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【关键词】理论有机化学 课堂教学 探索
随着国民经济的快速发展对高端人才的需求,高等院校在办学规模、层次、以及个性化办学特色的高需求,提出了培养具有理论基础知识扎实、动手能力强,能够快速发现问题、解决问题的复合型人才。培养复合型人才的教育培养模式已逐步为广大第一线教师教学方式转变的动力,并成为理论教学与实践操作水平相结合,重点加强、并突出学生就业能力和实践性环节密切联系的教学特征。
理论有机化学是应用化学、药学专业的专业选修课程,是在完成基础有机化学学习的基础上的重要补充和提高。通过该课程的学习,使学生进一步掌握相关有机化学知识,了解有机化学的前沿科研发展趋势,为学生走上相关化学岗位打下坚实的理论基础。传统的有机化学教学课程重点放在基础理论知识的探讨和拓展传递上,对于最新科研前沿研究课题的传播却很少触及。因此理论有机化学的教学内容有必要进行进一步改进教学方式,体现理论有机化学与基础有机化学的连贯性、整体性,使理论有机化学成为一门配置合理、能够有效提高拓展学生知识面、激发学生学习兴趣的高质量课程。
一、理论有机化学教学内容应该与时俱进
目前,国内理论有机化学与高等有机化学、物理有机化学按不同的教学课时和教学对象进行教学,要求学生在完成基础有机化学学习的基础上,深入学习有机化学原理。由于课时短、学生基础知识参差不齐,导致理论知识不全面、系统性差,不利于学生水平提高。因此,根据教学整体改革要以学生未来的就业能力、就业方向为导向,对理论有机化学的内容进行调整并系统优化,建立一套系统性与应用性较强的教学内容。例如:加强化学键与取代基对有机分子反应活性影响的教学中,顺式丁烯二酸和反式丁烯二酸电离常数变化规律的认识,含有大空间位阻的叔丁基取代基对苯酚酸性影响特点的探讨,往往会引起学生的学习兴趣。适当加入针对性强、应用性高的有机分子实例分析,加深理论知识的学习、培养实践能力,提高学生的就业、和工作能力,培养掌握高端、前沿化学的优良人才。
二、授课教师应具有较强的科研能力
理论有机化学教学内容往往涉及到相当多的化学前沿课题,新的化学反应、具有特征结构化合物的不断涌现,对相关授课教师提出了较高的要求。授课教师除了具备基本的相关有机化学教学知识外,还必须时刻紧跟相关化学研究的世界发展趋势,了解并认识有机化学发展特点,并结合教学特点,深入浅出地指导学生接触有机化学发展的轨迹,加强对学生的引导,激发学生掌握先进技术的兴趣,从而增强学生学习的主动性和自觉性,不断提高讲授效果和学生学习积极性。
三、 介绍科学前沿,促进课堂教学
教师除在课堂上讲解基础知识外,还应该挑选一些有机化学理论的最新研究成果,并带入课堂,使让学生接触化学学科发展前沿和方向,拓展开阔学生的学术眼界并激发学生对本课程的学习兴趣。同时,向他们介绍科学奇闻趣事,像R.B.伍德沃德、Sharpless,黄鸣龙、陈庆云等化学家坚持不懈的追求和奋斗历史,陶冶同学们的情操,激发同学们的学习热情,从而提高课堂教学质量。
四、充分利用多媒体教学与板书相结合、丰富课题教学手段
多媒体教学已逐渐成为重要的教学手段,本课程中教学点多,化合物结构种类丰富、并复杂,特别是涉及到立体结构的一些复杂化学物的描述,往往需要借助多媒体平台,通过动画、视频等手段,将抽象的取代基的电子效应、空间效应等,简洁、直观地展示在同学面前。我们在讲授取代基邻基参与反应中,通过多媒体的参与,并通过黑板板书的相结合,使学生很快地掌握了分子内相邻取代基对反应的影响,在较短的时间内认识了不同类型的取代基对不同反应影响的规律,对提到学生的知识水平起着关键的作用。
五、理论和实践相结合
理论有机化学既是理论性很强、又是实践性很强的一门学科。学生除了学习教材基本理论知识外,还应培养科研实践能力。除加强课堂教学外,结合理论知识,还需培养学生参与科研实验,不断提高学生知识水平和创新能力,做到勤动脑、勤动手,做到知其然、知其所以然。学有所用、学有所成。
参考文献:
[1] 袁国赞,孙文起,储向峰.理论有机化学课程中多元化教学模式研究与实践, 新乡学院学报,2013,30,230-231.
