關於應用化學專業實踐教學模式的初步探索
本文是由上傳的：關於應用化學專業實踐教學模式初探。
化學是一門應用性很強的實驗科學。在國民經濟和現代化建設中佔有重要地位。應用化學的研究範圍涵蓋了整個化學領域,融化學理論和實踐於一體,並與多門學科相互滲透,在推動科學技術的進步中顯示出生機勃勃的活力。作為當代應用化學專業大學生,除了要有廣博的知識和良好的創新意識外,還必須有紮實的實驗基本功,良好的實驗技能及熟練應用現代測試儀器及技術開展科學研究利生產實踐活動的能力。同時,化學實驗教學必須主動適應時代要求,加速自身的改革和完善,滿足跨世紀應用化學專門人才培養的需要。為此,2004年我們組織申報江西省普通高等學校教學研究課題《應用化學專業實踐教學模式初探》(2004)進行研究,我們以2002級應化專業學生為培養物件,以培養具有基礎紮實、知識面廣、能力強、素質高的優秀化學人才為目標,不斷更新實驗教學內容,改革實驗教學方法,努力改善實驗條件,提高實驗教學效益。經過多年的努力,我們在探索應用化學專業實踐教學模式方面,取得了一定的進展和成效。這裡主要介紹我院在實驗教學改革中的一些措施和實踐情況。
1改革實驗教學內容
傳統的化學實驗,包括無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗,它大多是驗證性實驗,在實驗過程中,學生只需照著做,不需要動腦思考,更不需要自己設計。這種實驗既不利於培養學生的創新精神和創新能力,也不利於培養學生解決實際問題的能力。因此,必須對之進行改革。實驗教學改革的指導思想是減少驗證性實驗,加強動手能力、動腦能力的訓練,加強素質的培養。按基礎性實驗設計性實驗研究性實驗3個層次組織實驗教學,在實現基礎訓練規範化的基礎上,增加設計性實驗,加強研究性綜合實驗。具體改革措施是:
1.1精選基礎實驗
對原四大基礎實驗(無機化學實驗,分析化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗)內容進行更新,精簡無機元素及化合物中驗證性實驗,將各門實驗課程中重複的實驗內容歸併。如:天平操作、滴定操作訓練、簡單玻璃加工和電離常數測定等實驗放在第一學期進行。減少分析實驗的學時,增加現代儀器分析實驗的學時,開設原子吸收、氣相色譜、紅外、紫外、酸度計、分光光度計、電導率儀、定氮測定儀等現代分析實驗,不斷提高實驗教學水平,強化自主認識儀器和操作儀器的能力。
1.2增加設計性實驗
從大一開始,對學生注意安排設計實驗內容,並逐年增加,在學時和實驗條件上給予保證。根據各個實驗課程的特點和條件安排不同的設計實驗內容,採取不同的教學方法。如:對元素及化合物、有機化合物官能團的性質實驗、陰陽離子未知物的分析實驗,要求學生按照實驗目的,自己設計實驗方案,選擇實驗試劑,控制藥品用量和實驗條件,在實驗老師的指導下,學生親自完成實驗。例如有機化學實驗中有機化合物官能團的性質實驗,從98年下半年開始,每學期最後一次實驗是實驗考試,它是一個設計性實驗,我們給出一個樣品範圍(9種樣品,告訴學生樣品範圍),從這9種樣品中隨機抽出2種,讓學生去鑑定它們。學生為了更好做好設計實驗,在平時上實驗課時,更加認真仔細,精心設計實驗方案,有些學生還利開放實驗室時間加強訓練,學生用學過的知識自己設計路線,實驗室為他們提供各種可能路線用到的試劑。對這樣實驗,學生既緊張又感興趣,絕大多數學生經過多次摸索能鑑定出一個或兩個樣品。這樣,提高學生自我動手和初步設計能力,提高學生綜合技能和素質。
1.3開設中級實驗,加強研究性綜合實驗
從大三開始開設中級實驗,增加綜合化學實驗。與過去專門化實驗相比,中級實驗取消那些驗證性的實驗,內容多為較大型的綜合實驗,包括無機、有機和高分子的合成,合成材料的性質實驗和表徵、天然樣品的處理及其中痕量物質的測定以及一些引數的測量實驗;還可從農、工、林、水、牧業等實際問題中進行選題;或直接參與教師科研課題。例如2004年,我院2002級應用化學專業中級實驗選題有:某蔬菜營養成分的測定、某區域土壤肥力的測定、某飼料中主要營養成分的測定,化妝品配方設計及工藝製備、某香精的提取和合成,稀土的含量的測定和萃取分離等方面,使學生在化學合成、產品製作、分析檢測等方面得到訓練。再如有機綜合實驗從茶葉中提取咖啡鹼實驗,在這個實驗中,有多種基本操作:迴流、萃取、蒸餾、昇華等,還有性質實驗,可以在短時間內讓學生掌握較多的實驗技術,並且實驗效果很好。這樣,可以培養學生全面考慮化學問題的綜合知識能力和各方面的實驗技能,鍛鍊科學思維和解決問題的能力,同時,培養學生的創新意識和創新能力。
