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关键词:绿色化学;微型化;设计研究性;综合性
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)49-0248-02
化学是一门以实验为基础的学科,化学实验在巩固理论知识,培养认真、严谨的科学态度等方面,占据着不可或缺的重要地位。我校基础化学包括有机化学、分析化学、无机化学、物理化学和医用化学多门课程,是中药学、中药资源、药学、检验、影像学等专业的必修课,基础化学实验常年开设,实验内容有交叉有重复。随着学校招生专业增加,招生人数增长,招生规模扩大,势必会造成实验室空间拥挤、学生实验安排紧密、教师课时数增多、实验技术人员工作强度增大、三废处理、实验经费投入将大幅度提高等诸多问题亟待解决。微型化、绿色化化学实验教学改革迫在眉睫。
本文基于微型化实验教学改革,整合实验内容,避免学科之间实验内容的重复,意在构建新的基础化学实验课程体系。打破学科壁垒,促进无机化学、有机化学、分析化学等学科的交叉、融合与资源的共享,实现各学科间横向联合,纵向发展,全方位提升学生的综合实践技能,培养创新性、复合型医药人才。
一、微型化学实验概念及特点[1-3]
所谓微型化学实验(Microscale Laboratory简写为M.L),即在微型仪器装置中进行的化学实验,其试剂用量为常规的十分之一到千分之一,药品及试剂节省90%左右[1]。但它不是常规实验的简单缩减,而是在绿色化理念的指导下,结合大学生创新思维使基础化学各学科相互链接成一个学科环,促进各学科的交叉整合,并对实验技术改进和优化,以达到用尽可能少的试剂来获取尽可能多的化学信息为的目的[2]。
微型化学实验是实现绿色化学的关键步骤,是对传统实验方案进行的创新与提升,顺应时展潮流,符合“绿色化学”和“创新”的理念,体现了“小、快、省”的实验特点和“人与自然协调发展”的精神[3]。同时,它可以节约学校经费开支,减少环境污染,保证实验安全,实现教育功能的最大化,体现化学实验由“粗放型”到“集约型”的发展趋势。微型化学实验在推动实验教学改革,提高教育质量等方面发挥着重要作用,必将是今后化学实验教学改革的趋势。
二、开展微型化学实验的意义[4-6]
微型化学实验较常规实验,具有体积小、节省时间、操作简易、用药量少、污染低绿色环保等特点。因此在化学教学中开展微型实验有着诸多优势及重要意义。
(一)对于社会环境――减少污染,树立绿色化学理念
在常规化学实验中,试剂用量较大、污染物多,且许多污染物未经处理就排放到环境中,给社会和子孙带来了危害。采用微型化学实验,试验后的“三废”的排放量大幅度减少,从而减少了对环境的污染,有助于教育学生树立全新的“绿色化学”观念,符合“绿色化学”教学的思想[4]。
(二)对于学校――实现教学资源的优化配置
由于近年来扩大招生及化学试剂、仪器设备价格的大幅上涨,学校实验经费投入呈现逐年增多的趋势。而微型化学实验试剂用量仅为常规实验的十分之一乃至千分之一,基础化学实验微型化可节约试剂消耗,同时微型实验所用的微型玻璃仪器比常规玻璃仪器耐冲击性高,因此玻璃仪器破损率显著下降从而使得实验成本大为降低[5]。通过基础化学各学科实验融合,删除重复的实验内容,构建新的实验教学体系,从而有效节省了实验时间,减少了实验总课时数,实现了教学资源的优化配置。
(三)对于教师――提高综合教学素养
在常规化学实验教学中,教师大多数采用“照本宣科”的教学模式,缺乏对化学实验本身的教学研究与认识,严重阻碍了实验教学内容的更新和实验教学质量的提高[6]。采用微型化学实验整合实验内容,构建新的实验教学体系,在教学理念更新、教师队伍组建、教学资源优化以及教学质量评估等多方面都得到了跨越式的发展,提高了教师的综合教学素养。
(四)对于学生――提高安全性,培养严谨态度,激发创新精神
化学实验中经常会用到强酸、强碱、易燃、易挥发和一些有毒的化学试剂,采用微型实验后,试剂的用量小,有毒有害气体的排放量大幅度减少,爆炸、火灾等隐患明显降低,大大提高了实验操作安全性。
常规实验受实验时间、实验装置、实验药品消耗等方面的影响,往往2~4人一组合做同一实验,达不到人人可动手的实验目的。而微型化学实验中,学生可单人单组进行实验,且可反复操作,提高学生动手能力。同时由于实验仪器体积小、试剂用量少,反应时间短,为此学生必须精心操作,认真观察,从而有利于培养他们严谨细致的科学态度。
传统化学实验基本属于注入式教学,并在实验操作规范和仪器的组合方式上有严格的规定,学生做实验只是被动地验证、机械地重复,学生的创新实践和创新思维受到限制。微型实验使学生由被动变为主动探索式的学习,对实验进行设计,改造,组合各种装置、仪器,体现了以学生为本的教学理念,并有效地培养学生的创新精神。
三、设想和展望
基于绿色化学理念,并根据我校化学实验教学现状,将无机化学、有机化学、分析化学实验内容融合,实现各学科间横向联合,纵向发展。对化学实验进行微型化、绿色化的探索与实践,依据实验内容特点与联系,具体为三部分内容实施:
(一)微型基础性化学实验
在无机化学、有机化学、分析化学现有实验基础上,选择绿色环保的实验内容为载体,以传播绿色化学为理念,制定微型化实验方案。采用微型化实验与常规实验对比法,探讨实验仪器、改进实验装置、确定试剂种类、明确试剂用量等详细研究内容,有助于教师转变教学观念,促进教师的专业发展,提高实验教学效益,促进实验教学改革。同时可以提高学生的实验技能、实验动手能力,培养学生的学习兴趣,营造良好的学习氛围。
(二)微型综合性化学实验
实验教学课程体系依附于理论课程,各自形成独立系统,实验内容有重复,导致教学效率低。依据化学学科自身的发展规律,打破旧有实验体系,通过优化融合无机化学、有机化学、分析化学等学科,重构综合化教学改革体系。例如:菠菜色素的提取与分离为有机化学实验,使学生掌握用浸泡法从天然物质中提取有机化合物,对提取液进行分液与萃取的一般方法,同时与分析化学、制剂分析、仪器分析等后续课程进行联合,使学生尽早熟悉微量有机化合物薄层色谱的分离原理和操作步骤。可见,打破学科壁垒,可以促进各学科融合与资源的共享,形成一个学科环,实现各学科间横向联合,纵向发展,又能汇聚学科队伍,组建多学科集成的创新团队;同时使学生的综合实践技能得到全方位提升。
(三)微型设计研究性化学实验
为丰富学生第二课堂,采用学生为主体、教师为辅导的实验教学模式。指导学生有针对性地设计研究微型实验,将现有的常量仪器重新设计组装,采用微量-半微量的试剂进行实验。例如:微量法从茶叶中提取咖啡因的实验,由于试剂微量化,学生需对实验方案、咖啡因提取方法、如何对粗产品进行分离与纯化等诸多问题不断进行探索研究,反复实验最终确定可行性实验方法。通过实施设计性微型实验途径,使一、二年级本科生尽早进入实验室,进行有针对性的课题研究,熟悉提取分离与鉴别的相关研究思路与方法,为后续制剂分析以及中药化学等课程做好铺垫。同时,激发了学生探索精神,培养了学生发现、分析、解决问题的能力,提升了学生的综合素质。
四、结语
微型实验符合绿色化、经济化和节约化的教学理念,大大减少了教师的工作量,同时可提高学生的动手操作能力、创新能力、科研能力等,但受实验产率低、实验现象不明显等因素的制约,导致有些实验不能进行微型化改革,因此需要结合大学生创新实践活动反复摸索和教师长时间探讨实验内容,最终制定适合绿色化、微型化实验教学改革方案。
微型实验节约学校经费开支,减少环境污染,保证实验安全,实现教育功能的最大化,以达到教学理念的创新;同时通过化学学科自身的发展规律,打破旧有实验教学体系所形成的独立系统,各学科间重新整合、优化、融合、重构综合化实验教学体系,使基础化学各学科相互链接形成一个学科群,以达到教学思维的创新。
参考文献:
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[4]江炎兰,梁小蕊.绿色化、微型化普通化学实验教学的探索[J].内蒙古民族大学学报,2009,(4).
关键词: 环境化学课程 考核方式 综合素质
任何一个学生从中学到大学在学习过程中会经历许多考试,考试目的在每个阶段也有所不同。从教育理论上说,考试是巩固知识、诊断教与学中的缺陷、考察教师教学效果和督促教学目标实现的有力工具[1],而考试方式的实施和考试目的的确定又直接影响到教育目标的实现。教学考核既是验证学生能否达到教学目的和要求的一种手段,又是激发学生学习兴趣的一个有效载体。培养和造就富有创新精神和创新能力的高素质人才是高等教育改革的核心问题[2-3]。课程考试是评价和改进教学,使之有利于培养具有知识、能力和素质创新型人才的基本途径。
1.环境化学课程的特点
环境化学是化学学科中的重要分支学科之一,是从化学角度出发,研究化学污染物的源头、反应、作用效果,以及在环境的生存和人类活动对其的影响的一门课程。除了研究检测方法、原理及探讨环境污染、治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题外,需进一步在原子及分子水平上,研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、转化机制、状态结构的变化和最终归宿。多种机制的化学和物理变化过程决定了环境化学研究对象是一个组成繁杂、形态多变复杂的体系。因此,决定了环境化学课程具备以下三方面特点。
1.1环境学科的基础课程
环境化学课程是环境污染治理的基础理论课,内容涵盖污染物在环境介质中的存在方式、化学特性、行为和效应,以及其控制原理和方法,核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应、环境质量的变化规律及其保护和治理的基本知识和原理[4],为后续的如环境分析化学、环境监测、环境毒理学等课程打好基础,是环境境科学、环境工程和污染控制工程等相关专业的基础性理论支撑课。