关键词:有机化学实验 应用型人才 改革 探索
随着工业社会的快速发展,社会对人才素质的要求越来越高,尤其是具有创新能力的应用型人才更是成为了人才市场的“香饽饽”。长期以来,我国的高等教育主要以课堂理论讲授为主,老师讲、学生听是以往的固定教学模式,在这种教学模式下,学生很少有机会接触到实际操作,由于实际操作与动手能力较弱,也难以做到学以致用;在这种情况下,应用型人才培养模式显得尤为重要。
一、应用型人才培养模式浅析
1.传统教学模式存在的问题
第一、高校传统教学模式注重教师讲授而忽视学生动手能力与实验能力。长期以来,高校的主要教学模式是以讲授为主,由于客观和主观的原因,很多教师忽视学生的动手能力和实验能力。这种长期的灌输式教学导致学生在实际操作能力方面缺乏学习的主动性,在这种情况下,学生就很难适应当今社会对于应用型人才的需求。
第二、高校传统的教学模式太过“泛化”而忽视了实际应用能力教学。在大学阶段,由于开设的必修课太多,学生只能对这些课程知识囫囵吞枣, 没有精力和时间去深入研究探索,长此以往,就造成了学生学而不精的现状。
2.应用型人才培养模式实施策略
2.1强化学科建设,拓宽专业口径
院校应积极调整学科建设方向,优化结构,弘扬特色,优化创新人才培养环境,联合共建。同时,强调拓宽专业口径,其中关键是加强学科基础课程教学,加强基础课程教学为拓展学生的知识面,拓宽专业口径,增强适应性打下基础。
2.2注重实验教学,提高实验创新能力
在完成讲授课程任务的情况下,要加大实验教学的课程与实操时间,加强各种实验环节的教学,可以增强学生对于理论教学的理解,给予学生较多的时间去思考,赋予学生学习的主动权。在实验教学环节,要以科学问题为先导,以解决问题的设想和试验为途径,激发学生学习兴趣,培养创新能力。
2.3更新教育思想、转变教育观念,加强教师培训力度
在新的人才培养工作中,高校教师必须转变教育观念,改变以往的一本书、一支粉笔、一个多媒体课件完成一堂课的教学模式。教师要以适应大学生就业新形势与社会发展的新需求,促进学生实际动手能力,挖掘学生潜能的发挥。同时,在上好一堂课的基础上,制定有力的教师进修政策,为更新和提高教学技能提供充分的条件。
2.4优化课程设置,改革人才培养方式
在课程设置上,根据社会发展及市场需要和学生的个性发展需要设置专业方向的课程;既包括基本知识与能力类课程、文化素质类课程、思想道德素质类课程等,又有应用型实验性教学环节。在培养方式上,学校可以实施分层次教学,学习优秀的学生可以修读辅修课程、双专业、双学位。
2.5以学生为中心,实施学分制管理
在人才培养过程中,加强课程内容与实验教学的联系,关注学生的学习兴趣和经验,既尊重学生的兴趣又有利于培养学生的个性。体现课程结构的均衡性、综合性和选择性。在实施学分制管理过程中,既要重视理论课的教学也要体现实验教学的学分制管理。灵活的教学管理体制对形成学生积极、自主的学习方式和个性有着重要的意义。
二、现有机化学实验教学存在问题
1.大学生对有机化学实验重要性的认识不充分,积极性不高
有机化学实验课的任务不仅是对于所讲授理论课知识的温习和巩固,更重要的是培养学生实际动手能力和实现应用型人才培养方案的重要环节。但是,有机化学实验以验证性实验为主,学生学习的主动性缺乏,往往为实验而实验,没有真正做到学以致用。在这种情况下,就造成了学生对有机化学实验中遇到问题的解决方法记忆不牢,认识不深。学生自己不能正确分析,对有机化学实验的重要性认识不深。
2.老师的教学方式传统,限制了学生的创新性
有机化学实验教学主要是采用传统的实验操作模式,在整个教学实验过程中,学生按教师的讲解按部就班的从事实验活动。虽然这种实验教学活动有利于学生掌握有机化学实验操作要领,但是,对于求知欲和好奇心强的的同学们来说,这种方式严重地束缚了学生的创新性和创造性,很难满足他们的学习欲望,久而久之就会挫败学生的学习积极性。
三、有机化学实验教学方法的探索与思考
1.加强对有机化学实验的认识,提高学生的重视性
要加强学生对有机化学实验的认识,因为有机化学是以实验为基础的科学,所以提高学生的重视性是非常重要的。培养学生良好的实验习惯和正确的实验态度,要重视实验细节和过程,让实验效果真正落到实处。要注意在实验中分析理论与实验实际操作的差别,以保证学生能够在实验中取得教学实效。
2.加强对有机化学实验技能的强化训练 ,提高学生的实验性
有机化学实验是以实验为主的学科,所以,在整个教学过程中要高度重视实验的强化训练,学生仅依靠有限的基础有机化学实验学,难以使学生对于实验的效果加以巩固并拓展。因此必须利用课余时间,加强对有机化学实验技能的强化训练 ,在提高学生对于基础实验的同时,提高学生实验的时效性。
3.改革教学方式,调动学生的积极性和主动性
传统的教学方式是老师讲解实验目的,实验原理,实验步骤、仪器设备等等环节,这种教学方式容易养成学生的懒惰习惯,他们也会缺少学习的兴趣。通过改革教学方式,可以给学生更多的实验自,让学生更多的参与到主导试验全过程中去。通过学生对实验的自我思考,不但提高了学生的综合素质,而且有利于激发学生学习的激情,调动学生的积极性和主动性。
四、结论
