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(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。
《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业等;上机操作成绩包括预习报告、上机操作报告和师生互动信息反馈等;期末考试成绩由理论卷面成绩和上机实践成绩两个部分组成。通过考核方式的优化,一方面促使教师做到多策并举、因材施教,另一方面也激发了学生自主学习的积极性,达到了既关注学习过程又重视学习结果的目的。
5结语
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
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>文秘站:
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
教学资源建设是有中国特色卓越工程师教育培养计划实现的关键问题,也是长期以来中国卓越工程师教育培养计划实施的重点和难点问题。我国教学资源建设仍然存在总量不足、分布不均、共享困难、不能有效服务专业设置、课程建设、顶岗实习和学生就业等诸方面的不足。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确要求把加快教育信息化进程作为推动教育改革发展的保障措施。卓越计划结合自身规律开发数字化资源,加强以优质视频、教学素材、特色专题为主要内容的专业教学资源库建设,有利于推动卓越计划相关专业建设、课程改革和教学方法手段的不断创新,并直接关系到卓越计划培养出来的人才质量。同时,《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见(教高(2012)4号)》提出“通过多种方式整合校园资源,优化办学空间,提高办学效益,确保高校办学条件不低于国家基本标准。因此,建立开放灵活的教育资源共享平台、提高资源建设的规范性和利用效率、降低建设成本和促进优质教育资源的普及和共享已成为亟待解决的重要问题。
2卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的思路
卓越工程师背景下的化学工程与工艺专业需要根据行业对化工工程师知识、素质和能力的要求,确定相关课程和实践教学环节,将涉及工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力培养、企业以及工程项目管理知识的课程纳入培养方案中,增加工程教育相关课程,因此,必须按照新的人才培养方案,以教材建设和精品课程建设为手段,改革教学内容,加强教材建设,自主编写和完善系列专业教材,使教学内容充分反映新世纪化工实际生产和化工行业可持续发展的新要求。总体建设思路如下:
2.1构建“新体系”
构建以培养工程意识、工程素质、工程实践能力、工程综合能力为目标的实践教学新体系。按照基本技能层、知识应用能力与工程实践能力层、创新能力与工程综合能力层等“三层次”,循序渐进地培养学生的工程综合能力和创新能力。在基本技能层,主要通过课程实验、上机操作等实践环节加深对理论课程基本概念、基础知识和基本理论的理解和基本技能的培养;在知识应用能力与工程实践能力层,主要通过课程设计、专业实习、社会实践等环节实现对学生知识应用能力的培养;在创新能力与工程综合能力层,主要通过化工企业轮岗实习、化工企业项目设计与研究、毕业设计(论文)、大学生“挑战杯”竞赛、大学生科技创新活动、产学研合作开发等方式实现对学生的工程综合能力与创新能力的培养。