1.2课程内容的综合性
由于环境化学所研究的内容涵盖大气、水、土壤、生态环境,以及典型有害污染物等内容,具有范围广、研究对象复杂和理论性强等特点。开设的课程有:有机化学、无机化学、物理化学等,以及并行开设的相关课程,如生态学、生物学等。课程既要求学生有广阔的知识面,又要有扎实的化学基础知识和实验基本技能。随着环境污染的日趋加重,新的污染物不断涌现,环境化学的发展也越来越快,同时还涉及自然、经济、技术和社会等方面,这门课程对提高学生的综合素质及造就应用型人才具有可行性。
1.3教学内容的实践性和应用性
环境化学是一门实践性和应用性较强的课程,课程从温室效应、酸雨和臭氧层的形成,引入大气环境基础和原理、影响因素、污染物的来源等的讲解。食物中污染物的来源所涉及的污染物迁移转化规律,基本都源于实际污染事件的发生和研究,如“水俣病”和“痛痛病”的研究。在教学中除了讲授这些外,还应通过实际参观和实验加深学生的理解。
2.考核方式的改革
环境化学课程内容在一定程度上对学生而言是具有吸引力的,从以往教学反馈来看,学生在学习了无机化学、有机化学等课程后,进入这门课程的学习时有一种学有所用,总算可以看到自己专业的价值的想法,为此学生对这门课程的学习有一种原始的好奇、冲动和兴趣。如何将这些东西保持下去,是教师应该考虑的问题。如何最大限度地发挥这门课程的作用,提高学生的学习主动性,增强学习应用效果,教学方法的改进是关键,与之相配合的考核方式的改革在其中起着重要作用。
2.1建立创新教育考试指导思想
2.1.1原有考核方式的弊端:由于课程学时数较少,因而平时没有课时用于检测学生的学习情况,很多学生不能主动学习,期末考试前,为了考试过关,出现临时“抱佛脚”,加班加点“开夜车”的被动学习现象,对知识是囫囵吞枣,一知半解[5]。考试形式比较单一,内容是教材中的基本概念和计算,且成绩占总成绩的80%,平时作业20%,学生的知识面得不到较好的拓宽。无法全面评价学生对所学知识的掌握程度和综合运用知识的能力,达不到以考促学的效果。
2.1.2改革的指导思想:加大综合分析类型试题,考查学生灵活应用知识和创新能力。
考试方面:第一,在考试内容上,减少死记硬背的名词解释题、填空题和问答题,加大重理论应用的案例分析题和论述题等的分量;第二,增加环境论坛的比例;第三,在考试形式上,如开卷考试、开卷+闭卷考试和优秀学生免试等。
2.2考试实施方案
在建立了指导思想后,就是具体实施了,实施步骤分为三个阶段。
第一阶段:方案制订和选题(第1周宣布考核实验方案、第2~4周宣布小组环境化学论坛参考题;学生分组,确定选题);第二阶段:资料收集和小组活动(第5~13周查找文献资料和撰写论坛、第14~15周完成小组论坛,进行答辩准备工作);第三阶段论坛和评优:在第16~17周进行。期间学生还要准备最后的期末卷面考试,大约在18~19周进行。实际上在实施上述过程时,学生已经对环境化学课程内容有了较为深入的理解,考试中的一些综合类型无需再复习和准备,完全能够得心应手地完成考试。
2.3考试内容改革
卷面考试内容注意以下几点:(1)名词解释题,在这部分考核内容中涉及环境化学前沿研究领域的有2~3道,是国际上研究很热,但课本上没有具体的定义,而是老师在环境前沿讲座中强调的内容之一;(2)简答题,该类题目中仅有少数题能从书中直接找到答案,而其他各题都需要应用环境化学原理进行归纳总结;(3)计算题,该题并不是简单地套用公式,而是要求学生在理解定义公式的前提下,结合科研进行公式的拟合,学会使用软件;(4)论述题,该题主要为案例分析题,综合考察同学应用环境化学原理的能力。同时结合最近国内外发生的环境污染事件,通过案例分析,提高学生对学习的兴趣,同时使得学生结合实际环境问题,合理又巧妙地应用环境化学知识。
2.4课程考核评价
2.4.1评价体系
考核成绩的综合评价分为这样几个部分:一是自己评价,通过小组讨论和演讲,比较自己内容、形式和态度与同学的差异,给出相应的分数;二是由同学之间给予分数进行统计,且评出一、二、三等奖后,给予奖励;三是教师的评价,平时作业和随堂提问和讨论;四是期末卷面成绩。
2.4.2总成绩分配
2.4.2.1卷面成绩占60%:卷面大部分为案例分析(占卷面成绩30%)、归纳总结题(占卷面成绩30%),是最公平、最能直接体现同学掌握知识程度的测试,所以占有很大比例。
2.4.2.2环境论坛占20%:每3人一组进行环境化学专题讲座,由同学自己制作PPT和上讲台讲,时间为7分钟,小组中评出优秀的在班级中演讲,留下影像资料并展出,让同学们看到自己的风采。环境论坛的开展将极大地激发同学学习环境化学的热情,同时给同学们展示自己演讲水平、知识水平及个人素质的平台,是一个PK的舞台。通过制作PPT掌握许多制作技巧,采用动画效果,以及掌握相关化学软件的使用方法(如架构式和3D结构图)。
2.4.2.3平时成绩包括作业、提问、讨论,各占20%。
3.结语
