时间:2023-09-20 16:57:09
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇大学化学教程,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:大学化学 非化学专业 实验教学
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2011)002-173-02
化学是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学,是人类在征服自然的进程中逐步形成的一门自然科学学科,也是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一,化学也是一门历史悠久而富有活力的学科。因此,作为通识教育的大学化学,一直以来都被作为高等教育中实施化学教育的基础。尤其是对于非化学专业的学生,大学化学可能成为其四年学习生涯中接触的唯一一门化学课程,因此,大学化学对于完善其知识能力结构,培养其相应的化学素质具有重要作用,在本科教学中有着举足轻重的地位。
然而,在实际的教学中,笔者深刻感受到了大学化学这门课程所遭遇到的种种尴尬:
1 教材内容“面面俱到”,专业针对性不强
从知识面和知识层次而言,大学化学课程内容覆盖面广、知识层次较深,科技的发展和各学科间的日益交叉和渗透融合,已使化学的研究范围己扩大到众多的交叉及边缘学科,例如能源化学、材料化学、环境化学、生物化学等,在这种背景下,对应大学化学教材的编写只有做到面面俱到,乃至包容万象,才能被称之为合格的教材。虽然对于这些非化学专业的学生来说。学好大学化学。具有与专业相关的化学素质十分必要,但过分求多求全的教材内容,不仅不能拓宽这些学生的化学视野,反而会挫伤学生的学习积极性和成就感。同时,在这种求大求全的背景下,大学化学教材的编写往往不具备专业针对性。对于这些非化学专业的学生,其专业方向也各不相同,包括材料、化工、采矿、地质、生物、环境等各个方面。各个专业都有其特点,因此不同专业的大学化学教材的编著也应有所侧重。但现实是,大学化学教利的编写往往忽略掉不同专业的独特需求。与求多求全的教材编著相悖的是,完成课程讲授的理论学时不仅得不到扩展,反而被逐年的压缩。于是大学化学的教学就出现了一种“教材越编越厚,课时越讲越少”的奇怪现象。如何在有限的学时完成大学化学课程的讲授和学习,是教师和学生都正在面临着的巨大的困扰。
2 授课内容脱离实际,授课方式简单枯燥
笔者在我校对100名学学化学的不同专业的学生进行过问卷调查,结果80%的学生认为授课内容和授课方式在大学化学的教学中最为重要。化学知识的发展非常快速的,也就是短短几十年的时间,化学知识渗透到我们生活的各个领域,而且新成果的转化也非常及时,学生很希望了解目前国内外化学最前沿的知识,包括理论和实践。而目前,我们的大学化学教学的内容过于陈旧,不能有效结合实际,无法在化学世界日益更新的先进成果和和其所依据的基础化学理论之间搭起桥梁,往往使同学们知其然,不知其所以然,加之授课缺乏交流与互动,激发不了学生学习的积极性和主动性。同时,授课方式的呆板单一,也严重影响了大学化学的授课效果。目前,大学化学授课多采用板书与多媒体相结合。不可否认,采用多媒体教学改变了板书讲授的单一性,而且图文并茂,色彩鲜艳,清晰生动,有助于激发学生的兴趣,提高学习效果。然而,正是多媒体具有传统教学方法(黑板、挂图、模型等)无法比拟的优点,使之愈来愈受到大学教师尤其是年轻教师们的青睐。加之教学内容与授课学时的双重压力,使得教师对多媒体的依赖和对传统教学方式的摈弃现象越来越严重。但由此带来的负面影响却不可回避。多媒体教学虽然扩大了教学信息传输量,缓解了课时少和内容多的矛盾,但是无形中增大了学生学习的强度,使学生陷入强制接受的模式而无暇思考,抑制了学生的发现问题提出问题的能力,无法在脑海中留下深刻的印象。以至于学生戏称多媒体教学“上课花花绿绿,下课一片空白”。
3 实验课程设计僵化,实验教学方式单一
化学是一门实践性很强的科学,化学离不开实验。它是化学理论产生的基础,可以说所有的化学规律和成果都建筑在实验成果之上。因此,实验课程设计和实验教学在大学化学教学中起着至关重要的作用。并且,大学化学实验可能是非化学专业学生在大学期间接触最早的一门实验课了。它不仅可以激发学生学习化学的兴趣、提高操作动手能力,还可以培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。同时,在促进学生创造性思维发展、树立科学思维方式等方面具有独特作用。然而在现实教学中,化学实验的开设都是沿用实验教材上所设置的内容,且基本都属于不具备创新性的验证性实验,有限的实验学时长期以来被这固定的几个实验所填充;实验内容毫无新意,以至于学生在实验开始之前就已经预知到会发生的现象和出现的结果:实验教学中大多采取“教师讲授一学生实验一报告书写”三段式模式,这种模式不利于提高学生实验设计和操作能力。尤其是对学生实验和报告书写这两个环节无法开展合理有效的监管,易滋生学生的惰性心理,不利于培养学生分析问题的能力。总之,僵化的课程设计和单一的教学方式严重限制了大学化学实验的教学质量和教学效果。
针对非化学专业大学化学教学中存在的种种问题,如何在教学过程中提高教学质量,如何使讲授的内容为学生所接受,使学生对化学产生浓厚的兴趣,在对多年大学化学授课心得的总结之后,笔者有以下几个方面的思考。
3.1 结合专业特点。优化知识结构
学学化学的学生,其专业分布包括材料、化工、采矿、地质、生物、环境等各个方面。由于各个专业的知识内容和研究重点各不相同,不可能要求他们象化学系学生那样,面面俱到,学习较深的化学理论知识。这样就会永远陷入“教材越编越厚,课时越讲越少”的泥潭中不可自拔,教师精疲力竭,学生也不买账。而应主要结合听课学生的专业特点,合理取舍教材的内容,详其该详,略其该略,优化知识结构。这也符合工科大学化学体系新颖,内容精炼,联系工程实际的特点。例如:对于化工和材料专业的学生,可以就陶瓷材料、液晶材料、纳米材料和功能金属材料作重点讲解:而对于生物专业的学生,可以就基因计划和基因工程等方向作重点阐述。有时甚至同一内容在对不同专业学生讲授时,侧重点也有所不同。例如:在讲授金属材料的电化学加工章节时,对于化工专业的学生,应侧重于电化学加工的工艺流程和参数性能比较,而对于环境专业的学生,应在镀后废水的处理方面给予启迪。通过这样有针对性的讲授,既有效解决了授课内容和授课学时的冲突,使“好钢用在刀刃上”,又能有效激发起学生学习的热情和专业相关化学素质的培养。
3.2 理论联系实际,内容与时俱进,丰富授课方式
随着现代科学技术的日新月异,尤其是互联网的繁荣,在实现了教育资料的极大丰富和获取的快捷方便的同时,也使
得学生享有了获取同等信息的权利,这就对大学化学的授课提出了更高的要求。如果还是坚持传统的教学方式,照本宣科,必然会引起面临就业升学压力的学生的强烈反感和抵触,达不到应有的教学效果。这就要求我们在课堂上,应把理论的化学知识与工程实际应用乃至日常生活有机结合起来,并运用深入浅出,形象生动,通俗易懂的方式进行讲解,使得一个个抽象的化学概念在同学脑海中变得鲜活丰满起来,才能使学生易于接受。例如:在讲到化学反应动力学中“半衰期”概念时,不妨讲述半衰期在考古和医学中的应用,如怎样探测文物年代,如何控制药物计量等。此外,还要求我们联系书本上的知识讲解如何去解决工程技术中的实际问题。例如运用溶度积规则处理工业废水;通过在合成树脂或塑料中,加入一定比例的某种阻燃剂,提高塑料制品的阻燃性能等。通过以上种种讲解,使学生真切感受到化学知识不仅可以广泛应用我们日常生活、工作中,而且还可以去解决工程中的实际问题,从而让学生认识到化学学习的必要性,激发了学生的求知欲望。另外,大学化学教师,尤其是青年教师还可结合当前专业方向和本学科的最新科学成果,适当介绍一些现代化学的前沿领域和最新成果,并将这些成果和发现所依据的基本理论深入浅出的向学生阐述,让学生实实在在地体会到了现代高科技并不是那么神秘的,它们就在自己身边。
