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1.1多种先进教学手段与检索实践相结合
我院采用现有的CAD电脑室进行化学化工文献检索课程教学。在CAD电脑室中,可采用多媒体课件、在线演示、检索过程录像演示、电脑室上网实习与在线考核等多种教学手段进行教学。同时,学生可以直接在电脑上联网查阅,更有利于PBL教学法的实施。
1.2推行启发式教学,分组讨论模式
PBL教学法是以问题为基础来组织学生学习的,它要求学生围绕问题进行学习,问题成为学生学习的动力和培养综合思考能力及解决问题能力的工具。因此在化学化工文献检索课中,教师针对不同专业提出不同的研究问题,将学生按5~7人一组进行分组,共同解决问题。教师鼓励学生自主选择检索工具、检索方式、检索路径及检索策略,根据检索系统和实际要求选择多种获取和利用文献信息的方式,共同处理问题并解决过程中所遇到的各种困难。学生为更好地解决问题,常常先进行任务分配,并依照各自的任务查找信息资料。通过搜集、整理信息资料,小组成员共同讨论、交流,寻求解决问题的最佳方案。如出现分歧,学生可及时向教师请教,教师则扮演引导者的角色,注意课堂的掌控,及时了解学生解决问题的进展程度以及可能出现的新问题,以备后续讲课时更具有针对性。同时,教师要给予学生正确的引导和评价,引导问题时要多鼓励鞭策,不要轻易下结论,要给予学生自信,充分调动学习积极性。
1.3分组报告、答辩,教师总结
分组讨论后进入学生和教师互动阶段。学生不仅要上交报告,而且各组必须准备一个时间不少于10分钟的PPT报告,推选代表就本组的检索思路、运用的检索方法及得到的检索结果向教师和同学们汇报,在时间允许的情况下进行现场演示。每个小组代表发言结束后,必须接受其他小组的提问,这个过程中本小组的其他成员可以帮助回答问题。在学生的答辩过程中,教师不是观众,而要在学生无法回答问题或者回答错误时给予引导和帮助,并补充讲得不太清楚的知识点和漏讲的内容。教师在指导学生的同时,学生自己也会看到小组之间的差距,从而提高他们自我计划、自我监控和评估的能力,最终达到自主学习的程度。在此阶段值得注意的是,教师一定要多多鼓励学生,允许他们犯错误,允许有不同的观点,让同学们在互相辩论中加强学习效果,共同进步。最后,教师对每组的讨论结果进行评价,对结果中的特殊问题进行点评,并因势利导,总结归纳出该组问题所涉及的数据库的检索方法、各自的优缺点、规律及策略。
1.4考核评价
课程考核的目的是为了检查学生的学习效果,以形成教学反馈。在引入PBL教学法的同时,笔者对传统的考核方式进行了部分改革,学生本课程总评成绩(100%)=期末笔试成绩(占30%)+平时成绩(占40%)+实习结果及讨论表现(占40%)。其中,考试成绩所占比例大大减少。平时成绩主要取决于实践操作的完成质量,考查学生对每个知识板块的掌握程度。实习结果及讨论表现能够反映学生课后收集整理资料的详尽程度、综合信息检索能力及语言表达能力等。
1.5与先行课、并行课密切配合
化学化工文献检索课安排在大三下学期。此时,学生已具备四大化学课的基础理论和基本实验知识,并具有一定的阅读量及笔译外文专业资料的能力。另一方面,文献检索课对巩固、运用理论知识和提高外语水平也有重要作用。设置“问题”时,要有意识地结合先行和并行课的内容,并密切结合毕业论文(设计)的开题调研。
2PBL教学法在化学化工文献检索教学中的应用成效
PBL教学法无疑是一种先进的教学理念,笔者将其应用在化学化工文献检索教学中获得了较好的成效。PBL教学法的优势主要体现在分组讨论过程。在这过程中,小组成员自发分工、协作,汇总答案的过程,培养了学生独立思考的能力、文献检索的能力、分析问题、解决问题的能力、语言交流的能力,以及学生的主动性、积极性、创新性和团结协作的精神。同时,学生与教师之间有了更多的沟通和交流,拉近了师生间的距离,增加了学生对教师的认同感和满意度。与传统教学相比,在PBL教学法中,教师不仅仅是知识的传授者,还是学生发展的促进者、指导者、学习者和合作者等。尽管问题的解决由学生自主进行,但问题能否成功解决与教师的努力密不可分。要促使教学的成功,教师必须深刻理解要探究问题的学科内容,了解学生的思维发展水平。只有这样,教师才能选择和设计那些既能充分与课堂教学内容融合,又具有趣味性,能吸引学生的注意力、激发学习讨论兴趣的问题。在问题的设计上更要多提学生容易犯错、容易忽略、难以解决的问题。要做到这些,教师必须不断完善自己的知识体系,提高自己的教学创新意识。教师的教学创新意识提高了,在教学过程中也会使学生视野更开阔,思维更灵活。
3PBL教学法在化学化工文献检索教学中应用的不足
PBL教学法具备传统教学不可比拟的优势,但仍存在不可忽视的局限性。首先,PBL教学法无法全面推行。这主要是由于目前现有的经费投入、教学资源、课程学时数及师资力量难以满足PBL教学要求,如电脑的数目及配制不足、数据库的购买不足等。其次,教师的教学思维易与PBL教学脱节、无统一规范的PBL教材、图书设备资源缺乏、学生的学习习惯尚需改善等因素,使检索课的教学质量难以保证。最后,课程设计不合理或超出学生的研究能力、课堂讨论学生积极性不够、PBL教学耗时较多等原因也阻碍了检索课教学质量的进一步提升。因此需要师生共同努力,积极配合,群策群力才能够圆满解决。
4结语
(1)课程的综合性特点。
《计算机在化学化工中的应用》是由计算机和化学化工等多个专业交叉融合而成的新课程,旨在使学生掌握利用计算机技术解决化学化工领域问题的基本方法,提高学生利用现代技术去解决本专业问题的综合能力。这就要求大学生不仅要掌握计算机的基本理论知识,熟悉常用化学化工专业软件的运用,还要提高通过互联网获取化学化工信息的检索能力等。
(2)课程的实践性特点。
《计算机在化学化工中的应用》与其它课程的不同之处在于其实践性非常强。除了规定的上机练习实践教学外,在计算机命令和执行的演示,化学化工软件程序说明和运行的示范,计算机网络技术应用和信息资源检索等都需要教师指导学生通过反复实践练习才能掌握,所以采用传统的单纯理论讲授的教学方式难以达到应有的教学效果。
(3)课程的前沿性特点。
《计算机在化学化工中的应用》是运用计算机技术来解决化学化工领域中问题的一门新课,而计算机科学与技术在现代科技领域中又是更新换代最快的一个学科,再加上化学化工行业本身飞速发展的特点,势必要求在教学过程中不断探求相关知识前沿,及时注入最新的科技成果才能确保教学的质量和效果。
2不断拓展《计算机在化学化工中的应用》课程的教学内容
《计算机在化学化工中的应用》所涉及的范围异常广泛,所应用到的计算机软件也相当繁杂,而目前各个高校并没有一套较权威的专门教材。为了确保教学质量和教学效果,我们对该课程的教学内容进行了动态的设计与管理。
(1)电子讲义取代纸质课本。
随着科学技术的迅速发展,计算机技术在化学化工上的应用也日新月异。因此,为了开拓学生视野,把计算机技术在化学化工应用的新信息、新知识和新动向及时充实到教学内容中,以反映当前该学科领域的新理论和新动态,我们结合实际编写了本课程教学的电子讲义,取代了传统的纸质课本,不仅方便了学生课前预习与课后复习,而且博众家之长,有效避免了一书独大的局限性。
(2)师生共同设计学习内容。
传统的教学方法是教师根据教学大纲来设计和安排教学的具体内容,学生只是被动地接受知识。我们结合《计算机在化学化工中的应用》的课程特点,由主讲教师公布教学大纲和重点,广泛征求往届学生和应届学生意见,采取了教师主导,学生参与,共同完成学习内容设计的方法,受到了学生广泛好评。
3积极推进《计算机在化学化工中的应用》课程的教学形式及教学方法改革
教学质量的提高依赖于教学手段改进和教学方法创新。在《计算机在化学化工中的应用》的教学实践中,我们采取了多种形式和方法进行了教学改革与探索:
(1)理论教学与实践教学相结合。
《计算机在化学化工中的应用》课我们采用了2/3理论和1/3实践的模块教学形式。理论教学以教师课堂讲授为主,课堂讨论为辅的交互式教学模式。与课堂上的教学相比,学生对于实践教学表现出更大的兴趣。通过上机练习实践教学不仅能巩固和融会贯通理论知识,更重要的是能反映出学习过程中存在的问题。
(2)现代技术与传统模式相结合。
《计算机在化学化工中的应用》课的理论教学模块中,我们采用多媒体与传统模式并用的课堂教学方法。对于涉及计算机技术方面的内容,我们多采用多媒体演示的形式进行教学,而对于化学化工知识方面的内容,我们又运用了一些传统的板书和实物模型展示的方式进行教学。这种现代技术与传统模式相结合的教学方式,丰富了课堂教学形式,提高了学生的学习兴趣和学习效率。
(3)自主探究与课外辅导相结合。
培养学生的主体性是现代大学的基本理念,也是我国当前高等教育改革的重要内容。大学生的主体性是需要通过教育实践来培育、弘扬、规范和定型的。为此,我们通过探究式教学方法,让学生带着问题积极参与到教学的各个环节中,使其成为课堂学习的真正主人。在课后,教师要布置相应的课外练习作业,并辅导学生巩固课堂教学内容。
(4)大辅导与小专业相结合。
《[:请记住我站域名/]计算机在化学化工中的应用》课是化学化工所有专业学生的选修科目,选修的学生人数较多,但专业方向不同。在教学中,我们采用了基础知识大辅导,模拟实践与具体小专业方向相结合的方式,做到了个性与共性的有机统一。
(5)师生面对面与网上互动相结合。
在《计算机在化学化工中的应用》教学中,我们不仅在课堂上面对面辅导学生学习,课下还通过QQ群、电子邮箱、微信群等多种形式与学生进行课程内容的交流与互动,从而激发了学生的自主学习的兴趣,拓展了传统教学的内容和空间。
4优化创新《计算机在化学化工中的应用》课程的考核方式
学生的课程成绩评定是对其学习成果的一个总结,学习过程是一个动态变化的过程,课程考核方式对促进学生学习起着重要的导向作用。通过优化考核方式,使教师由课程成绩评定的仲裁者转化为课程学习的鼓励者。因此,优化考核方式是教学改革的重要组成部分,是实现优质教学效果的有力保障。在《计算机在化学化工中的应用》课的考核中,我们改变了一张卷子定成绩的传统方式,开展了学习过程评价和学习结果评价相结合的多种形式并举的考核方式探索。为提高学生对上课、作业、上机操作等各个教学环节的重视程度,也为了能科学合理的评定课程成绩,达到全面客观考核学生掌握知识情况的目的,该课程的考核方式采用平时考核、上机操作考核和期末考核相结合的方式。学生的成绩分为平时成绩、上机操作成绩和期末考试成绩三个部分,其中平时成绩占20%,上机操作成绩占20%,期末考试成绩占60%。平时成绩包括上课考勤、课堂互动表现和平时作