2.2突出“厚基础”
本专业卓越工程师教育专业培养方案课程设置分为通识教育,专业基础课和专业课三大模块。通识教育包括数学与自然科学、人文与社会科学、体育、素质教育公共选修课等,其课程学时占总学时的47.7%,课程学分占总学分的47.5%;专业基础课包括相关学科基础课和专业基础课,其课程学时占总学时的34.9%,课程学分占总学分的34.3%;专业课包括基本专业课和专业方向课,其课程学时占总学时的17.4%,课程学分占总学分的18.2%。突出了卓越工程师培养的厚基础,为卓越工程师的培养奠定坚实的基础。
2.3强化“宽口径”
本专业卓越工程师教育专业培养方案设置了精细化工、能源化工和生物化工三个专业方向课程模块。其中,精细化工方向课程模块开设了精细化学品化学、精细化工工艺学、精细化工过程与设备、精细化工及分离实验等课程;能源化工方向课程模块中开设了煤化学、煤化工工艺学、洁净煤技术、煤化工实验等课程;生物化工方向课程模块中开设了工业微生物学、生物化工工艺学、生化分离技术、生物化工实验等课程。强化了卓越工程师培养的宽口径,以满足大化工行业对工程技术人才的要求。
2.4体现“重创新”
教材建设也是教学资源建设不可缺少的内容。在化学工程与工艺专业的专业基础课和专业课教材的选用上,以“加强基础、精选内容、有所创新、有利教学”为原则,尽量选用国家规划教材或者比较权威的高水平教材。同时,组织教师立项编写或参编高质量教材,如普通高等教育国家规划教材或精品教材;自编配套辅导教材和讲义,制作和充实各类声像教学资料,积极开发具有专业特色的CAI课件,录制网络教学视频。重点开展精品课程建设,争取获得1门国家级精品课程、2~3门省级精品课程、4~5门校级精品课程,通过改革与建设,不断提高教育质量和人才培养质量,努力培养学生的创新精神和实践能力,打造出有扎实理论功底、掌握化工专门技能、有很强事业心和吃苦耐劳精神的应用型专业人才,以满足现代化工业发展对化工专业高素质人才的需求。我们将不断完善卓越背景下化学工程与工艺专业的教学资源建设,确保学校教学质量不断提高,确保专业建设项目绩效。
3卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建
设存在的困难卓越计划化学工程与工艺专业教学资源建设的内容相当丰富,在实际操作过程中需要突破重重难关,其中最为突出的有校企合作、人才需求的个性化和多样化以及师资队伍建设三个方面。
3.1校企合作是首先要解决的问题
近年来,我院不断探索和完善校企合作的长效运行机制,努力通过各种渠道与企业沟通,先后在多家大中型企业设立了教学实习基地并成立了一个工程实训中心,为学生营造了在企业进行实践学习的良好机会。但有些企业为了兼顾安全生产、产品质量和生产效益,不能为学生提供在相应的技术岗位上动手操作的机会,这样一来学生的动手能力就得不到真正的锻炼。
3.2人才需求的个性化和多样化
不同的公司对技术应用型人才的需求均存在差异,如同样是培养化学工程与工艺卓越工程师,有些公司需要学生具有精细化工或生物化工方面的知识,而有些公司则需要学生具有能源化工方面的知识。因此,我们必须有的放矢地进行化学工程与工艺专业卓越工程师教学资源的建设,以满足不同公司对技术应用型人才的多样化需求。
3.3师资队伍的建设
化学工程与工艺专业卓越工程师培养必须摆脱传统的大学生培养模式,为了实现卓越工程师的培养目标和落实卓越工程师的培养标准,形成具有良好的学缘结构、知识结构和以中青年为主体的双师结构教学团队是顺利、高效进行教学资源建设的必要条件。而要改变目前师资水平不足,知识结构单一和学缘结构不合理的现状将是一个长期而艰巨的过程。
4结论
