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关键词:高分子化学与物理;教学改革;科学研究;创新能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)43-0083-02
一、《高分子化学与物理》课程特点
经过高分子科学与技术的快速发展,高分子的理论发展与应用已经渗透到物理学、化学、材料学、生物学等各个学科与领域,具有鲜明的学科交叉特色。高分子化学与物理的研究成果已经进入了我们日常生活的每个方面[1-6]。作为一门多学科交叉、实用性很强的学科,高分子对各个工业部门和科技领域的渗透作用已成为不争的事实,所以在现行中国高等教育的本科专业中,如化学、应用化学、材料化学、材料物理、复合材料、轻化工程、包装工程、纺织工程、生物工程和环境工程等许多非高分子专业都将高分子相关知识作为必修课和选修课。
非本专业《高分子化学与物理》教学的侧重点在于阐述现代高分子科学已成熟的基本概念、基本知识、基本原理和基本测试方法,对涉及高分子科学研究前沿的理论、测试方法以及高分子的新产品介绍等内容点到为止,该课程的学习为轻化工程专业学生开启了一扇通往高分子科学的窗户,引导学生了解高分子化学在高分子学科中的地位,通晓课程的主要研究对象和研究内容,为后续专业基础课的学习和高分子在染整中的应用奠定基础[1,2]。通过多年的教学实践证实,对于轻化工程专业(染整方向)的本科生来说,《高分子化学与物理》课程教学呈现以下几方面的特点。
(一)基础课程,衔接不够
对于轻化工程专业(染整方向)的本科生,高分子的学习显得尤为重要,一方面后续课程(如《纤维化学与物理》、《染整工艺原理》和《染料化学》等)的学习必须以高分子为学科背景,另一方面大学生的生产实习、创新学分实验、创新训练计划和本科毕业论文等实践性环节的开展也必须要有高分子基础,因此为了让染整方向的本科生了解和掌握高分子的基本理论知识和应用,开设了《高分子化学与物理》学科平台课程。该课程的学习必须以《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》的课程学习为基础,但江南大学轻化工程专业将《高分子化学与物理》课程设置在大二下学期,《物理化学》等课程也在此学期开设,因此课程开设时间过早,缺乏基础课程的知识,建议在大三上学期开设,以期获得较好的教学效果。
(二)内容多、学时少,课时紧张
《高分子化学与物理》课程主要包括高分子化学和高分子物理两个部分,其中高分子化学部分包括高分子科学的发展历史、发展趋势,基本概念、分类与命名、基本原理、高分子合成反应与方法等,涉及逐步聚合、自由基聚合、离子聚合、配位聚合和共聚合等;高分子物理部分则侧重于高分子的结构(如链结构、聚集态结构等)、分子运动、力学状态与转变,物理性能等。对于高分子专业的本科阶段,通常会开设《高分子化学》和《高分子物理》两门课程,分别在32至48学时不等;而对于轻化工程专业,只开设了《高分子化学与物理》一门课程,48学时,相对来说内容多、课时少。在这样的情况下,教学活动的有效开展、课程体系的完善、讲授内容的连贯与取舍等都显得非常重要,对任课老师是一种不小的挑战。
(三)注重理论,缺乏实践
《高分子化学与物理》是一门以实验为基础的自然科学,但轻化工程专业只开设理论学习课程,没有相关实验课程。为了使学生能够更好地掌握课程学习内容,同时培养学生的动手能力和分析、解决问题能力,提高学生的实验技能,相应的实验课程的开设显得非常迫切,能够让所学知识与理论在实验中得到验证,注重理论与实践的结合,让学生从最初的原料出发,选择合适的聚合方法与聚合反应,得到在实际生活中真正用得上的高分子产品。
二、教学改革举措
针对轻化工程专业《高分子化学与物理》的课程特点,结合本校的实际情况,要求学生在理解基本概念和掌握基础理论的基础上能够了解高分子的应用,重点培养他们的实践与创新能力,作者经过几年的教学实践和摸索,总结了几点教学改革举措。
(一)规划本科培养方案,合理调整课程设置
目前我校轻化工程专业的课程设置还存在一定的问题,建议对本科培养方案进行修改,在《高分子化学与物理》授课前完成《有机化学》、《物理化学》和《无机化学》等基础课程的学习,这样才能提高学生的学习效率,增强他们的学习兴趣,便于更好地掌握相关理论与知识。
(二)多媒体资源课件与传统板书有效结合
多媒体课件具有丰富表现力、良好交互性和极大共享性等特点,它可以将枯燥乏味的理论知识直观化和形象化,能够充分调动和发挥学生学习的积极性和主动性。但在运用多媒体教学的同时也出现了诸如教师几乎不写板书,学生不记笔记等问题,严重影响了教与学的质量。建议对任课教师的教学大纲、考核方式、教学难点与重点等相关教学文件进行监督,要求授课过程中课件放映与传统板书相结合,将学生上课情况、学生主动参与积极性、平时作业等与学生的最终成绩挂钩,进行综合评定。
(三)增设实验课程,提高学生实践能力
《高分子化学与物理》是一门理论与实践相结合的课程,实验课是对理论课学习的有效补充,通过直观的现象和结果验证理论学习的真实性,帮助学生理解所学理论知识,因此实验课的教学显得尤为重要,建议在轻化工程专业开设实验课程,但涉及的实验众多,要求任课老师充分考虑实验的可操作性、重复性和可行性等方面,认真编写实验讲义。此外,学校和学院应重视实验室配套设施建设,突破实验教学完全依附于理论课程教学的传统框架,增加启发式实验和创新性实验所占比例额,注重验证性实验、启发式实验和创新性实验有效结合,开动学生的思维,发挥学生的潜质,提高学生的创新意识。
(四)理论联系实际,注重启发式教学
《高分子化学与物理》是一门相对来说比较抽象、枯燥的课程,但它也是一门应用性很强的课程,高分子材料用途广泛,遍及现代社会生活中衣、食、住、行、用等各个方面,因而在课程讲授时注重理论联系实际,将抽象的概论、理论与实际应用有机结合,将对课堂教学效果起到重要的促进作用。
三、创新能力的培养
(一)培养方案中开设新生研讨课和专业导论课
为了提高学生对专业的认同感以及学生的学习兴趣和热情,可以尝试在本科培养方案中针对大学新生开设新生研讨课和专业导论课,以趣味讲座和座谈的方式进行专业介绍,了解专业背景,告知学生轻化工程这个专业是以化学与高分子为学科背景的,加强学科平台课程的学习至关重要。
(二)实施学生双导师制
全面推进学生双导师制是确保创新型人才培养的重要手段,企业导师和校内导师组成课程小组,共同确定课程教学大纲、教学内容、教材及承担教学任务,使专业理论课程与行业实际需求紧密结合。
(三)强化实验课程学习和创新能力培养
实验课程采用自主设计实验,在实验大纲的规范下完成实验要求,将验证性实验、启发式实验和创新性实验有机结合。在国家大学生创新创业计划项目、江苏省大学生创新创业计划项目和江南大学大学生创新训练计划项目等资助下,实现学生创新训练的全参与和全覆盖,指导教师从选题开始就应该注重基础理论知识在创新实验中的应用,达到学以致用的目标。
(四)强化学生的毕业论文(设计)指导
毕业论文(设计)是学生毕业离校前最后一个实践性环节,也是所学基础理论知识得到充分应用的关键环节,因此可以从课题的选择、采取的技术路线、拟采用的研究方法和达到的预期目标等方面进行合理规划与设计,充分发挥学生所学知识与理论的应用,提升学生运用知识的综合能力,强化学生的专业基础。同时,轻化工程专业的毕业生中从事与高分子相关行业的人数众多,学科交叉特色鲜明,为学生的出国深造、攻读研究生和就业奠定坚实的高分子基础。
四、结语
根据国内外行业需求和自身特色,通过教学改革与实践,围绕复合型、创新型染整专业技术人才的培养目标,通过理论与实践相结合、教学和科研相结合、校内与校外相结合、科学素养与人文情怀相结合的人才培养模式,注重理论知识的传授与学生创新能力的培养相结合,全面提高和调动学生的学习积极性和学习兴趣,为学生的学习与工作奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]徐晓冬.非高分子专业《高分子化学与物理》教学中的几点体会[J].高分子通报,2010,(5):74-78.
[2]刘兆丽,曹亚峰,谭凤芝,李沅.非高分子专业高分子化学与物理教学的几点探索[J].科教导刊,2013,(1):82-83.
[3]喻湘华,鄢国平,李亮,吴江渝,郭庆中,曾小平.高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索[J].化工时刊,2011,25(3):68-70.
[4]胡建设,周爱娟,王宏光.高分子化学与物理实验教学探索与实践[J].高分子通报,2010,(5):70-73.