根据笔者的对同学的调查研究,同学们对讲堂上滥用多媒体“一翻到底”是十分抵触的。因为多媒体每页内容较多,且翻页频繁,很多同学甚至连记录笔记或在课本上标注的时间都没有,一节课下来感觉毫无收获。本该是多媒体教学的优势由于其滥用反而变成了劣势。因此在大学化学的讲授中,教师应摆脱对多媒体的过度依赖,尤其应避免把所有授课内容搬上多媒体,然后,照本宣科。仅在需要一定的抽象思维能力和空间想象能力解决的问题时,适度使用多媒体。例如,在讲原子构成的时候,可以用多媒体形象地表示出原子的结构:原子核、核外电子、电子在原子核外作高速运动等,把抽象的概念具体化:或者接触到有机化合物反应时,可采用多媒体三维动画演示这有机化合物的反应历程,使学生能够更直观的看到反应前后化合物的空间立体变化;而在公式推导时,则宜用板书书写,方便同学们跟进思考。如此以板书为主穿插多媒体演示的授课方式,必能收到良好的授课效果。
3.3 开放实验设计,培养创新能力
在科学技术飞速发展的今天,高等教育的改革进入了实质性阶段,社会迫切需要的是具有综合能力、创新能力、实践能力的人才,而高校实验室和实验教学恰恰是理论与实践相结合,培养学生创新能力和实践能力的重要环节。
综合化学实验是一门深层次的、多学科性的和综合性实验技能训练的化学实验课程,它除培养学生熟练掌握实验技能外,还能让学生综合应用化学知识和多种化学研究方法,将所学基础知识融会贯通,培养学生具有分析问题、解决问题的能力;从培养人才的角度看,开设综合化学实验课程的目的在于缩短学生在所学的专业基础知识与科研、生产实践中解决实际问题能力之间的差距,培养学生的科研能力和创新能力;所以,综合化学实验是基础化学实验、中级化学实验的后续课程,是训练学生综合运用化学知识和实验技能解决化学实际问题的能力,培养学生创新意识和创新实践能力的综合性实验课程。
二、实验教学理念的确立
长期以来,以教材课堂为中心的传统实验教学方式(即学生按实验教材中的实验步骤进行实验),不能很好地发挥学生的主动性和创新性。在注重素质教学和培养创新性人才的今天,充分发挥学生的主动性、积极性和创新性,使学生的个性得到充分的发展尤为重要。
对于化学学科如何培养创新型人才,施开良等分别在国内教育类杂志上发表文章,探讨培养的模式和思路。文章指出:培养创新型人才,首先要解决人才培养的转型问题,要实现人才培养的转型,就必须建立有利于培养创新型人才的教学体系,将系统传授知识与探索研究相结合,要打破传统教学模式,把综合化学实验开设成实验时间开放式、实验内容自由选择式、设计性和研究性的实验教学模式。
三、实验教学改革措施
我们针对不同年级的学生开设不同类型的实验训练,低年级学生着重抓基本操作和基本技能训练,即基础化学实验;高年级学生着重抓综合性、设计性、研究性的实验训练,即综合化学实验,在基础实验技能的基础上,重在培养学生的综合分析和解决问题的能力。同时以培养学生学习兴趣和科研能力、提高创新意识和创新能力为目的,结合学生自身课余时间,做出实验时间自主安排,实验内容自主选择的调整。
1.实验时间的全天侯开放
实验时间的开放关系到实验室、教师和学生三方面,如何处理好这三者之间的关系是开放的第一步。实验在综合实验室中进行,实验室中配备了实验所需的共用仪器和常用分析仪器,确保这些实验仪器的全天候正常运行,实验指导教师全天候到位,学生根据自己的时间选择试验时间进入实验室试验,实验室中的所有仪器都有仪器原理、使用说明和操作步骤等的简要介绍,在教师指导后,由学生独立操作这些仪器,对实验中制备的化合物进行分析表征。
开放式实验室虽然在管理上增加了难度,但充分发挥了学生的能动性,得到一致好评。但制约因素较多,尤其在学生一人一课表的情况下矛盾更加突出。为此做出下一步改革计划,开发开放实验的网络管理系统软件,教师在网上开出的实验和指导的时间,学生通过网络完成实验内容选择和实验时间的预约登记。
2.优化实验内容,必修与选修相结合
鉴于综合化学实验的综合性和重要性,在开出实验时,第一,精选实验内容,只保留极少部分应熟练掌握基础操作的经典实验。第二,保持实验的系统性和完整性。结合专业与学科交叉的特点,在基础性综合实验的基础上开设创新型综合实验,做到实验内容由浅入深,逐步提高,开阔了视野,培养了学生的实验兴趣,使系统完整。第三,学生自由选择实验内容。在必修经典综合实验的基础上,结合学生自身兴趣,选择实验内容。在一学期中开设12~14个综合实验,其中必修基础性综合实验6个,创新型综合实验每位学生选做3个,具体选择所做实验的个数,按教学计划实验学时数自行确定。
3.开设研究型实验
对于研究型实验,在教材中略去了翔实的实验步骤和实验条件,只给出实验的要求和实验的设计提纲,学生需先查阅文献、设计实验,让学生积极开动脑筋,充分发挥主动性,多次实验直至成功。
4.实验考核办法改革
考核分实验预习、实验过程、实验数据记录、实验报告。从实验预习、实验态度、课堂纪律、卫生习惯、操作规范、分析实验现象、整理实验数据、结果与讨论以及结论、实验报告撰写等都将列入考核范畴。
四、总结
实验时间开放式,实验内容自由选择式、设计性和研究性的综合化学实验教学模式是以学生为主体,实行实验内容、时间和方式由学生自己决定,学生自主决策和实验自行设计,充分尊重学生的意愿,也充分发挥了学生的能动性、积极性和创新性。把综合化学实验课程开设成灵活性强的多层次实验,尽量做到实验内容每年更新,使具有学科前沿性、综合性和应用性的科研成果充实到设计性和探索性实验中。这些不仅提高了学生对理论基础知识和实验基本技能的灵活应用能力,而且提高了他们的科学研究综合素质。参考文献:
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关键词:有机化学;实验教学;教学体系改革
有机化学实验课是基础化学的重要组成部分,化学专业的学生通过学习有机化学实验课,不仅可以巩固和加深对化学知识的理解,而且可以学会和掌握有机化学实验的基本操作技能,培养良好的实验方法和学习习惯以及实事求是的科学态度。
一、有机化学实验教学体系改革的必要性
传统的有机化学实验教学采用“注入式”教学方式,这种教学方式只是让学生验证实验结果与教材是否符合,学生只能进行某些机械性操作,严重阻碍了学生创新能力的培养。另外,当前有机化学专业实验教学内容设置不合理,基本操作部分和有机化合物合成实验较多,天然有机化合物的提取实验较少,学生感到实验课枯燥乏味,难以充分发挥主观能动性。再者,有机化学实验教学方法单一。实验课上,教师先讲解实验内容、实验原理以及注意事项等,然后学生根据实验教程做实验,这种实验教学方法,严重阻碍了学生创新能力的培养,也不利于学生综合素质的提高,很难达到理想的实验教学效果。因此,有机化学实验教学体系改革势在必行。
二、改革教学方法,提高教学质量
有机化学实验教学方法的改革,主要目标在于激发学生做实验的主动性、积极性、科学性和创新性,培养和发展学生的观察力、动手操作能力和思维能力,提高实验教学质量。因此,我们针对有机化学实验合成实验多、毒性大、时间长等特点,并结合多年来的教学经验,总结出以下几种优化有机化学实验教学的措施。
(一)督促学生做好实验预习
