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【关键词】应用化学 重点学科 建设 实践 人才培养
【中图分类号】G640 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2014)10 -0063-01
应用化学专业是一个年轻的专业。由于它的专业特色和社会对应用化学专业人才的需求,使其成为发展最快的理科专业之一。石河子大学应用化学专业于2002年开始招生,2005年成立化学化工学院后,在师资、教学条件、实验设施和科研水平等方面都得到了快速的发展。2006年获批“应用化学”硕士点,2007年“应用化学”进入石河子大学重点建设学科行列,同年获批建立“新疆兵团化工绿色过程重点实验室”,2008年建立“石河子大学-新疆天业集团化工绿色技术研发中心”,2009年石河子大学将应用化学学科的研究领域“化工绿色工艺及新型材料技术”作为大学“211工程”三期重点学科建设项目,这将有力地促进应用化学专业的发展。
一. 研究方向的确立
应用化学重点学科紧密结合新疆和兵团新型工业化对人才和技术的需求开展教学和科研工作,围绕新疆煤化工产业,特别是氯碱化工发展中需要解决的关键技术问题开展研究,目前形成以下研究方向:(1)等离子体催化反应技术;(2)绿色多相催化技术;(3)精细有机合成技术。
二. 学科队伍的建设
学校虽地处西部经济欠发达地区,但国家西部大开发战略为学科发展提供了良好机遇,我们在相对困难的条件下,努力改善研究教学条件,争取并承担了一批国家级项目及西部重大工程科研项目,培育了优良学术氛围,吸引了国内外一批高水平青年博士来校任教。2010-2014年,引进绿洲学者1名,长江学者特聘教授1名,引进知名高校毕业博士11名;博士毕业返校教师9名;目前在职攻读博士学位8人。2011年获批兵团创新团队:氯碱化工高效清洁生产技术创新团队;2012年获批教育部氯碱化工清洁生产与产品高值化创新团队。
三. 科学研究与人才培养
2010-2014年本学科积极争取国家、兵团和大学等各级科研项目,累计主持和承担国家部委项目课题49项、省级项目课题26项,校级项目16项,累计立项经费7300多万元。在此期间,项目结题共33项,目前在研58项,在研经费达到6800多万元。学科建设期间,共150余篇,其中发表SCI/EI收录论文120余篇;出版专著、教材8本;申请中国发明专利36项;获兵团科技进步二等奖3项,三等奖3项。
在人才培养方面,目前,拥有应用化学二级学科硕士点1个,相近二级学科硕士点6个,与本学科相近的二级博士点3个。本学科一贯重视研究生创新能力的培养,把学位论文的质量放在首位。采取的主要措施包括:改变单一导师的培养方式,鼓励成立指导教师小组,同时明确学科带头人为硕士论文审查的责任人,增强了学科内部对硕士论文审核的力度;严把研究生学位论文的选题关,要求硕士学位论文的选题应与国家级课题或化工生产中重大生产实践问题相结合。
四. 学术交流与国际合作
本学科积极拓展和加强与国内外的学术交流,目前已成为兵团对外学术和技术交流的窗口,也对石河子大学相关学科的发展起到了引领和推动作用。根据对口支援政策,除天津大学、华东理工大学对口支援石河子大学化工学科外,还与清华大学、中科院化学物理研究所、大连理工大学、重庆大学、北京化工大学、浙江工业大学、北京工业大学等国内知名高校和院所建立了良好的联系。
五. 学科建设与管理所取得的经验
(一)在重点学科建设中,发挥“创新团队”的凝聚作用和带头作用,利用组合优势,发扬团队精神,整合已有基础,突出学科特色,营造学术气氛,带动青年教师。
(二)在学科建设中,坚持以教学为核心,学科建设与教学建设紧密结合,以教学带科研,以科研促教学。科研选题紧密结合自治区和兵团发展中的现实问题和需求,同时也与教学目标、教学内容和教学环节紧密结合起来。
(三)坚持开发办学思路,因地制宜、因时制宜采取多种形式对外合作与交流,“走出去、请进来”,引进国外优质教育资源,吸收国内外先进的教学理念和方法的精华,培养学生的国际意识。
六. 学科建设中存在的主要问题及改进措施
(一)进一步改善研究条件与环境,建设国内一流的教学研究平台。加大学科建设的投资力度,争取得到上级部门在经费和政策上的支持,同时我们也将与地方企业和研究机构进行联合,充分发挥好现有学科建设经费的效能,共同打造开放式教学研究平台,进一步改善和提高学科的基础条件。
(二)创造事业留人、感情留人、待遇留人的条件和环境,做好学科队伍的稳定工作。加大师资培养特别是中青年教师的培养力度,有计划、有步骤地继续选送中青年教师出国深造;同时,积极吸引回国留学人员,有针对性地培养科研拔尖人才,形成老中青相结合的学科梯队。
摘 要:在化工科学技术不断发展的带动下,人们的生活也在不断的变化,在不断的进步着。纤维材料的出现,使我们的衣着服饰发生了改变,不再是只有麻、棉、毛等这些传统的材料;可替代能源的出现以及应用,在一定程度上缓解了现在越来越严峻的天然原料的短缺,比如像煤炭以及石油这些原料,都缓解了一定的压力。与此同时,化学化工科技的迅速发展给我们带来了一定的便利,促进了社会的进步,而负面的效果就是,化工废弃物造成的污染以及环境空气的日益恶化加剧。所以,如何运用绿色的科学技术这就成为了非常重要的问题,本论文主要是针对在化学工程中应用绿色科技进行简单的阐述。
关键词:化学工程;绿色科技;环境保护;绿色化学
1 通过合理运用绿色科技可以减少温室气体的排放量
一般来说,温室气体指的主要是二氧化碳。无论是在工业革命以及科技革命时期,还是在科技含量比较多的现代社会,发展日趋国际化和现代化,这些化工工厂所排放的二氧化碳量有的达到数万吨,有的每年甚至会向大气排放数十万吨。大量的二氧化碳的排放,是导致全球温室效应日益严峻的罪魁祸首。由于相关的法律规定还不算很健全,没有明确的法律处罚规定,所以在此之前,那些造成这一现象化工企业却没有为温室效应负担任何一点费用。
如今我们越来越重视环境气候,这种状况也有了明显的改进,越来越多的化工企业都在积极的应用以及开发新的技术,从而降低二氧化碳的排放量。还有一些新兴的企业,变废为宝,将二氧化碳利用到部分化工产品中,成为一种材料,只是这一项化工工艺,就可以使整个企业每年排放的二氧化碳量降低数十万吨。
2 在海水淡化工程的预处理过程中充分运用绿色科技
水是我们赖以生存不可缺少的,也是生活中的必需品,是社会发展稳步前进的重要资源。同时,占据如此重要位置的水资源,却有着不可再生以及有限性的特点。当今社会的经济发展飞速,淡水的日益减少,这种危机成为了全球性的一个环境难题。中国,是目前世界上淡水资源比较匮乏的国家之一。而新兴的海水淡化技术,随着它的广泛应用,成功而且有效的缓解了我们目前淡水资源相对比较缺乏的现状。早期此项技术的研发的不全面,成本也比较高,随着科技的不断更新,海水淡化的成本也在逐渐减低,成本的价格也能被大众接受,不再是那些经济发达国家才能使用的奢侈技术,在一部分发展中的国家也可以引进了。
