前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇工科物理论文范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
20世纪后半叶,物 理学 在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上,以前所未有的速度 发展 着。许多物理学的分支学科,如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等,都得到极大发展。与此同时, 科学 发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合。物理学和其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科和边缘学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等。物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移,促成各学科的发展并成为其组成部分。
20世纪后半叶,新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的。高技术包含的科学知识高度密集,综合性极高,如红外和红外成像技术、激光技术、 计算 技术、信息技术、航天技术、生物技术等等,都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关,其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展。
现代 军事科学技术的知识密集性、综合性极高,处于科学技术的前沿,近几年来的局部战争向人们展示,现代战争在相当大程度上是高新技术的较量。现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就,如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关。
这一切都表明,在科学技术发展的进程中,物理学不但在 历史 上曾经是处于主导地位的,在20世纪是处于主导地位的,而且毫无疑问,21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位,它的作用将会更加突出。
大学物理课是一门重要基础课,它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法,这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用。学好大学物理,不仅对学生在校学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识,都将发生深远的影响。物理课的这一作用,特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调。
我国工科大学物理的学时一直少于理科。因此,目前实施的教学内容,主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的。总的来讲,工科大学生的物理基础较薄弱,物理知识面也较窄,特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱。如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱。这些内容,工科一般专业在后续课中多不再涉及,而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的,有些甚至已成为当今高新技术的组成部分。在这个意义上讲,大学物理课内容“老的多、新的少”。因此,更新内容,加强现代物理和现代工程技术有关知识,特别是有关基础知识,是工科物理教学改革必须面向的首要问题。
二、工科物理课教学改革
工科大学物理课程的教学改革是很复杂的,也是很困难的,不可能一嗽而就。应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用,应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度,与研究教学内容改革的同时,还必须系统地研究教学方法、 考试 方法等教学环节的改革。
工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础),同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识,扩大学生的知识面,在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力。由于工科物理课程教学时数少,只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小,改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑。
(一)课程教学内容改革,应以物理课程教学基本要求为依据。在保证经典的前提下,进一步精选经典物理内容,突出教学内容及能力培养,避免过分强调系统性和严密性等,在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分,加强量子力学和统计物理基础知识,以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强 现代 工程技术物理基础专题,这部分内容应侧重物理原理,而不要停留在科普水平上,上述三部分内容的讲授学时,分别约占总学时的58%、27%和15%。
(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座)。物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等。选修课应着重物理概念、物理思想和方法,不追求数学严密性,不过分强调系统性和完整性。
