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摘要:本文針對應用化學專業實驗的教學內容進行改革,采取精選實驗項目、采用開放式教學、合理的考核方法等,培養學生獨立自主學習能力,尊重事實、事實求是的科學態度。通過教學改革,有效的調動了學生的學習積極性、激發了學生的科研興趣、鍛煉了學生的動手能力。
關鍵詞:應用化學;專業實驗;教學改革
應用化學專業橫跨或涉及多個學科和多個專業,是一門介于化學和化工之間的應用型的學科,是化學學科中應用性最強的培養應用型人才的專業,它培養的人才具備化學的基本理論、基本知識和較強的實驗技能[1]。創新性、綜合性實驗是進行專業實驗技能訓練的不可缺少的組成部分[2]。通過創新性、綜合性實驗,提高了學生的主動性和動手能力。本文以遼寧工業大學化學與環境工程學院的應用化學的專業實驗教學為研究對象,從轉變教學觀念、精選實驗項目、創建綠色實驗項目、增加綜合性實驗項目、努力構建開放性實驗平臺及改進實驗成績考核方式等方面,探討了我院應用化學專業實驗教學改革與實踐[2]。
一、建立設計性科研實驗題目遴選機制、實現教學和科研結合
應用化學專業在進行專業實驗教學時,學生已經進入大四階段,具備了基本實驗技能、必要的合成實驗及儀器分析的基礎。而傳統的實驗教學模式較單一,在實驗內容上驗證性實驗和經典實驗及孤立的單元性操作實驗多,不能調動學生的積極性,不利于發展學生創造性思維。目前的實驗項目已不能滿足當代應用化學教育的要求,因此實驗教學內容急需更新,如何設計出一些新的綜合化學實驗已成為當務之急[3]。為了更好地展示我校應用化學專業的培養特色,同時體現當前社會研究熱點,我們制定了應用化學專業實驗題目甄選機制,每年在教師層面上征集實驗題目,擴充專業實驗題目庫[3]。我院具有博士學位的年青教師比例較高,本院教師主持多項國家級、省級研究項目,具有較高的科研水平。教師從自己的科研項目中設計出綜合性科研實驗,實驗完整的包括產品合成、分析表征、產品應用,必須是“集三位于一體”的綜合性較強的實驗題目,然后學院在其中精選出能夠強化學生技能的實驗項目。科研型實驗不僅能把過去的知識全面應用和鞏固,通過對相關領域的前沿問題或研究熱點問題展開研究,能將科研優勢轉化為實驗教學優勢,充分調動了學生的學習主動性和獨立思維能力,實驗過程中,學生始終保持極高的學習熱情,學生不斷要求增加這方面的實驗。科研型實驗使得專業實驗有了充足的課題,進一步拓寬應用化學專業學生的研究范圍和視野,保證專業實驗的創新性和研究性[4,5]。
二、在實驗教學方法上以開放式教學為主
化學學科對相關產業和建設綿陽科技城的作用化學是材料、生物、環境等學科的基礎,本身又具有適應面很廣和適應性很強的學科特點,社會對其人才的需求非常廣泛。該學科是西部特別是四川尤其國家實施建設綿陽科技城的必備學科,西部開發中絕大多數項目是除信息技術以外的生物制藥,新材料,環境保護與治理等行業的高新技術產業,如綿陽就有新材料、精細化工、生物制藥及環保產業園,而這些行業都特別需要高水平的精細化工及分析技術人才,綿陽科技城千億工程發展計劃中精細化工產業將從目前的10億上升至50億,這將為化學化工產業帶來巨大的機遇和挑戰,據綿陽經貿委消息,綿陽市將出資近百萬與有關單位聯合成立綿陽精細化工研究開發中心,我校應該是最有希望的承擔單位;化學的重要方向分析化學特別是我校先進的分析測試中心的建立將為綿陽的化學化工、材料、生物和環境等高科技產業群的高科技服務和高科技成果孵化和轉化起著真正的發動機的作用。隨著我國加入WTO,進出口商品貿易對產品質量要求必須與國際標準接軌,因此這些產業及相關的國家職能部門大量需要該專業的人才。
一、化學學科在與我校重要董事單位———中國工程物理研究院合作中的特殊地位和作用