1.1创新意识少实验内容依附于理论教学的验证性实验多,研究型、设计型、综合型及反映学科前沿的实验少。实验教学模式单一,学生在实验时按实验指导书或老师的要求,使用规定的仪器或设备完成规定的实验内容,而后按规定的格式完成试验报告。这种单一的实验教学模式影响了学生积极参与实验的兴趣,不利于学生创新能力的培养[7],严重影响了高师类化工专业教育的整体水平。
1.2实验教学评价体系陈旧实验课的测评往往是根据平时实验操作和实验报告来定,较少采用综合能力测试的考核办法,不能完全反映学生的实验操作水平和实际应用能力。该评价形式很易让学生形成一种错误观念,即无论实验做得好坏与否,只要实验报告写得好,就会得到较好的成绩。故而学生做实验的兴趣大大降低,达不到实验教学的目的[8]。
2实验教学改革对策
化工专业实验课的目的不仅是验证理论和把握实验技能,更重要的是培养学生发现问题和解决问题的能力[9],为今后从事生产和科学研究打下良好的基础。
2.1优化实验教学内容实验教材是实验教学质量的重要保证,实验教学内容要适应社会需求和专业发展。实验内容的改革与新实验项目的建设必须以提高学生综合实验能力、专业实践能力、创新意识与创新能力为目标来整合和丰富实验教学内容。化工专业实验教学内容应注重与化工学科前沿结合,注重与科研、社会实践应用紧密联系,实验教学改革成果及时融入实验教学中。配合化学工程与工艺专业综合设计实验的开发设计方案,编写相应的配套教材,教材内容设计应更加系统化、科学化,突出实用性。在学生掌握专业实验基本操作和技能的基础上,通过综合性、设计性、创新性实验训练,培养学生自主实验的能力和水平。最后,开设专业应用性实验项目,达到专业实验教学与社会需求有效接轨的目的。
2.2转变实验教学方法提高实验教学质量必需不断改进实验教学方法[11]。在化工专业实验教学过程中,要突出学生的主体地位,充分发挥学生在实验中的想象力,重视对学生实验能力、研究能力和创新能力的培养,提高学生运用科学的思维和研究方法分析问题和解决问题的能力,使实验教学成为学生有效地掌握和运用科学技术与研究理论的方法和途径。高师类院校受办学特点的限制,每次实验时学生不可能都有动手机会。因此,可以采用大循环的方式同时开出全部实验项目,学生同时实验并完成不同的实验项目,同组的学生根据指导教师的要求采用不同的实验参数与条件,尽可能要求学生熟练掌握实验过程的每个环节,学生必须独立操作完成实验流程,调动学生的学习积极性,最大程度地发挥学生的主观能动性,培养和提高学生的实验操作技能。
2.3增加实践教学比重高等学校的教育目标是培养具有创新精神和实践能力的高素质人才[12]。实践教学是提高学生素质、培养学生创新精神和实践能力所必须的[13],不仅是要学会对本专业一些理论知识的验证,更重要的应该是能应用理论知识,去对本专业科学研究中有待解决的问题进行研究[14]。学校可以在原有培养方案的基础上,改变理论课和实践课的总体格局,增加学生的实践教学课时和学分,经常组织学生到周边工厂进行实地参观,使学生深入工厂车间,全面了解工业生产设备运行、操作管理、产品研发、销售与售后服务等流程,加深认识化工生产的专业特点,使实践教学与实际生产相结合。
2.4搭建实验创新平台为了更好地培养学生的创新能力,院系可组建开放性实验室。该实验室全天开放,学生可以利用业余时间,开展具有创新内容的科学实验、工艺流程或流程设备改良改造实验;也可自选研究课题,自行设计实施方案、工艺流程和操作步骤,构建实验测试或生产系统。这样,使学生有足够的独立思考、自由发挥、自主学习的时间和空间。在开放性实验室的建设中,经常组织学生进行学术与经验交流活动,对比较成功的、完整的科技创新成果给予必要的评定和表彰,能更好地激发学生的创新思维能力,锻炼了创新实践能力。
