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学工程与工艺实验不同于普通的化学实验只重视一个原理的求证,它的目的是为了解决工业中的化工问题,其特点主要有实验时间长、实验规模大和实验数据处理繁杂等。在整个化学工程与工艺实验里数据处理是必不可少的阶段,也是印证化学实验成果是否行之有效的必要手段,但是由于实验数据过于庞大,实验当中相关的参数关系大多是非线性的,单单依靠传统的手工计算不仅速度慢,还容易出现计算失误的情况,根本无法满足实际的需求,因此,将MATLAB软件融入实验数据的处理中刻不容缓,它能有效地将繁琐的计算步骤化解成简单的计算,提高工作效率,让实验数据的准确性达到最高值,避免误差的产生。以下通过研究两个化学工程与工艺实验,分析MATLAB软件在处理实验数据时与传统的手工计算有什么优势和便利。
二化学工程与工艺实验数据处理设计
1数据处理的程序框架
因为每一个化学工程与工艺实验的目的都不相同,因此其处理的步骤以及涉及的化学公式也不尽相同,不可能以一个程序来概括,但是经过大量的实验研究和总结,发现不同的化工实验中都会有其相似之处。
2数据处理的程序编制
2.1数据输入
化学工程与工艺实验的数据输入主要依靠提示的函数input实现,比如以温度为例子,则其输入函数为:t=input(‘请输入实验的温度(摄氏度):’),其中输入函数大多是以矩阵的输入形式为主。
2.2处理和作图
化学工程与工艺实验中得到的数据时常会存在离散的情况,必须经由多种拟合的方法将它们结合成一条或多条连合的曲线,而其中最常用的拟合方式是最小二乘法,因此本实验设计中的拟合方式也采用最小二乘法的方式。设实验的离散数据(x1,y1)通过最小二乘法将其拟合成因变量y,自变量x,输入的函数关系为y=f(x),函数关系的主要思路是让离散数据中的x1的残差平方以及Σ(f(x1)-y1)2达到最小值。因为在得出化工实验数据中多少会因为外界的因素存在着一些误差,因此最小二乘法可以无需使输入函数y=f(x)必须经过全部的离散数据(x1,y1),但是残差平方和必须达到最小值。根据最小二乘法的拟合方法可知,最小二乘法可以满足化工实验数据处理中的拟合应用需求。在化学工程与工艺实验中会涉及到流体的流动阻力研究,研究主要是通过测试流体的流动阻力,在经过特定的计算之后得出摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)的离散数据,再同理,经过最小二乘法拟合出连续的曲线,并根据其画出相对应的图形。因为摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re)属于成双对数函数。
2.3建立数据库
因为经过上述的设计,化学工程与工艺实验数据处理只能得知在特定的温度下(比如10℃、20℃以及30℃等)实验的物性数据,但是在实际的生产中,工业生产所涉及的温度多变,不单单只停留在设计好的温度当中,因此,这就需要我们在数据中选择最相近的数据,假设它们属于线性的关系,再利用内插或者外推的方式计算出实验的物性数据常数。在本文的化工实验中,编写的程序已经将实验温度和密度以及实验的温度与黏度进行多次的实验拟合,建立出了一个相对完整的数据库,在工作中只需将温度输入进系统,则程序可以自动跳出在特定温度下的物性数据,提高数据处理效率。
3程序的运行
在编制完成化学工程与工艺实验的数据处理程序,且建立数据库之后,便应该输入数据以验证程序是否能有效地处理实验数据。在化学工程与工艺实验的数据处理中,MATLAB软件的应用是十分重要的,经过实验可知,在化工实验当中会出现大量的离散数据,必须经过拟合的方式进行处理,其处理过程中不仅工作量大,而且十分繁琐,一旦出现差错则必须重新重来,浪费大量的人力物力资源,而且在处理好实验数据之后,在查看实验当中还要将化工实验数据重新计算一次,看结果是否与原先的计算结果相同,工作量十分重,但是如果运用MATLAB软件则大大降低了数据处理难度,只要在MATLAB软件中输入相应的化工实验数据,就可以得到结果,节省了时间,提高了工作效率。
三结语
从上面的教学设计和实施的介绍,可以看出多媒体教学软件在整个教学过程中起到了极其关键的作用,下面简要说明一下软件的各项学习功能的设计。(1)观察结构:设计了“三维结构展示”和“结构分解组合”功能,采用三维立体动画方式,实现学生“全方位、内外”直观、形象地观察认知结构。(2)读懂图纸:设计了“识图学习”─“识图训练”配套功能,先认知后训练,实现读图、识图功能,帮助学生高效率认知图纸。认知装配图时,用鼠标触及图纸上序号则显示其零部件名称并高亮显示其图案轮廓,突破了教材静态图纸的观察方式,容易引发学生认知兴趣;训练时要求学生拖动零部件名称到正确的图示位置,以此训练学生对图纸的认知。(3)认知原理:设计了“原理演示”功能,以直观形象的动画形式展示换热器工作原理,解决了传统教师讲解枯燥难懂的尴尬,有效突破了教学难点。(4)模拟拆装:“模拟演示”功能让学生熟悉基本拆装流程;“拆装仿真”能让学生模拟拆装操作,进行训练;同时,还配以视频便于学生仔细观察实际拆装流程。通过认知和模拟操作的训练,使学生如身临其境,为后续真正的动手实训打下基础。(5)模拟试压:模拟试压是最重要的学习环节,共设计了“壳程试压、管程试压、试压仿真、偷师学艺(视频)”四项功能,使学生能够模拟实际试压操作流程,完成整个试压技术流程的仿真操作,从而掌握换热器试压的专业知识、标准及装配试压技能。在上述五个主体学习功能项中,我们均设计了“我要问”的教师提问,使学生带着问题学习,也便于教师督导检查。学生若对问题感到艰难困惑,可以到软件“加油站”功能中查询学习。(6)“加油站”该功能提供前述五大功能学习模块对应的专业知识。我们改造课程教材陈述方式,内容简洁清晰、针对性强,描述尽可能通俗易懂、生动活泼,容易为高职学生所理解,便于其查阅学习。(7)“过关斩将”为考核测试功能,取意“过五关、斩六将”。通过“五关”测试,将前面所学综合知识进行逐一考核,学生若逐项通关,则取得“实训准入证”,标志着学生具备了实训所应具备的知识和技能基础,学生(团队)可在实训室自行进行实训操作(拆装和试压)。
2教学效果评价
我们对上述“软件辅助的项目教学模式”进行了近三年的教学实践,取得了非常好的教学效果。根据我们的实践与跟踪观察,在知识学习、技能实训、教学组织、难点突破、能力塑造等各个方面,相比传统教学模式,“多媒体教学软件辅助”的项目教学模式都体现出很大的优势,实现了质的提升,具体表现如表1所示。学生通过独立自主地学习实践,其观念意识逐渐改变,比如,学习观念的转变,独立意识的养成等。这些改变促使学生发现了自身潜力,意识到自身素质的提高,从而形成良性循环,其自觉性、自我期许感、自信心等进一步得到发掘,通过反馈效应,将更利于其整体素质的培养和进步。与此同时,学生的综合能力得到显著提升。这里的综合能力表现为很多方面,比如独立行动能力、独立学习能力、团队协作能力、动手实践能力等等。总之,多媒体教学软件成为一把“金钥匙”,通过我们的精心设计和在教学中的配合应用,解决了我们多年传统教学存在的困难和弊端,取得了令人欣喜的效果。从测试和反馈效果来看,学生在知识、技能的学习中切实做到了“深厚扎实”、教学效果、效率大幅提升,同时,学生也逐渐养成了独立自主学习的意识和探索求知的内在动力。需要着重提及的是,多媒体教学软件在此过程中起到了“四两拨千斤”的杠杆作用,成为深受教师和学生喜爱的助教助学的得力助手。
3“软件辅助教学”在素质教育中的作用和意义
除了良好的教学效果,本文更重要的是想说明,利用多媒体教学软件这种信息化教学手段开展的上述教学模式,在素质教育中具有更为深远的示范应用的价值和意义。针对我们的具体教学实例,我们认为有以下两点重要的价值体现。
3.1有效实现“任务驱动、学生主体”的行动导向教学的实施
首先,软件紧密契合课程教学内容和目标,设计了完整丰富的“学习─训练─答问─测试”一体化教学功能,充分有效地实现了“运筹电脑荧屏,决胜课程学习”的功能,形成了“学习助推力”;其次,通过五个教学功能模块,借助教师“我要问”─学生“加油站”功能创意,有效引导学生的知识学习,实现了“学习驱动力”;再次,结合高职学生身心特点,界面简洁实用、活泼有趣,文字图片卡通化、幽默有趣,通过“过关斩将”的功能创意,摆脱呆板单一的考核功能,将测试考核“过关游戏化”,寓学于乐,大大激发了学生的学习兴趣和动力,形成了“学习吸引力”。总之,作为替代教师功能的媒介,软件有效激发了学生学习兴趣,引导、驱动学生独立自主地按照任务程序进行课程的专业综合学习(“先期学习”),成功实现了“行动导向─任务驱动”教学模式的开展,改变了原来教师讲解、讲授造成的“教师主动、主体,学生被动、客体”的学习模式。这为学生素质培养奠定了坚实基础──素质教育必须以人为本,将学生提升到主体地位。
3.2改善传统实训模式,塑造学生“知行合一”的学习品质
传统的实训模式有很多弊端,如效率低、效果差:学生在实训室不易组织,教师需要讲解和示范,耗费时间和精力,效果反而并不好。而更严重的缺陷是“知、行脱离”:学生在实训室仅仅是动手操作,没有将知识和技能紧密衔接,形成了盲目动手,“手、脑分离”的不良学习品质,这对学生素质教育目标背道而驰。而采用如上所述的“实训准入制”模式,通过多媒体软件中的模拟仿真功能设计,可以模拟实训现场中实训装置的技能操作,同时和专业知识紧密融合。学生通过仿真训练后通过过关测试,在知识和技能综合考核合格的情况下,再进入实训室独立操作,既解决了“执行脱离”的弊端,同时也培养了学生的“能力迁移”──从电脑荧屏上的“仿真模拟”到现实装置上的“动手操作”之间的行为转换,这一行为转换本身就是对学生能力素质的一种培养和锻炼。
4小结──启示和思考:通过信息化教学手段实现素质教育的途径
高职院校的主要任务通常是满足本土化人才需求,旨在向学校所在省市输出人才,满足当地中小企业的需求。而随着中小企业的发展,电算化会计人才的需求也与日俱增,从日益增多的会计培训机构及会计教材便可窥视一二,市场决定了会计教育的蓬勃发展。从外部来看,高职院校根据当前会计市场人才需求情况划分会计教育模块,以培养适应本区经济发展需要的基层会计人才为目标,不断提升其人才培养质量。在进行会计电算化课程设置时,学校应与行业、企业人员联合开发课程,避免出现理论学习与实践应用相脱节的情况。在选择教学内容时,除传统的总账、工资、固定资产、报表等财务模块外,还要适当增加一些采购、销售、存储等模块内容,不断丰富学生的知识面,强化学生的财务业务一体化概念,以有效提升学生的学习质量。从内部来看,目前高职院校在自身建设中存在着普遍的局限性,主要表现在:一是资金不足。选择适合中小企业应用的会计电算化软件不仅价格相对便宜,而且可以满足教学需求。二是学生的学习能力相对薄弱,学习主动性有所欠缺,过于复杂的软件对于他们来说操作较为困难。三是需要实现自身的会计从业资格考试过关率目标,从而提升学生的就业率以及自身的职业教育地位。因此高职院校会计电算化课程软件的选择需要考虑诸多因素,本文通过对相关软件行业及会计从业电算化考试软件的研究,探讨高职院校会计电算化课程软件的选择策略。
2我国软件行业的发展及市场需求分析