环境化学研究中的化学污染物“三致”的生化机制、结构、形态与生物毒性之间的相关性,污染物毒性的协同和拮抗作用的机制及在食物链转移过程中的生化机制等,这些问题的解决,化学无疑是主要的理论基础和技术基础,还需要结合生物学、气象学、数学等多种其他科学方法,综合进行多方面考察与分析,才能获得反映客观实际的规律和结论。因而要求学生具备综合知识和能力,这些素质的调动和激发需要不断进行教学方法的改革,环境化学的特性使得在进行此课程改革时以考核方式和内容改革为基点展开,既能培养出具有合理知识结构和能力结构的高素质的应用型人才,又能引导师生勇于创新,培养优秀的后备科研人才,从而实现应用性与学术性的统一[6-8]。
参考文献:
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陕西省化学反应工程重点实验室是1995年12月由陕西省计委、科委及教委批准建立的省级重点实验室,由陕西省教育厅主管,依托于延安大学化学与化工学院。杨文选教授任第一届实验室主任,王继武教授现任实验室主任。化学工程杂志社、西北大学、陕西师范大学与西安近代化学研究所等高校和科研院所共10名教授、博导组成了实验室学术委员会,由《化学工程》主编王抚华教授任学术委员会主任。试验室师资力量雄厚,人才梯队合理,实验设备先进,在能源化工、新催化材料设计与开发、化工气升式环流反应器及无机与有机精细产品研发等研究领域承担了大量的科研项目,成果显著,获省部级奖多项,已发展成为陕北科研、教学及人才培养的重要基地。
人才梯队建设有序
在省教育厅和延安大学的共同支持和关怀下,经过10多年的发展,实验室从当初只有不到10人的研究队伍逐渐发展成为一支年龄结构合理,学历层次较高,具有一定规模的创新性、研究性团队。实验室现有固定、客座研究员26人,其中教授10人,副教授10人,讲师6人;博士5人,硕士11人;博士生导师4人(客座),硕士生导师8人。主要负责人、学术带头人有:
王继武,男,1951年生,陕西府谷人,教授,硕士生导师,延安大学化学与化工学院院长,延安大学能源研究院院长, 陕西省化学反应工程重点实验室主任,陕西省科学技术协会委员, 延安市化学会理事长,主要从事化学工程教学及能源化工方面的研究,曾主持或参与国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、陕西省重点实验室重点科研基金、延安市石油化学工业发展规划基金等项目20余项,在中国科学、化学学报、Chin.J.Chem、J.Mol. Struct等期刊发表学术论文50余篇,出版著作2部;获曾宪梓教育基金会高等师范院校优秀教师三等奖1项、 陕西省人民政府优秀教学成果二等奖1项、 陕西省科学技术进步二等奖和三等奖各1项、陕西省高校科学进步一等奖1项、延安大学教学成果一等奖1项。
齐广才,男,1955年生,陕西府谷人,教授,硕士生导师,延安大学教务处处长,延安市化工产品质量监督站站长,陕西省化学反应工程重点实验室学术委员会委员,主要从事分析化学教学和新型催化材料的设计合成与谱学方面的科学研究。他曾主持或参与国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、陕西省教育厅科研基金、陕西省重点实验室重点科研基金等项目10余项,在高等学校化学学报、应用化学、Chin.J.Chem等学术期刊50余篇,出版著作2部;主持的“分析化学”课程被评为陕西省高等学校精品课程;获陕西省政府高等学校优秀教学成果二等奖1项,陕西高等学校科学技术三等奖2项,延安大学教学成果一、三等奖各1项。
李东升,男,1969年生,辽宁北票人,教授、博士、硕士生导师,延安大学化学化工学院副院长,陕西省化学反应工程重点实验室学术委员会委员,主要从事物理化学教学及功能配合物、纳米结构体系的设计与量子化学计算方面的科学研究。他曾主持或参与国家自然科学基金、教育部重点科研基金、陕西省自然科学基金等项目10余项,在Angew.Chem、Int.Ed、Eur.J. Inorg. Chem、Chin.J. Chem 等期刊发表学术论文70余篇,出版著作2部;获陕西省科技进步二等奖1项,陕西省人民政府优秀教学成果二等奖1项,延安市科技进步一等奖1项和延安市青年科技奖1项,并于2002年获“延安十佳杰出青年”称号。
研究领域突出应用
化学反应工程与能源化工领域:主攻煤、石油和天然气等三大资源的综合开发利用,针对西北地区自然资源的特点,进行化工工艺技术与气液反应理论、水煤气转化和煤的精炼等方面研究。
功能材料的开发研究:主要以无机功能配合物、无机非金属材料、纳米材料、高分子材料、发光材料、电极材料、生物医学材料等为对象的相关基础研究和应用研究。
化学化工与生物医学等领域的分析检测和相关研究:主要包括以各类化学化工过程的跟踪分析检测、化学发光和生物传感器等为主的相关基础研究和应用研究。
天然资源化学和精细有机无机化学品研究与应用:主要立足于陕北地区天然植物资源,一方面系统研究山桃仁及小蓟等天然资源的化学成分与药理活性,并研究其有效成分的提取分离工艺,研发新型高效药品;另一方面利用延安子丹蕴藏丰富的白土和黄龙地区丰富的核桃皮资源,研制各类相关精细无机化学品。