【关键词】材料化学;改革;探索
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1006-0278(2011)10-098-03
现代高科技的竞争在很大程度上依赖于人才的培养,因而社会对人才的综合素质提出了更高的要求。培养专业知识面宽、实践能力强、具备创新精神的高素质人才,是高等院校义不容辞的责任,是历史赋予的使命。近年来,为了全面推进素质教育,提升大学生的社会竞争力,学院以教学为中心,不断深化课程教学改革,创新教学体系,取得了显著的成效。实践表明,课程教学改革是一项围绕人才培养目标而展开的系统工程,需要学校各方面的支持、配合以及全体师生的共同参与。笔者结合本校的课程教学改革实践对《材料化学》课程进行了定位,并讨论了该课程教学方法和内容的改革探索与实践。
一、材料化学的定位
(一)材料化学的定义
材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质、应用及其相互关系的科学,它是材料科学的一个重要分支,又是核心内容。材料化学是一门新兴的边缘学科,是在学科的生长和发展中互相交叉、互相渗透下形成的,是作为基础学科的化学更直接地介入到材料科学中的一个具体体现。因此,可以说《材料化学》课程是化学基础课和材料学专业课程之间的一个重要桥梁。
为打破原有专业划分的界限,在制定《材料化学》的教学内容时,必须进行以加强基础、拓宽专业知识面和加强实践训练为主要目的的课程改革;在课程建设中,必须结合实际,明确了《材料化学》课程的定位:通过对这一课程的理论学习,使学生在掌握材料化学的基本原理基础上,学习运用基础化学理论解决实际问题。
(二)材料化学教材的选择
材料化学学科的着眼点是培养创新型人才,而课程教学是实现高素质创新型人才培养的重要环节,它对全面加强学生知识、技能、能力、创新精神和综合素质培养有着举足轻重的作用。随着现代科学技术的快速发展与知识的不断更新,教材的选择是关键点。自从2005年开设《材料化学》这门课程,我国出版的教材在质上发生了一些微妙的变化。最早的教材是1994年厦门大学丁马太教授出版的《材料化学导论》,该教科书还被复旦大学、西北大学等采用,但内容相对比较陈旧。其后,北京师范大学李奇老师主编了《材料化学》,上海交通大学唐小真教授主编了《材料化学导论》以及南京师范大学周志华教授主编了《材料化学》等。直到2008年,中山大学曾兆华老师根据自己多年的教学经验和实践体会出版了《材料化学》教材,前半部分涉及材料的制备、结构、性能等材料化学的基本内容,后半部分则以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料四大类材料为主线,对不同种类的材料进行介绍,其中涉及各种现代先进材料如高性能金属材料、电子信息材料、纳米材料、功能陶瓷、感光材料、生物医用材料、航空航天材料、能源材料等,并叙述各种材料的性能和行为与其成分及内部组织结构之间的关系,这些内容与本课程以前的教学内容不谋而合。总之,教材是指引学生入门的工具,作为教师一定要把好教材关,找到适合自己学生的教材,方能做到事半功倍。
二、材料化学课程教学改革探索与实践
虽然材料化学是一门理论性较强的专业基础课程,但随着材料科学的飞速发展,材料化学领域的研究成果逐渐得到应用。例如Motorola、保洁等公司每年都会招聘材料化学方向的人才到其研发中心进行新产品新工艺的开发。因此,从培养创新型人才角度来看,教学过程中应加强实践性教学内容,增强材料化学理论知识与科研、生产实践中的实际问题的联系,从而提高学生综合运用材料化学知识解决实际问题的能力,培养学生创新意识和创新能力。然而,由于受传统教学方法的影响,其教学主要以教师、课堂、教材为申心教学模式。该模式过于依赖理论教学,由于材料化学综合了材料学,普通化学等方面的内容,涉及的理论知识较为抽象,内容较为难懂,因此,单纯地采取传统教学模式,在授课过程中,教师很难将复杂的知识简单化,把抽象的知识具体化,降低了学生对该课程的学习兴趣。我们要培养创新型人才,就必须建立有利于培养创新型人才的教学体系,因此,进行材料化学课程的教学模式改革是十分必要的。
(一)教学方法与手段的改革探索与实践
(1)采用循环式教学方法,加强理论与实际的联系
科学地组织教学内容,采用循环式教学方法,使学生在学习理论知识的同时,加强能力的培养和训练。在教学过程中,首先从生活或生产实际出发,让学生了解一些材料的性能及应用知识,激发学生学习本课程的基本理论的兴趣,再运用材料化学基本理论来解释材料结构与功能之间的关系,凝炼出材料设计与制备的原理和方法,并以此原理和方法来设计和制各出有一定社会需求的新型材料。这种循环式教学方法既能提高学生的理论水平,又能培养学生解决实际问题的综合能力。
2、实施三结合教学方式,营造生动活泼的教学氛围
在教学中,我们采用自创三结合教学方式,即讲解与讨论相结合、讲授与自学相结合、期末考试与平时小论文相结合。我们改革了传统的“注入式”教学,建立了“启发式”教学模式,采取“以学生为主体、教为引导”的方式,突出学生的学习主导地位。在教学过程中注意调动学生参与教学的积极_陛,随时让学生提出问题,然后大家共同讨论,以此不断提高他们分析问题的能力和对问题的理解、认知和表达能力。通过我们有意识地将讲解与讨论相结合,较大力度地变教师为主的传统教学方式为教师与学生互动的教学形式。在教学过程中我们发现,最新的科研成果往往最能激发学生的兴趣和开发学生的思维。因此在相应的章节教学中,我们会及时有效地插入一些最新的研究成果与数据,通过这种方式培养学生掌握学科最新发展动态和开拓知识的能力。
通过近几年教学实践表明,我们的教学方法在培养学生的新思维和新思路方面发挥了独到的作用。通过三结合教学方式进一步锻炼了学生解决问题的能力、表达能力、自学能力以及撰写科技论文的能力,有利于学生综合素质的提高。
3、丰富教学手段,提高学生的学习兴趣
现代化教育技术的应用在很大程度上促进了教学手段的多元化,首先在参考其他学校相近课程课件的基础上结合本课程的教学内容制作了《材料化学》电子课件。综合运用图片、动画、文字等多种形式向学生提供丰富的感性材料,直观而又形象地揭示事物的本质和内在联系,有效地突破教学难点,提高课堂教学质量。例如在绪论部分,将材料科学发展的相关图片做成课件在课堂上放映,使学生对本课程的发展、意义、主要内容有生动而深刻的印象;在纳米材料章节中,一些纳米材料的图片能更形象、直观,有效地帮助学生理解和掌握 知识点。此外,我们还充分利用flas直观易理解的优势,例如在材料的结构一章中,插入14种空间点阵结构模型,金属晶体的3种典型堆积模型,晶体间隙的形成、缺陷和位错的形成等:在材料的制各一章中,插入多个物理气相沉积和化学气相沉积装置动画;在无机非金属材料一章中针对石英光纤的制各,插入了多幅动画。在整个教学过程中,该课件产生了很好的教学效果极大地提高了学生的学习兴趣。
另外,互联网也是老师和学生、学生与学生之间交流的平台,将主讲教师的电子信箱告诉学生,学生可以给教师发电子邮件谈学习、谈思想,交流学习中存在的问题,以及学习、生活中的感受和困难,利用现代化的手段,拉近师生间以及学生之间的距离。
(二)教学内容改革探索与实践
材料化学是从化学的角度研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分,具有明显的交叉学科、边缘学科的性质,并且是材料科学的核心部分,具有明显的应用理科性质,在理论和实践上的重要性是不言而喻的。
1、优化课程结构
优化课程结构的重点在于突出理论知识的应用和实践能力的培养,基础理论教学以应用为目的,专业课教学强调针对性和实用性。在构建新的课程体系过程中一方面要规划好专业的主干课程,另一方面以技术应用能力培养为主线,理顺相关课程开课顺序,加大实践教学的比例,强化实践性教学环节,实现理论教学和实践教学并重。我院在课程设置上力求反映材料化学专业的培养目标、专业特点和培养要求,注意改变知识简单任意拼凑、课程之间相互脱节的状况,整个课程以通识教育课程、学科类基础课程、专业必修课、选修课、跨学科任意选修课和实践教学构成。选修课开设的原则是:有利于培养学生的一专多能、拓宽学生的知识面以及培养学生的实际工作能力和创新精神等。根据专业方向的不同,开设课程也有所区别。同时,结合专业特点,在课程体系中实施改革,增加人文教育内容,强化人文素质教育,促进专业教学质量的提高。
2、教学内容与特色学科建设相结合
材料化学以普通化学基础和材料学理论为基础,涉及的理论知识比较抽象,从学习的角度将,要求学生在学习过程中从宏观的概念转化到微观。如从电子,原子、分子水平来理解材料的基本性能。因此,教学难度比较大,如果单纯地采用单一的教学方式,会导致理论与试剂脱离,增加了教学难度,在一定程度上不利于培养学生对本课程的学习兴趣。所以,在教学过程中,应该结合我院材料学科建设的特点,拓宽教材内容,结合我院材料学科的优势和特色,在教学内容中融入我院金属材料、无机纳米材料的物理化学性能,以使学生更加容易接受,增强教学效果。同时结合材料的最新研究动态,理论联系实际地将新兴材料的最新进展向学生介绍,从而提高学生学习的兴趣和实际应用能力。
3、教学内容体现材料化学专业人才的培养方案
针对材料化学课程特点,依托学科特色,围绕培养和造就富有创新意识和能力的宽口径、厚基础、高素质、显个性的人才培养理念并结合本专业现有的教学科研条件,对材料化学学课程进行了改革和探索。材料化学教学内容的选材要体现基础宽、起点高、内容新、知识活的原则,强调从化学角度提出问题、分析问题、解决问题的方法和思路。教学内容应让学生了解材料学科的概况和发展趋势;了解材料制各过程中的化学现象和反应特征;了解所制得材料的形貌、物相和物理化学性质之间的关系:掌握材料制备过程中的化学原理与方法:了解材料的化学改性方法和新材料设计和开发的研究方法,同时也要培养学生的创新思维、创新意识、创新能力和创新精神。实践证明,通过改革,学生的实践能力、创新能力和综合素质明显得到提高。
(三)教师队伍的建设
