的做毕业设计,另一方面不想放弃工作或研究生复试。作为高校的指导教师,一方面为了保证毕业设计的质量,必须要求学生在18周内完成所规定的学习内容,另一方面对于结合科研项目的课题,能较好地完成科研项目的计划进度。对有特殊要求的学生,怎样才能更好地完成毕业设计呢?东北石油大学应用化学专业教师在毕业设计的第一周,对每一个学生的具体情况进行详细的了解,根据学生的情况建议学生合理选择课题,如对于想到单位工作的学生,建议选择综述性的课题,同时可以结合工作的内容,将综述和实践同时进行;对于考上研究生的学生,选择需要时间较短、理论深度较高的课题;对于没有找到工作的学生,建议选择难度较低、耗时较短的课题。同时,要根据学生的理论基础和动手能力,选择难度适当的课题。
但是,对于这种改革或教学方式,并不是对学生听之任之,放任不管。指导教师根据学生的实际情况,为每一位学生制定课题的整体计划,详细规定学生每一周的工作内容,定时与学生交流,解决在毕业设计过程中遇到的问题和难点,确保学生在18周内较好地完成毕业设计。如东北石油大学应用化学专业的某教师对于综述性的课题,要求学生制定工作计划、详记查阅文献的目录以及文献的总结内容,并要求每周讨论两次;对于实验性的课题,要求学生制定实验方案、自己组装实验装置,详细记录实验过程和实验数据,并每周至少三次讨论实验遇到的问题和实验现象,两周一次学术交流,同一组的学生在一起交流实验内容以及看法,发挥自己的想象力和创造力。
近十年的毕业设计实践和探索表明,毕业设计是在校大学生从高校跨入社会关键的一个教学环节。毕业设计的顺利进行至关重要,学生可以将理论知识很好地应用于实践过程,通过该过程,能更好地理解本学科的知识,也是积累工作经验、提高综合能力关键的一步,尤其是将毕业设计与科研项目相结合的课题,能调动学生学习的主动性和积极性,培养学生的实践能力和创新能力,是高校科研与教学相互促进的良好方法。
参考文献:
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毕业设计的选题是毕业设计重要的环节,一个优秀的毕业设计课题必须符合本专业的培养目标和教学的基本要求,但也必须遵循科研项目的原则,利于充分提高学生的综合能力。我校应用化学专业的选题正是遵循这一原则,在充分考虑学生能力的同时,将毕业设计与科研项目进行了很好的结合,使学生真正能在毕业设计期间,将所学的理论知识与生产实践相结合,充分提高了学生理论与实践相结合的能力。表1为我校应用化学专业2012年毕业设计与科研项目相结合的课题。研项目的子课题,由于在校大学生毕业设计的时间比较短,仅有18周,很难及时完整地完成一个科研项目,因此,就需要指导教师对科研项目进行合理的拆分,设立多个子课题,且子课题不是对科研项目进行简单的拆分,而是根据学生情况和科研项目具体内容进行合理的拆分,拆分的子课题具有完整的研究方案和研究内容,且难度适中,有利于学生对所学知识的综合运用,通过毕业设计能提高学生的综合能力和素质。表1中毕业设计课题有实验型,也有理论分析型,这些课题的设计正是遵循了上述原则,使学生在完成最后一个教学环节的同时,也通过参与科研项目,提高自己的综合能力。
营造学术氛围,培养创新能力
根据东北石油大学化学化工学院对毕业设计的要求,学生的整个毕业设计需要在教师的指导下完成。这种性质的指导不是像大学期间专业实验和基础实验那样简单的布置实验内容、完成实验报告,而是要求指导教师尽力为毕业设计的学生提供实验环境、仪器以及发挥学生主动性和创造性的学术氛围。指导学生完成毕业设计的过程中,指导学生如何查阅国内外最新相关文献,如何在最短时间内提取文献的精华;如何根据查阅的文献,结合自己的课题独立设计实验方案;如何准备实验仪器和实验装置。同时让学生发表自己对文献或课题的见解,激发他们的想象力,培养他们的创新能力和知识运用能力。教师在指导学生完成自己毕业设计课题的基础上,还要为学生提供良好的学术交流氛围,定期开展学术交流会,让相关的课题或相关领域的课题在一起讨论,开展多方面的交流,发表对相关问题的认识和看法,合理引导学生对科学问题的理解,鼓励学生多看、多想、多问,培养他们的创新意识,激发他们的想象力和创新精神。应用化学专业是介于化学和化工两大专业之间的一个交叉专业,知识之间的相互联系尤为重要,该专业毕业设计课题之间均有或多或少的联系,营造良好的学术氛围尤为重要,东北石油大学应用化学专业多年的实践也证实了这一观点。表2为东北石油大学应用化学专业某指导教师指导大四学生期间的记录。
因材施教,严格要求
一、依托实习基地,开拓毕业设计新渠道