(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分。粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识。近几年来,有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作。实践证明,把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式,在 计算 机上把图、文、声、像集成在一起,提高教学内容的表现力和感染力,能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动,使学生由知识的被动接受转为主动发现。同时,这也为教学研究提供了有力工具,为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障。在提高认识的基础上,加大这方面的资金投人,多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体。而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向 发展 。1997年n月6日, 中国 物 理学 会正式宣布中国物理 教育 网建立。这就为网上教学和科研提供了方便,物理教育工作者应充分利用这一有利条件,从网上获取信息服务于教学。名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验,使大家受益。
课程结合各自教学内容进行,只强调本门课程的系统性、完整性,任务目标性不是很明确,往往只是为了识图而识图,为了算量而算量,学生并没有非常明确各门课程与工程造价能力相关的具体任务。需要结合工程造价岗位能力,划分若干任务,各门课程也都围绕这些任务进行教学,目标明确,学生学习起来才会有效果。
二、结合实训基地建设进行课程改革
(一)整合各门课程教学内容,进行综合实训
实训基地建设要以民用住宅项目为载体,以其工作流程为主线,形成造价文件。将工程识图、房屋建筑、工程概预算等各门课程内容进行整合,围绕这个项目进行各门课程知识的讲解及实训,对每一部分内容再进行适当展开,培养学生对知识的综合运用能力。综合实训可以采取如下方式进行:
1.施工图识图实训
以此住宅项目为例,识读并抄绘建筑施工图,了解建筑设计内容以及房屋建筑构造,识读并抄绘结构施工图,了解结构设计内容和方法。结合工程概预算工程量计算要求,掌握计算时需要哪些关键尺寸,为概预算课程的实训打下良好基础。
2.建筑工程造价实训
以此住宅项目为例,利用所学的基本理论和实践内容,在前面识图实训的基础上进行工程量计算及组价,编制一份完整的建筑工程预算书。使学生熟悉造价文件的编制步骤,掌握工程量计算方法、定额套用方法和费用文件的使用方法,提高学生分析解决建筑工程造价实际问题的能力。
(二)使用3D仿真动画模拟系统解决学生认识实习
和阶段实习的问题实训基地建设其中的一个项目是开发3D仿真动画模拟系统,模拟展示整个施工环境和施工流程,同时体现各分部分项工程的工程量计算过程及其形成的造价文件。教师教学时可以借助此模拟系统,解决学生不能到施工现场进行实习的问题,通过动画展示,使学生置于交互式的学习情境中,更加生动形象,图纸和实物的对照更加明晰,对于房建构造、工程量的计算规则也能够理解得更加深入,特别是对于施工内容更加清楚,算量列项时的准确性会大大提高。
(三)以任务带动教学
实训基地建设以住宅项目为例,最终任务是编制造价文件,教师可以结合这一工程,按照动画展示过程将任务分解为若干子任务,并对若干子任务要形成的最终结果进行明确,识图、房建、工程概预算等课程都围绕这一任务进行。比如,编制工程造价文件的主要内容是工程量的计算,教师可以将工程量计算这部分内容,按照基础、柱、梁、板、墙等项目进行分解,对于某一具体任务例如基础工程量计算,就要求学生要正确识读基础部分的图纸,掌握基础的构造,再按照基础工程量计算规则进行算量,其他项目也同样进行,这样每门课程也就有了相对应的具体任务。以任务为导向,强调学生的主体地位,学生对于每一项任务都明确,同时每一个阶段都有一个结果进行对照,这样能够有效提高学生学习的积极性和主动性。
(四)实施“教-学-做”一体化教学模式
工程模拟实训室建成后,整门课程全部安排在一体化教室(实训室)进行,教师在现场讲解具体项目的技术要求及理论知识后,给学生安排任务,使学生在“做中学,学中做”,遵循“理论—实践—再理论—再实践”的原则,真正能够学以致用,同时也可以调动学生的学习积极性。
三、课程改革
拟达到的效果结合“工程行业财务信息管理校内实训基地”的建设,工程类的几门课程,在有限的学时里,可以有针对性地掌握编制工程造价文件需要的相关知识,学生综合运用所学知识的能力大大增强。
(一)强化学生对专业知识的综合运用
综合实训内容涉及多门课程,如工程识图、房屋建筑、项目管理、工程概预算等,通过这样的综合实训,能够加深学生对各门课程的理解与掌握,实现各门课程知识的融合和渗透,达到融会贯通的效果。
(二)学生的结构空间概念得到明显增强
3D动画软件形象地展示了房子从图纸上搬到建筑场地的过程,图纸和实物的对照、施工流程的展示,都使学生对图纸的识读、对房屋构造的认识更加深入和明晰,空间概念明显增强,特别是对于施工过程的了解,更有利于学生准确编制造价文件。
(三)提高学生学习的积极性、主动性
多媒体手段的应用,使学生更加直观地认识建筑物,会提高学生学习的积极性,激发学习兴趣,2013年学院“工程行业财务信息管理校内实训基地”成功申报辽宁省职业教育创新型实训基地,结合实训基地建设,针对原工程类课程教学存在的问题,提出课程改革的一些思路以及预期达到的效果。
(四)强化学生的工程意识
教学内容要围绕实训基地建设进行重新设计和整合,培养学生学会从工程的角度去分析、判断,捕捉工程中的有用信息,抓住问题的关键,找到解决问题的方法,例如看到图纸,学生会明确算量,计算规则,关键尺寸,只有将这几门课程内容和工程实践结合起来,才能提高学生职业能力。
四、结语
一般而言,当前的学科类别通常被分社科和理工科两个大类(当然细分起来可以有二十余种),那么这两类专业的科研分别有什么特点?且分而述之。