绿色化工行业早在上个世纪就已经出现了,最开始绿色化工行业出现在工业比较发达的国家,主要集中在欧美地区。经济的发展带来环境污染的严重,这就使得人们开始重视绿色化工行业的发展,投入较多的人力物力和财力研究绿色化工行业的发展。随着经济全球趋势的加强,国与国之间的联系日益密切,绿色化工行业开始受到国际社会的共同关注,由于我国是发展中国家,因此对于绿色化工行业的认识较晚,导致了我国绿色化工行业的起步也较晚。但是,我国对于绿色化工行业的认识较为透彻,这就导致我们在处理如何发展绿色化工行业中投入的力度,并且受到了国家科技部门的重视。绿色化工行业的突出优点是:第一,最大限度地利用环保能源。较以往传统的生产方法不同的是,绿色化学化工可以最大限度地利用所使用的生产能源,并且一般绿色化学化工所使用的能源都是绿色环保可回收利用的能源,在生产使用时都会最大限度地利用原材料,防止浪费,减少污染排放,从而节省能源,绿色环保。第二,反应物无毒、无害,不会对环境产生污染,减少对外界的废物排放。一般情况下,传统的化工生产都会产生一些有毒有害的排放物质,这些排放物会对环境造成不可逆转的危害,但是绿色化学化工在生产之前都会将反应物生成的有害物质整体的化学结构进行重新排列,从而将有害成分运用科学的方法去除,这样既可以保留生产所需要的有效成分,又保证了在反应的过程中不会对环境产生污染和负担。绿色化学化工从产品的根本上避免了化学化工生产可能会对环境产生的危害源头,绿色化学化工是名副其实的环境友好型产品。第三,最大限度地利用了原子能源,有效节约能源。传统的化工生产一般只注重生产效率,在生产过程中原材料没有能够被完全充分利用,一些有效成分被浪费了,但是绿色化学化工会运用科学的方法重组材料内部结构,最大限度地利用材料有效成分,在材料被利用的同时就减少了其生产过程中对环境的排放。第四,确保了产品的绿色环保性。在过去那些传统的化工生产中,生产方式比较粗放,也没有能力将生产材料的内部结构进行重组设计,生产的过程当中释放出大量的有害物质污染环境,但是如今的绿色化学化工注重科学环保,在生产之前会重新组合产品内部结构,保证了生产出的所有产品都是绿色环保,无毒无害的。
2绿色化学化工产品的发展研究
即使人们都十分清楚绿色化工化学的优点与好处,但是在实际的生产过程中很少有人对其高度重视,所以绿色化学化工在我国发展过程中有着诸多的问题,例如社会关注程度不够、发展模式单一、人才匮乏等。现阶段我们能做的就是利用一切可利用的方法,最大限度地将绿色化工化学进行全面推广与宣传,从根本上减少环境污染,实现经济的可持续发展。
2.1加大宣传力度,转变生产方式
虽然绿色化学化工产业已经兴起多年,但在全社会范围内,它还未能被深刻的认知与了解,这在很大程度上,阻碍了其良性发展。因此,我们要从全社会范围内,通过各大平面媒体和网络、电视、广播对绿色化学化工加大宣传力度,使人们对绿色化学化工有深刻的认知与了解。
2.2在学科教育上加大投入与合作,力求创新
绿色化学化工的发展不仅仅是依靠微观的分子水平的化学,还要依赖宏观的大规模的化工技术,因此,要在一定层次上促进两者的结合与协作。国家应加大对绿色化学化工的资金投入,建立与绿色化学化工有关的国家实验室以及教学基地,作为发展绿色化学化工的创新性平台,设置激励机制,鼓励创新,并持续不断地为实验室和教学基地的发展提供资金保障。
2.3重视人才培养
在我国,绿色化学化工属于新兴产业,因此,相关部门必须建立起完备的人才培养体系,为了长远发展储备人才力量。具体来说,高校应该开设有关绿色化学化工的相关学科课程,供感兴趣的学生进行学习。化学化工产业应该制定严格的培训体系,对相关从业人员进行培训,从而保障这一新兴产业的可持续发展。
3结语
校企联合培养模式将高校的教育科研优势与企业的工程实践优势结合起来,兼顾了化学工程专业硕士在基础知识水平及应用能力上的培养要求,并已在专业硕士培养中起到了突出作用。但不可否认的是,目前校企联合培养仍存在一些问题。
(一)校企合作形式与内容
校企合作形式是影响联合培养的最重要因素。重点大学及行业特色型大学由于其品牌和行业影响力而在校企合作培养研究生方面有显著的优势。以中国石油大学为例,该校立足于石油石化行业和领域,面向东营胜利油田和青岛近海油气田及两地相关产业开展人才培养,是国内化学工程专业硕士校企合作效果最好的高校之一。然而,国内大部分地方高校与企业之间的合作形式仍较为初级,特别是地方高校受到学校科研实力、学校办学层次和软硬件条件等因素的制约,校企之间的相互联系多建立在项目合作和个人感情联系的基础上,未形成长效机制。如果企业负责人离职或合作项目中断,则联合培养将大受影响甚至停滞。此外,部分地方企业创新意识不强或过分追求“短平快”的项目,都将影响人才持续培养机制,无法实现良性循环。从人才需求角度来看,地方经济状况的优劣也会明显影响企业的人才需求,进而直接影响校企合作的基础。
(二)导师
很多高校的校内导师过度倚重发表学术论文,或者一直从事基础理论研究,缺乏应用研究项目和研究经验。该类导师在指导专业学位研究生时往往延续过去的研究思路和方向,以学术型研究生模式培养专业学位研究生,最终导致毕业生与企业要求相差甚远。此外,很多校外导师是企业的高管或主要负责人,日常事务繁忙,对自己负责的学生疏于管理和指导。学生在企业或沦为廉价劳动力,或实践流于形式,达不到应有的效果。
(三)培养过程
国内各高校的化学工程专业硕士的主要管理和培养政策已经基本齐备,但仍有部分政策还在修改和制订过程中。很多高校在课程体系构建、考核方式、实践内容等方面没有将专业学位研究生与学术型研究生加以区别,未能体现出专业学位职业性、应用性的特点。与企业生产实际密切相关的课程开设不足也是目前国内高校化学工程专业硕士培养普遍存在的问题。
(四)生源
对于重点高校,无论是学术型硕士或专业学位硕士均呈现“供大于求”的局面,学校可以从容择优录取。而地方高校的专业学位认可度普遍较低,直接导致部分优秀生源流失,毕业生质量也因此受到影响。
(五)其他问题
部分地方高校在导师激励政策、学生奖励机制等方面不够完善,由此产生了导师因专业学位学生花费多、产出少而不愿意接受专业学位学生的情况;学生也因在奖学金等方面无法与学术型研究生竞争而影响了科研积极性。
二、方针与措施
鉴于以上问题,我们以山西大学与三维集团合作构建的“山西省催化技术研究生教育创新中心”为平台,通过深入探索山西煤化工转型对化学工程专业研究生教育的影响,从合作模式、导师管理、课程体系构建、健全和完善各项制度等方面进行改革,并力图构建一种符合山西省化工行业需求的化学工程专业学位研究生培养模式。
(一)校企合作平台的构建
构建校企合作平台是稳定专业学位硕士培养质量的根本措施。2002年,化学化工学院的研究生就因项目需要而在三维集团进行数月至一年的工业侧线实验。随着双方项目合作的深入,进入企业实践的学生人数不断增多,而企业的技术人员也积极参加山西大学的博士或在职工程硕士考试,双方实现了人才培养上的互动。在此基础上,2004年双方共建了“精细化工催化与反应工艺共建实验室”,实现了校企层面的科研平台构建。2007年底,经山西省经委、山西省教育厅、山西省产学研工程领导组批准,校企双方通过政府层面建立了“山西省催化技术研究生教育创新中心”。随着相关管理制度逐步完善,该中心不但成为研究生培养的创新实践平台,也逐渐成为高校和企业间的技术、人才交流平台,并为企业技术带头人的知识更新和产业技术升级提供了支撑。近年来,山西大学积极开展“煤基资源高值循环利用协同创新中心”的建设,拓展多方合作关系。目前研究生教育创新中心的企业平台已包括阳煤集团、潞安集团、河南煤业集团等大型煤化工企业,未来还将探索与中科院山西煤化所、中科院大连化物所、中科院过程所等研究所合作培养研究生的可能性。综上所述,山西大学化学工程领域的校企合作经历了如下发展历程:校企合作项目牵引建立校企层面的科研合作平台建立政府层面的研究生教育创新中心建立多方参与的校企科研教育合作平台。其中,多方平台的建立不但解决了科研项目延续性、科学性的问题,更有利于实现校企联合培养的长效性和持续性。
(二)管理体制创新
为进一步提高专业学位研究生教育水平,我们就专业学位研究生的管理体制方面开展了改革创新。研究生院成立了“专业学位管理办公室”,负责与专业学位相关的政策制订、学科建设、品牌建设,以及对各培养单位进行管理、督导和服务等工作。学院成立了相关的“专业学位教育中心”,负责相关专业学位研究生的招生、培养、师资队伍建设、实践基地建设等工作。化学化工学院以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为基础,吸纳了相关学科负责人和校外导师,共同承担化学工程专业学位教育中心的职责。上述举措有利于各培养单位积极发挥主观能动性,形成符合各自专业实践特点的培养模式。
(三)导师遴选及评聘制度改革
山西大学研究生院根据各专业学位培养单位的具体情况,制订了详细的校内导师、企业导师评聘制度。特别是对企业导师实行“一年一考核,三年一聘”的管理办法。在学院教育中心层次上,化学化工学院成立了化学工程硕士指导小组,以“山西省催化技术研究生教育创新中心”为核心,吸纳其他理科或相关学科导师,实现导师之间的理工优势互补,在一定程度上解决了理科环境中开展应用实践的问题。此外,学院教育中心强化了企业导师的归属感和责任感,通过让企业导师参与课程设计及研究生选课、确定科研课题、开设学术讲座和专业特色选修课程等方式,进一步让企业导师融入学生培养过程。
(四)课程体系构建
2013年,山西大学根据教育部相关文件,结合各专业具体情况,对硕士研究生培养方案进行了详细的修订。在课程设置中,我们将课程分为公共基础课、专业基础课、专业应用课、选修课4类,各类课程均采用了教授授课、双语教学等模式,特别突出工程应用类型的课程。由于化学工程专业硕士的导师的知识存在多学科、多研究方向的交叉,因此,我们在课程设置上采取丰富选修课的方法解决这一问题。为了避免重复设课或课程内容重叠,各专业领域均可选择化学学科或其他专业领域的课程作为选修课。师资力量和师资水平方面,由于山西大学工科师资力量不足,我们采用“外校聘请+本校培养”的模式逐步提高师资水平。此外,学校还通过请企业导师或行业知名专家开设学术讲座、特色专业选修课等方式,使学生获悉国内外化工行业发展的最新动向。
(五)奖学金制度
现阶段山西大学研究生奖学金主要为国家奖学金和学业奖学金,原有奖学金评价主要基于学生学习成绩和科研成果的考量。化学化工学院将专业学位研究生与学术型研究生分开评比。专业学位研究生的科研成果可以是学术论文、专利、负责项目、实践报告、调查报告等多种形式,特别强调学术论文、专利、项目等必须具有应用背景。此外,针对专业学位研究生科研结果无法量化的问题,我们采用“预审+集中答辩”的方式,由答辩委员会评出获奖等级。上述评审制度的实施明显调动了专业学位研究生的科研积极性。
三、发展与方向
尽管我们在化学工程专业研究生培养方面进
行了许多改革,但仍有很多方面需要高校、企业及地方政府进一步协调改进。我们将目前改革探索的方向归纳如下,这既是我们的努力目标,也希望能够给予其他高校一些启发。
(一)提高学科认可度,创出专业品牌效应
优质的生源是研究生培养和学科发展的大前提,没有良好的生源,校企联合培养将成为无本之木、无源之水。近年来,山西大学通过增加推免生名额比例,明显提升了专业学位研究生的生源素质;与此同时,山西大学通过鼓励校企合作科研,建立多方参与的协同创新中心,进一步扩大了学校、学科的业内影响力。未来,山西大学将以校企协同创新中心为发展核心,以高水平人才队伍建设为发展动力,通过科研成果和科研团队创出专业品牌效应。
(二)深化校企人才技术交流平台建设,实现人才培养的良性循环