高校师资队伍是学校发展的根本所在,是学科建设的重中之重。一所高水平大学必须拥有一支高水平的教师队伍。师资是衡量大学水平的最重要的指标和要素。由于材料化学课程是介于材料学和化学之间的一门边缘学科,所涉及面较广。单纯有纯化学背景的教师或纯材料学背景的教师上课,由于知识面的问题,会导致教师教的费劲,学生学得困难。对于材料化学课程教师队伍应该持续充电,完善知识结构。要鼓励材料材料化学课程教师积极对外交流,这样有利于学科交叉和吸取其他高校的成功经验,同时还要做到教学和科研相结合,紧跟材料科学研究的前沿。在教学过程中,教师要对教学内容进行延伸,不仅仅是单纯地讲述课本上的内容,这样就使本来很单调的内容变得比较有趣,活跃了课堂气氛,让学生学到最新和最现代的知识和技术。因此,在材料化学课程教学改革探索与实践中,必须加强高校师资队伍建设。
根据卓越工程师的培养目标,通过到企业调查走访、问卷调查、毕业生反馈等方式,收集了对课程体系设置的意见和建议,结合“卓越工程师”培养目标,对材料科学与工程卓越工程师课程体系进行了模块化设置。也就是将课程体系设置为由若干个完整的课程模块构成的课程体系形式。材料科学与工程卓越工程师课程体系由材料制备基础、材料加工技术、材料的性能、材料的检测等四个模块组成。每一个模块又由若干门课程组成,分为必修课和选修课两类。材料制备基础模块由材料物理化学、材料科学基础、金属塑性成型理论、材料科学导论(双语)等组成;材料加工技术模块由热处理原理及工艺、金属塑性成型工艺学、现代材料制备技术、金属焊接工艺等组成;材料的性能模块由材料力学性能、材料腐蚀与防护、材料物理性能等组成;材料的检测模块由材料分析技术、失效分析、计算机在材料科学与工程的应用等组成。这样的课程设置,能够突破学科专业领域的界限,灵活地设计和组织具有不同作用的课程模块,从而构建具有不同价值取向的课程体系,以满足学生的全面发展和个性发展需要。
2.科学合理地进行课程的整合和重组
根据教育部“卓越工程师”培养模式,结合材料科学与工程专业人才培养长期的实践经验,对课程进行了整合与重组;在制订材料科学与工程专业“卓越工程师”培养计划过程中,在原来的培养方案的基础上,对课程进行重新的整合和重组。在进行课程体系的整合重组过程中,打破了各学科领域的界限,增加金属凝固、塑性成型、焊接等内容,真正达到了“宽口径、厚基础”的目的。同时不受原有课程和体系结构的束缚,对课程进行了实质性的有机融合和重新组织。具体而言,改变了以往按人文科学、社会科学和自然科学分类或按照等级结构设置课程的做法,打破了原有专业、课程之间的壁垒,摆脱了学科知识系统的束缚;强调课程内容的综合性,以跨学科的方式选择课程内容、组织和整合课程体系。同学科知识的相互渗透、融合和新知识的吸收利用,保证知识结构的系统性和完整性;改变过于讲究学科自身结构而导致的课程设置过细、过多和缺乏整体性的状况;避免课程内容的脱节和交叉重复,精简课程门类,减少必修课比例。比如:将以往的《固态相变》和《热处理工艺学》整合为《热处理原理及工艺》,将《材料力学性能》和《材料物理性能分析》整合为《材料性能》,将《金属材料学》和《模具材料》整合为《金属材料学》,将《现代材料制备技术》和《热处理新技术》整合为《现代材料加工技术》等。并处理好理论与工程实践、必修课与选修课之间的关系,大力加强实践课程的体系改革。
3.结合企业需求,制订企业培养方案
企业学习阶段是材料科学与工程专业的工程教育不可或缺的阶段,是整个教学计划的重要组成部分,也是实施“卓越工程师培养计划”的重要环节,按照材料科学与工程卓越工程师培养计划,将严格按照“3+1”培养模式,其中1年企业实践培养,着重完成学生的基本操作技能、分析解决工程实际问题能力的培养。使学生通过企业学习阶段的学习和实践,基本掌握金属加工车间、热处理车间、锻造车间、表面处理车间、金属材料检测中心等部门的工作内容和基本生产操作技能,了解工程技术人员在热处理车间表面车间、检测中心等部门的作用及技术职责范围,培养具有较强创新意识和实践能力的材料科学与工程专业人才。同时具有灵活运用材料科学与工程专业知识与材料工程规范、团队协作、跨文化环境交流、竞争与合作的能力,以及较强的创新意识和进行热处理工艺设计、技术改造与创新的能力。所以企业培养方案包括:初步能力培养实训、专业基本能力培养实训、工程能力训练、行业领域实习、毕业设计等环节。整个教学环节将依托企业、工程中心、重点实验室开展,由校企共同参与培养过程,共同监控培养过程。
4.课程体系与能力培养的关系
我院在进行成人“专升本”临床医学专业教学改革总体设计时,把制定科学的人才培养目标和毕业生所要达到的业务规格作为搞好专业教学改革的根本来抓,初步提出了成人“专升本”临床医学专业学生的培养目标要求。培养目标具体为:
(1)在牢固掌握临床医学必需的基础理论知识和基本技能的基础上,达到普通高校本科专业规定的业务培养要求。具有独立获取新知识、新理论、新技术的能力;并具有主动提出问题、分析问题和解决问题的能力;具有独立思考和医学科学研究的能力;具有终身学习的意识,在医学领域具有扎实的基本理论知识和熟练的专业技能,具有综合、分析、解决实际问题的能力,具有较强的科研创新能力,能把握医学科技的发展方向。
(2)具有参与和管理社区卫生保健工作的能力,具有健康促进、疾病预防、常见病诊疗和康复服务的技能。
(3)疾病的防治与诊疗水平。掌握与熟悉实际临床工作所必需的医学基本理论知识和人文社会科学基本理论知识;人类疾病病因、病理分类鉴别的理论和技能;常见病、多发病和地方病的诊治技能;卫生防疫的基本知识和技能;具有临床医学科学研究理论与方法。
二、设置全面的可行的综合课程体系模块与教学内容是搞好专业教学改革的核心
经过充分调研和广泛论证,对课程体系与教学内容进行全面改革。从对我院425名临床专升本学生调查问卷中得出,临床专升本学生73%来自地、市级以下医院及高、中等医学院校,有不少学员已是业务骨干。因此在培养计划上要充分突出成教特色,坚持人文精神与科学素养相统一的原则,坚持创新能力和实践能力相统一的原则,融传授知识、培养能力和提高素质为一体,顺应医学科学发展和生命科学发展的趋势,适应新的医学模式。根据21世纪对临床医学专业人才的知识、能力、素质结构的基本要求,突破单一学科知识的系统性、完整性,树立知识结构、能力结构和素质结构完整体系和系统性观点,促进课程设置的整体化。
通过调查结果看出,专升本学生对人文素质教育有较强的要求,在专升本教育期间把人文素质教育这一课补上,同时强化培养目标观念,强化学科意识,对各科目教学内容进行必要的重组、删减、融合,突出“专升本”的继续教育特点,使学生学到新理论、新知识、新技术、新方法,获得新信息。我院开创并设计的该课程体系目前已得到全国数十家医学院认可,并在校内进行教学改革实验。我院已试行几届,目前已毕业学生5届,学生在临床课阶段,分为大内科学专业组、大外科学专业组,有针对性地进行临床教学,让学员在有限的时间内获得更多与本专业相关的新知识、新理论、从而使所学知识更好地运用到工作中去,体现成人教育继续教育的优越性。具有课程体系模块与教学内容学时分配如下:
(1)主干学科:基础医学、临床医学。
(2)主要课程:人文社会医学导论、英语、计算机应用、遗传与生殖科学、临床应用解剖学、人体机能学、病原生物学与免疫学基础、预防医学、临床病理生理学、临床药理学、临床诊断学、现代临床诊疗技术、大外科学、大内科学、临床科研方法学。
(3)课程设置及授课时数:总学时1548,理论1336学时,实践212学时,理论:实践=1:0.16。“专升本”临床医学专业基础课程由21门课程分为两大模块:一为综合素质课程模块:共5门(政治理论专题讲座、人文社会医学导论、英语、计算机应用、临床科研方法学)468学时,实践45学时,理论:实践=1:0.11。二为专业基础课程模块:共7门(遗传与生殖科学、临床应用解剖学、人体机能学、病原生物学与免疫学基础、预防医学、临床病理生理学、临床药理学)522学时,占总学时的33.7%,理论400学时,实践122学时,理论与实践比=1:0.30。
三、不断加强师资和实践教学环节建设是搞好专业教学改革的保障
要培养高质量的人才,必须建立一支适应成人教育教学特点及课程体系特点的教师队伍。具体措施如下:
(1)对于已在教学、科研、医疗工作中崭露头角的优秀青年教师,要加速扶植,严格训练,使之迅速成为教师队伍中的骨干和学术带头人。重点资助优秀青年教师,使他们尽快取得教学科研成果,扶植他们出版专著等。对在教学、科研第一线担任重要任务的青年教师,对有重大贡献者,要重酬重奖。
(2)为教师创造条件,争取申请各种成人教育科研项目,鼓励从事成人教育“专升本”临床医学专业课程体系、教学方法、教学手段的改革与研究,并给予奖励和经费支持。资助教师所从事成人教育教学改革研究发表的所有论文版面费,并给与相应奖励。
(3)课程结束后对教师进行测评,根据测评结果对教师提出改进意见,不能及时改进教学的建议更换教师,保持成人教育“专升本”临床医学专业教师队伍动态稳定,不断筛选。把在教学、科研工作实践中,真正政治思想品德优良,业绩突出的优秀教师培养成既能教学、科研,又对成人教育有独特见解,适应成人教育特点的一流专家、学者。
(4)建立优秀教师实绩档案,将每年测评结果、等级原始材料载入档案,并进行跟踪培养。
建立成人教育专兼职教师队伍,实行动态稳定,是优化结构、激励骨干、提高水平的重要举措,是具有战略意义的措施,是切实加强成人教育师资队伍建设的当务之急。
1留学目的地:伊利诺伊大学
伊利诺伊大学是“莫里尔法案”(由林肯总统在1862年签署)生效最初十年期间通过公用土地赠与方式创立的全美37所高校之一,于1868年正式开学。其座落于美国伊利诺伊州南部安静幽雅的姊妹城镇-厄巴纳和香槟,占地1458英亩,拥有272座主要建筑。此外,学校还拥有一个机场、433英亩森林保留地以及占地1765英亩的阿勒顿公园。
经过近140年的发展,伊利诺依大学已经是全美国最好的大学之一,位居全美公立大学的前五位。该校拥有仅次于哈佛大学和耶鲁大学的美国第三大大学图书馆,图书资料达一千七百多万册。此外,学校还有自然史博物馆、世界传统文化博物馆以及一个美术馆和一个表演艺术中心。该校能提供一百五十多个专业方向领域的四千多门课程,每年授予一万五千多个学位,其中每年授予的博士学位获得者人数稳居全美前五名。目前,该校拥有近两千名教授和四万余名学生。其中,学生由近三万名大学生和一万一千余名研究生组成,含外国留学生近五千名。
