化学实验教学创建与实践

2022-09-21 15:44:30 来源:写作指导

化学实验教学创建与实践

摘要:

根据农业院校实际,提出了省级化学实验教学示范中心的建设目标和功能、教学团队、管理队伍、管理制度以及网络信息平台的具体建设内容。通过优化整合全校的化学实验教学资源,创建了具有农科特色的省级化学实验教学示范中心。加强实验教学的改革,构建了理论与实践教学结合,课堂教学与课外创新结合,校内实验与校外实习结合的多元化的教学模式。强化实验室管理,实行实验室开放管理的科学化,实验内容开放的多样化和开放时间的自主化。通过多年的建设,中心在促进实验教学改革、培养学生的创新能力、推动学科建设、发挥对内的教学服务和对外的交流和辐射功能等方面取得了较好的效果。

关键词:

农业特色;化学实验教学中心;开放管理;创新人才培养;辐射作用

0引言

华南农业大学是一所以农业科学为优势、生命科学为特色,立足广东、面向全国,农、工、文、理、经、管、法等多学科协调发展的教学研究型大学,目前共开办本科专业94个,其中每年有30多个专业6000多名学生学习化学实验课程。化学实验室在培养农科学生的化学综合素质和提高应用创新型人才质量方面具有十分重要的地位[1-2]。早在2005年,广东省教育厅根据教育部颁发的《关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》[3],开展了省级实验教学示范中心的申报和评审工作。学校整合全校的化学教学资源,积极创建省级实验教学示范中心。2005年10月被确立为广东省第一批高等学校实验教学示范中心立项建设项目。通过多年的建设,中心在优化教学资源、促进实验实践教学改革、提高实验中心仪器设备的利用率、培养学生学习的创新能力、发挥中心对内的教学服务功能和对外交流和辐射功能等方面取得了一定的成绩,并达到了预期的建设目标。2014年9月,中心的建设项目顺利通过广东省教育厅省级实验教学示范中心验收,并被认定为省级实验教学示范中心[4]。

1中心建设背景

21世纪初期,学校根据各学科人才培养和科学研究的发展要求,以学科建设和实验教学体系改革为先导,以实验室内涵建设为核心,对实验室组织结构进行了新一轮的整体优化、系统构建和重组整合。将校级实验教学中心纳入学校现代化实验室新体系建设。实验室实行校、院二级管理,并在2001年的“华南农业大学实验室规程实施办法”中明确了学校实验室的管理体制,实验室管理部门和实验室工作人员的职责。实验中心实行主任负责制,实验室主任由学校聘任。实验中心对教育教学资源进行统筹调配,对各功能实验室的进行管理,打破了“学科壁垒”,实现了资源共享,提高了实验室和仪器设备的使用效益。

2中心建设目标

坚持以现代教育思想为指导,以学校优势的农业学科、特色的生命科学、应用化学省级重点学科和化学工程与技术硕士点为依托,以本科教学为中心,以实现实践教学资源的优化、共享与开放为基础,以实践教学改革为核心,以培养学生的实践能力和创新能力为目的,以开放性、创新性、先进性和示范性的建设思路为导向,加大投入,聚合人才,突出重点,强化特色,将实验中心建设成教学理念新颖、教学体系先进、实践教学条件和队伍一流、教学和管理水平较高、教学效果和特色显著,在广东省乃至全国有一定影响的实验教学示范中心。

