第34卷第11期2015年11月
实验室研究与探索
RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORY
Vol.34No.11Nov.2015
“三位一体”基础化学实验改革科教融合、
仇
丹,房江华,贾志舰,杨春风,王家荣,李
(宁波工程学院化学工程学院,浙江宁波315016)
摘
工程专业素养和综合要:为了借助基础化学实验教学培养具有积极人生态度、
“科教融合、应用能力三种特质的化工工程师后备人才,提出通过三位一体”改革充
颖,高浩其
分发挥学院、教师和学生的积极性。将教师的科研活动和成果反哺教学实现“科教
”。“三位一体”融合的实践模式包括学院引导教师将科研融入教学、教师设计实施改革并从中受益、部分学生参与甚至主导教学过程。学院、教师和学生这三个群体在整合教学内容、优化常规教学和突出创新实验的改革过程中为人才培养这个核心共同努力,使基础化学实验教学水平有了显著提高,取得了较好的教学效果。关键词:基础化学实验;化工工程师后备人才;科教融合;创新实验中图分类号:G642.423文献标志码:A文章编号:1006-7167(2015)11-0159-03
ReformofFundamentalChemistryExperimentsbyCombinationof
EducationandResearchTrainingandTrinitySystem
QIUDan,FANGJiang-hua,JIAZhi-jian,YANGChun-feng,WANGJia-rong,LIYing,GAOHao-qi
(SchoolofChemicalEngineering,NingboUniversityofTechnology,Ningbo315016,China)
Abstract:Theinitiative,industrialandintegrativereservedtalentsofchemicalengineeringweretrainedduringthereformoffundamentalchemistryexperiments.School,teacherandstudentwereencouragedbythecombinationofeducationandresearchtraining,andtrinitysystem.Teacher’sresearchwasappliedinexperimentalteaching.Thetrinitysystemincludedthatschoolsuggestedthatteachersappliedresearchintoteaching,teachersdesignedandimplementedreformandalsobenefitedfromthereform,studentsparticipatedandevenleadtheteachingprocess.Throughintegrationofteachingcontent,optimizingroutineteachingandhighlightinginnovativeexperiments,theteachingleveloffundamentalchemistryexperimentwassignificantlyimproved,andthepersonneltrainingwasaccomplishedbyschool,teachersandstudents.
Keywords:basicchemistryexperiment;reservedtalentsofchemicalengineering;combinationofeducationandresearchtraining;innovativeexperiment
0引言
收稿日期:2014-12-08
基金项目:浙江省自然科学基金(LQ12B06001);宁波市自然科学基金(2013A610084);浙江省高等教育课堂教学改革研究项目(kg2013449)
作者简介:仇
丹(1981-),博士,副教授,化工学男,浙江奉化人,
院副院长,主要从事精细化工研究与教学。
Tel.:[1**********];E-mail:qiudan_zju@163.com
基础化学实验(无机及分析化学实验、有机化学
实验和物理化学实验)是化学化工专业的重要基础课,其任务是使学生掌握基础化学实验的基本操作技能、加深对化学基本理论的理解和提高运用专业知识解决实际问题的能力。在宁波工程学院化学工程与工艺专业的人才培养方案中,基础化学实验分为三门课程,在第一和第二学年中完成教学任务。
160实验室研究与探索
第34卷
“卓越工程师自2010年宁波工程学院成为教育部
(以下简称“卓越计划”)首批试点院校教育培养计划”
以来,学校提出培养具有积极人生态度(Initiative)、工
程专业素养(Industrial)和综合应用能力(Integrative)
[1]
这三种特质(3I)的工程师后备人才。如何因地制宜培养大批能服务化工产业的工程人才,是摆在我们
把握科研与教学相互服务、相互促进的宗旨;科教融合
[8]
以发挥学生的主体性、激发学生的创造力为目标,是人才在特殊成长阶段的特殊训练形式,在目前高等教育大发展的形势下,只有让学生真正发挥主观能动性,才能破除高等教育面临的困局。
和我校基于基础化学实验教学中的普遍问题