1.4增設生物化學實驗、生物資源化學實驗、農藥化學實驗、精細化工實驗等實驗
將原來歸屬於園林藝術學院的生物化學實驗劃歸入理學院基礎化學實驗室,作為基礎實驗向學生開設生物化學實驗課、生物資源化學實驗、農藥化學實驗等,同時開設精細化工實驗,使學生了解和掌握生物化學知識和實驗技能,瞭解化學與各學科之間的相互交叉滲透,學會應用各學科的基礎實驗技能知識來科學解決實際問題。
2改革實驗教學方法
本課題研究結合我院2002級應用化學專業學生,實驗課安排進度,分學期逐步試行。具體採取如下改革實驗教學方法:
2.1創造一個良好的、寬鬆的實驗教學環境
在上實驗課時,實驗老師只講授重點、難點及注意事項,然後放手讓學生自己做、自己學,充分發揮自己的主觀能動性。同時,儘量開放實驗室,止學生自己安排實驗,選做自己想做的實驗。這樣不僅可以創造一個良好的、寬鬆的實驗教學環境,而且照顧了學生個性發展的需要。
2.2開放實驗室
由於學生在做設計實驗或研究性綜合實驗時,無法在規定的教學時間內完成,允許學生在空閒或週末進入實驗室。這樣學生有足夠的時間來修正實驗方案、研究實驗現象、分析實驗結果。大大提高學生分析問題、解決問題和創新能力。同時,開放實驗室也為今後學生畢業論文的寫作和攻讀研究生課程創造條件,使研究工作連續化。
2.3模擬科研課題的形式對中級實驗或綜合化學實驗進行教學
對於中級實驗或研究性綜合實驗,則以模擬科研課題的形式進行教學。模擬科研課題的綜合實驗是在學生了解基本實驗知識、基本操作原理及基本實驗技能、必要的合成實驗及儀器分析的基礎上進行的。因此,模擬科研課題的綜合實驗是把過去的知識全面應用和鞏固,對提高學生綜合實驗操作技能大有好處。至於研究題目,可組織學生成立科技活動小組,學生自己從生活實際進行選題,或直接參與教師科研課題。當題目確立後,可將選擇同一題目的學生劃分為一個或若干個實驗小組,然後由學生根據題目進行檢索、閱讀必要的資料,寫出設計方案,包括所需藥品、合成程式、工藝條件等。經實驗教師批准後進行實驗,然後每人寫出一篇模擬科研題目研究的學術論文。撰寫學術論文前由教師專門對學生進行有關科技論文寫作的輔導。實踐證明,模擬科研課題的綜合實驗對提高學生綜合素質大有好處。
2.4儘量提前開始畢業論文的訓練
本科生畢業論文通常安排在第8學期進行,6月中旬結束。論文時間為3個月,很多工作是剛到出資料的時候,時間也就到了,對工作不利,對科研訓練也不夠完整。考慮到畢業論文是培養學生創新能力的最好環節,可將畢業論文開題時間提前,讓學生有充分的'時間查閱文獻,對課題進行全面的調研,結合生產實習,進而對題目有較深刻的認識,這樣,寫出的畢業論文質量會比較高。同時,隨著分配製度的改革,有的學生落實了工作崗位,有的已確定了就業的主觀意向,他們迫切希望透過畢業論文設計這個實踐教學環節,進一步提高業務能力,以便增強就業後的適應能力。
2.5配備現代化教學裝置
利用錄影、CAl課件及多媒體等先進教學手段,來配合進行教學,以便實驗課教學直觀、生動,加強學生對所學的內容的理解和掌握。例如,我院教師主持製作多媒體課件4項:(A)常用分析儀器的使用方法,(B)定量分析基本操作,(C)基礎有機化學,(D)《立體化學》網路多媒體教學課件,其中基礎有機化學CAI課件榮獲校3等獎。
2.6改革實驗課成績評定
在實驗課成績評定上,採取素養、能力、過程、結果相統一,不僅要看實驗考試結果,更要注重過程,強調實驗素養,注重動手能力及實驗技能。實驗老師根據學生平時多方面的表現對學生的考試成績、能力和素質做出綜合評價,避免一考定終生的考試弊端。
2.7開設化學前沿講座課