海水淡化技术指的就是一种利用物理上或者化学上的方法将海水里面的盐和水进行分离的技术。在进行海水淡化技术的预处理进程中,任何影响环境状况的不良影响都没有产生。并且在获取海水资源的过程中,并没有继续对生态环境构成伤害。我们的党所提倡的可持续发展战略的思想,就是指要在满足自身生存发展的需要的同时,为子孙后代留下了可以继续发展的环境状况。因此,将绿色的化学工艺运用于海水淡化的过程中的这一举措至关重要。因此,将绿色的科学理念与化工产品的生产过程联系在一起,便成为了现代世界化的化工生产中的主要方向之一。在海水淡化构成的预处理过程中产生了一些氢氧化镁,成为了环保领域新的宠儿,这种物质具有成本低廉,工艺简单、不产生二次污染,处理效果良好的特点,具有非常广阔的发展前景。
3 将绿色化学技术广泛应用在我国传统香精香料制造中
在日常化学产品的生产中,香精香料是不可缺少的添加剂之一。我国的香精香料产品在国际市场上的出口,是我国进出口贸易的一项重要组成部分。但是由于经济危机的影响逐渐加深,及全球性经济萧条的状况逐渐加剧,我国的香精香料出口产业收到了很大的打击,产品订单大幅度减少。
在深入地调查我国香精香料产品出口订单锐减现象的原因之后,不难发现,产品中有害杂质含量超标,是其最主要的原因。造成有害杂质含量超标的原因则在于生产工艺方面的缺陷。例如提取原料的时候在产品中有残留以及包装材料的使用不当等原因。其中,提取原料在产品中的残留的问题,可以通过研究和开发新的提取技术来改变。包装材料使用不当的问题,则应通过加强企业和工厂的监管力度,督促生产商家和企业反复试验,选取符合有害杂质含量标准的外包装物等方法来改善。还要牢牢掌握我国香精香料产品的优势方面,不断加强新技术的研究和其在实际生产中的应用,才能够满足生产出高质量、低能耗的香精香料产品的要求。
4 绿色化学使可持续发展战略任务逐步向前推进
化工生产的改革,为人们的日常生活提供了必要的能源以及物质方面的基础。化学化工生产对于社会的进步发展方面的贡献显而易见。与此同时,大量的化工生产所产生的工业废渣中,具有很多有毒物质,未经处理合格而随意的排放,导致生态环境平衡失调,还会造成严重的污染问题。这些都会导致社会发展缓慢。新世纪,面对严峻的环境污染所提出的挑战,可持续发展战略这种道路的选择,成为了历史的必然。
实现社会经济的可持续发展,已经成为了我国的一项基本的国策。作为社会经济的重要组成部分的化学工业,在这一基本国策的指导之下,最行之有效的实现可持续发展战略的方法便是绿色化学的开发和利用。绿色化学,不单单是指那些对环境产生的有害影响小甚至没有有害影响的化学生产过程,更重要的是包括那些行之有效的且作用明显的价格平民化的化学化工技术的研究以及应用。绿色化学的生产过程只产生非常少量的废物处理,或者不产生废物处理。其最主要的特点便是在生产的过程中,最大程度地充分利用资源,使原材料转化为产品,尽量不产生污染。有利于化学化工产业的发展以及可持续发展战略这一道路的切实执行。
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关键词:绿色化学,教学改革,实践,创新人才培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)38-0198-02
绿色化学体现了科学发展观,是减少资源消耗、实现循环经济和经济可持续发展的重要科学基础。它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等学科的最新理论和技术,具有明确的科学目标和社会需要,是一门新兴的交叉学科。绿色化学是化学学科发展的必然选择,也是解决环境污染问题的重要途径。在高校化学教学中渗透绿色化学的理念,能够使学生在进入社会、工厂或是进入研究领域之前就牢固树立绿色化学的意识和可持续发展的意识。开展绿色化学教学改革,一方面有利于培养高素质创新型人才,另一方面可以促进普及和传播绿色化学的原理。近年来,我们在绿色化学教学方面进行了一些改革和探索,在创新人才培养中收到了良好的效果。
一、加强绿色化学教材建设,编写合理的教学大纲
教材是学生获得系统知识、进行学习的主要材料,也是教师进行教学的主要依据。教材建设是衡量专业建设与课程建设成果的重要指标,教材的质量直接体现高等教育的发展水平,也直接影响高校教学的质量。加强教材建设是搞好绿色化学教学改革的前提。绿色化学是化学发展的高级阶段,教材的编写应以化学的绿色化为主线,融合化学、物理和生物的原理知识为基础,体现化学发展的前沿性、前瞻性和创新性。教学大纲是根据教学任务和目的规定的教学范围、教学体系和教学要求的基本纲要,是教师组织教学的基本依据,因此需要根据各专业特色编写合理的教学大纲。高校要根据学科专业的特色和自己的科研优势进行教材建设和大纲制定,充分发挥各高校教育模式和教学内容的多样性,满足社会对不同层次人才的要求。
二、注重与学生的沟通,革新绿色化学课堂教学方法
课堂教学方法的选择是决定课堂教学效果和效率高低的一个重要因素,是实现“教书育人”宗旨的重要途径。在实际教学时,教师能否正确地选择教学方法,是影响课堂教学质量的重要因素。在绿色化学教学中,选择互动式教学和启发式教学方式,调动学生的积极性,培养学生的独立思考能力。教师在讲解的过程中加强与学生的讨论和交流是十分必要的,发挥教师的主导作用,将绿色化学专业知识和化学化工生产相融合,将绿色化学减少或消除化学污染的实例搬到课堂上,采用学生分析讨论、分组辩论的方法,最后老师再加以补充和总结,增加师生的课堂互动,调动学生的积极性和主动性,培养学生的组织材料、逻辑思维和语言表达能力;同时可将本地区黄河污染的典型案例渗透到绿色化学教学中,让学生亲身体验污染给人们生活带来的危害,培养学生对环境保护和污染防治的责任感及实施绿色化学的重要性。为了激发学生的学习兴趣,在教学中设置异彩纷呈的教学环节,采用新颖别致的教学方法,运用千姿百态的教学手段和幽默风趣的教学语言等进行教学,使学生尽快明白和掌握教材中的重点、难点和关键。例如《绿色化学原理》的教学难点是设计高效催化剂,正确的选用催化剂不仅可以加速反应的进程,而且能从根本上减少或消除副产物的产生,从而减少污染,在教学中选择乙烯氧化制备环氧乙烷中氧化剂的选择,从反应的原子经济性和环境效益两个方面进行分析,计算原子利用率,考察环境因子,最后确定银催化剂可以满足绿色化学的要求,实现乙烯氧化制备环氧乙烷清洁生产的目标。
三、应用先进教学手段,提高绿色化学教学质量
把现代化教学手段应用到化学教学中。要改变落后的教学手段和教学模式,必须发展新的教学手段。多媒体教学在绿色化学教学中已是必不可少的手段。多媒体教学与传统教学相比较优势如下:①信息量大,能有效增加教学容量,通过互联网及时更新绿色化学前沿资料,例如将每年美国“总统杯”绿色化学挑战奖最新研究成果引入教学,使学生了解绿色化学研究动态。②方便、快捷,节省了教师授课时的板书时间,提高了教学效率。③形象、直观,如反应机理和分子结构可以形象化地模拟出来,易于学生理解。④综合应用图片、文字、视频和动画等资料来进行教学,突出重点,淡化难点,使抽象难懂的知识直观而形象。⑤活跃课堂气氛,使教学活动富有启发性,增强学习的趣味,寓学于乐。多媒体教学在一定程度上有利于提高教学效率,但如果过多依赖多媒体课件,会使教师和学生之间失去互动性;教师授课节奏快,学生无法跟上讲课的进度,对知识点一知半解,无法消化。因此,教师不应该完全依赖多媒体课件,正确处理好多媒体课件教学与传统教学的关系。我们在绿色化学教学中,运用现代教学媒体,并与传统教学手段有机组合,共同参与教学全过程,增强学习的趣味和可理解性,明显提高了教学效果。