课前预习可以帮助学生提前了解实验目的、内容、原理、步骤、仪器的安装以及注意事项等。预习的方法很多,可以阅读实验教程、上网查阅有关文献,也可以通过网络和教师进行质疑答疑,实现网上互动。实验课上,教师可以通过边讲解边提问的方式了解学生的预习情况。通过实验预习,学生能够很好地掌握实验的知识和技能,大大提高做实验的效率。
(二)引入多媒体教学手段
多媒体教学带来了全新的教学理念。相对于传统教学手段而言,多媒体教学直观新颖,能有效地利用情景演示激发学生的学习兴趣,开发学生的潜能,使有意识的学习活动和无意识的学习活动相结合,不仅丰富了教学内容,还活跃了课堂气氛,调动了学生求知的自觉性和主动性。因此,我们成立了网络教学小组,自制图片、文字、配音,形成生动形象的多媒体课件。在实验室内安装多媒体设备进行教学,可以在较短时间内,让学生获得更多的专业知识,实现了“绿色化学”,取得了较好的教学效果。
(三)精选实验题目,提高学生做实验的兴趣
在实验题目的选择上,既要考虑拓展学生知识面,增强学生环保意识,又要贴近实际生活,因此,我们精选了部分学生感兴趣的内容融入实验课程。来自自然界的植物、动物、微生物及其代谢产物中有很多有机化合物,是天然化合物的主要来源,也是很多天然食品添加剂和天然化妆品有效成分的主要来源。这些有机化合物结构复杂、种类繁多、用途广泛、含量较低并与许多其他化学成分共存。想要很好地研究和利用这些天然化合物,就必须进行提取和分离。例如,我们把水蒸气蒸馏的药品松节油换成植物八角,用水蒸气蒸馏法提取丁香挥发油。利用丁香酚为苯丙素类衍生物、具有酚羟基、遇到氢氧化钠水溶液即转为钠盐而溶解、酸化时又可游离的性质,将丁香酚从挥发油中分离出来,并利用可与三氯化铁试剂发生反应的性质进行检视,也可进行薄层谱检视。这种实验的引入有效激发了学生对有机化学实验课的浓厚兴趣。
(四)注重实验的规范性
化学是一门以实验为基础的自然学科,化学实验具有一定的危险性,不规范的操作不仅有可能引发事故,而且会使学生养成不严谨的治学态度。因此,规范性地操作实验不仅是学生做好实验的基本要求,还是学生必须具备的基本技能,同时,也是确保实验顺利进行的前提与保障。怎样培养学生做实验的规范性呢?其一,学生第一次进入实验室,要认真学习实验室安全管理制度,树立规则意识;其二,实验课上,指导教师要认真讲解仪器与药品的正确使用方法,在实验过程中,还要不断地查看,指导学生做实验,严格把关,及时纠正学生不规范的操作,培养学生规范性操作的良好习惯;其三,学生要认真阅读实验教程,做到理解掌握并写清楚实验所用仪器和药品、仪器的使用方法和安装顺序、注意事项,等等。
(五)采用学习与研究相结合的教学模式,培养学生的科研素养
教学与科研相结合是激发学生求知欲、好奇心的有效措施,也是培养学生创新能力和科研能力的有效途径。学生在教师指导下进行研究性学习,主动获得知识,并利用所学知识分析问题、解决问题,创新思维和实践能力会得到锻炼和提高。因此,近几年,河南大学化学化工学院(以下简称“我院”)一直使用导师制,即本专业的学生进入大三后,学生与教师以双向选择的方式,自愿进入教师科研室,参与教师的科研工作,使学生的知识向深度与广度发展。学生通过参与科学研究,积累了大量科研数据,为撰写毕业论文和今后的工作与科研打下坚实基础。
(六)定期开放实验室,提高学生实验方案设计水平
为提高学生的科研水平,我院实验室定期对学生开放。学生可以5-10人组成一个科研小团队,查阅有关文献,自拟实验题目,设计出规范的实验报告。实验报告设计要求包含实验题目、实验目的、实验原理、实验所用的器材与药品、实验内容与正确的操作步骤、数据处理与结果或实验现象与解释、问题与讨论等几大项。学生要根据实验室具备的实验条件,选择配套的实验仪器装置和现有的药品,把设计好的实验题目报告交给教师,经几位教师共同研究后决定实验题目的可行性。学生在做实验过程中,要勤观察、多记录、善思考。如果在实验过程中发现问题,要及时寻找解决问题的途径和方法,最终向教师交出规范的实验报告。教师要认真审读实验报告,审核实验报告的内容是否完整,操作顺序是否正确,图表是否规范,客观公正地给予成效评定。
三、完善实验成绩评定办法
为提高实验教学质量,应完善实验成绩考核办法,以避免个别学生轻视实验课、抄袭别人实验报告的现象。实验课上,指导教师在让学生了解实验课重要性的同时,还要明确告诉他们有机化学实验课的考核办法及评分标准,即期末考试有机化学采用百分制,理论课成绩占70%,实验课成绩占30%。其中:实验考勤占4%,教师根据学生名单在每次做实验之前点名考勤;(2)实验预习情况占6%,上实验课时,教师根据实验内容回答问题情况和学生实验报告书写情况给出分数;(3)实验结束时,实验仪器和试验台的整理等实验室的卫生成绩占5%;(4)根据实验进度预留一个实验作为实验考试,教师一对一监考,在规定的时间内,根据学生仪器操作的规范性、实验步骤、实验现象、产率等现场给学生打分,成绩占15%。通过这样的考核办法,大大提高了学生做实验的积极性和主动性,取得了较好的教学效果。
四、结语
通过有机化学实验教学的改革,优化了实验教学体系,强化了实验教学环节,大大提高了学生的动手实践能力,教学效果明显改善。
参考文献
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关键词 信息技术;无机化学;中药学专业;MOOC
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2017)06-0114-02
1 前言
近年来,随着信息技术的快速发展,信息技术辅助教学已经成为各层次学校的一种教学模式,对其进行的研究也日趋全面和成熟。《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出:“促进信息技术与学科课程的整合,逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革。”[1]这对高等教育也有指导意义。因此,要对现行高等教育模式进行改革,将各种信息技术引入教学过程中,促进教学手段的多样化、信息化、现代化,提高教学效率[2]。
无机化学作为一门基础自然学科,其理论与技术在医药学的很多领域都有广泛的应用。无机化学作为医药类院校中药学专业学生进入大学后的首门专业基础课,是其他化学类和药学类相关课程的基础。无机化学课程的开展,正顺应了我国医药产业的不断发展。在此形势下,如何在无机化学教学中引进现代信息技术,提高教学效率,就成为目前教育工作者研究的重点课题。本文就如何运用信息技术提高无机化学教学效率,分以下几方面进行简述。
2 利用多媒体信息技术,提高学生学习兴趣
信息技术教学可以合理地应用多种表现形式把信息全方位地呈现在学生面前。一些复杂的结构通过课件被生动地展现出来,充分调动学生的学习兴趣,有利于学生的理解和记忆。教师可以充分借助多媒体课件的优点,使用图片及动画、视频等辅助手段,形象生动,方便学生记忆和理解[3]。
例如:对于不太好直观想象的波函数和电子云的空间图形部分,用多媒体图片的形式表示,会让学生更容易理解和接受;对于比较抽象的分子轨道理论和配位化合物的晶体场理论等重点内容的讲解,则可以借助动画来演示过程。比如教学配位化合物中心原子d轨道能级分裂图,对这部分内容,空间想象力差的学生不太好理解。教师可以制作动画,让学生更直观地从各个角度观察各种轨道的形状、伸展方向以及在碳原子周围的空间排布情况。多媒体信息技术可以化抽象、枯燥为直观、形象,课后学生普遍反映印象深刻,容易理解。
又如在讲解稀溶液的依数性时,对于溶液蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高和渗透压的讲解,可以借助于视频,让学生直观地看到这几种现象,以便加深记忆和理解。
3 基于慕课(MOOC)的教学革新