[12-13]
对培养3I特质化工人才的限制,我们的现实困难
“科教融合、探索与实践了三位一体”基础化学实验改
革的方案。简而言之,就是改变以往单纯依靠行政推动教学改革的做法,充分发挥学院、教师和学生的积极性,学院引导教师将科研融入教学,教师设计实施改革并从中受益,部分学生参与甚至主导教学过程,学院、教师和学生这三个群体为了人才培养这个核心一起努力,从而将基础化学实验成为培养3I特质化工人才的重要战场
[14]
[9-11]
面前的重要课题。由于基础化学实验能有效地培养学
生理论联系实际的工作作风和严谨的科学态度,以及发现问题、分析问题和解决实际问题的能力
[2]
,因而
我们认为通过对学生的基础化学实验教学改革是实现化工专业学生3I特质的重要途径。
1基础化学实验改革的背景
我校作为地方应用性本科高校,很多实际情况制约着我们培养更多的人才特别是创新人才。首先是生师比过高,教师数量和质量都显不足;其次是办学条件不足,可供培养创新人才的场地有限,教学实验室与科研实验室的数量矛盾突出。
目前化学工程与工艺专业每年招生约240人,分为6个教学班级。开设的基础化学实验包括三部分:无机及分析化学实验在第一和第二学期完成,共计64学时17个实验;有机化学实验在第三学期完成,共计64学时13个实验;物理化学实验在第四学期完成,共计36学时9个实验。现有教学模式是在学生完成预习报告的基础上,实验课教师先用一定时间向学生讲解实验原理、实验装置的搭建、操作步骤、注意事项等,然后学生按教师和教材所讲授的内容“照方抓药”进行实验。完成实验后写出实验报告,教师针对实验操作和报告分别进行成绩的评定。
现有的基础化学实验项目以验证性实验为主,学生学习的主动性缺乏,往往为实验而实验,以被动学习为主;学生之间交流相对较少,学生思考问题少,解决问题能力弱,在今后工作中不会灵活应用实验知识。学生的动手能力、创新意识、创新能力不足。此外,一般一个教师指导15~20个学生,在指导过程中教师对学生实验操作的小细节难以发现,有些错误很难及时
[2]
纠正。
科教融合是指以创新人才培养为前提,使科研与教学在形式和内容上相互渗透而形成的人才培养的新[3-4]
。在此背景下,路径我们认为科教融合是解决困境的良方,如能把学院63名高水平教师的科研活动和成
[5]
果反哺教学,应能立竿见影。科教融合是建立在对科研与教学目标一致性理[6-7]
解的基础上提出的,因此我们首先明确科研和教学的最终目的都是为了培养3I特质的工程人才;科教融合是建立在对科研活动的多样性理解之上提出的,是对科研和教学内涵的扩充和延伸,因而我们需要时刻
。我们认为这是破解目前人才培养困境
的有效手段,并具有普遍推广价值。
2“科教融合、三位一体”基础化学实验改革
2008年开始,化工学院开始探索团队化培养化工
创新人才的路径和机制,目前已建立了近20个学生创新团队,每年选拔30名左右学生作为教师的科研助手
[15]
协助教师开展科研工作。他们占同年级学生的10%~15%,是改革得以顺利开展的重要前提。2.1
实验教学内容的整合和优化
针对基础化学实验分为无机及分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验教学的实际情况,整合为基础化学实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分别在第二、三和四学期教学,减少了第一学期的两个校区教学。整个教学环节保持164学时,其中基础化学实验Ⅰ在无机及分析化学实验基础上适当调整,替换删减部分实验项目,学时调整为32~48学时;基础化学实验Ⅱ在有机化学实验基础上适当调整,替换删减部分实验项目,学时调整为48~64学时;基础化学实验Ⅲ包括物理化学实验和创新实验,其中创新实验在第三和第四学期实施,物理化学实验在原有实验项目基础上做适当调整,学时再做适当压缩,创新实验根据情况设置5~10个,每个创新实验计为6~8学时,均在各开放实验室进行。实验项目的整合和优化秉承联系工程实践、联系科研实际的原则,摒弃陈旧落后的实验,合并雷同的实验,达到精简高效的目的
[16-17]
。基础化学实验Ⅰ着力
突出实验器皿和基本实验操作的规范性,保留天平的使用、滴定分析、玻璃器皿校准、基本实验操作、分光光度法分析等实验项目,再适当增加2或3个制备和分析实验,使学生具有基本的实验操作技能和分析能力;基础化学实验Ⅱ强调实验操作的规范和专业知识的综合应用,保留熔沸点测定、重结晶等实验项目,再结合教师科研实际增加3~5绿色安全的制备实验项目,使
学生具有独立的实验技能;基础化学实验Ⅲ注重培养
学生对化学理论的理解和应用,突出对学生数据处理和实验结果讨论能力的培养,保留热力学、动力学、相图等基本实验项目,减少验证性实验项目,同时在2个学期的创新实验环节,引导学生利用已学的专业知识,去独立完成完整的创新实验,从实验设计、实验操作、实验分析到完成报告,突出对学生3I特质的培养。2.2
常规实验的改革与实践
针对部分教师实验教学经验欠缺的现状,我们提出对学生实验指导备课环节进行改革。实验指导教师实行集体备课和集体预备实验,对实验的各个环节进行分析和研究,并由经验丰富的老教师剖析实验过程,分析学生实验可能出现的问题,提出解决问题的方法。