建立长期稳定的实习基地是高校实习教学环节顺利进行的基础。然而专业不同,实习基地的类型和数量也不尽相同,利用实习基地为毕业设计教学提供新途径的优势也不尽相同。如东北石油大学化学化工学院应用化学专业利用学校的地理优势,与大庆油田第三采油厂、大庆石化公司以及大庆精细化工厂等多个企业建立了长期稳定的实习基地。每年除了定期在实习基地进行认识实习和生产实习教学环节外,还借助实习基地这一新渠道,利用企业和学校的优势,采取多种方式安排学生到企业进行毕业设计。如根据实习基地和学校的需要,部分毕业设计课题安排学生到企业去完成,利用企业设备和技术的优势,较好地完成毕业设计教学;对于实际操作耗时较短的部分毕业设计课题,理论部分可在学校完成,实践部分则在企业完成,利用企业的技术和学校丰富的图书馆资源,保证毕业设计的顺利进行;另外,还可利用学校的资源优势,针对企业生产过程中遇到的技术问题,利用毕业设计教学环节,课题由企业提供,实验在学校进行,企业技术人员可以根据实际需要到学校给予指导,具体的实验方案可由学校的指导教师和企业的技术人员共同商定,在保证毕业设计质量的同时,也要根据学生的实际情况,保证学生的安全。近年来,东北石油大学应用化学专业通过利用多个稳定的实习基地,每年安排部分课题在企业进行,一方面提高了毕业设计教学质量,另一方面为学生提供了提前进入企业了解生产过程的机会,为毕业后的工作打下了良好的基础。图1为近年来东北石油大学应用化学专业利用实习基地进行的毕业设计课题数目。从2006年起,东北石油大学应用化学专业利用学校的地理优势,增加了实习基地,与企业合作进行毕业设计的课题数目增多,尤其是最近五年,安排到实习基地或与实习基地合作的毕业设计人数增加,毕业设计的质量也有了较大幅度的提高。通过与实习基地合作毕业设计课题,学生的实践能力有了很大程度的提高,企业对毕业生的满意度也有所提高。
二、参与科研项目,构建新的实践教学平台
国内很多高校的先进的实验仪器设备基本上用于科研项目,在校本科生很难接触到,导致学生毕业后到企业不会使用,使得企业对毕业生很不满意。如果学生在毕业设计期间能参与科研项目,学习和使用科研所用的先进仪器设备,这样一方面可以保证毕业设计教学的质量,提高学生的综合知识和实践能力;另一方面又可以加快科研项目的进度。东北石油大学应用化学专业教师根据企业对本专业毕业生的反馈,利用精细化工科研室、油田化学科研室、提高采收率科研室以及高分子材料科研室中先进的实验设备及实验手段,将部分毕业设计课题与科研项目相结合,利用界面张力仪、红外光谱、紫外光谱仪、液相色谱仪、核磁共振波谱法、原子吸收等先进的实验仪器,在保证科研项目顺利进行的同时,提高了毕业设计教学质量,改善了实践教学手段和环境,弥补了应用化学专业实验教学平台的不足,且为毕业设计教学提供了新的平台。近年来,笔者在带本科毕业设计的过程中发现,学生在毕业设计期间的综合运用能力与所从事的课题有很大的关系,参与科研项目的学生在理论知识的运用以及先进实验仪器的使用方面的能力要比其他学生强,毕业后融于企业所需的时间较短,接受新知识和新事物的能力也较快,企业对这些学生的满意度较高。
三、与专业课共进,提高学生综合素质
大学期间的本科教学只是简单的教学和考核,基础课或专业课之间联系较少,教师讲课时,可能将相关的知识进行简单的讲授,但很少与实验相结合,即使学生的理论学习成绩很好,但是在解决实际问题时,仍是力不从心。通过与学生的交流发现,学生虽然对理论知识掌握很好,但是实践经验较差,很少有机会真正参与实践活动,本科期间的实验课只是简单的重复,并没有真正让学生自己查资料、设计实验方案、组装实验装置、分析实验现象和结果,学生的综合运用能力较差。目前,高校根据自己现有的条件采取不同的方法,如提前让学生进行毕业设计,围绕毕业设计题目看书、查资料、做部分实验,在掌握理论知识的同时,将专业知识与实践相结合,提高学生知识的运用能力;或者借助大学生创新创业实验,让学生有机会参与实践,围绕大学生创新创业项目进行实验,从而提高学生理论知识与实践知识相结合的能力;或者根据学生的兴趣爱好,开展开放性实验教学,给学生一个研究方向,让学生自己查资料、设计实验方案、动手实验,从而培养学生的综合素质。笔者所在的应用化学专业结合东北石油大学现有的教学条件,利用大学生创新创业项目和开放性实验,让学生提前进行毕业设计,与专业课共进,在很大程度上提高了学生的综合素质。
关键词:实验教学;教学模式;合作教育;创新能力
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)14-0071-02
创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力,创新精神和创新能力越来越成为一个国家国际竞争力和国际地位的最重要的决定因素。实践教学作为高等院校教学体系的一个重要组成部分,是培养学生创新精神、分析和解决问题的能力、提高学生综合素质的重要环节。传统的实践教学模式已无法满足高等学校实现创新人才培养目标,必须建立既能紧跟时展和科技进步,又能够符合创新人才培养目标的实践教学模式。作为石油行业院校中的省级重点专业,根据地方经济和石油石化行业发展需要,对应用化学专业实践教学体系进行了探索研究,取得了一定的成效。
一、依托学科优势,构建专业实验教学新体系
