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我们化学化工学院自学校升本以来相继建成了四个工科专业,教师中年龄在40岁以下的占75%以上。前几年多数年轻教师每学期承担了三门以上课程的教学工作,教学任务过重,导致备课时间不够充分,课堂上批改作业或实验报告、甚至离开实验室的情况时有发生。因此很容易把无机化学实验等课程上成“走过场”,疏于对学生的管理,导致课堂上学生做实验流于形式,教学目标难以达到。在学生实验成绩评价方面问题也很突出,主要是以实验报告书写内容来评分。由于实验课堂考察不到位,导致实验操作评分出现很大的盲区。另外,由于我校升本以来连续扩大招生数量,出现了生源参差不齐、质量下降等问题。部分学生基础较弱,加上对未来出路感到茫然,学习自主性不高。以上两种情况使得无机化学实验的教学效果大打折扣,难以实现培养目标。在这样的背景下,我们通过对无机化学实验教学的不断思考,近两年来对无机化学实验课堂管理与学生成绩评价进行了初步的改革探索,取得了一定的效果。
2无机化学实验教学改革文献综述
我们通过文献检索,了解到近年来很多教师对无机化学实验教学提出了改革意见和做法,如林秋月等对计算机辅助无机化学实验教学进行了研究,提出了利用音像动画代替课堂演示、采用多媒体课件进行实验教学等措施。白丽娟等认为,在培养学生基本操作技能和科学素养的基础上,培养学生的创新精神和创新能力。她提出改革后的考核内容以无机化学实验的基本知识、基本操作、应用能力和创新能力为主,采用平时考核和期终考核相结合的办法:平时考核包括预习、操作、实验素养与习惯、实验速度、实验结果、实验报告和实验创新;期终考核包括笔试、实验操作及实验小论文。殷平等提出课内课外加强师生互动、实施辅助教学手段、开放实验室、充实无机化学实验教学中的科研内容、努力提升无机化学实验教学条件等方面就无机化学实验教学改革进行了探索研究。李向清等从大学无机化学实验的基础性、无机化学实验的综合性和研究性、无机化学实验的环保性教育、无机化学实验的微型化等方面提出了改革意见,具体措施比如:安排一些简单无机化合物的合成和提纯实验,以训练学生动手能力;每节新课改为先预习、再实验、后总结的做法;每次实验结束最好能留有一定的时间以便教师和学生之间互相交流;适当增加一定量难度适中、有一定趣味性和应用性的综合实验技能训练内容,等。石振武等对工科无机化学课程实验教学提出了以下改革措施:抓好实验前预习报告培养学生自学能力,要求学生以自己的语言完成预习报告;加强学生实验操作过程的管理和考核,以实验操作是否得当正确、操作是否熟练、用时长短、实验记录的结果是否准确、仪器是否干净、实验台是否整洁等几方面作为实验操作成绩评定的基本依据;完善实验记录的方法和评定,要求学生根据实验的内容制定恰当的实验现象和结果的记录表并进行忠实详细地填写,并将该实验记录表经指导教师签字确认后黏贴在实验报告中。王霞等将ProblemBasedLearning教学法引入无机化学实验课程教学,强调学生在学习中的自主性,由学生提出问题、查阅资料、分组讨论、设计方案、动手实验、观察现象、测定数据、最后总结反思。她们并以实验“硫酸亚铁铵的制备”为例初步探讨该教学法在无机化学实验教学中的应用。关于成绩评价研究也有一些,但发表时间较早,如:杨秀清等提出无机化学实验成绩由六个部分组成,其中预习20分,实验纪律10分,实验操作20分,实验记录10分,卫生整理10分,实验报告30分。并对各部分分值提出了具体操作要求。姜润田等认为应该将开设的每个实验的成绩取平均,再乘以70%作为本门课的平时成绩;期末成绩以综合性实验考核为准,占30%;把平时和期末两块成绩加起来即为本门课的总成绩。开放性实验属选修性质,考核合格即可。
3无机化学实验教学课堂管理方面的改革探索
3.1设计问题提问,加强对学生预习情况的检查
学生在实验课前对即将要做的实验是否有整体全面的认识,是否掌握了基本知识和相关原理,是否对一些具体的细节进行过认真的思考,直接关系到其做实验的效果,甚至是成败。如何提高学生预习的积极性呢?我们做了如下改革:将以前上课刚开始一段时间的讲解改变成现在的提问。课前我们尽量做到把实验中所有的细节设计成问题,有必答题和抢答题等多种形式,然后上课时就设计的问题提问学生,并把他们回答的结果简要记录下来,留待课后打分给成绩时参考,或者当堂直接给出成绩,这个成绩将作为总评成绩的一部分。该部分成绩在最后的总评中所占的比例应事先向学生公布。设计问题的总数最好能覆盖大部分或全部同学。回答的结果要及时点评,给出正确答案,以便在接下来的实验中为学生提供正确的指导。由于回答问题的好坏直接牵涉到最后该门课的总评成绩,因此容易引起学生的重视,客观上起到了提高学生课前预习积极性的效果。另外,还要提出一些有探究性的问题,让学生在实验中去发现和总结。比如在《氧化还原反应》实验中,反应物相对量的不同会影响某些反应最终的实验现象和结果,可以就此设计问题。
3.2课堂上不断巡视,加强对学生实验操作过程的监督
在学生进入实验操作环节以后,教师不要像以前那样只顾做自己的事情,而是要加强对学生实验过程的考察。我们采取了以下做法:教师在课堂上认真巡视每位同学做实验的过程,并做好相关记录。这样做有三个目的:一是要及时掌握每位同学实验开展的情况,防止有的小组中个别同学不做实验、依靠别人,这种情况会时有发生,应及时提醒;二是要及时发现个别同学的错误操作,并给予当场纠正,对较严重的具有普遍性的问题要同时提醒全班同学加以防范;三是要注意发现操作非常认真规范的同学,适当给予表扬。另外在巡视的过程中也要及时解决学生遇到的困难,比如有学生某个知识点忘记了,要及时给予解答;有的同学仪器损坏了,要及时为其更换,也就是说教师这时候还要为学生做好服务工作。课堂考察的结果也要给出相应的分数,并确定其在总评成绩中的比例。
3.3对实验数据和产品拍照留存,加强对学生实验结果的考察
在以往的学生实验课上,我们发现有学生不够认真,没有做出实验结果就草草收场。由于当时不注意对学生实验结果的考察,对这种现象未在实验总评成绩中体现。我们对此进行了认真的思考,提出了以下改革措施:对每一位学生的实验结果进行取证,包括对实验数据原始记录和实验产品进行拍照,并对实验数据的合理性进行检查。将检查记录的结果打出成绩,并将该成绩作为总评成绩构成的一部分。我们发现,这种做法大大提高了学生做实验的认真程度。当然对实验失败的同学,我们的做法是鼓励其重新做一遍,以获得较好的实验结果。
3.4及时交流,提高学生对本次实验的再认识
等到大部分学生做完实验以后,可以考虑开始一边继续前面的工作,一边与学生进行交流,其目的主要是考察本次学生实验的整体情况,了解哪些地方比较成功,哪些地方容易失败,并督促学生进行反思,同时也为自己下一次设计问题提供素材。另外,时间允许的话,可以让做的好的同学向大家介绍经验,主要说出他在课前对哪些关键点做了深入的思考,做实验时注意了哪些方面?等等。也让做的不好甚至失败的同学分析自己本次实验没做好的原因,以免后面的同学重蹈覆辙。比如在做“硫酸亚铁铵的制备”实验时,有的同学得到的产物量多且结晶性好,而有的同学所得产品量少且呈面糊状,甚至有少数同学产品发黄,这就应要求学生结合具体情况进行分析。
4无机化学实验教学学生成绩评价方面的改革探索
4.1根据出勤情况对每位学生进行评价判分
一般来说,学生除了生病或有重要的事情才请假外,都会正常出勤的。在我们所带的三届学生无机化学实验课堂上,缺勤情况比较少见,但迟到现象比较多,也有少量学生会早退,即实验未完成或实验台没整理好就离开了实验室。因此,我们认为出勤成绩应考虑到对迟到和早退现象的处理,我们采取了如下做法:对迟到和早退现象进行酌情扣分,并按一定比例将其体现在总评成绩中。
4.2根据预习情况对每位学生进行评价判分
学生预习情况主要包括预习报告完成情况和课堂上回答问题情况。学生预习实验报告不能直接抄袭书本,应采用自己的语言书写,内容应包含新使用仪器设备的原理、使用步骤和注意事项,以及对实验课本中思考题的解答,等。由于无机化学实验大部分为验证性实验,实验思考题的解答可以通过课前查阅资料来解决。我们根据学生预习实验报告的书写情况和课堂回答问题的情况给出合理的分数,并确定其在总评成绩中的比例。
4.3根据课堂巡视情况对每位学生进行评价判分
以往对学生实验成绩的评价未充分考虑学生在实验过程中的表现,现在我们要根据上述课堂管理中课堂巡视的结果,给出学生相对公平的操作分,当然这一点做起来还是比较困难的,需要事先合理设计出给分点或扣分点。我们的做法是先设定一个基本分,然后再根据每位学生做实验过程中的表现,对操作准确到位的情况加上一定的分数,而对操作不当或出现错误的情况减去一定的分数,并将该部分分数按一定比例体现在总评成绩中。
4.4根据实验报告书写内容对每位学生进行评价判分
1.1课程设计思想
笔者经走访一些企业、学院畜牧兽医专业的毕业生,涉及饲养技术员、农户支持技术员、化验室检测员、业务员等岗位,学生均表示动物生物化学课程的理论知识和操作技能在工作中均有不同程度的应用,如化验室检测员需要掌握相关的生化指标检测技术,以进行疾病的诊断;饲养技术员、客服专员和业务员等岗位则更需要坚实的动物生物化学理论知识,以解答农户的技术咨询和新疫情的分析与判断。
1.2重组教学内容
教育心理学家认为知识的构成方式与实际运用的方式相似程度、学生运用知识的能力成正比。为了开展行动导向教学,结合学院动物生物化学课程开课40学时,对原有的教学内容进行了重组,将理论知识体系按照由易到难来编成(生物大分子结构与功能、物质与能量代谢、机能生物化学)3个项目,其中生物大分子结构与功能项目设3个子项目(核酸、蛋白质、酶等);物质与能量代谢项目设5个子项目(生物氧化、糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢和核苷酸代谢等);机能生物化学项目设2个子项目(水与无机盐代谢、酸碱平衡)。对各项目中理论性太强且实践应用不多的内容进行删减,以便于教师教、学生学。
1.3配套案例
为顺利实施行动导向教学法,共设计了34个与动物疾病防治、时事案件、人类健康相关的生物化学教学的案例。如根据生物大分子结构与功能项目的特点设计了农药中毒与急救、人体8种必需的氨基酸及功能介绍、镰刀型贫血病、疯牛病、克雅病、蚕豆病———G6PD酶缺乏等12个教学案例;针对高考设计了物质与能量代谢项目吊瓶班、减肥药的危害、低血糖与休克、牛羊营养代谢病、糖尿病-糖代谢紊乱等19个教学案例;机能生物化学项目设计了产后瘫痪急性缺钙、血红蛋白尿症缺磷等3个教学案例。这些教学案例将物质在动物体内微观的代谢过程变得宏观可见,且与身边的案例相联系,既加深了学生对生化知识的理解和运用,又激发了学生的学习兴趣。
1.4实训内容
根据学院现有的实训条件及各班开展动物养殖的情况,将本课程的实训内容分为基础验证性实验项目、综合分析性实验项目和探究创新性实验项目(3个模块)。1)基础验证性实验项目以掌握基础技能为目的,包括“双缩脲法测定蛋白质含量”和“影响酶促反应速度的因素”(2个任务)。2)综合分析性实验项目以培养学生分析能力和提高专业技能为目的,包括肝脏中酮体的生成与测定、血清谷丙转氨酶活性测定、无蛋白血滤液的制备、动物血糖测定等(4个任务),基础验证性实验项目和综合分析性实验项目均为课堂教学任务,在课堂完成。3)探究创新性实验项目为学生能力拓展项目,开设牛乳中蛋白质的提取与鉴定、不同饲养条件对动物血糖的影响(2个任务),由学生自主选择其中一项或自选题目进行科学研究,在教师的指导下查阅相关资料,自行设计试验方案,最后撰写科研论文,为今后的毕业论文研究和撰写打下基础,提高学生探究兴趣和创新能力。
1.5考核方法改革
为更全面地考核学生的学习效果,本课程的考核分为纪律成绩、平时成绩、实训成绩和期末考试成绩四个方面。纪律成绩考核上课出勤率、平时成绩(课堂提问和作业成绩)、实训成绩(实训操作、实验报告成绩)、期末考试为笔试。课程综合成绩评定的比重分配为:学习纪律成绩占10%,平时成绩占15%,实训成绩占30%,期考成绩占45%。
2动物生物化学基于行动导向法的网络教学资源库开发
行动导向法教学模式需要大量的教学资源支持才能顺利地开展,为此学院开发了基于行动导向法的动物生物化学网络教学资源库,既方便教师开展教学又利于学生自主地进行个性化学习。
2.1“教”资源开发
资源库将教学内容重组为3个教学项目和10个子项目并结合各自子项目开发多媒体教学素材,内容包括教学详案、教学课件、图片助学、上课录像、案例分析、项目测试等内容,教学课件和案例分析均图、文、动画并茂,将教学的重点难点采用生动的Flas模拟,再配以真实场景的教学录像和相关的图片素材,表达生动、丰富的知识,创设形象、仿真的教学情景,突出教学重点,化解教学难点,激发学生的学习兴趣,开阔知识视野,为教师在课堂展开丰富多彩的教学过程提供了直观、有效地帮助。
2.2“学”资源开发
为方便学习者按学习需求灵活地查询知识,资源库将图片资源、名词解释、虚拟空间、录像资源、测试中心等重点教学资源单独设置模块。配套的教学录像为学生提供了跨越时空的现场教学资源,其他分专题的录像资源为学生的学习提供可直接观摩学习的教学资源。此外,资源库设置自主学习、实训基地、拓展资源等模块为学生进行个性化学习提供了丰富的补充资源,如执业兽医资格证的复习考试资料等,为扩大学习者的知识面和今后的专业提升与发展提供切实地帮助。
2.3自我评价资源开发
为了能让学习者能对自己的学习效果进行评价,资源库为每个教学项目设计了题型多样的项目测试,方便于学生按项目测试知识的掌握情况;同时单独设计的测试中心为学习者提供了模拟试题和综合在线测试题目,以检验对整门课知识技能的掌握情况。课件还为自主学习者设计了巩固习题和答案,方便学生检查自学效果。
2.4辅助管理平台开发
关键词:优势学科;生物技术;课程体系;优化与实践
1优势学科建设对地方高校人才培养的导向
学科是高校重大项目的承担者,是创新型成果的生产者,是创新型优秀人才的培养基地[3]。地方高校应围绕区域经济社会发展需求培育高水平特色学科,不断明确学科研究方向,提高科技创新能力和社会贡献度,以特色优势学科建设促进学科专业发展。近年来,商洛学院生物学省级优势学科的快速发展得益于与地方特色资源相结合,依托生物学院“中国中医科学院商洛GAP科研工程中心”“中药学省级教学示范中心”和“秦岭植物良种繁育中心”等研究平台,形成了地方植物资源与生物技术紧密结合的特色鲜明的研究方向。学科在野生植物资源保护与利用、资源植物深加工、天然产物提取分离和药用植物开发利用等研究领域获批多项省部级科研项目。利用优势学科发展的导向,生物技术专业学生通过参与完成课题研究和实践,最终获得较强的实验技能、综合分析问题能力、实践能力、创新思维能力、统筹能力和表达能力,成为具有良好综合素质的生物技术专业应用型人才。通过生物学省级优势学科建设,使生物技术专业进一步确立了“依托生物技术、突出应用能力、面向行业服务”的人才培养目标,即结合区域需求,以服务地方经济建设和社会发展的实际需要为第一要务,培养能够在现代农业产业、中药产业、绿色食品产业以及相关领域从事技术服务、管理、营销工作的应用型专业技术人才。围绕这一人才培养目标,本项目进行了系统的探索和有效的改革,探索出了能够实现该目标的产学研相结合的人才培养模式,建成了一支能够胜任培养任务的高水平的教师队伍,修订了体现这一人才培养目标的课程体系和教学大纲,整合了课程内容,改革了教学方法,构建了符合人才定位要求的功能完善的校内实验教学平台和稳定的校外实践教学基地,探索出了生物技术专业人才培养的教学、实训管理模式[4]。优势学科的建设导向把人才培养定位落到了实处,为商洛学院生物技术专业的发展注入了活力,使生物技术专业的区域性优势和应用性特色更加明显。