同时采用吸收部分学生(尤其是科研助手)参与教师的预备实验,培养学生理论联系实际能力、动手能力和创新能力。学生在参与预实验过程中,鼓励学生提出自己的意见和想法,而不只是简单的按部就班,同时采纳学生的意见改进教学的具体方式方法。通过学生参与预备实验,使教师能够在备课时直接观察到学生实验过程中出现的问题,在讲课时重点关注,以便更多学生能顺利完成实验。同时这部分学生的主观能动性和创新性被极大地激发,有了更积极的学习态度
[18]
替了有机溶剂,增加了反应的安全性,并且反应的控制
因素更加多,除了反应物的配比和温度,这个简单的酯pH值的多重影响,化反应还受到温度、转速、对学生的实验操作技能和分析问题能力提出了很高的要求。得到产品后,用滴定法计算样品的取代度,应用基础化学实验Ⅰ学习的滴定法原理,需要独立实验操作并进行计算。最后的实验报告要求对实验过程和结果进行系统梳理,需要学生具有扎实的化学理论知识和较强的数据处理及文字组织能力。
在化工学院教师的众多科研项目中筛选确定创新实验后,由各教师的开放实验室搭建1~2套实验装置,并由学院提供必备的实验试剂盒器材,在实际实验过程中均由学生独立在各开放实验室完成,由教师和科研助手共同指导。同时学院搭建一个选课平台,开设了网上预约系统,由学生选择申报创新实验项目和时间,再由学院和教师一起安排实验日程。由于教师除了指导科研助手完成课题研究外,还常年指导毕业论文的研究工作,因此开放实验室原则上是可以全天候开放的(包括周末和晚上),这样每个开放式实验室每学期至少能承担224人次的实验(按每个实验室1
1年套装置,每天2人次,每学期16周112天计算),就能承担近500人次的实验任务,而同期一届学生总
共只有240人,因此完全能满足实验需要。创新实验的指导书整理、实验准备和实验指导全程都有教师科研助手的参与,这极大地激发了他们的学习积极性,并能带动其他学生在进入开放实验室时受到感染;创新实验的过程减少了教师手把手的指导,更多的是要求学生最大限度地发挥主观能动性,在开放的场合和1对1的场景下,可以更无拘束地讨论研究实验的本身问题,同样能大幅塑造学生积极的人生态度;创新实验的实践和指导过程,需要运用大量的专业知识和专业技能,适当时还需检索学科前沿的学术文献,并且创新实验本身就来自于实际的工程项目或前沿的科研课题,会帮助培养学生的工程专业素养和综合应用能力。
创新实验部分的考核以学生的实验过程和结果为基础,现场指导的科研助手出具第一手的考核意见,指导教师在根据自身判断和实验报告的质量给予评分,待第四学期期末,将1年来所有参与某项创新实验的学生成绩汇总后上交,在基础化学实验Ⅲ的成绩中得以体现。
。
当这部分学生再次与其他学生一起进行实验时,他们有了更扎实的工程专业素养,可以帮助教师指导周边的同学。学生和教师共同指导使实验进行得更加顺利,不少错误在萌芽阶段就得到了有效地改正,学生实验时间缩短。这种学生参与指导实验的过程培养了学生的观察能力、对实验步骤掌握能力及学生之间的交流能力,从而在保障教学效果的同时更使这部分学
[19-21]
。生具有了较强的综合应用能力
参与指导的学生还可以参与到其他学生的成绩评
帮助教师指出其他人实验中存在的问题,培养学定上,
生的判断和分析能力,使得实验成绩更符合实际情况,避免出现滥竽充数式的学生。2.3
创新实验的改革与实践
教师通过对科研助手的培养,使其具备了较高的创新能力。对于在课题研究中相对成熟的实验项目,科研助手在实际研究中已独立完成多次,具备了指导实验的能力。
结合教师的科研实际,我们着力挖了掘5~10个创新实验,既紧贴科研前沿,又注重对学生专业核心知识和技能的培养。如开设的辛烯基琥珀酸淀粉酯的合成实验,以天然淀粉和食品级的辛烯基琥珀酸酐为原料,在水相体系中将辛烯基琥珀酸酐滴加到淀粉乳中,控制pH值为碱性,最后过滤、洗涤得到样品。这是一个典型的酯化反应,但却以水和绿色安全的反应物代
3结语
基础化学实验的教学改革紧紧围绕科教融合的教
“三位一体”以的方式充分发挥学院、教师和学理念,
学生的积极性,整合优化现有的实验教学项目,提出创
(下转第249页)
教育的发展,且在线教育用户体验的优劣影响着用户
决定是否参与此方面金融产品。制作满意度高的在线教学平台时需要为不同水平用户准备合适课程,满足个性化学员需求,并为不同平台选择合适的交互工具,以降低用户认知负担。并通过强化品牌风格与遵循使用经验,使教学平台的信任感提高,从而加强用户的主动交互。
参考文献(References):
[1]谢
2012平,邹传伟.互联网金融模式研究[J].金融研究,(12):11-12.
[2]PiskurichGM.GettingtheMostFormOnlineLearning:ALearner’s
Guide[M].SanFrancisco:Pfeiffer,2004.
[3]AmbientInsightResearch.2012LearningTechnologyResearch
Taxonomy[DB/OL].2012.http://www.ambientinsight.com.
[4]HwangDYang,H&KimH.E-LearningintheRepublicofKorea
[DB/OL].2010http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.352.7060&rep=rep1&type=pdf
——以交互结构为核心的交互[5]曹良亮.在线学习中的交互设计—
2010(1):41.设计方法[J].中国远程教育,
[6]王志军.中国远程教育交互十年文献综述[J].中国远程教育,
2013(9):26.