东北石油大学应用化学专业的前身为油田应用化学专业,是1973年石油部最早设立油田应用化学专业的三所本科院校之一。依托东北石油大学石油和石化两大学科的资源优势,背靠大庆油田的地缘优势,形成了油田化学和精细化工两个特色专业方向,结合省级重点专业建设,构建了创新型专业实验教学新体系。首先,将实验教学体系整合为三个层次:基础化学实验(第一层次)、专业实验(第二层次)、综合性实验和创新实验(第三层次)。在无机化学、有机化学、分析化学和物理化学等四门基础化学实验教学与理论教学脱钩单独设课,增加创新实验学时,改变了过去侧重于验证性实验,形成了自身的系统性,有利于培养学生的创新精神和创新意识。在专业实验课程内容的设置上注重反映与生产实际或日常生活密切相关、能够反映应用化学专业发展前沿、体现应用化学应用性特点的特色实验,内容涉及精细化工、高分子化学、油田化学等领域。综合性和创新性实验着重强化专业基础知识的综合与应用能力,提高学生的创新能力和科学研究能力,内容应包括文献调研及实验方案设计、物质合成及提纯、结构表征、性能评价,做到综合性、创新性、设计性、学科知识的交叉性。
二、依托地缘优势,开展产学研合作教育
合作教育模式是校企(研)结合、以培养学生的创新精神、实践能力和创业能力为重点,利用高校和企业两种不同的教育环境和教育资源,将理论教育与实践教育相结合,以培养适应现代社会或不同企业需要的知识、能力、素质协调发展的创新人才。东北石油大学原隶属于石油部、中石油股份公司,地处大庆油田,其行业院校属性决定其与石油石化企业结合紧密,校友遍布于石油石化众多企业,校企合作和产学研结合有着天时地利人和的优势。东北石油大学化工学院应用化学系师资力量雄厚,学术梯队合理,学历层次高,教学科研仪器设备先进,具有较强的教学科研实力,应用化学专业也是黑龙江省重点专业。本着边改革边实践的原则,根据不同单位的特色和优势,先后与大庆油田有限责任公司、大庆石油管理局、大庆石化公司等企业联合建立了稳定的社会实践基地、生产实习基地、科研中试基地。这种模式大大地提高了企业参与实习教学的积极性和热情,建立稳定、互利、互信的产学合作关系。另外,还与大庆富杰化工有限公司、大庆庆鲁精细化工有限公司等企业联合成立了研发中心,不同程度地促进了培养人才质量的提高和产业部门的发展。
三、强化毕业设计环节,培养学生的科研能力
毕业设计是本科教学计划中的一个重要组成部分,是本科教育中一个重要的、综合性的实践教学环节,是大学生大学期间所学的基础知识、基础理论和基本技能的综合应用。近年来应用化学专业教师承担的包括国家自然科学基金、中石油基金项目、黑龙江省科技厅、黑龙江省教育厅各类基金项目、大庆油田股份有限公司在内的各类纵向、横向科研项目近200多项,坚持教学、科研工作齐头并进,形成了以科研成果服务于教学,以教学促进科研活动的良好局面。实践表明,参与教师科研项目的学生在理论知识的综合运用以及先进仪器设备的使用,毕业后融于企业时间,接受新知识和新事物的能力,明显优于未参与科研项目的学生,企业对这类学生的满意度高、就业竞争能力强。现在出现大学三年级同学主动联系教师,积极要求参加教师的科研项目的良好趋势,如应用化学专业2010级彭玉龙、董亚萍等同学参加了李杰老师的大庆油田股份有限公司横向课题压裂液部分,极大地提高了自己的创新意识和科研动手能力,在2013年就业面试中深受用人单位好评,成功应聘于大庆油田股份有限公司和安东石油技术(集团)有限公司,表现出较强的就业竞争能力。另外,加强毕业设计导师对学生的指导,强化过程管理,建立导师与学生讨论的例会制度,进行毕业设计论文中期检查,确保指导教师和学生在时间与精力上的投入。经过近几年的实践,应用化学专业学生的毕业设计论文质量逐年提高,每年都有论文获得学校挑战杯优秀学位论文,且有多篇论文在有较高知名度的学术刊物上发表。
四、建立科学合理的实践教学考核体系
实践教学考核目的是通过考核使学生在实践能力、综合能力和创新能力等方面得到培养和提高,促进学生的学习能力和综合素质协调发展。实践教学考核体系是通过对实践教学过程中影响实践教学质量的各个环节进行监控与评价的体系,其内容包括评价主体、评价对象、评价内容以及评价标准4个方面,科学合理的评价不仅能够促进提高教学质量,而且还能及时了解教学中存在的问题,为过程考核提供重要依据。在制定评价体系时,应从专业人才培养的目标以及实践课程体系的特点出发,对实践教学目标、实践教学内容、实践教学保障条件、实践教学实施过程进行全方位、多角度、多渠道监控和评价,建立考核内容层次化、考核方式多样化、注重过程考核的实践教学考核模式。
应用化学专业实践教学是培养具有扎实的化学理论知识和工程实践能力的化学学科创新型人才的重要教学环节,必须在注重学生的基础知识、基础理论和基本实验技能的同时,加强实践教学,培养学生创新精神和实践能力。创新性实践教学对培养学生创新精神、工程实践能力以及团队协作精神具有不可替代的作用。新形势下深化实践教学改革,以人为本构建科学合理的实践教学体系,具有深远的现实意义和历史意义。
参考文献:
[1]李翠勤,王俊,李杰等.高校毕业设计教学模式的探讨与实践[J].中国电力教育,2013,(13):166-167.
[2]王俊,李翠勤,李杰等.构建具有行业特色的应用化学专业人才培养模式[J].化工高等教育,2012,(3):21-24.
[3]秦惠洁,刘建民.实验教学培养创新人才的实践与建议[J].实验室研究与探索,2000,(5):11-14.