2生物技术专业课程体系优化与实践
2.1重视专业建设规划
生物技术专业经过2006至今十几年的探索和积累,已经走上了稳步健康的发展道路。学校制定了2个五年建设规划,规划明确了专业建设目标、专业建设指导思想和基本思路,同时制定了课程及教材建设规划、师资队伍建设规划和实践教学规划。专业建设目标包括专业建设总体目标、专业定位、人才培养目标和专业特色的构建。专业建设指导思想和基本思路与商洛学院办学定位保持高度一致,同时体现专业的发展特点;课程与教材建设规划包括课程体系建设、教学内容改革及教学大纲建设、考试大纲建设、精品课程建设,突出了课程建设的核心作用;师资队伍建设包括建设目标、建设方案等措施,突出了师资培养在专业建设中的主导作用;实践教学建设包括实践教学体系建设、实验室建设、实习基地建设、实践教学队伍建设,突出了对学生动手能力、独立工作能力和创新意识的培养。
2.2优化专业课程体系
商洛学院始终把课程建设作为教学建设的核心,按照“基础课程+专业课程+模块课程+行业技能”的思路构建专业课程体系。整个专业课程体系在确保基础课程、巩固专业课程的前提下,加大选修课比例。高年级学生将根据实际逐步选择课程,一批技术性课程和实践性课程如“植物细胞工程”资源生物学”“生物技术大实验”“发酵工程”“植物组织培养”进入专业课程体系。除在各门课程中加强学生技能训练以外,还进行综合专业技能训练,最后将所学知识、技能用于社会实践,使整个课程体系既符合科学性、先进性,又具有鲜明的地方特色和应用特色;既符合专业培养目标共性,又兼顾学生个性发展;既注重知识、能力的培养,又强调综合素质(特别是创新素质)的提高。经过先后三次修订生物技术专业人才培养方案,修订课程教学大纲,教学内容基本体现了本学科的最新发展方向,基本上满足了应用型人才培养目标的要求。根据人才培养方案,在课程体系结构的设置方面,体现了以下几方面的特点:①注重学生基础理论的培养,通识平台课和专业基础课占总学时的比例为81.3%;②注重课程之间的前修后续,有利于学生知识结构的逻辑构建;③注重“综合素质”的培养,设置了人文素质、科学素质方面的相应课程,以达到训练学生综合素质的目的;④注重学生“个性与特长”的培养,在专业选修课和全校公选课中得到了充分体现;⑤在专业课教学中,设置了专业方向,以拓展学生专业口径;⑥注重学生动手能力和基本技能的培养,在专业基础课、专业主干课及专业选修课模块中,除设置一般性课程实验外,还单独开设了“生物技术综合大实验”“生物技术制药”课程论文(设计)和37周的集中实践性教学环节,对学生进行综合技能训练。
2.3强化实践教学环节
由于生物技术专业的实践性很强,在制订专业建设规划和人才培养方案时,充分重视学生实践环节和动手能力的培养。制定了配套的较为完善的实践教学大纲。在实践教学体系中,实训、实验和实习占总学分的29.4%,共46.5学分,实习和实训共37周。在实践教学队伍的组成方面,调动和利用院内外教学资源,专业实践教学队伍主要由实验教学人员、专业教师、校外实习基地技术人员等构成。根据专业培养方案,扎实落实实践教学任务。实践教学内容与体系合理,符合培养目标要求,有利于培养学生实践动手能力和知识综合运用能力。
3生物技术专业课程体系优化实践效果
3.1学生创新精神及实践能力
生物技术专业重视毕业论文(设计)环节对学生综合能力的培养和训练,从毕业论文选题、文献综述、开题报告、毕业调研、实验实习、毕业论文撰写、论文答辩及成绩评定等环节都有较明确的规定和要求。近2年来,本专业毕业生在论文选题方面,依托本区域优势、特色资源,结合生物技术学科领域的发展,主要侧重于实践应用方面的选题,大部分选题结合教师科研或来自生产第一线,有较大的实用价值或参考意义,有一定的创新性。本专业特别重视在学生中开展各种科技活动,如大学生科技创新活动,教师结合个人科研项目吸收学生,带领学生完成科研课题,并且在全校也产生了一定的影响。近年来争取到20余项国家级大学生科技创新项目,有多个项目在评奖中获得奖励。本专业通过连续7年参加院内每年举办1次的实验技能竞赛,进一步激发了学生们进行科学探索和提高实验技能的热情,每年学生都积极报名参加,并获得多项奖励。学生在各类过关考试,如英语、计算机、普通话等中的通过率较高。
3.2学生创业与就业情况
以能力培养为目标,深化校企合作,推进产学研结合,构建了特色鲜明的校企合作人才培养新模式,使培养的人才在商洛及陕西省周边地区有关生物企事业单位发展中发挥了积极推动作用。67名学生考取了营养师、药剂师、食品检验、化学检验等相关专业技能证书。学生专业基础知识扎实,学业成绩和综合素质良好,毕业生就业率高、考研率高。近三届毕业生一次性就业率分别为89.5%,94.7%,95.6%;2017届、2018届和20毕业生考研上线人数分别为11人、14人和17人,占毕业生比例为38.75%,40.67%和41.75%。约13%的就业学生考取公务员就业,大部分毕业生进入与生物有关企事业单位工作,少部分学生自主择业和创业。多数学生签约就业,专业的社会影响力不断提高。学院积极对接联系相关专业的大型企业集团作为学生就业实习基地,并以实习基地为依托,推荐毕业生就业,拓宽就业渠道。毕业生创业热情较高,成效较为显著。毕业生所在单位对本专业学生的思想政治表现、敬业精神、工作态度及就业工作给予了较高的评价,整体上对毕业生的工作能力、协作精神、工作实绩也较满意。
4经验总结
4.1重视教学观念更新
观念是行动的先导,教学观念直接影响着教师的教学态度和教学方法,观念落后,教学方法必然落后。为了更新教学观念,本专业坚持组织教师大力开展教学研究活动,通过集体备课、课程和教材分析、教学研讨,使教师互相促进,共同提高,这些教学活动已经成为本专业教研活动的基本内容和制度。同时,为了开阔教师教学和科研的视野和思路,吸收新的教育教学观念,本专业在建设中先后选派近2/3的教师参加了校外20多场的学术交流、教学研究、课程改革、团队建设和骨干教师培训。通过这些培训,保证了教师的思想始终能够跟上专业改革的步伐和学科的发展的需要。本专业在教学改革中遵循循序渐进的原则,坚持以项目带动研究,以研究促进改革,以改革推动创新,鼓励教师积极申报、参与教学改革项目,在课程体系、教学内容、教学方法、教学管理等方面进行创新;创新人才培养模式,注重实践教学,积极探索研究性教学改革;突出师资队伍建设和能力提升。
4.2探索教学模式改革
在专业建设中不断深化教学改革成果,重点突出对学生实验能力、创新精神和创业能力培养。为了引导、激发学生的自主学习和合作学习的兴趣,充分调动学生学习积极性,培养探究和创新精神,教师在教学中大力推行小组讨论、案例教学、专题研究等多种形式的研究性教学方式。研究型教学首先在获得学校教改立项的“植物生理学”“微生物学”“生物化学”“细胞生物学”教学中开展,随后在其他专业课中逐步推广。为了培养学生的创新精神和知识技能的系统训练,本专业在“细胞生物学”“生物技术综合大实验”“基因工程”等课程中还专门安排了课程论文和课程设计,取得了良好的教学效果。
4.3提升开设实验质量
根据生物技术专业实践性强的特点和社会对高素质应用型人才的需求,坚持以先进的教学理念为指导,改造传统的以依附和印证理论为主的实验模式,建立以能力培养为主线,分层次、多模块的实验教学体系的基本框架[5]。实验课程内容按基础性实验、综合性实验和设计性实验三个层次设置实验项目。其中,基础性实验教学包括基本技能训练和基础理论验证,以强化学生基本技能的训练,培养学生自主获取知识和独立实验能力,启迪学生创新意识为目标,按照由浅入深、由宏观到微观的认识规律,安排由个体和群体水平到细胞水平、分子水平的基础实验课程,必修实验包括植物学、动物学、微生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学等实验;综合性实验教学以提高学生综合应用实验技能、分析和解决问题的能力,培养学生创新意识为目标;设计性实验教学以培养学生科学思维方法,发现问题,提出问题,进行科学研究能力和创新能力训练为目标,采取课题研究形式,实施个性化教育,为学生的选修实验。同时建立多种实验考核方法,统筹考核实验过程与实验效果,激发学生实验兴趣,提高实验能力。实验开出率为100%,其中综合性和设计性实验共69个,达到了实验总数的58.47%。有综合性、设计性实验的课程门数达到了100%。
【关键词】改革思路;课件制作;教学效果
我校《高等无机化学》课程是化学工程与技术硕士研究生的一门重要学科学位基础课,该课程对培养学生的创造能力,提高学生素质具有极其重要的作用,对“承前启后”,帮助学生巩固专业学习思想有重要影响。但《高等无机化学》课程是理论性很强的课程,如何运用现代化教学手段,探讨新的教学模式,调动学生自主学习的积极性,实现优秀教学资源的共享,切实提高高等无机化学课程的教学质量和教学效果,是广大高等无机化学教育工作者急需研究的课题。本课题广泛吸收国内外高等无机化学优秀教材的精华和全国高等无机化学课程建设的经验,并结合我校化学工程与技术硕士研究生的特点,开发研制具有我校特色的高等无机化学课件,对提高高等无机化学课程教学质量具有重要作用。
一、高等无机化学教学改革思路
我院高等无机化学课程改革的总体思路为:整合教学内容,强化对学生创新能力的培养,着重提高学生的科研能力以及科学素质。根据上述的总体思路和教学的基本要求, 着重介绍高等无机化学各分支具有开创性的新成果。 介绍当前高等无机化学的研究前沿和研究热点,以使学生能了解当前无机化学研究的发展方向,同时优化教学内容,研制高等无机化学多媒体课件,探讨高等无机化学多媒体教学效果。
二、高等无机化学多媒体课件的研制
根据化学工程与技术研究生专业的需要,以研制高等无机化学多媒体课件,其内容包括元素周期系和相对论效应、酸碱理论和非水溶液、热力学函数和无机物性质、分子对称和群论、过渡元素化学、原子簇化合物等章内容。采用理论与实践相结合的方法,边研究边实践。开发多媒体课件要求以内容丰富、特色鲜明,符合21世纪高等教育改革和发展的大趋势。课件开发力求①内容精练、重点突出;②界面美观、布局合理;③易于操作;④图文并茂、形象生动。探讨如何发挥多媒体、网络技术的优势,探讨信息化教学的新模式,切实提高高等无机化学课程的教学质量和教学效果。我们制作的高等无机化学多媒体课件共包括5章内容,第1章元素周期系和相对论效应;主要讲多电子原子的轨道能量;原子结构次级周期性及周期系中的相对论效应;第2章酸碱理论和非水溶液;主要介绍质子酸碱理论、Lewis酸碱理论、软硬酸碱理论、非水溶剂酸碱理论;第3章热力学函数和无机物性质;晶格能与离子化合物的稳定性,键能与共价物质的稳定性及热力学性质和盐类的溶解性;第4章分子对称和群论;简单介绍一些分子的对称元素、对称操作和群论的基础知识;第5章过渡元素化学;主要介绍过渡化合物的电子光谱及磁性,八面体场配合物、平面正方形场配合物与四面体场配合物取代反应的理论区别;第6章原子簇化合物。主要主要介绍硼烷、碳硼烷的基本结构和成键方式;增补了高等无机化学实验16学时,以增强学生的综合创新动手能力。高等无机化学课程用传统的教学手段很难使学生理解掌握,采用多媒体教学手段,使内容更加形象化、具体化,有助于学生的理解,使学生有更加直观的感觉,调动了学生的主观能动性、学习兴趣。
三、高等无机化学教学方法和教学手段的改革
高等无机化学教学方法和教学手段的改进是提高教学质量的措施之一,采用先进的教学方法和教学手段,拓展课堂的时间和空间,会极大地提高教学效率和教学质量。多媒体教学能改变传统的“粉笔加黑板”的教学模式和教学方法,另外,多媒体教学的信息量比较大,能增加课堂教学的生动性和直观性,大大地改善传统教学中存在的一些问题,提高教学效果。根据专业的特点,我们对高等无机化学课程内容进行了调整,调整后的课程突出了高等无机化学与其他学科的交叉,有利于学生能力的培养。
我们开发了一套高等无机化学电子课件作为学生上课使用,逐步实现高等无机化学教学与管理的网络化,有利于教与学,是提高教学效果的良好途径之一。
四、高等无机化学课件在教学中的应用
为了学生能很方便地进行自主学习,教师也能很方便地更新教学内容。为今后的学习和工作打下良好的基础。采用高等无机多媒体教学时应该注意以下环节:
1、采用灵活机动的教学方式,尝试了多种教学方法,如: 采取探索、研究型教学和学习模式启发式、讨论式、互动式、交流式、充分调动学生学习的积极性; 在组织课堂教学时,对部分教学内容鼓励学生自学,如对称操作和群论的基础知识,原子簇化合物,金属有机化合物等。引导学生如何阅读参考资料,怎样吸取知识的精华,促进学生学习的积极性和主动性,获得良好的教学效果。
2、将多媒体技术与优秀教学资源有机结合,黑板与课件有机结合,满足教学体系、教学方法和学生学习的要求,激发学生学习高等无机化学课程的兴趣,提高研究生教学的质量,建立立体化、现代化的教学的新体系,有利于创新人才的培养。
3、在教学过程中,在讲解时教师有时难以把握授课进度和重点。学生不需要在课堂上忙于抄笔记,课后利用拷贝的多媒体课件可以自由复习,提高了高等无机化学教学效果和学生的学习兴趣。,使多媒体课件的制作更加完善,授课内容更加丰富灵活。随时在课件制作中增加最新最前沿的进展内容。经过对教师授课思路的整理,更可能给研究生教育带来新的活力和学习的主动性。任课教师备课时,可以根据教学内容和教学目标需要,利用教学资源库中多媒体资源中的原始素材,如文字、动画或是录像等形成具有鲜明个性特点的教案和课件。
4、采用多媒体课件备课时间要比传统的备课花费时间更长,只要充分修改电子教案,充分认真备课,在讲上下大功夫,一定会获得满意的教学效果。
5、使用多媒体授课时,教学进度与传统的黑板授课教学进度要保持一致,多媒体授课节省时间,把剩余的时间放在内容分析上,举一反三,化难为易,这需要教师有渊博的知识面,有丰富的教学经验,才能适应教学要求。
6、课件必须授课教师亲自制作,亲自修改,用自己制作的课件上课才能发挥最佳效果,否则,采用别人的课件上课,自己又没有很好的修改,这样教学效果打折扣。如果使用他人课件上课,教师必须在认真修改课件的基础上进行教学,才能获得较好的教学效果。
7、采用课件授课,翻页要慢,给学生留有思考时间,发扬传统教学的优点和多媒体教学的优点二者有机结合,是提高多媒体教学效果的成功关键。
8、每讲完一次课,课后及时修改课件,课后备课,效果更好。
五、总结
高等无机化学作为我校化学工程与技术硕士研究生的一门重要学科学位基础课,教学难度确实很大,我们经过几年来的教学实际经验,通过采用灵活多样的教学方法,研制好多媒体课件,用好多媒体课件上课、科研与教学相互渗透, 全面提升教学效果和教学质量。
致谢
本论文得到江苏省教育科学研究所课题(2010-R-17272)资助,特此致谢!
