工科化学教学体系改革思考

工科化学教学体系改革思考

摘要:针对江西理工大学工科化学基础理论课程教学体系、实验教学体系以及实践教学体系进行了探讨,提出了理论教学指导实验教学,实验教学辅助理论教学,科学研究与实验教学相结合的教学模式。开发出新的实践教学体系,强调师资队伍建设的重要性,从而培养现代化建设的应用型人才。

关键词:应用型人才;工科化学;教学体系;改革

化学应用于很多技术领域,科学技术源源不断地转化为生产力。21世纪综合国力的竞争,重要的考量标准是科学技术,科学技术发展的基础是教育。高等教育的发展要与时俱进,适应社会的飞速发展,为此,必须深化教育思想及观念转变,不断提高教学质量和教学水平,工科化工教学体系的改革尤为重要。

一、基础理论课程教学体系

在工科化工类专业人才培养中,化学系列课程是培养方案中的重要基础之一。经过数十年的教学改革,国内主要形成了两种化工类化学基础理论课程体系,即以物理化学为枢纽的两阶段化学理论课程教学体系和以化学原理为先导的一阶段化学理论课程教学体系。两阶段化学理论课程教学体系第一阶段,以化学原理为基础,设置无机化学、有机化学、生物化学、分析化学等课程;第二阶段,以物理化学为基础,设置物理化学、化工原理、反应工程等基础课程[4]。一阶段化学理论课程教学体系首先设置物理化学课程,提高大一化学课程(无机化学、有机化学、分析化学等)的起点,减少内容上的重复。经过多年教学研究与实践,并结合国内部分院校实际情况,从教学实践和生产需要出发,在原教学体系基础上对化工类课程体系进行了调整(主要针对物理化学教学阶段进行了调整),使化工类化学课程体系基本与上述第一类课程体系对应。以无机化学、有机化学、分析化学为先导,为学生掌握基本的化学原理打下坚实的基础。在第二阶段开设了物理化学、化工原理、反应工程、化工设计等课程,使学生能更加系统地学习专业知识,不断融汇贯通。在教学过程中发现,物理化学教学存在着与无机化学、分析化学等课程内容重复问题,如化学平衡、热力学、动力学等知识在无机化学与物理化学当中都有介绍,分析化学、物理化学中都有关于溶度积等知识点;在物理化学课程中,缺少量子力学基础内容。针对这些问题有两种解决方案,方案一[5-6],对原来四大基础化学课程(无机化学、有机化学、分析化学、物理化学)内容进行整合,去掉内容重复部分,突破二级学科界限,以化学原理为主线,结合无机、有机、分析化学,严格按化学学科的科学性和系统性进行课程建设,使化学基础形成统一体,组成新的教学体系,可定名为化学基础教育。方案二[4,7],优化物理化学课程教学内容,做好与先修课程中相关内容的衔接与分工,调整物理化学与无机化学、分析化学等课程相重复的内容,加强与后续课程的联系,增添与后续课程相对应的内容。从化学理论课程教学体系整体出发,结合学校实际情况,第二种方案更具可行性。

二、实验课程教学体系

传统的实验教学模式存在诸多弊端:验证性实验多,综合性、设计性实验少;过分重视实验结果,不注重实验过程;实验内容比较陈旧,不适应现代科学发展的需要;实验内容与实际生产应用没有有效的结合[8-9]。重视实验过程中实验基本素养、科学思维、创造能力的培养.实现实验教学与理论教学的结合。实验原理来源于理论知识,理论知识指导实验教学,实验教学使学生掌握化学理论知识,补充理论教学无法实现的内容,将理论教学升华。

(一)改革化学实验课程教学体系

将所有实验课程整合成基础化学实验、专业实验、创新实验三大模块。在前两大模块中,设置验证性实验,综合性、设计性实验,研究性试验。验证性实验可以使学生掌握基本理论知识、基本实验技能;综合性实验使学生深入了解多个学科知识点,更全面地了解所学专业知识;设计性试验增加了学生的自主性,使学生对理论知识的认识和实验能力上升到一定高度;研究性试验具有一定的原创性和综合性,可以有效培养学生科学思维与创造能力。基础化学实验是将原有的四大化学实验体系重新编排与整合,合并四大实验当中交叉重合部分,做到实验教学与理论教学进度一致。基础化学实验更加注重学生对理论知识的掌握以及基本实验技能,以验证性实验为主,综合、设计性实验循续渐进。专业实验是指工科化学专业的专业课程当中所涉及到的附属实验,如化工原理实验,反应工程实验,分离工程实验。在专业实验中,降低验证性实验的比例,以综合、设计性实验为主。创新实验是利用课余时间,学生做一些自己感兴趣的研究课题。创新实验与科研类似,学生自行设计实验方案,学校提供仪器设备及药品,课题中遇到的疑难问题,可以查阅文献资料、请教老师。实验完成后提交论文,而不是简单的实验报告。工科化学实验教学新模式保留了原有验证性实验,增添了综合设计性实验、研究性试验和创新实验。根据教学阶段的不同,不同类型的实验各有侧重,从而保证学生的学习效果,培养全面发展的创新人才。