一、化学学科在与我校重要董事单位———中国工程物理研究院合作中的特殊地位和作用
地处绵阳的我校董事单位中国工程物理研究院在国防化学上有一流的人才和设备,因此我们可以联合开办国防应用化学方向,即与国防建设有关的含能材料(炸药)即硝基化合物化学,放射废物治理及放射分析方向,以满足西部大量的军工企事业单位对这些方向人才的需求(注:我国仅北京理工大和南京理工大在开设该方向专业,但毕业生不愿到西部特别是一般离城市较远的军工企事业单位工作,造成这些单位人才严重短缺,急需西部高校培养输送该方向的专业人才);我们已经和中国工程物理研究院核物理与核化学研究所,中国工程物理研究院化工材料研究所签定了正式的联合培养这些方向的应用化学高级人才的协议,并得到了积极和热情的响应,他们非常愿意并决心和我们一起将该专业办成全国一流的特色专业;我们已与工程物理研究院联合申报成功应用化学本科、分析化学硕士点办学资格。近年来我校与中国工程物理研究院开展了多项有关放射废渣固化处理等方面的研究合作,获得了多个中国工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特别值得一提的是四川省人民政府委派原中国工程物理研究院楚士晋教授出任我校副校长后,双方的合作达到了水融的程度,值得一提的是楚校长所研究的学科就是国防应用化学,因此一定能发挥地处绵阳的我校董事单位的巨大学科优势联合办学,将这个专业方向发展成全国有名的有特色的重点专业。
二、我校化学学科的现状
1.学科情况
化学教研室及现在的化学研究所,是我校最老的教研室之一,多年来承担全校基础化学教学任务,科研方向主要围绕材料学科开展。从1995年起共申报8次应用化学本科办学资格,直到最后一次于2002年申报成功,现有应用化学和分析化学两个硕士点,2004年度已申报无机化学硕士点,现有教授6人,副教授10人,讲师10人,绝大部分具有硕士以上的学历,为适应学科发展的需要,正按计划引进高水平人员。
2.实验室建设情况
化学实验室分为化学基础实验室和应用化学专业实验室,共计1200平米左右,现有的基础实验室已不能满足需要,新化学基础实验室共3000平米正在新区兴建;应用化学专业实验室于2003年度批准立项,一期投资50万,能完成部分教学和科研工作,但对我校教学和科研有重大影响的大型高技术测试设备如液相色谱、气相色谱、红外光谱、ICP光谱仪等还没有到位,精细化工实验室还未建设。
3.科研情况
多年来在生物大分子分子光谱学、纳米材料、工业废渣利用、化学建材等方面开展研究和开发,200多篇,被SCI摘录10余篇,有数项科研成果已转化生产,为有关企业创造了可观的经济效益,成绩突出。
三、适应我校发展的化学学科建设设想
1.化学学科建设
应明确化学学科在我校的地位和作用,如前所述,化学学科是我校理工学科的知识结构组成部分,更是材料、生物和环境的基础和支撑,本身又有广阔发展前景,是我校必须重点发展的学科,要让各级领导高度重视。多年来由于多种原因,化学学科的发展和建设欠帐较多,已不能跟上学校的发展,更谈不上毕业学生或对外技术服务和产品开发在社会上的影响。学校的大发展同样为化学学科的发展带来了责任和巨大的发展机会,理清我们的思绪,明确任务,制订好计划,踏踏实实,埋头苦干,化学学科一定会对学校的发展贡献更多的成绩。在化学基础教学和学科发展方向方面,应做好基础化学课的教学,在学科发展和意见方向上,应研究材料化学、生物化学和环境化学,研究这些学科中的化学问题,对相临学科确实起到基础和支撑作用,并积极开展与这些学科的合作,相辅相存,资源共享,共同发展。在应用化学发展方面,办好应用化学的三个方向即应用分析、精细化工和国防化学。应用分析又称为工业和科研的“眼睛”,应把发展方向定为与我校相临学科紧密相关的材料分析、生物医药分析、环境分析和国防化学分析;精细化工方向应跟上国民经济发展,坚持在高新的新型化学建材、生物化工、药物合成等方向上;国防应用化学应与中国工程物理研究院签好协议,充分利用董事单位一流的设备和人才,把这个方向办成全国有名的专业。研究生发展方面,在已有的应用化学和分析化学硕士点基础上,再申请无机化学和有机化学硕士点,争取在不远的将来与中国工程物理研究院联合申报应用化学博士点。研究生论文研究应围绕材料化学、生物化学、环境化学、国防化学、分析测试、精细化工等方向开展工作,逐步的形成稳定的研究方向和特色,深刻体会联合办学的“西南科技大学模式”的含义,充分利用各种有利因素,实现化学学科的跨越式发展。
2.实验室建设