四、鼓励学生参与科研项目,培养学生创新能力
教学与科研是高校工作的两个重要职能,教学与科研的结合是培养学生创新能力的主要途径。大学生参加科研项目的意义在于激发大学生的科研兴趣,强化理论与实践的结合,拓宽知识面,获得更多、更新的知识,提高大学生的综合素质。让学生参与科研活动,不仅有利于培养团队协作精神、锻炼社会交际能力,而且也可以培养创新能力、正确的科学态度,为今后从事科学研究或创新性工作打下良好的基础。从大一开始,兰州交通大学就积极引导和鼓励大学生参与教师科研项目,学生可以凭自己的兴趣自由选择参与科研实验,团委和实验管理处提供场地、资金,笔者指导的大学生创新项目组获得第七、八届挑战杯甘肃省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖和三等奖,项目组成员考取了北京大学、南京大学、华东理工大学和天津大学的研究生。
五、结合绿色化学学科前沿,调动学生的积极性
营造校园浓厚的学术氛围,邀请专家学者做绿色化学发展前沿专题报告,举办博士论坛,组织开展绿色化学知识和实验竞赛,吸引更多学生参与学术科研,提升我校学生的学术科研水平。并且在课外,以绿色化学原理及应用为主线,布置课程论文,让学生应用学校馆藏和网上资源,收集整理资料,撰写论文,促进学生理解和应用理论知识,培养他们的基本科研素养,激发学生在教学中的主动参与性,充分发挥其学习主体性,转变其被动的学习方式为科学的探究性学习方式。
总之,在绿色化学教学中通过强化教材建设、更新教学方法和教学手段、开展前沿专题讲座,吸纳学生参与科研等途径,加强绿色化学理论知识与实际的联系和融合,不断推进绿色化学教学改革,为培养适应化学化工建设需要的创新型人才发挥其重要的基础作用。
参考文献:
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1.我国的绿色化学教育行动相对迟缓。
大多数学校尚未涉足,若想使全社会公众形成绿色化学意识,单靠几所高校开课、几个研究所进行研究是远远不够的。若想改变公众缺乏绿色化学意识的状况,只有通过高师毕业生在基础教育当中去开展绿色化学教育,这样才能逐步影响到大众。真正的绿色化学教育的精髓是在绿色化学原则的指导下把绿色化学融合于化学教材改革、化学教学改革、化学实验改革等系列化学教育绿色化的创新过程。
2.各项政策不到位。
建议政府、化学界、环保界,尤其是教育界应根据实际情况设立绿色化学及绿色化学教育奖项,提出各种绿色化学教育的政策法规,建立合理的绿色化学化工教育考核制度。相信有各种政策的保障,各种奖项的颁发,必将会加速全社会绿色化学意识的形成,实现人类社会的可持续发展。
3.教育体系不完善。
教师在课堂教学、实验教学过程中应始终贯彻绿色化学思想,要让学生了解绿色化学,树立起绿色化学意识,培养其从事绿色化学研究与开发的能力。然而,我国目前的高等教育机构还没有形成完备的绿色化学教育体系,更不用说基础教育了。因此应该建立起一系列合理的绿色化学教育体系,以促进绿色化学教育的顺利发展。绿色化学的发展将对环境保护起重大作用,它为人类的可持续发展提供了技术保证。绿色化学进入教育领域,从而进入化学教育,符合时代的呼唤。
二、有机化学教学中开展绿色化学教育的策略
1.在有机化学课堂教学中渗透绿色化学教育。
面对化学学术界悄然进行的绿色革命,广大的化学教育工作者不能无动于衷,尤其是将来作为社会的科技革命主动力的大学生更应该受到绿色化学教育,这就要求我们讲究策略,指行动或行动计划,以及为解决某问题或达到某目标而有意识做出的各种活动。可喜的是,目前已有部分重点大学如中国科技大学开始开设“绿色化学”课程。但是,仍然有不少高校的教师未能意识到将此重要的新信息传递给学生的重要性。另外,虽然有部分高校已开始着手为研究生或高年级本科生开设“绿色化学”课程,但在当前相当多的高校存在教学课时紧张的状况下,又带来了专门的教学时间难以安排的新矛盾。因此,在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透,不失为解决问题的好办法。在有机化学教学中进行绿色化学教育的渗透。具体来说,就是在进行有机化学教学时,对教学内容涉及有关绿色化学知识的方面,给予适时地、适量地介绍,通过这种画龙点睛的教学改革,可使学生在潜移默化中受到绿色化学教育。同时又不对原本非常紧张的教学安排造成新的冲击。
2.在有机化学实验教学中加强绿色化学教育。
化学是一门以实验为基础的学科。有机化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础,是检验化学知识真理性的标准,是提高学生科学素养的重要内容和手段。有机化学实验也是化学教育的最有效的教学形式。除此之外,有机化学实验还具有重要的教育教学功能。从认识角度看,有机化学实验是为学生提供化学教学认识问题的主要途径,它为学生检验有机化学理论、认识有机化学科学知识、验证有机化学假说提供了科学依据。从方法论角度看,有机化学实验是培养学生掌握实验操作过程、实验方法的重要手段。从教学论的角度看,有机化学实验能创设一定教学情景,转变学生学习方式,有效激发学生学习兴趣。学生可以从有机化学实验现象中去认识有机物,并通过自己的操作来培养各种能力,进而促进思维的发展和综合能力的提高。教师将有机化学实验置于一定的化学教学情景下,为实现一定的化学教学目的,而展开的一系列教学活动,就是所谓的“化学实验教学”。有机化学实验教学是有机化学教学的重要组成部分,其对学生的科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。有机化学实验教学与绿色化学的联系最紧密、最直接,是培养学生“从我做起”的好阵地,也是培养学生绿色化学意识的重要途径。有机化学实验教学能促进学生在知、情、意、行等方面统一协调发展。有机化学实验是有机化学学科的基石和学生可以直接感知的事实,通过有机化学实验教学来培养学生的绿色化学意识是一个最好的切入点。在实验教学中开展绿色化学教育是历史的必然。当然,绿色化学与有机化学有着天然的血肉联系。因此,在有机化学实验教学中渗透绿色化学是最为合适的。学生在做实验的过程中,通过自己亲身体验来理解绿色化实验确实能减少或根本不产生污染,从而形成绿色化学意识。将一些传统实验方法与经过绿色化改进的绿色化实验方法进行比较,以此来说明通过用改进的绿色化实验向学生渗透绿色化学教育是有效的途径。
3.立足课外,实践绿色化学观念提高绿色素质。
关键词:专业特色;课程体系;化学工程与工艺;电化学工程
哈尔滨工业大学电化学工程专业成立于1962年,是国内最早建立的电化学工程专业之一。1999年我国大学本科专业目录调整,原多个化工类专业(含电化学工程)统一合并为“化学工程与工艺”专业,但各大学中的该专业侧重方向与特色不同。我校保留了原来的“电化学工程”方向与特色,并被教育部认定为第三批高等学校特色专业建设点。在特色专业的建设过程中,面对宽口径的“化学工程与工艺”专业,既要开设核心化工课程又要保持电化学工程专业方向的课程。2008年修订培养方案时,我们将化学工程与工艺专业分为“化学工艺”与“电化学工程”两个专业方向进行课程设置。对“化学工艺”专业方向的学生按“化学工程与工艺”专业规范要求构建化工课程体系进行培养;而对于“电化学工程”方向,探索以满足专业规范中核心知识要求为前提,依据专业特色的需要,通过以知识点为标准(不拘泥于课程名称)协调专业规范要求与专业方向的关系,构建彰显专业特色的课程体系。2012年修订培养方案时,我们在系统地分析总结前期实践效果的基础上,形成了新培养方案。本文重点介绍了我们构建与“电化学工程”专业方向对应的课程体系的一些做法,以期达到抛砖引玉之作用。