伊利诺伊大学以理工科尤称翘楚,稳居全美大学排名前六位。进一步讲,有十余个本科专业位列全美前二十五名,其中会计学、材料学、农业工程、土木工程、环境工程、计算机科学、核工程、机械工程等并位居前五位;有超过六十多个研究生专业位列全美前三十名,其中图书馆学、土木工程、材料学、微生物学、计算机科学、计算机工程、无机化学、分析化学、冷凝物质、逻辑学、数论等并高居前五位。该校共有11位教师及校友荣获过诺贝尔奖,18位教师及校友荣获过普利策奖。其中,该校教授巴丁因发明晶体管和提出低温超导理论而成为历史上在同一领域(固体物理学)两次获得诺贝尔物理学奖的第一人。另外,尼龙的发明者卡罗瑟斯、集成电路的发明者杰克科勒比、第78届奥斯卡金像奖最佳导演获得者李安等均为该校毕业生,我国前著名科学家竺可桢早年也曾在该校攻读农学。
非常幸运和特别值得一提的是,此番留学团队组成成员的研究兴趣或主攻方向均属伊利诺伊大学的优势学科方向,这为各位老师的学习和提高创造了非常重要的基础和前提条件,同时也从侧面反映了国家教育部留学基金委的工作非常到位和值得肯定。
2计算机学科课程设置的比较
我是北京交通大学计算机学院的一名专业基础课程任课教师,主要讲授本科“操作系统”和研究生“安全操作系统”,有幸被分派到久负盛名的伊利诺伊大学计算机科学系进行访问学习。网络神童马克・安德森曾在那里设计了互联网浏览器软件Mosaic及Netscape,著名的微软IE浏览器至今还是构建在Mosaic的基础上。留学期间和回国后,我曾对伊利诺伊大学计算机学科课程设置进行了较为粗浅的分析和对比性研究。
伊利诺伊大学计算机科学系可提供三种不同的大学学位教育(即工学院的计算机科学专业理学学士以及文理学院的数学与计算机科学理学学士、统计学与计算机科学理学学士)、五年制本硕连读学位教育、辅修计算机科学专业学位教育及软件工程学历证书。本科学位教育主要由校院教学要求和专业教学要求两部分构成。前述计算机科学专业理学学士、数学与计算机科学理学学士、统计学与计算机科学理学学士的主要区别就在于学院要求和专业要求的不同。例如,工学院要求物理与化学,而文理学院则不要求,同时两个学院的一般教学要求也略微有所不同。不同专业间的教学要求区别在于数学与计算机科学专业要求多上三门不同的数学类课程,同时又比计算机科学专业少上五门计算机科学类课程。统计学与计算机科学专业和数学与计算机科学专业的要求大致相同,只是用统计学类课程替代了某些数学类课程。对于三个专业来讲,有15门数学类或计算机科学类课程是相同的,所以共性大于不同。需要指出的是,计算机科学类课程由计算机科学系负责开设和讲授,课号、名称及要求完全一致。这和国内的大学是不一样的,至少北京交通大学是如此:和计算机专业较为相似的理学院的信息与计算科学专业的某些计算机类核心课程(如“操作系统”)的要求和讲授就与计算机学院无关。此外,国内大学本科培养方案则由通识教育、学科门类教育、自主教育三部分教学要求构成,它们与伊利诺伊大学的学院级或专业级教学要求间的对应关系并不明晰。其中,通识教育由综合基础和基本技能组成,为面向全校本科生的公共要求(伊利诺伊大学在这点上似乎不太明确或较弱);学科门类教育由学科门类基础课程、大类专业基础课程和专业课程构成;自主教育包括全校通识教育与各学科门类教育课程与实践、系列讲座、竞赛、证书、科研论文、自主和开放实验、就业实践、科研实践等,是我国高校为加强实践环节和推动就业竞争力而引入的具有中国特色的课程学分组成,国外自然无等同物。
具体以计算机科学专业培养方案为例对比来讲,伊利诺伊大学总共要求128学分,含学院级要求39-51学分、专业要求76-85学分(参表1所示);北京交通大学总学分要求为190学分,含通识教育必修40学分和选修20学分、学科门类教育必修97.5学分和选修22.5学分以及自主教育选修10学分(参表2所示)。后者比前者高出62学分,主要包括必修类的英语16学分(国外对外语的要求为0-12学分,注意其并未指定特定语种)、选修类的自主教育10学分。国内通识教育综合基础部分(必修22学分、选修14学分)近似等同于国外的人文社会科学类课程(18学分),但多出18学分的教学要求。另外,国外大学专门设立写作课程(含4学分写作I、3学分高级写作)来传授和培养学生的写作技巧与能力,国内大学则主要通过毕业设计环节的论文写作(毕业设计共16学分)来达到相同的目标。国外大学把普通化学I和普通化学实验I(共计4小学分)作为工科专业的公共基本要求,而国内大学如计算机科学专业在内的工科专业则可以不选修化学类课程;同时,国内大学设定数学、物理类课程同为学科门类基础课程,而国外大学则把其中的微积分、概率论或统计学作为计算机科学专业的专业要求。
表1 伊利诺伊大学计算机科学本科专业培养方案
注:表中大类专业基础理论与实践(必修)主要包括计算机科学技术导论、电子技术类课程(电路分析基础3学分、模拟电子技术3学分、模拟电子技术实验1学分、数字电子技术3学分、数字电子技术实验1学分)、计算机数学类课程(离散数学8学分)、计算机软件类课程(数据结构4学分、高级语言程序设计4学分、操作系统4学分,编译原理3学分)、计算机硬件类课程(计算机体系结构2学分、计算机组成原理3学分、计算机组成原理实验1学分)等;专业主修(必修)课程主要包括数据库系统原理、接口技术、计算机网络原理、接口技术实验、计算机网络原理实验、毕业设计等。专业特色课程(选修)则划分为四个方向给出可选课程:1、计算机软件类(软件测试、统一建模语言、高性能计算导论、软件工程、Web程序设计、Unix/Linux环境下程序设计、XML程序设计、软件类综合实践);2、计算机硬件类(计算机控制技术、硬件类综合实践);3、计算机网络类(计算机安全保密、网络安全与管理);4、计算机应用技术类(人工智能、人机交互技术、计算机辅助造型与动画设计、数字图像处理)。
伊利诺伊大学要求学生学习和掌握数字计算机的理论、设计和应用的广博深厚的知识。前两年主要学习数学与物理以及入门性计算机科学基本原理。第三年完成基本的计算机科学课程,并要求选修和拓展学生的理论基础。第四年鼓励学生就自己感兴趣的方向和课题进行学习和深入的理解(均为选修课)。进一步说,国外大学计算机科学专业关于计算机专业特色课程的公共要求简单明晰,仅包括计算机科学导论、数据结构与软件原理、计算机体系结构I/II、系统编程、大程序设计项目、计算理论入门,等,而多达24-27学分允许学生可按计算机科学、科学计算(计算机科学与工程)、数学三大方向分轨选课(参表3所示);而其中在计算机科学方向并给出系统、数据库、图形学、人机交互、编程语言、人工智能、信息安全、网络等八个子方向,在科学计算方向上并给出航空宇宙工程、应用数学、天文学、大气科学、生物学、生物医学仪器、生物分子工程、化学工程、化学、控制、电子工程、工程机械学、环境工程学、遗传学、地质学、制造工程、材料科学、机械工程、建模与仿真、神经系统科学、原子工程、运筹学、优化、物理学、等离子工程、心理学、放射学工程、机器人学、信号与图像处理、统计学、结构工程等三十多个子方向上给出细化且较为明确的各6-分的选课指导和教学要求。
表3 伊利诺伊大学计算机科学专业按方向分轨选课
相比较之下,国内大学计算机专业设立的公共特色专业课程则较多,有时即便划分出一些方向,要么方向太大,要么选课思路和教学要求不太明确。
3教学科研、学生素质培养及其他
在伊利诺伊大学,我主要选择了三门与我在国内所授课程及研究方向关系密切的计算机科学专业课程(包括CS 423 Operating System Design“操作系统设计”,CS 523 Advanced Operating Systems“高级操作系统”和CS498DM Software Testing“软件测试”)进行旁听学习。
从专业课程教学内容组织安排及教学环节课堂组织可以看出,国外大学始终贯彻教学过程以“学生”为主体的宗旨和理念,强调学生的自主学习,要求学生在课前完成充分的预习准备、课后完成复习思考或上机作业,否则课堂根本就是听天书,学不会是学生自己的事情且归因于其自身的问题);授课教师在课堂上主要扮演组织者的角色,引领学生在操作系统设计概念原理或软件测试基本理论与技术的知识海洋中畅游,或快速前行或停下来慢慢品尝,或提出问题让学生分组讨论和自己给出答案,或启发式般把教学话题引向研究前沿进而开阔学生的课程视野和激发学生的学习兴趣与热情。相比较之下,国内课程教学则把更多的责任赋予教师,要求教师关于课程教学内容组织的科学性并深入浅出地讲清楚、讲彻底,对学生的要求不是非常强调。
同时,国外大学授课教师关于课堂组织的自主性更为灵活多样。其间,软件测试授课教师并邀请了知名计算机软件开发公司的资深测试师就软件测试的公司组织运作方式和软件测试技术及实用技巧,使学生实现了与社会公司及实用技术的零距离接触;操作系统设计授课教师并委托她的两个研究生分别就他们当前所作科研课题项目阶段成果的主题报告,使学生对操作系统领域的研究前沿及自己将来可以利用本门课程所学知识在实业界有所作为的方向有了感性和更为明确的认识;高级操作系统授课教师更是针对研究生授课对象、采取自己在课程前后把关、指定不同主题和分发文献资料由所有学生依次轮流课堂汇报的形式,既完成了课程内容的深度挖掘拓展及学生关于课程内容全面掌握的教学任务,又培养了学生的自主学习意识和锻炼了学生的自主学习能力,还提高了学生的科研文献阅读水平、科研调研能力和演讲报告能力。另外,我还在伊利诺伊大学强化英语学院参加了教学术语与教育学(Professional Language and Pedagogy, 简称PLP)和美国文化与交流( American Culture and Communication, 简称ACC)等两门课程的学习,其课堂组织形式和授课方式则更为多样化,或让学生自己走上讲台实践和体验课堂讲授和组织技巧,或实地参观访问当地图书馆、校园问路、到餐馆点菜用餐、到咖啡屋品尝咖啡,甚至安排了与当地居民配对、每周定时交流谈话一次的环节,这对于日益国际化的国内大学的语言教学的开展无疑具有非常重要的借鉴作用。