人文社科专业的研究工作容易出成果?
人文社科类专业涉及很广,在此只根据一般看法,笼统地把文、史、哲、法、经济、管理、教育等门类列进来。虽然具体到个别专业和课题来看,它们之间在研究内容和研究方法也区别不小,但作为一个常见观念中的大类,分析这些专业之间的共性也是很有意义的。本科生通常对人文社科类研究存在诸多误解,在此也可略作说明。
通常认为,人文社科类研究因为无需专门的仪器设备,也不需要相对固定的实验程式和研究方法,而是以资料文献为对象,以思维方法和思考推理为主导,主观性强、相对性比较大。且不论这种看法是否反映了真实情况(实际上对许多专业,比如历史学、教育学、心理学、管理学、社会学等专业下的许多二级学科来说,由于条件、对象和研究方法的不同,虽并不一定完全依赖于实验,但同样需要专门的设备,有着成熟的研究方法),但在许多人的固有观念里,这类专业的研究就是“轻松看书”“冥思苦想”;好一点就皓首穷经,当“老夫子”,偷懒的话就“拍脑门”,更为劣等的,就直接做了“文抄公”。另一种普遍的看法以为,人文社科类的研究找到新想法、新材料要简单得多,得出新结论也容易得多。在“一千个人就有一千个哈姆雷特”、客观评价标准在某些人文社科专业相对难以执行的实际情况下,这种主观性比较强的研究工作“更容易出成果”。不可否认的是,当前学术界的某些浮躁气氛所带来的负面形象,更容易反映在某些与大众直接关联的人文社科类专业上,在一定程度上又强化了上述看法。
但是,在此应该指出的是,这些远不是人文社科专业的实际情况。除了艺术、文学等领域中几个专业(不是全部)相对而言创造性大、主观性意识较强之外,大多数人文社科领域的专业研究,同样有着很强的客观性。
举例来说,通常认为“文史不分家”(有时还包括哲学,统称“文史哲”)中的历史学专业,就很难谈得上有多少“创造性”。许多人都以为史学或者许多人文社科专业都只是“一家之言”,没有多少可信度,但真正的史学研究其实都是建立在大量的文献资料和实地考察的基础上的。比如前段时间很惹人注目的高陵是否是曹操墓的问题,就是在史料记载、文献和考古发掘的基础上做结论的。先生说“有一分证据说一分话,有九分证据不说十分话”,就是这个意思。
历史学如此,其他专业也同样如此。就笔者所亲身参与过的,学心理学、社会学的同学经常要编制访问提纲和调查问卷,对不同的人群进行调查采样,然后进行统计分析;学法学的同学经常要阅读大量案例、研究法条;经济学、管理学等专业的同学,同样也要针对不同的研究对象和单位,采集数据进行分析和研究。举例来说,如果我们来做一个“幸福指数”调查,假如采访1000人,我们可以从1000份调查问卷中得出比较准确的平均值,还能简要地对不同的人群的态度进行分析。但如果只采访了10个人,那就难以称之为研究了。样本数越多,数据的客观程度就越高,可信度就越大,这一点是研究工作的通用准则,无论是人文社科还是理工科。
诚然,在人文社科领域,课题范围有大有小,在课题价值的判断上主观性的成分比较大;在研究工作中,专业和课题工作的数据采集有难有易,分析和总结也因人而异,因此想要蒙混过关有时可能容易那么一点点。但是想要做出比较好的成果,在高水平的学术期刊上,在任何情况下都不是件轻松的事情。
人文社科专业中导师不重要?
有一种比较常见的误解是,由于人文社科类专业通常无需专门的实验室和实验设备,大多数研究靠文献、靠调查,而当前发达的网络和电子数据库,为研究工作提供了很大的便利,而且有时学生一多,导师根本管不过来。因而有些人会认为,导师的角色被弱化,而自己做研究才是最重要的。现今某些导师的招生数量确实过于泛滥,学生数量多,导师指导的质量自然会下降,而几年研究生读下来,学生甚至没和导师见过几次的新闻也不时见诸报端。而且,许多导师忙着在外申请项目,自己很少参与课题研究,许多实际工作都交给研究生来做,会造成学生认为自己才是从事研究的主体的印象,从而淡化导师的地位。
毫无疑问,这些问题都是客观存在的,但是作为一个初入专业研究门槛的研究生,这种“单干”的想法并不足取。
在研究的选题阶段,通常情况下,导师在专业视野和学术研究方面的积累是学生难以短期养成的,因而在课题选择方面,学生不一定能很快找到一个合适的研究方向。课题过大,学生难以把握,在规定时间内无法完成论文的话,就只好延期毕业;课题过小,工作量不足,也很难过论文审核那一关。其次,网络的发达、电子数据库的使用,大大拓宽了研究者的文献占有率和使用率,但如何从这浩如烟海的文献中找到自己想要的那一部分?更不用说还有那么多的纸质文本和资料了。这时导师的一两句提示就非常重要。第三,研究怎么开展?举个例子,像前面提到的心理学、经济学、法学以及新闻传媒等专业的研究,与社会和大众的接触是非常多的,但是这些研究所需的材料,通常需要通过一定的渠道才能获取,那么如何与特定的对象联系、建立你所需要的渠道、收集你研究所需要的资料呢?此时借助导师已有的人脉就非常重要了。最后在学术论文的写作方面,对大多数研究生来说,从“写作文”过渡到“写论文”,往往不是那么容易的。让初入门槛的学生在学术文章写作的全局和细节上都能有良好的把握,实属为难。在这一点上,导师的批改和指导就非常重要了。
基于这些方面,我们甚至可以说,正是由于没有太多设备要求,没有仪器数据的程序可信性和客观指示作用,学生在课题研究方面的自由度更大,也更难把握。其结果是,对人文社科专业的研究生来说,导师的作用反而更显重要。
人文社科专业的科研待遇差?
与大多数理工科专业相比,人文社科专业的科研经费相对较少。现今一个省级的社科基金项目,其资助金额大约在2~5万元之间,而作为国家级水平的人文社科类项目,一个资助额度超过5万元/年的国家社科基金项目就算是不错的。相比之下,现在一个国家自然科学基金面上项目的资助额度就高达80万元。其中一个重要原因是因为理工科专业的研究在仪器设备、实验消耗、工程实践等方面要支出大量经费,且通常要花费更多的人力。
但是,人文社科类的课题研究经费较少不等于从事这些专业的研究人员待遇不佳。如前所述,像经济、管理、法学等社会化程度较深的专业,由于和社会、市场联系较为紧密,其研究项目和经费来源可以通过与企业或者单位合作来获得。而现今社科类专业的课题基金有很多层次,某些比较冷门或者社会化程度不高的专业通常更多地通过这个途径来获得研究经费。
理工科生木讷?