慕课(MOOC,Massive Open Online Course)是一种基于网络的大规模开放在线课程,可以培养学生的主动性。一些无机化学课程在网络上都能便捷地被搜索,并很好地进行在线学习,学生不但可以自己安排学习时间,而且可以用批判性的眼光对网上传授的内容辩证地进行思考。慕课符合网络信息时代学习碎片化、方便化的需求,学生也可以针对某个知识点进行反复学习,比如教师上课强调的重点,以及一些难以理解的知识点,可以多看几遍。
当前无线网络覆盖的广泛,电子产品的普及,使得慕课实现与智能平台、应用软件的无缝连接,成为适应科技发展的一种新的教育和学习模式[4-5]。
利用慕课提高教学质量和课堂效率 近年来,为了顺应时代的发展,国内各高校各门课程的学时数大都在减少。河南中医药大学无机化学课程的学时数也减少了。为了保证教学效果,重新规划教学大纲,在有限的课内时间主要讲解难点和重点,把简单易懂的内容安排给学生自学,比如对于水的电离与溶液的pH、元素重要化合物性质、酸碱电离理论及沉淀溶解平衡的应用等内容,便安排给学生自学;并自主制作出一套和教材配套的教学软件,来辅助课堂教学,讲授重点、难点及可以扩展学生的知识面的相关知识,开阔学生的视野,促进学生与国际化接轨,在很大程度上提高了教学质量和学生的综合素质。
创作优秀的慕课,提高学生积极性 学生是教学的主体,慕课时代,在有限的课时背景下,大量基础知识的获得都依赖于学生的在线学习。因此,学生在线学习的情况在很大程度上决定了教学的效果,如何调动学生在线学习的积极性,就成了教师要关注的首要问题[6-7]。
首先,要指导和帮助学生挑选一门优秀的、合适的无机化学在线课程。目前我国在大学化学类的慕课课程上比较有限,在线课程的内容不一定具有普遍性,尤其是针对中药专业的无机化学课程很少。因此,学校现在鼓励教师积极地参与相应专业慕课基础课程的教学内容的编写,对于不同的专业所编写的慕课教程也不尽相同。比如:对于中药学专业,在编写无机化学慕课时,比较注重对中医药思维的培养,和中医药的联系,以及有些知识在中医药中的应用,充分激发学生对中药学专业的热爱。
其次,基于我国高等教育的现状,在线学习一般都要占用学生的课余时间,所以教师要对学生进行有效的引导,要在课程开始之初就让学生认识到本课程的重要性,激发学生学习本门课程的积极性和热情。
4 充分利用互联网平台
在平时的学习中,教师只有上课时在教室,其余时间师生之间交流的机会较少。互联网技术的发展,使得教师和学生可以利用QQ、微信等网络平台互动,授课教师可以上传作业、课件和教学资料。由于互联网平全没有时间、空间的制约,能极大地提高师生之间的交流效率,有利于提高课程的教学效率。如笔者近两年在微信和飞信上和学生互动,学生问问题的人数明显增加,有部分性格内向点儿的学生会更趋向于在网络上和教师交流课程学习过程中遇到的问题,教学效率有了显著提升。
5 总结
目前,我国的高等教育正处于改革的关键时期,在中药专业的无机化学教学过程中,信息技术也将会逐渐改变教学模式,提高教学效率,成为辅助课堂教学的利器。在此形势下,中药专业无机化学教师应认清时展方向,将传统课堂教学和信息技术相结合,促进学科教育的高速发展。
参考文献
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关键词: 应用型人才培养 大学英语拓展课程 教材研究
一、背景
21世纪新型人才评判标准中必不可少的一条就是至少熟练掌握一门外语,并能有效地进行技术沟通和交流。在社会对既掌握专业知识又精通英语的复合型人才需求不断增长的前提下,以培养应用型人才为导向的大学英语教学研究和改革成为必然。
为了适应社会对21世纪新型人才的更高要求和不同层次学生的自身需求,各高校纷纷开设拓展课程,如南京林业大学开设了《英美文学赏析》、《跨文化交际》等;中国矿业大学开设了《中国文化概况》、《西方文明史》、《商务英语会话》等。就目前大学英语开设的目的和授课内容而言,大学英语拓展课程可以分为通识类拓展课程和专业导向类拓展课程。前者基于EGP(English for General Purpose)理论,打破学科领域的界限,以提高学生语言应用能力为导向;后者基于ESP (English for Special Purpose)理论,以服务学生专业学习为导向。温州大学2011年2月开始在商学院和化学学院进行专业结合的大学英语的教学试点,开设了专业相关的拓展课程,如《国际商务英语沟通》和《英语中的化学元素与生活》。其中《英语中的化学元素与生活》就是一门基于ESP理论的面向化学专业低年级学生开设的大学英语拓展课程,着重促进与学生专业知识相关的英语能力的培养和提高。但是在开课初始,由于当前国内出版的专门面向化学专业的大学英语综合教材寥寥无几,已出版的大学英语拓展课程有关化学方面的教材出版近乎为零,目前只有上海外语教学出版社出版的应用提高阶段系列教材。随着专业与大学英语结合的拓展课的纵深发展,相应的教材开发也必然需要随之发展和提升。
二、相关研究
ESP(English for Specific Purpose)又称为专门用途英语,在国外已有悠久历史,并且受到足够重视。这是由英美等国的应用语言学家在20世纪60年代提出的一个概念。到了20世纪80年代,研究ESP的人越来越多,其中Pauline Robinson(1980)指出语言教学的目的是实现一个确定的目标,以及学生学习英语以便获取自己所从事专业或不同体裁的知识或技能[1]。Strevens(1988)也曾指出ESP是指与某种特定职业、学科或目的相关的英语,是根据学习者的特定目的和特定需求而开设的英语课程,其目的是培养学生在一定工作环境中运用英语开展工作的交际能力,如商务英语、法律英语、旅游英语、新闻英语、科技英语等。他指出ESP的4个区别特征:(1)需求上满足特定的学习者;(2)内容上与特定专业和职业相关;(3)词汇句法和语篇上放有特定专业、职业相关的活动的语言运用;(4)与普通英语形成对照[2]。日本东京早稻田大学的Laurence Anthony教授在语料库语言学、专门用途英语、教育技术等领域有很深的造诣,他在2007年就开始了专门用途英语课程方面的探索,认为对于低年级的学生,着重结合专业知识培养学生的外语应用技能(ESP教学)、对于高年级的学生,着重对学术英语能力(EAP教学)方面的探索[3],如今他的改革已经取得了卓越成效,并且出版了多套相关教材。
同时,随着中国国内大学英语教学改革的深入,多门拓展课程的教材也逐渐得到开发而随之相应出版,由上海外语教育出版社出版的应用提高阶段教材系列备受关注,涵盖了商务经贸、农科、文科、理工、美术等专业,还从牛津大学出版社引进用于专业英语学习与提高的自学教材,包括物理学、化学、生物学、人体生物学、商务、地理学、心理学、经济学等。2003年出版的针对化学专业学生所编写的《新世纪理工科英语教程:化学与化工》教材实际上更多关注的是专业知识学习,适合已熟练掌握化学专业英语术语的高年级的化学专业学生使用。然而对于低年级的学生来说,他们不仅有学习专业知识的需求,同时更关注英语应用能力的培养与提高。因此对于处于基础阶段的化学专业学生来说,在学习化学专业双语课程的同时,需要修读一门化学专业与大学英语结合的拓展课程,帮助其解决语言难题。比如对于温州大学化学与材料工程学院的双语教学课程“有机化学”,要求二年级学生使用美国康奈尔大学John McMurry编写的国外全英语教材“Organic Chemistry”第七版教材。该版本以最基础的烯属烃(alkenes)的介绍说明开始,逐步转向复杂的化学原理内容,全本共分为31章,涉及结构与键合、极性共价键(酸和碱)、有机化合物(烯属烃及其立体化学)等内容。[4]因为所有的说明都是全英文的,再加上诸多复杂多变的化学专业词汇,学生均反映学习该教材时遇到许多语言问题,如看不懂、词汇多、结构复杂等问题,更多的是专业词汇不易识记、英语语法基础不好、口语不好、化学元素或化合物能写出符号或分子式却不会读与写其英文全称,等等。归根结底,面向化学专业的拓展英语教材的设计和选材必须以学生的语言基础和语言发展需求为根本,能够有效地帮助其解决专业学习中的语言难题,同时,还需要增强其专业文化修养。