硬件软件双管齐下
实验室可供使用的大型仪器设备主要有:岛津XRD-7000型X-射线粉末衍射仪、ST-2A型热分析仪、岛津红外光谱仪、荧光光谱仪、等离子体发射光谱仪、岛津-Uv2550 型紫外/可见分光光度计、PE-2500型元素分析仪、日本岛津薄层色谱扫描仪、美国BAS电化学工作站、多功能吸附仪、固定床连续流动微型反应器、流化床反应器、微型反应催化评估体系等。实验室已订购的仪器有Smart CCD X-射线衍射仪、原子力显微镜、荧光寿命综合测试系统、比表面积测定仪等。
实验室现为化学工艺硕士点和陕北化工科技创新人才的重要培养基地,现有研究人员中有教授10人,博士生导师4人、硕士生导师8人。1人被评为国家突出贡献专家,1人获曾宪梓教育基金会高等师范院校优秀教师奖,1人获陕西省高校优秀教师称号,1人获“延安十佳杰出青年”称号。实验室在人才培养方面成绩显著,近年来已培养出大批优秀的硕士生和本科生,目前,在陕北地区能源化工行业的中层领导和科技骨干中,重点实验室和化工学院培养的人才占80%,其中包括延化总公司总工程师1人,榆林天然气化工总公司副董事长1人。在陕北的经济发展中,实验室起到了保驾护航的作用。
学术交流积极有效
关键词:生物工程;基础化学实验;教学模式;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)26-0216-02
生物工程专业是我院的一个特色专业,该专业主要通过学习生物技术及其产业化的基本原理、工艺技术和工程设计等基础理论、基本技能,培养能在生物工程领域从事生产管理和新技术研究、新产品开发的工程应用型人才。基础化学实验包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验,是生物工程专业学生进入大学后首先接触的重要专业基础实验课,是培养高素质工程应用型生物工程人才的必修课程。深厚的化学基础知识、过硬的基础化学实验技能,符合我院“重基础、宽口径、擅应用”的人才培养模式,也将有利于生物工程专业学生在学科领域的就业和发展[1]。
实验教学是培养学生实验能力和综合素质的重要教学手段,也是培养学生实践能力和创新能力的重要手段[2]。通过实验教学,能系统地训练学生的基本操作技能,规范其基本操作,培养基本实验素养,使其养成良好的实验态度和科研态度,提升学生的综合素养和工程实践能力[3]。化学是一门以实验为基础的自然科学,化学学科的发展离不开实验。因此,如何提高生物工程专业基础化学实验教学水平,更好地适应工程应用型本科院校人才培养需要,是基础化学实验教学研究与改革必须探索的重要课题。
一、直面现状,科学构建基础化学实验教学新体系
生物工程属于非化学类专业,基础化学实验是生物工程专业本科生的基础课程,是训练学生实验操作和技能的基础实验课程,是学生学习专业课的基础。但长期以来,受本科教学体系和教学模式的影响,非化学专业基础化学实验基本沿用了化学化工专业的课程模式,导致生物工程专业学生在基础化学实验教学中积极性不高,教学效果不理想。
1.注重基础操作培训与学生创新能力培养。工程应用型人才要求动手能力强,在工程实践中操作规范是最基本的要求。规范的实验操作是保障实验安全与成功的基础。只有熟练掌握基本操作,才能做到操作流畅、规范、标准,才能保证实验的成功。基础化学实验授课对象为大一、大二学生,课程教学对学生实验能力培养和个人实验习惯的养成影响深远。故在基础化学实验教学中,以基础操作为单元,以技术要素为纽带,从指导学生如何预习实验内容、撰写预习报告开始,认真抓好基本操作练习。通过实验内容预习,要求学生知道在这个实验中,我们要做什么、怎么做;通过实验现场指导,让学生明白怎么做才是正确的、规范的、可行的;通过撰写实验报告及批改,让学生知道为什么会得到这样的结果(结论),实验中有哪些需要完善的地方,如何总结提高,逐步帮助学生养成良好的实验习惯,培养他们的创新思维,达到工程应用型人才的培养目标。
2.整合教学资源,创新基础化学实验教学体系。传统的基础化学实验共有四门课程,分属不同实验室,由不同的教师承担教学任务。以生物工程专业基础化学实验教学改革为契机,在课程建设中,对这四门课程的教学资源进行整合,打破旧有基础化学实验教学体系附属于理论课程设置所形成的细而全的小系统,优化教学体系,共享实验教学资源,做到既突出基础化学实验课程特点,又体现生物工程专业特色,以达到增强学生的实验操作能力和工程实践能力之目的。