[7]JonKolko.交互设计沉思录:顶尖设计专家JonKolko的经验与心
M].2版.北京:机械工业出版社,2012.得[
[8]GalottiKM.认知心理学[M].西安:陕西师范大学出版社,
2005.
[9]CooperA,ReimannR,CroninD.Aboutface3交互设计精髓[M]
2012.北京:电子工业出版社,
[10]HirumiA.Aframeworkforanalyzing,designingandsequencing
plannedelearninginteractions[J].TheQuarterlyReviewofDistanceEducation,2002,3(2):141-160.
[11]田庆宜,王莎莉,陈[12]周[13]沈
笛,等.教育心理学在课件开发中的应用
[J].实验室研究与探索,2005,24(3):72-74.
岩.基于认知的网络教育评价研究[D].济南:山东大学,.实验室研究与翔.以学生为中心的网络课程设计原则[J]2009.
2010(12):117-120.探索,
[14]GodwinSJ,ThorpeMS,RichardsonJTE.Theimpactof
computer-mediatedinteractionondistancelearning[J].BritishJournalofEducationalTechnology,2008,39(1):52-70.
[15]杨建良.基于Web的远程教育网络在线虚拟实验室的设计[J].
2011(3):87-90.实验室研究与探索,
[16]HomansGC.SocialBehavior:ItsElementaryForms[M].New
York:HarcourtBraceJovanovich,1961.
[17]Johnson,J.认知与设计:理解UI设计准则[M].北京:人民邮电
2014.出版社,
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿(上接第161页)
新实验作为常规实验的有益补充;在教学过程中提倡学生参与教学,提高学生的学习主动性;整个实验教学以集中实验和分散独立实验相结合,处处体现对学生3I特质的培养。
本改革的实施有效地提高学生自主学习、实践能力和创新能力,取得了丰硕的成果。自2011年实施改革以来,学生在省级以上学科竞赛中累计获奖逾200
211工程高校或出国升造,项,有47人考入985、学生作为第一作者在各级期刊上发表科技论文70余篇,其
中SCI论文12篇。参考文献(References):
[1]洪晓波,周国权,房江华,等.卓越工程师工程能力培养的六大
J].教育探索,2012(11):56-58.原则[
[2]房江华,官[3]孙
梅,胡敏杰,等.有机化学实验教学方式的探索与
J].宁波大学学报,2010,32(5):16-18.改革[
.教改纵横,菁.科教融合:创新人才培养的新路径[J]2012(17):32-34.
[4]涂自力.论科教融合中学生创新能力的培养[J].中国高校科
2012(10):43-44.技,
[5]张中强,唐[6]李
翔,蒋
艳.基于科研反哺教学理念的高校科教
J].教育探索,2014(1):79-80.融合机制研究[
.理论纵横,2014晨.高校科教融合的改革和动力[J](22):31-33.
J].教育[7]凤天宏.科教融合主导下大学生科研创新能力的培养[
2014(48):177-179.教学论坛,
.中国高校[8]马龙海,蓝宝江.科教融合培养本科生科研能力[J]
2012(3):42-44.科技,
[9]曾秀琼,何巧红,赵华绒,等.大学化学基础实验(G)课程的调
J].大学化学,2007,22(5):8-10.查分析[
.江苏教育学院学[10]孔春霞.大学化学实验教学改革的探索[J]
2007,24(3):112-113.报,
.高等理科[11]杨秀平,梁永民.大学化学实验教学改革与创新[J]
2008(5):109-112.教育,
[12]胡爱珠,杨建平,仇[13]仇
丹,等.培养学生创造性思维能力的物理
J].宁波工程学院学报,2012,24(2):97-100.化学教学探讨[
J].宁波丹,胡爱珠.物理化学人性化教学的改革与实践[2009,21(4):89-92.工程学院学报,
[14]牛海军,白续铎,张艳红.实验教学法培养学生创新能力探讨
[J].高教研究,2012,33(11):1495-1496.
[15]张水潮,杨仁法,宛
“科教融合”岩.应用型本科院校教学模
.中国科技博览,2014(26):123-124.式研究[J]
[16]王仁国,赵茂俊,张云松,等.基础化学实验改革的反思[J].
2010,27(8):132-134.教育探索,
[17]吴永兰,文耀智,李广利.基础化学实验教学改革与大学创新
J].湖南科技学院学报,2013,34(1):188-189.性实验研究[
[18]周建敏,黄
敏,黄艳仙.研究型化学实验的探索与实践[J].
2012(1):44-46.化工高等教育,
.广州化工,[19]杨守洁.基础化学实验绪论课教学探讨与实践[J]
2014,42(20):237-238.