2.5建立合理的实验考核评价体系化工专业实验的考核是实验教学中的重要一环,一个完善的实验教学评价体系,能够保证教学质量监控的准确、高效,从而使考核更全面、更准确地评价学生的学习质量[15]。因此,构建独立的比较适合化学工程与工艺专业实际的实验教学质量评价体系是非常有必要的。对于化工专业实验教学,可将实验成绩分为平时成绩和考核成绩,并且对二者进行一定的比例划分,最后再综合这两个成绩来给出最终的实验成绩。其中,平时成绩包括实验预习情况、操作过程和实验报告三个部分。而考核成绩,可以在实验过程中随机抽取一次实验或实验的一部分来进行考察,教师现场打分;也可以在实验课程的最后阶段让学生以小组为单位独立进行实验设计,然后教师根据设计实验的完成情况来给出考核成绩;或者也可以将两种形式结合起来,综合给出考核成绩。在整个实验考核过程中,实行动态考评,把学生实验过程的态度和纪律也纳入考评内容,并占一定比例,这样做能够提高学生做实验的积极性,更有利于学生学习能力、运用知识能力和创新能力的培养。而实验报告是实验操作过程总结以及对实验结果分析讨论的书面表达形成,如果以小论文形式撰写实验报告既能提高教学质量,对提高学生查阅文献资料和撰写科技论文的能力以及培养学生实事求是的科研态度也有积极作用,为大四的毕业论文以及后续的继续学习或科研奠定良好的基础[16]。
3结束语
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
明确网站的建设目的是进行网站设计和制作的开始。化工实验中心网站是化工实验中心展示、辐射、共享、对外服务、对内管理的重要平台,其建设宗旨是在“服务教学质量工程和研究型人才培养需要”的基本思想指导下,借助计算机网络和多媒体技术的优势,打造了功能齐全、教学效果突出的网络教学平台,实现网络化教学、辅导、预习、虚拟仿真以及网络选课、网络查询、网络管理等先进的实验教学系统,达到拓展教学时空,优化教学体系,教学资源共享的目的。在后续网站的设计和制作过程中要紧密围绕化工实验中心网站目的,不能偏离主题,做无用功。
2网站构架的搭建
确定了网站建设的目的后,就要根据网站目的建立网站的大构架。一般而言,网站框架包括一些标准的内容,包括首页、简介、新闻动态、产品展示、在线留言、联系我们等。在搭建前,首先浏览国家级以及各省市级实验教学示范中心的网站,调研学习。在结合其它网站优点以及本校化工实验中心的特色下,详细地列出该中心网站需要的模块,并根据模块对网站构架进行设计,页面构架完成后尽可能不要改动,避免对先前内容产生影响,甚至破坏网站。确立了大框架,网站的主体部分也就确立了。
3制作网站相关素材的准备
这是制作网站最大的准备工作,包括实验教学相关素材以及网站设计相关素材的准备。实验教学相关素材,包括师资队伍人员介绍,设备仪器相关参数以及图片的收集与整理,实验讲义、课件、题库以及视频的准备、规范,获奖证书的集中与拍照,规章制度等。该环节设计的素材多,任务量大。要先作统一安排,把大工作切分成很多小任务,具体每项任务都下达到相关老师,规定好上交时间。收集完材料要对格式进行规范、校对,不合格的要重新反馈修改,如此反复,直到所有素材都分门别类得准备好。网站设计相关素材的准备,主要是网站上显示的各种图片等,相关素材要准备几个方案,以便统一讨论选出最优方案。
4网站域名与网站挂靠问题的沟通
1.学生学习目的不明确。包装工程专业大学化学课程安排在大学第一学期开课,学生刚刚独立外出学习,心理上仍处于不完全成熟阶段,对未来工作学习目标不明确[3],对自己的专业没有很多的了解,有的甚至对于包装工程专业所具有的学科综合性更是一无所知,因此,有很多学生认为大学化学与自己的专业离得太远,认为学习化学用处不大,学习的积极性不高,学习效果自然也不理想。这就提醒我们,在化学教学过程中不仅要传授知识,还要告知学生学学化学的必要性和重要性,提高学生学习的效果和学习的积极性。
