分子科学工程

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分子科学工程范文第1篇

关键词：CAI教学；高分子化学与物理；实例教学；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）20-0268-03

随着高分子科学与技术的不断发展，高分子科学已渗透于各个领域与学科，形成了一个无法替代的交叉学科[1]。对于与高分子相关的专业，专业课程一般设置高分子化学与高分子物理两门课，其中高分子化学侧重聚合反应机理的学习，高分子物理从分子运动的观点出发重点介绍高聚物的结构与性能间的关系。对于食品科学与工程学院的包装工程专业的学生一般将这两门课揉合在一起，开设高分子化学与物理，课程48～72学时之间，要求掌握有关高分子的基本理论知识和应用技能。

对于在食品学院中的包装工程专业，结合北京农学院的办学定位和服务对象，学校专业定位在食品包装技术以及与包装相关的食品质量安全与控制[2]。要培养学生这两个方面的能力，学生的学习内容必须涵盖包装中食品接触材料生产、监管、检测和风险评估等与卫生安全质量相关的各个方面。而讲述这些内容的前提是掌握高分子化学与物理以及包装材料学中关于食品接触材料的各种知识点。我们只有在介绍高分子食品接触材料的特性、用途、生产工艺的基础上，才能让学生懂得食品接触材料安全卫生相关的质量控制和管理要素，培养学生对食品接触材料安全卫生相关的质量控制能力，以及准确合理地选择包装材料进行食品产品包装设计的能力。所以，高分子化学与物理是我们食品包装专业非常重要的专业基础课。

在学校“3+1”的教学模式[3]影响下，高分子化学与物理课程的学时数压缩为56学时。在这样少的学时条件下，要使那些对于高分子完全陌生的学生理解并掌握高分子的基本概念与原理，授课内容的选择及讲授方式是非常重要的。通过几年不断地尝试和教学实践，作者结合非高分子专业学生的特点，积极进行教学改革探索，积累了一定的教学经验，取得了比较满意的教学效果。本文结合我校高分子化学与高分子物理课程教学改革与探索的实际，就教学内容的选择、完善以及教学方式与多媒体课件的研制方面提出一些自己的见解。

一、理论联系实际，调整教学内容，加强实例教学

在传统高分子专业的高分子化学课程中，高分子化学涉及的概念公式繁多，而且复杂难懂，要想完全靠死记硬背记住这些公式是比较困难的，而将这些公式熟练应用则更加困难[4，5]。对于食品包装工程系的学生学习高分子化学对聚合物的化学反应部分应当有目的地选择高分子包装材料所涉及的化学反应进行讲授，对于复杂的聚合反应速率方程的推导可以不学。可重点学习各种包装材料如：聚乙烯，聚碳酸酯，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚乙烯醇，聚对二苯甲酸乙二醇酯等现实经济生活中常用高分子材料的合成方法，重点讲述他们的化学合成方法，催化，以及包装材料中单体与催化剂的残留造成的健康风险。在充分体现学科特点的前提下，适当削减了与专业关系不大的聚合反应机理部分的内容，如配位聚合反应的机理。在“聚合物的化学反应”章节中，增添了与专业相关的化学反应。

比如讲述聚苯乙烯（PS）合成时，应当结合包装专业特点来举例聚苯乙烯合成过程对其在包装工业上的应用具有深刻的影响，如聚苯乙烯发泡餐盒白色污染的风波[6]。向学生解释为何2013年2月，国家发改委“21号令”，将被称做白色污染且长久被认为有毒的一次性聚苯乙烯发泡餐具解禁。解禁依据是什么？通过联系实际，同学们都急切想从专业角度得到解答。10年前国家禁止聚乙烯发泡餐盒的应用是基于以下考虑。