一、面向国家需求的专业特色定位与培养目标
专业特色是特色专业的灵魂,特色定位准确与否直接决定了特色专业建设的成败。首先,专业特色的定位要以长期形成的办学理念以及在人才培养方面的积累为基础。哈尔滨工业大学化学工程与工艺专业的“电化学工程”方向经过半个多世纪的深厚积累,培养了大批我国电化学工程领域的中坚力量。20世纪80年代,本专业王纪三教授的“发泡镍电极”技术,带动了我国电池行业的技术进步,胡信国教授的“一步法无氰电镀铜”工艺引领了电镀行业降低污染的技术革命,因此获得了国家发明奖。当前,传统石化类资源的日趋紧张及环境污染压力,已成为限制我国经济发展的一大瓶颈,研发新型能源与电镀清洁生产新工艺,是国家能源、环境的重大战略需求,特色专业责无旁贷要担当起此方面人才培养的重任。我们认为,特色定位不能脱离化工领域及化工学科,要根据国家对人才需求现状和发展趋势,充分发挥自己已经积累的特色基础和教学资源优势,有效利用外部环境中的有利因素和发展机遇进行定位。基于此,哈工大“化学工程与工艺”专业特色方向确定为化学电源和电化学表面处理,与电池及电镀行业对应。
本专业毕业的学生应具有以下几方面的知识和能力:(1)具有坚实的自然科学基础,较好的人文、艺术和社会科学基础知识及较高的科学素养;(2)具有较强的计算机和外语应用能力;(3)较系统地掌握本专业领域的理论基础知识,了解学科前沿及最新的发展动态;(4)具有创新意识和独立获取知识的能力;(5)具有较强的分析解决问题的能力及实践技能,具有从事与本专业有关的产品研究、设计、开发以及组织管理的能力;(6)熟悉本专业领域相关的发展方针、政策和法规。
二、基于专业特色的内涵和建设目标,明确课程设置的原则
专业特色是指充分体现学校办学定位,经过长期办学实践逐步积淀形成,优于其他学校相关专业的独特、稳定和具有鲜明个性特点并为社会所承认的专业风格。开展专业特色建设,旨在促进高等学校人才培养工作与社会需求的紧密联系,满足国家经济社会发展对多样化、多类型和紧缺型人才的需求。通过专业特色建设,探索专业建设实践,丰富专业建设理论,形成专业建设、人才培养与经济社会发展紧密结合的专业建设思路与人才培养方案,形成该专业建设内容的相关参考规范,对国内同类型专业建设起到示范和带动作用。
人才培养方案的制订与优化是专业特色建设的核心内容,而课程体系的设计是实现培养目标的基础,是完成特色型人才培养的保证。课程体系构建要根据人才培养目标要求应具备的知识、能力、素质,明确其应具有的知识结构进而设置相应课程,形成结构合理能满足专业特色需要的课程体系。我们认为满足专业特色的课程设置应遵循如下原则:
1.通识教育和专业教育相结合的原则。课程设置上要处理好宽基础与专业特色的关系,注重理学基础教育,既要满足特色的要求,又要为学生未来可持续发展和继续学习打好基础。通识教育和专业教育课程的有机结合,拓宽学生知识和视野,使学生在科学基础、人文素养、专业素质和能力等方面同步提升,促进学生的全面发展。
2.坚持在满足“化学工程与工艺”专业规范要求前提下彰显专业特色的原则。依据专业特色的需要,以知识点为标准,构建融会贯通、有机联系的课程体系。应以学生为本,不但要有与专业特色要求知识结构对应的课程体系,还要通过增加选修课的方式,构建与专业规范完全对应的课程体系,以满足本专业方向学生的自主选修。同时注意设置反映行业与产业形成的新知识、新成果、新技术和学科发展的课程。
3.加强实践教学与创新能力培养的原则。单独设置与实践教学及创新意识培养对应的课程,注重理论课与实验课的衔接与相互补充。增加实验教学比重,及时将教师的相关研究成果转化为实验教学内容,使我校的强势科研力量转化为优质教学资源。并通过设置产学结合与创新类课程等,培养学生运用所学知识解决实际问题的能力及创新意识。
4.促进本科教育国际化的原则。保证学生四年外语不断线。在通识教育阶段基础上,参照国外同类专业课程体系,设置和建设系列化专业教育双语课程,培养学生跨文化交流能力,提高学生的国际竞争力。
三、以满足专业规范基本要求为前提,构建彰显专业特色的课程体系
高等教育大众化的显著特征之一是多样化,但多样化不是随意化,不能没有基本的人才培养质量标准。专业规范就是专业人才培养的总体框架与规定,我们不能背离专业规范中的基本要求去追求所谓的专业特色,遵循专业规范而不拘泥于规范的专业特色才能日益彰显。专业特色总体上呈现多样性特征,而专业规范体现了统一性的特征,专业规范中的人才培养基本规格,核心知识领域等质量要求标准是统一的,这是专业本身具有的特征。要协调好专业规范的统一性与专业特色多样性的关系,以满足专业规范基本要求为前提来彰显专业特色。我们以“化学工程与工艺”专业规范中要求的知识点为标准,围绕“电化学工程”知识结构的需要构建课程体系。基本做法如下:
1.在通识教育方面,强化数理基础,数学类课程278学时、物理课程177学时,人文与社会科学基础课177学时,公共外语课200学时(前两学年完成公共外语课后,大三开设双语课有“化工热力学”、“电化学测量”等,大四开设“表面工程”、“新型化学电源”、“电动车能源系统”双语课,保证四年外语不断线),还设有文化素质讲座、全校任选课等;针对行业、学科发展的需求,在通识教育的基础上,通过知识点不重复介绍来压缩相应课程的学时,设置与电化学工程知识结构对应的学科基础课、专业核心课、专业选修课。为拓宽专业基础,将“工程制图基础”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“化工综合实验”、“专业导论课”、“化工安全概论”、“理论力学”、“材料力学”、“电工与电子技术”、“电工与电子技术综合实验”、“高分子材料”、“新能源概论”、“无机材料制备方法”等定为学科基础课。按教学目标重组突出专业特色的主干课程体系,把“无机化学”、“有机化学”、“分析化学”、“物理化学”、“化工传递与单元操作”、“化工热力学”、“电化学原理”、“电化学测量”、“化学电源工艺学”、“电镀工艺学”10门课程作为专业主干课。
2.以知识点为标准,通过必修与限选课来满足专业规范的基本要求。“电镀车间设计”、“化学电源设计”为实践类必修课,同时设有“化工机械与设备”专业选修课,以此涵盖化工设计的知识点;“化学反应工程”与“电化学反应工程”2门课限定为至少二选一,另外在10门专业主干课程中,包含了电极过程动力学、催化、反应器等内容,满足了反应工程知识点的要求。我们增加了选修课门数,并以知识点不重复介绍为原则压缩每门课程的学时,具体分为三类:第一类是设置了“结构化学”、“化工设计”、“化工仪表及自动化”、“化工分离工程”等化学、化工类课程及“材料分析测试方法”课程,使学生具备专业规范要求的化工知识体系,为有志于在化工行业就业及出国、考取外校研究生的学生打好基础;第二类是设置了“新型化学电源”、“固体电化学基础”、“电动车能源系统”、“绿色能源”、“电极材料结构表征”等课程,供希望从事电池行业的学生选修;第三类是设置了“化工设备腐蚀与防护”、“表面工程”、“电化学加工技术”、“涂装技术”等课程,供准备从事电镀行业的学生选修。从知识点看,既满足了“化学工程与工艺”专业规范的要求,又构建了适合专业特色的电化学工程知识结构体系。同时,不但满足了学生的就业要求,还为学生职业发展和继续学习奠定了基础。