2.教学重点不突出。培养应用型人才是地方工科院校打造特色教育的着眼点。化学与材料、生物、金属、能源、机电、电子技术等学科相互渗透[4]。包装工程是一个综合性的科学与技术,数学、物理学、化学、材料科学与工程、计算机科学与技术、生命科学等学科对包装工程学科的发展具有重要影响。而目前大学化学的教学内容还是遵循非化学研究类、非化学生产类的学生普遍的教学内容进行授课,并没有很好的跟包装工程专业要求挂钩。
3.教学方法陈旧。传统的教学方法不能提高学生学习的积极性,学生的主观能动性得不到充分发挥。根据现在大学生的培养目标,要求教学内容涉及面要广,而且教学内容要新,要能解决一些实际生产生活中的问题,这就要求教师突破传统,建立现代教学理念,应用现代教育手段实现人才培养目标。
4.成绩考核方式单一,考后总结不到位。考试是教学中经常采用的一种手段,各类各级考试的目的都是为了对学生所学知识和能力进行评价,考试应对学生的学习起到积极的推动作用。对于大学化学课程,考核方法还没有发生根本性变化,现在很多高校的考核方法还是采取期末卷面考试的传统考核方式,这种考试方法虽然能够检查学生对所学知识的掌握情况,但是也导致学生为应付考试而对相关的理论知识死记硬背,出现“高分低能”现象,不利于提高学生学习兴趣、发展学生创造能力,这与培养应用型人才的目标是相悖的。同时,学生考试完后,教师只根据卷面成绩对考试结果进行分析,考试情况分析显示学生的成绩符合正态分布,就说明该方式能够有效地考察学生的学习情况[5]。而考后并没有根据考试情况具体分析为什么会出现这样的考试结果,考试只是为了考试,分析只是为了分析,并没有对下次的教学起指导作用。
二、教学新方法探索
1.从专业学习角度让学生意识到课程学习的重要性。大学化学课程是包装工程专业一门重要的专业基础课程,教师必须在第一堂课就跟学生强调大学化学课程与包装工程后续专业课的联系。例如,大学化学课程与包装材料学、包装防护原理、涂料学等专业必修课有密切联系。让学生在明白大学化学在该专业中的重要性的同时也让大一新生了解了一些自己专业的相关信息(部分学生对于包装工程到底学些什么并不太清楚,高考填志愿也是比较盲目的)。这样会提高学生学习的主动性。
2.立足本专业,突出教学重点。我校包装工程专业大学化学课程是在2007年培养方案调整时,将无机及分析化学和有机化学合并而成的。但因为国家教委对大学生四年的总学时有严格的规定,包装工程专业大学化学课程的课时并不是以前两门化学课课时的总和,而是相当于以前一门课的课时量。大学化学理论教学40学时,实验课16学时。针对大学化学存在内容多学时少的问题,根据包装工程专业特点、培养目标和为后续课程服务的原则,我们在《大学化学》课程的教学内容上做了相应调整。
3.教学方法改进。(1)了解学生知识背景,突出以学生为中心的教学。由于包装工程专业的学生来自五湖四海,高中阶段化学教育背景存在较大差异,学生的知识水平参差不齐,因此有必要在开课前对学生的知识背景进行摸底调查。就此,我们以问卷的形式调查学生对化学基础知识的认知程度、对化学学习的兴趣、对本课程学习后获得知识能力的期望等。通过分析总结调查问卷的结果,从而对学生的化学基础知识和学习心理有了明确清晰的认识,将教学设计和学生实际情况与需求结合进行课程教学。以充分利用有限的课堂教学时间引导学生有效学习、掌握教学内容。(2)充分调动学生学习兴趣。爱因斯坦说过:“我自己并没有特别的天赋,只有强烈的好奇心。”兴趣才是学习的本质动机。讲课时注意理论联系实际,这样学生就由原来的被动学习变为主动要求学习。