3.结合专业特点,优化基础化学实验教学内容。传统的生物工程专业基础化学实验教学,从内容安排上,忽视了学生学科内容的选择和科学素养的培育,实验教程不能与专业学习有机结合,压抑了学生学习的主动性和积极性,埋没了学生的创造力。为此,我们在设计适合生物工程专业基础化学实验内容时,首先选择与其专业相关联的实验内容,这样既能够提高学生的实验热情,又能有效地将所学知识运用到本专业上,达到学以致用的目的;其次,选择一些与生产生活相关联的实验课题,可以激发学生的学习兴趣,教学效果良好。如我们安排了钙片中钙含量测定;胶囊壳中铬含量测定;大米中铬、镉含量测定;牛奶中三聚氰胺含量测定;红枣中多糖提取与分离;黄连中黄连素的提取等实验项目;这些实验供学生在实验室开放时根据自己的兴趣和爱好选择。这些措施显著地提高了学生的实验热情,有利于学生综合素质的培养。
二、勇于创新,改革传统基础化学实验教学模式
基础化学实验教学是学生学习专业知识的基础,是提高学生综合素质的有效途径。在实验教学中,坚持以学生为主体,学生主动学习是学习过程中的主要活动。为此,我们在教学模式上进行了改革。
1.将多媒体辅助教学和网络教学平台引入到实验教学。传统的实验教学模式通常是教师在黑板上讲解并进行部分操作演示,受实验场地的限制,离教师较远的同学可能没有注意到一些具体操作细节,也不明白实验成败的关键,实验过程中对教师依赖度高,只知道按部就班,照方抓药,不能掌握实验成功的操作要领,操作技能也不能得到提高。为了改变这种状况,基础化学课程组充分利用现代教学手段,将多媒体辅助教学和网络教学平台引入到实验教学中。
多媒体教学是一种现代的教学手段,它利用文字、实物、图像、声音等多种媒体向学生传递信息,具有图文并茂、生动直观等优点,能使教师讲课更生动,学生更爱听。基础化学实验教学可以采用多媒体教学,它不仅教学信息量大,而且可以非常直观地演示实验操作过程,很多实验可以采用多媒体技术进行辅助教学,如基本操作单元、仪器的使用等。
随着现代科学技术的发展,利用流媒体技术,在实验室环境下将所开的基础实验过程进行拍摄并制成视频教材,放在网络教学平台上,学生可以不受时间、空间的限制,反复观看,自主地开展预习、学习和复习。这样不仅增强了课堂教学的可视性,而且增加了教师演示的可再现性,延长了学生的学习时间,从而提高了学生操作的规范性,使实验教学得到延伸。
2.减少验证型实验,增加与专业相关的综合型、设计型与研究型实验。根据生物工程专业的人才培养目标,把基础化学实验课的要求定位在对基本操作的熟练和常规仪器的使用上,并将这些基本操作和技能用于生物工程专业后续学习和实践中。因此,在安排实验内容时,我们按照化学实验教学规律,打破原有的课程界限,将基础化学实验教学遵循由单元操作到技能组合,由综合型实验到设计型、研究型实验四个层次,循序渐进,由简单到复杂,选择实验课题,布置实验任务。
在综合型、设计型与研究型实验中,让学生学会自己查找文献资料,自行设计实验方案,独立开展实验,教师及时跟踪指导,以培养学生利用所学知识和实验技能开展实验及科研的能力。
3.实施开放型实验教学。开放型实验教学是对传统的封闭式教学的改革,是一种先进的现代化的教学方式,它有利于提高学生的学习热情,有利于调动学生的学习积极性,有利于培养学生的综合实践能力和创新能力,是一种体现能力培养、素质教育的实验教学新方式。在这种教学模式中,在现有实验条件下,学生以小组为单位,根据自己的理解、爱好,综合运用所学知识,自主选题,并鼓励学生提出可行的实验课题,设计实验方案进行实验。这种实验,具有新颖性、创新性和趣味性,学生主动性高,在整个实验过程中,学生处于主动地位,教师对学生只需进行科学引导与指导。
4.改革课程考核评价方法,注重学生实验素养。良好的实验技能和实验习惯,优良的实验素养,是高素质人才必备的条件。在基础化学实验教学考核的过程中,仅凭实验报告成绩和期末考试成绩,难以准确地衡量学生的实验能力和实验素养。为了科学地评估学生的实验技能,需要优化传统的实验课程考核体系,建立全面的基础化学实验综合考核办法。将学生的课程考核成绩分为实验过程成绩、实验报告成绩、实验理论考试成绩,单项考核不合格,则总成绩不合格。这种考核方式促使学生认真地对待每个实验环节,有效地提高了学生的综合素养。实验过程成绩是教师在指导学生实验过程中,根据学生实际操作情况、实验习惯和个人素养给出的评价;实验报告成绩主要是根据学生的实验预习报告和实验报告书写、数据处理及分析能力等情况来评判;在实验理论考试中,除了常见考题外,还结合基础化学实验和专业特点,增加了实验方案设计等考核内容,突出了综合实验能力和创新能力的考核,以促进学生实验能力的全面发展。
三、结语
为了适应地方工科院校工程应用型人才培养的要求,基础化学实验教学改革一直在讨论和进行中。我们根据我院生物工程专业人才培养目标,对目前基础化学实验教学内容、教学方法和教学手段及考核方式等方面进行了改革,以全面培养学生的工程应用能力,适应经济社会发展对人才的要求。在全面提倡素质教育和培养创新型人才的今天,对传统的基础化学实验教学方法提出了新的挑战,对从事基础化学实验教学的教师提出了更高的要求。与时俱进,适应时代的要求和社会发展的步伐,因地制宜,因材施教,是每一位教师努力的方向。
参考文献:
[1]张廷红,霍翼川,何平.非化学化工专业基础化学实验体系的建立[J].广东化工,2011,38(12):153,95.