基础化学实验室:原有的基础化学实验室已不能满足我校基础化学教学的需要,经努力申报,已获批准在新区划拨了3000平方,具有相当水平的实验室规划和建设方案已初步完成,基础化学实验室建设工作按计划于2005年建成。应用分析实验室:2003年度,申请获批的应用化学专业实验室已投资50余万,初步建成能开出部分仪器分析和生物分离与分析的应用分析实验室,但一些对全校教学科研有重大影响的大型分析测试设备还没有,这对提高我校教学科研水平和提升学校的档次很不利。由于学校的资金有限,现阶段不太可能购买,因此应与地处绵阳的拥有这些设备的中国工程物理研究院、绵阳卫生防疫站、绵阳水务集团水质中心联系合作,实现资源共享,以保证我们的本科和研究生教育水平和条件,并在科研和社会服务上做出更多更好的成绩。精细化工实验室:精细化工属高科技产业,在未来的经济发展中贡献巨大,绵阳千亿工程计划中,计划精细化工将贡献50亿/年,而目前仅10余亿元/年,这说明精细化工的前景,精细化工实验室的建立将使该方向学生就业分配和我校在该行业的地位作用及对社会经济的贡献创造必要的条件。目前该实验室还未建设,绵阳计经委有意出资30~50万在绵阳选单位共建绵阳精细化工研发中心,我校是最有希望获批的单位,如我校再配套30~50万,那么一个具有相当水平的精细化工研发中心就会在我校建成。同时应建立有关的实验基地,加大与企业的联系和合作,按“产、学、研”的发展模式获得跨越式的发展。国防化学实验室:国防应用化学含核材料与放射分析、炸药合成与分析、燃烧化学等,我校没有也不可能有能力建设该方向的实验室,但我们已和联合办学单位———中国工程物理研究院谈好,由他们出设备和师资来完成该方向学生的专业课和毕业论文教学和科研工作,相信该专业由于有中国工程物理研究院一流的设备和师资会办成全国有名的我校亮点专业。校外联合共建实验室:前已述及,由于学校建设资金有限,短时间内不可能全部投资建设上述实验室,这就要求我们应利用联合共建单位和其他单位的人力和物力,通过联合共建实验室、建立实习单位、聘用相关人才和有偿服务的形式以较小的投入获得教学和科研上较大的收获,并与他们一起实现双赢,共同发展。
3.化学师资队伍建设
化学目前的师资力量仅能维持教学任务,研究条件仅能基本满足少数教师的科研,形成少数学科梯队,大部分教师没有固定的研究场所和条件,而是跟随其他学科有关教师做一些辅助型研究;学科内部沟通、配合交流和学术气氛还有待提高。面对越来越大的任务,要求我们引进高水平的学科和学术带头人,并以实验室和各类研究课题申报和开展为突破口,形成学科和学术带头人领导的中青年教师和研究生参加的数个学科梯队和群体,充分发挥中国工程物理研究院等合作单位和外聘教授的作用,在短时间内形成化学学科高水平队伍和优良的学术气氛,在产、学、研多方面做出突出的贡献。
四、适应我校发展的教学改革研究
【摘 要】 本文针对高师应用化学专业分析化学教学现状和存在问题,论述了理论课教学和实验课教学的改革策略,指出理论课主要从优化重组教学内容,改进教学方法方面入手,实验课从完善教学环节、考核方法以及调整教学内容等方面入手,全面提高教学质量。
【关键词】 分析化学;应用化学;教学改革;实践
随着社会对人才的需求,各高等院校为了寻求良性发展,积极进行专业建设,改进人才培养模式。高师院校也顺应这一历史潮流,在原有的以师范教育为主的专业基础上,积极进行新专业的创办与建设。应用化学专业是介于化学与化工之间的应用型理科专业,以培养理工相结合的应用型化学人才为目标[1],近年来纷纷诞生于各高类师院校。分析化学是应用化学专业的一门基础课,主要是向学生介绍分析化学的基本理论和基本分析技术。由于特色办学的历史原因,高师院校传统的分析化学教学体系,对以培养应用性人才为目标的应用化学专业来说,还存在一些缺陷。本文总结了几年来学校应用化学专业分析化学教学改革的部分措施及成效。
一、分析化学的教学现状与存在问题
1、理论课教学
(1)基础理论部分比例偏多,内容繁琐。高师传统的分析化学教学程体系由于受师范教育的影响,重视理论技术的深度以及知识的系统性,在基本理论的安排上占有很大的篇幅。对酸碱、络合、氧化还原以及沉淀四大反应的平衡理论以及滴定分析法原理,系统而又分别独立地介绍,内容重复,不利于学生掌握它们的共性。加上课堂教学过于深刻细致,公式推导繁琐,知识点分散,对应用性和实践性知识介绍经常重视不足,不容易激发学生的学习,甚至对分析化学产生厌烦情绪,更谈不上培养应用性人才的目的。
(2)教学手段单一,学生学习效果不理想。在传统的分析化学课堂教学中,教师常采用讲述和黑板展示的教学模式,学生绝大部分时间是在记笔记,思考的时间很少。这种机械式的教学方式使教师成了传递讲义的工具,课堂失去了化学学科的趣味性,严重阻碍了学生的思维发展,不利于学生创新能力的培养。
2、实验课教学
《分析化学实验》是以通过基本操作技能培养,提高学生分析问题解决问题能力为目的的实践性很强的课程。现行分析化学实验教学存在如下一些问题:(1)学生操作意识不强,训练不够规范,技能掌握不牢固。(2)考核方法不完善,成绩评定主要依据平时实验报告和实验考试结果,缺乏操作过程的评价。忽视了对学生实际操作技能的考核,造成学生轻视实验操作、考试抄袭数据、任意涂改实验结果的不良现象,最终导致学生在分析化学实验课中“高分低能”现象严重,达不到实验课的培养目的。
二、分析化学理论课教学改革
1、优化整合教学内容,建立统一的理论框架
随着培养计划的调整,各个专业基础课的课时都在不同程度的压缩。针对应用化学专业的培养目标,首先对教学内容进行精选、重组[2]。例如:四大滴定可以重组为统一的滴定分析理论体系。首先提炼共性知识进行综合介绍。其次,再介绍四大滴定分析法的个性知识。使学生形成对知识的共性与个性的完整统一。对酸碱、络合、氧化还原滴定部分内容进行精简,对沉淀滴定内容要压缩。对特别繁琐的公式,对应用化学专业来说,课堂可以略去推导,直接给出结论,其推导过程可以让学生自学了解。整个知识点的介绍以突出实用性为趋向。