校企双方只有真正实现技术流、人才流的双向流动才能培养出真正的应用型人才。因此,我们需要建立完善的涉及项目合作、利益分配、人才交流等体制机制,进一步强化企业研究生实践中心的构建,通过校企合作项目引领、扩大平台的影响力,提升平台自我“造血”能力,逐步引导校企合作由“项目带动”发展到“人才+技术混合带动”,最终实现人才培养的良性循环。
(三)改革奖励制度,激励学科发展
1化学知识体系的庞大与无机化学教学时数的限制
随着学科的发展和知识的丰富,无机化学的教学内容越来越多,书越编越厚,除了化学平衡和元素化学的知识外,还有物理化学的热力学,反应动力学,电化学及“结构化学”的原子结构等内容,知识点密集且理论性强。以我校化学工程与工艺专业为例,所用教材为天津大学杨宏孝等主编,高等教育出版社出版的无机化学第四版,550页,教学时间为54学时,在如此短的时间内学完全部内容,显然是很费力的。因此大学老师的授课方式和对学生的引导就显得至关重要。
2学生自身条件的局限
无机化学的授课对象是刚刚考入大学的大一新生,一方面他们在高中早已习惯了题海战术,习惯了中学那种死记硬背的学习方法,面对课时少,知识面广,思维跳跃性强的大学有着强烈的不适应。在实际学习过程中,他们在学习初期很容易产生眼高手低的感觉,轻视学习,随着课堂进度加快,中后期面临着信息量大﹑重复少﹑练习少,心理准备不足,普遍感到学习起来很吃力,茫然不知所措,很容易产生焦躁和厌烦的情绪,甚至越来越不喜欢学习,这样直接影响到他们后期的学习。另一个方面他们正处在由中学角色到大学角色的转型期,他们中大都是缺少锻炼的独生子女,以前在生活和学习上极大程度地依赖老师和父母,现在突然失去监督和管理,茫然不知所措。很多学生都反映大学老师上课内容多,讲课速度快,很多时候都听不懂老师讲的是什么,课后自己看书也不太明白,导致出现“教师忙于讲解,学生难以理解”的尴尬局面。其根本原因是忽视对学生学习积极性和自主学习能力的培养,不能突出学生的主体地位。面对大学授课时间少,授课内容多的情况,培养学生的自学能力,突出学生的主体地位显得尤为重要。
3课程教学内容知识陈旧,缺少灵活性
在长达三十多年的时间里,无机化学一直以化学反应原理,物质结构基础,元素化学为课程教学基础内容,知识点更新不大,而且还含有中学的内容。以元素部分为例,元素部分的知识琐碎,系统性不强,而教材中往往只是罗列材料,削弱了理论对学习元素化合物知识的指导作用,讲起来平淡乏味,不利于学生理解和掌握,难以激发学生的兴趣。
4落后的传统教学模式的限制
“以教师为中心,以课堂为中心,以教材为中心”的单一传统教学模式,使学生对无机化学的学习感到很枯燥,认为是一大堆的英文符号和没完没了的数据以及无穷无尽的计算,严重地影响了学生学习无机化学知识的积极性,从而难以为社会提供创造性人材,达不到新的教育机制对“无机化学”教学目标的要求。
5师生之间缺乏及时的沟通交流
从老师的角度来看,学生有点太怯于与老师沟通了。大学的老师有一个共同的特点就是与学生沟通较少,很多学生每周只能和老师见上一两面。相对于高中时同老师的见面频率而言,明显少了很多。师生间面对面交流的机会随之也就大大减少,三成大学生整年“师生零交流”。从学生的角度来看,学生们通常只有在课上或是课间时才会和老师有互动,尽管大多数学生和老师愿意相互交流,但有时候似乎缺乏有效的沟通途径。
6理论教学与实验教学的不同步性
化学工程与工艺专业理论课进度相对实验课有些滞后,导致实验环节时学生对基础理论知识不理解,对实验步骤懵懵懂懂,多数学生完全按照实验书所给的步骤来做,不加以任何思考,这样就导致实验做完原理步骤忘完,完全达不到通过实验课的学习培养学生的科研能力和科学素养的目的,还会让学生认为这是一种负担。针对以上问题,优化无机化学课程的结构和内容,改革教学方式,贯彻新的教学理念,正确引导学生建立正确的学习方法,提高学习兴趣和自学能力,培养学生的创新意识和创新能力,并使学生在有限的教学时间内,尽可能多地掌握无机化学基础知识是摆在我们面前的一项重要任务,势在必行。
二、具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题。
1教学内容的改革
课堂教学内容的变革决定了课程改革的效果,在教学改革过程中要探索先进的教学理念,不断提高无机化学课程教学水平,使该课程在提高学生素质和能力方面发挥更大的作用。具体内容如下:
1.1精选教材内容,突出重点,分散难点
无机化学课程以“二结构、三原理、四平衡”的基本理论和元素化合物知识为主线,主要讲述化学的基本原理和元素的性质以及相关化学反应。在教学过程中既要加强与中学化学教学内容的联系,又要协调好无机化学与物理化学、有机化学和分析化学中的部分内容的关系,把握好同一知识点在不同学科之间的衔接,避免重复,更好地精简课时,提高效率。现有的无机化学教材有很多与中学化学,基础化学,分析化学重复的内容,四大化学反应,原子分子结构是工科无机化学的重要基础理论,也是教学的难点和重点。
1.2加强无机化学教学内容的针对性
以本专业企业生产、学生就业、考研的实用性为出发点选择拟讲授的内容,形成化学与工程专业,乃至应用化学,材料和环境等专业的全方位的培养模式。工科基础化学的教学改革应在注重课程整体性的基础上,选取教学内容,在以突出知识主线的前提下,把握好知识的深度与广度的平衡,就是在讲清楚重要知识的基础上,让化学原理与专业知识有机结合。
1.3理论教学与实验同步,开放性实验辅助理论教学
对化学工程与工艺专业的学生来说,实验课的学习也在教学过程中也有着重要的作用,通过对实验课的学习能够培养学生的科研能力和科学素养,为成为高素质化工类应用人才打下坚实的基础。基础理论知识的理解对学生的实验技能有着指导性的意义,所以要保证理论教学与实验教学的同步性,这样既能保证学生掌握基础的实验技能,又能促进其对基础理论知识的理解。对于理论课进度相对滞后的实验课,在实验课环节,教师要在实验前将实验知识与理论知识相结合并给予学生系统化,详细化的讲解,不能就实验讲实验,能为学生引申的尽可能引申,这样可以使学生做到心中有数,有的放矢,这样既保证了学生掌握基本的实验技能,也有利于其对后续基础理论知识的理解和掌握,理论教学与实验教学相辅相成,更好地培养了学生的动手能力,思考问题分析问题解决问题的能力以及理论联系实际的能力,进而培养了学生的科研能力和科学素养。
1.4引入多媒体演示教学
针对工科学生结构化学基础薄弱的情况,为避免教材中单纯罗列抽象概念的情况,引入多媒体辅助课堂演示教学,制作三维多媒体课件,通过计算机直观地向学生描述原子的结构,原子轨道图形,杂化轨道形状与空间取向,化学键的形成及空间图像等,以动画形式生动逼真地模拟杂化形成的全过程,充分地利用了多媒体教学的图、形、声等特点,使课堂教学形象生动,易懂易记。教师也可以在备课过程中对多媒体课件不断地进行修改和完善,使教学内容更加完整、充实。
1.5建立一定的平台及时与学生进行沟通交流
针对师生之间缺乏及时沟通交流的情况,可以建立面对面的平台或群平台等,能够让学生遇到不懂的问题,包括学术问题题和个人烦恼等等,进行及时的沟通交流,引导学生充分利用业余时间,查阅无机化学相关的文献,拓宽其知识面,调动其学习积极性,培养其自学能力。今年我带的化工班特地建了一个群,对实验中存在的问题及时进行沟通交流,对于好的素材师生共享,加深了师生之间的互相了解,拉近了师生之间的距离,从而提高了学生学习的主动性和积极性。有时候学生会因为一个老师,而喜欢上一门课。
2教学方法的改革
教学方法的改革是课程改革的重要环节,教师应该从教和学两个方面改善教学方法,将化学基础知识融于生活,科研和生产,从而培养学生的学习兴趣。具体做法如下:
2.1做好新旧知识的衔接,引导学生利用已有的知识解决新问题
培养学生养成课前预习课后复习的习惯,在讲授过程中,教师通过设问,提问等方式,引导学生对以前所学的知识进行回忆,引导学生积极思考,用已有的知识解决新问题,这样就使得学生在学习新知识点的同时,复习巩固旧知识,从而增强学生学习的成就感和学习无机化学的信心。
2.2引入学生参与的制度,充分调动学生的积极性
对于深度不高的教学内容,鉴于学时所限,可以引入学生参与的制度,提前让学生查资料,鼓励学生用PPT形式,做几分钟的演讲,这样就由原来的只有教师讲授转为师生通讲,充分调动学生课余时间学习的积极性,课后采用互评的形式,这样不仅锻炼了学生敢于发言的勇气,也让学生更好地积累经验,为下一次的成功打好基础。
2.3以科研促进教学,让专业知识与实际生活紧密结合
无机化学知识点多,理论性很强,学生学起来普遍感到枯燥,很难产生学习兴趣。在教学过程中,教师要将课本上的理论与有关的科技研究成果和生活中的具体事例相结合,既有利于避免教学内容的空洞抽象、枯燥乏味,也有利于拓宽学生的知识面,同时还能更好地激发学生学习的兴趣。同时也可以安排不同的学术讲座,就科学领域前沿的热点问题展开交流和讨论,例如,非金属材料科学,稀土金属在人类生产生活的作用,生态环境保护等课题,以丰富学生的第二课堂,让他们觉得自己所学的知识与社会的发展息息相关,从而增强了学生对本专业学习的信心。
2.4以提高教学质量为核心,培养学生的学习兴趣和自主学习能力
针对大一学生要完成从高中到大学过渡的特点,实现从以教师讲授为主向以学生自学为主的转变,教师在课堂教学中要采取有效方法(例如,把化学基础知识融入生活,将化学基础知识融入生产,将化学基础知识融入科研等),激发学生的学习兴趣,保证学生的主体性和创造性的发挥,以实现学生智力和非智力因素和谐发展,使学生由“不想学、不会学”转变为”我要学、我会学”。这对于培养学生终生的学习习惯,促进学生学习能力的发展,帮助学生积极思考等具有非常重要的意义。
3考核方式的改革
考核是检查教师教学效果和评价学生学习成效的必要方法,也是教学的重要环节。能够督促学生平日的学习和客观的评价学生的学习情况,调整如下:
3.1多元化考核评价体系的构建是检查教学效果的重要举措
在高校中普遍存在部分学生平时不学习,考前临时突击的现象。为了避免这种不良学习风气的滋生,应构建多元化的考核体系,以学生的平时考核(占30%)和期末考核(占70%)进行综合评定。考试进行的载体是试卷,试卷要以能力测试为主导,考查学生对所学基础知识、基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力作为命题的指导思想。在考试题型多样化的前提下,要将基础知识与综合能力相结合,注重对分析问题和解决问题能力的考查。因此命题教师应在期末考试中增加一定比例的综合素质题,以考察学生综合运用所学知识、原理来分析和解决实际问题的能力,从而实现通过考试来检查教学效果的目的。
3.2严格平时考核是巩固课堂教学效果的一个重要环节