3中心建设内容

3.1功能实验室的建设

(1)公共基础化学实验室。该实验室主要承担农学、园艺、茶学、林学、园林、草业科学、资源环境科学、森林资源保护、植物保护、动物科学、动物医学等农科专业,生物科学、生物技术、生态学等理科专业,生物工程、食品科学与工程、环境工程、材料科学与工程和能源与环境系统工程等工科专业的“基础化学实验”课程[5]。每年参加基础化学实验的本科专业有30多个,学生人数超过4000人。(2)化学类专业基础实验室。该实验室主要承担应用化学、材料化学、制药工程和动物药学等专业的“无机化学实验”、“有机化学实验”和“分析化学实验”等基础课程实验。(3)物理化学和计算化学实验室。该实验室承担应用化学和材料化学等专业的“物理化学实验”、“理论化学实验”和“结构化学实验”等相关课程,以及化学工程与技术等专业研究生“晶体结构解析”课程。(4)化学合成实验室。该实验室一方面承担化学工程与技术等专业研究生的“现代化学化工实验技术”课程,应用化学、材料化学、制药工程和材料科学与工程等专业的无机合成、有机合成学等专业课程实验教学;另一方面还承担应用化学专业的“设计性实验”、“研究性实验”和“综合性实验”等课程。(5)化学生物学实验室。该实验室承担化学工程与技术等专业研究生的“天然活性成份的分离鉴定”课程,化学生物学专业方向的“植物化学成分的提取分离”、“化学生物学实验”和“生物化学实验”等课程。还可为学生的毕业论文和创新活动服务,用于天然产物的提取与分离,抗菌和抗病毒等生物活性测定。(6)现代分析与测试实验室。该实验室承担化学工程与技术等专业研究生的“现代仪器分析方法与原理”课程,应用化学和材料化学专业的“现代分析测试技术实验”和材料化学专业的“材料物理性能实验”课程教学,还可以供研究生和本科生进行化合物结构表征,材料的光学、电学和热学等性能的测试。(7)材料化学实验室。该实验室承担材料化学专业的“无机材料实验”、“高分子材料实验”、“设计性实验”、“研究性实验”和“综合性实验”等课程,还可以为从事固体材料的制备、加工和成型等研究的学生提供服务。(8)学生开放和创新实验室。实验中心根据专业特点和学生的需求,建立了无机功能材料、聚合物材料、天然产物提取和精细化学品等多个开放和创新实验室,在老师和实验技术人员的指导下,由学生进行管理,为本科学生的毕业论文和创新活动、研究生的学位论文的开展提供平台[6-7]。

3.2重视教学团队建设

实验中心加大人才培养和引进力度,优化实验教学队伍,重点加强中青年教师队伍建设,通过国内培训与国外研修、校内培养与企业实践锻炼相结合,提高了教师的业务水平和综合素质。同时建立校外企事业专家到实验中心兼职授课的制度和机制,鼓励教师到企业进行合作研究,形成了一支结构合理和实践经验丰富的高水平、高职称、高学历、强能力的专兼结合的实验教学团队[8-9]。现有实验教师40人,其中教授15人,具有博士学位教师27人,占67.5%,研究生导师26人,聘请兼职教师10余人。

3.3加强管理队伍建设

实验技术队伍在实验室建设和管理中发挥的重要作用[10]。根据化学实验中心的特点,采用专职与兼职、教师与学生、本科生勤工助学岗位和研究生教学实践岗位相结合的管理模式。通过建立多样化的培训渠道和合理的聘任制度,提高了实验管理人员的技术水平、业务能力和服务意识[11]。现有的10名实验技术人员中,5人具有高级职称,为全校的研究生和本科学生的化学实验教学和创新创业等活动的开展提供了重要保障。

3.4规范管理制度建设

根据国家、广东省和学校有关实验室的管理政策和制度,结合化学实验中心实际,制定了“化学实验中心主任岗位职责”、“化学实验中心指导教师岗位职责”,“化学实验中心技术人员岗位职责”,“化学实验中心研究生教学实践岗位职责”和“化学实验中心本科生勤工助学岗位职责”等制度;在仪器管理方面,制定了“化学实验中心仪器管理制度”、“化学实验中心低值耐用品管理办法”,“化学实验中心大型仪器管理办法”,“化学实验中心实验器材损坏、遗失赔偿制度”和“化学实验中心维修管理办法”等制度;在安全与环保方面,制定了“化学实验室安全卫生制度”、“化学危险品管理制度”、“化学实验室突发事件应急处理方案”和“化学实验室“三废”处理办法”等制度,这些措施和办法的制定和执行,使化学实验中心的实验室管理更加精细化、规范化和科学化[12-13]。