随着国家对于应用型人才培养的重视,各个高校对于应用型人才培养的方案也有所调整。在这种情况下有机化学实验必须不断更新观念,改革创新,在有机化学实验过程中以学生为中心,以实用性为原则,理论与实际相结合,以此来提高学生的综合素质,为国家的经济建设培养合格的高等技术应用型人才。
参考文献
[1]吴邵兰,论新建本科院校应用型人才培养模式及实施策略,期刊论文,现代企业教育,2011年。
关键词:科研成果;教学改革;有机化学
一、引言
为了高质量地完成人才培养任务,高校本科教学需要在多年积累的基础上,积极推进以教学内容为核心的各项教育教学改革。但目前我国高校中大部分教师在追求科研课题、和参加学术职务评审工作中占用了相当大的精力,相对忽视教学改革和对创新人才培养规律的探寻,缺乏很好地总结科研过程中形成的适合课堂教学的新理论、新技术和新实验方法。还有部分教师不注重提升自身理论知识的再学习与实际科研进展的相结合,沉浸在固有的教学内容、教学模式和教学方法中,在一定程度上制约了教学水平的提升,也与创新人才的培养有较大差距。因此,在有机化学教学中,将科研工作的成果和经验引入课堂,给学生以更加生动的讲解,贴近实际应用,从而活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣,提高其自主求知的驱动力,大幅提升教学质量,因此探索一条有机化学教学改革的新路,这对于创新型人才的培养具有重要的意义[1-2]。
二、有机化学教学的现状
中南大学有机化学课程建设是在原中南工业大学、湖南医科大学的有机化学课程的基础上,实现了资源整合与优势互补,突出了理学、工学和医学交叉融合的特色。有机化学是化学、化工、生物、医学、材料等专业的重要基础课,而且是一门实践性很强的学科。在我校,有机化学课程包括有课堂教学和实验教学,分别独立设课,有机化学是化工制药类、生物医学类和矿冶材料类等学生的必修课程,理论课学时分别为96、56和32,是各类专业的重要的基础课,年人学时达8.5万,因此,本课程具有学时多,受益面广的特点。长期以来,存在有教学指导思想一直以教师为中心,学生只是被动地接受知识;教学中存在着重知识、轻能力的现象。教学中仍然停留在传统的教学手段上;教师以讲解教材知识为主,难以将学生应用能力的培养落到实处等问题。因此在教学过程中,如何提升有机化学教学效果,吸引学生的“眼球”,把学生的权利还给学生,强化学生的主体地位,将授课内容和形式灵活化,
给学生以更加生动的讲解,贴近实际应用,从而活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣和自主求知的驱动力,大幅提升课堂教学质量,这些都是当今中国高校教学改革最重要的热点、重点和主题[3-4]。
三、科研成果进课堂在有机化学教学中的实践
高等教育的目的一方面在于培养一部分优秀的科研人才,为科技发展提供人才储备。另一方面高等学校的教学内容一直以来都是相关科研活动普及后的成果。
1.采用“双轨制思路”促使科研和教学整体提高
科研与教学本质上是源流的关系,教学创新发展离不开科研,教学与科研是统一的,教学与科研如车之两轮、鸟之双翼,是现代大学发展的基本动力。在我院,采用“双轨制思路”,一方面大力提倡教师进行有机化学的科研活动,另一方面对于有机化学的教学也常抓不懈,对教学改革中出现的问题及时地进行讨论,促使教学和科研水平整体提高。作为教育家和科学家的钱伟长院士说过:“你不教课,就不是教师;你不搞科研,就不是好教师”,之所以这样说,主要是因为教师的素养要在科研活动中得到提高。只有通过科研活动才能为教学注入新鲜血液,才能使教学改革更持续,和有持久的生命力。特别是有机化学是一门实践性很强的学科,教师在课题的引导下不断完善自己的知识体系,随时把握学科的发展动态,对于教学创新大有裨益。
2.科研成果进课堂是有机化学教学创新的时代要求
有机化学发展日新月异,新的有机化合物每天数以百计的速度增长,将科研成果引入教学让学生了解有机化学发展的技术最前沿,激发其学习兴趣。众所周知,有机化学课程内容丰富,反应方程式众多,反应类型复杂,反应机理抽象,应用面广。在教学时直接将反应式及机理等灌输给学生,学生毫无兴趣。教师通将系统的科研成果引进课堂,不仅能促进学生对基本理论知识的掌握,同时拓展了学生的科研思维能力,那些学有余力而又酷爱某一学科或领域的学生,在自己喜爱的课程学习中酣畅淋漓,找到真爱,发掘潜能,启动自我发展的内动力,碰撞出新的火花。如讲材料制备时,我们就引进3D打印技术,这是目前最热门的课题,我们国家在这一方面的研究还比较薄弱,最关键的是材料的制备,这样引导学生去探究一些相关方面的问题。
3.科研成果对于显示课程体系的特色具有强化作用
高等学校开设的专业主干课程通常都体现了其特殊的竞争优势,并形成了鲜明的特色。在我校,专业课程体系始终保持冶金和选矿方面的特色,时刻牢记,引进科研成果时一定不要忘记这方面的特色,确保我校在这方面的优势地位。如讲解醚类化合物,就以目前我校某教授在选矿方面的所选取的冠醚作为萃取剂的研究进展,这样使学生身临其境,学习兴趣得到大幅提升,并对知识创新有了较深的感悟。这样教师既做到“授人以鱼”又“授人以渔”,从而使教学水平从根本上得到提升。