[20]万[21]聂
等.在基础化学实验教学实践中培养坚,宋丹丹,涂海洋,丽,张
强,胡
蕾,等.基础化学实验课程体系构建与实
J].实验技术与管理,2012,29(5):166-167.学生综合素质[
J].广州化工,2012,40(20):163-164.践[
第34卷第11期2015年11月
实验室研究与探索
RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORY
Vol.34No.11Nov.2015
“三位一体”基础化学实验改革科教融合、
仇
丹,房江华,贾志舰,杨春风,王家荣,李
(宁波工程学院化学工程学院,浙江宁波315016)
摘
工程专业素养和综合要:为了借助基础化学实验教学培养具有积极人生态度、
“科教融合、应用能力三种特质的化工工程师后备人才,提出通过三位一体”改革充
颖,高浩其
分发挥学院、教师和学生的积极性。将教师的科研活动和成果反哺教学实现“科教
”。“三位一体”融合的实践模式包括学院引导教师将科研融入教学、教师设计实施改革并从中受益、部分学生参与甚至主导教学过程。学院、教师和学生这三个群体在整合教学内容、优化常规教学和突出创新实验的改革过程中为人才培养这个核心共同努力,使基础化学实验教学水平有了显著提高,取得了较好的教学效果。关键词:基础化学实验;化工工程师后备人才;科教融合;创新实验中图分类号:G642.423文献标志码:A文章编号:1006-7167(2015)11-0159-03
ReformofFundamentalChemistryExperimentsbyCombinationof
EducationandResearchTrainingandTrinitySystem
QIUDan,FANGJiang-hua,JIAZhi-jian,YANGChun-feng,WANGJia-rong,LIYing,GAOHao-qi
(SchoolofChemicalEngineering,NingboUniversityofTechnology,Ningbo315016,China)
Abstract:Theinitiative,industrialandintegrativereservedtalentsofchemicalengineeringweretrainedduringthereformoffundamentalchemistryexperiments.School,teacherandstudentwereencouragedbythecombinationofeducationandresearchtraining,andtrinitysystem.Teacher’sresearchwasappliedinexperimentalteaching.Thetrinitysystemincludedthatschoolsuggestedthatteachersappliedresearchintoteaching,teachersdesignedandimplementedreformandalsobenefitedfromthereform,studentsparticipatedandevenleadtheteachingprocess.Throughintegrationofteachingcontent,optimizingroutineteachingandhighlightinginnovativeexperiments,theteachingleveloffundamentalchemistryexperimentwassignificantlyimproved,andthepersonneltrainingwasaccomplishedbyschool,teachersandstudents.
Keywords:basicchemistryexperiment;reservedtalentsofchemicalengineering;combinationofeducationandresearchtraining;innovativeexperiment
0引言
收稿日期:2014-12-08
基金项目:浙江省自然科学基金(LQ12B06001);宁波市自然科学基金(2013A610084);浙江省高等教育课堂教学改革研究项目(kg2013449)
作者简介:仇
丹(1981-),博士,副教授,化工学男,浙江奉化人,
院副院长,主要从事精细化工研究与教学。
Tel.:[1**********];E-mail:qiudan_zju@163.com
基础化学实验(无机及分析化学实验、有机化学
实验和物理化学实验)是化学化工专业的重要基础课,其任务是使学生掌握基础化学实验的基本操作技能、加深对化学基本理论的理解和提高运用专业知识解决实际问题的能力。在宁波工程学院化学工程与工艺专业的人才培养方案中,基础化学实验分为三门课程,在第一和第二学年中完成教学任务。
160实验室研究与探索
第34卷
“卓越工程师自2010年宁波工程学院成为教育部
(以下简称“卓越计划”)首批试点院校教育培养计划”
以来,学校提出培养具有积极人生态度(Initiative)、工
程专业素养(Industrial)和综合应用能力(Integrative)
[1]
这三种特质(3I)的工程师后备人才。如何因地制宜培养大批能服务化工产业的工程人才,是摆在我们
把握科研与教学相互服务、相互促进的宗旨;科教融合
[8]