和上述人文社科类专业一样,本文中所提到的理工类专业也沿用一般看法,把各类理学(如数学、物理、化学、生物学、自然地理学等等)、工学(土木、机械、交通、电气、水利等)、农学、林学、医学包含在内,这些学科的共同特征是以数理科学为基础,以实验和工程实践为基本研究方法。
提到从事理工科专业的人,人们的固有印象就是聪明、有很强的专业技能,但不怎么擅长人际交往,天天闷在堆满了搞不清功能的高精尖设备的实验室里,鼓捣着绝大多数人根本搞不懂的“高深理论”。90后作家蒋方舟直接评价以理工科出名的清华男“木讷”“不解风情”。此言虽然被众多言辞犀利的理工男一致吐槽,但多少也反映了大众的印象。
那么理工科研究都是怎么做的呢?最简单的答案是,做实验。说现代的自然科学建立在实验的基础上,是毫不为过的。这是自伽利略、波意耳等大科学家建立近代科学体系以来,自然科学和技术迅猛发展的最重要因素(另一个因素是数理体系的深入运用)。实验几乎成了理工科的代名词。最近几年很火爆的美剧《生活大爆炸》,里面4个物理学宅男的主要活动场所,除了各自的居所之外,几乎都在实验室。实验室已经和医生的白大褂一样,成了理工科研究者一种身份标志了。
理工科的研究,简言之,就是综合已有的资料,提出问题、设计实验、加以验证,最后得出结论。寥寥几个字当然很难反映出实验的艰难程度。举个例子,通常情况下,为了验证实验数据是否可靠、是不是偶然现象,就得反复进行多次。如果重复性好,才能算作有效数据,否则就得放弃。比如在分子生物学研究中,要研究一个特定基因的功能的话,假如得出一组数据的实验周期需要半年,那么获得3次数据就需要一年半。
理工科研究就是做实验吗?
答案当然是否。比如上面所说的《生活大爆炸》,里面最出风头的谢尔顿,就不是实验物理学家,而是一个理论物理学家。从他嘴里蹦出来的那些词汇,比如曲面空间、弦理论之类,于他而言,更多的是通过建立数学模型的方法来进行计算和完善的,但对他的室友莱纳德和他的另外两位搞实验物理学和空间工程的朋友来说,就得通过各种实验方法来证实未知正确与否的理论了。
20世纪初是理论物理学的光辉年代,出现了爱因斯坦、普朗克、玻尔、德布罗意、布喇格父子等一群至今为人津津乐道的理论物理学大师。现今世界上最著名的物理学家,剑桥大学的霍金教授也是一名理论物理学家。而中国人最熟悉的华裔诺贝尔奖获得者,杨振宁教授和李政道教授,他们所从事的获得诺贝尔奖的研究,同样是理论物理学的范畴。作为中国科学研究最高机构的中国科学院,就下设有理论物理研究所,专门从事理论物理研究。同样对实验要求不高的还有理论数学、系统工程等专业。这些专业的共同特征是数理基础要求高,通过数学模型而非物理模型来总结客观规律并进行预测。这种特征也体现在数学与其他学科的交叉学科的研究中。
另一个对实验依赖程度比较小,平时容易被人忽视的是软科学专业。像科学技术史、科技管理、科技政策、科学社会学等专业,它们具有显著的交叉学科特征。比如科学技术史,是理学专业下的一个一级学科,但在它之下的二级学科只在特定条件下,如涉及科技考古、技术史、器物鉴定与复原研究等时,对实验有较大的依赖性。
拿到博士学位是一生中学术的最高点?
压缩四大化学基础课学时,合理配置先修后继顺序河南大学原有的应用化学专业基础平台课程模块和化学专业基本相同。四大化学及其实验课时充足,基础非常扎实。但是,由于课时太多及先修顺序问题使得后续专业方向课程及专业选修课程的学习压力较大。造成第六学期和第七学期学生课业繁重,影响其考研、找工作及实践课程的学习;另外,专业课程完全地偏于理科,达不到理工结合,也缺乏特色。四大化学课程中存在的重复交叉内容,也很有必要进行删减、理顺。国家教学指导委员会也发行了相关指导草案,使得在保障四大化学教学质量的基础上,压缩学时成为可能。压缩四大化学学时,依照无机、分析、有机、物化的合理顺序依次排课,并在前四学期内完成全部教学,给后续以四大化学为基础的应用化学专业课程提供时间和空间。如无机化学及实验的学时压缩为54+36,在第一学期完成全部教学。分析化学及实验压缩为36+36学时,第二学期开课。同时,增设《仪器分析及实验》课程,共72学时,其中讲授36学时,实验36学时。这主要是因为目前仪器分析在工业生产和科研中广泛应用,要求必须加强此课程。有机化学和物理化学都为108学时,分为(一)和(二)分别提前到第二学期和第三学期开课,相应实验和课程同学期开设,并在第五学期前完成全部四大化学基础课程。