参考文献:
[1]金安定,刘淑薇,吴勇.高等无机化学简明教程[M].南京:南京师范大学出版社,2007.
[2]高军.我国高等教育研究的“学科指向性”特点的形成及其面临的挑战[J].中国高教研究,2006,(9): 37-40.
[3]孙汉文. 教材建设的原则与实践- 关于几个关系问题的处理[J].高等理科教育,2006,(1):106-108.
关键词:无机化学 卓越工程师 改革
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2014.17.041
2009年12月教育部正式启动了“卓越工程师培养计划”。该计划旨在培养造就具有创新能力、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才,为建设创新型国家、实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势,增强我国的核心竞争力和综合国力。
《无机化学》是化学化工类卓越工程师教学的第一门专业基础课程,承载着服务后续基础和专业课程的功能,对化学化工专业骨干课程的学习起着至关重要的作用,在整个课程体系中具有重要地位。因此,《无机化学》课程的改革成功与否,极大地影响着后继课程的改革成败,对卓越工程师计划的顺利实施起着至关重要的作用。要想达到应用型卓越工程师的培养目标,我们还必须进一步深化本课程体系和教学改革,加大改革力度,力争为培养出创新和实践能力强的、满足现代化学化工行业需要的应用型工程人才起到应有的作用。
无机化学课程改革的深化必须从以下几个方面开展。
1 推进教学内容和教学方法改革
第一,加强与其他基础化学课程的联系和交叉:无机化学与有机化学、分析化学、物理化学并称为四大基础化学课程。无机化学是其他三门课程的奠基课程,教学中要与其他三门课程在教学内容、教学方法以及知识应用等方面进行很好的协调配合。第二,调整教学的重点,突出重点,化解难点:无机化学的教学内容非常丰富,主要包括化学基本理论和元素无机化学两大类。在教学中,我们要改变以往无的放矢,课时分配一刀切的状况,将重点放在化学基本理论的掌握上,使无机化学真正起到承载其他基础课程的奠基功能,更好的服务后继课程。对“原子和分子结构”等历来的教学难点,应多与学生讨论,在课时分配和授课深度上进行探索,予以更好的把握,改变以往对学生情况不甚了解,教师主导课程进度的状况。第三,革新无机化学教学方法:因“材”施教:根据不同的教学内容,采用不同的教学方法。改变以往呆板的教师填鸭式教学,根据教学内容,充分选用讲座,视频,讨论等新颖的授课方式,激发学生的学习兴趣;师生讲授结合。对于较为难以把握的化学理论知识,应主要由教师讲授和学生练习相结合;而对于内容较为易于掌握的元素无机化学部分,应采用学生讲授,教师点评,学生小论文和讲座等丰富多彩的教学方式,使学生充分参与到教学中来,体验到教学的乐趣。
2 深入实验教学方法改革
革新教学理念:在无机化学实验教学的改革中,将无机化学实验课从隶属于理论课,以验证理论和训练技能为主,忽视学生能力的培养的僵局中摆脱出来,要以“卓越工程师”为培养目标,强化实践能力、创新思维和意识的培养; 拓宽基础,淡化二级学科界限,突破原四大基础化学实验课程及化工多门实验单独设课的课程体系,按照制备、性能测试与表征、工程实践与应用这一主线,实行分阶段(培养基本实验能力阶段,培养研究和创新能力阶段)实验教学模式。开设计划学时外的开放实验,培养学生的创新能力:在基础化学实验课上,增设计划学时外的开放实验。主要包括学生补做或重做计划学时内的实验及进行公选题和自选题的实验。在施行的过程中坚持以学生为主的开放实验原则,保证学生能在课余时间进行开放实验的训练。以化学竞赛的形式吸引学生参加无机化学实验,激发学生学习兴趣:组织大学生基础化学技能赛,并在此基础上选拔优秀学生参加省大学生基础化学技能比赛。
3 完善课程考核机制
改变以往评价主体为单一教师的状况,吸引学生加入课程考核的主体中来。由师生共同根据评分标准对学生的平时成绩进行评分,发挥学生的主人翁意识,使考试不再神秘化,激发学生的教学参与热情;改变以往考核方式以闭卷为主的考核方式,加入课程小论文,平时测验等新的考核元素。同时,可将期末考核的闭卷笔试改为A4纸半开卷考试。即允许学生携带一张A4纸进入考场,学生可在复习时将认为与该门课程相关的重要内容书写在该A4纸(单面)上考试结束后,与试题卷、答题卷一并上交.避免考试死记硬背应考的情况,提高学生的应用能力;评分标准规范化。
这些改革措施的可行性在于,首先,改革侧重于教学方法和教学内容的变更,结合学校和教学实际,项目实施不需要高昂成本,运作简便,充分调动学生的学习积极性,在学生中推行容易被学生接受和认可,改革阻力较小;其次,高校教师可塑性强,改革阻力小,愿意为培养“卓越工程师”进行积极的探索和实践,能够接受新事物和新方法,对教学热情高涨,愿意为国家和社会培养合格人才贡献自己的力量。
总之,无机化学教师应该根据“卓越工程师教育培养计划”中对“卓越工程师”的要求,积极探索无机化学教学内容和教学方式的改革,更新教学理念,深入推进多方位、多层次、多模式的本课程的改革实践,寻找适合学校特色的无机化学教学之路,为后继课程的改革实践和学生能力的培养奠定基础,为国家和社会培养一批未来化学化工领域的卓越工程师做出应有的贡献。
参考文献:
[1]陈喜蓉,陈早明,李敏.基于“卓越工程师计划”创新型人才培养下的《化学反应工程》课程实践教学[J].广东化工,2014,41(5):172-175.
[2]高建荣,刘化彦,韩亮.基于工程实践与创新的化工类人才培养体系构建与实施[J].高校经济,2012,45(4):188-189.
作者简介:赵平,广东药学院医药化工学院,广东中山 528458
关键词: 无机化学课程 教学改革 教学实践
无机化学课程是大学化学化工专业的一门重要基础专业课。无机化学课程一般开设在大学一年级,其授课对象为只具有中学化学知识基础的学生,一方面,当前教学内容与中学化学脱节现象比较严重,另一方面,跟不上现代无机化学的发展,因而远不适应创新型化学化工人才的培养。如何使无机化学课程紧跟时代要求,如何使学生对现代无机化学学科内容有真正的认识和了解,是大学无机化学课程面临的难题和挑战。我根据自己近几年来无机化学的讲授经验并结合现代无机化学的发展趋势,对无机化学课程的教学内容和教学方法进行了一定的探索和实践,具体做法如下。
一、更新教学体系,丰富课程内容
在以往的无机化学教学中,化学教育专业、化学专业、化学工程专业和应用化学专业基本上都采用同样的无机化学教材,并没有区分出各个化学化工类专业的特点和培养目标。在充分调查研究的基础之上,我们对不同专业的无机化学教材内容进行了重新选择,例如化学教育专业主要采用师范类大学编撰的教材,注重基础知识的教学,为学生以后走上教师岗位打下良好的基础;工科类化学专业要面向技术、面向应用和锻炼实践能力。同时注重各个专业的共性和共同的技能训练[1―4]。
国内的无机化学教材多为20世纪80年代出版,内容略显陈旧,多为传统无机化学的内容,而近年来新兴起的无机化学新的分支学科和领域,如生物无机化学、无机材料、纳米材料等的发展在教材中涉及较少,已不能反映当今无机化学学科的全貌。因此,我们适应新形势的需要,改革无机化学课程的教学内容,对一些传统的内容进行合并,同时在授课中加强无机化学中新理论、新知识的介绍,例如具有特殊物理、化学性质的纳米材料和在生物医学领域有广泛应用的仿生合成无机材料,等等。
二、改革讲授方法,提高教学质量
无机化学研究范围较广,因而教学内容庞杂分散,特别是元素部分知识的讲授,章节之间缺乏联系和系统性,内容枯燥无味,不便于学生对知识的掌握。因此在教学中要突出重点,寻找规律,例如可将原子结构部分的元素性质(原子半径、电离能、亲和能和电负性)周期性变化及分子结构部分的价键理论和分子轨道理论与元素部分知识的讲解联系起来,用理论来阐明具体的化学问题,通过具体事例将原本抽象、晦涩的知识变得更加形象生动,便于学生理解掌握。在化学平衡部分的学习应注意不同的平衡之间的联系和共性,酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡虽然类型不同,都可用化学平衡的基本原理来研究,只是化学反应平衡常数应用于不同类型的平衡时表现形式不一样,如解离常数、溶度积常数、稳定常数等。
利用传统的课堂板书讲授原子结构和分子结构等内容时,学生不能直观、形象地理解相关概念,比如,在原子结构部分中关于原子轨道的角度部分概率分布图和分子结构部分中的分子轨道图很难在黑板平面上表现出来。利用多媒体教学手段可以很好地解决这个问题,通过课件可以将抽象难懂的原子结构和分子结构以直观、形象的三维立体图展现出来,图文并茂的讲解可以调动学生学习的积极性,增加课堂传授的知识量,增强课堂教学效果[5]。此外,我们还通过校精品课程的建设建立无机化学课程的网站,提供大量的教案、课件和化合物性质的数据库等资料,便于学生在课外浏览学习。除了新的教学技术的应用外,还要重视传统教学方法的作用,例如,对一些重要的理论性较强的公式,采用板书进行详细的推导。将现代的和传统的教育技术相结合,可达到较好的教学效果。
三、重视习题课,增强掌握知识的能力
习题课并非用来应付考试,主要目的是加强学生对知识点的掌握和理解。习题内容应与理论知识相呼应,并可对不同的知识点进行对比和归纳总结,有利于学生回顾和复习学习过的内容。传统的习题课主要采用教师讲授的方式,学生主要为被动地“填鸭式”接受。我们认为应该改这种习题课的模式为讨论的方式。对一些知识的难点,由教师提出疑问,让学生对具体的内容进行分组讨论,发表自己的意见,最后由教师对讨论内容进行总结,在讨论过程中他们的思路会更加清晰,对知识的掌握也会更加透彻。在习题课的整个过程中,让学生充分参与,有疑问、有争论、有讨论,使学生的分析问题和解决问题的能力得到了提高和锻炼。
四、改革考试方法,提高综合素质
考试是人才培养的一个重要环节,也是检验学习效果和教师教学效果的一个手段。以往评价一个学生的成绩好与差,一般只看期末考试的卷面成绩的好与差。我们认为此种考核方法有一定的弊端,从适应素质教育和创新能力培养的高度来看,这种形式还是远远不够的。一方面,很多学生只注重书面知识的学习,而忽略了综合能力的提高,另一方面,一些学生平时学习不努力,考前突击复习,甚至还有作弊等投机行为。为此,我们改革了单一的考查考试方法,采用课后练习、平时测试与科研小论文相结合;笔试与口试相结合;闭卷考试与开卷考试相结合;老师评分和学生评分相结合等多种形式的考核方式。采用这种全面、丰富的考试内容和全程性、多种形式的考核方式,可对学生的知识水平、能力进行全面考查,同时能对学生综合素质的提高起到促进作用。
总之,对大学无机化学教学内容、教学方法和课程体系进行改革,既丰富了学生无机化学知识,又充分体现了现代无机化学学科的发展趋势,课程教学改革有利于提高学生的实践能力和创新能力,也有利于实现化学化工各专业的培养目标。
参考文献:
[1]大连理工大学无机化学教研室编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1990.