从课程评分环节而言,国外课程强调实践环节并以较高权重计入课程最终成绩,鼓励分组协作但应通过团队演讲或逐个交流等来细化组员得分等级,课程最终成绩由期中考试成绩、平时成绩(考勤与平时作业)、实践环节成绩和期终考试成绩综合构成从而避免单纯依靠期终考试成绩计分机制可能造成的期末突击风与无法真正掌握知识等弊端,其中平时成绩、实践环节得分和期中成绩的计算充分利用和信任研究生助教,当然,从另一方面讲也起到了培养研究生工作态度和能力的效应。国内大学特别是计算机专业关于课程实践环节的教学要求也在逐步增强,但课程成绩更多地取决于期末成绩,大多数课程不在设立期中考试(这在一定程度上可归因于近年来一直不断扩招的客观现实及由此引发的庞大工作量、教学资源等条件的限制),学生当中抱有凭借期末突击过关心态的现象较为普遍,对教学质量和教学效果的负面影响不可忽视。
当然,这并不是说国外大学不重视课堂教学质量;相反,国外大学对课堂教学和成绩考评的重视程度较之国内大学有过之而无不及(只不过其更遵循“学生”作为主体的客观教学规律并据此开展课堂教学活动而已),这从其在各门课程最后一节课给学生分发和要求填写课堂教学评价表、学年末由学生自主推选产生“我最敬爱的老师”以及学校专门常设有考卷测评研究机构等可见一斑。国内也有类似的课堂教学评测手段,只不过基于校园网在网上展开而已,同课堂分发为听课者有份的评价机制相比,网上硬行要求每一位同学参与测评的方法存在部分不听课同学随意评价的问题。
另外,我觉得伊利诺伊大学同一专业课程(主要指本科高年级专业课程,如CS 423和CS498DM)在本科生和研究生之间打通的做法非常值得借鉴。一方面,研究生本来就存在跨专业报考和录取的现实,自然而然地某些专业课程需要补修;另一方面,即便是本科和研究生读的是同一专业,也可能由于兴趣或研究方向的改变而使得需要选修某些本科阶段就曾开过但不曾选修的专业课程。况且,国内为研究生和本科生开设的同一类型课程的教学内容往往也是大同小异,只是掌握深度和难度有所区别而已;而从实际技能与水平而言,本科高年级学生与课程学习阶段的研究生本来就没有什么大的区别。如果专业课程在本科和研究生之间打通,则可以节省教学资源并便于统一专业课程体系与教学安排。至于相关专业课程的本科与研究生要求的区别对待,则可采取补充针对研究生的课程要求、增强研究生实践动手环节或论文演讲环节等措施。同样地,硕士研究生和博士研究生的专业课程(如CS523)同样可以打通。
如前所述,伊利诺伊大学的科研实力是非常强的,科研氛围自然也非常浓厚。另外,从整个校园、工学院乃至计算机科学系层出不穷、从不间断的各种类型的学术报告、研讨会或研讨班,大厅或楼道里相关单位最新科研成果的展示、科研项目或相关人员的获奖快报以及包括微软研究院、谷歌、摩根斯坦利等参与的主题活动日与信息技术讲座中也验证和说明了这一点。
现今美国社会有其好的一面,也有其不好的一面,我们在改革开放的过程中应该学习其好的地方,但同时必须坚持自己好的方面。换句话说,应该在坚持自己的好的方面的基础上吸收世界文化的精髓,而非完全抛弃自我和全盘吸收他国的无论精华还是糟粕。我国从古至今一直赋予教育机构道德教育的责任,这是非常重要和必要的,应予坚持、加强。“十年树木,百年树人”,无论家庭,学校还是社会,要关注青少年的道德教育,付出再大也不为过。
另外,我们还利用春假参观了著名的哈佛大学和麻省理工学院,给我的深刻影响是哈佛校园(建设)非常一般,草坪光秃秃的居多,难道真的是老牌名校不在乎这些?不过,其诺贝尔获奖者人数又是非常之多。果真是“山不在高,有仙则灵;水不在深,有龙则灵”吧!国内高校是否应该由此得到启发,把本不富足的经费优先用于人才引进和真正的科研资助上,而非老是富丽堂皇的表象第一。
三月份的一个周末,伊利诺伊大学曾举办了一场规模庞大、全校各单位甚至外联单位一并参与、面向全社会(老少与年轻人皆有“节目”可看)的学术活动节,展示了该校相关的科研学术成果、学生科技成果及与日常生活紧密相关的科普演示实验等,活动节全体总动员和面向社会开放的举措值得国内高校借鉴,这其实是拉近市民与高校距离,并向社会宣传学校的一次大好机会。
参考文献
[1] 北京交通大学教务处编制.北京交通大学本科教学一览.2006.
[关键词]无机及分析化学;能源化学工程;模块化;教学改革
当前,大多数工科专业将无机化学和分析化学的课程内容进行重新组合,形成无机及分析化学。通过系统地学习和掌握化学的基本概念、基本理论以及化学基础知识,培养学生对化学的兴趣和解决化学问题的能力。无机及分析化学中的化学热力学、化学动力学、物质结构、四大平衡理论是要求必须掌握的。这些基本理论和知识在能源化学中的应用是很基础的东西,能为后续专业课程的学习奠定良好的化学基础。[1]我们所开设的新专业能源化学工程,主要研究方向为:能源清洁转化、煤化工、环境催化、绿色合成、环境化工。它以化工的理论与技术为应用基础,围绕新能源利用与化学转化,实现能源利用和可持续发展。重视与提高课堂教学质量和推动无机及分析化学实验在培养学生动手能力与实验创新能力方面起着重要作用,是无机及分析化学课程改革必须直面的棘手问题。因此,进行模块化优化无机及分析化学教学内容、多方面激发学生学习无机化学的兴趣、充分利用现代多媒体技术革新教学方法、培养学生的知识运用能力、有效提高无机及分析化学课程教学质量,可以满足社会及区域经济的发展对人才的需求和素质教育的要求。
一、模块化优化无机及分析化学教学内容
所谓课程模块,描述的是围绕特定主题或内容的教学活动的组合,或是一个内容上及时间上自成一体、带学分、可检测、具有限定内容的教学单元,它可以由不同的教学活动组合而成。模块化教学强调理论教学、实践、练习、研讨的同步式一体化的教与学,强调在专业教学过程中,把理论、实践等环节紧密结合。基于以上课程模块化的考虑,将无机化学和分析化学两门课程的教学内容进行模块化教学(见表1)。由于将无机化学和分析化学的课程内容打乱后进行重新组合,导致概念和知识点多,各章节之间存在较强的独立性。[2]因此,要合理安排大一第一学期的教学内容,这样有助于学生转变思维方式和学习方法。
二、多方面激发学生学习无机及分析化学的兴趣
兴趣是最好的老师,良好的学习兴趣是主动学习的原动力。要学好无机及分析化学,激发学生的兴趣至关重要。[3]在绪论教学过程中,要做好本课程的介绍及发展前景和学生学习心理方面的工作,在无机化学教学中建立好教师、学生和教材三者之间的相互关系。第一,在绪论课上介绍无机和分析化学发展过程及发展前景,让学生认识到学习本课程的重要性,以达到激发学生学习兴趣的目的;接着主要介绍无机及分析化学的作用及学习方法和相关考核办法。第二,阐明化学与人类生活密切相关的环境、能源、材料以及人类社会生活中的热点问题,以此为载体深入浅出地介绍化学与人类生活、社会发展的关系。第三,在专业导论课上强调无机及分析化学是能源化工类相关专业的基础课,能为以后的专业课学习和将来从事工作奠定基础。第四,通过新生认知见习,让学生在参观相关无机化工企业中获得感性认识;在平时的课堂教学中,利用一些贴近生活的例子解答知识疑惑,激发学生的学习兴趣。第五,建立合作学习小组,布置课后课题作业,利用网络资源学习无机及分析化学,查找相关资料完成课程论文作业。
三、充分利用现代多媒体技术革新教学方法
在无机及分析化学教学中,利用现代多媒体技术革新教学方法能提高教学效果。要面对的教学问题有:课前制作精美的多媒体课件,发挥多媒体课件的优势;主讲教师课堂讲授“动”与“静”结合,活跃课堂气氛;不可彻底忽略传统的板书;进行多媒体技术与传统教学技术相结合,有效提高课堂教学效果。[4]第一,使用多媒体技术教学可以模拟化学反应历程,让学生清晰地看到原子或分子的拆分及重新组合的过程,化抽象概念变为具体事物,这样可以加深学生对化学概念的理解。如,Flas制作了各种类型分子杂化轨道(sp,sp2,sp3,dsp2等)的形成过程。第二,采用多媒体教学手段展示教学重点、难点,实现人机对话,有助于学生理解和记忆课本内容。第三,进行多媒体教学时,应以学生为主体,但教师依然是教学活动的组织者和引导者。
四、培养学生知识的运用能力
通过学校组织学生参加各类化工学科竞赛活动是调动能源化学工程专业学生对无机及分析化学基础课程兴趣的重要举措。[5]第一,积极组织学生参加广西各类化学实验技能竞赛,坚持开展国家级、省部级大学生创新创业实验项目。第二,为了鼓励和培养大学生创新能力,学院组织学生参加化工年会化工论文竞赛。第三,开放实验室,鼓励学生积极参与到开放实验室的研究课题;设立创新实验基金,由学生自由申请,对实验取得阶段性成果的学生给予创新基金资助。此外,改革无机化学教学方法,必须将传统的验证性实验转变为新型的探究性实验,通过探究性实验培养学生的创新能力。在导师的指导下,学生在设计实验方案中能够开发智力、培养良好的实验素养,锻炼自学能力。
五、适应能源化工专业要求方面的改革
能源化学工程专业是一个综合性、实践性很强的专业,在理论教学上要求学生掌握能源化学工程基础理论和相关技能。在实践教学上,应明确教学过程中的内容重点和难点,尤其是热力学方面的内容应该重点详细讲解,使学生更好地理解能源转化及利用过程中的一般规律,为低碳环保使用能源奠定基础。我们针对实践性很强的能源化学工程专业,依据其专业的特点实施校内实训和校外实习相结合,使课程实验、课程设计、毕业设计、社会实践活动等环节能为培养具备高素质的能源化学工程专业人才服务。此外,我们还完善校内实验实训和校外实习基地的建设,向企业提供人才培养方案,共同建设与加强人才培养方案中的实践性教学环节。在实践评价体系的建设中,收集专家评价、教师评价、实习接收单位评价、系(分院)自评、学生评价等信息,做到以评促建。
六、结论
本文针对我校能源化学工程专业开设的无机及分析化学课程,在优化教学内容、激发学生兴趣、利用各种教学方法、培养学生能力以及适应专业要求方面对教学环节进行了总结和探究。加强基础理论知识教学使学生具备扎实的实践技能,进一步培养学生的创新能力,提高教学质量,能为培养能源化学工程专业创新型人才奠定基础。
[参考文献]
[1]韩洪晶,杨金保,刘淑,等.能源化学工程专业本科生创新能力培养体系的建立与实践[J].教育教学论坛,2013(15):228-229.
[2]孟广波,毕孝国,付洪亮.能源化学工程专业优化实践教学体系研究[J].中国电力教育,2014(3):145-146.
[3]朱清,李成胜,张征林.无机及分析化学教学改革初探[J].化工时刊,2013(4):49-50.
[4]芮光伟,蒋珍菊,岳松.无机及分析化学课程教学改革与实践[J].高等教育研究,2007(3):75-76.