增设必要工科基础课程,夯实工科基础应用化学专业兼具理科和工科的特点,需要有坚实的化学基础理论还需要兼具必要的化工基础理论。原有的《化工基础及实验》是为非工科化学类专业开设的基础课程,已远远不能适应目前应用化学专业的培养目标。因此,必须采用化工基础理论课程———《化工原理及实验》取代原有的化工基础及实验课程。《化工原理》是以四大化学为前修课程的一门化工基础理论课程。开设学时设定为72+36学时,分别在第四学期和第五学期开课。《化工原理实验》课程设置36学时,第五学期开课。此外,工科学生的培养,尤其是化工方向,离不开相应的电子电工学基础以及工程制图或化工制图等方向的课程。在保证数学、物理等学科基础平台课程的基础上,必须在专业基础平台课程中增设《电子电工学及实验》和《工程制图》课程及金工实习环节。《电子电工学及实验》设置共72学时,其中36学时讲授,36学时实验,第三学期开课。《工程制图》设置为54学时,第三学期完成课程教学。金工实习2周,第五学期进行。
开设“宽口径”专业选修课程模块应用化学还是一个包容性很强的学科。从全国重点高校的应用化学专业培养方案来看,各个高校的专业课程体系特色模块差异较大,但是都体现自己的科研特色。例如北大,具有核药物化学、辐射化学和辐射高分子、超分子化学与材料、新能源与材料和核环境化学5个特色研究方向,并开设应用辐射化学、应用放射化学等方面的选修课程。因此在专业课程设置中必须和学科科研特色结合起来,开设相关课程。根据自身学科科研特色以及师资力量,我们设置3类可供选择的专业选修课程:偏向理学的应用化学方向模块课程、偏向工科的专业方向模块以及高分子材料方向模块。此外,根据目前我院教师们的学术专长、特色研究方向和未来发展趋势,开设了应用化学前沿讲座、日用化学品、阻燃技术,农药化学、高分子助剂及应用、染料化工与助剂、催化原理、精细化学品开发与设计等选修课程,开阔学生视野的同时,分享老师们研发产品的经验、教训以及研发思路。
以“大论文”为抓手,强化实践教学环节
实践教学是培养学生创新能力和应用型综合人才的重要环节。在强化“基础课程实验—专业实验—金工实习,工厂见习和顶岗实习—毕业论文”多层次课内实践教学体系[2]的基础上,我们采用以毕业论文环节为抓手,强化实践教学环节。毕业论文是本科生人才培养链条中的一个重要综合性实践教学环节,对于保证人才质量、与人才市场对接是至关重要的。针对目前毕业论文环节设置不合理,时间短,任务重,监管不严的问题,我们采取“大论文”措施改革毕业论文环节,通过延长时间,注重过程,加强监管,使其真正成为“培养学生创新能力”的平台。“大论文”之“大”主要体现在:思想意识上对毕业论文重视程度的提高;毕业论文要求的拔高;毕业论文时间的增加;毕业环节和专业课程的关联与衔接更加密切;学生能力培养也更加综合、立体等方面。首先,毕业论文开始时间提前到第五学期,在学生专业基础课程学习完之后,即对学生开展毕业论文要求的教育,同时结合学院教师科研特色开展专业研究方向介绍,开阔学生视野,帮助学生了解相关研究领域、研究方向,并在此基础上双向选择学生感兴趣的课题和指导老师。然后根据课题,在指导老师的指导下,使学生有目的地选修必要的专业选修课程,为进入课题研究打下扎实的理论基础。结合第五学期设置的文献检索课程和专业英语课程,在相关课程教师和课题指导老师的共同指导下,围绕自选课题进行相关文献信息的检索,和专业文献的阅读与翻译,相应考核成绩分别记录为文献检索及专业英语的课程成绩。第六到第八学期,学生进入实验室,在指导老师的指导下进行课题的初步探索。并在课题老师的指导下继续选择必要的专业课程进行学习。这个过程中,实施论文中期检查回报和毕业答辩的监管。严格管理程序,设置必要的奖励机制和淘汰机制,激发学生的主动性和创造热情。
增加学生选课自由度,逐步实现自我规划,自我培养
兴趣是最好的老师,是人们主动去求知、去探索、去实践的源动力。并且传统的理学“精英教育”人才培养模式,和“大众化教育”的现念相悖,也不符合社会和人才市场的需求,使得一些不擅长逻辑思维的学生体会不到学习的乐趣,造成教育资源的极大浪费;另一方面,培养了众多远大于社会需求的研究型人才,而社会和经济建设急需的应用型人才得不到满足。进入大学第五学期以后,学生已经具备了必要的应用化学专业基础知识和技能,有必要引导他们根据自己的兴趣和爱好选修专业课程,实现个性化教育[3]。因此,必须增加选修课比例,扩大选修课程范围,为发挥学生学习的主动性和创造性留有充分的空间,使学生的个性和人格得到充分地、健康地发展。表1是河南大学课程设置及学分分配表。我们在专业选修课程模块设置了大量可供选择的课程,这些课程可以分为三类,以满足学生个性化的需要,增大了学生选课的自由度,也使得学生的自我规划,自我培养成为可能。选修课程的学分从原来的12学分提高到36.5学分,选修课程总比例达30.1%。当然,为避免个别学生的盲目性,选修过程是和前述毕业论文实践环节相结合的,在论文指导老师的指导下,结合学生的兴趣进行的选择。此外,我们还采用积极支持低年级学生自由选择参与的开放实验、创新实验以及高年级大学生的课程设计大赛等课外科研创新活动。注重课内与课外、校内与校外的实践教学活动形成有机的整体,以全方位“立体”的教育模式实现教育目的。#p#分页标题#e#