[2]北京师范大学无机化学教研室等编.无机化学[M].北京:高等教育出版社,1981.
[3]张祖德编.无机化学[M].合肥:中国科学技术出版社,2008.
一、“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向
1 怎样做“教学名师”?“教学名师”工程为广大教师指出了努力追求的方向。“教学名师”要有一定的教育科学研究能力,有丰富的教学经验和独特的教学风格,这使过去长期困扰“谁教得好”的软尺子有了硬标准:
“教学名师”要有高尚的师德和真挚的教育感情。他们具有高尚的道德品质和教师职业道德,敬业爱岗,忠诚党的教育事业,有高度的事业心和强烈的责任感,为人师表,教书育人。我校首位国家级教学名师奖得主史启祯教授就是这样的人。史启祯教授除了在外开会和生病,每日(包括假期)都早早来到办公室,思索着学科的发展,精心的耕耘,在爽朗的笑声和细语中与学生探讨论文和教材。他说:“教师应该用自己的风范来影响感化学生,更要用自己最真挚的情感关心和爱护学生。”
“教学名师”要有扎实宽厚、广博精深的知识结构。教师知识渊博,思维活泼,才能在教学中把握全局,融会贯通。史启祯教授曾三次赴美国西北大学与美国科学院院士、原美国化学学会主席巴索洛教授合作、学习,巴索洛教授称他是“实验艺术家”。史启祯教授任教期间,先后主持了7次国家自然科学基金研究项目,其中有两项中美之间的国际合作研究项目,280余篇研究论文中有140多篇是发表在sci源期刊上。在世界著名杂志《美国化学会志》上发表的4篇论文被国外杂志、专著引用600余次。作为学术带头人,最早成立了国内第一个物理无机化学研究所和陕西省物理无机化学重点实验室,于2007年与化学系其他两个省重点实验室一起组建了西北大学合成与天然功能分子化学教育部重点实验室。先生的教学理念“科学研究可以改变一个人的气质,可以改变一个人的风范,可以改变一个人对书本知识的看法,甚至可以改变一个人的世界观,而老师就是要通过课堂教学这个渠道,将这些变化传递给学生,进而引发他们的变化”,在改变着、丰满着我校的无机化学学科。
“教学名师”要创造性地从事教育工作。教师的观念一方面影响自己的教育行为,一方面对学生的身心发展存在显著的影响。史启祯教授善于突破原有的凝固的思维模式,创造性地获取、加工、输出新的教育信息,不断更新教学理念和内容,在教学手段、教学的组织形式上突出创造性的特点,努力培养具有创新精神和实践能力的人才。他在11年中将《无机化学与化学分析》出版了三个版本,使之成为迄今教指委为应化专业立项编写的唯一一本专业基础课教材。先生主笔翻译出版了《过渡元素金属有机化学》、《无机化学》、《无机化学前沿》、和《空气敏感化合物的操作》,通过精品教材引进先进教学理念。他以“瞄准国际前沿,推动我国无机化学课程体系和教材内容的现代化”获得了陕西省和国家优秀教学成果奖。
“教学名师”要有高超的教育科学研究能力、丰富的教育经验和独特的教学风格。史启祯教授在对美国大学考察的基础上,提出了“必须要改变我们已有的教育观念”,开始了新的探索,他要创建一个平台,一个能将中外高等教育理念性相融合的平台;他又提出“教学和科研是鸟的两只翅膀,二者缺一不可”。因此,先生乐此不疲,在国内外教育期刊上,率先试验“无机化学”的双语教学,耗费14年主译4本外国精品教材——体现着“只有将中国传统教学思想与西方现代教育思想实现完美融合,教学改革才有出路”的教学理念。先生认为“不能将当代标志性成果当作一种时髦的点缀,我们的着眼点甚至也不能只是介绍成果本身,而是隐含在成果背后的科学思维方法”。就是在这种先生首先拥有雄厚的科研背景、先进的教学理念、辛勤的耕耘和收获氛围中,我们才能时刻关注国际上学术研究的进展状况,消化理解这些最新研究成果,才使我校无机化学学科成为了一个锐意进取的团队。的确, “教学名师”的效应在这里产生。
2 以“教学名师”为榜样,促进了教师队伍建设。“教学名师”工程使我校开展一个以“教学名师”为榜样,促进教师队伍建设的活动,对于稳定我校良好的教学秩序,实现把我校建设成为国内一流国际知名的研究型大学的目标至关重要。首先,从思想上要认识到这一举措是办学理念的重要内容之一,名师的效应就是一所学校的效应,建设高水平的师资队伍是高校发展的根本措施。其次,要注意从基层培养抓起,从树立旗帜、建立团队抓起,抓好学校层次的名师建设。第三,要创建一个公平竞争的机制,最大限度地激发教师的积极性,营造宽松的学术气氛,激发教师的创造激情。在这样的努力下,我们无机化学教研室的唐宗薰教授荣获了第二届高等学校教学名师奖。西北大学的两位高等学校教学名师奖获得者都出在无机化学教研室,他们又同时获得陕西省教学名师奖。还有两位教授获得了校级教学名师奖(西北大学定名
转贴于
为教学质量奖)。
名师为广大教职员工树立了榜样,使广大教职员工不断提高政治素质和业务水平,牢固树立质量意识和创新意识,敬业爱岗,扎实工作,为进一步提高西北大学的教学科研水平和管理水平做出了应有的贡献。
二、“国家级精品课程建设”工程为教学质量的提高奠定了基础
教育部推进国家精品课程建设具有很强的针对性。我校在这一工程建设中,讨论了“课程建设规划要注意什么”、“教学队伍建设难在哪儿”和“关于教学如何实现现代化”问题,严格按照“一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点”建设示范性课程。从2003年至今,我校有校级精品课程38门,省级精品课程34门,国家级精品课程11门。2007年度又有22门校级优质课程申请参评校级精品课程。唐宗薰教授主持的“中级无机化学”和高胜利教授主持的“无机化学与化学分析”两门课程被评选为国家级精品课程。这两门课程在全国得到了好评,影响巨大。其中“无机化学与化学分析”课程已建设了资源丰富、界面新颖的网络资源(全国已有53个网站使用和传播),从学生学习到同行备课,多层面起到了辐射示范作用,发挥了精品课程的带动作用,为国内同类课程教学提供了一套从教材到教案、从课堂讲授到课外学习的完整的、可行的教学模式。该课程已经受到了广泛的关注和好评,制作精良的课件被众多网络纷纷转载,得到了兄弟院校学习和讲授普通化学课程的学生、老师的一致称赞:“是大家学习和讲授普通化学课程的好帮手”。
三、“面向21世纪课程教材”建设工程为教学质量的提高打冲锋
教材改革的基本要求是在原有的基础上有所创新、有所发展;立足于我国国情,学习国外经验,为国内服务,体现中国特色;要解放思想,实事求是。我们无机化学教研室史启祯教授主编的《无机化学与化学分析》和唐宗薰教授主编的《中级无机化学》分别作为“面向21世纪课程教材”和“十五”国家级规划教材由高等教育出版社出版。这两本教材突出了人本教育、实施差异教育的思想;着眼于社会和个人的发展需要,着眼于学生能力和智慧的培养,着眼于学生素质的全面提高。合理解决了以往教材只强调学科的系统性、忽视学生综合能力培养和岗位对人才规格的要求,专业面过窄、直接影响对社会需求复合型人才的培养和课程设置与教材内容不能及时更新、内容陈旧、不能体现新知识、新技术、新工艺、新方法,不能体现科技发展的需求和时代的特征与课程结构和内容缺少弹性、缺乏设置合理的选修课目、不利于安排教学等问题。前者具有明晰的定位、实现“立体化”、全新的构架、很强的可读性和探索了低年级开展双语教学形式等特点,2007年荣获陕西普通高等学校优秀教材一等奖,先后入选高等教育“百门精品课程教材建设计划”选题研究项目、陕西省“教学研究重点项目”、国家“十一五”教材规划项目和国家自然科学基金委“国家基础科学人才培养基金教材建设项目”。后者填补了无机化学与高等无机化学之间的“中等”水平,完成了同一学科三个不同层次的课程体系。正如黄春辉院士的评价:“我认为作者自始至终在深度和广度上,在知识层次和编写方法上都认真地把握住了‘中级’这个位置。这是一本内容丰富,很有特色,符合教改方向的教材。”
四、“教学科研训练”工程是高等理科教育教学质量提高的催化剂
教育部与国家自然科学基金委联合设立的“国家基础科学人才培养基金”,旨在促进科学研究与教育的结合,加强本科生科研能力训练和综合素质的提高。这是提高高等理科教育教学质量的又一举措,取得了预期效果。在这项基金的资助下,我们化学系顺利入选国家基础科学人才培养基地,成为陕西省和国家级化学实验教学示范中心,成为陕西省“具有工学和医学背景的化学拔尖创新复合人才培养模式创新实验区”。
论文关键词:无机化学实验;教学改革;实验教学
化学是实践性很强的学科,实验教学在化学教学中占据举足轻重的地位,是一种特殊形式的教学活动。它和理论课内容环环相扣,有助于学生及时理解消化理论课的内容,并增加学生学习的兴趣,具有其他教育活动所不可取代的功能,是培养学生创新能力教育中最重要的一个环节。
无机化学是华北电力大学应用化学、能源化工、环境工程、环境科学等专业的重要专业基础课程,它紧承高中化学,不仅是各专业课的基础,同时也是其他化学基础课的基础。无机化学实验是无机化学课程的重要组成部分,是学生入学后的第一门化学实验课程,对于学生理解掌握无机化学课程的基本原理、培养动手能力和创新思维能力起着至关重要的作用。其基本教学目标可归纳为三个方面:训练学生良好的实验室工作习惯和素养;训练学生的基本实验操作技术和技能;培养学生具有独立进行实验研究工作的初步能力。而在华北电力大学无机化学实验的教学中,原教学体系已经不能满足培养学生创新能力的要求,因此对原课程教学体系及教学方法进行改革变得尤为必要。
一、无机化学实验教学的现状及存在的问题
现华北电力大学应用化学和能源化工专业设立了“无机化学实验A”课程,学时32;环境工程和环境科学专业设立“无机化学实验B”课程,24学时。与其他“211”院校的对应专业相比,华北电力大学的无机化学实验学时明显偏少,如果仍延续传统的理论验证实验模式,无法达到教学目标的要求。所以如何在有限的时间内为学生提供符合学习规律、具有先进性、适合于本科生使用的无机化学实验教学体系是亟待解决的问题。
目前存在的主要问题如下:
(1)实验学时少:目前“无机化学实验A”仅能开设12个实验,主要是基本理论验证实验和常见元素性质实验,制备、分离、鉴定等综合性较强的实验较少;“无机化学实验B”只能开设9~10个实验,元素部分的实验基本无法开出,远远不能满足学生的求知需要。
(2)实验教材内容陈旧:所用的教材是2000年自编的讲义,采取“示范型”的编写方式,形式呆板,缺乏对实验理论、方法、特点的系统介绍,使实验教材停留在实验操作指导的水平上,学生在实验中基本上是“照方抓药”,处于被动状态,不能很好地达到培养实验能力的目的。
(3)实验教学方法比较单一:在实验教学中,仍局限在“验证理论”或“仪器的使用和操作方法训练”的模式上,沿用几十年不变的学生预习,教师课堂讲解,学生按实验步骤操作,课后完成实验报告的老一套做法,使实验课落后于科技的发展和时代的要求,制约了实验教学水平的提高以及学生实验能力和素质的培养。
(4)考核方式不科学:目前在实验成绩的评定上,主要依据实验报告和学生实验操作的情况。由于有部分学生无故旷课,甚至相互抄袭实验报告,或是照着实验书通篇抄写,造成实验成绩评定不能全面反映学生实验能力的高低,使得学生在思想上产生了重理论轻实验、重实验操作轻实验设计、重实验结果轻实验结果分析论证的倾向。
无机化学实验教学改革的目的是建立一个无机化学实验教学的新模式,使无机化学实验具有教学内容前瞻性、教学方法创新性、教学手段现代性的特点,积极促进无机化学实验课教学质量的提高。对无机化学实验的教学体系进行改革,完善教学内容,改革教学方法和考核方法,引入网络教学手段以弥补学时不足,对于提高无机化学实验的教学效果,培养学生独立观察、分析实验现象和作出结论的能力以及科学工作方法显得尤为必要。
二、无机化学实验教学体系的改革
无机化学实验在化学实验教学中占有特殊地位,是学生化学实验教育的第一门实验教学课程,学生的兴趣和学习态度如何会直接影响今后整体化学实验教学的效果。华北电力大学无机化学实验的教学改革应全面分析调研无机化学实验课程内容、方法,找出存在的问题,以学校培养创新人才的教学目标为宗旨,对课程体系进行全面改革,并在实际教学实践中验证改革的效果。
1.课程体系的定位
通过调研工作分析比较国内知名综合性大学、行业大学应用化学和环境专业无机化学实验设立情况。调研结果显示,国内大学无机化学实验或单独设课、与分析化学实验合并设立“无机及分析化学实验”或四大化学统一设立“大学化学实验”课程,但无机实验部分的内容80%左右相同,20%为各校根据自身特点设立的实验,如化工大学的无机制备、地质大学的岩层分析,农业大学的土壤性质等;同时和后续课程教师沟通,了解后续课程对化学实验技能的要求。通过研究讨论对我院各专业无机化学实验课程教学体系有了比较明确的定位:即夯实基础,注重特色。也就是在课程体系中确定70%左右的内容为无机化学基本理论和基本知识实验,30%左右为与专业特色相关的实验。
2.教学内容改革和教材编写
将实验内容分为三个模块,分别为“一般理论验证及基本操作训练实验”、“元素性质实验”、“综合性和设计性实验”。每个模块的训练目的不同。根据华北电力大学化学和环境专业各自的特点分别编写适合的教材。在编写中注意筛选、精简、删除、合并教材实验内容,突出电力特色,如对化学专业增加“去离子水的制备和水质检验”;对环境专业,增加“电厂化学车间酸碱废水性质及处理”等与专业相关的实验内容,增加学生的学习兴趣。同时提高综合型设计性实验在整个实验课程中的比重,对原设计性实验进行修改,以期更适应学生的认知水平,在每个验证实验中也增加如混合离子的分离鉴定等设计性小实验,兼顾学生基本操作能力训练和学生创新思维能力的培养。
三、实验教学方法改革
实验教学方法的改革是改革的中心。如何在短短几十个学时中达到培养学生进行化学科学研究的能力的目的是改革要解决的主要问题。