因此,从应用型人才培养的角度出发,应该通过化学专业的双语教师与英语专业教师的双方合作,共同开发适合低年级的专业学生使用的大学英语拓展教材,使其更好地为学生服务,真实实现大学英语“培养复合型人才”的目标,这是一个全新的课题,需要得到不断关注和深入。
三、化学专业与大学英语结合的拓展课程教材的内在要求
1.专业与大学英语结合的拓展课程教材的独特性
与化学专业的双语课程相比,专业与大学英语结合的拓展课程教材则像科普读物,不过并不局限于对化学现象、化学原理的说明,也包含了很多隐藏在化学元素背后的文化知识,为学生提供更多的用英语交流的机会,帮助缓解紧张的学习情绪,营造轻松的交流氛围,在使用中识记专业词汇、深化专业知识的理解、开拓思维等。双语课程的教材专业性强,学习强度大,学生容易紧张,为更多地掌握专业知识,往往会忽略语言交际能力的培养。因此专业与大学英语结合的拓展课程教材要以双语课程的导读课为基准,要由英语专业的教师为主要的编纂人员,在化学专业双语教师的指导和配合下进行选材、确定教材框架等,且对修读该课程的学生进行前测和后测对比分析,同时结合学期结束时进行的问卷调查作为教材编写的意见反馈,使之更好地为学生服务,真实实现大学英语“培养复合型人才”的目标。
和传统的通用大学英语教学相比,专业与大学英语结合的拓展课程教材的教学目的更加明确:以英语为工具和载体,立足于专业知识,培养学生的听、说、读、写、译等各方面的综合语言技能。其教学的内容与学习者的专业相关,并与专业双语教学课程同步,是专业教学的基础;其目的是改变传统的大学英语教学以四、六级考试为准绳的唯一性,突出学生的专业导向,加强英语知识和专业学习的紧密结合。以多媒体和网络为依托,能极大地调动学习者的主动性和自主性,加强对专业词汇和专业术语的学习及应用英语技能阅读相关文献、相关报道,进一步锻炼语言能力,隐藏在化学元素背后的文化知识,比如名家逸事、化学元素命名的典故等,不仅能培养学生的文化素养,还能帮助其提高学习兴趣,更能为高年级的专业学习奠定扎实的语言基础,实现逐步与EAP接轨。
教材应紧密结合学生的英语与专业学习的需求,教材的内容拣选、词汇的编写以及练习的设置必须从学生的实际出发,以其专业为导向,而不是使之完全专业化,注重学生语言能力的培养,尽可能提高他们的英语应用能力和技能,同时满足其专业发展的需要,提高专业文化素养。
2.专业与大学英语结合的拓展课程教材的师资力量
正如Anthony教授所提出的那样,进行专业与大学英语结合拓展课程教学的教师不一定和专业教师一样精通专业知识,也不需要在专业知识方面超过学生。但是,大学英语拓展课程的任课教师必须一方面要提高其语言知识的应用,另一方面应该适当地拓宽相关专业知识领域,不断随着教学改革的深入改进和完善化学拓展课程的教材,紧密结合学生的专业学习要求拣选教学内容,提升化工文化意识,适合培养学生运用英语进行专业知识内容的陈述、演说、展示等目标,并且使其能够阅读与翻译化学专业书籍的英语原著,也能有效地归纳、提取专业信息与知识,为其专业双语学习奠定坚实的语言基础。
3.专业与大学英语结合的拓展课程教材的可持续发展性
拓展课程改革逐步得到深入发展,随之发展的首先就是进一步开发拓展教材,学生语言能力的培养仍是不可改变的目标,同时教材的研发必须紧密结合专业,设置多样性的教学素材,为双语课程学习做好铺垫。
四、新教材的设想
温州大学化材学院专业的双语教学课程“有机化学”要求使用美国康奈尔大学John McMurry编写的国外全英语教材“Organic Chemistry”第七版。因为所有的说明都是全英文,再加上诸多复杂多变的化学专业词汇,学生均反映学习该教材时遇到许多语言问题,如看不懂、词汇多、结构复杂等问题,更多是易忘记专业词汇、英语语法基础不好、口语不好,等等。针对这些问题,本项目组成员与化材学院专业双语教学课程“有机化学”的任课教师余小春老师进行了讨论与交流,认为化材学院的本科生在完成大一一学年的大学英语综合课程学习后,应该选修一门跟他们专业课程尤其是双语教学课程“有机化学”衔接紧密的大学英语基础课程,帮助解决学生在双语课学习中遇到的语言问题。在此共识的基础上,项目组成员于2009年上半年开始着手开发、设计与本教材对应的课程“英语中的化学元素与生活”,并于下半年9月份正式向学生开放修读,其教学内容根据“有机化学”引进版英文教材所体现的工程文化组织而成,其教学材料通过网络、图书馆书籍、期刊等多渠道搜集而成,其章节主题与“有机化学”的英文教材主题相关,从而起到了专业双语教学课程有机化学的导读作用。
本教材共设六章,即六个单元,每个单元各有一个主题,包含两篇与话题相关的文章;每个单元主题鲜明,包括化学与自然、化学与生活、化学反应、有关化学的故事、化学名家、化学的发展历程等方面。本着实现由浅入深、由表及里的转换,实现由远及近、由近及远的过渡,实现过去、现在和将来的不同时空的连接的理念,第一个单元的主题为化学与自然,因为自然既是热门话题,又是人们生活的大环境,与生活息息相关。第二单元的主题为化学与生活,相对第一单元的环境问题而言,生活就是人们身边的、日常的发生现象。环境、生活中存在许多与化学相关的表象,通过第一、二单元的话题学习,有助于拓展学生的思路,从环境变化、日常生活的表象出发,向专业原理方面进行深入探讨。第三单元化学反应是化学专业知识与英语联系最紧密的一个单元,起到了承前启后的作用。第四单元和第五单元着重引导学生在化学元素、化学反应、化学发明等方面进行相关的文化探索。第六单元既是对第一单元至第五单元的总结,又是对未来化学发展的一个展望,引发学生思考化学的学科前景。
每个单元分三大部分,各部分各有侧重,导入热身练习的设计按照大学英语四、六级考试的复合式听写形式,既帮助学生深化对主题的认识,又帮助学生提高听力能力。课堂活动部分包含两篇课文A篇和B篇,均为科普文类型的阅读素材,A篇为课内精读课文,课堂活动组织主要围绕A课文进行,B篇为补充阅读课文,以拓展学生的知识宽度和广度。A、B两篇课文中出现的化学专业词汇为学习重点,教师以课文为依托,由点入面,在潜移默化中习得词汇。而且A课文后配有文中出现的重点词汇应用练习,包括词汇运用能力的习题(单词与短语)、词汇扩展练习、翻译练习与写作练习等。课后活动部分的专业词汇专栏和专业词汇扩展说明为学生的专业词汇识记提供了便利。
化学专业词汇多,而且变化多,不易识记。本教材中各个单元对于文中出现的化学专业词汇进行了体例统一的标注,以引起学生重视,并针对专业词汇添加适当的英文释义及相应的化学符号和公式,在单元末尾以专栏形式汇总本单元中出现的化学专业词汇,增加词汇扩展学习说明,提示相关的化学专业词缀或词根信息,并设置相应的练习,通过增加词汇复现帮助识记。
同时针对化学专业的学生普遍英语听、说能力不足的问题,本教材就提高学生的语言应用能力设置了学生最不擅长的填空听写练习、选用某些词汇的篇章写作练习、应用文写作练习等,注重单词与词组的正确使用,有效指导学生在用中学。
五、结语
大学英语教学应该立足于教学对象的专业实际,着重增强学生对专业语言知识的应用能力,对不同专业的学生实施分类教学。教学改革的实践推动了课程教学材料的研究与开发,迫切需要专业与大学英语结合紧密的课程教材。
参考文献:
[1]戴明忠,涂孝春.ESP及大学英语教学.成都大学学报.2009(2):126-128.