为满足企业的高效运行及会计工作的顺利进行,市场催生了各种财务会计软件,可见会计电算化是企业会计工作的必然发展趋势。如今,软件行业蓬勃发展,财务管理软件层出不穷,各大软件公司针对不同行业、不同规模的企业开发出了适用于公司各主要流程的信息集成软件。2014年1-7月,我国软件和信息技术服务业实现软件业务收入19991亿元,同比增长21.4%。其中,数据处理和存储服务继续领先全行业发展,实现收入3616亿元,集成电路设计行业发展明显加快,实现收入585亿元,软件产品、信息系统集成服务和信息技术咨询服务增长均有所放缓,完成收入6254、4022和2129亿元,嵌入式系统软件实现收入3385亿元。就地域而言,2014年1-7月,中部地区完成软件业务收入776亿元,同比增长30.8%,增速高出全国平均水平9.4个百分点,其中湖北、安徽增长超过35%,湖南、江西等省增幅都比去年有较大提高。由上述经济指标可见,我国软件业仍在迅猛发展,中部地区软件及相关服务的需求也正在迅速提高,而这恰恰预示着企业的软件需求在不断提升。各企业为实现自身的可持续发展及竞争力,必须加速自身的信息集成,提高自身的反应速度,运用各种软件加强自身管理、提高自身软实力,从而企业的运营环境对高职院校提出了更高的要求,即输出具备一定软件操作能力的毕业生,而在会计工作上,企业急需的是全面发展的电算会计人才,因此高职院校会计专业需要推出面向本土中小企业会计岗位的会计电算化课程。会计电算化课程需要与企业对接,而当下,各省高职院校都在努力与本土企业达成合作,建立实训基地,邀请企业参与人才培养方案,最终适应人才和市场的需求,因此会计电算化课程选取的软件需要与本土市场覆盖面较广的会计软件相一致。从会计从业资格考试的情况来看,会计电算化考试软件的选择也体现了这一趋势。
3会计从业电算化考试软件分析
就目前而言,各省的会计从业资格考试中,会计电算化考试的软件不尽相同,比如,湖南省会计从业电算化考试软件为用友畅捷通T3,湖北省则采用金蝶KIS专业版软件,各省的从业考试软件并没有达成统一。从2014年会计从业资格考试简章来看,包括北京、深圳、上海、湖南、安徽等13个省/直辖市选用用友T3软件作为会计电算化考试内容;河南、重庆、广东为考生提供了两种软件选择,包括用友T3和金蝶KIS专业版;广西、湖北、贵州、四川及海南5省选用金蝶KIS专业版软件;中央国家机关、宁波、浙江3省选择了天顿;江西、福建2省选择了思诺;吉林选择了金算盘;甘肃选择了用友通。因此高职院校也应当根据本省的特殊情况选择会计电算化课程软件,提升自身的会计从业资格考试过关率,为学生的就业做好充分准备。整体而言,在会计从业资格考试中,将用友T3作为会计电算化考试软件的省市最多,金蝶专业版软件紧随其后。用友T3软件是用友旗下的畅捷通信息技术股份有限公司推出的T系列企业管理软件,顾客定位为中小企业,而金蝶KIS专业版是金蝶国际软件集团推出的一款面向中小企业的企业管理软件。两款软件都覆盖了中小型企业管理的五大关键环节:采购管理、销售管理、生产管理、仓存管理、财务管理,都实现了财务与业务的一体化,同时,两者界面都比较简单直白、易于操作,价格也相对便宜。现如今,用友与金蝶是当下市场占有率最高的两大财务软件开发商。用友公司连续多年被评定为国家“规划布局内重点软件企业”,中国及亚太地区180万家企业与机构通过使用用友软件和企业云服务,实现精细管理、敏捷经营。由用友公司2013年的年度报表可见,其市场覆盖率持续提升,小型微型商贸企业的新增客户数量也逐渐在增加。金蝶国际软件集团以管理信息化产品服务为核心,为超过400万家企业和政府组织提供云管理产品及服务,同时连续十年位居中国中小企业市场占有率第一。可见,大型软件开发商已经延伸到会计信息化的各个角落,而旨在与企业对接的高职院校也纷纷与之合作。除会计软件本身外,高职院校还需要通过对应软件的教考系统来考核学生的知识掌握程度,这就对高职院校的教师及软件开发公司提出了更高的要求,进而软件公司需推出相应教考系统及教师软件培训服务,从各方面来看,大型的财务软件开发公司才能满足企业与高职院校的种种需求。由此可见,会计从业电算化考试内容以及软件公司的实力决定了高职院校会计电算化课程软件的选择。
4结论
第十五届全球华人计算机教育应用大会 (GCCCE 2011)将在杭州的浙江大学举行,会议时间定为2011年5月29日到31日。本次会议将深入探讨信息技术促进教育创新的相关问题,推动全球华人计算机教育应用界同仁的交流。与前14届大会不同,本次会议收录的论文将被IEEE出版,并被EI和ISTP收录。该次会议已经进入IEEE会议列表。大会的编号为:#18156。会议论文集的ISBN号为:978-1-4244-9237-4(印刷版) 和 978-1-4244-9238-1(光盘版)。
大会主题:信息技术促进教育创新
子 会 议:
(1) 移动学习与泛在学习
(2) 教育游戏与非正式学习
(3) ICT在华文教学中的应用
(4) 计算机支持的协作学习与人工智能教育应用
(5) 数字化学习环境构建与教育软件设计
(6) 数字化测试与评价
(7) 数字化学习与企业培训
(8) 中小学信息技术教育与应用
(9) 中小学教师论坛
(10) 博士生论坛
会议征文:
1. 征文范围包括但不限于:
(1) 移动学习与普适学习(Mobile Learning and Ubiquitous Learning)
(2) 教育游戏与非正式学习(Educational games and informal learning)
(3) 计算机支持的协作学习与人工智能教育应用(Computer Supported Collaborative Learning and Artificial Intelligence in Education)
(4) 数字化学习环境构建与教育软件设计(Construction of the digital learning environment and educational software design)
(5) 数字化测试与评价(Digital measurement and evaluation)
(6) 数字化学习与企业培训(Digital learning and corporate training)
(7) 中小学信息技术教育与应用(Primary and secondary education and application of ICT)
2. 征文类型:
(1) 论文(Paper):不超过4页的中/英文论文。论文必须有英文的标题、摘要、关键词、作者姓名和单位。论文必须具有原创性,不能发表在其他任何正式出版物中。(2) 壁报(Poster):不超过2页,汇报最新研究成果、展示具体应用模式、介绍应用案例等。展示以交流为主要目的。提交展示摘要时应包括:题目、出展人,不超过500字的展示内容描述。
3. 出版要求:
(1)论文可以用中文或者英文撰写,论文长度不超过4页,论文有标题,摘要,关键字和作者信息。论文需要有原创性,并且没有公开发表。论文需要提交全文,论文摘要将不收录到论文集中。(2)中文论文必须具有英文标题、摘要和参考文献。标题和摘要的表达要尽可能流利。
注册报名:
会议注册费用由两个独立的部分组成:论文版面费和参会费。作者可以选择相应的部分缴纳相关费用。
1. 版面费:学生和IEEE会员版面费是RMB 1800/每篇,其他人员的版面费是RMB 2000/每篇。该费用包括纸质论文集,光盘论文集,及收录检索费,但不包括参会费。参加会议的每位作者需要另外缴纳会务费。
关键词:网络平台;信息化教育;毕业论文
毕业论文是大学本科阶段的收官之作,更是体现学生专业综合素质和解决实际问题能力的重要途径。虽然国家加强了对学位论文抄袭作假的处罚力度,但本科毕业论文依然存在质量普遍不高、创新程度不足等问题。
2012年3月教育部印发了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,指出“以教育信息化带动教育现代化,是我国教育事业发展的战略选择”。2015年2月,教育部的2015年教育工作要点中更明确提出“加快推进教育信息化。继续加大优质数字教育资源开发和应用力度”。近几年备受关注的“互联网+”教学模式改革探究则更是离不开互联网平台和信息通信技术。由此可见,推进教育信息化是未来教育创新改革的大趋势。然而目前对于教育信息化的探讨主要集中在各课程的课堂教学和实验教学环节,而应用于综合性实践环节(如:毕业论文)的涉及甚少。因此,如能借助网络平台,对毕业论文的各环节逐一信息化,实现知识和信息的共享,让学生有更多个性化针对性的学习空间,势必能大幅提高毕业论文质量。本文以化学类专业毕业论文为对象,就基于网络平台的质量提升模式进行探讨。
一、化学类专业毕业论文的现状分析
化学类专业的毕业论文过程通常主要包含以下几个阶段:选题、文献查阅、开题、实验、论文撰写。其中,选题目前主要是采取指导老师命题和学生根据自己兴趣选题相结合的双向选择模式来确定,而在后续的文献查阅、开题报告、实验设计和论文撰写则是以学生为核心的执行过程。
(一)文献查阅
文献查阅是对毕业课题资料收集的重要一环,然而由于本科教学大多是以教材为主,因此大部分学生习惯于纸质版教材或期刊,导致对课题相关文献的收集相对陈旧有限。m然部分专业开设有文献检索的课程,但从多年带本科毕业论文的情况看,学生的文献收集能力依然不足,对文献数据库的了解亦不够充分。
(二)开题
开题是以对文献的充分理解和总结归纳为基础的,只有通过对文献的归纳总结,才能全面了解课题当前的发展状况和趋势,从而提出新颖合理的设计路线。但由于很多高品质的化学文献多在SCI收录的英文期刊上发表,因此不少高校在毕业论文过程中,对外文文献的阅读翻译提出了明确要求。然而,很多化学专业词汇和试剂名称在常规的词典或翻译软件中却根本查找不到。因此,这也无形提高了学生在开题过程中阅读理解文献的难度。
(三)实验设计
在经过对文献的收集和分析总结后,学生针对毕业选题提出实验方案,并经与指导教师讨论确认后进入实质性的操作阶段。在执行过程中,首先学生需要了解所接触试剂的理化性质及防护措施。其次,在经过初步探索后,需要系统的确定实验方案的研究内容(如:反应的影响因素,各因素对产品的影响权重大小等)。最后提出对该选题所得产品或实验结果的评价方法。
然而,本科生从教材上获取的知识原理虽然具有一定的通用性,但实验的操作经验却相对有限,难以针对具体的问题提出有效的解决方案。此外,本科生对实验的设计通常也比较随意,系统性不足。因此,往往在后期论文撰写的过程中,发现实验设计存在缺陷,从而导致论证的依据不足。
(四)论文撰写
实验完成后,学生在论文撰写过程中,首先要对现有文献进行综述,然后对合成路线或实验原理进行展现,最后对实验数据或谱图进行处理分析得出结论。但多年带毕业论文的情况显示,学生普遍存在因文献引用编辑不当,导致修改时工作量巨大,合成路线和实验原理展示不清,谱图对比不规范、数据分析无法精确到位、以及论文编辑排版格式较混乱等问题。
二、基于网络平台提升毕业论文质量的对策
在当今移动网络无处不在的时代,网络平台具备学习时间灵活、学习终端多样化、不受地域限制、且能满足个性化学习需求等特点。因此,针对上述化学类毕业论文各环节存在的问题,充分发挥网络平台优势,势必能有效提高毕业论文的质量水平。
(一)导航平台
针对本科生对化学文献数据库了解不足、化学专业词汇和试剂名称翻译理解困难、实验试剂理化性质及防护措施掌握不够深入、谱图分析困难等问题,建立了网络导航平台,并将导航平台分为化学文献、化学翻译、化学试剂、谱图数据库等板块分别与之相对应。而对于化学文献则更进一步细分为期刊论文、学位论文、专利、标准、书籍等文献数据库便于学生分类检索文献;化学翻译则提供如较学术权威的CNKI翻译助手及其它广泛使用的在线翻译网站(如:Google翻译、有道词典等)以助于学生正确理解外文文献;在化学试剂板块则提供了综合性化学试剂网站ChemicalBook(可查阅各试剂的理化特性、风险性、安全性等数据)和国内外的主要化学试剂供应商(如:Alfa Aesar、国药集团)等资源;谱图数据库则根据谱图类型细分为红外光谱、核磁谱图、质谱、拉曼光谱、光电子能谱等以供学生将测试结果与标准谱图进行对比分析。
(二)应用平台