(3)理论与实验相互促进的教学方式。大学化学是实践性很强的一门课程,教学中不仅需要注重学生对理论知识的掌握,还注重学生理论联系实际能力的培养。例如,理论课上讲述沉淀平衡时可要求学生根据所学的理论知识解答下面的问题:某溶液中含有0.01mol•L-1的Cl-和CrO42-,当逐滴加入Ag+时哪种离子先沉淀?同时,可以安排类似的实验,通过动手操作,让同学们对沉淀平衡理论有更深刻的认识。在金属防腐部分,理论学习后,可以安排综合型实验,自己选择一种金属防护方法处理金属表面,测定其耐腐蚀性。该实验的安排既加强了学生对理论知识的掌握,提高了学生的动手能力,同时也跟包装工程专业后续的学习密切相关。
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
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
对于一个国家的工业来说,化学工业所占的比重并不在少数,究其原因,可以说化学工业的发展极大的体现了一个国家的经济发展水平和科学技术的发展水平化学工业的不断发展,可以在一定程度上满足人们高层次的科技生活的需要,也能够鼓舞国家的各项产业的发展,促进包括工业、农业在内的各项国家基础产业的进步。近些年来,化学肥料开始逐步的替代了旧的农业肥料,提高了农业的产值产量,带动了农村相关产业的发展,在一定程度上推动了农村经济、农业产值的高速迈进。但是与旧的农业肥料相比的不足之处就在于,化学肥料使用后所产生的化学废弃物在很大程度上又造成了环境的污染,资源的浪费。化学肥料的残留物成为了大自然的污染源头。因此,化学工程有待提高,保护环境的宗旨是重中之重,资源的节约同样是不能忽视的问题。但是,就目前我国的化学工程的污染、浪费现象仍是十分的严重,发展决不能以污染和浪费为前提,这是大错特错的。
下面我们来具体的分析一下:第一,生产的效率低下。就我国来看,我国的工业生产存在一个盲区,重点就在于生产的效率较低。在化学工程的研究的过程中,生产技术首先没有达到预期的效果,环境污染的现象依旧没有被制止。举个例子来说,在进行的化学生产的实验的过程中,材料的运用做不到理想的反应,反应现象达不到预计的效果。在这一系列的生产实验的过程中,事实上,环境污染的现象已经在悄然的发生了,化学实验所产生的残留物、化学实验败北过程中所造成的化学污染。实验过程造成了资源浪费的现象十分的严重,经济浪费更是不在话下,极大的降低了生产的效率水平。另一方面,实验没有达到预期的效果,化学产品的使用效率低下,根本不能够满足人们的生活所需。第二,化学工程的生产过程,给环境造成了较大程度的影响。化学污染在当下我国的环境污染的比重中占了较大成分。重工业,尤其是金属工业所产生的污染现象尤为严重。在对水资源的检测的过程中发现,废弃水中的金属含量严格的超过了安全性能的指标。水资源的污染,也会对地下的土质产生影响,而土质又会影响农业的产值,这样看来,化学生产所造成的污染现象是严重的。另外,在工业生产的过程中,废弃水的直接排放,给自然环境同样造成了污染。第三,化学工程的不连贯性,很容易生产的间断性,从而影响生产的进度,尤其是当它发生了不合理的间断的时候,很快就会对整个生产的过程产生影响。由此看来,生产效率的低下、生产过程中产生的污染以及生产的不合理的间断等等这一系列的问题,都在阻碍着化学工程的发展和进步。
2我国化工生产工艺解析