四、科研成果进课堂所面临的问题
1.授课教师的思想观念转变的问题
培养优秀的专业人才是高等学校教学活动的重要目标,但是,目前大部分院校的科研活动却没有为实现这一目标提供足够的支持。诸多教师认为,有机化学教学时数少,但反应式又多,理论性强,机理复杂,学生只要掌握基本知识就行了,却忽视了教学中应该倡导学生主动参与,乐于研究,培养学生获取新知识的能力,分析解决实际问题的能力,和技术开发的能力。然而,仅就教材内容来看,是远远满足不了这种培养要求的。还有些教师认为,有机化学学科跨度大,知识面广,讲授起来有一定难度,要讲深讲透并让学生易于接受更是困难,对科研成果结合课堂讲授的优势认识不足。因此,及时地改变授课老师这一观念,将前沿的研究方法、研究理论和研究成果及时地带入课堂是对有机化学教学的有益补充。
2.教学内容的选择问题
目前,我国在科技等方面有一些关键的技术受制于国外,由于有些教师“浮躁”的心理,因此大多数教师都热衷于跟着别人搞所谓的“热门”课题研究,不愿花太多功夫进行深入研究,而是把别人的东西改头换面,做一些华而不实的面子工程。在有机化学的课堂讲授过程中,我们不能生硬地将一些科研成果作为教学内容直接讲授,而是要利用各个专业的特点,如选矿专业和医学专业就不能选择同样的科研成果进行讲述,结合学生的实际情况,引导学生正确认识学习与研究过程的差异。即使是同一科研成果,由于实验内容与调查研究方向的不同,学生感兴趣的知识点存在很大程度的差异。因此在科研成果进课堂时,要特别注意,成果是整体推广还是部分传授,是强调结果还是重视过程等方面的问题,因此在选择教学内容时,都要有一个比较和选择的过程,并对这些内容进行实时跟踪,是否达到应有的教学效果。
五、结论与展望
在有机化学教学过程中,将相关科研成果与授课内容的相结合是目前提升教学效果的最为有效的方法之一,这种结合,一方面可以弥补教材内容的时效滞后性,另一方面可以帮助学生理解理论性较强的概念和反应式;尤其是通过教师对其成果研究过程的表述,使学生的兴趣提升,了解枯燥理论背后的实践乐趣,进而使学生主动去探索相关的知识前沿状况,这对培养他们的研究能力有很大帮助。目前,科研成果进课堂的教学模式并未有效推广,有些专业教师有此心却无方法,有时甚至抛却专业知识的讲授,一味宣传自己的成果,使学生的学习成为一种“参观”和“看热闹”,无法达到应有的教学效果。所以,如何使科研成果与教学有效地结合,如何最大限度地发挥其在教学中的作用等问题已成为当前所要解决的最大难题。
参考文献:
[1]胡和平,实施优势转化战略办学优势转化为人才培养优势,中国高等教育,2010,18:13-15.
[2]李刚,彭伟,我国高校课堂教学面临的困境与出路,江苏高教,2011,1:81-83.
[3]张树永,王玉枝,苑世领,国内外化学专业教学方式和方法的改革与探索,大学化学,2014,2:14-19.
[4]乔瑞,陈水生,杨松,等,多种教学方式结合提高有机化学教学效果,阜阳师范学院学报(自然科学版),2014,2:94-96.
[关键词]转型;应用型人才;有机化学实验;教学改革
为了增强学生就业能力,满足经济社会发展对人才的需求,“十三五”期间一大批地方本科院校积极向应用型大学转型,树立以“市场为导向,能力为本位,应用为目的”[1]的人才培养理念,建立新的学生发展观念。有机化学实验是高校化学、化工、食品、制药、生物等专业的重要基础课程。有机实验课是学生重要的实践途径,以其特有的应用性和综合性在完善知识体系和培养创新能力中具有重要作用。传统的实验教学中,教师依据选定的实验教材按步骤讲解,学生照本宣科地进行操作。实验过程中,学生不动脑,对教师依赖心强,实验过程拖拉冗长,耐心不足者草草了事。这种被动的学习,没有激发学生的潜能,扼杀学生对实验的兴趣,制约学生能力的提升。应用型大学要达到人才培养的目的,必须改变传统的实验教学模式。随着环保意识的增强,“绿色化学”理念[2]逐渐深入人心,网络、多媒体技术的发展及普及,我们在有机化学实验教学方式、实验内容等方面也在不断地改革。开展课外科研竞赛活动,达到多渠道、全方位的育人目的。
1教学方式多样化
对于实验预习和仪器的使用,学生可以利用手机或自带电脑上网搜索学习。课上可以让学生讲解或演示操作,其他同学进行纠正、提问,变被动学习为主动学习。既可以提高学生的自学能力、分析能力,又可以节省实验时间,避免实验事故,优化实验效果。实验室配备投影仪和网络接口,老师可以录制实验视频便于讲解,也可实现同步实验录像、同步实验过程拍摄。比如实验中的突发事件、实验现象、不规范的操作或违规的现象(如废液的处理),使有机实验课程生动、形象,使实验讲评更具有针对性。利用多媒体技术,通过图像、声音、文字等,让学生对书本上的知识立体化,比单纯的书面预习效果更好。进行实际操作时,避免了盲目性,提高了实验的成功率,减少了实验危害和对环境的污染。
2实验内容特色化
在达到教学目的、完成教学任务的前提下,改变原料、溶剂、试剂、催化剂等,尽量采用绿色溶剂和低毒、无味绿色试剂[3],采用小量[4]或微量实验,这是有机化学实验的发展趋势。我们在保留个别传统的无害实验外,增加地方特色实验项目,大大激发了学生兴趣,提高了实验积极性,培养了学生的探索精神和科研能力。如利用当地特色蔬菜水果开设天然化合物提取实验,从百香果中提取色素和果胶、水蒸气蒸馏法从橘子皮中提取橘子油、用水做溶剂从茶叶中提取咖啡因等,实验内容贴近生活,即达到了有机实验的教学要求,又增加实验的趣味性、增强了创新意识和环保意识。