针对毕业论文撰写过程中存在的问题,基于应用平台CAppChem主要建立了结构式绘制、文字处理、数据处理、谱图分析等核心板块。结构式绘制板块主要提供了合成路线的绘制方法、如何绘制实验装置图、如何为结构式填充颜色或添加发光效果、以及分子三维模型的建立等,以满足展示合成路线或实验原理的需求。文字处理板块则主要提供了EndNote文献管理和引用方法、目录自动生成更新、页眉页脚制作、重复表头设置、审阅修改等,让学生能更美观高效地完成毕业论文的修改和撰写工作。数据处理除提供Origin坐标、标签、图层、图例控制及数据导入等绘图基础外,还提供了散点图、柱形图、三元相图、三维柱形图等常用图形的绘制方法,以及线性拟合求解临界胶束浓度(CMC)、粘度法测定聚合物分子量、峰面积积分计算等应用实例,让学生能根据自己的实际需求,解决所遇到的问题。谱图分析则主要提供了红外谱图、核磁谱图等软件的使用教程。
此外,还设立了论文翻译、资料下载、软件动态、留言板等板块来辅助核心板块和导航平台,以满足学生的个性化要求和进一步深入学习的需求。另外,为便于学生学习分享交流,网络平台的各页面均支持微博等移动客户端分享。
三、基于网络平台的运用效果
网络平台上线运行至今,共为3届本科生的毕业论文环节提供了网络支持。学生在本科毕业论文过程中所遇到的大部分问题均能通过在网络平台学习后独立解决,同时通过学生留言也更深入地了解了学生所遇到的各种问题,从而促进了网站平台内容的更新丰富。
目前该网络平台的总访问量已超140万,独立访客数超90万。2015.7.1-2016.6.30的网站统计数据(见图1)显示,每年的3-5月是网站流量的高峰期,平均日独立访客数维持在2 300左右,高出其他月份(寒暑假除外)平均日独立访客数40%。当6月本科毕业论文答辩完成后,日立访客数逐渐回落至之前的平均水平(约1 600)。其充分说明网络平台在毕业论文期间(每年3-5月),吸引了大量的学生来自主学习,对毕业论文环节起到了显著的支撑作用。
此外,独立访客的地区分布统计数据(见图2)显示访客来自全国32个省市自治区,其中北京、江苏、上海、广东、湖北五个省(直辖市)的访客最多,约占网络平台总访客量的45%,体现出了网络平台学习不受地域限制,覆盖面广的特点;同时也反映出了在高校密集度较高的地区,网络平台的应用需求更大。
根据学生的反馈信息和近两年收集的毕业论文数据来看,该网络平台的应用对学生在毕业论文环节独立解决问题的能力有显著提高,对毕业论文在实验设计的合理性、论文的规范程度、图表和数据的分析深度以及文献管理等几个方面的完成质量亦有明显改善。实践证明,基于网络平台的化学类专业毕业论文质量提升是一种十分有意义的尝试和探究。而随着网络和通信技术的不断发展,以及国家对教育信息化的战略支持,构建基于网络平台的教学体系正成为新趋势。结合特定教学环节或课程自身的教学特点,有针对性地建设网络平台,不仅能提高教学质量水平,也能满足学生自主个性化的学习需求,更能打破地域的限制,实现教育资源的共享和教育的均衡化发展。
参考文献:
关键词 化学计算软件 Origin Chemoffice 自主学习
中图分类号:G424 文献标识码:A
Develop Student's Self-learning Ability in the Teaching
of Chemical Computational Software
GUO Yan, LI Jun
(College of Environmental Science and Engineering,
Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing, Jiangsu 21044)
Abstract With the widely increasing application of computing software in chemistry, introducing such chemical computational software into the teaching of senior undergraduate is receiving more and more attention. These courses can not only allow students to understand the progress of chemistry and useful research tool, but also lay a good foundation for students to engage in the corresponding experimental and research work. In this course, we use the question-teaching to stimulate the interest of students' self-learning. Class exercise is closely linked with the actual experiment result, to create a self-learning space. At the same time, using the examine ways of small issues or papers to develop students' self-learning ability.
Key words chemical computational software; Origin; Chemoffice; self-learning
随着计算机科学技术的飞速发展,硬件和软件日新月异的更新,传统的学科教学及科研已经离不开计算机辅助的影子。当前化学学科的研究已达到分子设计的水平,计算机在化学中的应用也是与日俱增,特别是在深入研究化学基本理论方面显示出了强大的作用。化学化工专业的学生只学习一般的计算机技术知识显然不足以跟上科技进步的脚步,近年来国内化工院校或专业都或多或少开设了计算机在化学化工中应用方面的课程。①②
国内以往的一些介绍计算机在化学或化工方面应用的书籍,以介绍化工算法的居多,对非计算机专业的学生已经不太适用。因而我们在化学专业高年级的课程中开设了化学类计算软件课程,旨在给学生们介绍当今计算软件在化学化工中的应用,并要求学生们能掌握具体软件的操作要求。
在化学专业中引入计算机软件的教学,不仅可以让学生了解化学学科的前沿进展和科研工具,而且有助于提高学生自主学习的能力。
1 教学中采用提问式教学,激发学生自主学习的兴趣
化学专业的基础课和专业课的讲授方式一般以讲授为主,要分析原理、推导公式、并辅以一些习题。化学类计算软件这门课程不同于这些传统的专业课程,这门课程以软件应用为主,本质为实践性教学课程,从教学内容上通常分为理论讲述和上机实习两个环节。在设置这一课程时,出于鼓励学生在实践中开展自主性、协作性和研究性学习的目的,将理论讲述的部分调整至总学时的1/4,剩下的学时用于上机实习。③
在计算机化学的理论授课中,重点讲解化学计算中常遇到的数学问题,如最小二乘法,线性方程组的求解,函数插值及拟合算法等;简述化学学科中常用的数据处理或绘图软件,如Origin,ChemOffice,Matlab等。接下来学生们通过大量的上机实习,来熟悉软件的基本操作,并能熟练应用软件。
授课中,我们改变以往的阐述型教学方式,以提问式教学为主。以Chemoffice为例,这是一款强大的化学绘图软件,能过绘制各种复杂的分子式、化学方程式、二维空间结构、分子的构象结构以及三维空间模型等。授课中,首先给学生们浏览教师自己绘制的,或从文献中看到的一些代表性的化学结构或反应流程图片。接下来,提出问题,如何绘制出自己需要的结构式或反应方程式,如何做出与文献上看到相一致的模型图片。高年级的本科生大部分已经进入实验室进行相应的课题研究或协助导师开展辅研究,也触及到文献及论文写作方面的内容,由于讲课及提问内容和学生自己的论文内容的关联性,激发了学生们自己探求软件的兴趣。
上机实习由提问式讲解和任务练习两部分组成。我们以提问的讲授方式介绍计算机知识和化学学科内容的结合,教会学生一些基本的操作命令。接下来提出问题,如如何绘制葡萄糖的分子结构式,让学生们当堂完成。在整个上机实习中,我们的提问由易至难,层层递进,逐步引导,激发学生们自主学习的兴趣。还是以ChemOffice的教学为例,我们从简单分子结构式的绘制开始,过渡到立体结构式的绘制,接下来生物分子结构式的绘制,进一步学习核磁共振谱图的模拟,最后完成漂亮的三维结构式的绘制。
2 课堂练习紧密联系实际实验结果,创造自主学习的空间
上机练习中,我们提出的问题,布置的任务将紧密联系实际实验数据。上机练习过程已经不仅仅是学生们在计算机上完成一个或多个布置的任务,而是这些任务与学生自己的毕业课题或科研课题相结合。学生在完成这些问题及任务的过程中,首先逐步建构起计算化学软件应用的整体认知性,接下来应用在自身的实验或数据结果中,能够起到很好的练习效果。在整个上机实习的过程中,打破了由教师教授内容给学生的传统方式,而是将教学内容隐含在任务的背后,让一项项的任务成为带领学生了解、熟悉内容的引线。④让学生感到所练习任务内容的新颖性和实用性,激发学习热情。在这样的上机实习过程中,教师从讲授者、灌输者变为引导者、组织者,从讲台上讲解转变为走下来与学生交流讨论,共同学习,为学生创造自主学习的空间。
Origin软件为一个多文档界面的应用程序,利用该软件可以绘制散点图、点线图、柱状图、三维图等,还可以对图表进行个性化设置,既有科学的准确性又兼具审美性。⑤因而,该软件也是化学学科中常用的绘图软件。在Origin软件的课堂练习中,我们首先将Origin软件的界面与基本操作演示给学生,引导学生自己进行探求,如,探索如何调整坐标轴、怎么加入文字及图例说明,如何在简单的单层图的基础上绘制多层图,最后激发学生去尝试绘制三维图形。在学生自己探求的时候,以他们自己的实验数据为主,学生对于将自己得到的数据处理成规律性的图形具有积极的主观能动性。对于一些没有获得实验数据或还没有进实验室的学生,我们则提供以往实验课堂上的数据,如酸碱滴定实验中滴定剂与pH的数据,蔗糖燃烧热的实验数据等。学生们因为都做过相应的实验,手绘过相应的实验数据图,对于用Origin软件处理出来的数据不陌生,但又有新鲜感,能够起到很好的上机实习效果。
3 以小课题或小论文的考察方式,锻炼学生自主学习的能力
良好的课堂效果离不开编排合理的课堂练习以及恰如其分的考查方式。我们摒弃了传统的考试这一考查方式,以结合学生自己课题或感想的小课题或小论文的方式对该门课程进行考查。化学类计算软件的课程性质,是以老师教授为辅,学生自己探索,自主学习为主。这种计算软件的学习应用,突破了传统意义上课堂上时间和空间的限制。并且,学生们可以在实际的学习或科研中灵活应用,有较为丰富的应用背景。最主要的,学生们可以根据自己的水平和需要自主选择不同层次的软件应用。因而以公式、问答等传统的考核方式并不适用于这门课程。我们会给定课题范围,比如Origin软件的基本知识介绍和其在三角相图绘制中的应用;以fullerene分子三维图形绘制为基础的Chemoffice软件在化学结构绘制中的应用;以三维等高线图为例介绍Matlab绘制三维图形的处理。这些小论文题目的给出,不仅与化学学科中的基本原理和基本应用紧密联系,同时,能够让学生们在熟悉软件的基础上去探索软件的一些高级应用模式。
我们的考核也不仅仅局限于给出的课题范围,更加鼓励学生以自己的科研数据为主,举例介绍这些软件在他们归纳总结数据时起到的作用。这种不划定界限,不给定课题的方式,更能鼓动学生们,尤其是已经进入实验室研究的学生们对于软件学习的热情,达到自己的学习目标,进而提高自身自主学习的能力。
4 结语
计算机软件对化学学科的影响已经是举足轻重,因而很有必要在本科高年级阶段引入该类课程。这类课程的设置不仅可以让学生了解化学学科的前沿进展和科研工具,为学生从事实验及科研工作打下良好的基础,而且在课程的教授与考核中,有的放矢,帮助学生培养自主学习的能力。
注释
① 张荣国,雷家珩,陈永.计算机辅助化学教学研究.武汉理工大学学报,2004.26:93-95.