从上文中,对于我国目前的化工生产过程中,存在着主要的问题就在于我国的化工生产工艺还不是非常完善。针对这些存在的问题,化学的生产工艺需要有哪些改进呢?在化工生产过程中,采取哪些最新的化学生产工艺能够降低化学生产所产生的污染呢?第一,化学生产过程中,提高反应条件以及反应环境。反应条件是化工生产中最为重要的环节,为了达到高效生产,提高生产效率,减少废料的产生,反应条件是最为关键的因素。因此,提高化工生产效率的最为关键的因素就在于加强化学生产过程中的反应条件。催化剂以及反应所需条件一定要达到所需标准,才能保证在化工生产过程中,高效生产,并减少废物的产生。保证废物不直接排放到自然环境中,就能保证化工生产的相对环保。第二,化工生产过程中,并非只是提高产品生产的环境,更应该能够提供废物处理的程序以及治理系统。包括我们经常看到的废气,都应该经过适当处理后才能进行排放。废水的排放要采用化学综合的化工工艺。其原理很简单,主要是化学反应中最基本的原理,将废水中的重金属通过沉淀,从而减轻其危害性。此外,废气的处理应该在排气的中部以及顶部,都设置一出废气处理系统,这些装置可以将废气中的有毒气体以及废气中的粉尘过滤,从而保证排放到空气中的气体符合国家要求的标准。第三,真正从化学工程中的化工生产工艺技术入手,工艺技术是指从不同的反应原理以及反应条件进行分析与探讨。制造氧气的方式有很多种,那么哪种方式才是最效率高并且更适合化工生产呢?在不同的环境下,对于生产的原料以及方式都是可以随机改变的,并能通过改变来进行适应性生产,从而提高化学生产的效率,并实现高效以及绿色生产。
3结语
为了提高学生的学习效果及自我总结能力,每章增加不同类型的课后习题与思考题。包括石油产品有哪些分类及各自用途等基础性习题;冬天柴油车挂蜡如何处理等与实际生活相关的习题;如何根据油品的特性实现油品的安全管理等与实际生产相关的习题。学生即掌握了基础知识,又可以运用所学知识来分析和解决实际问题。另外每章结束后要求学生对本章重要知识点进行总结,再相互交流,把握主线,整体思路清晰。
2教学方法改革
2.1现代教育技术的应用多媒体教学课件以它图文并茂、动静结合的表现形式,达到增强了学生对抽象概念、图形性质和学科定理的理解与感受,从而极大地提高了课堂的教学效果。石油加工工艺学课程具有专业性强,需要良好的专业知识铺垫;知识综合性强,涉及内容广泛,内容复杂,新工艺技术、新标准繁多;应用性强,理论与实际密切结合等特点,决定了该课程的授课形式必须多样化,达到最好的教学效果。所以授课中把新工艺、新标准等以多媒体的形式讲授,既直观、形象、又便于学生了解掌握,节省教师画图、画表的时间,在有限的教学时间里实现了大容量、高效率的教学。运用视频将理论与专业实验、仿真素材等紧密联系起来,如对实沸点蒸馏先进行理论介绍,再播放视频,一动一静,将枯燥的理论以实际过程表现出来,提高学生的学习效果。课外学习平台也不断完善,包括授课视频、实验视频、课件、配套习题、实际问题解决方法等,用现代技术及丰富生动的内容吸引学生的学习兴趣,提高学生自主学习的能力。
2.2启发式与对比式教学相结合为了改变大学生在中学阶段养成的被动式、机械式的学习方式,变被动为主动,增加学习的积极性,提高对知识的渴望与兴趣,本课程的讲授过程中大量采用启发式教学。如在讲授清洁燃料生产时,先通过图片了解现在全球气候变化带来的影响,并给出具体数据,再讨论导致的原因。汽车尾气的排放就是源头之一,为了改善全球气候,减少汽车尾气排放的污染物是当务之急,这就要求提高燃料的质量,即生产清洁的汽油和柴油。应用启发式教学,从我们切实能体会到的事情出发,引导学生运用所学知识去解决实际问题,既可以把问题简单化,又增加了学生的学习积极性和兴趣。除了启发式教学外,还并用对比式教学方式,两者相互补充。如把汽油和柴油进行对比讲解,找出异同点,便于学生的理解与掌握。先指出汽油机与柴油机的虽然都是活塞式发动机,工作过程都是由进气、压缩、膨胀做功、排气4个过程构成,但两者的压缩比、进入气缸的气体、着火方式等不同,所以对燃料的要求不同。汽油和柴油在发动机中燃烧不正常时都会发生爆震,且爆震现象相同,但是产生爆震的原因及时期却完全不同,两者用不同的指标来表示其抗爆性,由此得出各自的理想组分。通过对比归纳,内容清晰,层次分明,相似的知识点不易混淆,便于理解与掌握,取得了良好的教学效果。