3教师指导与小组自主探究相结合
开放式实验教学模式[5]的探索与推行已成为高校课程模式改革的主要内容,实验室的开放程度也已成为衡量高校教学、科研水平的重要标志之一。该模式对高校的实验条件、师资力量、管理水平及学生素质等都提出了更高的要求。结合我校的实际情况,为避免学生选题的随意性和盲目性,减少不必要的浪费,采用“教师指导与小组自主探究相结合”的方法。
(1)利用现代网络教育技术手段,建立实验中心管理系统。将实验中心拥有的仪器设备(仪器的使用说明、注意事项)、指导教师的个人信息及研究方向等信息公布于网上,以方便学生随时查阅和选择。
(2)学生自由结合(2~3人)。根据现有的仪器设备,通过查阅文献、讨论后确定课题,设计实验方案,经教师和学生共同修订后,学生即可向实验中心提交申请书。
(3)实验中心对课题进行汇总、评议。申请通过后,实验中心统筹安排开放地点、时间,学生按照实验方案自主进行。
(4)实验过程中,学生分阶段向指导教师汇报实验的进程,并提出自己的设想和问题,指导教师要起到启发、引导、答疑的作用,鼓励学生自行解决实验过程中遇到的困难。实验结束,上交实验报告或论文,指导教师写出综合评价,作为创新实践考核成绩的一部分。“教师指导与小组自主探究相结合”实验模式,充分利用了我院现有的办学资源和学生的课外时间,使学生掌握了实验及科学研究的基本思路,加深了学生对科研的认识,强化学生的实验技能,培养了科研能力以及团队协作精神等多方面的综合素质,为学生将来的就业、创业打下坚实的基础。
4以赛促学、以竞强技
课外实践活动是大学生活的调节剂,而与专业相关的竞赛活动不仅可以丰富学习生活,还可以起到“以赛促学、以竞强技”的作用。竞赛内容可以是基本的操作技能,如基本技能大比武,也可与企业、学院教师的科研项目对接,设立创新设计大赛、项目挑战赛等。课外科研竞赛的开展,培养了学生的学习兴趣,调动了学习的自觉性和主动性,变要我学为我要学;可以让学生认清自己的实力,明确自己的优劣,确定自己的提升目标;可以让优秀的学生有充分展示自己的舞台,增强自信心和竞争实力;营造“比、学、赶、帮、超”的浓厚学习氛围,强化基本技能,增强创新能力,达到共同进步的目的。竞赛活动与企业实践及科研的对接,还有利于调动企业助学的积极性和深化校企合作,学生真正学有所用、学有所得。在广西高校大学生化学实验操作技能竞赛中,我院学生荣获二等奖5人次、三等奖8人次,不但学生的技能得到锻炼,教师通过技能竞赛,也能找到自己教学中的不足,有利于教学质量的提高。
5教师队伍的双能化
法国教育家埃米尔•涂尔干说:“教育的成功取决于教师,教育的不成功也取决于教师。”一所学校的办学水平、育人的质量如何,在相当程度上取决于教师的质量。而部分地方院校存在学科带头人缺乏、教师队伍不稳定性、学术科研水平不高、实践能力薄弱、为地方经济建设服务力度不够等问题[6]。应用型本科院校必须要建设一支理论知识丰富、实验技能熟练,又具有丰富的实践经验的“双能型”师资队伍。近几年来,我院加大人才引进、培养和柔性聘用的力度,有计划地选送中青年教师到企业、工程院所等接受培训、挂职工作和实践锻炼,促进现任教师的“转型”。只有深入企业工作或调研,才能熟悉实际的生产流程和企业的需求,及时调整教学计划、更新教学内容,避免理论与实践的脱节;积极引进多名在有机合成研发和企业生产方面有丰富经验的双能型教师,发挥其知识和实践技能的引领作用;有选择的在企业、科研院所建立专业教师挂职或顶岗锻炼基地,形成一套优势互补、合作共赢的机制。化学与生物工程学院现有教师50人,其中教授6人,研究员1人,副教授16人,具有博士学位的教师14人,双师型教师12人。预计2017年前,“双师双能型”教师占专任教师的比例达到50%以上,基本满足教学需求。科学研究领域,我们也逐渐形成了自己的特色,尤其是在有机复合材料和多功能有机改性剂研究上取得了重要科研成果。
6结束语
有机化学实验教学中引入了“多样化的教学方式、特色的实验课题、指导与自主探究相结合的实验模式”,激发了学生的学习兴趣,优化了实验效果;通过“以赛促学、以竞强技”活动,培养了学生的综合应用和创新能力;通过人才引进、培训和共享等方式组建“双能型”师资队伍,为应用型人才的培养提供了保障。从实习反馈及就业情况来看,我院学生受到了用人单位的欢迎与好评。我院参加广西高校大学生化学化工类论文设计和“挑战杯”课外学术科技竞赛的学生人数逐年增加,获奖人数也不断增多。近年来,我院学生获得各类科研项目立项13项,合作发表科研论文16篇。随着社会的发展、科技的进步,社会对人才的要求越来越强调综合素质和实践经验。今后我院将继续推进有机化学实验教学改革的深入研究,搭建多种平台,立足当前放眼未来,从培养专业技术型向培养复合型人才的目标迈进。
参考文献
[1]蔡菊,刘常春.浅谈“应用型本科教育”办学[J].中小企业管理与科技,2013,13(1):247-248.