3.5加快网络信息平台建设

①制作了化学实验中心网站,用于中心的仪器设备操作规程介绍、中心日常管理和信息的,并开设了化学开放实验室预约平台和仪器设备网上预约系统;②建立了广东省精品课程“基础化学实验”[5]、“无机及分析化学(含实验)”和“有机化学(含实验)”网站,内容包括课程和教学团队介绍、建设目标和实施计划,教学目标、教学大纲、内容体系结构、组织方式、教学方法与手段和考核方法,电子教案、教学视频、实验教学资源库和师生互动平台等,促进了课程改革和建设,提高了实验教学质量[14-15]。③与校内其他实验中心和省内其他高校建立了大型仪器共享平台。

4中心建设特色

(1)平台建设。通过优化整合教学资源,建立了具有一定特色的农科类化学实验教学平台。化学实验教学中心面向30多个本科专业的基础或专业化学实验教学,受益面大、影响面宽。(2)教学模式。加强实验教学模式的改革,以“面向产业需求,创新培养模式,优化教学体系,注重实践能力,突出应用特色”的教育理念,构建了理论与实践教学结合,课堂教学与课外创新结合,校内实验与校外实习结合的多元化的教学模式。(3)教学体系。通过加强实验教学改革,突破了多年来化学实验按照无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大化学实验开课的固定模式;在实验教学内容上,强化基本实验操作和技能训练,增加综合性、设计性实验项目,注重最新的科研成果与实验内容的有机结合,化学与农业、生物和材料科学等的交叉融合,充分体现农业院校的特色与优势。(4)实验室开放。通过加强实验室管理,实行了实验室开放管理,实验内容开放的多样化和开放时间的自主化,提高了学生的创新能力。实验教学中心具有开放性和示范性,不仅加强我校农学、生命科学等优势或特色学科的化学基础,而且发挥化学实验教学中心对内的教学服务功能和对外交流和辐射功能。

5中心建设的成效与成果

5.1改善了实验教学条件和环境

通过多年建设,新增实验教学场地约2600m2,新增仪器设备固定资产总值800余万元,新增仪器设备数750余台件,承担实验课程的门数由原来的12门增加到29门,实验项目由原来的128个增加到近300个,面向的专业由原来23个增加到43个,年实验人时总数由原来的21.25万达到46.36万。

5.2促进了教学与管理队伍建设

现有专任实验教师中,具有教授职称的教师比例由原来的10.2%提高到37.5%,具有博士学位教师的比例由41.0%提高到67.5%。教师队伍中有1人获得省级教学名师称号,4人被列为省级及以上“千百十”培养对象,16人列为校级“千百十”重点培养对象。应用化学实验教学团队于2015年7月被列为广东省本科高校教学质量与教学改革工程立项建设项目。通过实验室的建设,实验技术人员管理水平和服务意识明显增强,管理队伍中具有高级职称的比例由10%提高到31.2%。

5.3推进了实验教学改革与研究

中心教师承担校级及以上实验教学改革项目20余项,其中省级8项,在《实验室研究与探索》、《实验技术与管理》和《实验室科学》等期刊上发表教改论文近30余篇。其中“开放式农科化学实验教学中心的建设与实践”和“开放式农科化学实验教学平台的建设与学生创新能力的培养”分别于2008年和2013年获得华南农业大学教学成果一等奖,2014年获得广东省教学成果二等奖。

5.4提高了人才培养的质量

(1)本科学生的化学实验技能和创新能力明显提高。近几年来,学生参加化学实验技能大赛、材料创新大赛和“挑战杯”比赛等赛事,获得校级及以上奖励30余项,其中全国三等奖2项,广东省特等奖2项,一等奖6项。学生承担各级创新创业计划项目120余项,其中部级22项,省级24项。(2)研究生的科研能力明显增强。近几年来,研究生在《JournalofMaterialsChemistry》、《ChemicalCommunication》、《JournalofPowerSources》、《ChemicalEngineeringJournal》、《SyntheticMetal》、《JournalofSolidStateElectrochemistry》等国际期刊和《分析化学》、《无机化学学报》等国内期刊上发表科技论文120余篇,其中SCI、EI、ISTP收录70余篇,中文核心期刊30余篇。获得省级优秀学位论文1篇,校级优秀硕士论文12篇,多名研究生获得“南粤优秀研究生”和“广东优秀学生(研究生阶段)”称号。