学校简介
伊利诺伊大学香槟分校是“十大”盟校(The Big Ten)之一,建立于1867年,一直是全美最优秀的大学之一,理工科在“十大”中更是排名第一。该大学排名全美前10名的研究生专业有物理学、化学、计算机科学、心理学、教育学、工程学、会计学、大众传播学、图书馆科学、音乐、数论、代数、逻辑学、微生物学。工程学院在全美闻名遐迩,其电子工程、计算机工程、土木工程、材料科学与工程、机械工程、原子工程、农业工程、环境工程等系科都排在全美前五位,化学工程、航空航天工程排在全美前十位。
该校的教授和校友有不少知名人士,比如历史上第一次在同一领域(固体物理学)中两次获得诺贝尔物理学奖的发明了晶体管并提出了低温超导理论(BCS理论)的巴丁教授;哈肯教授与阿佩尔合作在计算机完成了四色定理的证明;网络神童马克・安德森(Mark Anderson)在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校设计了因特网浏览器软件Mosaic及Netscape;身价一度超过比尔・盖茨成为世界首富的甲骨文公司(Oracle)董事长兼首席执官拉里・埃里森(Larry Ellison)曾在伊利诺大学香槟分校读书;AMD创始人兼首席执官杰里・桑德斯(Jerry Sanders)是伊利诺大学香槟分校电子工程学士;通用电气(GE)董事长兼首席执官杰克・韦尔奇(Jeck Welch)是伊利诺大学香槟分校化工博士。截至2003年,该大学共有二十位教授及校友荣获过诺贝尔奖,两位校友荣获过图灵奖,一位教授荣获过菲尔兹奖,二十一位教授及校友荣获过普利策奖,十一位教授荣获过美国国家科学奖章,现任教授中有两位普利策奖得主、二十六位美国国家科学院院士、二十九位美国国家工程院院士。
该校的计算机系创建于1972年,多年来在全美排名一直保持在Top5之内,一些事实也无可争辩地捍卫着这一地位:世界上最早的计算机Eniac诞生在这里;世界上第一个网络浏览器Mosaic诞生在这里;其毕业生所建立的公司(Netscape、YouTube、PayPal、Lotus和Sieble Systems)在计算机界赫赫有名;其国家超级计算机应用中心(NCSA)是全美国五大计算机研究中心之一。
课程设置
该校计算机系的课程设置乍一看上去和国内大学似乎没有什么大的区别。对本科生来说,“1”开头的系列基础课程,主要是包括计算机导论,离散数学等计算机基础课程;“2”开头的是更专业一些的课程,比如类似国内操作系统的System Programming、计算机体系结构和数据结构;“3”开头的目前仅有两门课:397 Individual Study和398 Special Topics in CS,主要是扩展学生的学习兴趣和能力。研究生的课程都是以“4”开头的专业基础课程和以“5”开头的专业课程,其中以598开头的为前沿学科讨论课程。学生也分为硕士和博士,但对硕士的要求不高,所以很多直接跟随教授做研究的学生都是博士。课程的要求也是作业、项目和最后的考试。但实质上,由于管理、研究水平等原因,这些设置还是有所不同。
该系目前提供三种类型的本科学位,一种是五年的本科和硕士生打通的学位,五年毕业后取得本科和硕士两个学位;另两种是计算机科学本科学位和软件工程学位。每一种根据对学生都有不同的学分和课程要求。比如对于第一种学位,要求选够120学分,其中理论(473 Algorithms或者475 Formal Models of Computation)、结构(431 Embedded Sys Arch and Software或者433 Computer System Organization)和软件(421 Programming Lang and Compilers或422 Programming Language Design或423 Operating Systems Design)必须按研究生学分选修。
研究生分论文和非论文两类。论文学位中和国内一样分硕士生和博士生。普通论文硕士要求28个课程学分和4个论文学分。博士生的总学分要求是96个课程学分,包括课程学分和论文学分,其中至少要求32个论文学分;学士直读的博士生要求96个课程学分。目前注册的研究生人数近450人。
从课程设置方面看,该系的课程分得很细,从和国内相类似的专业基础课,比如计算机导论、数据结构、软件体系结构、数据库系统、操作系统、软件工程;到很专业的课程,比如算法、密码学导论、程序验证、自主信息系统、形式化软件开发方法以及以598打头的带有主讲教师名字代号的扩展课程。尤其以研究生的课程设置最为细致。数一下他们的课程可以发现,学生有很多方向可以选择,本科生的课程多达77门,研究生的更是多达102门。当然有不少课程是两者都可以选修的。一般一门课程3~4个学分(根据是否完成Project区分),每周两次,一次75分钟。
讲授该课程的教师基本上都是该校专门从事这一方面研究的权威,有着多年的研究经验。比如我所选修的“程序验证”课程属于该系的研究生基础理论课程,任课教师Meseguer教授已经在这方面从事了近三十年的研究,而且目前也是这方面的权威。“数据挖掘”课程的教师是Han教授,也是数据挖掘的世界级权威。这保证了任课教师在讲授课程的同时贯穿了该课程在学科中的领先技术和知识。同时,比较明显的一点是课程结合实际动手的项目比较紧密。比如我所选修的“程序验证”课程虽然有很强的数学背景,介绍了等式逻辑和重写逻辑,但该课程辅以该实验室的Maude系统作为实践工具,所以所介绍的理论可以实实在在地在计算机上看到其作用和结果。“程序设计原理”这门课也使用了Maude系统作为高级程序语言的规格说明语言,这立刻就让本来很抽象的两门课有了感性认识的平台,学生可以立刻通过工具感受逻辑在计算机中的作用,可以使用该工具立刻设计出自己的新的程序语言。相比而言,国内类似的课程都缺乏相应的辅助工具,学生学理论不知道怎样用到计算机中,学程序语言设计多是看看别人设计的语言是怎样的,难以在短时间内自己动手设计一个。
开放性
这半年中我感受最深的当数该系信息资源的开放性。从课程上来说,每学期的每一门课程都能在系里的网络上找到相应的讲义、作业、项目以及阅读的参考资料。和课程相对应,每位教授都开设一个甚至多个专题讨论会,这些讨论会都有相应的MailList可以让学生或是研究人员加入。根据我的研究兴趣,我参加了Maude、Runtime Verification以及软件工程讨论小组。每一个讨论组由教授主持每周定时讨论一至两个小时,同时维护一个网站公布每次讨论的主题或是论文。所以,和国内的例会不同,这些讨论会除了教授自己的学生,往往会有一些感兴趣的学生或是像我这样访问学者参加。通过这样的方式,也有教授的介绍,我和目前我感兴趣的几个教授都交流过,他们都很细致地介绍自己的研究,包括介绍实验室开发的软件工具。而这些软件工具都放在他们自己实验室的网站上,有的是可以免费使用的,有的甚至是源码公开的,同时有他们公开发表的论文。有两位教授的实验室研究内容我比较感兴趣,但他们还没有源码,经过两次讨论后,他们都表示可以提供源码以便进行进一步的研究。同时,我找他们的学生询问相关工具的一些细节技术,他们都详细解答,有时甚至花费两个多小时。
其实这一点在我联系访问的Host Professor时就感受颇深:每一位教授都可以在他们的主页上找到非常详细的资料,他们的研究概况、发表的论文、教授的课程、所做的研究项目、学生、联系方式等等。对比国内同行,很多都没有自己的主页,有一些由于单位组织倒是有,但所找到的基本上都是仅仅一页的概述而已。这导致国内很多信息无法交流。当然,我想这也有一点客观原因,就该系的项目情况而言,纵向课题的资助就已经足够教授们完成研究,所以他们并不在乎把研究成果转化为实际产品,而是公开这些研究成果,让其他人尽量多地使用,让其他人或公司完成产品的转化工作。反之,国内很难找到根据研究成果完成的软件工具,因为一般如果做到工具,都希望更进一步做到产品化,能以此争取到横向课题的支持,以便弥补纵向课题经费的不足。由于横向课题讲求实用,有很多非前沿性,非研究性质的工作需要完成,直接影响了研究的深度。
开放性还反映在该系的研究领域交叉之中。该系的研究领域分为:算法和理论;人工智能;体系结构、并行计算机和系统;复杂生物及计算生物;数据库及信息系统;图形图像和人机界面;系统和网络;程序语言、形式化系统和软件工程;以及科学计算。但在我所参加的讨论中,经常可以看到多个实验室的教师和学生相互参与讨论。比如我上上周参加的形式化小组的讨论会上,就有体系结构实验室的学生;上一周的软件工程讨论会上,报告者是一个数据库实验室的学生,因为他的工作内容涉及到用数据挖掘和统计的方法进行软件调试,同时与会的还有该实验室的两位教授以及其他实验室的学生。同一个研究领域内的合作就更多,比如我所访问的教授专注于程序语言、形式化系统和软件工程领域,他自己的实验室和另外该领域的另一位教授Rosu的实验室相连,两人合作过多篇文章,Rosu的程序设计语言以及形式化软件开发方法课程中应用了Prof. Meseguer的形式化工具,甚至有一些讲义。我大致看过该系教授们的简历,非常少有本校毕业的学生,这说明相关合作并不是以前师生关系的继续。同时,这里常常有一些前沿讲座是由斯坦福、剑桥、伯克利和爱丁堡大学的教授和博士生开设(应聘的博士生都要公开做一个面试形式的讲座),也有微软和IBM这样的大公司的研究院或是一些著名公司的学者的讲座,这些讲座频率很高,常常可以在该系每周的日历上看到这些通知。
其实,访问学者这样的一个制度本身就是很开放的。半年一年的互访,带来了很多交互的信息。相比而言,国内有不少实验室虽然也设有客座教授、开放项目等,但是很难落到实处,很难有人真正是在实验室里交流这么长时间,更多的仅仅是每年几次的互访而已。不过,为每一位访问学者提供一间宽敞明亮的办公室,提供所有办公服务恐怕也是目前高校难以提供的紧缺资源。
风气
另一个让我感受比较深的地方是该系的学习风气。由于课程设置很细,很多课程选课的人并不多,一二十个学生的课堂是很常见的,有的课程仅仅4~5个学生。当然也有上百人的大课,这一般是本科和研究生共同选修的课程。我上学期选修的program verification课程共有12个学生,这学期选修的formal method software development也不过十七八个学生。但给我印象很深的一点是,从开学到学期末,学生数目基本上保持不变,可见很少有人缺课。上课的气氛很活跃,课堂上几乎没有见过学生打瞌睡,讲课中间学生随时提问,教师也是当时就回答。对于教师提出的问题,也几乎没有冷场没有人回答的情况,当然也不是每一次回答都正确。相比而言,国内大学目前缺课的现象相当严重,有的必修课程都有三分之一缺课的,选修课就更不用说了。这当然有教师的原因,目前教学普遍不受重视,所有职称的评定基本上由科研决定,这从前年上海交大的倍受学生欢迎的教师始终仅仅是一个讲师就可见一斑。而教学显然是很需要花费时间和精力的。