在构建的多元化考核评价体系中,学生的平时考核(共计30分)共分为三个部分:出勤情况和课堂表现(占5分);作业及随堂阶段性考试(占10分);专业小论文或小报告(占15分)。布置每个学生根据所学的知识点及试题规范化要求出一份自己认为有质量的试题及答案上交,老师从学生所出的题中择优选取,考试结束后指导学生互相批改并作出评价,这样不仅提高了学生的学习兴趣同时有力地促进了学生解题能力及综合运用知识的能力。通过大量阅读文献,撰写小论文,做小报告,从而拓宽学生的知识面,也把平时成绩真正的落到实处。最后一次课,我对三个班的学生做了一个调查,在讲台上做报告,撰写论文,出一套试卷,让学生任选一样去做,会怎么选?最后参与的学生65人,做报告,46%,论文:35%,出试卷,19%。选择做报告的主要原因是具有挑战性,可以很好锻炼自己的语言表达能力,并在此过程中体会到了老师工作的不易,培养其在以后的学习和工作中学会尊重别人的劳动;撰写论文有利于拓宽自己的知识面,发现有很多东西值得进一步学习;通过出试卷发现了自己在学习中存在的问题,加深了对书本知识的理解和掌握。
3.3明确的考核制度可以促进学生端正学习态度
明确的考核制度可以促进学生端正学习态度,促使学生养成一个良好的学习习惯。而且这种针对学习过程的每个环节的量化记录,有利于教师掌握学生的学习动态,根据平时记录反馈的信息,及时调整教学方法、优化教学管理,使教学效果进一步提高。
三、结语
课堂讲授内容的合理选择是教学实践中的一个重要问题。有机化学内容极其庞杂、知识点多且琐碎,反应浩如烟海。安排教学内容时,应当略去部分过时和繁琐的内容,及时补充当代有机化学最新的科研发现和应用成果,特别是生物、材料、环境、能源、纺织等领域的交叉发展及应用,还应适当介绍诺贝尔化学奖获得者的标志性工作,力争把最新信息及时传达给学生,以激发学生创新的动力和学习的劲头。此外,在强化基础知识的同时,及时引入与有机化学关系密切的学科,如生命科学、材料科学、食品科学、农药化学等的新成果、新技术、新方法,将经典有机化学理论与学科前沿发展相结合,既保证了教学内容的科学性和先进性,又使学生充分体会到自己所学知识的可用性。例如,自由基是生命过程、大气污染等有关问题中常用的一个术语;等离子体被称为物质的第四态,已成为一种在加工工艺和材料科学中使用的新技术;纳米材料与纳米合成技术等均可加入到教学内容中,当然它们所占时间很短,也许只有几分钟时间,而且不必每节课都涉及;但这些前沿问题一定要有,它们可以吸引学生,激发其好奇心与求知欲。同时将绿色化学渗透到教学中,增强学生环保意识。
2改革教学方法,加强学生知识、素质和能力的培养
改变单一的教学模式,促进教学方法的更新,培养创新能力。有机化学教学,不是要学生死记硬背诸多有机物质的结构、性质、用途和制备方法,而是要让学生掌握研究问题的方法和思维规律,培养学生敏捷、灵活、准确、独创、严密的良好思维品质,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。改革纯课堂讲授的教学方法,培养基础扎实,知识面广,有创新能力的现代化社会急需的创造型人才。结合本专业的教学实际,更新教学方法,把教学分成4个主要环节,即:“读、讲、做、练”相结合的方式进行。
(1)“读”注重学生自主学习和综合能力的培养。本科生起点较高,自学能力较强,要指导学生阅读教材,预习和课后复习,逐步培养学生的自学习惯。
(2)“讲”注重学生好奇心和学习兴趣的培养。如果按传统的教学方法按部就班地讲授,学生会感到枯燥和乏味,久而久之学生的学习主动性会降低。教师应以启发、诱导、提问、释疑等方式进行教学,使学生尽快明白和掌握教材中的重点、难点和关键。或者将各种边缘学科的精彩内容适当引入教学中,提高学生的好奇心和学习兴趣。
(3)“做”注重学生创新能力和科研素质的培养。有机化学实验课教学对培养学生动手能力、周密思考、仔细观察、探索问题、学习兴趣和科研能力方面具有重要作用,同时也是提高学生综合素质、培养学生创新能力的重要途径。高度重视实验教学环节,增设综合性、研究性实验,选择与专业密切相关的基本操作进行强化训练,通过做实验激发学生的学习兴趣,培养和提高学生操作技能、动手能力、观察能力和思维能力,培养学生严谨、科学、实事求是的学习态度。
(4)“练”注重学生分析问题和解决问题能力的培养。通过多种练习方式,课堂的边讲边练,课后的作业练习等等。此外,开展讨论、撰写小论文、专题讲座以及举行知识竞赛活动,灵活运用各种方法,全面提高学生的综合素质。
3采取多种教学手段,激发学生兴趣
教师利用信息技术授课,可以让教学内容以各种形式呈现,激发学生学习的兴趣,建造学生可参与和自主学习的环境,从而发挥学生的主体性。多媒体教学手段拓展了课堂的时间和空间,可使复杂抽象的知识简单化、具体化。有机化学结构、反应机理、电子效应等教学,概念多且抽象、枯燥,因学生缺乏空间结构意识和空间想象力,黑板上的平面板书无论如何也难以唤起学生的共鸣,是教学的难点。采用多媒体教学可以插入图片和视频,动画或漫画,逼真的主体画面、清晰的比较鉴别、精练的规律归纳,牢牢地吸引住学生,激发他们的求知欲。另外,利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,大大提高课堂效率,较好地解决当前有机化学课程(特别是非化学类的有机化学课程)学时数少和教学内容多的矛盾,因此在教学过程中适当地使用多媒体辅助教学,对提高教学质量具有重要的意义。但对于多媒体技术的运用要注意和课程内容的有效结合,做好相应的编排和合理使用,避免因为过分追求信息量而出现的内容混乱及繁杂。另外,当前学生的社交手段中,网络是重要的一种方式,QQ、BBS等使用较多,如何利用这些媒介拉近教师与学生之间的关系进而提高他们对有机化学的兴趣对于培养学生创新性思维有着重要的意义。针对有机化学内容分散,知识点多的这种情况,我们充分利用了网络媒介进行课下辅导,取得了良好的效果。利用FTP进行课件公开,方便学生查阅,创建QQ群进行讨论和答疑,并在QQ空间上将典型问题列出并加以解释,这种方法促进了学生的主动学习,并且可以及时获得疑难问题的针对性解答,拉近了师生距离,也有效提高了教学效果。
4深化实验教学改革
有机化学是我校的校级精品课,它是一门以实验为基础的学科,在大学二年级开设。此阶段的学生正处于实验技巧、独立实验能力提高的阶段,因此做好这一阶段的教学,对培养学生的实践能力与创新能力有着极其重要的意义。
4.1将单元实验整合成综合型实验
《有机化学实验》教材中化合物的制备,大多是单个有机化合物的制备,缺少综合型、设计型与创新型强的实验内容,不利于培养学生的动手能力、分析问题解决问题的能力,更不利于创新能力的培养。综合型实验是该实验课程知识的综合体现。所谓综合型实验既包括多步骤连续综合实验又包括合成、分离、提纯以及检验等实验。多步骤的综合实验不但可以提高学生的实验技能,缓解由于扩大招生,学生人数增多,实验药品消耗多的矛盾,节约经费开支。同时,多步骤综合实验,由于试剂的回收利用,减少了对环境的污染,有利于环境保护,体现了绿色化学的特点。
4.2增加绿色应用性综合型实验
随着绿色化学的提出,科学实验的环境保护问题越来越引发人们的关注。因此,我们增加了天然有机物提取等实验内容,如从茶叶中提取可作为中枢神经兴奋药的“咖啡因”和“茶多酚”,以取代原有机化学实验中毒性较大的“环己烯的制备”和“偶氮苯的制备、光异构化和薄层色谱实验”两个实验。既激发了学生学习有机化学的兴趣,又培养了学生将实验成果及时转化为经济效益的意识。
4.3开设开放实验
在本科生完成有机化学实验必修课的同时,适时增设开放型试验。开放实验首先要满足以下一些要求:①具有综合性;②实验的绿色化;③必须是学生爱做的实验;④能丰富学生的知识水平。另外,还要具有如下五个特点:一是实验时间和空间的开放;二是实验内容上的开放;三是指导方法上开放;四是教学手段和管理手段的开放;五是实验教学评价的开放。这种实验教学方式的根本目的就是克服传统实验教学中学生的角色比较被动的弊端,注重学生的主体作用,激发学生的创新积极性。
5结束语
化工实训教学实施5S管理的意义[5-7]
1有利于提高学生就业适应性
目前,由于很多化工专业高职毕业生不一定工作在一些传统化工企业第一线,而是工作在一些类化工的企业,如日化行业,电子行业,橡胶行业等。而职业教育的理想目标就是毕业生能零距离上岗,因而在校期间必须有意识地培养学生一些良好的职业习惯,使之能快速适应不同企业的工作现场的管理。“5S”管理中第5个“S”是“素养”,也即通过“5S”管理,人人养成好习惯,按规定行事,培养具有良好习惯、遵守规则的学员(员工)。校内实训基地推行“5S”管理模式,使实训过程工厂情景化,能通过规范的专业技能训练,让学生养成科学严谨的职业习惯。
2有利于高职生职业意识和职业道德的形成
一个人的职业素养还包含其职业意识和职业道德。校内实训基地推行“5S”管理模式,将安全教育有机融入技能训练之中,营造工作现场管理氛围,消除工作隐患,创造良好的安全工作或实习实训环境。因而,在实训过程中能让学生潜生良好的职业岗位意识和职业道德。
实施5S现场管理的措施
1成立领导机构,积极推行
项目的实施是需要机构领导,要想5S现场管理能很好的嵌入化工实训教学过程,首先应成立一个推行委员会之类的性质的机构,该机构应由学校教务牵头,系部配合,最好有企业的现场管理的专家成员。机构负责收集相关资料,借鉴其他企业特别优秀化工或者类化工外企的5S现场管理原则和经验,制定明确的推进进程表,按阶段进行检查和验收,确保5S现场管理能强有力的推行下去。
2结合岗位责任,制定细则
现阶段高等职业教育的教学发展趋势是根据岗位能力要求来整合教学内容。为了使“5S”活动有据可依,增强其权威性,可以结合一些著名化工企业生产岗位要求,同时根据实训基地的实际情况及时进行合理的调整,将“5S”现场管理嵌入岗位责任制,使每一部门、每一个人员有明确的岗位责任和工作标准。3.3定期培训宣传,提升认识目前大部分高职院校老师都是从学校走向学校,实践工作经验不足,对5S现场管理认识有限,因此要有效推行“5S”现场管理,必须组织宣传和培训。一方面在实训室的宣传栏中布置有关“5S”管理的常识和图片,使师生能够随时看见“5S”。一方面定期、不定期组织邀请企业现场管理工程师对师生进行培训,针对不同的培训对象定制不同的培训内容。通过培训和宣传,师生了解“5S”的具体含义、内容。
在我们以前普通的化学反应来看,对于反应后的副产物的处理是相当困难的,并且如果想处理,其治理成本是相当的高,所以以前那种普通的反应无法从根本上剔除化学工业中所带来的一系列危害。而我们所提到的绿色化学工程,就从根本上解决了上述问题。
1.1选择有益材料对于化学反应来说,最重要的还是选料的环节,它的好与坏直接影响着化学反应是否友好是否有益。有效的防范,以达到在过程以及结果的一种良性局面。
1.2采用高效高选择性的反应原料对于化学工业来说,化学反应是决定化学工业生产过程中生产成本和生产难度、充分利用化学资源等各方面的重要性因素。可以降低工业生产的成本,而且能够提高产物纯度,减少无效反应产物的排放,节约化学资源,在化学工业中,有机物的反应复杂,研究机制不确定,所以选择合适的反应原料,不断提高工业技术是对化学工业的发展有着重要的意义。
1.3使用绿色无公害的反应催化剂催化剂作为化学反应中能改变反应速率的的物质,在化学工业中应用广泛,绿色化学就是研究生产高效高质量的化学反应,不产生任何有害物质,无效产物可以做到循环利用,无公害。这项生产技术就是高度依赖化学反应过程中的催化剂,不断创新,不断推动绿色化学产业的发展,相关机构已经着手研究这些优良的催化剂.