以发挥学生的主体性、激发学生的创造力为目标,是人才在特殊成长阶段的特殊训练形式,在目前高等教育大发展的形势下,只有让学生真正发挥主观能动性,才能破除高等教育面临的困局。
和我校基于基础化学实验教学中的普遍问题
[12-13]
对培养3I特质化工人才的限制,我们的现实困难
“科教融合、探索与实践了三位一体”基础化学实验改
革的方案。简而言之,就是改变以往单纯依靠行政推动教学改革的做法,充分发挥学院、教师和学生的积极性,学院引导教师将科研融入教学,教师设计实施改革并从中受益,部分学生参与甚至主导教学过程,学院、教师和学生这三个群体为了人才培养这个核心一起努力,从而将基础化学实验成为培养3I特质化工人才的重要战场
[14]
[9-11]
面前的重要课题。由于基础化学实验能有效地培养学
生理论联系实际的工作作风和严谨的科学态度,以及发现问题、分析问题和解决实际问题的能力
[2]
,因而
我们认为通过对学生的基础化学实验教学改革是实现化工专业学生3I特质的重要途径。
1基础化学实验改革的背景
我校作为地方应用性本科高校,很多实际情况制约着我们培养更多的人才特别是创新人才。首先是生师比过高,教师数量和质量都显不足;其次是办学条件不足,可供培养创新人才的场地有限,教学实验室与科研实验室的数量矛盾突出。
目前化学工程与工艺专业每年招生约240人,分为6个教学班级。开设的基础化学实验包括三部分:无机及分析化学实验在第一和第二学期完成,共计64学时17个实验;有机化学实验在第三学期完成,共计64学时13个实验;物理化学实验在第四学期完成,共计36学时9个实验。现有教学模式是在学生完成预习报告的基础上,实验课教师先用一定时间向学生讲解实验原理、实验装置的搭建、操作步骤、注意事项等,然后学生按教师和教材所讲授的内容“照方抓药”进行实验。完成实验后写出实验报告,教师针对实验操作和报告分别进行成绩的评定。
现有的基础化学实验项目以验证性实验为主,学生学习的主动性缺乏,往往为实验而实验,以被动学习为主;学生之间交流相对较少,学生思考问题少,解决问题能力弱,在今后工作中不会灵活应用实验知识。学生的动手能力、创新意识、创新能力不足。此外,一般一个教师指导15~20个学生,在指导过程中教师对学生实验操作的小细节难以发现,有些错误很难及时
[2]
纠正。
科教融合是指以创新人才培养为前提,使科研与教学在形式和内容上相互渗透而形成的人才培养的新[3-4]
。在此背景下,路径我们认为科教融合是解决困境的良方,如能把学院63名高水平教师的科研活动和成
[5]
果反哺教学,应能立竿见影。科教融合是建立在对科研与教学目标一致性理[6-7]
解的基础上提出的,因此我们首先明确科研和教学的最终目的都是为了培养3I特质的工程人才;科教融合是建立在对科研活动的多样性理解之上提出的,是对科研和教学内涵的扩充和延伸,因而我们需要时刻
。我们认为这是破解目前人才培养困境
的有效手段,并具有普遍推广价值。
2“科教融合、三位一体”基础化学实验改革
2008年开始,化工学院开始探索团队化培养化工
创新人才的路径和机制,目前已建立了近20个学生创新团队,每年选拔30名左右学生作为教师的科研助手
[15]
协助教师开展科研工作。他们占同年级学生的10%~15%,是改革得以顺利开展的重要前提。2.1
实验教学内容的整合和优化
针对基础化学实验分为无机及分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验教学的实际情况,整合为基础化学实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,分别在第二、三和四学期教学,减少了第一学期的两个校区教学。整个教学环节保持164学时,其中基础化学实验Ⅰ在无机及分析化学实验基础上适当调整,替换删减部分实验项目,学时调整为32~48学时;基础化学实验Ⅱ在有机化学实验基础上适当调整,替换删减部分实验项目,学时调整为48~64学时;基础化学实验Ⅲ包括物理化学实验和创新实验,其中创新实验在第三和第四学期实施,物理化学实验在原有实验项目基础上做适当调整,学时再做适当压缩,创新实验根据情况设置5~10个,每个创新实验计为6~8学时,均在各开放实验室进行。实验项目的整合和优化秉承联系工程实践、联系科研实际的原则,摒弃陈旧落后的实验,合并雷同的实验,达到精简高效的目的
[16-17]
。基础化学实验Ⅰ着力
突出实验器皿和基本实验操作的规范性,保留天平的使用、滴定分析、玻璃器皿校准、基本实验操作、分光光度法分析等实验项目,再适当增加2或3个制备和分析实验,使学生具有基本的实验操作技能和分析能力;基础化学实验Ⅱ强调实验操作的规范和专业知识的综合应用,保留熔沸点测定、重结晶等实验项目,再结合教师科研实际增加3~5绿色安全的制备实验项目,使
学生具有独立的实验技能;基础化学实验Ⅲ注重培养
学生对化学理论的理解和应用,突出对学生数据处理和实验结果讨论能力的培养,保留热力学、动力学、相图等基本实验项目,减少验证性实验项目,同时在2个学期的创新实验环节,引导学生利用已学的专业知识,去独立完成完整的创新实验,从实验设计、实验操作、实验分析到完成报告,突出对学生3I特质的培养。2.2
常规实验的改革与实践
针对部分教师实验教学经验欠缺的现状,我们提出对学生实验指导备课环节进行改革。实验指导教师实行集体备课和集体预备实验,对实验的各个环节进行分析和研究,并由经验丰富的老教师剖析实验过程,分析学生实验可能出现的问题,提出解决问题的方法。