首先,根据“三大实验模块”各自的训练目的循序渐进地采用“指导”、“启发”和“探讨”三个阶段的教学方式。在一般实验中,以“指导”为主,训练学生对实验设备、实验操作方法和化学基本原理的熟悉、掌握。在综合性实验中,启发学生如何发现问题,如何一步步地解决问题。在设计性型实验中,由学生自行拟订方案,动手实验,教学方法以探讨为主,鼓励学生充分发挥创造力和想象力,运用各方面的知识自行设计实验方案,自已探索,独立解决问题。
其次,充分利用多媒体课件、网络教学等教学资源。由于课时限制,无机化学实验很多内容都无法让学生在实验室完成。实行实验室开放制度、建立实验网络平台是解决这一问题的有效手段。无机化学实验仪器和设备主要是玻璃仪器,不需要特殊维护,开放实验室几乎不需要额外的费用,可为基础好的、学有余力的学生提供课外学习和小型研究的场所;建立实验室网络平台,将无机化学课程中涉及到的各种物质图片和由于学时限制无法开出的实验制成视频上网,学生利用课余时间可以在网上观看学习。不仅可以使实验内容更加丰富,省时省力,激发学生的学习兴趣,产生较好的教学效果,还可以培养学生驾驭现代教育信息技术的能力。
四、实验教学过程管理改革
加强实验教学各环节的规范化管理,确保学生能力的提高。为此可把实验教学过程分为预习、实验、报告、总结四个环节,对四个环节的教学管理建立规范化的内容和质量指标体系。实验前要求学生写好预习报告,实验时首先提问学生实验有关的操作和现象,讲解时只给学生讲解一些注意事项,实验过程中及时指出学生操作中的问题,并对学生的操作进行打分,对每一步的内容与指标尽量做到量化,使教学双方在整个实验教学过程中都有据可依。
五、改革实验考核方式,提高学生的学习积极性
关键词:材料化学专业;课程体系;优化策略
为社会培养合格的“高级材料化学专业人才”是材料化学专业教育的本质[1]。目前,各高等院校不断优化材料化学课程体系,使其更加科学化和合理化。科学完备的课程体系是知识结构和能力培养的优化组合,材料化学专业课程体系是材料化学人才培养方案的核心,对材料化学专业人才培养起着至关重要的作用。材料化学专业课程体系的优化首先是课程体系和教学内容的整体优化。
一、优化材料化学专业课程体系的必要性
1.高等教育改革的需要。
目前,优化课程体系,改革教学内容,构建合理的知识结构,注重理论联系实际,更新教学手段是高等教育改革的需求。优化课程体系不仅要使它所包含的专业基础课、专业课、实践课等形成相互联系的统一整体,而且要充分体现培养目标和培养规格。
2.现代科学技术发展的需要。
近年来,随着材料化学专业教育课程论及教育理念的发展,我们根据材料科学发展规律,对材料化学专业课程体系进行了两次优化调整(分别为2008年下半年和2012年上半年)。我们优化的材料化学专业课程体系能够体现材料化学专业教育特色,完善材料化学专业课程体系,加强材料化学专业的学科方法论教育。
3.市场经济发展的需要。
优化材料化学专业课程体系能够反映社会和市场经济对综合性专业人才的要求。优化的材料化学专业课程体系应该充分体现以就业为导向的思想。我们倡导与专业相关的知名企业家走进课堂开展必修课教学,实现在校内与企业的对接,强化学生的就业意识,提高学生的专业技能。
二、现行课程体系存在的问题及其成因
1.办学特色不明确。
专业建设存在一些薄弱环节,如材料化学课程体系的基础课平台不够规范,课程设置不够科学,教学进程安排不够合理,等等。此外,由于材料化学专业办学时间短,存在专业学科定位不准,专业人才培养目标不够明确,课程体系不够科学等问题。近年来,为提高教学质量,适应社会对人才的需求,很多高校开展了人才培养和教学体系研究。因此,有必要对材料化学专业课程体系的建设进行思考。
2.课程设置理念滞后。
在材料化学专业课程设置中,我们受传统的重视知识传授的狭义专业概念的限制,不够重视独立思考习惯、自学能力、动手能力和生存能力的培养。同时,在课程设置中存在社会需求、学生的就业取向、市场前景等的考虑程度不够周到等问题。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到本专业的学术训练,而且受到广泛的通识教育,把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心和有雄心的智者。
3.实验教学条件欠缺。
优化实践教学应该体现以下三个方面内容:一是毕业实习、毕业论文(设计)实行“分类指导,分流培养”。学生可根据个人从业需要,撰写高水平的实习报告,获取名副其实的学分。二是优化实践教学进程。各专业可根据专业特点和人才培养需要,科学、合理地确定毕业实习的时间和进程。三是增设创业实践环节。学生可通过创业训练、第二课堂与创新活动,获得创新、创业学分。而我们现行的材料化学专业的实践教学环节,因人力资源和物质资源等原因,欠缺根据学生需要安排实习和创新性实践内容。
4.师资队伍建设力度不够。
师资队伍是优化课程体系的执行者,也是培养材料化学专业人才的主导者。先有优秀的教师,后有优秀的学生,再有品牌专业[2]。材料化学专业成立以来,我们加大力度引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的博士研究生数名,充实了本专业的教师队伍。目前我们正在通过各方努力引进高水平教师,加强材料化学专业的师资队伍建设。
三、课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现,是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。
课程体系是构建人才培养方案的核心内容,其是否科学合理,对培养高质量人才目标具有决定性的意义。我们通过选择、整合与调适课程体系等措施优化了材料化学专业课程体系。
1.调整教学计划,优化专业基础课内容。
(1)优化材料化学专业的无机化学课程内容
材料化学专业课程体系是材料化学专业人才培养方案的核心,课程体系的科学性直接影响材料化学专业的人才培养质量。因此,随着材料化学专业办学条件的改善和教学理念的科学化,有必要优化材料化学专业课程体系。我们现行的材料化学专业课程体系中无机化学课程是大学一年级学生的必修课程。此门课程的指导思想直接影响学生在大学学习的思维模式和获取知识的习惯,这个阶段也是在大学一年级学生从中学学习模式转变成大学学习模式的关键时期。因此我们有意识地培养学生的独立思考意识和自学能力,为学生将来的学习工作打下良好的基础。
无机化学课程内容包括理论部分和元素部分。我们认为无机化学理论部分内容是无机化学课程的核心部分,元素部分内容是辅助部分。目前无机化学课程详细介绍理论部分内容和元素部分内容。我们对材料化学专业的三届(2007、2008、2009级学生)90名同学进行问卷调查,结果80名同学不赞成全部介绍无机化学元素部分内容,而是希望在老师的指导下以自学方式完成无机化学元素部分内容的学习。
对元素部分内容我们采取了抓典型元素性质的分析和讨论,引导学生掌握学习元素化学知识的方法;通过实例指导学生去认识一个元素、一族元素或一类元素;逐步了解结构—性能—功能之间的关系;初步掌握如何通过查阅参考书、手册汲取知识的模式。其余元素部分内容我们设置为自学内容。
(2)优化材料化学专业的高等数学课程内容
高等数学作为高等院校的基础学科,承担着培养学生数学能力,提高学生逻辑思维能力,为专业课程学习提供数学思想和数理方法论的任务。高等数学是化学、生物、物理、材料物理、材料化学专业的基础课程。目前一些普通高等院校的课程设置中有生物、化学、材料化学专业的“生化材”类高等数学教育教学。而随着材料化学学科与数学学科的交叉日益加深,定性定量分析发展迅速,材料结构分析、材料物理性能测试计算时需要更深的高等数学知识,所以我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学教学。同时我们在材料化学专业的高等数学课程内容中增加了线性代数的内容,以便达到材料结构测试和性能计算的知识要求。
(3)材料结构分析方法课程的教学形式的优化
测试方法在材料化学专业的发展起着非常重要的作用。随着科学技术的发展,人们对材料性能的要求日益广发和苛刻,对材料性能及其组分和微观结构的关系越来越感兴趣,因而不断出现新的研究方法。测试手段也越来越多样化,实验方法的数量随着科学技术的发展而急速增加。因此我们把材料结构分析方法课程的教学形式进行优化。具体做法是任课老师在课堂上介绍材料结构和性能测定仪器的原理,然后到实际仪器设备房间进行教学。学生在仪器管理人员的指导下,利用化学与环境科学学院和内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的科学仪器设备完成本课程的学习内容。这样设置学生自己动手测定样品的结构和性能的课程,有助于提高学生的动手能力和解决实际问题的能力。
(4)以专业前沿知识讲座充实课程内容
课程内容应当随着社会、企业、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容常常是数年,甚至数十年前的人类材料科学知识的概括。所以,任课老师要根据自身研究工作经历及时充实现代材料科学知识,优化课程内涵结构。材料化学专业老师可以采用以下三种方法:一是将现代材料科技成果恰当地融入到基础课教学中,用新的材料科技内容去改造、替代、充实陈旧的教学内容,并处理好知识的继承和发展的关系,使其有机地融合在一起;二是开设材料加工新技术课程内容或开展材料设计加工科技活动,激发学生的兴趣,提高他们的动手能力;三是开展能够反映本学科专业前沿知识、最新科技成就的专题讲座。
2.加强实践教学,优化课程类型。
根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求,材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等内容[3]。
多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效手段,通过实验来研究物质及其变化规律,使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力,一定的科学研究能力和创新能力[4]。在材料化学专业实验教学上,充分考虑实验内容的科学性和系统性,选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容,着重培养学生的创新能力。全面开放所有实验室,给学生创造开展专业综合技能训练的场所,提高学生的专业素质。
目前,在各级有关部门的支持下,按材料化学课程体系要求能完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学任务。但是经济欠发达地区的高等院校的材料化学专业的实践教学课程出现了一些新情况。以往三四十人的实习队伍进入企业、经济实体完成实践教学任务。而今,大型企业自动化程度很高,实习生很难进入车间进行实地实践学习,微小企业又没有能力接收大量实习生,加上专业实习经费的缺乏等原因,材料化学专业的实践教学课程无法实现“大部队”形式的实习任务。所以,我们对材料化学专业实践教学课程进行了优化。我们设置了适合地区特点的、按学生兴趣分成由五—八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行不同内容的实践的多元化实践教学模式。在不同的微小企业完成实践教学课程时我们注重学生自身管理和实践指导老师巡视管理相结合,保证实践教学过程中的实习效率和学生安全问题。
改变材料化学专业现行毕业论文模式,允许学生做毕业论文时根据自身兴趣爱好和就业取向选择课题,可以在学院老师的指导下完成毕业论文课题,也可以在科研所、企业、经济实体完成毕业论文课题。
3.增设自学选修课程,优化课程结构。
目前我院材料化学专业的课程体系中没有设置自学性选修课程。材料化学专业教育不仅仅是传授材料科学相关的知识,更重要的是传授获取知识的方法,以便学生顺应社会需求选择性地学习新领域的新知识而提高生存能力。社会需求多元化的当今时代,需要的人才不是单一性人才,而是综合能力较强的复合人才。所以,在材料化学专业课程体系中增设自学性选修课程是社会和科学发展的必然要求。
培养学生的自学能力是丰富学生知识面的重要措施,是教师的基本职责,是素质教育的必然要求,是终身学习的客观需要。优化教学理念和教学观点是培养学生自学能力的前提条件,激发学生的学习兴趣是培养学生自学能力的关键所在,营造学生自主主动学习的舆论氛围是培养学生自学能力的重要环节,科学指导学生自学是培养学生自学能力的基本内容,科学的评价标准是促使学生自学的原动力[5]。在材料化学专业课程体系中增设自学性选修课是提高学生自学能力的一种措施。
目前,材料化学专业课程体系中的化学与社会、化学史等课程完全可以设置为自学性选修课程。优化的材料化学课程体系中应有无机化学元素部分的一些内容,还应有自学性选修课程。只有这样才能给学生创建重视自学,提高自学能力的学习环境。
总之,优化材料化学专业课程体系是材料科学发展的客观需求,是培养合格的材料化学专业人才的要求。优化材料化学专业课程体系是我们办学条件改善和教学理念提升的产物。我们主张在课程体系设置中遵循学生的认知规律,留给学生足够的空间,让学生独立思考自己有兴趣的材料科学问题。同时,我们给学生创造进行独立或在老师指导下的半独立实践活动的条件。采取上述无机化学课程、高等数学课程、实践教学课程和自学性选修课程的优化措施,可培养具有独立思考材料化学专业问题、具有一定自学能力和动手能力的符合社会需求的专业人才。
参考文献:
[1]王燕露.论高等教育的本质[J].科技信息(高校讲坛),2011,(33):216-220.
[2]张婧,孙建三.麻省理工学院培养创造创新型人才论析[J].黑龙江社会科学,2004,(4):130-132.
[3]高等院校材料化学规范讨论稿[EB/OL].高等院校理工科教学指导委员会通讯,2006,9.