2寻找高效绿色的化学催化剂对提升工业生产水平的作用
2.1化学工业中绿色化学的应用绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染,做到完全无公害无污染,因此它又被称为清洁化学,应用范围广泛,它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科。工业中化学反应发生的条件一般都是高温高压,在反应过程中,只有适宜的温度和压力才能使用现代化学工业的技术,另外加上绿色化学的高效催化剂,这项工程才得以不断发展。例如上文提到的低维材料碳纳米管,催化裂解反应中有很大的化学功效。
2.2化学工业中绿色化学和现代生物结合的应用。讲到了催化剂,这就涉及到另外的技术性学科生物技术。生物技术的就是高科技与高端专业知识结合的产物,学科内又分为细胞工程、基因工程、胚胎工程等等。在化学产业中主要应用于生物化学。在化学工业生产过程中,选取有机的生物材料,主要是动植物的原料,另外也会采用他们经过上千年演变的产物—地下的煤炭等。催化剂主要由人工催化剂和自然催化剂,分别由人工合成以及采用天然动植物的生物酶。这样能够满足现代化学工业发展的需要,同时也能切合可持续发展的指导思想,节约能源,维持现在生态平衡的状态,推动化学工业发展。
3结语
一是坚持早晚自习、阳光晨读,健全考勤制;二是坚持“考前预警,考中监督,考后总结”,用好“学风监督团”,确保考试诚信;三是坚持建立健全学业预警机制,通过学业困难学生信息库的建立,及时更新及保存学生、班委、化学化工学院、家长四方联系记录,最大限度帮扶学习困难学生;四是坚持“人机分离”,净化课堂环境;五是坚持“一对一”帮扶结对子,努力营造勤奋刻苦、笃学好问的良好学习氛围;完善《化学化工学院本科生学风建设管理办法》,确保化学化工学院学风良性发展。
二、以制度为约束,完善学生工作队伍建设
队伍建设是一切工作的生命线,是决定一支队伍战斗力和凝聚力的重要组织保障,关注学生成长的贯彻落实,与队伍建设密不可分,而队伍建设则要以工作实效为目标,以讲学习、练素质、塑形象、做表率为重点,充分调动干部队伍的积极性。化学化工学院制定了《化学化工学院本科生“导师制”实施办法》,突出“六看”:一看是否用心,二看是否主动,三看是否负责,四看是否有效,五看是否被学生认可,六看是否有突出贡献。较好地发挥了导师心理疏导、学业指导、生活引导等作用;通过学生干部素质拓展训练和学生干部培训班,在学生干部中开展“作风建设月”,强化学生干部的服务意识,提升综合素质;充分发挥党员的先锋模范带头作用,践行学生干部“六要”要求,强化化工精神,尽职、守纪、做好服务;出台《化学化工学院团委学生会部门考核制度》,完善学生工作制度体系,形成了有利于学生成长成才的长效机制。
三、以品牌活动、科技创新为依托,强化素质教育
综合素质是衡量人才培养质量的重要指标,化学化工学院以宣传引导、经费支持、业绩激励几个方面着手,推动了品牌活动、科技创新活动的蓬勃开展,强化素质教育。化学化工学院持续开展“新生趣味运动会”“阳光宿舍”“化工之星”“化工达人秀”“家长教师寄语进宿舍”等品牌活动,保持活动主旨,创新活动形式,让更多的学生可以参与其中,达到在活动中感染人、教育人、锻炼人,提高学生综合素质的目的,并借助学校心理健康活动月等平台,鼓励并指导学生以班级为单位开展各具特色的主题团日活动及创新党日活动;依托《化学化工学院科技创新管理办法》,挂靠化学化工学院科研部,吸纳更多的人参与到挑战杯科技创新竞赛、化工设计大赛、大学科技园创新项目大赛、创新创业大赛等活动中;加快化学化工学院“一院一品”工作的推进;落实“理论加实践,四年不断线”的职业发展课要求,争取与更多的单位确立社会实践基地。
四、做好九项工作,深化四项教育,落实服务保障工作
所谓多场分布,就是指发酵生物反应器中受到的多种物理因素影响,导致反应器内基质、产物等在浓度和温度上发生改变,从而对反应速率产生极大的影响,这些物理因素即为温度分布、速度分布和浓度分布。以发酵液中的反应为例,其反应的最终结果都与这些多场分布因素有关,如氧的传质速率、菌丝团以及菌体的内反应组分传质,还有固定化酶等等,都是主要的影响因素。在很多情况下,这些影响因素在影响反应过程的同时,还会起到主导反应的作用,即为发酵罐内反应的控制环节。所以,在发酵罐中的各项反应中,传递特性的作用十分关键,它的研究对于发酵罐内化学工程的研究来说具有良好的现实意义,并且为以后的发酵过程控制理论的完善奠定了基础。
2乙醇提纯工艺中所涉及的化学工程问题
乙醇提纯的主要工艺方法在进行乙醇的发酵工艺时,水是反应中必须要产生的物质之一,于是乙醇的提纯工艺就落到了水与乙醇的分离工艺上。基于化学原理上分析,这种提纯工艺可以采用精馏法,可以采用吸附法、共沸精馏、萃取精馏,也可以采用渗透气化膜分离法等等。一般来说,乙醇在发酵液中的质量分数在5%到12%之间,但是工业用乙醇的质量分数却在90%以上,那么这就给乙醇的提纯工艺提出了一定的挑战,采用传统的精馏方法已经无法满足工业的要求。由此,可以将发酵液中的乙醇混合物分两步进行提纯,首先,利用普通的精馏提纯方法得到质量分数为92.4%的乙醇,然后再利用萃取、共沸、吸附等精馏方法得到高纯度的工业乙醇。精馏这种乙醇提纯方法已经发展多年,其工艺与流程也比较成熟,然而在这种精馏过程中由于产生很高的热量,造成的能耗很高,并且在此过程中对于回流的要求也越来越高,大大增加了精馏成本。综上,在传统的乙醇提纯工艺上还具有很大的发展与创新空间,可以从设备配置、生产效率以及工程理论上进一步研究,得出更适合现代工业发展的有效方法。目前,这种工艺方法已经有所突破,如分类与反应过程耦合的方法,就是创新的代表。在燃料乙醇方面,乙醇的纯化可以采用的方法为多塔精馏,同时结合向乙醇混合液中增加原有体系分离因子的萃取精馏等,也可以利用膜蒸发分离的办法,其优点是降低能耗,避免污染环境。此外,吸附的办法在燃料乙醇纯化工艺中还没有很成熟的使用,需要进一步的探讨。现阶段,燃料乙醇生产工艺的研究,主要集中于单一操作过程,如吸附脱水共沸物、渗透蒸发、萃取精馏等,将这些单一过程组合研究的文章不多。实际的燃料乙醇纯化研究中,计算机仿真的应用开始不断增多,它在进行不同单元组合的反应规律研究上十分有利。此外人工智能方面在乙醇纯化工程模拟中也有很多的应用,对于条件限定后的每个单元操作以及分离流程耦合的筛选等都是工程模拟中的主要内容。由此可见,流程组合的研究已经上升到计算机时代,不再需要传统的凭经验进行流程与工艺的确定了。
3生物发酵反应与分离耦合反应
就目前的燃料乙醇工艺研究而言,主要为基础研究工作,如过程放大、生物反应与分析过程耦合、流程创新、工艺流程创新等。生物发酵反应与分离耦合。不是两者的简单结合,而是一种流程耦合,属于一种创新的技术和理论。如果化学反应结束后就可以直接得到产品,那么反应过程就是相应的过程,而在工程上所说的反应过程则是综合性的过程,包括方法、设备以及问题处理的过程。这其中形成了分离工程,利用能量与物质的传递、化学反应以及流体力学等相关知识,由此说明耦合问题可以进行,并且能够完成相关问题的解决,并且可以将生物发酵看作是耦合过程,用于提高发酵与分离效率,这种方法大大促进了燃料乙醇工艺的发展。它利用了工艺改善,采用了创新的方法,实现了工艺过程最优化,这是化学工程发展的最新契机,多场耦合的研究意义重大,为未来的发展与进步指明了方向。
4结语
1.化学工艺任务特性研究依据化学工程与工艺流程进行科学审视,涉及细化的工艺任务主要是应用专业理论和人员技能标准进行同步开发、设计的,因为科学工程的大力支持,使得单位人员基础操作活动越来越正规,基本能够依据企业生产流程进行优化模拟训练,将节点更新指标落到实处。关于这部分学科研究领域众多,工艺专业需要人员充分掌握应用理念前提下,结合各自行业实际管理状况进行创新领域开创,进而形成独具特色的专业归控体系。
2.化学工业特点延伸依据数理、化学内涵作为支撑媒介,进而深度联合工业经济基础条件进行窥测,将化工单元操作和热学、动力学原理进行深度融合,进而有力指导设备开发工作。化学工程主要随着化学工业的过渡改造而形成,其中化学反应作为生产流程的核心内容,将为过程分析创设主动适应空间,将研究过程方向梳理完全;而化工热力学条件作为单元反应的理论基础,对于产品回收效率有着充分的界定要求,其将直接决定产品后期回收效率,对于产业经济成本规模产生着重大影响效果。因此,在单元详细操作流程中,技术人员可针对各类化工设备以及产品形态进行科学审视,由于传递流程作为单元操作、反应工程的支撑媒介,而化工产业在全新发展形态下需要落实核心催化技术,就必须联合跨学科形态的战略进行综合比对、研究,争取达到统一规划标准格局。内部传递机制主要围绕动力、热能、产品质量元素阐述,这其实就是异质化单元内部反应装置的物理演变过程。
另一方面,合成化学作为既定学科的核心要素,为设计主体开发大量非天然化合物质提供灵感经验。在大量创新化合产物的影响下,有关化工产业基础模型便开始顺利过渡。信息技术为各类设备、工艺创造主动适应条件,整体上推动了行业的进步趋势。这部分生产技术已经联合各类深加工流程进行替换改造,需要化学工业不断开发新型归控技术,进而为既定产业规范效率和经济成果提供适应条件。技术人员需要全面开发最为先进的协调处理细则,这是创新化学工艺改造流程的必要准则。整个技术开发活动利用市场导向机理进行布置,使得工业、商业化动机需求得到全面绽放。