[2]Strevens,P.ESP after twenty years:A re-appraisal. In M.Tickoo (Ed.),ESP:State of the art(1-13),1988.
[3]Anthony,L.Examples of ESP in Action in Japan: Centralized ESP for science and engineering schools.In H.Terauchi,Yamauchi,J.Noguchi,& S. Sasajima(Eds.),ESP in the 21st century:ESP theory and application today(pp.163-166). Tokyo,Japan: Taishukan Press,(2010).
关键词:实验室;安全;高校
实验室作为教学活动和科学研究的主要场所[1],是学校重要的组成部分,同时也是科研创新体系的重要组成部分。随着国家对职业教育的重视程度不断加大[2],以及国家社会治理体系现代化的不断深入[3],国内高校实验室建设经费不断增加,实验室硬件条件和管理体系都在不断升级,对这些实验室而言,如何保证其安全是非常重要的,也是所有一切教学和科研的底线,实验室安全工作做好了能促进教学和科研的良性发展,实验室安全建设包含的范围和内容比较广泛,大体可以包含实验室安全教育、基础设施建设、监管等,实际上也就是安全管理中常说的:人的因素、环境因素、制度因素[4-5],这三项归根结底是人的因素。尤其对于化学类实验室而言,更是危险因素多,更容易引发事故,安全工作更是重中之重。目前,国内的实验室基础条件普遍都比较高,教育部门对高校实验室安全也比较重视,制订了一系列的安全监管制度,实验室也配备了很多安全事故防范措施,但是也还存在很多可以改进的地方。通过文献和实地考察,对台湾某知名大学的情况来了解先进实验室管理模式,该所大学共设有人文社会、理学、工学、生命科学、原子科学、电机资讯、科技管理等教学院部,通过了解他们的实验室管理,对于提高高职院校的实验室管理水平是很有益处的。
1系统化的安全管理培训体系
对于进入实验室的工作人员和参观人员,都会有一套完整而系统的培训制度,而且都有自己编写的教程,在墙壁上多处都能见到里面的主要内容,并且需要经过考核,考核合格才能进入实验室。这有点类似于安全培训的内容包含了一般安全知识和专业安全知识,一般安全知识主要是防火、防触电、防砸伤等知识,而专业安全知识根据实验室种类的不同,考核的内容也不同,比如化学实验室主要考核的就是化学药品常见的性质、事故的处理等,学习的内容涵盖了将来工作中将要遇到的所有情况。另外,该实验室还会定期组织培训,一般每周会有1次安全培训,要求所有实验系统人员都要参加。每月第1周周五下午还会安排消防演练,这样高频次的演练确保每个实验室人员在面对突发事件是都能正确应对,同时,演练的内容也经过精心的选择,有普通火灾、油类火灾、药品类火灾以及化学药品灼伤等的演练,还有与生物实验室相关的安全演练,比如有毒病原微生物泄漏演练、生物安全柜的使用、防护服的穿戴、护目镜的使用、护脸面罩的使用等。同时还会进行废弃物处置演练,在培训过程中严格要求,道具真实,同时一个很大的优势之处是会使用真实的设备和药品,这更增加了培训的效果。培训的核心是人员的安全,从各方面强调人身安全,包括用电安全、抬重物的标准程序、超声波、辐射的防护等,让人印象深刻的是,虽然化学实验室唯一的超声设备就是几台超声清洗机,但他们还是在超声机旁边配备了专用的耳塞,并有一套完整的使用流程和注意事项,其对安全的重视可见一斑。培训常常都会以一个测试来结尾,测试的内容主要与当次培训内容一致。培训教师为学校专门设置的安全员,偶尔教务长也会出席培训会并提出一些要求。
2严格的授权及出入制度
对于需要进入实验楼工作的人员,根据其工作性质,赋予了不同的权限。实验楼分为实验区、准备区(间)和办公区,每个实验室都有单独的门禁系统,每个区域也有门禁系统。通过门禁系统的分割,构建了一个模块化的实验室布局。门禁系统采用的是指纹开启的形式,而没有采用安全性差且便利性差的密码输入形式。门禁系统的特点主要有:1)模块化管理。方便实验室人员身份的切换和工作与生活的切换,可以通过构建灵活组合的模块使得实验室既满足安全需要,又方便快捷的特点。2)严格的准入系统。根据人员身份不同(管理员、教师、研究生、本科生、访学人员等)设置不同的权限及时间权限,一般学生和访学人员权限较小,只能在限定的工作区域活动,如果有进去其他区域的要求,也只有通过严格的安全培训和考核后才能进入。3)门禁系统的科学化设置。从外入内是使用指纹进入,避免了卡丢失或忘记带而造成无法进入的事件,同时也避免了卡丢失所造成的风险。而从内向外则只需要通过开门键打开。同时,整个实验室门禁及其他与安全相关的设施都配备了UPS,并与市政电力形成联动,在市政发生断电时,门禁系统和应急照明系统以及一些重要的设施都还能正常运行。另外,门禁系统及所有实验室走廊都设置有摄像头,图像数据保存半年。另外,在门口还备有给临时进入人员准备的安全保护设施,分类装在一个箱子里。4)门禁系统与防火门有机组合。门禁系统一般采取无色透明玻璃制成,但玻璃的耐热性及防火性都不符合要求,所以在不同的火灾危险等级区,就会有门禁系统和防火门同时设置的情况。同时,实验室门禁系统还是层层递进的,一些核心区域比如危险药品存放区等就需要比较高的权限才能打开。5)专业化的管理团队。学校成立有信息管理部,所有门禁系统、视频录像、防火警报等均归其管理,当然,信息管理部除了管理这些外,还负责其他一些与通讯及电脑相关的一些工作,这些管理人员基本具有通信等相关专业学位,业务精湛。相对于国内很多高校由保卫处的保安来管理门禁系统来说,这套管理方式无疑会科学得多。
3人性化的安全理念