② 黄正国,徐梅芳.对计算化学的涵义与课程开设情况的调查.计算机与应用化学,2009.26:661-664.
③ 李建平.《计算机化学》课程教学方法改革的探索.湖北大学成人教育学院学报,2005.24:65-74.
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[作者简介]刘晓红(1989—),女,山东日照人,会计硕士在读。研究方向:审计理论与实务。
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[关键词]计算机 环境科学 实践课程
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)06-0091-02
信息化时代的发展,使计算机越来越多地应用到各门课程中。针对环境科学专业学科特点,我们应围绕课程构建,有针对性地对环境科学专业学生讲授相关计算机知识,更新教学内容,以便于提高学生的综合能力。
一、基本目标
在“计算机在环境科学中的应用”实践课程教学中,要让学生能够比较全面地掌握与专业相关的计算机应用技术,并能将其应用于实际工作中。以学生实际操作为主,教师讲授为辅。充分利用现有的软件及技术,借鉴计算机专业教师教学技术和方法,提高学生的计算机应用能力。通过本门课程学习,使学生能够自己绘制平面布置图、绘制反应装置图、绘制设备图、处理实验数据、制作多媒体课件等,并能利用计算机网络进行信息检索。
二、课程设置
本门课程要求学生有一定英语水平和环境专业基础知识,时间安排在大三下学期期末,集中上课,总学时为两周。课程由教师讲解、演示,学生上机随教师一起操作,并进行习题、作业练习以加深印象。教师可对学生上机进行监控及辅导。可多班授课,但需保证每人一台计算机。学习本课程后学生正好可将所学知识应用于毕业论文和实际工作中。考核采取“出勤+听课状态+实际操作+作业”的方式。
三、课程内容
(一)环境科学相关软件
1.数据处理及绘图软件
环境科学实验经常有大量数据需要分析及绘图,在实验设计、实验操作等多方面也都离不开计算机的辅助。常用的软件主要有Excel、Origin、Access、SPSS等,可绘制各种散点图、折线图、柱形图、条形图等;可以对图形添加趋势线,得出曲线方程及相关性;可对数据进行排列和筛选,并且可导入外部大量数据,如红外光谱数据等进行绘图。在Excel中还可以通过编辑小程序来完成一些特性的运算。Excel的中文界面备受学生欢迎,Origin是全英文界面,对于学生来说有一点难度,函数的输入也没有Excel方便。但是Origin可以直接在图形上进行修改,及时保存了图形,仍然可以从图导出原始数据。从功能上来说,Origin更强大些。Access有强大的数据处理、统计分析能力,利用Access的查询功能,可以方便地进行各类汇总、平均等统计,并可灵活设置统计的条件。比如在统计分析上万条记录的数据时速度快且操作方便,这一点是Excel无法比拟的。SPSS集数据录入、整理、分析功能于一身,基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等。SPSS统计分析过程包括描述性统计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析等。本课程要求学生必须掌握Excel软件,其他只作为了解。
2.图文编排软件
本科毕业论文撰写及科技论文写作都离不开图文编排,Microsoft Word具有强大的文字和图表编辑功能,易修改,是必须掌握的。在本课程中主要让学生掌握页面、页眉、页脚、页码、行距等设置,格式刷、分节符、查找、替换、项目符号和编号等使用,三线表绘制,目录生成等。此外,还要让学生学会用“公式编辑器”编辑公式,使用“绘图工具栏”绘制简单图形及流程图。
Microsoft Office Visio创建具有专业外观的图表,以便理解、记录和分析信息、数据、系统和过程。在使用 时,以可视方式传递重要信息就像打开模板、将形状拖放到绘图中以及对即将完成的工作应用主题一样轻松。如绘制基本流程图就是把流程图所需形状图直接拖拽到绘图区,然后选择连接线工具绘制连接线,再选择箭头方向,绘制方向箭头,然后添加文字,比Microsoft Word绘制流程图要简单便捷。
3.环境科学绘图软件
AutoCAD有完善的图形绘制功能及强大的图形编辑功能。可以绘制任意二维和三维图形。在环境科学中,可用AutoCAD绘制平面布置图、施工图、剖面图、工艺流程图等。AutoCAD能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、条件曲线等基本图形对象,有强大的编辑功能,可以标注尺寸、书写文字。同传统的手工绘图相比,用AutoCAD绘图速度更快、精度更高且富有个性。
ChemWindow(CW)由Softshell Intern.Ltd.1989年推出首版,该软件主要功能是绘出各种结构和形状的化学分子结构式及化学图形,具有其他绘图软件所不具备的化学分子图形编辑功能。软件中有四个附加图形结构库,具有一些玻璃仪器和复杂化学物质结构式模板,绘制复杂结构式和反应装置图时比较便捷。软件还含有SymApps程序,可以显示3D分子结构,并能够给出具体的分子结构信息,如键长、键角、二面角、所属分子点群等分子结构信息,与Office软件的兼容性很好。
本门课程中主要要求学生掌握AutoCAD及CW的基本使用方法,能够绘制基本平面图、流程图及化学分子结构式等。
4.多媒体课件制作软件
多媒体课件常用的软件有PowerPoint(PPT)、Au?鄄thorware、Flash、Dreamweaver、Director、课件大师等。在这些软件中,PPT简单易学,制作方便,对于环境科学专业学生来说,本门课程要求其掌握其制作过程。本课程主要讲授用PPT制作幻灯片的方法,主要包括幻灯片设计、幻灯片版式、幻灯片配色及动画设计、幻灯片母版设计、幻灯片中图表及影片和声音的插入等。其他软件仅作为了解。
(二)计算机在环境模型中的应用
计算机在环境模型中的应用包括环境遥感技术(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件。RS可以利用红外扫描仪监测石油污染、水体热污染、水体富营养化,调查废水污染和泥沙污染,分析水域的分布变化和水体沼泽化可以通过遥感技术监测推算出臭氧浓度的水平分布情况、分析大气气溶胶的分布和含量、监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况、监控生态环境等。GPS可提供海、陆、空全方位实时三维导航和定位。GIS能对空间相关数据进行采集、管理、分析和可视化输出,可以定量进行预测。RS为GIS提供信息源,GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段(图像处理),GPS作为GIS有力的补测、补绘手段,实现了GIS原始地图数据的实时更新。[1] MATLAB、Visual Basic、Visual Foxpro等软件,可以编程应用于运算污染物迁移转化和控制模型,如大气污染模型、江河湖泊水质模型、生态模型、水处理技术动力模型等。对模型及数据进行运算求解,得到准确的结果,为制订合理治污措施提供数据支撑。
(三)网络信息检索
1.常规环境信息检索
一些环境标准、专利及试剂性质等资源,可以通过常规信息检索网络获取。常用的网站有中国环境标准网(.cn)、中国标准服务网(.cn)、国家标准化管理委员会()、国际标准化组织标准()、中国专利信息网(.cn)、国家知识产权局()、中国知识产权网()、欧洲专利局(EPO)专利信息网()、美国专利数据库(uspto.gov/patft)、中国试剂网(.cn)等。
2.环境科学文献检索
文献是记录、积累、传播和继承知识的最有效手段,是我们获取情报的最基本、最主要的来源。包括图书、期刊、报纸、专刊文献、硕博学位论文、会议论文、科技报告等都可以从各种相关的网上数据库获得。常用的中文数据库有中国知网()、维普中文科技期刊数据库()、万方数据库(.cn)。这三大中文数据库都需要购买使用权限,都大量收录了国内学术期刊论文。
常用外文数据库有德国Springer数据库()、Elsevier数据库()、美国wiley数据库()、英国皇家化学学会RSC数据库()、美国化学会ACS数据库()、SpecialSciDBS国道外文数据库(spe?鄄)。以上数据库也均需要购买后才能使用。由于各个学校资源有限,有些数据库未购买使用权限,学生可从一些学术论坛获得免费的帮助,如小木虫(e?鄄)、阿果资源网()、零点花园()等。
3.环境相关课程资源网站
高校教学资源库(.cn)、国家精品课程资源网()、爱课程()、网易公开课()等网站有免费资源、课件,可供有兴趣的学生进一步学习一些相关课程。
四、总结
在“计算机在环境科学中的应用”课程的教学过程中,应注重学生在环境科学中应用计算机的能力的培养。教学内容以常用软件介绍为主,同时介绍网上信息检索方法。课程内容要与时俱进,不断更新。
[ 注 释 ]
[1] 邱彩华.计算机技术在环境科学领域中的应用[J].华章,2011(15):254.