1.PS泡沫塑料餐具带来白色污染的问题。

2.PS泡沫塑料餐具受热65℃时或燃烧时会产生“二英”强致癌物的问题。

3.PS泡沫塑料餐具中含有残存单体苯乙烯或在65℃以上使用会释放出单体致毒的问题。

4.PS泡沫塑料餐具遇热会释放出二聚体、三聚体等危害人体物质的问题。

5.PS泡沫塑料餐具含双酚类，导致生殖机能失常的问题。

6.PS泡沫塑料餐具难以回收利用。

7.PS泡沫塑料餐具不能耐高温，高温变形，不能在微波炉里使用。

从向学生介绍高分子化学中聚苯乙烯的分子构造，聚合机理，聚合方法以及化学反应后处理，我们就能解释第2、3、4、5问题。从高分子化学专业的角度向学生讲述“白色污染”的成因是管理不善及随意丢弃垃圾的人，而不属聚苯乙烯材料本身，PS泡沫塑料餐具≠“白色污染”，更不是造成“白色污染”的元凶。PS的生产过程是苯乙烯单体在高温高压和催化剂作用下，在密封的反应内，无氯条件下进行聚合反应，从而无产生二英的条件。PS泡沫塑料饭盒是直接采用食品级的PS材料，加入滑石粉、硬脂肪酸钙、丁烷等，通过挤出、发泡制得，生产过程全部为物理混合过程，无化学反应，不具备产生二英的条件。如果我们工业界使用符合国家标准的食品级聚苯乙烯原料来制造一次性泡沫发泡饭盒，最终产品很难在单体残留量上超标。而且，国外公布相关报告研究结果，明确澄清有关二聚体、三聚体环境荷尔蒙的问题，它们不属所谓拢乱内分泌的化学物质。食品级PS材料中并没有双酚A，在加工过程中也不可能产生双酚A副产物等。以上解释都需要我们高分子化学的知识，通过理论联系实际，我们能让学生们对学习高分子化学对包装材料的认识加深印象。

再如，讲解聚碳酸酯（PC）[7]的逐步缩聚合成过程中，为了加深学生的理解，引入聚碳酸酯“双酚A风波”。生产聚碳酸酯用到双酚A，在材料与食品相接触后，残留双酚A单体迁移进食品，造成一定的健康风险。从高分子化学角度，向学生解析为何2011年在欧盟和加拿大，双酚A被列为有毒物质，被禁止用于生产婴儿奶瓶。在PC实例中，通过聚合机理，单体结构，聚合单体残留等高分子化学方面的知识向学生们展示PC食品接触材料的优缺点。

同理，我们在讲解聚氯乙烯（PVC）时[8]，从分子结构的特点引入“塑化剂风波”，讲述聚氯乙烯由于分子的刚性需要塑化剂才能加工成型，这与食品相接触后必然造成有毒塑化剂的迁移。我们在讲解各种包装材料的高分子合成化学时，就应该通过现实生活的同学们已经有所耳闻、鲜活的例子来帮助学生对知识点的理解与记忆，提升他们对专业的学习兴趣。

二、加强《高分子化学及物理》与《包装材料学》的有机联系

高分子物理部分以分子运动的观点来聚合物的转变与松弛，聚合物的粘弹性，聚合物的力学性能等内容。因为《高分子化学及物理》是为《包装材料学》服务的，应让学生重点掌握高分子结构与性能之间的关系。高分子物理部分是教学重点，在讲解基本概念时，同时注意结合《包装材料学》所涉及的结构与性能之间的关系，使《包装材料学》与《高分子化学及物理》真正有机地融合起来。比如，在讲解聚苯乙烯发泡餐盒的时候，我们还是可以通过餐盒禁止与解禁来讲解其分子的构效关系与应用。以前禁用一次性聚苯乙烯泡沫饭盒，存在很多知识的误区，比如对毒性的误解与使用方法的不当。当加热至聚苯乙烯的玻璃化转变温度（80～90℃）以上，PS转变为高弹态，且保持这种状态在较宽的范围内，PS开始热变形，熔融温度为240℃，PS在高真空和330～380℃下剧烈降解。由于其分子结构的特性，一次性聚苯乙烯饭盒不能在70度以上或微波炉的情况下使用，这和聚丙烯餐盒使用是有很大差异的。由于知识普及不到位，许多人把一次性聚苯乙烯泡沫饭盒在高温下加热，在微波炉使用，造成饭盒溶化变形，并伴有刺激性气味。如果我们知道使用说明，一次性聚苯乙烯餐盒在一定条件下使用是无毒，绿色，安全且价廉，比如，在外就餐，我们可以用价廉的一次性聚乙烯发泡餐盒打包你的冷却后的剩饭剩菜而无需采用价格昂贵的替代产品。我们在讲解聚苯乙烯高分子分子运动时，就应该把分子运动的特点引导到聚苯乙烯作为现实包装材料由于分子运动的特点所带来的优缺点。同理，我们讲解聚氯乙烯分子[8]时，就需要结合高分子物理中分子运动的特点来讲解的塑化剂溶出。讲解聚乙烯醇（PVA）时，就应该把高聚物的结晶与分子之间的氢键作用引入到结晶与分子材料透气透氧之间的关系上。