随着社会发展,人性化以及用户体验性都成为一个产品成功与否的关键,在实验室安全管理上也同样适用,国内也有一些学者提出了人性化实验室的概念,比如吴林跟、戴玲妹、范强锐等均提出了“以人为本”的概念,以此来调动学生的积极性,并让学生更好地维护实验室安全工作。实验室完美的分区制,每一个地方都被安排进行不同的工作,并根据这些工作性质,在旁边设置一个固定在墙上的透明的塑料箱体,里面存放有可能会使用到的劳保用品,比如橡胶手套、护目镜等,箱体采用透明的,是为了方便实验者能随时观察到箱体里面劳保用品的存放情况,在必要时进行补充,而且箱体的高度设置也非常合理,完全根据人体工程学进行设计的。另外,箱体门开关时的阻尼也非常适中,且能双向开启,能单手伸入拿完劳保后并能自动回复关闭状态。同时,一般在化学实验室的显眼的地方还会配备医疗急救箱,里面有消毒用品、包扎用品、配制好的硼酸溶液等,并且硼酸溶液已经事先装入洗瓶中,并在旁边悬挂有使用方法,方便在第一正确使用。每个工作台均设有洗眼器,同时每间实验室均设置了喷淋间,而且比较人性化的是,喷淋间设置了可开闭的百叶门一样私密设施,能自由进出但是却并不透明,方便人员在冲淋时能及时脱下身上衣物,这在国内绝大部分实验室内是没有的设施。同时,实验室里面还配备了遥控电动平板车,平板车还配备了托架,方便实验室搬运重物,通过现场演示,其使用体验性非常好。同时,液体药品及危险药品的搬运过程都是将药品放置在透明塑料箱内,再进行运输,并且箱底放置了一层减震装置,减轻了玻璃瓶的震动,并且避免了玻璃瓶破碎后造成的药品外泄。同时,对于搬运重物和搬运危险药品等也制定了一套完整的规程,需要按照规范进行操作。另外,实验室对于孕妇和身体有疾病(残疾)等的照顾也非常到位,电梯能到达每个楼层。理论上,电动平板车能到达该楼栋的所有房间。另外,每个实验室里面都至少配备了两个废弃药品存放桶,同时配备了垃圾桶,通过不同的形状、颜色加以区分。垃圾桶是敞开盖的,而药品回收桶需要用脚踩才能打开盖了,避免了实验人员误将普通垃圾扔入药品回收垃圾里面,同时也避免了实验人员或实验人员的随身物品等掉入回收药品桶内而被损坏的情况。
4倡导节约的理念
实验室领用、使用各种材料均有记录,并会指定区域存放,在储物柜上均贴有标签,这样做的好处是第一方便查找,第二节约用料,避免浪费。同时,实验室的照明系统会自动检测人员移动信号,如果10min内没有人员移动信号,则会自动关闭。另外,实验楼内配备了两台洗衣机,可以将工作服直接放入里面进行清洗,方便下次继续使用。
5结语
如何建设更加高效、先进、安全的实验室是各个高校的目标,通过其他高校的考察可以学习到不少的先进经验。当然,更多的要根据自身的实际情况探索出适合自己的路子,以便提升实验室管理水平,保障日常教学工作、保障教师、学生的科研及探索性实验要求,这项任务任重而道远。
参考文献
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[2]余建勇,张惠敏,高职院校实验室管理水平评价指标权重研究[J].科技经济导刊,2020(11):169–171.
[3]查永军,眭婵娟.高等职业院校专业建设的对应性研究[J].扬州大学学报(高教研究版),2019(12):3–6.
[4]张珊珊,莫梅,任萌,等.高校化学实验室安全管理问题探讨[J].实验室科学,2019,22(4):224–226.
关键词:CDIO理念;环境专业;实践教学
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)11-0196-02
教育部《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》中要求强化实践教学环节和深化实践教学方法改革,切实改变重理论轻实践、重知识传授轻能力培养的观念。环境类专业是实践性很强的交叉学科,当前需要解决的环境问题很多,需要大量的知识扎实、动手能力强且能解决实际问题的应用型环保人才。
一、环境类专业实践教学存在的问题
1.实验内容陈旧和方法落后
实验内容多以验证性实验为主,综合性和设计性实验偏少。以某校环境类专业为例,环境科学专业必修实验项目共59个,其中验证性实验占62.7%,综合性实验占30.5%,设计性实验仅占6.8%;环境工程专业必修实验项目共34个,其中验证性实验占50%,综合性和设计性实验占50%。实验课程教师详细说明实验目的、实验仪器、内容和步骤之后,再让学生按照实验教材或指导书中的步骤操作,这种呆板单一的教学方法和几成定式的实验项目会让学生产生依赖心理,依葫芦画瓢即可完成实验,从某种程度上限制了学生积极思考的热情,减少了创造性思维的过程,削弱了实践教学的积极作用,甚至导致学生的动手能力和发现问题、分析问题以及解决问题的能力得不到很好的培养。
2.考核方法不科学
实验课教师往往根据学生的预习报告和实验报告完成情况加以评判,这种方法存在一定的缺陷。因为仅从书面报告来评定,无法真正考查学生的实际操作水平和技能,可能会使学生对考核方法产生错误理解,从而对实验过程不能给予足够重视。
3.重结果轻过程
环境类专业实验过程中会接触到一些易燃易爆、有毒有害和腐蚀性药品,必须要求学生正确使用化学药品以及实验仪器、设备和器械,掌握实验室安全知识和事故应急处理知识,从而尽可能减少安全事故的发生。在实验教学过程和相关活动中,对于实验室安全知识、实验基本操作技能、实验习惯和实验室规章制度等宣传、强调和执行方面,则略显薄弱。
4.设计和实习等实践环节的工程意义缺失
作为培养学生工程实践能力的关键环节,课程设计如“大气污染控制工程课程设计”、“水污染控制工程课程设计”、“固体废弃物处理与处置课程设计”往往可能因为教师缺乏企业锻炼经历、缺乏现场经验而过于理论化,与实际脱节,工程意义严重缺失。
二、指导思想和基本思路
CDIO工程教育方法是近年来国际工程教育改革的最新优秀成果。它倡导Conceive(构思)、Design(设计)、Implement(实践)、Operate(运行)的工程教育理念和以能力培养为目标。环境类专业是综合性、多学科交叉和应用性专业,其实践教学更应践行“加强基础、注重应用、培养能力、探索创新”理念。通过借鉴CDIO工程教育方法中大工程理念、注重综合素质培养、密切联系产业等特点,逐步转变到以工程能力为目标和能力培养上,增加主动学习和动手实践,强调分析问题和解决问题的能力,基于CDIO培养模式,对环境类专业实践教学活动进行改革探索。
三、基于CDIO培养模式的环境类专业实践教学改革探索
1.改革实验教学内容,使之多样化
(1)淘汰内容陈旧、方法落后以及与基础实验内容重复的实验项目。从专业角度出发,对所有实验项目进行审核和整合,打破传统实验教学中各实验课程独立设置的格局,从学科和专业的整体高度来把握实验项目与实验内容选择,使众多实验内容有机地结合起来,避免实验项目和内容的重复,避免学校教学资源以及学生时间的浪费。南京信息工程大学环境科学与工程学院根据专业特点并切合学生实际能力和知识水平,开展了校园水环境质量监测与综合评价、校园周边地区大气污染物成分与来源分析、生活污水生化处理工艺运行与优化等实验项目。[1]在大气环境监测实验课程中,考虑到大气环境监测的多样性,涵盖了多种监测项目,响应国家对颗粒物特别是细颗粒物污染的重视,在实验课程中颗粒物质量尝试进行监测的项目,并采取分级采样的方法,对从细到粗不同粒径的颗粒物进行采样、称重和浓度计算。[2]