[收稿时间]2014-12-21
无论是设计或研究化学程序,均不是容易习得的技艺。化学程序用流程图来取代,不仅可以知道程序装置为何,而且也知道流体与能量是如何连接的。所谓程序的综合就是设计一种程序操作的顺序,以便将原料转化成产品,其中包括很多种方法,这些方法必须依据其安全性、可靠性、投资和操作成本,以及总利润等因素来加以比较,并则其最佳者。此时,这只是我们在脑海中的设计,并没有进行实际操作,因此我们也不可能知道操作的结果,我们就需要计算机的帮助,在计算机的帮助下,我们就可以提前预测工程设计的结果。
2计算机在化学工程中的应用
2.1建立数学模型
工程上的计算是以函数,尤其是数值函数为基础的。所谓数值函数就是说在函数的定义域中每一点x就可得位移的f{x}值,此值成为f在x处的值。例如,如何表示空气的cp{T,P}函数?我们可以利用计算机,输入程序,就会得到很精确的结果(表1)。除了上述问题,还有很多化学工程的数据处理的过程模拟,如:非线性方程求解、线性方程组的迭代求解、常微分方程数值解、偏微分方程数值解等等,都是先建立一个数学模型,然后带入计算机,最终得出一系列结果的。
2.2Office软件在化学工程中的应用
随着计算机的普及,越来越多的人把原本纸上的工作转移到计算机中去了。化学工程学科需要处理大批文档工作。譬如,化工论文的书写、化工文献的编辑、化工产品的说明,这些文档中常常会有大量的图表、公式、特殊符号,会话费人们大量的精力和时间,进而影响新信息的及时传播。有了Office中的Word软件,处理上述问题就方便多了。Word软件能够比较轻松地输入各种文档,还可以对文档进行多种编辑处理。编辑化工论文时经常用到的功能如:
(1)改变字体大小。
(2)随意设定版面。
(3)利绘图工具绘制实验流程图,并修改。
(4)利用公式编辑器编辑数学公式及化学反应式。
(5)可插入表格及页码。
(6)复制和删除方便。Excel工具的强大的分析数据功能可以将数据进行统计,然后将其规律性地展示出来。在处理化工数据时,我们可以利用Excel工具进行求平均值、自编公式计算等。
2.3Origin在化学工程数据处理中的应用
Origin是具有较强功能的实验数据处理软件。可利用Origin进行图形生成,我们可以在软件中输入实验后得到的数据,通过软件得到实验数据曲线图。图1为利用Origin工具绘制的实验数据图。通过图形或曲线,可以清晰明了地把大数据展示给他人,并从中发现数据之间的规律,以便更好地进行实验。
3结语
1.指导教师职责如下:
(1)编写具有统一格式的毕业论文(设计)任务书,经教学院长(主任)审核后,提前发给参加毕业论文(设计)的学生(任务书格式见附表).
(2)提前做好毕业论文(设计)的预做或相关资料准备工作,规划所指导学生的毕业论文(设计)的时间安排.
(3)根据课题对学生应完成的文献检索,外文资料翻译,设计的技术线路,经济分析或实验研究分析或实验数据,撰写设计说明书或论文等提出明确的要求.
(4)指导教师既要采取启发引导和介绍参考资料等方式对学生作实质性的指导,又要充分发挥学生的主观能动性,既不包办代替,也不放任自流.对学生能力的培养和训练,应贯穿于毕业论文(设计)的全过程.
(5)指导教师应及时掌握学生毕业论文(设计)的进度和质量,注意考查学生的创新思维和实际工作能力,对学生的工作态度,出勤情况,守纪状况作出详细记录,作为毕业论文(设计)成绩评定的参考依据.
(6)停课期间,指导教师对学生的指导,检查和答疑的时间要求每周不少于2次,每次对每名学生指导不少于2学时.
(7)指导教师应认真审核学生完成的毕业论文(设计),准确,及时,客观地写出评语,按成绩评定的有关规定评定成绩.
2.表格有关要求
《河南师范大学本科毕业论文(设计)任务书》(见附件3),表中须填写内容要求打印.《河南师范大学本科毕业论文(设计)答辩记录表》和《河南师范大学本科毕业论文(设计)答辩申请评阅意见表》一律用钢笔或水笔填写,填写时要求书面整洁,规范.
3.毕业论文要求及格式见附件1
附件1
河南师范大学本科毕业论文(设计)编写规定
为使我校本科生毕业论文(设计)更规范化,标准化,现就我校本科生毕业论文(设计)的编写规定如下:
一,毕业论文(设计)的内容
(一)毕业论文(设计)资料袋内容:
1,毕业论文(设计)文本
毕业论文(设计)封面;
毕业论文(设计)任务书;
毕业论文(设计)中,英文摘要;
前言;
毕业论文(设计)正文;
参考文献;
致谢;
2,河南师范大学本科毕业论文(设计)答辩申请及评阅意见表
3,河南师范大学本科毕业论文(设计)答辩记录表
(二)对以上内容的要求
1,封面:封面由学校统一制定,内容包括:学号,论文(设计)题目,专业,班级,学生姓名,指导教师姓名;
2,任务书:内容包括论文(设计)题目,学生所在院系,所学专业,班级,姓名,指导教师姓名,研究方向,论文(设计)的主要任务及目标,主要内容,基本要求,主要参考文献,进度安排等;
3,摘要:内容主要介绍所研究的课题内容,提出主要结论及创新之处,中文摘要一般为200字左右,英文摘要一般为250个实词左右,中,英文摘要均要有关键词(3-6个);,全国公务员共同天地
4,毕业论文(设计)正文要求:论点正确,逻辑性强,文理通顺,层次分明,表达确切.把实践结果上升到理论认识或应用理论的高度,最终解决实际问题,并提出自己的见解和观点;
要求设计图纸上的各项内容符合制图标准:结构合理,视图正确,尺寸齐全,图表完备.毕业论文(设计)的图纸尽量利用计算机打印,绘制;
5,参考文献:学生查阅资料的方式可从检索期刊文献上查阅,亦可采用检索期刊文献查阅与网上查阅相结合的方式进行,根据学科特点,每篇论文至少要查阅5篇以上的外文原文资料;
6,优秀论文简介:被收录到校优秀毕业论文选编的论文,必须完成约1000汉字的简介,包括课题来源,目的和意义,研究内容和过程的概括性叙述,主要结果结论等.一般不用图表,化学结构式,非公知或非通用的符号和术语.
(三)毕业论文(设计)完成后按本要求的第一条第(一)项"毕业论文(设计)资料袋的内容"的顺序排列好,装入毕业论文(设计)资料袋中.毕业论文(设计)资料袋由学校统一发放,资料袋封面内容包括:编号,密级,论文(设计)题目,院系,专业,班级,学生,指导教师等项.
注:资料袋编号为12位,其含义是:第1,2位为本届号,第3,4位为院系编号,第5,6位为专业编号,第7,8位为班级编号,第9-12位为学生编号.如:编号为:030401010085,表示2003届生命科学学院生物科学专业一班第八十五位学生.各院系及专业编码附后.
(四)毕业论文(设计)字数要求在5000字以上.
(五)对于纯软件类课题,软件文档要齐全,包括有效程序软盘和源程序清单,软件设计说明书,软件使用说明书,软件测试分析报告,项目开发总结等内容.
二,本科毕业论文(设计)打印格式
(一)毕业论文(设计)尽量按规定格式用计算机打印,纸张大小一律使用A4复印纸.
(二)毕业论文(设计)资料袋
资料袋统一使用学校提供的毕业论文(设计)资料袋,填写袋面时,各项内容要齐全,不得漏项.
(三)封面
封面使用学校统一提供的毕业论文(设计)封面,所有内容要居中.
(四)摘要
中文摘要采用小四号宋体字,英文摘要采用四号"TimeNewRoman"字型.
(五)毕业论文(设计)的规格
1,有关文字内容的要求
正文文字内容字型一律采用宋体,标题用黑体字,章节题目采用小三号字,内容采用小四号字汉字宋体和四号TimesNewRoman英文.
章节题目间,每节题目与正文间空一个标准行.
页面设置为:
单面打印:上2cm,下2cm,左2.5cm,右1.5cm,装订线0.5cm,选择"不对称页边距",页眉1.2cm,页脚1.5cm.
页眉设置为:居中,以小5号字宋体键入"河南师范大学本科毕业论文(设计)".
页脚设置为:插入页码,居右.格式可根据全文一次打印输出,或章节分别输出具体设置.
正文选择格式段落为:1.5倍行距,段前,段后均为0磅.标题可适当选择加宽,如设置为:段前,段后均为3磅.
应尽可能利用计算机整理,打印论文.若手写,必须用方格稿纸(特殊专业例外)以钢笔整齐书写.
2,毕业论文(设计)正文章节序号
均以阿拉伯数字连续编号,最多为4级,(如:11.1……1.1.1.1),之后先以括号为序,如(1),(2)…;再以圈圈为序,如①,②….
根据学科特点也可采用五级编号顺序.(如:一,(一)1.(1)①)
3,毕业论文(设计)的公式,图与表
公式号以与正文相统一的编号,如(2·4)表示第2部分的第4个公式.
公式应尽量采用公式编辑应用程序输入,选择默认格式,公式号右对齐,公式调整至居中.
图与表也以与正文相统一的编号,如图3·5表示第3部分的第5幅图.
图与表应有相应的名称,如"实验系统流程示意图"等.
图与表应设置于文章中首次提到处附近.
4,毕业论文(设计)的参考文献
正文引用参考文献处应以方括号标注出.如"…效率可提高25%[14]."表示此结果援引自文献14.
参考文献的编写格式为:
期刊文献的格式:[编号]作者.文章题目名.期刊名,年份,卷号,期数,页码.
图书文献的格式:[编号]作者.书名.出版单位,年份,版次,页码.
会议文献的格式:[编号]作者.文章题目名.会议名(论文集),年份,会议地点,卷号,页码.