三、改进了教学手段，有效利用多媒体资源和化学作图软件，运用多种方法加深学生的理解

高分子化学与物理的基本概念繁多，有些概念很容易混淆，还有些概念很抽象，难于理解。针对抽象的概念，我们可以有效利用多媒体资源和化学作图软件，使基本概念的理解变得容易，大大增强了记忆的效果，避免了死记硬背。比如，高分子应力松弛与蠕变讲述。对于蠕变，只是通过经典的教科书上的举例，“如在悬挂的软质PVC丝下面勾住一段一定质量的砝码，软丝会慢慢伸长，撤销砝码后，软丝会慢慢地回缩”这种书本讲解，笔者觉得不足以让学生加深印象。而是应该通过形象的多媒体实验演示或现实实验来讲解。由于实验课时有限，笔者在课前对实验进行录像，然后在课堂上进行视频演示，能很好地帮助学生理解。利用实验能让学生充分理解高分子聚合物的结构与性能之间的关系。

例如，结晶概念的诠释，是比较难比喻生动而且易懂的。高聚物结晶分子的排列在书中被用很小的部分来讲述，但是高分子结晶对高分子薄膜材料物理性质影响显著，对于食品包装的学生，急切需要知道结晶度与透气性的构效关系，但是如此小的篇幅根本不能让学生掌握高分子结晶的知识点。书本上的高分子晶体图学生很难理解，这就需要我们教师去寻找更好的化学物质单晶图，我们可以找刚性的芳香有机物的单晶图来阐述分子间的各种力造成的分子有序堆积。通过这种举例，可以让学生更好的理解高分子链之间相互作用力造成的部分链段的有序堆积。可见，生动的举例对于抽象概念的理解是有很大帮助的。

使用多媒体可以将枯燥乏味的理论知识直观和形象化，可以将教学过程生动地展示给学生，使学生更容易理解所学内容。对于高分子化学与物理中一些概念的讲述，我们需要CAI教学[9]，多利用化学分子结构软件制作课件。通过化学软件制作三维空间构型，再结合三维动画，动态演示分子骨架旋转，能轻松地带学生进入微观的分子世界，让抽象的分子结构与概念形象化，有利我们教学。比如高分子链的柔性是由于分子内各个化学键和原子在不停地转动或振动，高分子链的形状时刻在变化着而造成的。如果我们制作动态三维的大分子的内旋转图，让学生亲眼目睹这个“动”，才能更好促进学生对分子动态旋转以及高分子柔性的理解。

四、创设开放性的交流空间，鼓励学生主动参与教学活动

在课程教学过程中，除老师引入实例教学、有效利用多媒体资源等教学措施以外，有时引申话题，创设开放性的交流空间，鼓励学生主动参与教学活动也是非常重要的[10]。采取让学生分组讨论，查找文献，撰写小报告的形式拓展学生的知识面，培养学生自主学习的能力。如，高分子聚合的教学中，结合聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等分子的结构特点说明其应用的基础上，提出问题：“为什么限制聚氯乙烯在食品包装保鲜膜上的应用？”“为什么限制聚碳酸酯在婴儿奶瓶上的应用？”“为何聚苯乙烯餐盒只能在70度以下使用？”以及“为何聚乙烯醇容易结晶以及吸水，这些性质会给作为包装材料的它带来哪些优缺点？”然后学生分组从聚合物分子结构、柔韧性等角度讨论，积极参与到教学活动中。每一个问题都与高分子的基础知识息息相关，都是从一些实际现象引出问题，再通过理论分析加以解释、归纳；这样不仅可以引起学生兴趣，重要的是可以加深学生对基本理论知识的理解和掌握，达到事半功倍的效果。

五、结语

高分子化学与物理是一门理论性强、概念抽象难懂且较难掌握的课程，作为包装工程专业，特别是偏重食品包装技术的学生的重要专业基础课，学生需要在有限的学时里掌握高分子的基本概念和理论，教师则需要不断地探索教学方法，采用多种手段提高教学的交互性和生动性，以调动学生学习的主动性和积极性，才能取得令人满意的教学效果。

参考文献：

[1]吴其晔，冯莺.高分子材料概论[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]商贵芹，陈少鸿，刘君峰.食品接触材料质量控制和检验监管实用指南[M].化学工业出版社，2013.

[3]李尧，余五新，左治江.应用型高校“3+1”人才培养模式的实践探索[J].教育与职业，2010，（26）：24.

[4]潘祖仁.高分子化学[M].北京：化学工业出版社，2007.

[5]何曼君，张红东，陈维孝等.高分子物理[M].上海：复旦大学出版社，2007.

[6].

[9]夏云波.浅谈多媒体课件在物理教学中的使用[J].物理通报，2005，（9）：47.