(2)减少验证型实验,增加设计型、综合型实验和专业创新性实验。根据CDIO工程教育理念,将实验课程划分为四个类型:验证型实验、设计型实验、综合型实验和专业创新性实验。验证型实验旨在使学生对经典理论知识有感性认识,掌握实验研究专门技能,并能灵活运用。设计型实验与学生的个性化教育相结合,以培养学生的独立思考能力和设计创新能力为目的,通过设计型实验使学生获得完整的实验技能训练。综合型实验是把知识点紧密相关的实验内容连贯起来,体现出内容的系统性,通过综合型实验培养学生连贯的、动态的和有机组合的系列化操作技能,提高学生的实际操作能力和运用能力。[3]专业创新性实验是学生个人或团队自主选题设计、在教师的指导下组织实施并进行数据分析处理、撰写学术论文或总结报告等。这四类实验的实验目的、实验内容和实验实施过程各有不同,并且层次逐渐提高。单纯验证型实验已经无法满足对环境类专业学生研究能力和工程实践能力培养的要求,应考虑增加后三类实验项目,从而有效地调动学生学习的主动性,促使学生积极思考和创新,逐渐掌握思考问题、分析问题和解决问题的方法,提高实践能力和创新能力。
依托南京信息工程大学“大气科学与环境气象国家级实验教学示范中心”、“环境科学与工程省级实验教学示范中心”和“大学化学省级实验教学示范中心”等项目的建设,建立了实验技能训练平台。通过此平台,按照基本操作技能训练验证性实验设计性实验创新性实验的顺序对学生进行实验技能培训,不断提高大学生的实验技能水平。
(3)激励科研与实践教学结合。近年来学院教师积极申报纵向和横向科研项目,国家级和省市级科研课题项目数达66项。教师们将实践教学与科研项目相结合,实践教学与科研实现资源共享,将教师科研成果反哺实践教学,教学促进科研,及时将先进科技、工程实践与教学密切联系,融入实践教学改革成果和科技创新,不仅可以丰富和更新实验教学内容,激发学生的创造创新源动力,也使学生的探索能力和创新能力得到了培养,开拓了视野,提高了学生的学习兴趣。另外,还需要制定切实可行的激励政策,支持和鼓励学生参与教师主持的各类科研项目。
依托“江苏省优势学科平台”和“江苏省大气环境监测和污染控制高技术重点实验室”等项目的建设,打造大学生科技创新能力培养平台。通过此平台,积极引导学生参加教师科研课题和大学生科技创新训练计划,亲历科学研究工作的全过程,使实践教学延伸到科研基地,提高了学生科技创新的能力。
2.考核评价方式多样化
考核评价方式应做到可以区分出做实验与不做实验、认真做与不认真做、思考与不思考的差别。采用不同方式和内容对学生进行考核,如采取笔试(闭卷、开卷、小论文、调查报告、实验设计报告)、口试、实际操作等多种方式相结合的形式。实际操作分为基础性实验、综合性及设计性实验类型,它们分别占一定比例,后两者的比例可以稍高,主要考察实验参与情况、操作技能和实验完成情况。采取多样化的考核评价方式,不同实验类别的评价标准和侧重点有所不同,可以使学生更加重视实验和工程应用,培养其工程思维能力。
3.教学手段多样化
在水处理、大气污染治理和固体废弃物处理处置实验等课程中采用计算机仿真系统,通过在计算机上模拟实际处理过程,使学生熟悉各处理单元的原理,并且可以通过仿真操作来反复练习操作过程,同时也可以对一些人为设置的非正常情况和生产故障进行应急处理、工艺参数调整以及故障处理等。学生可以根据自己的兴趣和专业特长选择实验项目,向实验中心提交实验方案,并与专业教师联系确立指导关系;开辟开放实验室网络预约系统,鼓励学生参加“挑战杯”、大学生创新训练项目申报、创新基金申请、各类学科竞赛、专利申请等,给予优先使用实验室资源的支持,同时对于表现突出(如发表学术论文、专利、竞赛获奖等)的学生,给予评奖评优政策倾斜。
依托“国家级工程教育实践中心”和“卓越工程师教育培养计划”等项目的建设,打造多元化实习和实训平台。通过此平台,按认识实习动态仿真中试操作生产实习工程设计的程序开展工程训练,使学生全面认识生产工艺流程及实际工作过程,培养学生的工程观念。
4.加强校企合作
利用与企业的合作、协作关系,与企业共建实验室或研发中心,利用学校资源完成企业的一部分研发工作,或者选派学生前往企业进行锻炼,完成实验项目或课程设计。注重实践教学与科研和社会实践紧密结合,推进校企合作,建设实践教学基地,遵循教学、科研和生产三结合的原则,取得了丰硕的成果。通过校企合作,建立了6个企业研究院,这些研究院既作为学生的实训基地,又作为学生的科研创新平台。通过这些实验条件建设,提高了开放选修实验、学生小科研和学生创新实验比例,从而激发了学生学习的兴趣和创新意识,学生的实践技能与创新能力得到了极大提高。自2011年以来,本科生参加国家级大学生实践创新训练计划项目7项,省级大学生实践创新训练计划项目20多项,获得江苏省本科生优秀毕业设计(论文)二、三等奖和江苏省本科生优秀毕业论文团队等,学生参与研发申报专利60余项。
5.强化实验室管理,完善实验室规章制度培训和宣传
打破传统教学实验室管理的旧模式和各自独立的实验格局,整合实验室资源,成立实验中心和实践训练中心,对所有实验课程进行统一规划、管理和安排,同时满足实验教学和学生创新科研活动的资源共享。将实验室安全教育常态化,每年为新生和即将进入实验室的学生开设实验室安全讲座,通过一些实际发生的实验室安全案例,警示学生们在实验操作过程中每一步骤都需要严格遵守实验室安全管理制度和实验操作规范,不能有半点马虎;并且向学生讲授实验室基本安全知识、常见危险化学品及危险操作、实验仪器和药品领用及使用等知识,为培养他们的安全责任意识打下基础。
6.更新实践教材内容
实践教材建设对于提高实践教学质量、完善实践教学体系、全面实现人才培养目标、提升环境类专业办学水平均具有积极的促进作用。重视实验教材建设,利用专项教材建设基金,本着“科学性、适用性、针对性”的原则,教师们结合实际教学经验,积极参编和主编特色鲜明的实验教材、实验指导书和课程设计教程多部。
四、结语
依托实验教学示范中心、国家级工程教育实践中心、卓越工程师教育培养计划、优势学科平台和高技术重点实验室等项目的建设,构建了“以培养学生实践能力和创新创业能力为中心,理论实践结合、模拟实践结合、教学科研结合、一二课堂结合和学校企业结合”的环保人才实践能力培养运行模式,在本科生实践教学过程中进行了应用和检验,取得了显著成效。
参考文献:
[1]方华,徐德福,赵晓莉,等.环境工程专业开设综合性实验课程的实践[J].中国校外教育,2009,(S3):115.