关键词:工程化素质;培养;应用化学;教学改革
应用化学专业是以化学学科为基础的应用型理工科专业。国家教育部颁布的本科专业目录明确规定:应用化学专业属于理科专业,毕业生可根据所在学校教学计划及培养目标授予理学或工学学士学位。这说明应用化学是以理为主的理工结合专业,是研究化学理论在相关领域中应用的理科专业,是产品开发或技术应用型专业,而不是工科专业。但是,从应用化学学位授予现状来看,学士一般授予理科学位,硕士则可授予理科或工科学位。说明应用化学具有工科专业的特点。另外,目前全国有近400所高校开设应用化学专业,覆盖本、专科不同层次和理工、农林、师范等不同类型高校。其中大多数是新办或改办的。大量的应用化学专业毕业生除了小部分从事教育、研究和质检等行业工作外,其余的势必要进入企业从事产品开发和工程管理工作。而当前相当数量的本科生毕业后在工作中感觉实践能力和动手能力较差,进而影响到创新能力的提升,最终势必限制其职业发展。因此,在本科阶段,应用化学专业学生应该具有一定的工科或工程化素质,对其研究生深造或工作实践打下工程化基础具有重要作用。
另一方面,当前,地方本科院校是我国高等教育发展的重要新生力量,此类高校大多能够把握形势、明确定位,以地方性、应用型为办学方向,走特色化发展道路。此类高校更要防止一味追求大而全、赶研究型大学的时髦、进而陷入同质化的境地。因此,此类高校在特色发展中,工科专业的培育和发展更应从基础抓起,在使学生掌握基本工科课程知识的同时,应使学生具有基本的工程化素养。
针对目前国内应用化学专业数量多、方向杂、规范性不足等问题,参照近期教育部专业教学指导委员会制定的教学基本要求,结合许昌学院应用化学专业多年来的建设体会,发现传统教学模式存在的问题:首先,没有特色,或没有按特色化发展去设置培养方案;其次,师资力量薄弱,实践教师人员匮乏,双师型教师几乎没有;第三,教学方法仍流于说教;第四,实践环节不符合工程化素质人才培养。本文相应地从创新培养方案、灵活师资培养、案例法教学、实践教学改革等四个方面论述了以工程化素质培养为导向的教学改革。以期为规范和办好应用化学理科专业提供理论依据和实践经验。
一、创新培养方案
从当前我国地方高校中应用化学专业设置的范围来看,有趋同的倾向。对于像许昌学院这样的地方新升本院校,如果不走特色化道路,势必在激烈的竞争中惨遭出局,对应用化学专业来说更是如此。我校的定位为地方性、应用型、服务中原城市群建设、依托地方经济发展、目前通过校企合作、服务经济对改造专业建设、推进学科建设起到了显著的作用。对以往单纯旨在培养研究型人才的培养方案加以调整,注入了工程化、应用型人才培养的元素。首先,将“工程实践”能力作为一项重要的技能写进培养目标中。其次,在培养规格中增加“工程实践”能力一条,具体阐述为“具有将产品实现从实验室规模到工业规模的认识和初步能力”。最后,最根本的是课程设置目标更加明确、为专业特色服务的目的突出,凝练了专业方向,加强了专业课分量和深度。
2010年之前,应用化学专业完全按照理科专业模式设置,专业课除了四大化学、仪器分析、化工基础等必修课之外,选修课则是按照四个模块设置,具体为,纳米材料模块:纳米材料学、纳米材料的检测与表征、应用X射线衍射技术。光电材料模块:新能源材料、太阳能电池材料、光功能材料。工业分析模块:色谱与分离、光谱分析、环境分析。化工模块:化工制图、反应工程基础、化工分离技术。其它的选修课则有催化、有机合成设计、应用电化学、无机合成化学、精细化学品化学、化学工艺学、化工产品开发概论等以及一些必修课选论(主要为考研学生开设,主要是讲解典型例题,如物理化学选论等)。从上述课程设置来看,课程模块太多,每个模块课程单薄;必修课基本完全是专业基础课,而专业课则直接过渡选修课,专业课设置薄弱,显然不能满足专业特色方向设置对课程的要求。因此,2010年后,我们对应用化学专业设置了两个方向,分别是精细化工和高分子材料,相应地设置了必修课(专业基础、专业课)和选修课(专业课),加深了专业课程基础,凝练了方向,取得了良好的效果。具体为,精细化工模块:精细化工工艺学、精细有机合成单元反应、精细化工过程及设备、精细化工实验。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、表面活性剂、涂料、胶黏剂、香精香料、纺织助剂等,可任选。高分子材料模块:高分子物理、高分子化学、高分子实验、高分子材料加工。相应的选修课有化工产品开发概论、分离工程、材料学、塑料、橡胶、纤维等,可任选。