[论文关键词]药学专业 无机化学 校本教材 编写 规则
我国高职教育的发展与发达国家相比起步较晚,但近几年由于国家和社会的高度重视和大力支持,其发展速度迅猛,应运而生的高职教材建设也得到了快速发展,几年内出版了大量高职教材,其中不乏高质量的好教材。职业技术教育主要是为区域经济的发展培养人才,但由于各地区经济发展方向的差异,对人才的专业需求不同,技能侧重不同,要求掌握程度也不同,因此在教学中很难做到统一标准。为更好地服务于本地区医药企业的发展,通辽职业学院化工学院无机教研室根据教学实践探索,编写出对外服务于企业的需求与发展、对内适应于学生具体情况的高职药学专业的无机化学校本教材。
一、药学专业无机化学校本教材编写的思路
教育部曾就高职教材的建设问题明确提出,高职理论课应该“以应用为目的,以必需、够用为度”。因此,在校本教材的编写过程中,应该注重理论与实践的联系,突出职业能力的培养,弱化其理论性,教材内容的知识点应明确具体,充分体现高职教育教学的特点,体现以学生为主体的教学理念。从本质上讲,所有课程的体系都是对教材内容的筛选、组织、实施的体系。无机化学是药学专业的基础课,任务是为学生学习药学专业课做准备,为学生将来的就业服务,为学生的后续教育打基础。因此,在无机化学校本教材的编写过程中,教专业课需要的基础知识,教就业岗位需要从业者掌握的知识和能力。从专业角度出发,以相应的职业资格标准为导向,吸纳新知识、新技术、新方法,打破传统学科体系的束缚,围绕必需的知识点组织、编排教学内容。从学生客观实际情况出发,根据学生的知识基础和接受能力,以科学有效的方法和手段实施教学。
二、成立长期相对稳定的校本教材编写组
药学无机化学为学生学习药学专业课做准备,为学生将来的就业服务,在成立校本教材编写组时,吸纳专业课教师和医药企业专家参与,编写组成员以承担药学无机化学课程教学的教师为主,由承担药物化学、药物分析、药剂学、药理学等课程教学的教师和药厂的行家共同组成。编写组成员在教材编写过程中,负责教材内容的制定、编写、试用、跟踪、反馈、修正直至定稿。
三、药学专业无机化学校本教材编写的细则
1.依据岗位和专业课的需要筛选教材的知识点。高职药学无机化学教材内容的确定程序是由药企的专家提供其需要的岗位培养目标,根据培养目标制定课程设置、专业课的教学内容,最后由承担药学无机化学课程教学的教师决定无机化学课程的教学知识点。药学专业课包括药物化学、药物分析、药剂学、药理学等,无机化学是专业课的基础,为其他专业课打基础,其知识点决定于专业课。根据专业课内容的具体需要,确定无机化学课程必须包括原子、分子结构;溶液、胶体溶液及表面现象、化学反应速率和化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化和还原和配位化合物等内容。这是进行专业课教学的前提和基础,必须坚持“实用为准”的原则,在编写过程中要弱化理论,打破传统学科体系的束缚,注重专业课的实用性,即根据专业课的需要,在教材内容的取舍上做到所选知识点是必需的、实用的。
2.知识点明确具体、重点突出、够用为度。围绕所选择的每一个知识点组织、编排教学内容,突出重点,目标明确、具体。重点就是专业课所需要的具体内容,目标就是专业课要求学生掌握的水准。这是一章中的核心内容,也是最终教学目标,其余内容均为其服务。核心内容是一章的教学重点,要精讲细讲,深入剖析,使学生牢固掌握,并达到灵活运用的目的,其深度以专业课够用为准,其广度以专业课及学生将来的继续教育够用为度。如酸碱平衡一章,其核心内容是缓冲溶液,包括缓冲溶液的作用原理、配制,属重点剖析的范围,要使学生在学习中运用自如。其中关于弱电解质溶液的pH计算,只推导出一元弱酸、弱碱pH的计算公式,在后续课程及后续教育中即已够用,对教材中出现的公式,如缓冲溶液的pH计算、稀溶液的依数性中的P=KbB 、Tb=KbbB 、Tf=KfbB 等,只要求学生掌握公式的使用,对其理论推导不做要求。根据专业课的需要在教材的深度和广度方面,力争做到深浅适中、宽广适度、简明适用。
3.调整难易梯度,符合学生认知规律。在每一章的知识体系中,内容均以核心内容为中心主线进行展开,包括的内容均为核心内容必须用到的,为最终教学目标做铺垫、做准备,并完成最终教学目标的任务。整章内容的安排、组织,要自成体系,每课节之间形成有机整体,并呈现出先易后难的自然梯度,符合学生的认知规律。如酸碱平衡一章教材的先后顺序是酸碱质子理论、水的离解平衡、溶液的酸碱性和pH、一元弱酸、弱碱溶液pH近似计算、酸碱指示剂、缓冲溶液,教材内容从前到后,难度呈逐渐上升趋势。每一章的教学内容均以高中化学教材内容为起点,甚至以初中化学的内容为起点,使教学起点尽可能低,内容简单扼要,便于学生接受。
4.增加应用性、激发学生学习化学的兴趣。教材的每一章知识体系,要根据其内容适当补充医药学方面的应用或意义,如在渗透压部分增加了与医药有关的渗透浓度、等渗、高渗和低渗溶液、晶体渗透压、胶体渗透压及其应用。在缓冲溶液的选择和配制及缓冲溶液在医药学上的意义中增加了实验室配制缓冲溶液的常用简便方法,介绍了人体血液中的主要缓冲系等。通过对实际应用的学习和了解,使学生充分认识到无机化学在医药学中是有的放矢的,激发学生学习化学的兴趣。
5.以人才的可持续发展为原则,培养学生的自学能力。考虑到现代产业结构的变化和生产者流动性的增强,要求就业者不断继续学习和回归教育,具备扎实的基础素质、较大的可塑性和较强的适应性;同时,还要兼顾到专业技术发展变化对理论知识的需求,以及毕业生职业岗位转换的客观要求,在教材的处理上要注重对学生学习能力和学习方法的培养。如元素知识在药学的专业课中很少用到,类似这样的内容,要进行筛选、整理,并作为选学或自学内容,保证学生在知识上不存在缺陷,又培养了学生的自学能力。如此,全部元素知识在教材中只用了两个专题:金属元素和非金属元素,使教材既突出了无机化学在药学中的实用性,又为学生在技能培养方面具有可持续发展打下了基础。
四、校本教材编写的注意事项及特点
【关键词】理科平台课 基础化学 课程体系
【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2014)10-0066-02
我国高校化学专业本科课程体系的基本框架形成于20世纪50年代,当时借鉴前苏联模式,以培养高级专门人才为目标,构建了四大化学课程体系,实验依附于理论课程,实施专业教育。近年来,随着高等教育的不断发展和教育改革的不断深入,对于大学化学教育提出了新的挑战。这些挑战包括:(1)社会需要创新型的人才,需要在快速变革下的社会里具有应变能力和高度竞争力的人才,国内大学的教育模式发生了显著变化;(2)社会价值观的多元化使得教育培养的目标开始多元化,从培养专门化学人才向培养具有化学背景的高素质人才过渡;(3)学生的自主意识逐渐增强,从被动接受转为主动选择。学生已经拥有更多选择课程、选择专业甚至选择院系的自由。
此外,课程结构不尽合理的矛盾也越来越突出。学科专业课程中,四大化学基础课比重大、学时多,内容重复严重,造成学时浪费,导致讲的内容用不上,要用的内容没有讲。同时课程结构和课程内容有交错重叠或衔接不紧密的现象,严重影响了课程结构整体功能的发挥和教学效果的提高。
在此情况下,国内一些实力较强的学校,纷纷开展教学改革,改变原有的本科教学思想和培养目标,在课程体系、教学内容和培养方法方面开展探索,建设适合大理科模式人才培养的基础化学课程新体系。改革的出发点都是以“加强基础、淡化专业、因材施教、分流培养”为办学方针,充分利用本校学科齐全的优势和良好的教学资源,实践本科阶段低年级通识和基础教育、高年级宽口径专业教育相结合的培养模式,突出基础、能力、素质三要素的全面发展,为研究生教育输送高素质、创新型生源;同时也为社会提供适应能力强的本科毕业生。这其中做得比较好的有北京大学、南京大学、南开大学、复旦大学等,而北京大学和南京大学的理科平台课设置方案又最具有代表性。
一 课程体系概况
北京大学首先在元培计划实验班中开设了理科平台课,而南京大学与此相对应的是理科强化班。这两个实验班均是在低年级实行通识教育和大学基础教育,在高年级实行宽口径的专业教育。一般是在第一学年设置大平台课程,学生在第一学年学习完毕后,在对自身特点、学校的学科状况、专业设置、培养目标以及其他情况有了进一步了解后,选择进一步学习的专业领域。第二学年按模块设置核心课程,学生可以选修数理类、化学生物类核心课程。从这一学年开始,无论是元培计划实验班还是理科强化班的学生,均开始按照各院系的教学计划进行选修课程的学习,但还归元培班或强化班管理。从第三学年开始,学生分流到各个院系,这一学年开设课程为各个专业的核心课程,第四学年为选修课程、科研训练课程和毕业论文阶段。由此可以看出,改革后课程体系建设的重心是第一学年的大平台课程。
二 课程体系的设计与安排
北京大学理科平台课中的化学课程为普通化学原理,课程开设对象为化学、生物、环境、地矿类专业方向的学生(数学、物理、信息、力学与工程专业方向的学生学学化学)。对于修化学专业方向的学生,随后开设的主干课程有定量分析、仪器分析、无机化学、有机化学、物理化学、结构化学及相关实验等。从课程内容上来讲,他们所开设的平台课普通化学原理类似于传统授课方式中的无机化学(上),但在内容处理上又与传统的无机化学(上)有较大的区别。普通化学原理教材为一册,包含的内容主要有六部分:(1)物态(气体、液体、溶液);(2)化学热力学初步;(3)化学动力学初步;(4)溶液化学(四大平衡);(5)物质结构(原子结构、分子结构、晶体结构和配合物);
(6)元素化学导论。
他们在课堂教学中减少了新概念比较少的四大平衡、溶液等部分内容,而把更多的时间放在对理解化学原理更为重要且学生感到比较困难的原理部分,如热力学、动力学和结构化学等。虽然这其中也列出了元素化学部分,但其课时数较少,仅仅是对元素化学进行简单的概况介绍,更为详细的内容放在了化学学院开设的后学的课程无机化学中。这样的课程设计真正体现了普通化学原理作为理科平台课的作用,因为对于非化学专业学生来说,过多地学习元素化学的知识没有多大必要。
南京大学理科平台课中的化学课程为“化学原理”,从字面意思可以看出,它们与北京大学一样,都是着重化学原理的讲授,但课程开设对象更广,包括数学、物理、天文、化学、生物、地质、地理、大气等专业方向的学生。后续的模块课程包括有机化学、有机化学实验(上)、谱学原理、物理化学实验(上)、仪器分析实验、生物化学为化生大类学生的必修课程。有机化学实验(下)和物理化学实验(下)为化学生物大类学生的选修课程。在通过大理科平台课程和化生模块课程后,专修化学方向的学生可以进一步修读材料与结构、结晶化学、高分子化学、高等无机化学和高等有机化学等化学专业核心课程以及其他化学类选修课程。交叉方向如生物物理方向等在通过平台课程后,根据需要可选修谱学原理、有机化学、生物化学、有机化学实验中的部分课程。
从南京大学的课程设计来看,他们对原有的化学课程进行了充分的整合和充实。新设计的化学原理内容丰富,包括原无机化学、分析化学(化学分析部分)和物理化学三门课程的主要内容,分上、下两册出版,具体内容包括:(1)物态(气体、液体、固体);(2)溶液化学(四大平衡)及定量分析化学;(3)热力学基础(包含统计热力学简介);(4)化学动力学;(5)物质结构(原子、分子、晶体和配合物结构);(6)元素化学。
由于化学原理涵盖的内容很多,因此不再开设后续课程无机化学。这样设计的主要优点有:(1)从基础化学教学的总体要求出发,删减了原三门课程中的重复部分和陈旧内容,融入了近现代化学的思想、内容和发展成就,增加了新的涉及学科前沿的内容。(2)该课程及教材的特色是注重全面系统地介绍化学学科的基本理论,使一年级学生对整个化学领域有全面的了解和认识,从而为进一步深入学习化学及其相关的知识打下良好的基础。(3)大大缩减学时(从原先的240学时减至140学时),为学生的主动性学习提供了时间保证。(4)配置有系列后续理论课程,如谱学原理、有机化学、生物化学、材料与结构等,构成了完整、全新的基础化学课程体系。
从两者的课程设计来看,南京大学的改革更彻底、更完善,课程体系中已经完全不见了无机化学和定量分析化学的踪影。这样的设计既有利也有弊,好处是大大缩减了学时,利于教授授课和学生自学,不利之处是这样的课程设计极大地增加了一年级学生的学习负担,对学生的知识接受能力要求较高。
三 实施效果
由上不难看出,通过理科平台课模式培养出来的学生将具有知识面宽、创新意识强、对交叉、边缘学科的适应性好的特征。学生有深厚的数理和化生基础、独特的知识结构,能够在不同学科方向之间作选择。如物理方向的学生可以在化学领域,特别具有向理论化学、量子化学等方向发展的潜力,在物理领域内也特别适合在凝聚态物理的某些方向发展;化学方向的学生也可以在物理、材料、生物、环境等学科发展,成为能适应边缘学科和很快进入学科前沿的人才。这样的学生将来走上科研道路后,与其他学生相比也将有更为出色的成就。据统计,南京大学强化班的学生在研究生阶段普遍都有高水平高质量的于国内外科技期刊。
总之,南京大学强化班的课程设计同北京大学元培班的课程设计相比,向前迈的步子更大,培养出来的学生知识面更宽。但这种模式的推行至少需要两个条件,一是学校的整体实力,二是学生的知识接受能力及智力水平,正因如此,这种理科平台课的人才培养模式在短期内还不能在更多的学校内实行。
参考文献
[1]教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会.高等学校化学类专业指导性专业规范[M].北京:高等教育出版社,2011
[关键词]无机及分析化学;能源化学工程;模块化;教学改革
当前,大多数工科专业将无机化学和分析化学的课程内容进行重新组合,形成无机及分析化学。通过系统地学习和掌握化学的基本概念、基本理论以及化学基础知识,培养学生对化学的兴趣和解决化学问题的能力。无机及分析化学中的化学热力学、化学动力学、物质结构、四大平衡理论是要求必须掌握的。这些基本理论和知识在能源化学中的应用是很基础的东西,能为后续专业课程的学习奠定良好的化学基础。[1]我们所开设的新专业能源化学工程,主要研究方向为:能源清洁转化、煤化工、环境催化、绿色合成、环境化工。它以化工的理论与技术为应用基础,围绕新能源利用与化学转化,实现能源利用和可持续发展。重视与提高课堂教学质量和推动无机及分析化学实验在培养学生动手能力与实验创新能力方面起着重要作用,是无机及分析化学课程改革必须直面的棘手问题。因此,进行模块化优化无机及分析化学教学内容、多方面激发学生学习无机化学的兴趣、充分利用现代多媒体技术革新教学方法、培养学生的知识运用能力、有效提高无机及分析化学课程教学质量,可以满足社会及区域经济的发展对人才的需求和素质教育的要求。