地處綿陽的我校董事單位中國工程物理研究院在國防化學上有一流的人才和設備,因此我們可以聯合開辦國防應用化學方向,即與國防建設有關的含能材料(炸藥)即硝基化合物化學,放射廢物治理及放射分析方向,以滿足西部大量的軍工企事業單位對這些方向人才的需求(注:我國僅北京理工大和南京理工大在開設該方向專業,但畢業生不愿到西部特別是一般離城市較遠的軍工企事業單位工作,造成這些單位人才嚴重短缺,急需西部高校培養輸送該方向的專業人才);我們已經和中國工程物理研究院核物理與核化學研究所,中國工程物理研究院化工材料研究所簽定了正式的聯合培養這些方向的應用化學高級人才的協議,并得到了積極和熱情的響應,他們非常愿意并決心和我們一起將該專業辦成全國一流的特色專業;我們已與工程物理研究院聯合申報成功應用化學本科、分析化學碩士點辦學資格。近年來我校與中國工程物理研究院開展了多項有關放射廢渣固化處理等方面的研究合作,獲得了多個中國工程物理研究院研究基金,并取得了重要的科研成果。特別值得一提的是四川省人民政府委派原中國工程物理研究院楚士晉教授出任我校副校長后,雙方的合作達到了水乳交融的程度,值得一提的是楚校長所研究的學科就是國防應用化學,因此一定能發揮地處綿陽的我校董事單位的巨大學科優勢聯合辦學,將這個專業方向發展成全國有名的有特色的重點專業。
二、我校化學學科的現狀
1.學科情況
化學教研室及現在的化學研究所,是我校最老的教研室之一,多年來承擔全校基礎化學教學任務,科研方向主要圍繞材料學科開展。從1995年起共申報8次應用化學本科辦學資格,直到最后一次于2002年申報成功,現有應用化學和分析化學兩個碩士點,2004年度已申報無機化學碩士點,現有教授6人,副教授10人,講師10人,絕大部分具有碩士以上的學歷,為適應學科發展的需要,正按計劃引進高水平人員。
摘要應用化學專業課涵蓋面廣,學科交叉性強,給雙語教學實施帶來相當難度。應根據專業特色自編教材,重視給出課外教材與參考文獻,忌將中文教材硬譯,忌將教材整理成會議論文集;嘗試討論式和互動式等教學方法及采用workshop、場景模擬和角色扮演等教學方式;選擇不同的考核方式,增加平時考查環節,以推動雙語教學有效發展。
關鍵詞雙語教學應用化學教學模式場景模擬互動教學教學方法
1自編外語教材
應用化學研究范圍涵蓋了整個化學領域,并與多門學科相互滲透,包括精細化工、無機化學、藥物化學、應用電化學、應用光化學、能源化學、工業分析化學等。各高校往往是在充分利用地方資源及適應科技發展的基礎上,設置學業發展方向,開設學科交叉課程。加之國外教材五花八門,良莠不齊,從而加大了外文教材選擇上的難度。然而在另一方面,應用化學專業領域的相關著作及資料卻層出不窮,時效性很強,又為教材的選擇與編寫提供了更多的參考。因此任課教師可以根據課程要求和授課學生的情況來編寫教材,除了注重教材的知識性、趣味性、語言規范性以及圖文并茂等一些基本原則外[6],還須考慮以下幾個方面。
1.1忌將教材編撰成會議論文集
專業課的開設對象是本科高年級學生,在學習了專業基礎課后,學生們具備了本領域的一些基礎知識,通過專業課的講授讓他們將基礎知識融會貫通到實際應用當中,并了解本領域的前沿動態。應用化學專業知識更新快,前沿性強,但本科學生缺少實際科研經驗,過分關注熱點而忽略與基礎理論的銜接,反而容易讓學生迷失方向。因此那種一味強調最新科研動態,關注研究中反常現象的會議論文似的教材并不可取。任課教師在選擇素材時,一定要注意收集與專業基礎知識緊密聯系,并與目前研究熱點相關的內容,這樣一方面讓學生體驗知識的學以致用,另一方面又會激發他們的科研興趣。
編者按:本論文主要從實驗教學的基本體系;本科生和研究生互動的實驗教學創新模式等進行講述,包括了化學實驗教學著力于突出以創新能力和實踐能力為重點的素質教育等現代教育思想與理念的貫徹落實、研究生參與本科生實驗指導、研究生的科研成果轉化成本科教學實驗、本科生到研究生實驗室做畢業論文等,具體資料請見:
提出了本科實驗教學中本科生與研究生互動的實驗教學“一二三模式”,旨在發揮科研與研究生的優勢,為本科實驗教學服務,提高本科實驗教學質量,培養創新型人才。
教學研究型大學一般以本科教育為主,同時積極發展研究生教育。因此,在化學實驗教學中嘗試本科生和研究生互動,對于更好地銜接本科教育和研究生教育,利用研究生教育資源提升本科教育水平,培養創新型人才有著現實意義。本科教育是基礎教育階段,主要是積累知識,培養和訓練各方面技能;故在此階段應注重培養學生的綜合能力和素質,為研究生教育和可持續發展奠定基礎;研究生教育是專業教育階段,是更高深層次的專業教育培養,其基礎是學科建設。研究生通過某一問題的解決,學到解決問題的方法,以便今后可以獨立解決問題。研究生培養質量的高低是學科建設水平的重要體現,同時又對學科建設起著重要的促進作用。研究生教育要上水平必須有優秀的本科人才作為后備人才儲備。