同时采用吸收部分学生(尤其是科研助手)参与教师的预备实验,培养学生理论联系实际能力、动手能力和创新能力。学生在参与预实验过程中,鼓励学生提出自己的意见和想法,而不只是简单的按部就班,同时采纳学生的意见改进教学的具体方式方法。通过学生参与预备实验,使教师能够在备课时直接观察到学生实验过程中出现的问题,在讲课时重点关注,以便更多学生能顺利完成实验。同时这部分学生的主观能动性和创新性被极大地激发,有了更积极的学习态度
[18]
替了有机溶剂,增加了反应的安全性,并且反应的控制
因素更加多,除了反应物的配比和温度,这个简单的酯pH值的多重影响,化反应还受到温度、转速、对学生的实验操作技能和分析问题能力提出了很高的要求。得到产品后,用滴定法计算样品的取代度,应用基础化学实验Ⅰ学习的滴定法原理,需要独立实验操作并进行计算。最后的实验报告要求对实验过程和结果进行系统梳理,需要学生具有扎实的化学理论知识和较强的数据处理及文字组织能力。
在化工学院教师的众多科研项目中筛选确定创新实验后,由各教师的开放实验室搭建1~2套实验装置,并由学院提供必备的实验试剂盒器材,在实际实验过程中均由学生独立在各开放实验室完成,由教师和科研助手共同指导。同时学院搭建一个选课平台,开设了网上预约系统,由学生选择申报创新实验项目和时间,再由学院和教师一起安排实验日程。由于教师除了指导科研助手完成课题研究外,还常年指导毕业论文的研究工作,因此开放实验室原则上是可以全天候开放的(包括周末和晚上),这样每个开放式实验室每学期至少能承担224人次的实验(按每个实验室1
1年套装置,每天2人次,每学期16周112天计算),就能承担近500人次的实验任务,而同期一届学生总
共只有240人,因此完全能满足实验需要。创新实验的指导书整理、实验准备和实验指导全程都有教师科研助手的参与,这极大地激发了他们的学习积极性,并能带动其他学生在进入开放实验室时受到感染;创新实验的过程减少了教师手把手的指导,更多的是要求学生最大限度地发挥主观能动性,在开放的场合和1对1的场景下,可以更无拘束地讨论研究实验的本身问题,同样能大幅塑造学生积极的人生态度;创新实验的实践和指导过程,需要运用大量的专业知识和专业技能,适当时还需检索学科前沿的学术文献,并且创新实验本身就来自于实际的工程项目或前沿的科研课题,会帮助培养学生的工程专业素养和综合应用能力。
创新实验部分的考核以学生的实验过程和结果为基础,现场指导的科研助手出具第一手的考核意见,指导教师在根据自身判断和实验报告的质量给予评分,待第四学期期末,将1年来所有参与某项创新实验的学生成绩汇总后上交,在基础化学实验Ⅲ的成绩中得以体现。
。
当这部分学生再次与其他学生一起进行实验时,他们有了更扎实的工程专业素养,可以帮助教师指导周边的同学。学生和教师共同指导使实验进行得更加顺利,不少错误在萌芽阶段就得到了有效地改正,学生实验时间缩短。这种学生参与指导实验的过程培养了学生的观察能力、对实验步骤掌握能力及学生之间的交流能力,从而在保障教学效果的同时更使这部分学
[19-21]
。生具有了较强的综合应用能力
参与指导的学生还可以参与到其他学生的成绩评
帮助教师指出其他人实验中存在的问题,培养学定上,
生的判断和分析能力,使得实验成绩更符合实际情况,避免出现滥竽充数式的学生。2.3
创新实验的改革与实践
教师通过对科研助手的培养,使其具备了较高的创新能力。对于在课题研究中相对成熟的实验项目,科研助手在实际研究中已独立完成多次,具备了指导实验的能力。
结合教师的科研实际,我们着力挖了掘5~10个创新实验,既紧贴科研前沿,又注重对学生专业核心知识和技能的培养。如开设的辛烯基琥珀酸淀粉酯的合成实验,以天然淀粉和食品级的辛烯基琥珀酸酐为原料,在水相体系中将辛烯基琥珀酸酐滴加到淀粉乳中,控制pH值为碱性,最后过滤、洗涤得到样品。这是一个典型的酯化反应,但却以水和绿色安全的反应物代
3结语
基础化学实验的教学改革紧紧围绕科教融合的教
“三位一体”以的方式充分发挥学院、教师和学理念,
学生的积极性,整合优化现有的实验教学项目,提出创
(下转第249页)
教育的发展,且在线教育用户体验的优劣影响着用户
决定是否参与此方面金融产品。制作满意度高的在线教学平台时需要为不同水平用户准备合适课程,满足个性化学员需求,并为不同平台选择合适的交互工具,以降低用户认知负担。并通过强化品牌风格与遵循使用经验,使教学平台的信任感提高,从而加强用户的主动交互。
参考文献(References):
[1]谢
2012平,邹传伟.互联网金融模式研究[J].金融研究,(12):11-12.
[2]PiskurichGM.GettingtheMostFormOnlineLearning:ALearner’s
Guide[M].SanFrancisco:Pfeiffer,2004.
[3]AmbientInsightResearch.2012LearningTechnologyResearch
Taxonomy[DB/OL].2012.http://www.ambientinsight.com.
[4]HwangDYang,H&KimH.E-LearningintheRepublicofKorea
[DB/OL].2010http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.352.7060&rep=rep1&type=pdf
——以交互结构为核心的交互[5]曹良亮.在线学习中的交互设计—
2010(1):41.设计方法[J].中国远程教育,
[6]王志军.中国远程教育交互十年文献综述[J].中国远程教育,
2013(9):26.