附件3
河南师范大学本科毕业论文(设计)任务书
论文(设计)题目:
院系:专业:班级:学号:
学生:指导教师:研究方向:
1,论文(设计)的主要任务及目标
2,论文(设计)的主要内容
3,论文(设计)的基本要求
4,主要参考文献
5,进度安排,全国公务员共同天地
论文(设计)各阶段名称
起止日期
1
2
3
4
1 栏目及字数要求
1.1 特约来稿 邀请分析化学领域知名的国内学者在以下方面进行深入报道: 撰写最新的研究成果或者该领域的评述与进展,报道国内学者在国际学术领域活跃的最新研究项目。该栏目及时追踪分析化学领域最新的发展动向,以图文的特写形式让读者快速掌握近期研究者所关注的态势,广泛传播科学研究对社会的促进作用。本栏目不收取任何费用,并给予稿酬。
1.2 研究快报 论文的创新性强,学术价值重大,投稿时需要对文章的学术价值和创新性进行简要的说明,作者需突出论文的创新思想和初步的研究结果。撰写格式包括中英文题目、作者、单位、中英文摘要、关键词、正文、参考文献等;同时将篇幅控制在4000字左右,并提供全文的英文译稿(在ScienceDirect 网同步发表)。发表周期在3个月内。
1.3 研究报告
具有原始性和创造性的研究成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过8000字。 论文录用后欢迎作者提供全文英文译稿。
1.4 研究简报
具有创新性和在前人研究基础上有重大改进的研究成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超5000字。论文录用后欢迎作者提供全文英文译稿。
1.5 仪器装置及实验技术
主要报道新分析仪器的研制、性能及其应用,实验装置和实验技术的重大改进成果。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过5000字。
1.6 评述与进展
评述国内外分析化学前沿的新进展及新动向。全文包括图、表、参考文献和中、英文摘要不得超过10000字。评述论文收录后两月内作者必须附英文翻译稿,英文版在ScienceDirect网站与中文版同步发表。
1.7 NEWS
介绍国内学者在国际知名期刊发表的最新研究成果。主要以中文的形式提供论文的概述性的摘要,内容包括研究目的、操作条件、重要的数据和结论,同时配以主题图片;篇幅不超过1500字。
2 来稿要求和注意事项
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2.8
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1 LI Hui-Xiang, XU Xiao-Li, CHEN Hui, ZHANG Song, KONG Ji-Lie. Chinese J. Anal. Chem., 2012, 40(6): 817-822
李会香, 许小丽, 陈 惠, 张 松, 孔继烈. 分析化学, 2012, 40(6): 817-822
2 Ross K A, Beaulieu A D, Merrill J, Vessie G, Patience J F. J. Anim. Sci., 2011, 89(7): 2243-2256
3 LIN Bing-Cheng, QIN Jian-Hua. Graphic Laboratory on a Microfluidic Chip. Beijing: Science Press, 2008: 473
林炳承, 秦建华. 图解微流控芯片实验室. 北京: 科学出版社,2008: 473
4 Bard A J, Faulkner L R. Electrochemical Mehtods Fundamentals and Applications, Translated by SHAO Yuan-Hua, ZHU Guo-Yi, DONG Xian-Dui, ZHANG Bai-Lin, Beijing: Chemical Industry Press, 2005: 283, 511-516
Bard A J, Faulkner L R. 电化学方法原理和应用(第二版). 邵元华, 朱果逸, 董献堆, 张柏林 译. 北京: 化学工业出版社, 2005: 283,511―516
5 GB/T 21911-2008, Determination of Phthalate Esters in Foods. National Standards of the People′s Republic of China
食品中邻苯二甲酸酯的测定. 中华人民共和国国家标准. GB/T 21911-2008
6 SONG Bao-An, ZHANG Guo-Ping, HU De-Yu, FANG Li-Li, YANG Song, LIU Gang, WANG Hua. China. Patent, 200510003041.7, 2006
宋宝安, 张国平, 胡德禹, 逄丽丽, 杨 松, 刘 刚, 汪 华. 中国专利, 200510003041.7, 2006
3 稿件处理程序
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关键词:药物化学 毕业实习 带教心得
中图分类号:C424 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)04(b)-0216-01
教师富有成效的带教方法能使学生在实习期间收获颇丰,能大大提高毕业生的专业素养。本文结合笔者自身对毕业生的实习带教实践,浅谈毕业生实习带教的几点体会,以期提高药物化学毕业生的专业素质及综合能力,并对实习带教的同行提供方法参考。
药物化学是药学领域中重要的带头学科,涉及先导药物分子的发现,新药的发明,药物分子及中间体的化学合成、生物合成,化学分子的药物化学性质测试与分析以及药物分子的活性评价。是一门研究药物分子与机体细胞(生物大分子)之间相互作用规律的综合性学科。在药物化学课题研究过程中需要多个学科知识的参与和综合应用,药物化学的研究离不开天然药物化学、有机化学、合成化学、分析化学、药理学及生物化学等学科的参与[1~2]。
1 结合实习生专业意向选题
结合药物化学专业本科毕业生的毕业去向,有目的的选择毕业实习的研究课题有利于提高学生的实习积极性,按实习生的专业意向选题也是学生所渴望的。教师在实习带教时应多了解实习生的思想动态以及毕业后的专业意向,如有的同学希望毕业后进一步深造继续从事药物化学方面的研究,可以让这类同学多从事基础性研究。有的同学希望毕业后到医药相关企业工作,可以让他们到与学校有合作关系的医药企业进行毕业实习,或是到学院的附属医院药房进行实习。针对我院相当大比例毕业生选择考研继续深造这一现实情况,除了本院老师的研究课题供毕业生实习参与外,学校也为毕业生开辟了校外进行基础性科研项目研究的途径,例如到医药企业的研究单位进行实习。毕业生的选题意向也与个人的兴趣点有关,有的学生喜欢西药的化学合成,有的喜欢从事中药的化学提取,而有的喜欢从事药物与机体相互作用的研究即从事药理相关的实验,有的同学喜欢药物化学性质的测试与分析可让其主要开展药物化学性质测试方面的实验等。针对实习生的专业意向及个人兴趣开展毕业实习会起到事半功倍的效果。
2 对预期研究结果做出评价和分析
针对学生的毕业意向及兴趣选题后,带教老师首先给实习生阐明选题的重要性,免得出现有些同学经过半年的实习毕业后才“恍然大悟”觉得自己选错题了,或者觉得糊里糊涂收获甚微。学生选好研究课题后首先要熟悉研究素材,对自己将要参与实施的研究课题有个清晰的整体的把握,可以预知研究过程结束后会得到一个什么样的结果,并对预期的研究结果做出评价和分析,对实验过程中可能出现的偏差有所预知和了解,这样不仅可以缩短学生从选择课题到进入研究状态的时间,也可以避免由于对研究思路不明徒走弯路。
3 培养实习生调研文献的能力
选好研究课题后,实习生组织调研文献的能力融汇贯穿于整个实习过程中,包括对实验结果的预知评价和分析过程以及研究课题的实施过程中。调研文献的能力不仅影响学生对实验材料的准备,更是关系到实习生实验过程中遇到问题时解决问题的能力。调研文献不仅仅包括狭义上的各种期刊数据库中的期刊文献,还包括各种相关的教材或工具书的查阅,工具书如药理实验方法学、各类药物化学相关教材等。数据库文献资料如CA数据库、Elsevier数据库、ACS数据库等,以及比较简单的中文数据库CNKI、VIP、万方等数据库等。带教老师应给实习生介绍上述常用数据库的在线查阅方法,增强实习生查阅资料的能力,同时培养实习生实验材料准备能力和遇到问题时查阅资料解决问题的能力。
4 培养实习生实验操作能力
上述的各项准备工作做好后,实习生已经对自己的研究课题有了比较清晰完整的全局认识和把握,这时就可以有条不紊的进入实验实施阶段。对于药物化学等化学相关学科的实验研究,在学生进入试验室做实验之前,很关键也是很有必要的一点就是带教老师首先对学生进行安全意识的强化,这是毕业生顺利完成实习并培养各项综合实验操作能力的前提。实验操作能力的提高是一个实践的过程,非一日之功,需要实习生在实验过程中细心观察,勤加思考,善于总结。带教老师可以把自己多年的试验或科研经验传授给学生,对学生动手操作进行适当引导,使他们明白试验操作的要点以及注意事项,然后让学生独立操作,在实践中增强试验操作技能。
5 培养实习生处理试验数据并归纳整理成论文的能力