2.3小组讨论形式进入课堂为了提高学生的学习积极性,我们会不定期的提出一些与石油相关的问题,鼓励学生通过各种渠道(期刊、报刊、互联网、电视等)收集资料进行了解,之后在课堂上进行分组讨论,把枯燥乏味的理论知识结合到我们的生活中,学生积极性较高,课堂气氛高涨。比如绪论讲完之后提出问题:石油与你有多大关系,你一天消耗掉多少石油?在下次课中用部分时间进行分组讨论,在激烈的讨论中,同学们各抒己见,真正了解到了我们的衣食住行确实离不开石油,但石油又是什么,它又是如何加工成我们想要的产品呢?有了疑问和好奇心,增强对本课程的兴趣。
2.4培养独立查阅并加工文献的能力在授课过程中提出几个比较热门的课题,如原油价格对国民经济的影响?炼化企业如何实现清洁燃料的生产?现代炼油工业发展趋势?中国的能源安全及战略问题等。学生根据个人兴趣,选取某一个课题,独立查阅文献并经过整理完成一份报告,提高学生查阅加工文献的能力,为以后毕业论文奠定良好的基础,又加深对某一方面的深刻理解。
2.5加强工程意识与理论的联系石油加工工艺学是一门专业课,除讲授理论内容,还引入大量工业生产和科学研究案例,提升学生工程意识与理论联系实际的能力,真正做到理论与工业生产紧密相连。如以辽阳石化加工原油-俄罗斯原油为例,根据原油性质、实沸点蒸馏数据及直馏产品性质,确定加工方案;以辽阳石化550万t/a常减压装置为例,讲授常减压装置工艺流程、主要设备、直馏产品性质等,运用实测数据进行产品实沸点切割计算,分离精确度计算等;增加解决实际问题的环节,如当某一侧线产品出现头重尾轻的时候应如何调节操作?本专业定期聘请工厂有经验的专业技术人员到学校进行讲课,介绍工厂相关装置概况、原料及产品、市场需求、主要设备及生产工艺流程、从事化工行业要注意的安全事项等事项,使学生不但有了安全意识,也对实际生产过程有所了解,有利于理论知识的理解,引起学生对自己未来工作的兴趣,提高学习动力。专业实验最能反映专业特色,是与本专业学科发展关系最密的实践性教学环节,因此我们不断对专业实验教学环节进行改善,除了开设传统的验证性实验外,又增加了设计型、研究型实验;建设炼油化工与自动化仿真培训中心,强化学生的工程实践与运行能力;鼓励学生参加“中国石化-三井化学杯”大学生化工设计竞赛,聘请设计院人员与教师共同指导,培养学生的创新思维和工程技能,培养团队协作精神,增强学生的工程设计与实践能力,实现“卓越工程师教育培养计划”。
3教师实践能力的提高
作为石油加工工艺学课程的老师,本人除了具有丰富的理论教学经验,也具有实际生产经历,曾在中石化沧州炼油厂催化裂化装置工作两年,每年参加知道学生下厂生产实习实践教学环节,并于2012年在辽阳石化炼油厂进行为期一个月的实践培训,因此对炼油加工工艺过程及主要生产设备的操作及工作原理颇为了解。在理论教学过程中,能够将实际生产与理论知识结合在一起,并对生产中遇到的问题作为实例进行分析、讲解,提高了学生的学习积极性及理论联系实际,分析问题和解决问题的能力。从事石油加工工艺学课程的教师除了担任理论教学外,还担任专业实验、毕业设计论文、生产实习及实践教学环节的指导工作。在学校、学院的推荐下,每年都有青年教师到中石油辽阳石化公司的生产一线进行实习,并派专业教师参加相应的技能培训,定期聘请工厂专业技术人员到学校进行讲座,以提高青年教师的工程实践能力。
4结束语
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