四、发挥学科优势,设置加强实践教学与创新能力培养的课程
本专业依托的哈工大化学工程与技术学科,具有一级学科博士学位授予权,并建有化学工程与技术博士后流动工作站,2012年哈工大的化学工程与技术学科排名进入全国评估前八名。多年来面向国家、国防重大需求,形成了本学科的优势特色。在应用电化学方向上,产学研特色突出,多项原创性成果为企业创造了显著的效益。与本专业建立长期稳定的科研、教学合作关系的企业有十几家,为产学结合的学生培养奠定了良好的基础。我校化工学科在“211工程”、“985工程”的支持下,形成了科研、教学硬件大平台,为学生的科研训练、课程设计、毕业论文(设计)等提供良好的实践平台。在软硬件方面,对电化学工程的专业特色方向建设起到了保障和促进作用。另外,本专业正在逐步加大科研设备和科研实验室等资源向学生开放的力度,创造条件让学生能够较早进入实验室,参与教师的科研工作,在具体的科研活动中培养实践、创新能力。在专业实验内容上,鼓励教师将适合于实验教学的科研成果转化、更新为课程教学内容,有利于将最新的学科知识、技能传授给学生。
在实践教学与创新意识培养方面,对于基本技能、方法类实验,与四大化学相关的实验课为132学时、与化工基础相关实验72学时,与专业方向对应的实验课100学时。特色专业是面向行业培养人才,在产学结合上,设置“国内外专家讲学”学科基础课,还要求讲授专业课的教师要理论联系实际,注重启发科研思路。专业定期从合作企业中邀请高级工程技术人员来校为学生进行课堂教学或讲座,聘请具有教学经验的高级工程师参与本科教学活动;在创新能力培养方面,设置了“大一年度项目”、“创新创业训练计划”、“创新实验课”、“创新研修课”,要求学生在校期间至少完成2个学分,可通过选修创新研修课、创新实验课、参加大一年度项目、大学生创新创业训练计划、学科知识竞赛、发表研究论文、申请专利等方式获得。
自1999年本科专业目录调整后,我们围绕协调专业规范的统一性与专业特色多样性的关系上,进行了各方面的努力与探索,构建了面向国家需求的化学工程与工艺特色专业课程体系。作为特色专业建设,我们今后要为实现培养具有前瞻性、综合素质高、创新能力强和具有国际竞争力的行业人才的目标而继续努力。
参考文献:
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(安徽新华学院 药学院,安徽 合肥 230088)
摘 要:从实验教师队伍、实验分级、实验学时、录像和多媒体教学、双语教学、绿色和环保实验、实验评价方式七个方面论述《天然药物化学》实验教学改革的措施和必要性,为应用型人才培养在教学上落实提供新的思路.
关键词 :天然药物化学;实验;教学研究
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1673-260X(2015)04-0241-02
国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年) 中明确指出,“以人为本、全面实施素质教育”是教育改革的主要方向和着力点,要强化应用能力培养,全面提升学生的实践和创新能力[1].《天然药物化学》是药学专业与中药学专业的主干课程,其实验主要包括对天然药物中各类化学成分的提取、分离、精制与鉴定等内容[2].
高等教育大众化使我国高校学生人数不断增加,而实验设备投入相对不足,特别是地方新办本科院校,使药学课程实验存在较大的现实难题,主要表现在:实验学时偏少,项目较少;实验分组人数较多,学生实验技能锻炼机会少;实验开放时间短,学生仅靠教学时间难以得到有效训练,效果不理想;实验成绩评价单一,主要以实验报告为主;实验项目单一,综合性、设计性实验较少;实验试剂没有建立或实施回收制度,易造成环境污染等.因此,强化学生的应用能力培养,充分挖掘高校人才培养的个性化,增强学生的主观能动性,让学生充分参与到实验教学中,是教育工作者肩负的重要责任.
另外,传统的《天然药物化学》实验教学主要依靠教师对实验目的、原理、步骤和注意事项的详细讲述,由学生被动完成各项教学任务,学生“照方抓药”,没有体验到对一个事物进行自我探索,最终领悟真理的自我感受,久而久之,厌学情绪油然而生.在匆匆忙忙的2-3学时实验教学中,不知道为什么这么做,做的是什么,实验结束一哄而散,学生之间没有交流和总结,这种做法极大地束缚了学生的创新精神和实践能力[3].本文从以下几个方面论述《天然药物化学》课程实验改革的方向和思路.
1 加强实验师资队伍建设,提高实验室建设水平
通过增加《天然药物化学》课程实验教师,提升教师职称和学历,提高实验教学的软件水平.在实验室建设方面,需要投入大量资金,通过引入多功能反应釜、中试旋转蒸发仪器、微滤-超滤系统、高效液相色谱仪、红外光谱仪、紫外分光光度仪等设备,提升中试实验和创新实验的水平和层次[3],强化应用性设备使用训练强度.
2 增加实验学时,保证实验锻炼效果
根据应用型人才培养的要求,我院已对《天然药物化学》课程实验学时进行了大幅度修订,从原来的18学时增加到30学时,这对促进学生充分掌握实验技能,对进一步开设综合性与设计性实验奠定了基础,也可以为适当增加实验难度提供了学时保障.
3 实行实验分级安排制度
《天然药物化学》课程实验课时间需要化零为整,因为过度分散的时间不利于实验的开展,必然导致如下问题:(1)药物提取、分离的时间可能不够,学生易产生急躁和紧张情绪;(2)每次实验间隔时间可能1-2天,也可能1-2周,如果赶上放假,有可能2-3周,学生的积极性被耗损掉,对整个实验没有系统化和整体化观念.(3)由于产物放置时间过长,产生变性或变质后,学生易产生挫折感,对科学、严谨精神的培养极为不利.因此,需要延长单次实验时间,把一次药物化学实验改为一天或半天[4].
实行初级、中级、高级三级实验模式,可以解决以上问题.初级实验先进行1-2人的验证性实验,中级实验进行3-4人的综合性实验,高级实验实行4-5人的设计性实验.验证性实验按传统模式进行,注重训练动手能力,以教师指导为主.中级和高级实验摒弃传统的固定时间、固定实验室、固定实验项目制度,实现小组完成,个人参与项目,要求学生查阅多种数据库(如Sciencedirect、中国期刊全文数据库、维普数据库等),动手采集药材,进行预实验,确定一种药物的提取、分离路线及鉴定实验方案[5],最终要上交实验产品和详细研究报告,在有条件的情况下上交产品纯度和检测报告,用此报告代替传统的实验报告作为评定成绩的标准.例如将“黄柏中盐酸小檗碱的提取分离与检识”和“槐花米中芸香苷的提取及槲皮素的制备与检识”两个实验由综合性实验上升为自主设计性实验,可明显发现在学生实验过程中所展现的理性思维的闪光点[6].