本科生與研究生互動反映了教學研究型大學的要求。一方面,研究生是學校科學研究和技術研發的重要生力軍;另一方面,研究生教育能帶動積極向上的校園文化和學術氛圍,能夠通過一批原創性科技研究成果的轉化直接為經濟與社會發展服務,能夠對區域的政治和文化產生影響,有助于形成良好的校風和學風,帶動本科生的教育教學。為此,許多教學研究型大學提出本科教育是立校之本,研究生教育是強校之路。
如何處理好本科教育與研究生教育的關系,實現學科建設與本科教育目標的融合與互動發展,是我們面臨的一個重要問題。我院在本科化學實驗教學中,充分利用科研和研究生的優勢,發揮研究生在本科生實驗教學中的作用,在本科生和研究生互動方面做了一些嘗試,取得了一定的成效。
1實驗教學的基本體系
[摘要]針對近年來學生專業定位不準確的現狀,結合我校學生特點,從教學理念、教學內容、教學方法等方面進行探索,創新化學工藝學課程思政教學模式,堅持立德樹人和文化育人相統一,有效發揮應用化學專業核心課程的育人功能。
[關鍵詞]化學工藝學;課程思政;立德樹人
在全國高校思想政治工作會議上強調:“要用好課堂教學這個主渠道,思想政治理論課要堅持在改進中加強,提升思想政治教育親和力和針對性,滿足學生成長發展需求和期待,其他各門課都要守好一段渠、種好責任田,使各類課程與思想政治理論課同向同行,形成協同效應”[1]。高校的根本任務是立德樹人,大學的人才培養目標主要是培養能夠為國家、民族、社會的發展做出貢獻和具有獨立個性、健全人格、德才兼備、全面發展的人才。專業課課堂教學不僅要體現專業知識和技能的傳授,更要體現科學思維、科學方法等能力和科學精神、科學品德的培養,還要承擔思政教育的育人功能。化學工藝學是我院應用化學專業核心課程,該課程主要研究綜合利用各種原料生產化工產品的方法原理、操作條件、流程和設備,以創立技術先進、經濟合理、生產安全的化工生產工藝[2]。該課程的學習為學生解決化工生產中的實際問題奠定基礎,如何在專業課的教學中突出專業課程教學的育人導向,教學過程中融入思政元素,使專業課上出“思政味”,為我國化學化工事業培養更多德才兼備的人才,是我們近年來一直在思考的問題。化學工藝學課程把握理論實際相結合,思政教育資源豐富,開展“課程思政”設計得天獨厚。近年來,我們從教學理念、教學內容設計、教學方法設計等方面進行探索,針對近年來學生專業定位不準確的現狀,結合我校學生特點,創新課程思政教學模式,從培養和踐行社會主義核心價值觀方面進行教學設計,堅持立德樹人和文化育人相統一,有效發揮應用化學專業核心課程的育人功能。
1教學理念
教學過程中堅持以學生為中心,立德樹人。例如,在緒論部分,化工發展史介紹時,通過介紹新中國成立前后的化工廠數量及規模,化工產品如硫酸、化肥、純堿、燒堿等產值位居世界前列,乙烯生產裝置、煉油裝置的發展等事實,突出新中國成立特別是改革開放以后化學化工行業取得的巨大成就,堅定學生中國特色社會主義道路自信,激發學生民族自信心和自豪感。例如,講到農藥的發展,請同學們課前閱讀美國作家蕾切爾·卡遜著的《寂靜的春天》一書,網上查閱美國孟山都公司的發展史,并布置作業,寫出觀后感和1篇小論文。課堂介紹劇毒農藥DDT為代表的殺蟲劑的廣泛使用造成生態災難,到取消劇毒農藥和低毒農藥的開發,到生物殺蟲劑的開發,進行辯證思維和環境保護教育。能源資源與化工部分,引導學生分析霧霾的來源、能源與環境、溫室效應的原因及后果。化學工藝與環境保護部分介紹化工行業對環境的影響,讓學生正確認識化工行業,認識到化工行業的污染可以通過改進工藝采用綠色公益來降低,鼓勵學生考慮如何改進工藝降低污染,加深對專業的認知,并強化其節約資源和能源以及環境保護意識。純堿部分,介紹呂布蘭法和索爾維制堿法原料浪費較多的缺陷,侯德榜采用辯證思維的方法克服缺陷的例子。同時,課前播放介紹愛國企業家范旭東、侯德榜的故事和天津永利堿廠“紅三角”牌純堿的視頻。增強學生的愛國熱情和對專業以及將來從事職業的認同感,讓學生認識到要實現理想,只有腳踏實地,勤奮努力,把小我融入大我,為中華民族的偉大復興不懈努力和奮斗。
2教學內容設計