一、模块化优化无机及分析化学教学内容
所谓课程模块,描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,或是一个内容上及时间上自成一体、带学分、可检测、具有限定内容的教学单元,它可以由不同的教学活动组合而成。模块化教学强调理论教学、实践、练习、研讨的同步式一体化的教与学,强调在专业教学过程中,把理论、实践等环节紧密结合。基于以上课程模块化的考虑,将无机化学和分析化学两门课程的教学内容进行模块化教学(见表1)。由于将无机化学和分析化学的课程内容打乱后进行重新组合,导致概念和知识点多,各章节之间存在较强的独立性。[2]因此,要合理安排大一第一学期的教学内容,这样有助于学生转变思维方式和学习方法。
二、多方面激发学生学习无机及分析化学的兴趣
兴趣是最好的老师,良好的学习兴趣是主动学习的原动力。要学好无机及分析化学,激发学生的兴趣至关重要。[3]在绪论教学过程中,要做好本课程的介绍及发展前景和学生学习心理方面的工作,在无机化学教学中建立好教师、学生和教材三者之间的相互关系。第一,在绪论课上介绍无机和分析化学发展过程及发展前景,让学生认识到学习本课程的重要性,以达到激发学生学习兴趣的目的;接着主要介绍无机及分析化学的作用及学习方法和相关考核办法。第二,阐明化学与人类生活密切相关的环境、能源、材料以及人类社会生活中的热点问题,以此为载体深入浅出地介绍化学与人类生活、社会发展的关系。第三,在专业导论课上强调无机及分析化学是能源化工类相关专业的基础课,能为以后的专业课学习和将来从事工作奠定基础。第四,通过新生认知见习,让学生在参观相关无机化工企业中获得感性认识;在平时的课堂教学中,利用一些贴近生活的例子解答知识疑惑,激发学生的学习兴趣。第五,建立合作学习小组,布置课后课题作业,利用网络资源学习无机及分析化学,查找相关资料完成课程论文作业。
三、充分利用现代多媒体技术革新教学方法
在无机及分析化学教学中,利用现代多媒体技术革新教学方法能提高教学效果。要面对的教学问题有:课前制作精美的多媒体课件,发挥多媒体课件的优势;主讲教师课堂讲授“动”与“静”结合,活跃课堂气氛;不可彻底忽略传统的板书;进行多媒体技术与传统教学技术相结合,有效提高课堂教学效果。[4]第一,使用多媒体技术教学可以模拟化学反应历程,让学生清晰地看到原子或分子的拆分及重新组合的过程,化抽象概念变为具体事物,这样可以加深学生对化学概念的理解。如,Flas制作了各种类型分子杂化轨道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成过程。第二,采用多媒体教学手段展示教学重点、难点,实现人机对话,有助于学生理解和记忆课本内容。第三,进行多媒体教学时,应以学生为主体,但教师依然是教学活动的组织者和引导者。
四、培养学生知识的运用能力
通过学校组织学生参加各类化工学科竞赛活动是调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程兴趣的重要举措。[5]第一,积极组织学生参加广西各类化学实验技能竞赛,坚持开展国家级、省部级大学生创新创业实验项目。第二,为了鼓励和培养大学生创新能力,学院组织学生参加化工年会化工论文竞赛。第三,开放实验室,鼓励学生积极参与到开放实验室的研究课题;设立创新实验基金,由学生自由申请,对实验取得阶段性成果的学生给予创新基金资助。此外,改革无机化学教学方法,必须将传统的验证性实验转变为新型的探究性实验,通过探究性实验培养学生的创新能力。在导师的指导下,学生在设计实验方案中能够开发智力、培养良好的实验素养,锻炼自学能力。
五、适应能源化工专业要求方面的改革
能源化学工程专业是一个综合性、实践性很强的专业,在理论教学上要求学生掌握能源化学工程基础理论和相关技能。在实践教学上,应明确教学过程中的内容重点和难点,尤其是热力学方面的内容应该重点详细讲解,使学生更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律,为低碳环保使用能源奠定基础。我们针对实践性很强的能源化学工程专业,依据其专业的特点实施校内实训和校外实习相结合,使课程实验、课程设计、毕业设计、社会实践活动等环节能为培养具备高素质的能源化学工程专业人才服务。此外,我们还完善校内实验实训和校外实习基地的建设,向企业提供人才培养方案,共同建设与加强人才培养方案中的实践性教学环节。在实践评价体系的建设中,收集专家评价、教师评价、实习接收单位评价、系(分院)自评、学生评价等信息,做到以评促建。
六、结论
本文针对我校能源化学工程专业开设的无机及分析化学课程,在优化教学内容、激发学生兴趣、利用各种教学方法、培养学生能力以及适应专业要求方面对教学环节进行了总结和探究。加强基础理论知识教学使学生具备扎实的实践技能,进一步培养学生的创新能力,提高教学质量,能为培养能源化学工程专业创新型人才奠定基础。
[参考文献]
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[2]孟广波,毕孝国,付洪亮.能源化学工程专业优化实践教学体系研究[J].中国电力教育,2014(3):145-146.
[3]朱清,李成胜,张征林.无机及分析化学教学改革初探[J].化工时刊,2013(4):49-50.
[4]芮光伟,蒋珍菊,岳松.无机及分析化学课程教学改革与实践[J].高等教育研究,2007(3):75-76.
目前,材料化学专业培养出的学生也不能完全适应社会和市场对人才的需求。这就要求材料化学专业课程体系必须充分体现以就业为导向的思想,提高学生的专业技能,强化学生的就业意识,使学生在考研、就业方面具有较强的竞争力。因此,材料化学专业课程体系的改革迫在眉睫。
现行课程体系存在的问题及其成因
1.办学特色不明确。自我校材料化学专业招生以来,在办学过程中发现在专业建设上存在一些薄弱环节,如专业学科定位不确定,专业人才培养目标不够明确、课程体系中基础课平台不够规范,课程设置不够科学、合理等。究其原因,主要由于材料化学专业建立时间短,办学经验不足。
2.课程设置理念滞后。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到严格的专业训练,而且还应受到广泛的通识教育,把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心、有雄心的智者。在材料化学专业课程设置中,由于受传统观念的影响,侠义专业概念的限制,只要求知识的传授,对学生独立思考能力、自学能力、动手能力和生存能力方面的培养没有足够的重视。同时,在课程设置中存在对社会需求、学生就业、市场前景等考虑不周等问题。
3.实践、实验教学条件欠缺。实践、实验课程是培养学生的动手能力、分析问题和解决问题能力必不可少的教学环节。起初,我们以三、四十人组成的实习队伍进入企业、经济实体实习。而今,大型企业自动化程度很高,实习生很难进入车间进行实践操作,另外,经济欠发达地区的大型企业为数不多,小型企业又没有能力接收大量的实习生,加上实习经费的短缺等原因,无法实现“大部队”形式的实习。在实验教学方面,由于条件所限,只能开出部分专业课的实验。
4.专业教师缺乏。师资队伍是优化课程体系的执行者,也是人才培养的主导者。先有优秀的教师,后有优秀的学生,再有品牌专业[2]。我校材料化学专业建立以来,虽然引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的数名博士研究生充实本专业的教师队伍,但是由于地域和待遇的局限,专业教师数量有限,还是不能完全满足教学的需求,目前正在通过各方努力引进高水平的教师,以加强本专业的师资队伍建设。
课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现,是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。课程体系是否科学合理,对培养高质量人才目标具有决定性的意义。今年,为提高教学质量,适应社会对人才的需求,学校开展了人才培养和教学体系改革研究,重新制定“2012版本科人才培养方案”,借此契机,化学与环境科学学院对材料化学专业课程体系作了重新修订,通过选择、整合与调适等措施进行了材料化学专业课程体系的优化。
(一)调整教学计划,优化专业基础课内容教学计划是一门课程授课的整体规划,随着社会经济和科学技术的发展,教育结构不断发生变革,教学计划也必须不断改革。在本次修订人才培养方案的同时,材料化学专业也调整了教学计划,对各门课程的教学内容进行了优化。
1.无机化学课程。现行的材料化学专业课程体系中,无机化学是大学一年级学生的必修课程。本课程的教学直接影响大学一年级的学生的学习思维方式和学习习惯。也是他们从中学的学习方式转变为大学学习方式的关键时期。在本阶段,我们有意识地培养学生的独立思考能力和自学能力。无机化学课程内容包括理论部分和元素部分,对于材料化学专业的学生来说,无机化学课程的理论部分是课程的核心,元素部分是辅助内容。在调整教学计划前,我们就无机化学课程的讲授内容对本专业三届(90人)学生进行了问卷调查,结果显示,89%的学生不赞成讲解课程的全部内容,认为无机化学元素部分可在教师指导下进行自学。在元素部分的教学中,教师以典型元素的性质进行讲解,然后同学生一起讨论,通过实例指导学生去认识一种元素、一族元素以及一类元素,逐步了解元素的结构—性质—功能之间的关系,使学生掌握学习元素化学知识的方法。另外,我们在化合物的性质教学中,教会学生如何查阅相关工具书、参考书和手册等,这样,其余元素部分设置为自学内容。
2.高等数学课程。高等数学是材料化学专业的一门必修课程。目前我院材料化学专业使用的教材为“生化类”《高等数学》。随着材料化学学科的知识量迅速增加,对材料的定性定量分析、材料结构分析、材料物理性能测试等技术的要求,需要高深的高等数学知识。因此,我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学。同时,在高等数学课程中增加了线性代数的内容,以达到材料结构测试和性能计算知识的要求。
3.材料结构分析方法课程。测试方法在材料化学专业的发展中有着非常重要的作用。随着对材料的性能、组成和微观结构的深入研究,新的研究方法、实验方法和测试手段越来越多样化。因此,我们把材料结构分析方法课程的教学分为理论讲授和仪器操作。首先,教师在课堂上讲解测定材料结构和性能的仪器,然后学生到仪器实验室进行观摩,在教师的指导下学生自己动手测定样品学习操作。另外,还可借助内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的部分高档仪器进行学习。
4.专业前沿知识讲座。课程内容应随着社会、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容往往是数年、甚至数十年的科学知识总结。为及时补充材料科学领域的新知识,我们将现代材料科技成果融入到教学中,用前沿的材料科学研究内容去充实陈旧的教学内容,在人才培养方案中增加了专业前沿知识专题讲座课程,及时传授本学科的前沿知识和最新研究成果、动态。
(二)加强实践教学,优化课程类型多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效的手段,通过实验来研究物质及其变化规律,使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力、一定的科学研究能力和一般的创新能力[3]。根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求,材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等等内容[4]。在材料化学专业实验教学中,充分考虑实验内容的科学性和系统性,选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容,以培养学生的创新能力。学院全面开放所有实验室,给学生创造开展专业综合技能训练的场所,提高学生的实验能力。目前,在各级有关部门的支持下,按材料化学人才培养方案的要求,材料化学实验室基本具备完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学条件。学院倡导请相关的知名企业家、工程师指导部分实践教学,实现学校与地方大中小型企业的对接。根据各企业的实际,按照学生意愿分成由五至八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行多元化的实习。材料化学专业对学生完成毕业论文(设计)实行分类指导和分流培养的方式,改变以往的毕业论文撰写模式,允许学生在教师的指导下根据自已的兴趣、爱好以及个人的从业需求选择毕业论文课题,可以在本学院教师的指导下,也可以在科研院所、企业、经济实体中科技人员的指导下完成毕业论文(设计)。#p#分页标题#e#
关键词:教学研究;教育观念;教学理念;教学方法
一、转变教育观念就会有做好教学研究之动力
大学教育中存在的问题,例如教师对本科教育目标缺乏清晰的认识等,已不容回避。在这些问题上没有教育观念的转变,就不会有做好教学研究之动力。
1.大学本科教育的目标是培养人才[1-3]
多少年来,中国大多数教师认为“传道授业解惑”是天经地义的。然而,在社会发展无止境、科学发展无止境、知识无止境、学无止境的大背景下,传统的教师角色已基本上不适应了,或者说是远远不够了。教育的根本目的是培养德、智、体、美全面发展的社会主义建设者和接班人,要把培养人才作为高等学校的第一职责。在新的教育目标下,教师必须与时俱进,尽快适应角色的转变。
这个教育观念的转变可从国外名牌大学成为大师摇篮中得到启示[4]。哈佛大学前校长德雷克·博克在《回归大学之道》一书中总结认为[5],大学的培养目标应该是多方面的,确定了大学本科教育的八个目标应该是:表达能力、批判性思维能力、道德推理能力、公民意识、适应多元文化的素养、全球化素养、广泛的兴趣、为就业做准备。
2.大学教师对本科教育的态度至关重要
教师是大学本科实现教育目标的身体力行者。我国大学教育已经由精英教育过渡到了大众教育阶段,现在的大学教育应该是“以学生为主”,应着眼于社会和个人的发展需要、着眼于学生能力和智慧的培养、着眼于学生素质的全面提高。再则,课程改革的可能空间和限制因素在很大程度上蕴含于教师文化之中,教师文化(包括价值取向、教学文化、师德文化等方面)为它们提供了总的框架。我们认为,教师教育观念的转变是教育改革成功的关键。