[3]查正根,兰泉,郑媛,等.绿色创新型有机化学实验教学模式构建与实践[J].实验室研究与探索,2014,33(3):136-141.
[4]程超,赵霞,王玉花,等.论现代高校有机化学实验课程的发展趋势[J].中国西部科技,2010,9(08):88-89.
[5]王敏,李军,桑雪梅,等.有机化学实验的开放教学模式[J].重庆工学院学报,2007,21(10):169-172.
本科教学是高等学校人才培养的重要环节,肩负传授知识和技能的重要职能。课程体系构建是本科教学的基础和核心。世界一流研究型大学的课程体系构成具有一些共性,比如:从课程模块来看,都包括通识课和专业课;从课程结构层次来看,都有必修课和选修课;从教学方法来看,都有讲座课程和研讨课程。对于研究型大学来讲,专业课程的设置和教学是构建学生专业知识体系、训练专业认知能力和养成专业思维方式的关键要素,蕴含和体现了高等学校的人才培养理念和特色。
高校人才培养目标和教育思想决定了课程体系设置。近年来,南京大学以“为社会各行各业培养具有创新精神、实践能力和国际视野的未来领军人物和拔尖创新人才”为目标,通过深入探索和实践,提出了“三三制”人才培养模式。南京大学化学化工学院在人才培养思路上一直秉承戴安邦院士的全面化学教育思想,即“全面的科学教育要求教学既传授知识和技术,更训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德”。在新的时代背景下,南京大学化学化工学院围绕多元化创新型人才培养,在分析借鉴美国加州大学伯克利分校和英国剑桥大学等世界著名研究型大学化学专业课程设置模式和特点的基础上,对传统的化学专业课程体系进行了一系列调整和改革,构建了“激发兴趣、注重能力、多元培养、个性发展”的专业课程体系。
一、美国加州大学伯克利分校化学专业课程体系
美国加州大学伯克利分校(以下简称“伯克利”)是世界著名研究型大学,在学术界享有盛誉,也是美国最自由、最激进的大学之一。化学是伯克利的传统优势学科,在OS世界大学最新排名中,伯克利的化学学科排名第二。
伯克利学制为4年,每学年有3个学期,分别是秋季学期(一般17周),春季学期(一般17周)以及暑期学校。本科生学位要求的最低学分数为120。
伯克利的化学学院有两个系:化学与生物分子工程系和化学系。化学系的专业课程主要是按知识模块进行构建,由基础课和大量的专业课两大模块组成。根据修读课程的不同,化学系的学生可申请化学理学或者艺术学学士学位,或者化学生物学理学学士学位。本文仅介绍化学理学学士学位要求的专业课程。
上图是典型的化学专业本科生培养方案示意图。可以看出,化学系本科生在第一年主要修读大学化学和定量分析这门课(含实验),或者根据需要修读与高中课程相衔接的化学课程。二年级主要修读有机化学(含实验)。三年级需修读高等无机化学和物理化学两门课。四年级的专业课较多,包括物理化学实验、仪器分析、无机合成及反应、有机化学.高级实验方法或者原子核技术中的化学方法,这几门课均包含理论课和实验。以上课程构成了化学专业本科生的必修课,这些课程一般为3~5个学分。
伯克利认为本科毕业生应该“熟悉艺术、文学、数学、自然科学和社会科学;能够收集、筛选、综合、评价来自不同领域并以不同形式呈现的信息;理解研究过程和如何创造新的知识;能够与人合作共事;能够创造性地转换其环境;具有解决问题和作出决定所必须的技能,并能考虑决定的广泛的社会和伦理意义;能够处理模糊性,能够灵活思考并具有在职业生涯中不断发展智识的技能”。因此,化学系本科新生需要参加新生导学课。一、二年级必修的课程还包括数学、物理以及15学分的BreadthElective课程(如阅读写作、外语、人文社科类课程),类似于国内的通识课。除此之外,化学系还开设了培养团队合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和独立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的课程。
对于高年级本科生,除了专业必修课外,还要求完成15学分的专业选修课和跨专业选修课。
伯克利化学系开设的高年级专业选修课有30多门,一般3学分,包括信息化学、生命体系中的无机化学、高等无机化学、无机合成与反应、普通生物化学和分子生物实验、高等有机化学机理、高等有机合成、有机化学一高级实验方法、量子力学和谱学、生物物理化学;物理学原理和生命分子、生物物理化学、化学生物学、伯克利能源讲座;生物质能、原子核化学、原子核技术中的化学方法、材料化学导论、生物化学工程实验、高分子科学与技术、大气化学和物理实验以及量子信息科技等课程。
化学专业建议选修的跨专业课程涉及大气、生物、土木和环境工程、计算机、地球和行星科学、经济、教育、电子工程、政策和管理、力学工程、分子和细胞生物学、营养学和毒理学,物理、植物和微生物学、公共卫生、统计等多个学科分支,多达200余门课程。另外,本科生还可以选修多达50门的研究生专业课。因篇幅有限,本文不一一列出这些课程的名称。