2、改进教学方法,提高课堂教学效果
(1)注重新课的导入。“良好的开端是成功的一半”,第一节绪论课是关键,教师必须设法使学生对这门课产生兴趣。通过介绍分析化学对人类进步的巨大贡献,结合当今的社会热点问题,如能源、环境、食品安全、人类健康等问题,介绍身边具体的生产生活问题,如食用白醋的测定、自来水硬度的测定等等,让学生明白化学是从分析化学开始的,分析化学是最具应用性的一门学科,几乎遍及我们的衣、食、住、行。如果能引导学生从分析化学的角度来看待身边观察到的现象,就会使分析化学变得有趣。学生对分析化学一旦产生了兴趣,在授课中我们就能体现到分析化学向现实生活的倾向,那些枯燥无味的公式和理论也就成了学生揭示生活奥秘的工具,从而激发了学生的学习动力。
(2)灵活采用多种教学方式。运用多媒体教学,增加课堂信息量。对分析化学理论课来说,板书教学是多数教师常用的教学方式,特别是对于某些重要公式的推导,具有一目了然的效果。但对大学课堂来说,板书教学传递的信息量偏少,给学生创造记笔记机会的同时,也潜意识地削弱了学生在课堂上对知识的接受能力。借助多媒体教学,可以将某些用语言不好描述的内容,以图文并茂的形式展现出来。比如,滴定终点前后溶液颜色的变化、指示剂的变色范围等等,让学生一看就明白,并且印象深刻。还可以选用和生产生活实际相关的分析化学应用实例图片,能够有效激发学生兴趣,让学生感受到分析化学就在身边,人类生活离不开分析化学。
采用对比教学,,提高教学效果。笔者多年对学完分析化学的学生进行调查得知,大部分学生认为分析化学知识点多而分散,公式记不准,课堂听懂了,课后不会用。这就要求教师在讲相关问题时,要注意采用对比教学。例如四大滴定分析法本质上存在共性,但由于依据的滴定反应不同,而导致滴定体系中变量的不同。通过对比教学,对滴定曲线、滴定原理、以及终点误差计算等的共性及个性就容易理解和记忆了。再例如,络合滴定中的金属离子和EDTA的各种副反应系数的计算,看起来有4个独立的公式,其本质上可以按一个公式记忆:(被考察对象;为副反应影响因子;为络合比)。对例题的讲解也要使学生达到触类旁通的效果。否则,学生只会“一叶障目,不见森林”,分析问题解决问题的能力得不到提高。对比教学法有利于学生在掌握知识时、触类旁通,提高对知识的应用能力。
注重章节教学内容的及时总结。知识点多、公式多是分析化学课的特点,也是学习的难点。学生经常记公式不准确,知识点掌握不牢固,也是历来分析化学教学普遍存在的问题。除了课堂采用对比等教学方法提高教学效果外,教师还应带领学生对每一章节学完后的教学内容及时进行总结,将重要的公式、知识点罗列出来,理顺它们之间的联系,让学生沿一条线把它们串起来,由此及彼,加深印象,有利于学生课后的自主复习。
三、实验课的教学改革
分析化学是一门以实验为基础的科学,分析化学实验课是培养学生素质与实践能力的一个重要途径[3]。现行实验课由于在教学环节以及考核等方面不尽完善,对以基本技能掌握为必备能力的应用性人才的培养极为不利,改革势在必行。针对存在问题,笔者教研室进行了以下两方面的改革。
1、调整教学内容,引入实际应用性和综合设计性实验
分析化学是应用性很强的基础课程,分析对象在现实生产、生活中随处可见,将这些分析对象引入实验课教学,可以拉近学校理论教学和实际应用之间的距离。例如,白醋中HAc含量的测定,补钙制剂中钙含量的测定,工业混合碱的测定,废水中重金属铬的测定等实验项目,都是现实生活中大家较为关注的与生产、生活以及环境息息相关的问题,引入这些实验内容,既能激发学生的学习兴趣,调动学习积极性,又能使学生认识到理论到实践其实就是一步之遥。在实际样品分析中,学生除了要掌握相关的基础理论和正确的基本操作方法以外,更深刻的是学用结合,能够提高分析问题、解决问题的能力,对应用性人才的培养十分有效。由于在验证性实验中,学生按照操作步骤“照方抓药”,在教学中的主体作用不能得到充分发挥,不利于学生的独立思维能力、实践能力的培养[4]。因此,适当减少原有验证性实验项目,增加设计性实验。让学生自己独立设计实验方案,独立进行实验操作,在教师的指导下解决实验中出现的问题,充分发挥学生在实验中的主体作用,锻炼和培养学生的创新能力。并且学生通过设计和实际操作,可以发展多种综合素质。
2、完善教学环节,严把教学质量关,强化训练基本操作技能
分析化学研究物质的关键是准确获得物质的“量”,每一步实验操作的误差都会传递到分析结果中。因此,基本操作技能的规范性是关键,直接影响分析结果的准确性。据此,我们从完善实验课教学环节、严把教学质量关入手,突出强化基本操作技能训练。