也不是说这里的教授上课都很好,也有底下学生反映讲课不好的,但无论是从教师的授课还是学生的学习,你可以明显感受到两个字:认真。研究生自己决定上什么课,一个学期一般也就选修2~3门。相比而言,国内硕士研究生一学期的课程多达七八门,其中不少都是必须选修的,学生的学习相对比较被动,很多学生就为拿学分,课堂上打瞌睡,学Tofel和GRE,复习考研的学生大有人在,课堂上很少看到学生主动提问。在我的一门电子商务的选修课上我就问过学生,他们是否愿意做我以项目的方式提供的考试,很多学生说很有兴趣,可是却没有时间。必修课和学位课的项目、作业已经让他们穷于应付,还要复习考研、考Tofel和GRE,实在是心有余而力不足。为此我还调整过项目完成时间,允许学生在第二个学期开学时交,可以看到效果要好一些,有一些学生利用假期完成了自己感兴趣的内容。可是随着教学管理的正规化,要求课程结束后一周内必须给成绩,刚开放一些的项目只好又恢复原状。
这些情况造成了恶性循环,学生老师相互认为对方不认真,老师认为学生既然不想学,花的时间精力又不值,何必认真。学生认为老师备课不认真,讲授的内容陈旧,学不到东西,没必要好好学。从作业方面看两者也有很大的差距。作为访问学者,我虽然选修了课程,但其实并没有学分,也没有在学校注册,充其量也就是旁听,但由于教授建议我做作业以加深理解,我也基本上按时完成了作业,一学期一共五次作业,有理论证明,也有系统的使用(实验室开放了根据他们的理论开发的软件工具)和编程,要求打印作业并提交。发还作业的时候,我看到所有学生,包括我自己在内的作业都被认真批改过。而我自己为了完成作业把讲义看了一遍又一遍,花了很多时间,但也从中发现很多深入的问题,如果不做作业还以为自己理解了,其实不然。询问其他学生,他们也花很多时间做作业。该系的学生鲜有抄作业的,一方面学校处理很严,大家都认为是很不光彩的行为;另一方面认为做作业时为自己能学到东西做的。相比之下,国内目前学生抄袭作业的现象非常严重,有的学生私下里说有的课程甚至超过90%的比例。我认为这一方面有社会风气的影响:君不见教授、学者的学术抄袭都时有曝光;另一方面是管理不严造成的。虽然国内的大学也有同样的制度说抄袭者要惩罚,可是国内大学一门必修课由于研究生扩招甚至达到三百多人,虽然也有助教制度,但如此高的学生教师比例势必造成作业、项目甚至试卷批改难以把关,从而进一步加剧了抄袭现象。
关键词:校企合作;工程材料应用;教学模式;改革;实践
中图分类号:G645 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)28-0046-03
一、引言
《工程材料应用》是我校机械专业卓越班的一门专业基础课,作为应用型本科院校开设本门课程,其任务不仅是要传授学生扎实的专业基础知识,而且要为后续的专业课学习打下坚实的基础,同时更要注重学生运用所学理论知识解决实际问题的能力培养,以真正体现卓越班应用型人才培养的目标。这样,我校从学生毕业到企业上岗就必须具有合理选材、正确使用材料及合理选用材料成型方法的能力。加强《工程材料应用》课程教学的改革,是卓越班培养应用型人才教育改革的重要方面。因一方面课程内容整合分模块化教学突出实践教学培养实践应用能力使课程理论总学时日趋减少,单门课程学时明显不足;另一方面,材料作为现代科学技术的三大支柱,近年来发展迅速,新材料层出不穷,这就要求课程内容除了涵盖原有的金属材料知识外,同时也应该反映出现代材料领域的最新进展及它们的组织结构与性能特点。以学生为中心,拓宽工程材料学基础及知识面,加强工程材料应用技能培训,强化工程材料现代加工基本理论和先进方法,突出工程意识、创新意识与综合素质的提高,主动适应经济与科技的发展,符合应用型卓越人才培养的定位,课程教学改革势在必行。
二、现存的问题
1.教学内容。随着社会主义市场经济稳步发展和市场用人机制地不断完善,将影响人们对高校专业内涵的重新认识,影响专业建设的诸多方面,对原有专业进行较大幅度的调整与拓宽是高等教育改革在新形势下的必然结果。市场对机械产品的性能及使用寿命要求越来越高,在这样的背景下,机械类专业卓越班的《工程材料应用》课程内容势必会产生相应的变化。新材料在工程技术中的应用含量与作用逐渐提升以及传统材料的先进方法和加工精度加剧了这种变化。因此,对《工程材料应用》课程建设进行全面的规划是及时的,并且是必要的。该课程教学学时为48学时,如何利用较少的学时来讲授这门课程,同时在保证传统教学内容的前提下,适量增加有关新型材料的知识(这部分内容视学时情况可作为单独章节讲解,也可穿插到其他章节中介绍),无疑给教学提出了更高的要求。
2.考试评价系统。《工程材料应用》课程是机械类专业卓越班的必选课,按照原有的普通本科教学计划,各专业授课时间不同,考卷一般是由任课教师或由命题小组命题,仅能进行小范围内统考,不能完全保证各个专业的考试方式(如闭卷、开卷、卷面成绩及平时成绩的分配等)、考试范围、难度、题量及评分标准具有广泛的统一性和公平性。需要对考试方式、命题工作和试题库建设进一步完善。
三、教学改革
按照传统的教学模式,要使学生具备较强的《工程材料应用》知识应用能力是很困难的,而且教学效果不佳。
1.本课程教学小组一直积极参与教学改革,开展启发性、实践性、研究性教学。《工程材料应用》课程理论抽象,名词、概念多而复杂,定性描述多、经验总结多,需记忆的知识点多,学生初学本课程会感到枯燥、难理解。所以,提高学生的学习兴趣是本课程教学改革的一个重点,针对不同教学内容,探索一种特色的多样化课堂讨论式教学方法,如,“智力竞赛式”课堂讨论,“两军对垒式”课堂讨论,“点将台”、“填空式”课堂讨论。例如,对于“铁碳合金相图”采用“智力竞赛式”的课堂讨论,对于“钢的热处理”则采用“两军对垒式”的课堂讨论,而对于“工业用钢”又设置“点将台”、“填空式”课堂讨论。通过多种形式的讨论式课堂教学活动,使学生感到活泼、新颖,从而极大地激发了学生的学习兴趣,营造学生各抒己见、踊跃登台、相互纠正的热烈气氛,收到了良好的教学效果,并且,使学生从被动学习者转变为自主学习者、合作者和研究者,可以有效地培养学生的自我计划、自我调整、自我激励和自我强化的意识,促进教师与学生、学生与学生之间相互交流、相互尊重、相互激励,相互欣赏。这些有利于提高学生的综合素质。[1]
2.本课题探索一种新的教学模式――模块式教学模式,实现校企联合培养的方式,将很好地克服传统教学模式的弊病,获得较好的教学效果。
工程实践是学生在校期间最重要的教学实践活动之一,它不只是给学生以知识和技能,更重要的是通过工程实践,全面培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。作为重要实践教学环节的工程训练是创新教育的沃土,对大学生的创新意识具有唤醒、培育、发展的功能。为此,我们必须转变观念,从工程实践的教育思想、教学条件、教学内容、教学方法、教学手段、考试制度和评价标准等方面进行全面改革。从工程训练中心的建设指导思想、建设目标出发,强调工程训练中学生创新意识和应用型人才培养的重要性;从工程训练内容、教学方法、教学手段出发,突出培养学生各种创新素质,促进其创新能力的发展。[2]
模块式教学模式,以知识应用能力为目标,按照由初级到高级的顺序,将工程材料知识按组织―性能―材料―应用及热加工工艺划分为不同层次的知识模块,在学校完成每一个层次的知识块中包含着相应深度的全知识结构的知识内容的学习。以每个知识模块为单位,以完成该层次的知识模块教学任务时,学生应具备的相应的知识应用能力为目标,以知识综合应用环节为手段,进行到企业以实践锻炼为主要的综合性教学。学生在完成该层次知识模块的学习时,就具备了该层次的知识应用能力。每一个层次递进的完整教学过程就称为模块式教学过程,当学生完成所有层次教学过程的学习时,将课堂理论教学、实验教学、工程训练有机结合起来,让学生认识材料学基本理论、材料加工基本理论与工程实际应用的有机联系,从中理解和掌握材料学以及材料加工知识,最终培养他们运用理论知识解决实际问题的能力,实现“知识一能力一方法”的同步提高,也就使其具备了相应专业的知识应用能力。[3]
3.既重视学习结果,更注重学习过程。侧重启发教学,让学生有足够的自主思考的时间和空间。如组织学生对主题(如“可持续发展战略下材料选用原则”、“可持续发展战略下材料加工原则”)进行资料收集处理,撰写文献综述小论文,进行课堂交流与辩论;鼓励学生自主学习,允许学生有不同见解。营造民主的课堂氛围,正确引导学生“为何学、学什么、怎样学;教学过程中注意处理好“点、线、面”三者之间的关系,体现“贯穿四要素主线”、“突出结构材料重点”、“强调材料应用”三大原则。
4.要求任课教师提高业务水平,必须具有较宽厚的专业知识,较强的组织、思维、研究和创造能力,较高的文化素质和学术水平。为此,课程教学小组教师积极参加科研工作,“产学研”三结合,培养教师科研与工程实践能力,提升教师的业务水平,丰富工程材料课程教学内容的工程意识,使学生感觉到科研就在身边、工程就在跟前,促进了学生大工程观意识的形成。认真钻研和编写教材、集体备课、观摩教学,经常性地进行教学法研究,发表教改论文,总结教研成果。
四、教学实践
在实践教学设计中始终以基本培养原则和个体化培养原则为指导,以“知识单元”为主线构建模块式实践课程体系,制定切实可行的课程组织方式。根据培养原则,每一个模块中的全部实验分为固定组件和自选组件两部分,其中的固定组件部分属于《工程材料应用》实验课教学计划规定的必修内容,主要通过在基础实验教学平台开展日常教学活动来完成,学生按照教学计划依次完成这些实验,掌握工程材料选用的基本技术,获得相应的学分。自选组件则是属于素质提高部分,利用开放式实验平台及企业科研创新技术平台,初步培养学生的科研设计能力。课程实践环节教学可以构建大环境,教师为企业服务的热情和实绩可以改善小环境,学生的职业能力可以使小环境可持续发展,以此构建产学合作与就业联动培养体系。[4]
1.按企业要求进行订单培养,单独组班,教学计划是校企共同协商制订的,并纳入企业所要求的内容,并利用课余的时间和节假日学习企业中的相关培训课程。
2.校企双方成立工程材料应用工作室,双方共同合作开发新工艺、新产品,专业教师牵头,学生为主体,根据企业的要求进行材料选用、分析及加工工艺的开发,这样既锻炼了学生又培养了教师的综合实践能力。企业中的技术问题由学院专业教师参与解决,教师在为企业解决问题的同时也提高了自身的能力,学院充分利用自身的优势,按照企业和课堂教学的双重需要,更好地为实践教学创造了条件,形成“工学结合、产教并举”的良性循环。在具体的教学上,主要体现在以工作岗位为导向,以工作项目为目标,以完成工作任务为标准,主要是运用“教、学、做”一体化的教学方法,着重于效果的真实性。
按不同阶段、不同层次、全知识结构进行教学,使得学生在每个阶段都有很明确的专业学习目标。各阶段的学习目标都是短期目标,只要学生努力学习,即可在较短的时间内实现该目标,也可在每个阶段都能获得一定的知识应用能力,从而使学生很快就能建立起对专业的认识,建立起学习的自信心,并且在每一个阶段学生都可获得一定的成就感,而且能清楚地看到自己在一点一点地进步、一步一步地走近自己的专业目标、一步一步地提高自己的专业知识应用能力,进而使学生从根本上增强对学习的兴趣,提高学习的积极性,从而为改善教学效果、提高教学质量打下坚实的基础。
参考文献:
[1]刘增辉.浅谈层级教学模式[J].教育与职业,2002,(2):37.