课题研究的试验研究部分完成后,将试验所得数据进行处理分析并归纳结果得出结论也显得非常重要,这是整个实习阶段的收尾工作,优秀的毕业实习生必须是善始善终的,这一点做科研的人应该深有体会,有的人试验做的很好,可惜整理结果的能力差,或者说文字处理能力差,这会直接影响研究论文的质量和发表,本科毕业实习生一般对撰写论文方面的要求很少,毕业实习论文的写作质量也会直接影响实习生整阶段的实习成绩。尽早培养处理数据和归纳整理研究结果的素质和能力对本科生进一步深造从事科研工作等方面都大有裨益。在处理试验数据的过程中有可能会有一些化学软件或者其他数据处理软件的应用,例如,SPSS、EXCEL、MATLAB、Origin等软件的使用。
6 结语
通过上述对实习生毕业实习的各个环节进行把关,结合实习生专业意向及个人兴趣选题,在熟悉了课题材料的基础上首先对预期研究结果做出评价和分析,在试验过程中培养学生的文献调研能力、解决问题的能力及试验操作能力,最后引导学生做好后期的数据分析,结果归纳工作。按照上述模式有利于提高药物化学专业毕业生实习的质量。实习带教方法探讨已成为当前有实习生带教任务的同仁共同关心的话题。本文结合药物化学实习带教实践,指出笔者在实习带教过程的几点心得体会,与有相关经验的同仁分享交流,也为药物化学及其他相关学科毕业生实习带教方法的优化改革提供参考。
参考文献
1.题目
毕业论文题目应该明确、精练、有概括性。题目的字数一般在25字以内,必要时可加副标题。
2.摘要与关键词
摘要
应概括地反映出毕业论文的目的、内容、方法、成果和结论。中文摘要以300~350字为宜。外文摘要内容及格式应与中文摘要一致,英文摘要约250个实词。
关键词
从论文标题或正文中挑选3~5个最能表达主要内容的词作为关键词,按词条的外延层次排列,外延大的排在前面。同时有中、英文对照,分别附于中英、文摘要后。
3.目录
目录中的标题要与正文中标题一致,要求标题层次清晰,标明页码。
4.正文
正文是毕业论文的核心部分,一般应包括绪论、主体及结论等部分。
4.1绪论(前言、引言)
绪论(前言、引言)一般作为第一部分,是毕业论文主体的开端。包括毕业论文的背景及目的、国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果、本课题的意义、采用方法、理论依据和具备的条件、毕业论文构成及主要内容等。
4.2本论
本论是毕业论文的主体,包括实验材料、研究内容与方法、实验结果与分析(讨论)等。在本部分要运用各方面的实验结果和研究方法,分析问题,论证观点,尽量反映出自己的科研能力和学术水平。本论应该结构合理、层次清楚、重点突出、文字简练通顺。对论文中出现的名词术语、物理量、公式、数字、图表、符号、计量单位等一律采用国际、国家通用标准。
4.3结论
毕业论文的结论单独作为一章编写。结论是毕业论文的总结,是整个论文的归宿。要求精炼、准确地阐述自己的创造性工作或新的见解及其意义和作用,还可进一步提出需要讨论的问题和建议。
5.参考文献
毕业论文的撰写应本着严谨求实的科学态度,凡有引用他人成果之处,均应按论文参考或引证的先后顺序排列于参考文献中(15篇左右)。
6.致谢
致谢中主要感谢导师和对毕业论文工作有直接贡献及帮助的人士和单位。
7.附录
对于一些不便放入正文中、但作为毕业论文又是不可缺少的部分,或有重要参考价值的内容,可编入毕业论文的附录中。
基础医用化学论文范文欣赏:
【摘要】本文针对大一医学生各门基础化学课程实验教学的改革探索,从精选实验内容、优化实验项目到改进教学方法、提升教学手段等各方面采取的措施进行小结。
【关键词】化学课程;实验教学;改革
面向医学院一年级新生开设的医用基础化学课程包括《基础化学》、《无机化学》及《有机化学》等,涵盖临床医学、预防医学、药学、医学检验技术、护理学等专业。在课程教学中,实验课是最能发展学生智力、培养学生创新精神和科学思维方法的环节,鉴于中学阶段学生进行化学实验训练很少甚至空白,如何在大一时利用有限的实验课学时更好地培养医学生的基本操作技能,培养学生的创新精神和实验能力已成为课程教学的重要任务。多年来,各高校针对化学各专业学生进行的基础化学实验内容及体系的改革与实践取得了一定的成效[1-4],普遍建立了“基础实验-中级实验-综合实验-创新实验-毕业论文”一条龙的实验教学体系,时间从大一延续至大四。将这些成功经验照搬用于医学生的化学课程实验教学显然是不合适的。医用基础化学课程的实验教学不仅需要结合医学专业特色挑选实验内容,更得考虑在有限的实验时数内,通过教学方法及手段的改革与实践,激发大学一年级学生的主观能动性,提高教学质量。对此,我们进行了如下一些探索,取得了较好的效果。
1精选实验项目,优化实验内容
基础化学实验“水质总硬度测定”[5]除了自来水样外,增加了岳麓山泉水、白沙井水两个样品,不仅激发学生兴趣,还能通过水质硬度大小对人体健康影响的讨论,培养学生对医学专业的热爱。
在“熔点测定”[6]实验中,除了练习毛细管法外,还将显微熔点测定仪以及数字化熔点测定仪的使用方法介绍给学生,使学生在掌握经典方法的同时认识较先进的仪器设备。待实验经费较充裕时可以考虑购买,让学生动手操作并引导学生对实验手段、实验结果进行对比。
“常压蒸馏及沸点测定”[6]除了蒸馏工业酒精外,将另一样品溴苯改为汽车防冻液,因为溴苯毒性大,不符合绿色化学理念,另外,化学实验课程体系改革的基本要求是“横向整合,纵向打通”,重视课程的层次性和教学内容的相关性[1],将《基础化学》理论课中学习的依数性凝固点降低、沸点升高与《有机化学》课程基本操作训练联系起来,既贴近生活,提高学生实验的积极性,又补充和完善了防冻液的基本性能[7]数据;更重要的是让学生认识到知识体系的系统性。
及时将文献中介绍的新知识、新方法及科研成果引入到实验中。例如,“乙酸正丁酯的制备”,将催化剂由浓硫酸改为一水合硫酸氢钠[8]及TiO2/SO42-固体超强酸[9],按照绿色化学的理念对实验内容进行相应改进。同时,该实验对产品的表征除了根据馏液的沸点外,将折光率的测试改为确定样品密度,只需在称量产品质量后量取产品体积即可,操作简单易行。产品沸点以及产品密度相互佐证,提高了产品表征的可靠性。
2改进教学方法,提升教学手段
化学实验一般遵从学生预习、老师详细讲解示范以后学生动手操作的教学模式,在实验讲解的过程中总会有少数学生心不在焉或似懂非懂,导致实验过程不顺利或影响实验结果。采用提问式、讨论式或其它方式相结合的教学方法,比如“乙酸正丁酯的制备”:如何创造条件使平衡右移?反应完成后最经济有效的除去杂质方案?产品的表征可以通过哪些方法或途径等问题的提出,都能引发学生进行思考并参与讨论,或者由某一学生演示实验装置的安装、分液漏斗的使用操作等,使每位学生都能用心参与,不再有旁观者,进而对实验方案、操作步骤以及原理都有充分地认识,做到动手前对整个实验过程思路非常清楚、实验时心中有数。
对实验中学生遇到的问题,尽可能采用启发式或者探究式的教学方法,和学生通过讨论找出问题所在并得到解决方案,比如“分子模型操作”实验中,有学生对含两个相同手性碳的酒石酸化合物的球棒模型与Fischer投影式的表达以及内消旋化合物、对称面和对称中心的概念理解感觉有困惑,指导老师在学生做好模型的基础上,先要求学生回忆Fischer投影式书写规则,再结合模型进行Fischer投影式的表达;接着借助内消旋酒石酸分子模型说明对称面、对称中心的定义;最后和一对对映体的模型进行对比,使学生充分理解内消旋化合物的含义。“乙酸正丁酯的制备”,直接回流法和分水回流法哪种方法产率较高?建议和同组同学商量后选定其中一种方法进行实验,合成产品产率的高低影响因素有很多,只有通过整个班甚至整个年级两种方法实验结果的统计才能得出较为合理的结论。“水质总硬度测定”实验,有些滴定后的样品放置一段时间后为什么返红?分水回流法制备乙酸正丁酯,分水器在实验过程中如果发现有点漏,如何补救?等问题,教师不是简单地给出一个答案,而是要求学生经过思考、讨论,分析可能原因并通过实验确认结果如何。启发式或探究式教学方法的实施可以提高学生解决实际问题的能力。通过与同组同学的商量、讨论解决问题的同时,培养了学生团结合作的精神。
实验过程中贯穿绿色化学理念,例如要求学生预习并思考,实验会产生哪些废物?如何处理?另外,节水、节电、节约试剂,比如蒸馏装置,相对两组冷凝水串连并将冷凝水开到最小;乙醇可反复用于“从茶叶中提取咖啡因”等,是我们在实验教学过程中加强学生绿色化学意识的一些做法。
在改进教学方法的同时,利用实验录像素材,结合PowerDirector、Authorware等软件制作视频以及多媒体实验教学课件[11-13],可以保证在较少的时间里尽可能多地介绍相关化学实验知识。目前已完成实验视频5项,包括水蒸气蒸馏、分光光度法测定铁等,并已应用于2012、2013级医学各专业学生的实验教学中,效果良好。逐步开展和完善现代化实验教学手段,是医用基础化学课程实验教学改革的重头戏,任重而道远。
通过教学方法的改进和教学手段的提升,使学生带着问题和对问题的兴趣进行实验,能增强学生发现问题、解决问题的能力和信心,促进学生进一步学习的兴趣,提高学生对医用基础化学实验课的能动性,保证教学质量,为后续课程的学习打下良好的基础。
【参考文献】
[1]张树永,张剑荣,陈六平.大学化学实验教学改革的基本问题和措施初探[J].大学化学,2009,24(4):24-28.
[2]肖小华,邹小勇,张杰鹏,等.基础化学实验(综合)教学改革与实践[J].大学化学,2013,28(4):36-38.
[3]付颖,叶非.基础化学系列实验课程体系优化[J].大学化学,2013,28(2):25-28.
[4]朱莎娜.基础化学实验教学改革与探索[J].实验科学与技术,2011,9(3):186-187.