首先采取实验课前,教师必须对每个实验认真进行试做,并给出验证性和综合性实验的试作结果。这样使教师不但能胸有成竹地及时解决学生实验中可能出现的突发现象,而且还为批改实验报告、评价实验课效果提供了数据参考。其次,实验课中,要从各方面强化学生的操作意识。包括台面的布局、仪器洗涤到样品的称量、溶解、转移、定容、滴定以及数据处理、结果报告等各个环节都严格按照实验操作规范要求进行规范化的训练,并将每一步的操作要领作为将来考核的知识点。要求学生一丝不苟,认真对待,任何一点疏忽就会使实验数据变得毫无意义,前功尽弃。同时教师要做好逐项检查工作,对难度大的实验,要反复演示指导,对动手能力差的学生要手把手指导,使学生的操作达到规范化。整个实验就是一个严谨的工作作风和实事求是的科学精神的培养过程。最后,教师在课后批改实验报告时要在学生的报告中写上本次实验的标准值(即教师的试做结果),引导学生对本次实验进行自我评价和误差原因分析,培养学生严密的科学研究能力,为后续课程以及将来的实际工作打下良好的基础。
3、完善考核方法
针对分析实验考试中出现的考核内容不全面,学生重视不足等问题,我们从考试形式、考试管理以及成绩评定等三方面完善考核方法。(1)实验考试实行笔试+操作考试两种方式。笔试主要考核学生对实验基本常识、基本原理和基本方法的掌握程度。技能操作考试是实验考试的核心部分,以既突出考察基本操作技能又突出测定结果准确度为原则,实行每个学生各持不同的样品,杜绝传统考试中所有学生持同一总体来源样品而造成的抄袭和涂改数据的现象;在内容上选取操作技能要求高,操作项目较全的实验,分操作和实验结果两部分评定操作考试成绩。其中操作部分从仪器洗涤、天平称量、移液和转液、滴定操作等四方面去考核。每一环节都设定科学而又具体的评分标准,占到总操作成绩的40%;实验结果结合数据记录的科学性,按误差大小去评分。操作分+结果分即为操作考试成绩。(2)在考试管理上实行全员出动,共同参与,责任到人,标准到位。由原来教师一人负责,统管全班、全程的考试管理方法改为教研室全体任课教师、实验教师、实验工作人员共同参与,每人分包几个学生,严格按照规范标准对各个环节进行鉴定、监督和指导,指出问题所在。最后集体评定给出操作分。(3)实验课考试总成绩评定通过“操作成绩+笔试成绩+平时成绩”三方评价。操作成绩一般占总成绩的50%以上,结合笔试(30%左右)和平时成绩(20%左右),全面客观真实地评价学生的实验成绩。
改革后的分析实验课考试方法,严密细致,考核内容全面,虽然增加了教师的工作量,但能够如实反映学生学习成绩,科学评价学习效果。同时也能引起学生对分析实验课的高度重视:“平时打好基本功,考试才能到高分”,确实能达到实验课的培养目的,学生的动手能力和对知识的应用能力得到了加强。该套考核方法曾得到本院其它实验课程的效仿和尝试。
四、成效及展望
通过这一轮的教学改革,极大地提高了学校应用化学专业分析化学的教学效果。学生学习分析化学的积极性和主动性得到提高。分析化学课堂不再存在学生缺勤现象;毕业论文设计中有关分析测试应用研究的选题率逐年增加;毕业论文的质量也比以前有所提高,相当一部分被后续正式发表;有关在分析化学专业方向考研的人数也逐年上升;在历届省级以上各类化学技能竞赛中,学院参赛学生屡次获奖。从用人单位对毕业生的评价中,反映了实施课程改革教学的毕业生工作实践能力强,成绩显著。这些足以说明了我们分析化学的教学改革取得了一定成效。
然而,对于高师新办的应化专业来说,教学改革是一个长期的过程,我们只是开始了万里长城第一步。在今后的教学中还需进一步促进教学手段的多样性和现代化。同时,要进一步加强实践课教学与理论的结合程度,为学生提供大量的参与实践活动的机会,真正做到在学校学习就和在工作岗位一样,也只有这样才能为我国经济发展培养合格的高素质的应用性人才。
【参考文献】
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【关键词】综合设计性实验;产学研合作教育;教学方法;教学方式
高等学校具有人才培养、科学研究和社会服务三大功能,要使高校能够为国家的改革和发展源源不断地提供高素质创新创业人才,更好地为国民经济建设服务,高等学校就必须走出“象牙塔”,打破传统的人才培养模式,探索产学研合作办学的道路。产学研合作教育模式是一种以培养学生优良素质、提升学生综合能力和增强学生就业竞争力作为重点,在教育过程中充分利用学校、企业及科研单位等多种不同教育环境和教育资源以及在人才培养方面的各自优势,把传统的以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产活动、科研实践有机结合的人才培养体系[1]。产学研合作教育有利于学生创新思维的启迪,在传统的应试教育模式中,学生一般只知机械地接受老师所传授的知识,不愿主动去思考探索,在学习过程中缺少主动性,没有创新性的思维和意识[2]。产学研合作教育是把课堂教学与实践能力直接结合起来,在理论和实际结合的过程中启发学生的创新思维[3]。因此,开展创新性的教学实验就显得非常重要。本人根据自己近年来的教学科研实践,对如何开展产学研合作的大学综合化学实验谈谈自己的几点看法。
1 大学综合化学设计实验开展的必要性