二、化学工程、工艺试验数据的科学搭配分析
传统形态的化工实验操作,内部数据排列机理相当复杂,整体活动延展下来,具体的人力、物力资源全面堆积。因为内部流程需要借助平行试验进行掌控,特定数据处理重复性特征广布。因此,必要时技术人员可依靠MATLAB软件进行流程过渡,将人工演算过程中的数据限制因素调节完毕。这部分实验流程是掌握化工研究方式的重要环节,整体流程较为漫长。所以,计算机信息技术便将这些复杂的演算流程进行智能模拟操作,并透过实验要求建立必要的模型基础,使得工艺技术管制范围下的各类可行条件全面延展。化工产业讲求专业实验的引导价值,具体行动标准动机也是围绕特地实验点进行参数定量关系探索,进而将化工所需遵循的客观规律罗列完整。MATLAB软件在整个研究过程中开辟引导先河,其将各类函数图形进行轻松规划,肃清细致符号演算和数值计算限制问题。这类软件应用范围较为广阔,包括数字通讯和财务建模等内容。目前这类程序已经成为国际控制终端的必要支撑媒介,现场操作人员基本只需编写某种数据处理程序,之后将原始数据输入,就能轻松提炼相关实验结果,将优质化数据和图示模型展出。另外,涉及这方面人员素质的强化工作也相当重要。随着技术创新和科技产业化的加快,环境保护意识的加强,必然会带来对分析检验专业人才需求的上升,且无论在数量和质量上,都提出了新的要求。
三、结语
通过调查可以发现,我国传统的化工业在生产过程中所产生的废弃物以及生产工艺都会对我国的环境以及能源造成大量的污染和消耗,而且想要对其进行处理和加工有是十分不容易的一件事。而从整体上来看,化工生产之所以会对环境造成影响,其中的主要因素在于其在生产过程中对于化学原材料的选择。绿色化学工程及工艺在投入到实际应用过程中所遵循的原理便是以及绿色生产、清洁生产为基本原则来进行,而该种生产方式对防治化学生产所带来的环境污染和能源消耗问题都有着十分明显的成效[2]。绿色化学工程和工艺在投入到化学工业生产的过程中基本采用的都是不具有危害性的化学原料作为其产品的生产主要原料,也就是说,绿色化学工程和工艺是在化学工业的生产之初便对环境污染问题进行了相应的预防。
2绿色化学工程与工艺对化学工业节能的促进作用
当前,绿色化学工程和工艺在我国各类化学工业的生产过程中应用的都十分广泛,并且对我国化学工业生产的节能减排起到了良好的促进作用,这些作用主要体现在以下两个方面。首先,绿色化学工程及工艺中涉及到的生物技术对我国化学工业生产中所涉及到的废弃物排放起到了一定的净化作用。这里所提到的生物化工技术指的是在生物的体内存在一种具有高效催化功能的生物酶,这种生物酶又可以称之为催化酶。这种从生物体内提取出的催化酶具有非常好的催化功能,将其应用于生物的催化过程中,其不但可以利用自身具有的超强的专一性来促进生物酶反应的总体效率,与此通知其还可以提升总体的反应质量。与此同时,绿色化学工程及工艺还将这种生物技术引入到了化学工程的生产过程中,其通过将自然界中的可再生资源用生物技术转化成化学原料的方式来进行最终的化学生产,这样的做法不但使自然能源的消耗得到了减少,同时还使化学工业生产中的能源反应效率得到了相应的提高,继而从根本上减少了化学工业生产中废弃物以及污染物的排放数量。其次,绿色化学工程及工艺中还会涉及到清洁生产技术的应用,该项技术可以说是一个绝对的绿色生产技术,其可以对化学工业生产中所需要用到的化学原料进行绿色处理(无毒、无害、无废弃),故其在能够增加化学院材料使用效率的同时,还从根本上提高了化学工业生产的总体质量。与此同时,其还可以将化学生产中所排放出的污染物和废弃物进行处理,使其变成有机物质或能够供人们生活的沼气资源,继而使化学工业生产的绿色生产得以实现。
3结语
本文作者:王罗强童孟良张果龙作者单位:湖南化工职业技术学院
春风育万物,润物细无声———高度重视案例教学和情境教学的巨大作用
20世纪初,哈佛大学首创了案例教学法(CTM)。从普遍意义上讲,CTM的运用对调动学生的主观能动性,增强学习动力,开发学生思维,改善学习质量和效果均有着积极的作用。化工计算是一门理论性很强的、比较枯燥乏味的化工专业基础课程,教学过程与方法策划不当,教学双方的主体性均不可能得到充分的发挥,效果不言自喻。“理论是灰色的,而实践之树常青”。通过案例的引入,开展研讨式教学,充分调动学习的主动性,学生显然能提高兴趣和动机水平。例如,在化工基础数据单元教学中,笔者引入某公司三水平四参数与产品品质、产量的关系模型案例,学生便迅速理解了工艺参数的重要性及其与产品质量、产量、消耗水平之间的关联关系及原则性的操作步骤与方法,初步获得了对化工装置工艺控制的认知能力。在讲授简单过程物料衡算中,我们通过某公司出口产品BJQ业务决策案例的引入,较好地调动了学生在企业模拟决策中的参与意识,活跃了讲堂气氛,开发了学生的发散思维能力和综合能力。此外,从教学过程来看,企业鲜活现实再现于课堂,企业生产经营中现实的策划、规划、设计、作业管理决策的再现,能使学生在“润物细无声”的氛围中,掌握发现问题、诊断问题成因、解决现实问题的思路、方法技能,持之以恒,逐步养成创造思维和灵活运用理论知识的习惯,这无疑在方法论上获得了一种帕累托改进,最终由量变到质变,提高了分析、综合能力和创造性,从根本上内化理论知识,巩固学习效果。
篱笆三个桩,好汉三个帮———在教学组织上注重搞好配合,讲究团队合作
化工计算课程一般在毕业班级开设,必须处理好它与其他专业课程教学的时序关系,否则可能影响到几门课程的学习效果。首先,要搞好化工计算课程教学与化工设计课程教学的有机配合。从课程设计逻辑上讲,化工计算是化工设计的基础。最好是化工计算课程比化工设计课程提前一个学期,但受高职学制限制往往做不到,必须依靠团队合作。要么化工计算课程教学进程至少比化工设计教学进程提前三周以上,要么整合两门课程的教学,由一名教师主讲。当然,也可以考虑由两门课程的主讲老师进行合作教学,但这对专业课程的教学组织会提出较大的挑战,需要摸索经验。诚然,如果教师能做到多专多能,问题也会迎刃而解。其次,要搞好化工计算课程教学与化工仿真培训的有机配合。化工计算课程的理论色彩比较浓厚,如果仿真教学过程能与化工计算课程有机配合,则完全可能解决仿真教学过程中的定量教学问题,实现两门课程的相互促进,形成协同效应。再者,要处理好化工计算课程教学与毕业设计课程教学的关系。毕业设计是化工工艺类学生综合检验和运用化工专业知识、技能的极好机会。毕业设计课程中一般要有比较精确的化工设计计算过程,担任化工计算课程教学的教师有义务指导学生毕业设计相关环节,但这种指导方式通过一种怎样的课程组织与协调机制来实现,需要改革,有待探索。
关键词:素质;文化教育功能;数学教育是文化系统;数学精神的教育价值
中图分类号:G40-011文献标识码:A文章编号:1672-3198(2008)02-0192-02
1 不同的数学观和价值观导致不同的数学教育观念,从而形成了不同的数学教育
如果把数学看成是数学知识的汇集(即数学活动的结果),就会把数学教学看成是数学知识(技能)的教学。如果把数学看成是一种思维活动,就会把数学教学看成是数学思维活动的教学。这正是近年来数学教学研究的重大成果,它已经被广大的数学教育工作者所接受并产生了深远的影响。如果把数学看成一种文化系统,就应该把数学教育看成是数学文化教育,和前面两种数学教育相比,这是一种全新的数学教育观念。
2 把数学教育看成是文化系统,是从社会――历史的角度,即从宏观的角度来考察数学的结果
众所周知,数学活动不仅仅是个人的活动,它还打上了社会的历史的烙印,因此还必须对它作宏观上的考察和分析,这样就产生了数学是一种文化的认识,其基本观点可以概括如下:现代数学已经发展为一种超越民族和地域界限的文化。数学文化是由知识性成份(数学知识)和观念性成份(数学观念系统)组成的。它们都是数学思维活动的创造物。数学家在创造数学文化的同时,也在创造和改造着自身。在长期的数学活动中形成了具有鲜明特征的共同的生活方式(这种生活方式是数学观念成份所制约的),并形成了一个相对固定的文化群体――数学共同体(数学文化的主体)。
3 一般地说,数学教育的价值体现在如下几个方面
(1)实用价值――提供了一种有力的工具;
(2)形式训练的价值――提供了一种思维的方式和方法;
(3)文化价值――提供了一种价值观,倡导一种精神:它集中地表现为数学观念在人的观念以及社会的观念的形成和发展中的作用。 知识型的数学教育看重数学的实用价值,能力型的数学教育看重数学的能力训练价值,而文化型的数学教育则在注意到数学教育的实用价值和形式训练价值的同时特别看重数学的文化教育价值。
(4)作为一个例子,我们可以从爱因斯坦学习平面几何的感受来体会一下数学的文化价值。爱因斯坦说:“在12岁时,我经历了另一种性质完全不同的惊奇,就是在一个学年的开始时,当我得到一本关于欧几里德平面几何的小书时所经历的,这本书里有许多断言,比如,三角形的三个高交于一点,它们本身虽然不是显而易见的,但是可以很可靠地加以证明,以至任何怀疑似乎都不可能,这种明晰性和可靠性给我造成了一种难以想象的印象 ……如果我能依据一些其有效性在我看来是无容置疑的命题来加以证明,那么我就完全心满意足了……对于第一次经验到它的人来说,在纯粹思维中竟能达到如此可靠而又纯粹的程度,就象希腊人在几何学中笫一次告诉我们的那样,是足够令人惊讶的了。”爱因斯坦说,正是这种“逻辑体系的奇迹,推理的这种可赞叹的胜利,使人们的理智获得了为取得以后的成就所必需的信心”。 爱因斯坦的感受,体现了欧氏几何所蕴藏着的文化价值,而这正是文化型的数学教育所致力开发的。