4 拍摄实验教学录像和多媒体辅助教学
拍摄实验教学录像可作为共享资源,可作为学生实验前的演示材料,也可以强化教师对教学的自我反思[7].利用多媒体技术,如PS连续动作示意图片,flash动画及录像演示等手段,将抽象的实验操作、文字性操作规范转变为可视化记忆,可明显提高学生兴趣和教学效果[8].例如超声、微波、超声波、超临界流体萃取、高速逆流层析、高效液相色谱等是现代常用的提取技术,大孔吸附树脂、离子交换树脂、葡聚糖凝胶色谱、聚酰胺柱色谱是经典的分离材料,红外光谱、磁共振、圆二色谱是天然产物结构鉴定过程中常用的手段[9],由于仪器设备昂贵,种类较多,本科学生一一体验并不现实,这就需要充分发挥录像和多媒体辅助教学的优势,使学生体验较直观的感受.
5 努力开展双语教学
随着我国加入WTO,国际交流与合作会日益频繁,跨国制药巨头纷纷在国内办厂,精通专业英语和专业技能的高素质“复合型”人才非常稀缺.双语教学(Bilingual Education)指运用英汉两种语言进行教学活动的一种教学形式.《天然药物化学》课程双语教学的实施有利于学生了解本专业研究领域的学术前沿,有利于引进国外先进的专业技术,构建适应国际专业学术交流的人才培养模式,使学生的语言知识和专业知识实现同步提高[10].
英文文献调研和双语教材编写是开展双语教学的重要支撑.例如在实验中结合Journal of Natural Products,Tetrahedron,Chemical& Pharmaceutical Bulletin等专业期刊中论文进行讲解,学习专业词汇,把握国际研究方向.本教研室编写的《天然药物化学实验》双语教材已被遴选为安徽省十二五规划教材.
6 灌输绿色、环保实验理念
制药企业“三废”的大量排放导致生态环境的急剧恶化,重视绿色化学思想要在《天然药物化学》实验课程中进行点点滴滴的积累和熏陶.传统的药物化学实验教学中,特别是中试实验,实验原料用量大,有机溶剂无法集中回收、反应产生废气废液等情况,污染环境,提高了实验成本高、能耗,严重违背人与自然和谐发展的教学观念[11].
《天然药物化学》实验课程中实现绿色、环保的理念有助于学生人文思想的培养,从原料到实验方案的“绿色化”涉及到诸多方面,主要可以从下列几个方面开展:(1)引进仿真软件或者拍摄多媒体教学录像,对简单实验进行计算机模拟操作或视频体验教学.(2)微型化学实验就是在微型仪器装置中进行的化学实验,其试剂用量为常规的十分之一到千分之一,用量比相应的常规实验节省90%左右.(3)实行试剂取代制度,严格控制剧毒试剂或药物的使用[12-14].
7 改革实验评价方式
改革传统的“一张实验报告定成绩”方式,学生为了完成任务,以抄袭应付.要给每个学生充分展示自己个人能力的机会和平台,同时又要发挥每个人的优势和特色.因此,《天然药物化学》课程实验的评价要实行多元化标准,比如有的学生动手能力较强,有的学生理论功底较好,有的学生善于表达,有的学生撰写报告的能力较强等等.可根据开放性实验项目,要求小组成员根据个人的能力情况和爱好,做相关的工作,也是个人能力展现的机会.同时,也要将产品设计、合成效果、产品纯度、结构检测等相关文件作为其评定成绩的依据.为了鼓励学生兴趣和扩大该课程的影响力,可将本实验的综合、设计性实验适当拓展,允许学生作为毕业论文的一部分,提前完成毕业论文研究工作.
8 总结
《药物化学》是一门实践性很强的课程,需要由量的积累才能产生质的改变,学生的实践能力培养不是一两堂实验课就可以完成的,需要长期不断的实验训练,这就需要在充分挖掘学生学习兴趣和自主性的基础上,以提升动手能力和创新能力为根本目的,才能真正达到实现应用型人才培养的目的.
参考文献:
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关键词 化学化工 学科建设 思考
中图分类号:G642 文献标识码:A
Several Discussions on Chemistry and Chemical
Engineering Disciplines Construction
――Take School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology as an example
WANG Xiaohui
(School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou, Jiangsu 221111)
Abstract Development and construction of disciplines should combine faculty construction, all aspects of professional disciplines, teaching innovation, teaching equipment and laboratory construction, scientific research and construction. In this paper, combined with the department of the college where the current development status and the current development situation and background, development and construction of chemistry and chemical engineering disciplines by thinking.
Key words chemistry and chemical engineering; discipline construction; thinking
徐州工程学院坚持学科建设为龙头,教学科研为主线,培养高素质应用型人才为目标,依靠我院学科、专业和人才优势,面向地方经济建设需要,加强学科建设,进一步凝练学科方向,构建科技创新平台,创新管理制度和高效运行机制,坚定不移地走人才强院和产学研紧密结合的办学之路,加快学院向教学研究型型学院转化的步伐。
1 化学化工学院发展现状
化学化工学院是在始建于1959年徐州教育学院化学系基础上于2007年成立的二级学院,已有50多年办学历史。化学化工学院原有化学教育、应用化工技术两个专科专业,现有应用化学、化学工程与工艺和高分子材料与工程三个本科专业。现有教职工36人,任课教师30人,其中教授5人,副教授6人。教师中具有博士学位的13人,年轻教师均具有硕士及硕士以上学位。
学院现有国家级大学生校外实践基地1个、省级基础化学实验示范中心1个、市级工程中心2个(徐州市生物质燃料工程中心、徐州市环保涂层新材料工程技术研究中心)、市级重点实验室1个(徐州市农药绿色技术实验中心)、校级研究中心和研究所各1个(徐州工程学院应用计算化学研究中心、徐州工程学院新材料与技术研究所)。校级优秀教学团队2个(基础化学教学团队,应用化学教学团队)、校级科研创新团队2个(构效学应用研究团队,生物能源清洁生产关键技术)。《根据省教育厅关于开展2011年学科目录新增一级学科“十二五”省重点学科遴选建设工作的通知》(苏教研(2011)15号)精神,我院积极申报的生态学(毒理学方向)被遴选为一级学科省重点建设学科,学科代码0713。
2 化学化工学院发展建设的探讨
2.1 三学期制的实施思考