二、英国剑桥大学化学专业课程体系
英国剑桥大学是历史最悠久的世界著名研究型大学之一,素有“诺贝尔奖摇篮”的美誉。剑桥大学崇尚自由、创造性、人文和科技相结合的教育理念,是将传统和现代教育有机结合的典范。剑桥大学化学专业具有很高的学术声誉,在2016 TIMES英国大学优势专业中排名第一,QS世界大学最新排名中名列化学专业第三。
剑桥大学对学生的培养与管理是经典的学院制。该校有31个学院,负责学生的生活和本科生的业余辅导。教学由大学的科系负责,主要科系包括艺术和人文、生物科学、临床医学、人文和社会科学、自然科学、技术等。剑桥大学每学年的授课时间分为三个学期,包括Michaelmas学期(8周)、Lent学期(8周)、Easter学期(5周)。
化学系负责化学专业课程的设置与讲授,修读不同的化学课程前,要求修读相应的数学、物理课程。另外,学生也要学习计算机、语言以及其他人文学科。化学专业课分为三个模块。
第一学年课程为模块IA,主要是介绍化学的基本原理,与预科课程相衔接,课程包括分子形状与结构、有机化学反应与机理、热力学与平衡、化学反应动力学、元素化学。另外,要求学生参加两周一次的实验课程,实验内容安排与理论课程基本同步,实验课程没有单独学分,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第二学年课程为模块IB,课程更深入地讲解化学原理。学生有两种化学课程类型可选择,即A类理论与物理化学类课程和B类有机与无机化学类课程。继续修读化学专业的学生要全部完成两个方向的课程。其他专业的学生根据自己以后的专业方向分别修读A或B类课程。
A类课程包括量子力学导论、分子谱学、对称与成键、分子能级与热力学、电子结构与固体性质,B类课程包括重要有机反应、结构解析、配位化学、金属有机化学、无机环化学、形状与有机活性、化学生物学导论。对应于A类与B类课程,学生要求每周参加一次或两次实验,实验成绩计入相应课程最终成绩。
第三学年开始时,化学系开设学生化学生涯指导讲座。大三学年学习模块II课程,是在模块I学习的基础上,扩展与深化对化学知识的认知。模块II课程又分为三个层次。第一层次包括5门课程,每门课程1学分。其中,4门为必修课,包括无机化学I:结构与成键、有机合成基础、高分辨分子光谱、理论技术,另外一门课程物理化学中的概念为选修课。第二层次有8门课程,包括无机化学II:过渡金属与金属有机催化、结构与性能、化学生物学I:生物催化、化学中的衍射方法、材料化学、统计力学、对称与微扰理论、有机机理研究。第三层次有7门课程,包括:无机化学III:表征方法、有机化学中的控制、大气化学、高分子导论、电子结构、化学生物学III:核酸、核磁共振中的物理基础。
大三的实验课程包括两个部分:一是现代合成化学中的技术,主要是无机及有机化合物的制备与合成;二是与物理及理论化学有关的实验与计算。两部分实验均为必修。
在大三结束时,学校筛选能进入第四学年学习的学生。第四学年主要包括课程模块III的学习和课题研究。在学期开始时,学生接受实验安全教育及生涯规划指导。模块III课程包括18门化学课程以及3门其他院系课程(篇幅关系,文中不再列出这些课程名称),要求学生根据兴趣选修8门以上课程。
三、对两校化学专业课程体系共性和差异性分析
从以上对伯克利和剑桥大学这两所具有代表性的研究型大学化学专业课程体系的分析,可以看出以下共性:
(1)课程内容层次和梯度明显。伯克利化学系对本科生实行分阶段培养。课程设置分低年级课程和高年级课程。针对专业基础不同的学生,部分课程设置了引导性或难度较低的课程。如大一年级学生可以先修读层次较低的大学化学、大学化学实验这两门课程,再修读必修的大学化学和定量分析这门课。而剑桥大学的化学专业课程则更多地从学科认知规律来体现课程内容的层次性,学生根据自身发展,也可以选择不同的课程模块。
(2)课程设置具有广泛性和多样性。伯克利基本采用化学四大基础课的模式,但本专业和跨专业选修课程非常丰富,涉及很多相关学科分支,这与化学系对专业人才的培养定位有关,即“化学专业毕业生可从事石油、化工、食品、农业、摄影、制药、生物科技及矿业等相关行业的研发,或者化工贸易、质量控制以及行政管理等工作”。伯克利化学专业学生还可以选修本专业研究生课程。剑桥大学的专业课程体系中,前沿性选修课程多,能让学生充分了解学科前沿。比如大四课程模块III的蛋白质折叠、错误折叠与疾病、磁性材料、化学生物学与药物发现、固体电极等课程,本身已经具有研究生课程的专业性和深度。
(3)设置导学课程。伯克利和剑桥大学都有针对本专业的引导性课程,如伯克利大一新生需要修读的导学课,主要包括面向新生讲解化学系各个课题组的研究工作、学院的图书馆、计算机设备、校友和高年级学生的经验交流,以及学校和学院的资源介绍等。而剑桥大学在大三和大四学期初均设置了生涯指导讲座以及安全教育。这类课程的设置能够更好地帮助学生学习与成长。