二、灵活师资培养
教师给学生上课,并不是简单地照本宣科、传递知识,而是要培养学生认识问题、分析问题、解决问题的能力。因此,教师要掌握的就不仅仅是书本知识,更多的应该是见识,即真正的工程实践经验、理论在实践中的应用实例。
当前,地方高校处在高速发展和扩张之际,每年都会招聘一批新教师。但是,限于政策,这些新教师主要是刚毕业的博士、硕士,基本没有教师的从业经历,更没有企业实践经验。因此,教师自身对实践教学、企业生产等没有基本的认识。我院同样面临此类问题。我们的解决方法主要从三个方面入手,即理科向工科转变;攻读学位和专业培训结合,以专业培训为主;企业技术人员兼职承担理论教学和实践教学,以实践教学为主。
第一,理科背景教师向工科转变。首先要明确专业建设的需要,让理科教师产生我要转变的原动力;其次,从政策和经费上支持理科教师的工科能力进修和培训。第二,在企业内进行专业培训。比如,新教师报到入校后,在第一学期被派往企业定岗实习,期间对车间工艺、设备和部分工段操作基本掌握。在学期开始后,还安排其在老教师带领和指导下赴实习单位进行指导学生实习工作。另外,在第二年该新教师即将承担实习指导任务前的暑期,学院会安排其先期赴企业进行轮岗实习学习,掌握实习的第一手资料,提高其指导和教学水平。经过这样两年的学习、培训和指导训练,到第三年该新教师独立指导学生实习时,已经具备能够圆满完成实习指导任务的能力。该教师自身的工程实践能力的提高无疑为学生工程化素质培养提供了保障。第三,充分利用好企业师资。由企业技术人员兼职承担实践教学任务。我们对实习单位的技术人员作为师资的利用包括几部分,除了在学生实习时给学生讲解之外,还在对我方新进教师进行师资培训、来我校进行课程辅导和讲授中承担重要角色。我们采取灵活的待遇方案,使企业技术人员的积极性得到提高,我院的教师和学生均得到全面的培训和辅导,对提高实习水平和效果起到很好地促进作用。
三、案例法教学
案例教学法是在教师的引导下,再现案例实景,把学生带入特定事件的现场,通过深入角色,提高学生实际运用知识能力的一种教学方法。实践结果表明,该方法对促进学生更快、更深理解和掌握基本知识有明显成效。
应用化学专业讲授的专业课不但有理论性强的课程还有实践性强的课程。前者如物理化学、反应工程;后者如精细化学品化学、工业催化、表面活性剂化学等。国外教育界有句名言:告诉给我,我会忘记;演示给我,我会理解;让我参与,我会学会。但是,让学生理解掌握知识点不可能完全通过实验来实现。所以我们通过案例教学法有效实现了此目标。
根据学生的认知水平和规律,我们采取了从“告诉”“演示”“参与”的模拟步骤,循序渐进,使学生易于理解和掌握知识点。当然,其中的“参与”步骤更多地仍是通过课堂模拟讲述或结合实验实践课程来实现。首先,在一系列活生生的案例基础上提出学生感兴趣且切中基础理论核心的问题;然后回答问题,逐步深入,反向推理,最终使学生对物理化学的基本原理很轻松、很自然地理解、掌握、接受;最后要强调掌握部分重要的参数和指标。这样的结果就使学生掌握了基本且必要的产品作用原理和重要性能参数,符合教学要求和就业入门的目的。
该步骤示例如下:首先引出案例,例如提到农民锄地的原因,有的学生认为是松土,而正确答案应是保墒。因为土壤中有很多气孔,类似于毛细管,由于附加压力的作用,导致水分和养料丧失,锄地可以破坏毛细管,起到保留水分和养料的目的。接下来分析该案例,提出涉及的原理和知识点,即毛细管的附加压力及其产生原理(书本上的理论知识)。从土地水分丧失联想到毛细管产生附加压力,再到拉普拉斯公式和开尔文公式,从生活化的案例到理论知识的轻松理解和掌握。
其次,用生活中的多个实例来显示表面活性剂的其它作用。例如,透明状、水溶性注射针剂生产中表面活性剂的增溶作用;化妆品和农药乳状液产品中表面活性剂的乳化作用;墨水的制备中表面活性剂的分散作用;浆料中表面活性剂的消泡作用;在新型纺织品材料中的防水、防污作用等。从这些实例继续讲述胶束、表面活性剂的两亲性结构、性能参数(CMC值、HLB值)等重要理论知识就很容易被学生接受和理解掌握了。
以“表面活性剂”部分为例。首先引入肥皂和洗衣粉的实用案例。肥皂和洗衣粉是人们日常生活经常接触的化学品,可谓是“看得见摸得着”的例子,虽然可能部分学生对这类洗涤剂有初步的认识,但真正了解其洗涤作用原理的并不多。因此,此案例满足“听说过但不熟悉”的要求。在运用多媒体教学时可在肥皂和洗衣粉的种类、造型、颜色以及使用对象和部位等方面充分展现其多样性,使学生认识到该类日用品还有很多“高端产品”,还有很大的开发空间和前景。在此过程中还可以简要说明肥皂的来历等科技发展历史。