(二)科研与实验教学相结合

科学研究是指对一些现象或问题经过调查、验证、讨论及思维,然后进行推论、分析和综合,从而获得客观发现的创新活动,其基本任务是探索、认识未知[10]。大致分5个阶段,选择研究课题、搜集资料、研究设计实验、整理分析、得出结果。在本科工科化学教学改革的过程中,重视科学研究是社会发展的需要,是培养新时代创新人才的需要[10]。本校的实验设备齐全,教师大多都有自己的研究课题和经费,为学生进行科学研究提供了平台。科学研究主要针对大三及以上学生。大三学生开学之初,各学院举办师生见面会,教师向学生介绍自己的研究课题,学生根据自己的兴趣爱好选择1至3个课题。根据学生所选课题以及教师限定的学生名额,教师和学生之间协商、微调,确定学生的研究课题。在这个环节,改变了以往教师指定课题,学生被动接受的局面,调动了学生学习的积极性。学生通过阅读文献,根据研究课题,初步设计实验方案,教师对学生的实验方案进行可行性分析,做出评价和指导意见,师生之间进行广泛的交流和沟通,最终确定实验方案。在此环节,锻炼了学生搜索文献和阅读文献的能力,同时学生深层次考虑问题,解决问题的能力得到了充分挖掘。学生定期汇报实验过程中所遇到的问题,解决方法,以及下一步的实验计划,教师对学生进行指导。在学生将实验任务完成后,进行实验数据的整理及分析。此环节锻炼了学生的基本实验操作能力,发现问题,分析问题以及解决问题能力。整体把握学生在实验过程中发现、分析及解决问题能力,这也是考核的重点内容。与此同时,实验数据,以及课题前景也作为考量标准。

三、构建新的实践教学体系

应用型人才培养是社会经济发展的客观要求,社会经济发展需要大量实践能力较强的高级应用型人才,这方面德国、美国等有许多成功经验[11]。近年来,合肥学院在借鉴德国应用科技大学人才培养的成功经验方面进行了一些探索,引起世界500强企业如大众、博世、西门子等公司的兴趣,纷纷主动寻求与其合作[12]。作为工科专业,应当顺应时代的发展,注重实践能力强的应用型人才的培养。以培养工科化学学生实践能力为目标,围绕“学习理论知识-实验室基础实验-企业项目实践与应用”为主线,结合本科生专业所学核心基础课程和认识实习、生产实习、毕业实习、毕业论文等课内课外实践活动与创新创业活动,开发出以企业项目驱动下的实践教学体系。工科化学学生的毕业论文和毕业设计来自企业,真题真做,把设计落在产品上,从而做到能力培养与素质教育相结合、第一课堂与第二课堂相结合、校内与校外相结合、产学研相结合。学生在加深理论知识理解的同时,提高实验动手能力,独立思考、研究问题,学会合作解决问题,进而获得专业实践技能和创新能力。

四、加强师资队伍建设

在课程改革的过程中,教学效果和质量的好坏,主要取决于教师的教学水平,应当注意教师队伍的建设和教学水平的提高。根据国务院《关于加强教师队伍建设的意见》,以形成一支师德高尚、业务精湛、结构合理、充满活力的高素质专业化教师队伍为教师队伍建设的总目标,大力加强教师思想政治教育和师德建设,不断提高教师专业化水平,为国家和社会培育品学兼优的人才。青年教师是学校的未来和希望,为进一步提升青年教师的教学能力,建设一支师德高尚、素质精良、教学和科研能力兼备的高水平青年教师队伍,试行青年教师导师制,为青年教师配备专门的指导教师,由导师在师德、教学、科研诸方面对青年教师进行指导和培养。与此同时,提供青年教师出国留学深造机会,学院每年都有一定的名额供青年教师申请。

参考文献:

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[2]胡英,叶汝强.工科化学系列课程改革探讨(Ⅱ)[J].化工高等教育,1996(3):11-14.

[3]朱裕贞,刘士荣,叶汝强.工科化学系列课程改革探讨(Ⅲ)[J].化工高等教育,1997(1):7-9.

[4]王国平,李浩然.工科化学系列课程改革的深入探索与实践[J].化工高等教育,2002(3):34-36,.

[5]徐瑛,周宇帆,刘鹏等.《工科化学概论》系列教材建设的研究与实践[J].大学化学,2010,25(6):17-19.

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[8]蔡颖.工科化学实验教学的改革[J].中国冶金教育.2006(2):31-33.

[9]朱绒霞.工科化学实验教学内容改革的探讨[J].实验室科学,2010(5):42-43.

[10]佟光霁,李存贵,王威,等.论科学研究与经管类研究生创新能力的培养[J].成功(教育),2011(12):297-298.

[11]秦悦悦.高校应用型人才培养模式的研究[D].重庆:重庆大学,2009.

[12]胡建华.大学科学研究与创新型人才培养[J].现代大学教育,2009(4):1-4.

[13]孙璐洁.独立学院课堂教学质量评价体系的设计与应用—以江西理工大学应用科学学院为例[J].江西理工大学学报.2011,32(6):81-83.

作者:熊道陵 邱萍 罗序燕 张彩霞 李金辉 舒庆 单位:江西理工大学冶金与化学工程学院