综合设计性实验是我院(环境科学学院)应用化学专业的专业实践必修课之一,是学生完成有机化学、无机化学、分析化学、物理化学等基础课的学习后,理论与实际结合较强的一门专业实践课程,开设该课程的主要目的是使学生加深对本专业所学理论知识的理解,并与实际生产紧密结合,从而使学生成为适应社会需求的应用型人才。综合化学设计性实验的确定及开展需要结合目前企业急需而又长期没有解决的技术难题。可由教师、学生和工厂技术人员组成课题组,从实验方案的论证、实验课题的确定到论文总结、组织鉴定等过程尽可能让学生参与到每一个环节。这些过程的任何一个环节都涉及多学科知识的综合应用,是理论与实践结合的具体体现。这种产学研合作的教育模式,在厂校合作中形成了教学、科研、生产的整体,既解决了工厂的难题,为企业创造了财富,又使教师在实践中能长期保持教学与科研的活力,使学生工程实践能力的得到锻炼。为了能够切实锻炼学生的综合设计能力,实现应用型人才的培养,可以从以下二个方面对传统的教学模式进行改进。
2 大学综合化学设计实验教学内容的改革
在教学内容上,本实验需要与教师的科研项目和相关企业的生产实际问题结合。解决一些前沿型的问题。锻炼他们设计实验及独立思考的能力。例如:在卷烟主流烟气有害气体组分中,CO的含量最大且毒性强,因此降低和消除卷烟烟气中的CO含量对于提高卷烟吸食的安全性至关重要,而且有利于我国卷烟行业的长远发展,特别是对于那些有出口任务的卷烟企业而言,有十分重大的现实意义。虽然,目前工业上对卷烟主流烟气中CO的消除研究已取得了一定的进展,但所报道的上述材料本身均存在一定缺陷,难以满足工业化要求。因此,在工业上,设计和研发一种对CO具有较强吸附能力的新材料具有重要的科学意义和应用价值。金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子或者含有金属离子的簇(也称为二级构筑单元(SBUs)与多齿有机配体通过配位键形成一维、二维或三维周期性网络结构的晶态材料。由于这些材料具有高度有序的多孔性,高的比表面积以及可调的孔径尺寸和功能化孔道表面,使其在多种领域内存在广泛的应用前景,可作为催化剂、催化载体、气体储存和分离材料等。这类材料对绝大多少的本科生来说是一类没有接触到过的物质, 他们需要自己去了解和探索。而在我们的教师科研项目中,会涉及到这类结构新颖可控的MOFs材料。我们可以将这类新材料与企业需要实际解决的问题相结合,在本科教化学设计实验教学中开展此类实验,既能够开阔学生的眼界,又可以激发他们探索新世界的兴趣。从而有效提高教学质量和效率。此外,科研文献中报道的一些与生命体相关的最新材料也可以尝试开展。例如某些发光材料可以与生物体结合,生物体内成像,即我们可以清楚地看到生物体的组织结构,从而达到研究生物体的目的。将这些最新的内容补充到课堂教学中,可以让学生觉得很有意思,让他们认识到化学不只是有毒、有害、危险性大的物质。化学与我们生活、生命息息相关。
3 大学综合化学设计实验教学方式的改革
实验方案设计是综合性设计实验不可替代的教学环节,其目的是为了培养学生的专业知识、专业技能以及提高解决实际问题的能力。它要求学生具备一定的综合知识,通过查阅国内外资料,总结归纳文献,筛选出最优化的设计路线方案,核算最优原料成本,绘制最简流程图,解决实际问题。通过实验方案设计的锻炼,加深学生对理论课程的理解,巩固和提高学生的知识运用能力,增强学生分析和解决实际问题的能力,能够对学生所从事专业的知识结构和理论联系实际的能力产生重要的影响。摆脱过去常用的教师只是简单讲述实验过程的模式。可以利用一些辅助手段进行教学,譬如可以利用学校的网络数据库资源来提供最新科研成果的链接,以便学生随时浏览和下载。目前,我们学校图书馆的电子资源比较丰富,很多高水平的最新文献均可以下载。对于一些理论知识较浅的科研成果,鼓励学生进行口头报告并相互讲述与评价。通过这种方式既能够加深学生对该领域的全面理解,又能够增强他们对新问题的求知欲望。查阅文献并归纳总结后,与指导老师一起探讨实验方案的设计,突出学生在实验设计方案中的主体性。这样可以真正调动学生的学习兴趣,让他们参与到整个实验的过程中来。因此,将科研工作融入到教学内容中,是一个很好的方法,关键在于如何把握这个度。此外,鼓励一些对科研有兴趣的学生尽早加入科研实验室,与指导老师多交流,将理论课程学习与科研工作相结合,对学生的高标准要求,同时多鼓励,能够激发他们的创造力。
4 大学综合化学设计实验课程安排
该课程作为一门应用化学专业高年级专业实验必修课,一般都安排在第6-7学期,是常规实验课程的一个延伸。该课程通过具体的实验操作训练,来强化和提高学生的实验技能,以及增强对科学前言的了解。同时,通过该课程的学习,学生动手能力、研究素质、分析问题和解决问题能力得到提高,为学生的毕业论文、就业和深造打基础。然而,就目前而言,有的高校还没有开设相应的实验课,有的高校尽管开了实验课,但实验教学内容以传统的验证性、综合性实验为主。实验项目及实验条件、药品、仪器都是教材规定的,而且有些实验工艺陈旧落后,常常是让学生依照讲义,按部就班地进行,不利于提高学生科研主观能动性和创造力,作为高年级专业实验训练,还存在一定的不足。
5 结束语
结合我校建设地方性应用型本科高校的办学宗旨以及环境科学学院专业建设特色,面向应用化学专业开展综合设计实验,不仅与当前精细化学品行业的发展趋势一致,同时也加深了学生对精细有机合成理论知识的掌握和运用,在人才培养、科学研究、服务经济发展方面具有重要的实际价值和理论意义。
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