当前本科教育普遍采取四年制,医学类等课程学时较多专业采取五年制学习。我校化学化工专业学生采取四年制教育。四年制教育例行多年,形成了教育传统,满足学生课时的需求,让学生有了更多的业余时间。但是和其他重点大学相比较,我校科研以及教学设施还处于落后阶段,相当数量的学生业余时间不能得到充分利用。实施三学期制能加强学生的自主学习意识、学习紧迫感、科研积极性。弹性制的学制要求更能使优秀学生更好地提升自己的综合素质,从而带动全院系学生的整体教育质量的提高。
2.1.1 三学期制度带来的益处
(1)有利于课程的精益化。对长学期中的部分课程课时精简,选取对学生比较实用章节,令教学内容更加精益化,使既能体现课程的系统性和连续性,又有利于学生在课程课时不增加的基础上汲取更多实用知识,扩展专业面,提升专业技能。(2)有利于教师教学与科研的有机结合。教师团队可以自课时完成的基础上有充足的时间从事科研项目,从而提升学校的师资力量以及科研水平。三学期制度下学生和教师有更多的互动机会,课时的安排、课程的设计、科研的投入也使教师有更多的机会参与教学实践和教学研究。(3)有利于学院教学以及管理的深化改革。在当前改革的大背景下,教育体制的改革也势在必行。学校试用三学期制度会使得校领导更加关注教育质量提升、教学规划设计、学生实习机会争取等。教学方式改进对于师生都是效率提升的原动力,三学期制度更有利于学生在有限的时间内加强动手能力培训,根据社会用工需求从而更好地就业。(4)有利于学校教育教学资源的充分协调,提高学校的办学效益。在三学期制下,能够更好地利用各种优质教育资源,充分挖掘和发挥本校师资潜力。体现一定的办学特色。
2.1.2 实行三学期制过程中存在的问题
(1)作为参与主体的部分学校管理人员、师生等没有转变观念,仍沿袭原有的教学思维和学制惯性,并未领会三学期制的精髓。教师还不能充分利用短学期进行自身提高和教学研究。(2)还不能在短学期开设出更为灵活、多元、丰富的选修课程。(3)配套的后勤保障工作难以实现,如就餐问题、学校图书馆开放问题、自习场所开放问题等,这些都有待进一步的研究和协调。
2.2 化学化工学院就业问题探索
当前中国毕业生数量年创新高,就业形势日趋严峻。高等教育的大众化使得地方院校的毕业生更处于劣势地位。一个学校的就业质量和高校的生存息息相关,就业形势严峻会影响到学院招生;学院招生的规模和学院的经费有密切关联,所以加强就业是每个学院当前形势下必须深刻考虑和狠抓的问题。化学化工学院在解决本院系学生就业难问题时采取了“突出应用型教学为主,狠抓考研、突出重点、打造名牌,以及辅导员积极指导毕业生就业”等措施。
2.2.1 准确定位,校企联合,培养实用性人才
(1)徐州工学学院化学化工类毕业生就业范围集中在江苏省以及周边邻近省份,单位集中在地方化工企业以及质检中心。相对于省内其他名牌高等院校,地方院校才人才市场不具备明显的竞争优势。对于徐州工程学院毕业生培养定位应偏向应用型人才模式,所以学院应进一步加强应用性教学。所以在加强专业设置应用化的同时,学校师资力量也要适应社会人才市场的需求。主动地、积极地、有意识地去提升学生的实际应用能力。(2)针对应用型教学,培养实用型人才,学校需进一步加强校企联合培养模式。让学生走出去了解社会需求,让企业走进来告诉学生社会需要什么样的人才。“走出去“走进来”战略思想需要进一步实施和完善。提升地方院校在人才市场的知名度,促进毕业生优质高效地就业。
2.2.2 狠抓学生考研、进入高等学府,实现腾飞
化学化工学院的考研率一直在校内名列前茅,录取率近几年也是屡创新高。化学化工学院高考研率、高录取率和院领导的重视与关怀是分不开的。为了让更多的学生能进入较高的学府,学院还要继续增加考研的支持度。
(1)狠抓教学质量。优质的教学质量以及基础扎实的人才是高等学府导师最为看重的科研基础能力。某些高校在研究生教育走向极端化,学生课程偏重考研应试课程导致学生专业知识薄弱,对以后的科研较为不利。所以地方院校要主动积极培育一批有技术、肯吃苦的毕业生。
(2)针对考研的动员以及课程的辅导,学院应设置专门的机构。为考生答疑解惑,提供专业以及其他方面的支持。学院从事科研项目的导师应积极从本科学院中选取优秀的学生加以培养和教育,使学生尽早接触科研项目,提升科研能力,为进入高等学府进行深入科研打下良好基础。
2.3 跨学科建设探索
地方院校也都具有一定的办学历史,在某些科学专业已经具有一定的就业竞争力,化学化工学院是在始建于1959年徐州教育学院化学系基础上于2007年成立的二级学院。在当地企业已经具有一定的行业知名度,但是同其他工科专业相比较仍然存在差距。当前交叉学科培养已经成为社会需求用工潮流,复合型人才越来越受到社会的欢迎。
徐州工程学院在专业分流时可以采取学生多样化培养。第一种是针对校企联合培养模式则针对该企业用工需求,开设基础课程以及相应的企业需求专业课程。第二种是加强化学化工学院和校内其他有着较强就业优势的专业进行跨学科培养,并培养出特色的、实用的复合型人才。在跨学科建设上我校相关负责人应多与其他跨学科成功院校进行交流,学习他们的成功经验并应用到自己学校跨学科建设,为师生谋福利,促进学校发展与繁荣。
2.4 学科硕士学位申请与创建
徐州工学学院学术队伍的知识结构、年龄结构以及专业技术职务结构均较合理,有一定数量的具有硕士、博士学位的专业人员,各层次人员配备齐全,且团结合作,学术思想端正。有本单位积极培养以及引进一定数量的硕士研究生指导教师,分别为该一级学科内各学科专业主要研究领域的学术带头人,能持续不断地开展较高水平的教学和研究工作。
在硕士生完成硕士学业以及毕业论文基础上能提供研究生完成硕士学位论文所必备的实验设备和图书资料,实践性强的学科有相应的培养研究生实践能力的条件和基地。这些条件我院需要进一步加强与改善。
3 总结
以学习实践科学发展观活动为契机, 促进学院各项事业又好又快发展,坚持从学院实际和社会需求出发,坚持有所为、有所不为的原则,加强学科建设,进一步凝练学科方向,构建科技创新平台,创新管理制度和高效运行机制,坚定不移地走人才强院和产学研紧密结合的办学之路,加快学院向教学研究型学院转化的步伐。
(1)充分利用好学校和企业创建的实验室专项资金,把学院的徐州市生物质燃料工程中心、徐州市环保涂层新材料工程技术研究中心、市级重点实验室(徐州市农药绿色技术实验中心)建设好。做到面向本科教育,保证购进仪器设备先进、使用率高,实验资源共享,投资效益最大化,实验室硬件建设上新水平。(2)加强国家化学特色专业建设,加强市级化学实验教学示范中心建设,力争达到国家级实验示范中心标准。争取优势学科硕士学位授权点。
总之,学院发展面临的形势相当严峻,机遇也十分明朗。当前教育改革大背景下,只有认认真真贯彻落实科学发展观,不断研究新问题新对策,发现和遵循人才培养的新规律,才能够促进化学化工学院的又快又好发展。使我校成为淮海经济区具有相当知名度的高等学府。
参考文献
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【关键词】 绿色化学;绿色化学实验;绿色化学意识
【Abstract】 Based on the domestic and international green chemistry analysis, summarize the experimental teaching of trace chemical experiment, green chemistry experiment operating requirements, green chemical instruments and medicines and information technology in the research and application of green chemistry experiment, training students' consciousness of green chemistry.