四、实践教学改革
实践教学改革分别从实验课、实习实训和毕业论文(设计)三方面开展。
传统的实验课以验证性实验为主,且内容陈旧,达不到培养学生创新能力的目的。我们的做法是改进传统实验项目、引入教师科研课题和企业课题。
首先是内容陈旧,部分实验项目已被证明不适合本科实验训练、锻炼动手能力,或难以体现知识重点,需要改进。比如,物理化学实验中测定电势-pH曲线项目主要的考查目标为理解一定条件下能斯特方程中浓度的负对数即pH值与电势φ成正比,并掌握pH值测定的原理。但事实上学生对此兴趣不大,感觉这是必然的,老师在讲的时候已经把结果给展示了,没有创造性。因此,我们增加了电极的原理和组装、pH计的原理和组装实验,放在测定电势-pH曲线实验之前,使学生亲自组装了电极、pH计,到测定电势-pH曲线时自然理解清晰、操作得心应手。
引入教师科研课题和企业课题。首先使学生接触实际存在或生产中的问题,对培养其求知欲和提高探索的兴趣具有显著作用,同时还培养了学生的专业自信;其次锻炼了教师,增强其将理论与实验实际相结合的能力。
实习实训按一般常规情况就是带领学生去工厂实习几周,请工厂的技术人员讲课,然后参观生产车间,就算完成生产实习任务。结果是每年学校都要投入大量的财力,学生实习则走马观花,成了走过场,效果自然难以体现。
目前,在前述加强师资的前提下,使得我们拥有了一定的工程化素质的教师队伍,结合企业技术人员,为做好实习实训打下了良好的人力资源基础。另外,我们采用了新的管理模式和综合实习实训考核方式,起到了较好的效果。具体做法为:管理采用封闭管理、集体上下班、随时考勤等,保证学生的实习时间和在岗率;考核不但要参考其实习报告,还要引入笔试和面试、单独岗位操作和答辩等,保证了学生真正掌握、理解生产过程,起到实习的目的。
毕业论文目前面临的最大问题是学生由于要备考研究生,导致实验时间难以保证。我们的改进做法是:其一,严格毕业论文(设计)出口机制,让达不到要求水平的毕业论文(设计)作者延期毕业,重新答辩,使学生重视,教师认真对待。其二,一部分学生在大二或大三即进入教师实验室,进行科研创新实验。每年学期初由年级辅导员、班导师向有需求的教师推荐一些学有余力、感兴趣的学生去进行科研创新实验。对学生巩固实验课所学的技能和知识有显著作用,还可培养其实践动手能力,另外还可以为毕业论文写作打下基础。其三,毕业论文或设计可以与毕业实习结合。通过延长企业实习时间,并提炼出课题或模拟出设计任务让部分感兴趣的学生选做,这样就可以使学生提前了解了课题的背景,为做论文或设计打下了坚实的基础,同时节省了时间。
五、效果与探讨
2010年以来,我院应用化学专业通过上述教学改革,取得了明显成效:
第一,青年教师投身于教学改革的热情更加高涨,并从工程化素质提升和教学过程中得到成长。3年来,青年教师积极总结教学经验并申报教学研究项目,共获立项校级教研项目4项,发表教研论文5篇。同时,有2位教师获聘副教授,2位教师获聘讲师,其中有2位教师获聘双师称号。
第二,学生动手能力和解决问题的能力得到提高。首先在后期实验中,学生的动手能力显著提高,比如物理化学实验,90%的学生能够在3个学时的规定时间里保质保量完成实验任务,而在过去则一般需要延长1个学时才能完成;其次,学生参与教师科研创新实验的积极性空前高涨,毕业论文质量也相应大幅度提高;最后,3年来,学生参与“挑战杯”创新大赛、企业奖学金项目、校级创新课题等立项、获奖共计35项。
第三,学生学习成绩提高,考研录取率显著升高。从2002级到2009级,考研录取率从最早的10%上升到60%。这固然与学生的刻苦学习有关,但显然与上述教学改革有一定关系,尤其是实践教学改革结出了硕果,比如提高了学生动手能力、增强了其考研面试竞争力这一结果,势必会提高学生被录取的机会。
参考文献:
[1] 张群正.应用化学专业与实践研究[J].化工高等教育,
2004,(3):30-33.
[2] 唐冬雁,李文旭,强亮生.工科院校应用化学专业建设
的研究与实践[J].中国大学教学,2012,(1):39-
40,55.
[3] 杜焰,易奇志,杨先振.高校主导模式下应用化学专业
创新人才培养[J].高等理科教育,2012,(1):123-
126.
[4] 许嘉,刘金彦,周建梅,等.应用化学专业建设的实践
与思考[J].当代化工,2011,40(4):400-402.
[5] 张华峰,陈天华.运用案例教学策略推进课程创新教育
[J].中国农业教育,2005(3):47-48.
[6] 钟婵娟,包红,孙德四.以职业为导向的应用化学专业
人才培养模式改革与实践[J].江西化工,2011,(1):
8-13.