分子科学工程范文第2篇

关键词：高职教育 电子电工 实践

目前，我国高职院校教学的一个重要依据是教材，而高职电子电工课程的教材基本没有什么变化，教材内容仍包含有一些复杂的理论推导、应用较少的难记的公式、注重知识的系统性。传统的教育方法陈旧落后，一切以分数的高低为评判标准。应试教育片面追求高分现象，造成了很多高分数，低能力的现象。在高职电工电子技术教学过程中，老师学生全部围绕着着高分转，老师只教与考试相关的内容，而对考试不考的内容则忽略或不重视，这导致学生所学知识全是为了应试教育，全是为了提高总分，严重与社会生产生活脱节，不利于学生各种能力的培养，综合素质的提高。随着我国高职院校越来越重视学生的实践能力，高职电子电工课程的教学理念和方式也要与时俱进，进行创新，从而为提高学生的综合能力贡献力量。

一、以项目或任务的形式重构教学内容

以《电工电子技术》课程为例，其知识面广、信息量巨大，而课时非常有限，根据职业能力培养的目标，本着“必需、够用”的原则，结合实际教学条件，删减理论性强和未能突出职业能力的培养以及未及时反映新理论、新技术、新工艺、新材料等内容，将教学内容整合成电工仪表的使用，基尔霍夫定律验证，叠加定理和戴维南定理验证，日关灯的安装与测试，室内电路板安装线路安装，星型、三角形电路的连接及三相功率的测量，安全用电，配电板的安装8个理实一体化项目，每个项目包含若干个任务。

比如项目一有用万用表测电阻、用万用表测电流、用万用表测电压、用万用表测电容和电感、验证欧姆定律五个任务，将电路的概念、电路的基本物理量、电阻电感电容元件、欧姆定律、电压源与电流源、电阻的串并混联及等效电阻、电阻的星形连接与三角形连接等知识贯穿在这五个任务的实施过程中。通过项目或任务来提高高职学生的责任感，从而能提高他们的学习兴趣和思考能力。

二、全面把控好课堂时间进行针对性教学

在高职电工电子技术教学中，课堂授课必须得具有针对性，如果课堂内容不能符合教学目标和教学内容，牛头不对马嘴，或者过分追求传授知识的形象性而脱离了实际内容，不仅不会引起学生的兴趣，还会使学生感动茫然和无措，另外合理安排课堂时间也是十分必要的。如果对某一知识点讲授时间过长，使学生感到疲惫，难以集中精力继续听讲，给课堂新知识的传授带来不便，影响课堂的表达效果。

由此可见，在高职电工电子技术教学过程中，采用针对性的方式进行课堂教学，合理安排课堂时间，更容易打动学生，激发学生的兴趣，调动学生学习的积极性和主动性，使得学生对电工电子技术的学习由被动变为主动，增强和巩固所学知识，探索和学习新的知识，为学生日后的继续学习奠定良好的基础。

三、教学内容设计与创新增强实践性特征

为更好适应生源特点，教学内容需要进行适应性设计和创新。首先在教材的选择上应该结合各专业特点选择合适的教材，取舍教学内容且兼顾考虑难度和广度。例如，针对机械类专业的学生，三相异步电动机的控制线路部分就要重点讲解，对点动控制线路、自锁正转控制线路以及正反转控制线路都应逐一透彻分析，而触发器及时序逻辑电路部分就可以作为选修内容。同时可以为机械类学生在最后单独设置一章与专业结合紧密的电路设计项目教学内容，将知识点围绕专业系统设计。此外，在课程创新上要打破传统教学条件限制，可以引入仿真软件，例如MATLAB软件的GUI设计和开发计算机辅助教学软件，充分利用软件技术让抽象的知识以图文并茂的动态方式展现出来，这样更直观更容易理解。这样的教学实践可以不断摸索适应新时期教学需要，同时编写完成实用性、针对性强的教材。

总之，随着经济的不断发展，给高职院校注入了新的发展活力。国家以及社会对高职院校的大力投入极大的提高和改善了教学硬件设施水平。新课改理念的不断推进和深入对电工电子技术的教学提出了越来越高的要求，电工电子技术在学校教育中的比重也逐渐加大，受到了学校的高度重视。对锻炼学生的思想有很大的帮助。

参考文献

[1]臧桂美，《电工技术》课程教学改革初探[J].中国校外教育，2011（11）：148.

[2]徐天桥，高职《电工电子技术》教学改革初探[J].黑龙江科技信息，2009（15）：163-163.

[3]陈秀华，高职《电工技术》教学改革探索[J].职业技术教育，2011（17）：43-45.