【Key Words】 green chemistry, green chemistry green chemistry consciousness
【中图分类号】G63.23 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)32-0-01
一、引言
突破传统的化学实验方法,绿色化学已成为世界各国普遍接受并大力提倡、实施的人类、自然环境等可持续发展战略方针的重要组成部分[1]。
二、绿色化学国内外现状分析
1990年,美国国会通过《污染防治条例》;1996年由美国环保署P.T.Anastas等编写的《绿色化学》丛书陆续出版;1998年,美国正式启动"绿色化学"计划;1999年1月,英国皇家化学会主办的国际性杂志《绿色化学》创刊;2001年秋季开始美国波士顿Massachusetts大学开始设立绿色化学博士学位[2]。1993年,中国政府制定了《中国21世纪议程一一中国21世纪人口、环境与发展白皮书》;1995年,中国科学院化学部组织《绿色化学与技术一一推进化工生产可持续发展的途径》院士咨询活动;1997年5月,中国以"可持续发展问题对科学的挑战一一绿色化学"在北京举行;首都师范大学专门编著了《环境与绿色化学》一书于2005年1月由清华大学出版社出版[3];2007年8月由清华大学出版社出版,完成了《环境与绿色化学》配套教材的建设[4]。
三、培养绿色化学意识是实现绿色化学的基础
1、绿色化学含义
绿色化学,又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学,是指在化学品的设计、生产和应用中消除或减少有毒有害物质的使用和产生,设计研究没有或只有尽可能少的环境副作用、在技术上和经济上可行的产品和化学过程,是在始端实现污染预防的科学手段[5]。
2、培养学生的绿色化学意识
教师具有丰富的绿色化学知识并采取有效的行动,例如:在实验室张贴绿色化学标语,鲜明提出绿色化学的口号,在教学中强调12项基本原则[6],潜移默化地去感染学生。
三、实施绿色化学教育
3.1绿色从微量实验开始
关于微型实验、绿色化学与微型实验己有大量文献报道[7],国内有关微型化学实验的研究成果也陆续出版[8~10],微型实验具有仪器装置微型化和试剂少量化两个基本特点,操作方便,节约药品, 减少污染,代表了绿色实验发展的方向[11]。是一种以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理和技术,其试剂用量是对应的常规实验的0.1%~10%[12]。如利用试管代替烧杯进行水中花园实验,节约了试剂(原方法试剂用量的1/20) 实验效果明显安全材料易得[13]。因此,既节省了药品,又使得产生的“三废”大大减少,基本解决了实验室的污染问题[14]。
3.2 绿色实验基本操作
有些学生实验设备动手能力较差,不能按实验要求操作,如:SO2、溴苯、硝基苯等有毒,制备和性质实验特别强调规范操作;如:不能向燃着的酒精灯添加酒精;如:乙烯、乙炔、CH4等点燃前要验纯,降低事故发生率,节约药品,减少污染严格遵守实验操作规则。
3.3选择绿色药品及仪器
选用对环境友好的原料、催化剂等实验药品。例如:在乙酸乙酯制备实验中,常用的硫酸催化酯化法存在用酸量大、副反应多、过程复杂、收率低、废酸污染等不足,可依据实验原理,选用 PW12 / SiO2 绿色催化剂取代浓硫酸,催化合成乙酸乙酯[15]。白磷毒性大,燃烧产物五氧化二磷对环境污染也较严重,改用 Mg2S i水解产生的 SH i 4在水面上自燃代替白磷,整个实验安全无毒无污染,符合绿色实验要求[16]。
3.4 绿色处理废液和剩余药品
在化学实验教学中,把用过的酸类、碱类、盐类等各种废液应分类倒入各自的回收容器内,可采取中和、分解、吸收、燃烧、回收循环利用等方法处理废弃物。例如:在实验室制取氯气时,采用向上排气法收集氯气,并把多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收。保证了化学实验末端绿色化,使学生受到良好的绿色化学教育。
3.5绿色实验设计方案
从实验技术、方法、仪器等方面进行重新设计,实验产物或中间产物循环使用多种操作有机组合,如:乙醇系列实验:工业酒精 95%的乙醇- 乙酸乙酯- 乙酸乙酯皂化反应速率常数测定及乙酸乙酯-乙酰乙酸乙酯-苯甲酰乙酰乙酸乙酯,乙酰水杨酸系列[17]。如:次氯酸钠、氯酸钾的制取和氯气的氧化性实验连到一起做,不仅节约了时间、药品,而且基本上闻不到氯气、氯化氢的气味,环保效果好[18]。
3.6 信息技术代替传统实验
对于实验中排放较多的有毒气体、有毒废水,特别适合演示实验。如胶体的电泳:硫化氢的性质制取Co、So2、CL2等毒性实验,氢气还原氧化铜时先加热后通氢气,将水加入浓硫酸以稀释浓硫酸)用启普发生器制取乙炔等[19]。利用信息技术对实验反应过程进行仿真,既有助于学生理解,又减少了三废污染。
总之,绿色化学是全体化学教育工作者必须研究和解决的课题。把绿色化学的新理念、新方法和新技术落到实处,实现绿色家园伟大的中国梦想。
参考文献
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[17]李再峰.绿色化学实验[M] . 武汉:华中科技大学出版社, 2008.
1 以人为本,注重拓展实验的趣味性
人的创新能力的形成和发展,在一定程度上取决于他的心理动因,即以需要为核心,以兴趣、情感等为内容的心理动因。兴趣是一个人力求认识、研究、获得某种事物或进行某种活动的倾向,它能推动人去寻求知识或从事某种活动,开阔眼界,使人的积极性和主动性得到充分的发挥。由于兴趣不是与生俱来而是后天学来的,因此,增强化学实验的趣味性就显得尤为重要。例如在“蜡烛燃烧的探究”过程中,引导同学们进行下列拓展性探究:
1.1 问题情境。点燃蜡烛,将短玻璃导管插入焰心,发现另一端也可以点燃,说明导管中一定有可燃性气体,气体的成分可能是什么呢?
1.2 作出大胆猜想与假设。学生们经过讨论,认为这种气体:①可能是蜡烛不完全燃烧时产生的一氧化碳;②可能是蜡烛受热后产生的蒸气;③可能上述两种情况都有。
1.3 设计实验方案。学生们设计出各种实验方案,经讨论后,认为下列这个方案既巧妙,又简单:换一根较长的玻璃管,用湿毛巾包住导管,然后一端插入焰心,在另一端点燃。若导管口有火焰,拿掉湿毛巾,导管内无冷凝固体,则证明它是一氧化碳;若导管口不能点燃,拿掉湿毛巾,有冷凝的固体,则证明它是石蜡蒸气;若气管口有火焰,火焰较小,拿掉毛巾,导管内有冷凝的固体,则证明气体中既有一氧化碳,又有石蜡蒸气。
1.4 观察与思考相结合,完成实验,给出合理的解释与结论。通过实验,学生得出第二种可能性成立,玻璃管中的可燃性气体是石蜡蒸气。而另两种可能性被排除了。
1.5 反思与评价,交流与分享。通过探究活动,部分学生发现自己设计的实验方案与上述实验方案相比,设计得不够合理、简单,存在着差距,认识到在今后的学习中,要不断培养自身的自主探究的能力。学生以各种方式将自己的收获、体会、感想表达出来,如写成小论文、写成实验报告、制作出PowerPoint、上传到网页上等等。
2 源于生活,注重拓展实验的生活性
化学与实际生活的联系非常密切,化学知识渗透在实际生活的各个方面。在中学阶段,接触社会的机会有限,通过实验来了解化学在实际生活中的应用,可以说是一条很好的途径。
2.1 实验内容的生活化。结合生活情境,鼓励学生发现化学问题,提出自己的观点和猜想,并设计探究实验来验证猜想,对实验进行反思和评价。例如,在生活中,对真假红葡萄酒的鉴别,有一个巧妙、简单的方法:在两杯酒中分别加入适量食用的纯碱,如果酒的颜色加深,变成深蓝色了,则是真的葡萄酒,如果酒的颜色没有明显变化,就说明是假酒。这个实验,直观明了地体现出了指示剂在生活中的灵活运用。
2.2 实验用品的生活化。实验的生活化还体现在,在实验用品上使用一些生活中的物品。如家里厨房中的食醋、食盐、纯碱、鸡蛋壳等等都是实用的化学试剂,塑料吸管可代替胶头滴管、导管,家中的玻璃杯,可作为反应容器等。例如用蛋壳和白醋反应制取二氧化碳,用干电池中的金属与稀硫酸反应制取氢气等。通过这些实验的开发、设计,能使学生利用现有的材料开展实验学习,也能启发学生随时利用生活中的物品进行一些简单的实验探索。学生体会到生活离不开化学,了解了化学对个人生活和对社会的重要作用,同时提高了他们学习化学的兴趣。
3 尊重自然,注重拓展实验的绿色性
近年来,人们提出了“绿色化学”这一新的概念。简单的说,绿色化学就是环境友好化学,它的核心内涵是在反应过程和化工生产中,尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。绿色化学的着眼点是使污染消灭在生产的源头,使整个生产过程对环境友好,这是从根本上消除污染的对策。