5.5促进了学科和专业的发展

近几年来,新开办了制药工程、材料科学与工程本科专业;应用化学专业分别于2005,2010和2014年被评为广东省名牌专业、特色专业和应用型人才培养示范专业;材料化学专业于2014年被列为省级综合改革试点专业,制药工程于2015年被评为校级战略新兴产业特色专业;“基础化学实验”和“无机及分析化学“和”有机化学“获得广东省精品资源共享课程;化学工程与技术获得一级学科硕士学位授权点,应用化学被评为省级重点学科。

5.6拓展了实验中心的社会服务功能

通过化学实验中心的建设与开放,教师获得省级及以上项目明显增加。近几年来,获得国家973项目子课题和国家自然科学基金16项,省自然科学基金12项,省科技计划项目30余项。自从2011年承办首届广东省大学生实验室安全与环保知识竞赛以来,实验中心的基础化学实验室每年在新生中开展实验室安全与环保教育,内容包括防火防爆、危险化学品的安全使用及防护、实验室生物安全与防护、电气安全与防护、放射性安全与防护、计算机信息安全、三废处理、实验室安全事故的紧急处理与救援等知识,普及了学生实验室安全及环保知识,增强了学生安全与环保意识;仅2014年就有9000余新生参加了竞赛,占总数的97.5%。实验中心每2年举办一次化学实验技能大赛,为提高学生学习化学的兴趣,培养学生的化学实验技能提供了良好的平台。近几年来,有10余所高校特别是农林院校来实验中心交流,探讨农科化学实验中心的建设与发展。

6结语

通过整合和优化全校的化学实验教学资源和多年的建设,创建了具有农科特色的省级化学实验教学示范中心。中心在实验教学条件和环境的建设、教学质量与教学改革工程的建设、教师的教学与科学研究、学生的创新能力和研究能力的培养等方面发挥了重要作用。在今后的工作中,我们将进一步加强对外联系,共建协同创新平台,加强化学实验中心的内涵建设与精细化管理,促进中心的可持续发展。

作者:倪春林 刘英菊 杨乐敏 周武艺 黄鹤 董先明 华单位:南农业大学材料与能源学院化学实验教学中心

参考文献:

[1]徐亚琴,付颖.开放式化学实验的研究和探索[J].实验技术与管理,2007,24(2):14-15.

[2]倪春林,周家容,郑文旭,等.农科院校化学类专业综合设计性实验教学模式的探讨与实践[J].实验室科学,2010,13(6):15-17.

[3]教育部.教育部关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知[J].中华人民共和国教育部公报,2005(Z2):45-46.

[4]广东省教育厅.广东省教育厅关于公布省级实验教学示范中心验收结果的通知[EB/OL].2014-09-17.

[5]倪春林,刘英菊,罗志刚,等.农业院校基础化学实验精品课程的建设与实践[J].实验室科学,2012,15(3):167-169.

[6]钱猛,王庆亚.开放实验室的建设与管理[J].实验科学与技术,2008,6(1):123-125.

[7]林卉,胡召玲,赵长胜,等.高校开放实验室的建设与管理[J].实验技术与管理,2010,27(3):152-155.

[8]王启柏,毕建杰,叶宝兴,等.农业高校实验教学队伍建设探索[J].实验科学与技术,2010,8(3):159-161.

[9]倪春林,郑文旭,董先明,等.农业院校应用化学专业实验教学团队的建设与实践[J].实验技术与管理,2015,32(6):14-16.

[10]聂秋华.加强实验队伍建设提高实验室工作水平[J].实验室研究与探索,2007,26(6):1-3.

[11]朱丽,董先明,杨乐敏.高校实验技术队伍现状分析及措施[J].实验室研究与探索,2010,29(8):310-312.

[12]李广艳.高校化学实验室的安全管理探索[J].实验室研究与探索,2014,33(3):278-281.

[13]刘文吉,洪英,范连生.网络平台在高等学校基础实验室建设中的应用[J].实验室科学,2012,15(3):146-149.

[14]段玉玺,江红霞,李竹林,等.高等农业院校本科网络教学平台建设的研究与实践[J].高等农业教育,2012(11):55-57.

[15]陈敏,詹福建,许可.农业院校公共基础化学开放实验室安全教育与管理的探讨[J].实验室科学,2011,14(5):194-196.