倘若不进行这样一种教育观念的转变,那就会出现诸如教师承担过多的科研和校外咨询任务,忽视教学和学生,使教学过于简单化;感受不到必须不断寻求更新、更好的教育方法的压力,也就体会不到应该尽可能提高教育质量的紧迫性。
二、提升教学理念就会有做好教学研究之策略
教学理念是指人们对教学和学习活动内在规律的认识的集中体现,同时也是人们对教学活动的看法和持有的基本态度和观念,是人们从事教学活动的信念。明确表达的教学理念对教学活动有着极其重要的指导意义。
1.提倡高校教师先要当教育家再当科学家
大学里的科学家与科学院系统的科学家是有所不同的。身处高校,教师除了搞科研以外,首要任务就是培养人才。中国近代力学之父钱伟长认为:“大学教育的过程,就是必须要把一个需要教师才能获得知识的人,通过几年学习, 其毕业时培养成不需要教师也能获得知识、无师自通的人。换言之,大学教育的一个重要任务, 是培养学生获取知识的能力。”[6]这就是说,大学教师首先要当好教育家,完成培养好人才的任务。
美国著名的物理学家、1965年诺贝尔物理奖得主费曼(Richard Feynman1)不仅是物理学家而且是教育家。在获得的诸多奖项中,费曼特别感到自豪的是1972年获得的奥尔斯特教育奖章[7]。复旦大学前校长谢希德教授是享誉海内外的著名固体物理学家、教育家、社会活动家、第三世界科学院院士,她去世后新民晚报的纪念文章称“她首先是教育家其次是科学家”赢得了众人的仰慕。
2.提倡高校教师要科研和教学两只翅膀都硬起来
在高等学校里必须是两个中心一支队伍,教学必须与科研结合,教学不能和科研分家。教学没有科研作为底蕴,就是一种没有观点的教学,没有灵魂的教育[6]。
为此,我们提倡大学教师“让教学和科研两只翅膀都硬起来”的理念[8]。认为忽视教学的教师不是一名好教师;不搞科研的教师,不会是一名优秀教师。教学和科研是相辅相成、相互促进的[9]。
3.提倡要把教学研究当做科学研究那样重视
教学研究犹如科学研究一样,要有理论性、科学性、前沿性、应用性和示范性。归根结底,是要有创新性,即:我们应该研究什么,我们能研究什么,我们研究的特点是什么,要表现出研究课题的新思想、新方法和新结论。因此,教学研究立题和研究方法很重要,要把它升华到一定的理论层面。
三、改变教学方法就会有做好教学研究之效果
周远清在首届“中国大学教学论坛”上讲到如何提高高等教育质量时说:“我认为可以从以下两个问题着手。一是建设一支高水平的师资队伍。……二是教学方法改革与创新的问题。”他提倡“开展一次教学方法的大改革”,认为“如果教学方法不来一次大的改革,我觉得中国的高等教育想培养出高素质的人才、创新思维的人才是比较困难的。”[10] 教学方法的改革不光是个技术问题,不能只被作为实现教学目的或完成教学任务的手段,事实上,教学方法本身也具有教育功能,选择正确的教学方法和正确运用教学方法,有助于发挥大学课程的综合教育功能,尤其是德育功能,从而促进学生知识、智力和品德等方面的综合发展,成为既有出色的专业素质,又有良好的道德品质的人[11]。结合教学实际实施教学方法之改变的做法,确实会提高本科教学质量。
1.国家精品课程“无机化学与化学分析”的创建和成效
为了将本科核心课程“无机化学与化学分析”创建成国家精品课程,我们按照“一流的教师梯队、一流的教学思想、一流的教材、一流的教法、一流的教学设备”去做,把如何凸显基础扎实、知识面宽和科学思维活跃成为本课程创新改革的指导思想。强化精品课程意识,致力于有特色的立体化教材体系建设。主教材历经10年磨砺,出版了5个版本[12]。到2005年,发展成为包括纸质辅助教材《无机化学与化学分析学习指导》和电子辅助教材《无机化学与化学分析电子教案》在内的立体化教材[13,14],完成了应用化学专业首门基础课程建设的硬件工程,成为专业发展的支柱。
2.加强合成化学教学,完善化学课程结构
化学课程结构中,要解决专业基础课和重要的综合训练之间的脱节,重视开设“合成化学”是个好办法。在多年对本科生开设“无机合成化学”课程的教学基础上,重新研究该课程的教学目标和要求、内容和方法,合理解决内容的基础性与先进性、与综合实验和研究性实验的配合、注入科学研究思维的教学方法等关系,同时编写《无机合成化学简明教程》[15]。两年来新教材的使用,使本科生在毕业论文和基础科学人才培养基金项目研究中激发了学习热情,增长了想象力,使学生达到从以前的“就这样做”过渡到了现在的“为什么这样做”的目的,大部分学生都有了较高水平的研究论文和专利。
3.将一门理科基础课程建设成通识教育核心课程
在论述通识教育中应充满专业知识元素、化学是自然学科的中心学科、“化学与社会发展”课程的内容最能体现文化素质教育等之后,提出了应把“化学与社会发展”课程建设成通识教育核心课程的观点[16]。出版了《化学·社会·能源》教材[17],作为巩固、提高该课程质量的保证。
4.教学方法的探索和实践
所谓体现教学方法本身的教育功能,就是要进行教学方法的改革,完成《化学专业教学基本内容》中指出的“本科教学不只是传授知识(基础的、前沿的),更要传授获取知识的方法和思想,培养学生的创新意识和科学品质,使学生具备潜在的发展能力和基础(继续学习的能力、表述和应用知识的能力、发展和创造知识的能力)”这一指导思想。实践中,在《无机化学与化学分析学习指导》第二版中[13],增写了对主教材教授的“指导意见”;提倡大纲式教学方式,追求“以学生为中心”的理念[18];提升“元素化学是无机化学的主脉”和“加强元素化学教学是学科发展的需要”等教学理念[19],提倡“授人以渔”,而不是“授人以鱼”。
5.重视化学实验的训练
实验教学是实施全面化学教育最有效的教学形式。无机化学实验既为学好无机化学所必须,也是一名化学家成长的基础。我们很重视编写与理论课程配套的实验教材。课程组在20世纪80年代编写出版了当时国内无机化学仅有的三本新实验教科书之一《无机化学实验》[20]。1998年出版了《无机化学与化学分析实验》[21]。2011年又编写出版了新版《无机化学与化学分析实验》[22]。在“大学化学实验系统改革”课题组编写出版的三本《大学化学新实验》[23-25]中结合科研成果编写有7个由科研成果转化的新实验。实现了从教育规律和教学实践两个角度着力实现“1+1﹥2”的设计目标,成为了实施素质教育和创新能力培养的重要推动力。
6.重视教学工具书的编写
工欲善其事,必先利其器。信息时代就是知识经济年代,尤其是学习化学,工具书必不可少。常使用工具书可以提高学生的自学能力,有利于后续文献课的开设。20世纪80年代我们翻译并出版了前苏联的《无机化合物性质手册》。针对化学元素的不断增多和实用化学元素周期表的不令人满意状况,在学校资助下,先后立项编写并出版了4个版本的《化学元素周期表》[26-28]。徐光宪教授说:“这是我见到过的最新、最好的周期表,包含的信息量丰富。一定会被化学界同行所接受。”
综上所述,要落实“提高质量是高等教育的生命线”的精神,就必须提倡高校教师要像做好科学研究那样去做好教学研究。要做好教学研究就得不断转变教育观念、提升教学理念和改变教学方法,要按照教育教学规律去探索一套行之有效的研究方法。
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1.办学特色不明确。自我校材料化学专业招生以来,在办学过程中发现在专业建设上存在一些薄弱环节,如专业学科定位不确定,专业人才培养目标不够明确、课程体系中基础课平台不够规范,课程设置不够科学、合理等。究其原因,主要由于材料化学专业建立时间短,办学经验不足。
2.课程设置理念滞后。合理的课程设置理念是让每一位学生不仅受到严格的专业训练,而且还应受到广泛的通识教育,把学生培养成有专业知识、有爱心、有责任心、有雄心的智者。在材料化学专业课程设置中,由于受传统观念的影响,侠义专业概念的限制,只要求知识的传授,对学生独立思考能力、自学能力、动手能力和生存能力方面的培养没有足够的重视。同时,在课程设置中存在对社会需求、学生就业、市场前景等考虑不周等问题。
3.实践、实验教学条件欠缺。实践、实验课程是培养学生的动手能力、分析问题和解决问题能力必不可少的教学环节。起初,我们以三、四十人组成的实习队伍进入企业、经济实体实习。而今,大型企业自动化程度很高,实习生很难进入车间进行实践操作,另外,经济欠发达地区的大型企业为数不多,小型企业又没有能力接收大量的实习生,加上实习经费的短缺等原因,无法实现“大部队”形式的实习。在实验教学方面,由于条件所限,只能开出部分专业课的实验。
4.专业教师缺乏。师资队伍是优化课程体系的执行者,也是人才培养的主导者。先有优秀的教师,后有优秀的学生,再有品牌专业[2]。我校材料化学专业建立以来,虽然引进了固体材料化学、无机功能材料、催化材料、分子生物学等领域的数名博士研究生充实本专业的教师队伍,但是由于地域和待遇的局限,专业教师数量有限,还是不能完全满足教学的需求,目前正在通过各方努力引进高水平的教师,以加强本专业的师资队伍建设。
二、课程体系的优化策略
课程体系是高校人才培养目标、课程指导思想、课程设置、课程结构及教学管理模式的综合体现,是学校办学特色、学科专业特色和人才培养特色的综合反映。课程体系是否科学合理,对培养高质量人才目标具有决定性的意义。今年,为提高教学质量,适应社会对人才的需求,学校开展了人才培养和教学体系改革研究,重新制定“2012版本科人才培养方案”,借此契机,化学与环境科学学院对材料化学专业课程体系作了重新修订,通过选择、整合与调适等措施进行了材料化学专业课程体系的优化。
(一)调整教学计划,优化专业基础课内容
教学计划是一门课程授课的整体规划,随着社会经济和科学技术的发展,教育结构不断发生变革,教学计划也必须不断改革。在本次修订人才培养方案的同时,材料化学专业也调整了教学计划,对各门课程的教学内容进行了优化。
1.无机化学课程。现行的材料化学专业课程体系中,无机化学是大学一年级学生的必修课程。本课程的教学直接影响大学一年级的学生的学习思维方式和学习习惯。也是他们从中学的学习方式转变为大学学习方式的关键时期。在本阶段,我们有意识地培养学生的独立思考能力和自学能力。无机化学课程内容包括理论部分和元素部分,对于材料化学专业的学生来说,无机化学课程的理论部分是课程的核心,元素部分是辅助内容。在调整教学计划前,我们就无机化学课程的讲授内容对本专业三届(90人)学生进行了问卷调查,结果显示,89%的学生不赞成讲解课程的全部内容,认为无机化学元素部分可在教师指导下进行自学。
在元素部分的教学中,教师以典型元素的性质进行讲解,然后同学生一起讨论,通过实例指导学生去认识一种元素、一族元素以及一类元素,逐步了解元素的结构—性质—功能之间的关系,使学生掌握学习元素化学知识的方法。另外,我们在化合物的性质教学中,教会学生如何查阅相关工具书、参考书和手册等,这样,其余元素部分设置为自学内容。
2.高等数学课程。高等数学是材料化学专业的一门必修课程。目前我院材料化学专业使用的教材为“生化类”《高等数学》。随着材料化学学科的知识量迅速增加,对材料的定性定量分析、材料结构分析、材料物理性能测试等技术的要求,需要高深的高等数学知识。因此,我们把材料化学专业的“生化类”高等数学调整为“理工类”高等数学。同时,在高等数学课程中增加了线性代数的内容,以达到材料结构测试和性能计算知识的要求。
3.材料结构分析方法课程。测试方法在材料化学专业的发展中有着非常重要的作用。随着对材料的性能、组成和微观结构的深入研究,新的研究方法、实验方法和测试手段越来越多样化。因此,我们把材料结构分析方法课程的教学分为理论讲授和仪器操作。首先,教师在课堂上讲解测定材料结构和性能的仪器,然后学生到仪器实验室进行观摩,在教师的指导下学生自己动手测定样品学习操作。另外,还可借助内蒙古功能材料物理与化学重点实验室的部分高档仪器进行学习。
4.专业前沿知识讲座。课程内容应随着社会、科技的发展及时充实新知识。材料化学专业教材的内容往往是数年、甚至数十年的科学知识总结。为及时补充材料科学领域的新知识,我们将现代材料科技成果融入到教学中,用前沿的材料科学研究内容去充实陈旧的教学内容,在人才培养方案中增加了专业前沿知识专题讲座课程,及时传授本学科的前沿知识和最新研究成果、动态。
(二)加强实践教学,优化课程类型
多元化的实践教学是培养学生创新和动手能力的最有效的手段,通过实验来研究物质及其变化规律,使学生获取基本的实验动手能力、综合分析问题的能力、解决问题的能力、一定的科学研究能力和一般的创新能力[3]。根据“高等院校理工科教学指导委员会通讯”所提倡的高等院校材料化学专业规范讨论稿的要求,材料化学专业的实践课程有基础课实验、专业基础课实验、专业课实验、专业实习、毕业论文等等内容[4]。在材料化学专业实验教学中,充分考虑实验内容的科学性和系统性,选择具有一定难度和较大覆盖面的交叉型综合实验作为实验教学的主要内容,以培养学生的创新能力。学院全面开放所有实验室,给学生创造开展专业综合技能训练的场所,提高学生的实验能力。目前,在各级有关部门的支持下,按材料化学人才培养方案的要求,材料化学实验室基本具备完成基础课、专业基础课和专业课的实验教学条件。学院倡导请相关的知名企业家、工程师指导部分实践教学,实现学校与地方大中小型企业的对接。
根据各企业的实际,按照学生意愿分成由五至八人组成的“小组”进入不同的微小企业进行多元化的实习。材料化学专业对学生完成毕业论文(设计)实行分类指导和分流培养的方式,改变以往的毕业论文撰写模式,允许学生在教师的指导下根据自已的兴趣、爱好以及个人的从业需求选择毕业论文课题,可以在本学院教师的指导下,也可以在科研院所、企业、经济实体中科技人员的指导下完成毕业论文(设计)。
(三)增设自学选修课程,优化课程结构
当今,是社会需求多元化的时代,需要的人才不是单一性人才,而是综合能力较强的复合型人才。材料化学专业教育不仅要传授材料科学相关的知识,更重要的是传授获取知识的方法,使学生学习相关领域的新知识,适应社会的需求。因此,在材料化学专业课程体系中增设自学性选修课程是社会和科学发展的必然要求。培养学生自学能力是丰富学生知识面的重要措施,是教师的基本职责,也是素质教育的必然要求。
教学理念和观念的提升是培养学生自学能力的前提条件,激发学生的学习兴趣是培养学生自学能力的关键所在,创建学生自主学习的氛围是培养学生自学能力的重要环节,科学指导学生自学是培养学生学习能力的基本内容,科学的评价标准是促进学生自学的原动力[5]。为了培养学生的自学能力,在材料化学专业课程体系中增设自学性选修课是一重要措施。如“化学与社会”、“化学史”等课程我们设置为自学性选修课程。这样给学生创造自学的机会和环境。