[7]JonKolko.交互设计沉思录:顶尖设计专家JonKolko的经验与心
M].2版.北京:机械工业出版社,2012.得[
[8]GalottiKM.认知心理学[M].西安:陕西师范大学出版社,
2005.
[9]CooperA,ReimannR,CroninD.Aboutface3交互设计精髓[M]
2012.北京:电子工业出版社,
[10]HirumiA.Aframeworkforanalyzing,designingandsequencing
plannedelearninginteractions[J].TheQuarterlyReviewofDistanceEducation,2002,3(2):141-160.
[11]田庆宜,王莎莉,陈[12]周[13]沈
笛,等.教育心理学在课件开发中的应用
[J].实验室研究与探索,2005,24(3):72-74.
岩.基于认知的网络教育评价研究[D].济南:山东大学,.实验室研究与翔.以学生为中心的网络课程设计原则[J]2009.
2010(12):117-120.探索,
[14]GodwinSJ,ThorpeMS,RichardsonJTE.Theimpactof
computer-mediatedinteractionondistancelearning[J].BritishJournalofEducationalTechnology,2008,39(1):52-70.
[15]杨建良.基于Web的远程教育网络在线虚拟实验室的设计[J].
2011(3):87-90.实验室研究与探索,
[16]HomansGC.SocialBehavior:ItsElementaryForms[M].New
York:HarcourtBraceJovanovich,1961.
[17]Johnson,J.认知与设计:理解UI设计准则[M].北京:人民邮电
2014.出版社,
檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿(上接第161页)
新实验作为常规实验的有益补充;在教学过程中提倡学生参与教学,提高学生的学习主动性;整个实验教学以集中实验和分散独立实验相结合,处处体现对学生3I特质的培养。
本改革的实施有效地提高学生自主学习、实践能力和创新能力,取得了丰硕的成果。自2011年实施改革以来,学生在省级以上学科竞赛中累计获奖逾200
211工程高校或出国升造,项,有47人考入985、学生作为第一作者在各级期刊上发表科技论文70余篇,其
中SCI论文12篇。参考文献(References):
[1]洪晓波,周国权,房江华,等.卓越工程师工程能力培养的六大
J].教育探索,2012(11):56-58.原则[
[2]房江华,官[3]孙
梅,胡敏杰,等.有机化学实验教学方式的探索与
J].宁波大学学报,2010,32(5):16-18.改革[
.教改纵横,菁.科教融合:创新人才培养的新路径[J]2012(17):32-34.
[4]涂自力.论科教融合中学生创新能力的培养[J].中国高校科
2012(10):43-44.技,
[5]张中强,唐[6]李
翔,蒋
艳.基于科研反哺教学理念的高校科教
J].教育探索,2014(1):79-80.融合机制研究[
.理论纵横,2014晨.高校科教融合的改革和动力[J](22):31-33.
J].教育[7]凤天宏.科教融合主导下大学生科研创新能力的培养[
2014(48):177-179.教学论坛,
.中国高校[8]马龙海,蓝宝江.科教融合培养本科生科研能力[J]
2012(3):42-44.科技,
[9]曾秀琼,何巧红,赵华绒,等.大学化学基础实验(G)课程的调
J].大学化学,2007,22(5):8-10.查分析[
.江苏教育学院学[10]孔春霞.大学化学实验教学改革的探索[J]
2007,24(3):112-113.报,
.高等理科[11]杨秀平,梁永民.大学化学实验教学改革与创新[J]
2008(5):109-112.教育,
[12]胡爱珠,杨建平,仇[13]仇
丹,等.培养学生创造性思维能力的物理
J].宁波工程学院学报,2012,24(2):97-100.化学教学探讨[
J].宁波丹,胡爱珠.物理化学人性化教学的改革与实践[2009,21(4):89-92.工程学院学报,
[14]牛海军,白续铎,张艳红.实验教学法培养学生创新能力探讨
[J].高教研究,2012,33(11):1495-1496.
[15]张水潮,杨仁法,宛
“科教融合”岩.应用型本科院校教学模
.中国科技博览,2014(26):123-124.式研究[J]
[16]王仁国,赵茂俊,张云松,等.基础化学实验改革的反思[J].
2010,27(8):132-134.教育探索,
[17]吴永兰,文耀智,李广利.基础化学实验教学改革与大学创新
J].湖南科技学院学报,2013,34(1):188-189.性实验研究[
[18]周建敏,黄
敏,黄艳仙.研究型化学实验的探索与实践[J].
2012(1):44-46.化工高等教育,
.广州化工,[19]杨守洁.基础化学实验绪论课教学探讨与实践[J]
2014,42(20):237-238.
[20]万[21]聂
等.在基础化学实验教学实践中培养坚,宋丹丹,涂海洋,丽,张
强,胡
蕾,等.基础化学实验课程体系构建与实
J].实验技术与管理,2012,29(5):166-167.学生综合素质[
J].广州化工,2012,40(20):163-164.践[