关键词:工作过程;教学模式;课程开发;行为导向教学法;职业能力
随着高等职业教育的快速发展,招生规模不断扩大,竞争日益加剧,高职院校只有培养适应市场需求的人才,才能在激烈的教育市场竞争中立于不败之地。目前,高职教育与我国社会经济发展还不能同步,高职人才培养模式和课程体系构建与职业岗位相脱离,不能满足职业要求,主要表现在:我国传统学科课程理念根深蒂固,真正与工作过程相结合、以工作过程为导向的高职教学模式还处于探索阶段;教师对企业工作流程和岗位实际工作过程不了解,不知如何掌握“适度、够用”,教学内容与实际岗位需求脱节,编制的教学大纲、教案也有明显的学科体系痕迹。
云锡职业技术学院工业分析与检验专业的培养目标是拥护党的基本路线,具有良好的职业道德和综合素质,掌握本专业知识,具备从事工业原料及产品化学成分、结构分析工作、污染监测工作和实验室管理工作能力的高级技术应用性专门人才。为了使学校的教学更加适应企业的需要,使培养的学生“下得去、留得住、上手快”,根据职业教育的教学内容是工作岗位中所涉及的任务、知识、技能的特点,在工业分析专业的教学实践中,我们提出了“基于工作过程导向的教学模式”,以工作过程为导向,推动学生职业能力的发展,用全新的教学模式培养人才,这对深化学院教育教学改革,提高学院职业教育质量和办学质量,为地方和企业培养大批应用型工业分析人才,探索有云锡职业职业技术学院特色的职业教育发展道路,具有重要意义。
一、基于工作过程导向的教学模式
20世纪90年代后期,德国教育领域开发出了一种新的课程模式——以工作过程为导向的学习领域课程,通过一个学习领域的学习,学生可以独立完成某一职业的典型的工作任务,通过相互关联的所有的学习领域的学习,获得从事某一职业的职业能力和资格。
高等职业教育的人才培养目标最突出的是学生综合职业能力的培养,以工作过程导向创建一种以工作任务为中心来组织教学内容和教学过程的模式,其最主要任务是分析和探索如何在实践活动中获取知识和技能,学生通过完成具体工作任务实现职业技能的提高和知识的构建,使学生上岗后,能尽快符合企业的职业要求。为此,打破职业教育中学科系统化课程体系,构建“基于工作过程导向的教学模式”,已成为我国职业教育界的共识和期望。
1.基于工作过程导向的教学
所谓工作过程,是指为完成工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序。由于学科系统性与职业活动系统性并不等同,学科中抽象的概念和理论与职业教育的应用性存在着较大的差异,按照学科系统化课程体系开展教学,不可能培养学生全面的职业能力和关键能力。
基于工作过程导向的教学,以工作过程为参照系,以完成职业工作应具备的专业技术能力项目为依据,针对行动顺序的每一个工作环节知识、能力要求传授相关的课程内容,组织技能训练,突出学生在校学习与实际工作的一致性,实现理论知识与实践技能的整合。
2.基于工作过程导向的教学模式的培养目标
在学习能力方面培养学生具有:(1)自主学习,设计职业发展规划的能力;(2)获取新知识、新技能的能力;(3)运用已获得的知识、技能解决新问题的能力;(4)管理以及工作评价的能力。在社会能力方面,培养学生的交流能力,协作能力,组织能力,以及团队意识,安全意识,社会责任心和敬业精神。
二、基于工作过程导向的教学模式的课程开发
目前,课程开发越来越被高职院校所重视,由于毕业生所对应的相关职业的工作过程特征不同,各院校的情况和办学条件也不同,因此,在进行课程开发时,一定要注意不同类型院校及专业的各自特点。基于工作过程的课程体系,是一种以任务为驱动,以项目为载体的教学模式,近几年我们对工业分析与检验专业课程改革有一定研究,在课程改革过程中积累了一些经验。
1.通过对相关企业的调研,根据岗位能力的分析,明确工业分析与检验专业的核心能力是化学分析检测能力、仪器分析检测能力,常用分析仪器的使用、维护与修理能力,以此确定本专业的核心课程是无机化学、有机化学、分析化学、仪器分析、工业分析、分析仪器的维护与维修。
2.教学模式改革的首要任务是将真实工作过程分解,针对每一个工作过程环节来传授相关的课程内容,把无形的理论变成可见的工作任务,实现实践技能与理论知识的整合,在此基础上确定该知识和技能模块,创设具体的学习情境,最后形成教学项目。通过对本专业典型工作任务的分析,以此为主线进行核心课程开发,精选教学内容,充分体现高职教育教学特色。
3.以分析化学这门课程为例,进行基于工作过程的教学模式的课程开发。