4 数学的文化教育价值集中地体现在数学观念的价值之中
数学观念是数学文化的核心,它是数学共同体(数学文化的主体)在长期的数学活动中形成的价值观和行为规范。数学精神、数学意识、数学思想和数学思维方式等等都是数学观念系统的重要组成部分。
社会文化学认为:观念系统是文化的核心内容,它是文化特质的最深刻的体现。不论是文化对特定的社会成员的影响,还是文化对社会的影响,都是通过观念系统的作用来实现的。具体来说,数学教育对学生的影响,是通过数学观念对学生的价值观和行为方式的影响来实现的;数学教育对社会的影响则要通过数学观念对社会观念的影响来实现。由于人的观念是构成其心理素质的核心要素,而社会观念又是构成民族素质的核心要素,这就从根本上决定了数学文化教育是一种素质教育。
5 除了数学观以外,数学文化教育观念的形成还受到了人本主义的教育观的影响
人本主义的教育观以人为本,把促进人的发展,提高人的素质看成是教育的最终目标。显然,这和数学文化教育观念的价值观是完全一致的。由于数学观念实际上是数学共同体成员在长期的数学活动中形成的深刻而稳定的人格模式,表现为一种心理和行为的倾向性,处于心理结构的最深处。因此,重视数学观念系统的发展就成为促进人的发展的一个最为重要的方面。
6 十分重视数学观念特别是数学精神的教育价值,就成为文化型的数学教育的一项根本特征
当然,能力型的数学教育也十分重视数学观念的发展,但是它的着眼点却是和文化型的数学教育不同的。在能力型的数学教育中,仅仅把发展学生的数学观念看成是提高数学思维能力的手段(尽管是一项重要的手段)。但对于文化型的数学教育来说,发展数学观念系统就不仅仅是一项手段,而且是数学教育的一项重要目标了。因此,文化型的数学教育不仅要充分发挥数学观念的智力教育价值,而且更注意充分发挥数学观念,特别是数学精神在促进学生的人格发展方面的巨大作用。
7 能力型的数学教育和文化型的数学教育的差别还表现在前者看重数学观念在方法论方面的意义,而后者则更看重数学观念系统在价值观方面的意义
能力型的数学教学和文化型的数学教学都希望通过数学教育促进学生心理的发展,因此都重视迁移,都提出了为迁移而教的口号。但是应该看到两者之间的侧重点还是有差别的。和能力型的数学教育相比,文化型数学教育更追求数学活动的成果向非数学领域的迁移。因为它的目的并不是要培养数学家,并不一定企求学生具有很强的数学能力,只希望学生能通过数学学习掌握一定的数学知识,建立起正确的价值观,形成良好的行为规范和良好的精神品德。显然,这后两项任务只有通过这种大范围的迁移才能实现。这样,文化型的数学教学就表现出如下的特点:
(1)更注重数学和其它学科的联系,特别是数学和生活的联系。注意从生活的例子中找到数学知识、方法、思想和观念的胚芽。
(2)适当地降低“硬数学”(数学知识、数学技巧、数学能力等)的要求,提高对“软数学”(数学思想、数学观念等)的要求。
(3)降低形式化的要求,注重理解和应用。
概括地说,文化型的数学教育具有“泛数学化”的倾向。
(1)数学观念和能力都是在数学活动中形成和发展起来的。因此,不论是能力型的数学教学,还是文化型的数学教学都十分强调过程。但是,即使在这个方面,这两种形式的数学教育也是有区别的。能力型的数学教育特别强调数学思维过程。这当然是无可非议的。因为从本质上讲,数学活动确实是一种思维活动,数学思维活动构成了数学活动的主体。但是,文化型的数学教学在重视思维活动的价值以外,还注重情感活动、审美活动的教育价值,并且认为即使在数学教育中,这种价值也可以独立于思维活动而存在。这样一来,文化型的数学教育就突破了“数学教学是思维活动的教学”的框架。
由此可见,今天,我们已经不能把数学教育仅仅看成是“能力的教育”、“思维的教育”了,应该看到数学教育同样具有文化教育的性质,这样的认识可以为数学教育开辟出更广阔的空间。
(2)即便在思维活动中,这两类不同的数学教学也有着不同的侧重点。为了培养学生的理性精神和求真意识,就必须突出逻辑和演绎的地位,这往往会过分地加大教学的难度,过分地增强数学教育的专业色彩,造成学生学习的困难,这就违背了数学文化教育的初衷。因此,在文化型的数学教学中,必须根据文化教育的价值取向,采用一些策略,以取得两者的平衡。如:
①要坚持数学的严谨性。要让学生体会到,原来世界上还存在着一种价值观和思维方法,是十分强调严谨的(以至于在数学证明中只承认演绎的结果)认识到经验、观察和直觉往往是不可靠的,因此我们不能相信它们!让学生认识到演绎思维的价值,认识到对演绎方法与理性精神间的关系,并自觉地接受数学对证明的要求。
②当然,这里所说的“超出想象的严谨”,是以学生的眼光为参照系的,追求过度的严谨不仅没有必要,而且也不可能。事实上,只要能让学生感觉数学是严谨的,而且这种对严谨的要求是有道理的,就基本上达到了文化教育的要求。为此,应该注意以下几点:重视提出问题的思维环节,注意介绍问题的背景。让学生从中感受到数学的理性探索精神;重视问题的概略性解决的思维环节(即大思路),以突出数学观念在解决问题中的作用。淡化问题特殊性解决的环节,淡化特殊的技巧,避开对解题细节的纠缠,降低教学的难度。
(3)适当降低形式化的要求。注重实质,注重理解,追求“悟”的境界。必须在重视逻辑思维和演绎推理的同时,注意直觉思维和合情推理的作用。要严格地区分猜想和定理,做到“大胆猜想,小心求证”。注意对直觉进行逻辑的分析,追寻导致直觉产生的原因。注意对逻辑过程进行“直觉的浓缩”,实现逻辑与直觉的转换。
(4)重视对思维活动的反思,自觉地分析思维过程,加强对思维过程的监控和评价,这应该是在文化型的数学教学特别要注意的地方。
(5)适当采用局部公理化等方法,在不增加难度的前提下达到严谨的要求。
(6)文化的养成,观念的养成,主要是对文化的继承,这反映了文化教育的社会性。数学观念的形成主要是一种“文化继承”行为,和技能与能力不同,现代的数学观念并不是通过训练(那怕是强化训练)就能建立起来的,它的形成是一个潜移默化的过程。另一方面,具体的文化继承行为又是由每一个个体完成的,因此,文化型的数学教学十分注意尊重学生的个性。
以上两方面都要求我们为需要给学生提供一个自由活动的空间和宽松的环境,具体地,它在课堂教学中表现出如下特征:①淡化目标。这里要淡化的是“目标管理”式的,功利主义的目标,而不是数学教育的总目标。文化型的数学教学的总目标是十分明确的,这就是通过教育来影响学生的观念(特别是价值观)、思维方式和行为,以达到提高其素质的目的。这个目标必须通过长期而复杂的心理过程才能实现。因此那种目标管理式的教学方法不仅不适用于文化型的数学教学,而且是有害的。
②重过程,重体验,轻结果,淡化功利色彩,不以成败论英雄。③尊重学生的个性,淡化教师的主导作用。④重视范例的作用。著名科学哲学家库恩把“科学传统称之为范式”。他说:“对于科学传统的继承而言”,“具体的范式比抽象的道理更重要,也更具有直接的指导意义。” 在教学中,教师要提供这类范例,让学生认真学习、欣赏这些范例,并仿照它们进行自己的工作。值得指出的是,教师的行为也应该具有范例的作用。⑤重视学生的潜意识活动。⑥注意师生间、学生间的情感交流,注意建立课堂文化的新规范,形成宽松、自由、热烈的氛围。⑦文化型的数学教育对数学教师也提出了新的要求。 在文化型的数学教学中教师是作为现代数学文化的代表参于教学活动的。教师的价值观念在他的教学活动和日常言行中会得到充分的反映,并对学生产生决定性的影响。正如美国数学教师全国委员会(NCTM)的《教师规范》中所指出的:“如果我们希望培养学生对数学的兴趣,一个必要条件就是他们能由教师而感染到对数学的热爱以及体会到数学是人类思想的一种创造。”
除此以外,文化型的数学教育对教师的知识结构同样提出了新的要求。它不仅要求教师要具备专业的知识,还要求他们具有更宽广的知识面。数学教师应该熟悉数学史、科学史、文化史,应该具有哲学、数学哲学、社会学等方面的基本素养。总之,教师只有在熟悉了数学文化的规范,并自觉地接受它对数学活动的全部要求的前提下才能胜任文化型的数学教学的任务。
(7)实际的数学教育应该是多层面的,多视角的。
通过前面的分析,我们可以看到,能力型的数学教育和文化型的数学教育在提高学生的素质方面都是可以发挥作用的,只是侧重点有所不同而已。因此,为了充分发挥数学教育在提高学生以至提高民族素质方面的作用,我们的数学教育应该是综合性的,应该兼有知识教育、能力教育、文化教育的成分,并根据不同的教育对象和教育阶段对其侧重点做出调整。一般地说,在义务制教育阶段,应该适当地加大文化教育的成分。
参考文献
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[2]徐利治,郑毓信.数学模式论[M].南宁:广西教育出版社,1991.
[3]克莱因.数学与文化,载数学与文化[M].北京:北京大学出版社,1990.