[关键词]农林;无机及分析化学;试题库
无机及分析化学课程是我国农林院校的一门公共基础课,以西北农林科技大学(西农)为例,每年有过一半的大一新生(近3000人)要学习该课程,足见其在农林院校的重要地位。一般有如此多学生的课程都会采用统考的方式考试,因此试卷的全面性、公正性、区分度和客观性就显得非常重要。然而由于某些原因,部分农林院校仍以人工命题的方式出卷。人工命题方式有其优点,但在当前信息科技越来越发达的时代,其缺点越来越突出。首先,人工命题往往易受出题人的主观影响,存在对课程内容覆盖面不全、难度把握不好、重点不够突出、题目容易跟往年类似或重复等缺点,对学生的考查不够细致,区分度可能也不好,达不到考试目的[1]。如果情况严重,甚至可能造成教学事故。其次,人工命题容易出错,如符号错误、分值错误、数据错误等。出题人的责任心不同,试卷的质量往往差别很大,责任心强的教师出的试卷质量还比较高,但责任心较弱的老师所出的试卷质量则不能保证。再次,人工命题效率低、成本高。命题一般在教师课程未结束的时候同时进行,教师在上课之余,要花很多时间命题,往往是人付出了很多精力,却没有得到相应回报,可能也没有得优良的试卷[2]。
1试题库系统结构
我们已进入一个信息科技爆炸的时代,电脑、手机和网络已是我们日常生活、教学和工作必不可少的工具,农林院校的无机及分析化学课程也应该跟上时代步伐,建立计算机试题库系统。试题库系统的优点显而易见。首先,计算机试题库系统可有效避免人工命题的诸多缺点,如实现教考分离,更好把握课程内容的覆盖、难度分布、重点突出、不易出错等等[3]。再次,机器出卷效率高,只要设置好一些基本要求,就会很快组成试卷。另外,试题库系统还有其他方面的用途,如满足学生的日常练习,课程进行过程中,可以利用试题库系统出一些较简单的练习题,供学生加深对课程内容的理解之用。最后,考试完之后,考试情况可以反馈给试题库系统,进一步改进试题库系统,那么以后的试卷会越来越好越客观。当然电脑组卷也不是万能的,如果结合电脑组卷和人工修改,即可结合二者的优点,得到一份优秀的试卷。建立一个优秀的试题库系统,工作量巨大,需要大量细致长期的工作。总的来说,试题库系统首先应该有一套优秀的试题库软件,然后问题就在于要采集大量试题,最后就是管理与参与者的长期完善。针对无机及分析化学课程,应该包含以下几个方面。所示,应该包含四个基本子系统,即题型管理、试题管理、用户管理和组题管理子系统[4]。题型管理子系统可以设置加入不同类型题目,除传统的填空、选择、判断及计算题之外,用户可以定制自己的题型;试题管理子系统对试题进行管理、设置难度、归类等,如批量输入试题,设置修改难度系数等;通过用户管理子系统可设置不同权限的用户,用户通过网络可以登录系统,根据要求使用系统,保证多用户使用,同时保证安全;组题管理子系统可以设置不同组题方式,产生试卷。另外还有试题质量评价模块,为考完试后进行评价反馈而设置。
2试题库系统软件
试题库软件一般通过两种途径获得,即商业软件和使用者自己编写。对于非计算机专业的化学工作者来说,编写一套较好的软件有一定难度,故采用成熟商业软件比较可行。不管那种方式,试题库软件系统应包括以下方面:(1)界面友好,易于操作管理,功能齐全:试题库系统不仅管理员使用,普通老师也要用,如出一些练习题、小测验等。大多数化学老师的计算机水平有限,因此简单易用的界面能为更多人使用。界面简单易用的同时,还要保证内容丰富、功能齐全。如题型的设置,普通的选择、填空、判断、计算题必不可少,还有其他题型,如概念、证明、小论文之类。另外用户管理、组题出卷等都要包含。每个题目设置相应的难度系数,组试卷时根据难度系数的分布情况组卷,这样考试时一般都会比较符合正态分布,难度系数可由管理员修改。(2)化学语言友好:由于化学试题必不可少的出现化学语言,如无机及分析化学课中热力学部分的热化学方程式、热力学函数关系式,原子分子结构部分的分子杂化轨道显示、化学分子结构式,四大平衡对应的滴定实验示意图等。因此试题库软件应该正确显示这些化学语言,兼容CHEMDRAW等化学软件绘制结构图,而且必须是WORD软件友好的软件,以正确显示化学语言和数学公式。(3)网络题库:试题库系统不仅在考试时使用,平时也要发挥作用。无机及分析化学课本中的练习题非常有限,学生可能需要做更多些练习题以加强对知识的理解,试题库系统可以提供网络练习接口,让学生可以更灵活地获取知识。另外网络题库可以发挥其交互的优势,让学生和教师更好的交互反馈。(4)安全性:无机及分析化学课程为农林院校公共基础课,因此试题库软件的安全性一定要高,如果出现试题泄露、黑客入侵等情况,将严重影响教学工作,造成教学事故。因此,软件系统一定要提供良好的安全性。
3试题采集
试题库系统的另一大关键就是试题的数量和质量,即试题采集。大量试题需要大量人员完成,是一个大工程。有经验的老教师承担试题的核验、确定难度系数、试卷的把关等工作,其他老师可搜集试题,试题翻译,试题录入及管理等工作。系统管理可由几位老师承担,每位负责某种题型。试题采集是最为繁琐且庞大的工作,必须由多人承担,按章节划分,每1至2位老师负责一章,结合科学前沿有趣的东西,收集翻译编写题目。试题采集主要通过以下几种途径获得:(1)已有资料。西农无机及分析化学课程的命题近年都由不同老师轮流命题,教师一般都有出题经历,有一定量试题资料,因此首先将每个老师的试题资料收集、归类,就是试题库的基础试题。(2)外文课本翻译。相对于国内课本,国外教科书或参考书中一般都有大量题目,可以联系版权方,获得题目的使用权,然后进行翻译。(3)自编题目。组织教师自己命题,教师根据自己的授课经验,结合自己的专业特长和学校特点,负责某一章节试题的编写。(4)另外,试题库的题型可多样化,不局限于考试,可引导学生自己动手,查资料写小论文,将小论文的题目也可加入试题库共享。
4不断实践、反馈和改进
试题库系统是不断建设、实践及完善的长期工程,每次组卷考试后,根据考试情况进行反馈,然后对有问题的部分进行修改,如难度调整等。另外,每年都应该往系统里加入一定量的试题,淘汰陈旧试题,保持更新。经过几年的改进完善,最终会建设好一个优秀的试题库系统。
综上所述,无机及分析化学课是一门农林院校非常重要的基础课,应该充分重视其考核方式的公平性和客观性,实现教考分离,淘汰陈旧的人工命题方式,有效组织起来,建设试题库系统进行组卷考试。
作者:蒲亮 张忠 王文己 杨正亮 单丽伟 单位:西北农林科技大学
参考文献
[1]袁东华.高校试题库、试卷库建设问题的思考[J].黑龙江教育,2013,4:77-78.
[2]陈红兵,贾俊仙,武英耀,等.创建农业院校化学网上试题库的探讨[J].高等农业教育,2002,138(12):50-51.
关键词:Matlab;《环境化学》;化学方程式
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)06-0185-02
一、前言
《环境化学》是环境科学、环境工程等相关专业的专业必修课,是环境学的核心课程。这门课程是利用四大基础化学学科的理论知识,研究各种有害物质(化学、生物和物理)在环境介质中的存在、特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。《环境化学》侧重污染物迁移转化过程所涉及的化学问题及原理,其理论性较强。因此,为了丰富《环境化学》的教学方式,减少教学过程中的枯燥感,通常在教学过程中会使用到各种教学软件。
由于信息时代的飞速发展,各种计算机信息系统迅速推广和应用。Matlab(Matrix Laboratory)成为目前国际上最流行、应用最广泛的科学计算机信息系统软件。Matlab由美国The Math Works公司出品的商业软件,以运算、化学方程式为基础,把计算、可视化、化学方程式有机地融合到一个简单易学的交互式工作环境中,有出色的数值计算功能和强大的图形处理功能,而且简单易学。许多实际问题可以通过Matlab软件化学方程式得到定性、定量的解决。在大学《环境化学》课程教学过程中,教师熟练使用各种计算机信息教学软件,改变教学方式,构建新的课程体系,通过Matlab教学软件有利于大学生对《环境化学》的掌握和运用,特别是对各种化学方程式的理解与掌握。因此,在《环境化学》教学过程中适当使用Matlab软件可以优化教学效果,增强学生学习化学知识的兴趣,提高学生的化学理论知识和实际应用水平。
本论文将主要针对《环境化学》在教学过程中的一些实例,具体研究和分析Matlab软件在优化各种化学方程式和表达式的具体案例。
二、大气环境化学中使用Matlab软件
当前国际三大环境热门话题:气候变化(变暖)、酸沉降、臭氧损耗都是发生在大气圈的物理化学过程,当代大气科学的研究热点也是围绕着这三大热门话题来进行的。大气化学的研究对象主要是天然的和人榛疃产生的重要化学物质,包括本底存在的基本化学物质,如NOX、SOX、COX、H2O等,人造的物质如CFCS(chlorofluorocarbon,含氯氟烃)等,以及各种转化过程中普遍存在的活性物质,如O3、HO、HO2、ClO、O等。然而,在这些化学物质的迁移与转化过程中,一些重要的化学方程式反复出现,在《环境化学》教学过程中必须采用适当的形式将其展示给学生。例如:干绝热过程温度变化用泊松方程描述:
T =T ( ) =T ( )
干绝热垂直递减率:干空气在上升时温度降低值与上升高度的比,用Γd表示,可用下式求取:
Γd= =0.98℃/100m
在g、Cpd不变时Γd为常数。对于上升干空气的温度为:T2=T0-Γd(z-z0)
通过以上化学方程式和简化后的表达式,气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率(Γ)和干绝热垂直递减率(Γd)简化后知:若ΓΓd,大气是不稳定的;若Γ=Γd,大气处于平衡状态。
通过Matlab软件可以明确地表达出知识脉络,并让学生以最简单的方式理解和吸收,有助于提高学习效率,达到较好的教学效果。
三、水环境化学中使用Matlab软件
水环境化学是研究水体环境中主要化学物质的存在形态、迁移转化规律、化学反应机理及这些化学物质对生态环境影响的学科。主要研究在水体中进行沉淀―溶解、氧化还原、配合作用、吸附―解吸等迁移转化过程的基本原理。而这些基本原理一般涉及各种化学反应方程式,化学方程式可以清晰地表达沉淀―溶解、氧化还原、配合作用、吸附―解吸等迁移转化过程。通过Matlab软件化学方程式,以清晰的思路、明确的结构和动画等形式,注重色彩、字体等视觉效果,直接、立体地表达出授课内容,让学生以最简单的方式进行理解和吸收。
热力学在描述氢气与H+离子发生平衡时,有下列半反应:2H+(aq)+2e H2(g) E0
在标准条件下,即H2压力为1.0130×105 Pa,H+离子活度为1,温度为298.15K时,E0=0V。这一半反应的平衡常数可以写成:K=p /[H+]2[e]2, 即:lgK=lgp -2lg[H+]-2lg[e]
所谓电子活度是在氧化还原半反应中,电子作为反应物时所具有的活度,通常用电子活度的负对数(pe)表示。其数学表达式为:pe=-lg[e]
对于一个氧化还原半反应,Ox+ne Red E0
假设这一半反应达到平衡,其平衡常数可以表示为:K= ,lgK=lg +lg ,pe=-lg[e]= lgK-lg
同样,对于一个包含n个电子转移的氧化还原半反应,其自由能变化可以用下列公式所描述:
ΔG0=-nFE0,ΔG=-nFE,ΔG0=-2.303nRTpe0,ΔG=-2.303nRTpe
在上述自由能计算公式中,F为法拉弟常数[96500J/(V・mol)],R为气体常数,T为绝对温度。
通过以《环境化学》的重点讲授内容氧化还原电位为例,可以清楚表明Matlab软件能够准确、生动并且以最简单的方式展示《环境化学》需要讲授的核心重点内容,Matlab软件表达的化学方程式不但能描述反应物以及生成物是谁,还能从物质的化学式中看出该物质由哪几种元素组成;可以通过化学方程式中各物质前边的系数,看出物质之间微粒的个数比;还可以知道各物质之间的质量比;通过化学方程式中等号右边的箭头,还可以看出后边有箭头的物质,是气体还是沉淀。此外,化学方程式可以准确表达电子的转移方向。然而,用文字表达式不仅烦琐,而且没办法直观的表达以上内容。
四、结语
在《环境化学》的教学过程中,通过借助Matlab软件不仅可以简明、扼要地讲明授课的重要内容,而且通过Matlab软件表达的化学方程式能够表明反应物、生成物和反应条件,以及各反应物、生成物物质的量关系以及各物质之间的质量比,此外还能够准确表达氧化还原反应中电子的转移方向,因此借助Matlab软件讲授《环境化学》课程,以立体的情境明确地表达出知识脉络,并让学生以最简单的方式理解和吸收,有助于提高学习效率。
参考文献:
[1]戴树桂.环境化学[M].北京:高等教育出版社出版,2006.
[2]蒋辉.环境水化学[M].北京:化学工业出版社出版,2003.