(4)重视实验教学。伯克利和剑桥大学除了专门的实验课外,很多课程都有相应的实验内容,并且内容与理论课程基本同步。
两校课程的主要差别在于:
(1)授课时段安排不同。剑桥大学化学专业基础课程不采用平行授课方式,不是从学期的第一周持续到最后一周,而是采取集中连续授课。比如用3周时间集中把A课程讲完,然后再讲授B课程。这种模式的优点是,能够使学生在短时间内集中在1~2个知识模块上学习,课后查阅大量的参考书与文献,对知识的理解更深入。而伯克利则采用的是比较常用的模式,即一门课程贯穿整个学期。
(2)课程内容构建思路有区别。伯克利的化学课程,特别是专业必修课和国内大多数研究型高校的化学专业设置基本相同,是基于二级学科内容划分的传统模式。而剑桥大学的课程设置抛弃了传统的四大化学课程模式,改为按照知识结构和学科认知规律来设置课程,避免了知识点的重复讲授。
四、南京大学化学专业课程体系改革的知与行
对照伯克利和剑桥大学等国外著名研究型大学的化学专业课程体系,我国高校传统的化学专业课程体系存在明显的不足,无法满足科学发展、国家战略以及社会产业对多元化创新型化学人才的需求,具体问题包括:(1)现有课程体系缺少导学与衔接课程,缺少对专业的兴趣培养与认知,造成新生存在较长时间的迷茫期。(2)按传统四大化学设置专业核心课程,部分知识点讲授重复较多,学科前沿内容体现不均衡。(3)在传统课程体系中,交叉课程少,对学生交叉类学科的培养措施不到位。(4)对化学产业人才培养不重视,有关产业素养培养的课程缺失。
针对以上问题,我们对专业课程体系进行了补充和优化。为大一新生设置了衔接课程,开设新生导学课,以解答学生关于化学“学什么,怎么学,去哪儿”等疑惑。为了激发学生对化学的兴趣,开阔学生知识视野,我们围绕不同主题开设了7门新生研讨课:化学与生命、化学与材料、能源与化学、化学与环境、大分子:从材料到生命、原子与分子的量子世界、高分子材料与社会发展等。
专业核心课程涵盖化学科学的基本及核心的理论内容和技能训练,是化学专业学生准出课程的主要组成部分。南京大学化学专业学生通过自主招生及高考两种模式选拔录取,这两类学生的化学知识基础差异明显。对此,我们构建并实施了因材施教的两种核心课程体系。
一是普通核心课程体系。主要针对无化学竞赛经历和专业基础的学生。我们按照从微观到宏观的思路进行了优化,并对课程内容进行调整与更新。主要是:合并无机化学与化学分析内容,设立大学化学课程;结构化学由大三调整到大二开设;增设高分子导论核心课程,形成以大学化学、结构化学、有机化学、物理化学、仪器分析、高分子导论为骨架的核心理论课程体系。
二是针对学科特长生的课程体系。自主招生选拔的学科特长生通常具有较好的无机及有机化学基础。针对这一特点,我们对核心课程进行了调整:融合无机化学与基础物理化学知识,构建了一门全新的化学原理课程;压缩了有机化学授课学时;将结构化学、结晶化学、高阶物理化学内容整合为高等物理化学。通过数理课程学习内容的强化、化学核心专业课程的整合与提升,使学生具有宽厚的数、理、化、生等理科基础,学科视野开阔,专业知识扎实,为在化学以及相关交叉学科领域的发展打下良好的基础。
同时,我们构建并实施了“基础一综合一研究”一体化、多层次、开放式的实验教学新体系,并对相应实验教学内容进行了改革。主要是合并“无机化学实验”和“定量分析化学实验”为“大学化学实验”;取消无机化学、分析化学、有机化学、物理化学和高分子专门化实验,在化学一级学科层面上开设综合化学实验课程,将科研成果及时转化为教学实验,形成了大学化学实验、有机化学实验、仪器分析实验、物理化学实验、综合化学实验这一新的实验教学课程体系:
为满足多元化人才培养需求,我们构建了多元选修课程体系:
(1)专业选修课。我们按科学知识单元组织课程,构建了知识体系完整、前沿性强的专业选修课体系,包括高等无机化学、有机合成、谱学基础、近代仪器分析法、高分子化学、化工原理、计算机与化学、化学文献、结晶化学、配位化学、催化化学、现代材料化学基础、分离科学、波谱分析、等离子化学、高分子物理及物化、胶体与界面化学、高分子材料制备等。另外,我们委托生命科学学院开设了生物化学、分子生物学等课程;选择环境化学、材料加工、药物化学、能源化学、地球化学等相关院系课程为跨院系选修课。
(2)高年级研讨课和研究生课程。高年级研讨课包括化学与纳米材料、先进高分子材料、分子识别与分析、无机交叉领域的前沿发展、有机化学现代进展。另外,我们对本科生开放了部分研究生课程,包括配位磁化学、高分子结构研究法、电分析化学基础、高等有机化学、计算量子化学等。这些课程使本科生能系统了解学科前沿领域,让学生了解并思考科学问题的发掘与解决过程,培养学生的创新意识与能力。
(3)化学产业类课程。针对化学行业对人才培养的需求,我们开设了化学化工行业就业创业指导、化学安全与防护、精细化学品开发与商业化、现代实验测试技术等与企业管理、市场需求、安全生产、环境保护、质量认证等课程。我们聘请企业专家、政府管理人员以及外校师资为学生授课,以体现行业要素,培养学生产业素养和创业能力。