事实上,传统的数学教育一直漠视数学文化及其教育功能,这种做法背离了数学教育的目的。本文通过对数学文化、数学教育目的的探究,使广大教师充分地理解数学文化的教育功能,确立数学文化与数学教育融合的观念。同时,使更多地经历了中小学、大学等各个阶段数学教育的学习者,深刻体会数学文化的科学价值、应用价值、人文价值、开阔视野,更好地发挥数学文化所蕴含的特殊作用,体会数学文化的教育功能,以便适度地加大数学文化教育的力度。
1什么是数学文化
文化,从广义来说,是指人类在社会实践中所创造的物质财富与精神财富的总和。从狭义来说,是指社会的意识形态,以及与之相适应的制度和组织机构。按照这样的理解就可把一切非自然的,即由人类所创造的事物或对象都看成文化物。由于数学对象并非物质世界中的真实存在,而是人类抽象思维的产物、是人类文化的组成部分。数学不仅是关于数的世界、形的世界或更广阔世界的科学,数学还是一门充满人文精神的科学。因此,数学就是一种文化。
数学是一种文化,是20世纪60年代数学教育界提出的一种新观点。最早系统提出数学文化观的是美国学者怀尔德(RWilder1896-1982)在他的著作《数学概念的进化》和《作为文化系统的数学》中从文化生成的理论、发展理论等方面提出数学文化系统的概念及有关理论。怀尔德认为数学是一个由于其内在力量与外在力量共同作用而处于不断发展和变化之中的文化系统。数学文化即由数学传统及数学本身所组成,怀尔德在书中明确列举了影响数学文化发展的11种力量。它们是[1|:①环境的力量;②遗传的力量;③符号化;④文化传播;⑤抽象;⑥一般化;⑦一体化;⑧多样化;⑨文化阻滞;⑩文化抵制;?选择。从这11个方面可清楚地看到,数学文化的发展并非是自生自灭的封闭系统,而是一个开放系统,社会文化为数学文化提供了广阔的活动空间。
当今世界在各门科学日益数学化的趋势下,数学作为科学具有更加重要的地位。一方面,数学的内容、思想、方法和语言,深刻地影响着人类文明的进步;另一方面,数学又从一般文化的发展中汲取营养,受到所处时代的文化的制约。正如音乐不仅仅是音符节拍,绘画不仅仅是线条和颜色,数学也不仅仅是一些公式、规则、方程式的堆砌。数学和其他人类创建的文明一样,也具有特定的文化价值。数学的确定性、简单性、深刻性、抽象性和自我完善性,在促进人类思想解放、使人类摆脱宗教迷信、不断创新的历史等都有许多功绩。从这个意义上讲,数学教育就是数学文化的教育,在数学文化观下的数学教育有着深刻的现实意义。
2数学教育的目的
著名的美国数学史学家M克莱因(M〇ikie1908-1992)在《西方文化中的数学》中指出12:数学是一种精神,一种理性的精神。正是这种精神,激发、促进、鼓舞并驱使人类的思维得以运用到最完善的程度,也正是这种精神,试图决定性地影响人类的物质、道德和社会生活;试图回答人类自身存在提出的问题;努力去理解和控制自然;尽力去探求和确立己经获得知识的最深刻和最完美的内涵”因此,充分认识数学文化及其教育价值,确立科学与人文融合的新教育价值观,是全面实施数学教育的崭新课题。
数学是科学发展、人类文化发展的灯塔。数学,作为各级各类学校最广泛的学习科目数学教育的意义不仅见之于物,还应见之于人。数学教育研究的核心课题之一,是要把人类创立的数学文明中的精华部分,以符合时代精神的方式,构建数学课程,通过教师的示范和引导,让学生理解、吸收和掌握优秀的数学|31。数学教育是培养人的活动,数学教育的价值首先应从认得发展方面去衡量。对所有研究和教授数学的人们来说,明了数学的人文精神教育价值是非常重要的。
数学教育的功能和任务主要体现在两个方面:首先,提供给学生一门技术性、工具性的学科,以适应今后生活及工作的需要;其次,训练和培养学生的思维能力,提高人们的科学素养。但是,也不得不承认,不同岗位、不同层次的人对数学的感悟和应用是千差万别的,那么其中是不是有一个共同的东西可以让每一个人都能够终身受益呢?
传统的数学教育,强调的是学科知识的逻辑性、科学性及完备性,让学生见到的是一个个完美无暇的果实,难有机会见到繁枝茂叶,更见不到满山遍野的鲜花。数学,作为人类社会财富与文化的重要组成部分,它是社会进步的产物,也是推动社会发展的化人性、陶冶心灵的功能。
3数学文化的教育功能
“数学学科并不是一系列的技巧。这些技巧只不过是它微不足道的方面:它们远不能代表数学,就如同调配颜色远不能当作绘画一样。技巧是将数学的激情、推理、美和深刻的内涵剥落后的产物……。数学在形成现代生活和思想中起重要作用……”“数学一直是形成现代文化的主要力量”14。任何一门学科都有它的教育功能,而数学文化观下数学的教育功能中除了教会学生掌握这门工具之外,还通过数学文化对学生进行其他方面的培养,使学生学会怎样做人,怎么立足社会。当然这不同于政治理论的灌输,更不是对数学知识贴标签,而是挖掘数学知识的思想内涵,将教育的内容渗透到知识的学习过程中一这就是数学文化的教育功能。当然,这也是深层理解和消化数学知识的需要。那么,数学文化观下的数学教育包括哪些主要的教育功能呢?
3.1有利于培养创新精神
开拓、创新精神是人的创造性的体现,而数学是人类理性文明高度发展的结晶,体现出人的巨大的创造力。同时,数学又是人类创新的锐利工具。无论数学知识的应用或是数学知识的发展,都需要研究新问题,根据实际情况做出恰如其分地分析,并由此找到解决问题的途径。这里没有现成的答案可循,需要某种程度上的创新,而这种创新能力的培养,正是我们的教育目的之一。学习数学知识,应用数学知识,正是一种培养学生创新精神的有效途径。
一个具有高度创造力的人是利他主义的,精力旺盛的,刻苦勤勉的,百折不挠的。创造,它能使人获得一种满足感消除受挫感,因此给人提供了一种对于自己以及对于生活的积极态度。致力于创造精神的培养和教育,乃是教育工作者最大的责任和义务,而要启发人类独有的这种高贵的品质,莫过于妥善利用数学教育。
前苏联著名物理学家卡皮查(KaitaPeterLenidovicji1894-1978)认为,培养学生创造精神最合适的学科是数学和物理。纵观整个数学发展史,可以说就是一种创造的演化史。如果没有创造,没有数学家的创造活动,数学就不会发展,历史的时钟将会倒退数千数万年。贯穿于数学理论中的无限、非欧几何、极限、变量、微分、积分、概率等等,无不闪 题为例,它向人脑提出的挑战,激发了人类想象力,是思想中任何其他单个问题都无法比拟的。无限显得既生疏又熟悉,有时超出我们的领悟能力,有时又自然而易于理解。在征服它的过程中,人也砸碎了将自己束缚在地球上的镣铐。为了实现这一征服,需要调动人的一切能力一人的推理能力、诗一般的想象力以及求知的渴望。因此,数学对培养创造精神具有独特的作用,作为数学教育工作者,只有充分展示数学知识的深刻内涵,实现对人的素质的培养,才能算是名副其实的教育家。
32有利于理性思维的发展
前苏联教育家加里宁duaujiHBaHOBnqK_hmh,1875-1946)兑过,“数学是思想的体操”,说的就是数学对培养严格的逻辑思维有非常重要的作用。它深刻地表明数学可以训练一个人的思维。尽管大多数学生将来不会成为数学家,但是条理性、逻辑性作为一种文化素质对他们将来从事任何一种职业都是需要的。
“抛弃理性思维的倾向是群众不安定和政治不稳定的标志”理性思维是一种历史的、科学的、富有哲理的思考,是批判的思维,是求异或创造性的思维,是一种在更高层次上进行的道德推理。在数学教育中,数学科学是培养人们理性思维素质最有效的学科。数学是人类思维所能达到的最严谨的理性。正是通过数学,引入了理性,从此人们才有可能开始靠理性,而不是凭感觉去判断是非曲直。由数学精神产生的这种理性、确定性、永恒的不可抗拒规律性等一系列思想,在人类文化发展史上占据了重要地位。
数学中理性的思维、讲逻辑证明就是要言必有据。但是,世上所谓“证明”,其目的是为了说服别人相信某个真理,而说服人的方法有许多种,不能也不必都用逻辑方法。例如
■引用权威人士的话证明是真理。
■举例说明,使人相信。
。以多数人的意见证明某事正确。
■用历史材料证明。
。用观察、实验证实。
。举不出反例,故而该事不能不真。
其实,大多数的“使人信服”的证明,都出自以上几种情况。这些都是有效的证明方法,只不过在数学的理性思维下,由逻辑证明得到的结论在某体系内是绝对正确的、无可辩驳的,而上述证明方法则可能出错,不能完全使人信服。“举个例子就是证行的,使用数学式的逻辑证明毕竟还是少数。
33有利于数学精神的渲染
踏实细微、严肃认真、精益求精的良好作风是人的高尚品质的具体呈现,而数学文化在数学科学中所渲染出的数学精神、思想和方法正是人们数学活动的延续,是培养人的高尚情操、改善人的心理素质所不可或缺的组成部分。数学学习的目的不仅是为了获取数学知识,更重要的是通过数学的学习来感受数学精神、思想和方法的熏陶,提高思维能力,培养意志品质,并且在学习、工作、生活等诸多领域使得数学精神发扬光大。
例如在英国的大学里,律师专业的学生被要求学习许多数学课程,这是基于经过严格的数学训练后,能够使人养成一种坚定不移而又客观公正的品格,形成一种严格而又精确的思维习惯考虑的。同样,在美国著名的西点军校,也开设有数学课程,其目的不仅是培养学生的逻辑思维能力,更是基于使学生养成严谨分析问题的习惯,使学生具有把握军事行动的能力和适应性,从而为他们今后驰骋疆场打下坚实的基础。
事实上,学习数学的人都有这样深刻的体会,数学的学习常常需要对问题进行仔细分析、深思熟虑,这不仅能够培养学生热爱数学,还能够培养学生的耐心、毅力与对事业的执着精神。数学的思维方式、数学的文化精神能使人养成周密、有条理的思维方式,有助于培养学生一丝不苟的工作态度、敬业精神和强烈的责任感良好的数学文化素养也为人的一生可持续发展奠定了坚实的基础。
34有利于培养科学的审美观
数学文化的教育有利于美育教育和科学教育相结合,培养科学的审美观。人们对美的理解各不相同,但总之美和完善、完美、和谐、秩序等相联系。而数学及数学文化对世界秩序和内在结构的精确描述,使之成为美学四大中心建构(史诗、音乐、造型、数学)之一,具有极其丰富的艺术内涵和审美价值。数学之美主要体现在对称美、简单美、统一美、和谐美、奇异美,以至数学常常被作为一种特殊的审美形态一数学美而为人们所普遍欣赏和追求。
正如数学家庞加莱(HP〇ncr1854-1912)所说,数学中的美“就是各个部分之间的和谐、对称、恰到好处的平衡。一句话,那就是秩序井然,统一协调,……”事实上,数学发明创造的实质也就是对这种数学内在美的深刻认识。中学数学是数学学科的基础知识,虽然不能完全反映数学本质的全 当充分。例如,数学符号以简洁的外形表示丰富的内涵,给人以美的感受。符号na表示a+a+…+a(nt)等,都是简洁的外形表示了复杂的内容。中学数学到处都可以发现对称美:平行四边形是中心对称的,等腰三角形是轴对称的等。实系数一元二次方程aX+bx+c=〇的判别式A=b-4&当A>0时方程有两个不等实根;当A=0时有两个相等的实根;当A<〇时方程无实根,体现了内在的和谐统一。集合论中的悖论是对奇异美的追求,而公理化方法是数学抽象美的高层次显示。因而,数学及其文化之美能熏陶人、激励人,并形成一种高雅的审美情趣。
4结语