[2]王金霞,苏树兵.《理论物理导论》教学改革的探索与实践[J].宁波工程学院学报.2008,6(2):63-65.
[3]金晶,金龙金,吕建新.构建以“知识单元”为主线的生物化学技术实践教学模式[J].考试周刊,2011,(40):170-172.
[4]黄政魁,韦兰花.高职模具专业产品目标教学模式改革的探索与实践[J].广西轻工业,2009,(8):139-141.
关键词 化学化工专业学生 绿色化学意识 绿色化学原则 绿色化学素养建构
近年来,随着科技的进步、社会的发展,资源与能源消耗逐渐加大,大量生活垃圾和工业污染物的排放,以及化学品的滥用,使人类的生存环境日益恶化,这不仅严重威胁到人类的健康、生存与发展,更危及子孙后代的前途和命运。然而,几乎所有的环境问题都与化学有着直接或间接的关系。就化学化工本身来说,传统上,一方面化学家在开发化学物质合成方法时,主要考虑效率,另一方面合成化学家在开发与设计如何合成所需化学品的方法时,只重视化学工程的始端,往往忽略处于过程末端的废物处理问题。所以,许多已存在的化学过程,在获得满意经济效益的同时,却对环境和人类健康造成了极大的负面影响。为了保护环境,走可持续发展的道路,培养具有社会责任感的年轻一代,在大学化学教学中渗透绿色环保理念是非常必要的。化学教师不但应是科学文化知识的传播者,更应成为绿色环保理念的创导者和践行人。为了有针对性地对化学化工专业学生进行绿色化学教育,笔者就化学化工专业学生对绿色化学的认识进行了调研。
1.调查方案的设计
以绿色化学的概念、作用及原则为主要调查内容,通过查阅相关文献资料,进行问卷设计;采用问卷调查及访谈方法对山西晋中学院化学化工学院2—4年级化学(含师范)及应用化学专业学生进行调查。对获得的第一手资料进行统计,并对有关问题进行综合分析,在此基础上参阅相关文献给出相应对策与建议。本次调查采用以班发放问卷、现场答卷与收卷方法。实发问卷400份,收回有效问卷364份。
2.调查结果统计
化学化工专业学生对绿色化学认识的调查统计见表1。
3.调查结果分析
表1显示,多数学生对绿色化学的属性有较好的理解与认识;不少学生对绿色化学的作用理解与认识不足,甚至是错误的。如约74.2%的学生误认为“绿色化学使化工过程含有废物处理环节,因而会使整个费用增加”。这些学生不懂得,先污染后治理,不仅难度大,费用不菲,而且多数需要停产整顿,随之而来的是更大的经济损失。如果化工过程实现了绿色化,即做到五个“R”:第一Reduction——“减量”,即减少“三废”排放;第二Reuse——“重复使用”,即重复使用催化剂、载体等;第三Recycling——“回收”;第四Regeneration——“再生”;第五Rejection——“拒用”,指对一些无法替代、无法回收、无法再生和重复使用的,有毒副作用及污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用,这就能有效实现节省资源、能源,减少污染,变废为宝,降低成本的目标,避免出现先污染后治理的恶劣情况。仅约54.2%的学生能够认识到“绿色化学追求高选择性化学反应,极少副产品,甚至达到原子经济性”。原因是不少学生缺少对原子经济性的认识。原子经济性是绿色化学的核心内容,指原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不产生副产物或废物,实现废物“零排放”。可见,绿色化学的原子经济性反应,首先是最大限度地利用原料,其次是最大限度地减少废物的排放。
表1中选项8-19是绿色化学的12条原则。学生对其中9条原则有较好的理解与认识。但仅约52.7%的学生能够认识到绿色化学要求“能量使用应最小,并应考虑其对环境和经济的影响”。以前化学家在设计化学过程时,往往考虑的是如何提高产率,而忽略了能量问题,认为该问题是工程师的事情,使得化学工业成为了耗能大户。生产和使用能量的工程,往往也会造成污染,如以煤为燃料所提供的热能,多用一份能量,就多一份污染。因此,设计化工过程的化学家需要对化工各阶段进行调节与优化,从根本上改变其对能量的需求,从而使能量最低,减小对环境和经济的影响,减轻对能源危机带来的压迫。仅约42.3%的学生能够认识到,化工过程应尽量避免不必要的衍生步骤。衍生步骤会带来更多的副产物,消耗更多的资源与能量。更多的产物意味着可能会对环境产生更多的污染和破坏,必然产生需要处理更多废物的费用;更多能量的使用会使成本变高,造成不必要的能源浪费。因此,在化工过程中应最大限度地避免衍生步骤,以降低原料的消耗及对人类健康与环境的影响。仅约32.4%的学生能够认识到化工过程中催化试剂优于化学计量试剂。化学化工专业学生应该明确,催化反应不仅具有提高原料利用率与降低废物产生的益处,而且催化剂可以降低反应活化能,既利于控制,也可以降低反应发生所需要的温度。选择性催化剂是绿色化学的重要工具和重点研究方向。
4.思考与建议
不少学生对绿色化学的作用、原则缺少认识,其主要原因:一是学校对学生进行绿色化学教育重视不够,缺少要求;二是化学类专业课的课堂教学缺少绿色化学思想与原则的渗透;三是没有开设“绿色化学”课程,学生缺少了对绿色化学系统学习的机会。树立绿色化学思想,不仅是化学家与化工专家的事,而且是所有从事与化学有关的人们关注的事。作为专门培养化学化工专业高级人才的高校,应把绿色化学理念渗透到化学教育的全过程中,并作为课改与教改的指导思想。
4.1在化学类的基础课教学中渗透绿色化学思想
化学教材中蕴涵有大量绿色化学的素材,因此,在课堂教学中要时时体现绿色化学的原则和思想。通过环境污染及其危害的具体事例,让学生了解我国乃至全球环境日益恶化的现状,并探讨相应的解决措施,使学生认识到石油、天然气、煤炭等能源与资源作为现代工业的基础都是不可再生的,新能源和可再生能源是重要的战略选择,从而对环境保护、资源与能源的重要性、必要性和紧迫性有清醒的认识,明确发展经济不能走先污染再治理的老路。把“原子经济性理论”、现代化学技术与方法渗透到理论课与实验课中,就如何优化定量与定性实验、物质合成及当前资源利用、环境污染、化学品乱用等重大问题与学生进行讨论,培养学生的绿色化学思想及可持续发展战略,为学生在校学习与以后的工作中能够充分发挥化学的正面作用,更好地造福于人类社会奠基。
4.2在化学实验课中培养绿色化学理念
化学化工专业,各类实验课所占的比重很大,实验过程中往往会产生、排放大量的污染环境的有毒有害物质,这就需要实验教师尽量改进传统实验,应用先进的实验研究新成果,以绿色化学思想与原则指导实验仪器和试剂的选择,指导实验设计、实验方法与实验“三废”的处理,在每一个实验中力求减少或避免有毒有害废物的产生,为师生和工作人员提供安全的工作环境。为此,首先,在实验中尽量采用无毒无害的反应原料。在进行无机、有机、分析、物化等实验时,在满足教学需要的情况下,为避开毒害品的使用,可考虑寻找替代品,变更反应路线,设计绿色实验方案,如用维生素B1替代剧毒的KCN做催化剂进行安息香缩合反应;以葡萄糖替代有致癌作用的苯为起始原料,用遗传工程获得的微生物为催化剂合成已二酸;用新型的固体溴化剂四丁基三溴化铵替代Brz与苯酚、苯胺反应制备对位的一溴代物,不仅反应产物更易于控制,避免了使用Br2带来的有毒、易挥发、不便准确量取等弊端,而且还具有可回收利用等优点。其次,使用封闭实验装置,回收实验废料。注意化学实验内容的选择、设计和呈现体现绿色化。一方面尽量减少污染很严重的实验,另一方面对一些实验过程中产生有毒有害气体、且污染环境的实验,进行改进与创新,想方设法将其设计成为封闭的实验装置。包括:气体发生与收集装置、气体性质反应容器、尾气收集与处理、导气装置等。在无法封闭的情况下,要注意回收、通风或采取其他防护措施。对实验过程中产生的废料,设法予以回收或适当处理。第三,采用微型实验。在微型化的条件下对实验进行重新设计与探索,以达到用尽可能少的试剂来获取尽可能多的化学信息。
4.3开设专门的绿色化学课程
首先,从课程设置上满足培养具有绿色环境意识的新一代化学工作者和公民的需要出发,借鉴国内外大学的经验,开设“环境生态化学”、“零排放有机化学”、“环境友好催化”、“绿色生态材料”、“生物技术”、“绿色能源”、“绿色化学导论”等绿色化学选修课程。其次,使绿色化学课程内容体现基础性、系统性与时代性。教学内容以绿色化学的12条原则为主线,围绕绿色化学的基本问题展开讨论,介绍绿色化学的产生与发展,绿色化学的概念、原理、应用、主要研究成果及动向。第三,依据绿色化学课程内容的特点,采用讲授、讨论、研究、参观、调查和文献研究等适当的教法,提高教学质量,把学生的心留在课堂上。