(1)典型工作任务分析和行动领域的导出
通过对工业分析与检验专业的职业岗位能力进行深入分析,对从业者来说,其典型工作过程是进行工业原料、产品、半成品分析检测,在分析过程中,能够根据过程现象,判断出现的一般性问题,通过查阅资料、相互交流等形式解决问题,并写出正确的检验报告。由此制定的行动领域是采样、制样、准备(仪器调试)、分析测定、实验数据处理和报告单填写。
根据国家标准和行业、企业标准,学生在教师指导下按照实验方案进行样品分析测定,测定过程中,要求学生正确使用仪器设备,教师要现场检查学生的操作是否符合操作规程,测定结果准确度是否符合相关标准的要求。
(2)分析化学学习领域的构建和教学情景设计
以真实工作环境和真实工作任务为载体,根据工业分析与检验职业岗位典型工作任务进行教学情景设计(见表1)。
围绕所设计的四个学习情境,由易到难编排,对原课程体系的内容进行组合,重构以学习情境为教学单元的项目课程内容,突出了教学内容转变为按工作项目所需的内容和顺序。学生是在工作任务中学习,所学的知识与其当前的心理需求和能力能够很好地结合起来,不仅提高了学生学习兴趣,也使学生更容易接受学习内容,形成职业能力。
总之,我们的课程开发应该做到使每个学生在经历的过程当中,最大限度的获得经验和启发,在特定方法引导下,能够具有合理地利用专业知识和职业技能,独立解决问题并评价成果的能力,在应用过程当中,每个学生会有所收获、有所创新。
三、基于工作过程导向的教学模式的教学实施过程
“基于工作过程导向的教学模式”,要求立足职业岗位,我们采用以任务为中心、讲练结合、教师演示的教学方法,通过实训—理论讲授一生产实习等教学环节,把理论教学内容与实践教学内容通过项目或者是工作任务紧密地结合在一起,使校内的学习既要具备学习的条件,又要符合生产的要求,突出“贴近岗位实际操作”的教学特点。
在实际教学中,我们把课堂设在实训室,每一项任务选择2个项目进行实训,以实训室作为主要教学场所,边做边讲,将基本理论教学渗透到实践训练过程中,待学生掌握所需的技能后,再进行理论延伸,让学生在生动活泼的教学情景中学到知识和技能,确保实训项目教学效果。同时,定期开放实验室,让有创新欲望的学生有一个实现自己理想的场所。
通过项目任务的实施,使学生能够具备以下技能:(1)分析天平的正确使用与维护;(2)部分固体液体取样制样技术;(3)常见标准溶液的配制和标定;(4)进行工业原料、产品、半成品分析检测,并且在测定过程中操作规范;(5)原始数据处理规范、有效数字正确使用;(6)正确填写分析报告单。为学生将来从事工业分析与检验工作打下坚实的基础。
四、基于工作过程导向的教学模式的主要教学方法—行动导向教学法
传统的课程教学过程一般是复习导入—传授新知—巩固练习—教学总结—布置作业。这样的课堂教学安排注重教的过程,教师在设计教案时也总是着重考虑如何教,而忽略了学生如何学。行动导向教学法是学生同时用脑、心、手进行学习的一种教学方法。这种教学方法是以活动为导向的,以能力为本位的教学方法,通过行为的引导,使学生在活动中提高学习兴趣,培养创新思维,形成职业能力。行动导向教学法主要有任务教学法、项目教学法、角色扮演法、案例教学法、情境教学法、实验法等。
例如邻菲罗啉分光光度法测定工业水中微量铁条件选择,根据分析检测技术教学的实际,我们采用案例教学法。一个案例就是一个实际情境的描述,在这个情境中,包含有一个或多个疑难问题,同时也包含有解决这些问题的方法。案例教学法大致分为五个阶段:教师引导期、学生收集信息期、学生操作应用期、交流讨论期、总结评估期。在实际教学中,先给学生布置任务,做一些方法上的指导,要求学生通过查阅资料,收集信息,设计出实验方案,方案实施后写出分析报告并进行交流讨论,最后老师要归纳学生的发言,指出讨论中的优点和缺点,进一步加深学生对所学知识的理解。
“行为导向教学法”最显著的特点是“教师为主导,学生为主体”,改变了以往“教师讲,学生听”被动的教学模式,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。充分调动学生的积极性和创造力,使之在工作岗位上能尽快地适应。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
[2]杨龙,丁琦,钟彩霞.基于工作过程导向的高职《工业分析》课程设计[J].职教论坛,2010,(17).
[3]庞明秀.文秘专业课程“基于工作过程”教学模式的探索[J].教育与职业,2009,(14).