不定期開設化學前沿講座課使學生了解學科前沿和發展的熱點。只有瞭解這些才能建立起創新的意識,才能有高的起點。同時,學科的發展過程和現狀可以啟發學生,使學生積極地思考,最終達到培養學生創新的目的。化學前沿講座可以請專家、博士、碩士老師為學生講學,內容為學科前沿及交叉學科介紹,結合自己的科研方向,集學術性和趣味性為一體,激發學生的興趣。例如,2004年底,邀請中科院院士、清華大學博士生導師趙玉芬教授來我院講學,她站學科發展的高度上結合自己最新科技成果講述化學生物學學科中長期發展戰略規劃和磷與生命起源等領域的最新進展,使學生了解化學學科科學研究的前沿,讓學生能夠站在一個更高的層次領略化學的魅力。
2.8成立科研興趣小組,開展第二課堂社會實踐教學
鼓勵學生結合專業知識儘早參加科研興趣小組、科技競賽等科研實踐活動,例如2005年我院動員學生積極參加第九屆全國大學生挑戰杯和第五屆興贛杯大學生課外學術科技作品競賽活動;2003年暑期組織學生去德興銅礦調查重金屬對土壤汙染的課題研究;2004年暑假組織學生調查贛江母親河水資源汙染狀況研究;2005年暑假組織學生到九江某礦資源進行測試和調研,組織學生到工廠、科研單位參觀和實習等。透過開展上述第二課堂社會實踐活動,不僅鍛鍊學生綜合實驗能力,而且提高學生環保意識,提高了學生綜合素質。
3改善實驗教學條件
我院基礎化學實驗室承擔著全校各院(理學、農學、動科、生工、食品、環工、林學、國土、職師等)專科、本科及研究生的基礎化學實驗教學任務和教師的科研任務。在建校之初,由於教學經費不足,實驗室建設困難很大,實驗儀器裝置陳舊,不能滿足實驗教學的需要。自2003年以昔通高等學校本科教學工作水平評估為契機,加大實驗室基礎建設,同時,加大經費投入,購置大型儀器裝置,改善實驗教學條件,成為我校重點實驗室之一,為應用化學專業實驗教學創造了良好的物質基礎。
3.1對基礎實驗室進行更新改造
按照普通高等學校本科教學工作水平評估實驗室評估標準,擴大化學實驗室面積,將原基礎課部大樓改造成化學實驗大樓,使用面積達到3000多平方米,達到教育部對實驗用房的要求,並對化學實驗室進行全面裝修,對各實驗室按照現代化實驗室標準進行改造,使實驗室面貌煥然一新。2001年被江西省教委評為江西省高校合格實驗室,2003年本科教學工作水平評估結果良好。
3.2購置現代化大型儀器裝置,改善實驗教學條件
我們在2002年投資300多萬元添置了原子吸收分光光度計、氣相色譜儀、紅外光譜儀、核磁共振,生化培養等儀器,2004年又利用日元貸款300多萬元購置熒光分光光度計、可見分光光度計、火焰/石墨爐原子吸收分光光度計、多用途真空乳化機等大型儀器,集中了全院的教學儀器和裝置,建立了電子天平室、原子吸收分光光度室、氣相色譜室、紅外光譜室、紫外光譜室、核磁共振室、生化培養室及電化學工作站等儀器室,供全校基礎化學實驗教學和科研使用,大大地改善了實驗教學條件,明顯提高學生熟練應用現代測試儀器及技術開展科學研究和生產實踐活動的能力。
3.3設定了應用化學專業實驗室,生物化學綜合實驗室
我們設定了應用化學專業實驗室、生物化學綜合實驗室和應用化學研究所,對應用化學專業開出中級實驗和綜合化學實驗,並作為主要開放實驗室對本科生、研究生、教師和科研人員開放使用。
3.4改革實驗教學管理體制
將基礎化學實驗室從化學系分開,成立由院直接管理的基礎化學實驗室,配備素質較高的管理人員和實驗技術人員,保證實驗教學和實驗儀器裝置正常運轉,實行資源共享,提高辦學效益。近幾年我院從各科研院所引進有豐富經驗的科研技術人員充實基礎化學實驗室,使基礎化學實驗室人員達到9名,其中有6名為高階實驗師,2名實驗師,1名助理實驗師。與此同時,化學實驗課大多由具有博士後、博十、研究生等高職稱教師講課,為培養跨世紀的具有基礎紮實、知識面廣、能力強、素質高的優秀化學人才提供了可靠的師資保證。
4結語
以上是我院在應用化學專業實踐教學模式方面改革的一些措施和實踐情況。今後,我們還應不斷總結經驗,以培養具有基礎紮實、知識面廣、能力強、素質高的優秀化學人才為目標,以適應21世紀人才激烈競爭對高層次人才的需要,繼續深化應用化學專業實踐教學模式改革,不斷提高實驗教學質量,培養更多高層次優秀化學人才。
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