分子科学工程范文第3篇

关键词　高分子科学导论　案例教学　考核机制

包装材料对包装的发展起到巨大的推动作用，有时甚至引起发展上质的飞跃。①高分子材料作为现代包装材料的一个极为重要的组成部分，是包装工程专业学生必须掌握的知识。高分子科学导论主要包括高分子的合成与化学反应、高分子结构与性能的关系、高分子的分析与表征、典型高分子材料的性质与应用，以及高分子科学的发展历程和研究前沿。②知识点多，内容繁杂，而教学时数只有48学时。如何安排好教学的内容、教学重点，按照包装工程专业是需求进行课程建设，成为一个非常有意义的课题。课程内容丰富、实用性强，是包装工程专业学生的必修课程。如何强化学生的参与意识，提高教学效果，本文从以下三个方面进行了探索和总结。

1　教学内容上，突出以专业特点为导向

教学大纲的完善和更新是教学内容建设的基本骨架。现代教学理念认为，教学大纲不是教学内容的堆砌，而是教学的指导性文件。③④课程大纲的完善是以创新教育理念为指导，传授知识和培养能力为主线，并要充分地展示课程教学设计思想。根据我校高分子科学导论教学时数少，同时专业方向又是以包装材料和包装工艺为主要方向，以食品、药品及化妆品包装为主要应用领域，如何选择甚至编写合适的教材，如何确定本课程包含的各部分内容，合理分配学时，成为提升高分子科学导论教学效果的一个非常重要的因素。在本课程的教学中，在对第一部分高分子合成化学部分的学习中，主要精力集中在对于反应基本原理的认识和各种高分子化合物的命名及分子量的影响因素。而不对聚合理论做深入探讨。在第二部分，高分子材料结构与性能的相关知识中，对材料的力学性能进行了着重介绍。作为包装容器的设计、加工和使用，这是考察材料的关键点，同时还需要介绍相关的耐热、耐化学性及其他一些基本性能。使得学生在课程学习后，对材料的基本理化性能有一个初步认识。第三部分是将材料的加工，对于包装材料而言，如何将粒料通过注射、吹塑、模压等方式制备成包装容器，这是一个能激发学生学习兴趣的部分，也是与学生将来从事包装职业联系最紧密的部分。因此，从内容上、从学时上予以加强。尤其是针对我校包装专业比较偏重的食品包装，各种液状货品的包装容器（如各种瓶、壶、桶）以及各种薄膜的主要原材料（　PE、PP、PET、PA　等）和主要加工工艺（挤出吹塑成型、注塑吹塑成型、注塑成型、单/双向拉伸等）进行了较为详细的展开。

2　在教学方法上，辅助以案例教学

掌握和运用好的教学方法是提高教学质量的重要手段，也是课程建设的重要内容。⑤案例教学是一种非常行之有效的教学方式，能更加直观地让学生理解书本知识，联系实际。例如在讲高分子材料的应用的内容时，对身边的包装产品进行举例，例如牙膏是我们生活中不可或缺的日用品，因此市场竞争十分激烈。国际牙膏巨头美国高露洁公司在进入我国牙膏市场以前，曾做过大量的市场调查发现，牙膏包装的同质化竞争严重。针对这些特点，高露洁采用了创新的复合管塑料内包装。结果大获成功，在短短的几年时间内，迅速占领了我国1/3的牙膏市场份额。这个例子，充分让学生认识到，高分子材料对于传统材料的替代作用及其适用范围十分广阔，从而激发了学生的学习兴趣。在讲述高分子注射成型工艺时候，拿出在工厂收集的残次样品，对气眼、流痕、欠注、银纹/水花、缩痕、熔接痕等常见问题进行分析。以气眼为例，是由于困在型腔内气体不能被及时排出，易导致出现表面起泡，制件内部夹气，注塑不满等现象。其改进方法，从产品结构设计上，减少厚度的不一致，尽量保证壁厚均匀。这些处理手段，又都可以通过前期所学的高分子化学和高分子物理相关的链段运动、熔体流动、聚集态变化等相关知识进行解释。从而使所学知识得到综合体现，提高了学生的联想、归纳能力，深化了对理论知识的理解，同时有助于其将来在工作中分析并解决一些实际问题。

3　优化考核模式，多重手段调动学生学习积极性

构建课堂教学模式时，主要采用教师引导，充分地调动学生的主动性教学方法，而考核方式的优化，则是对学生一种非常有效的激励方式。为了提高学生的学习兴趣，将考核方式改为论文+PPT讲述+期末考试的模式，其中平时考勤、作业占二十分，论文占二十分，PPT讲述占二十分，期末考试占四十分。考虑到学生还处于大二阶段，尚未接触到文献调研等课程，经过简单教授学生如何使用百度等网络搜索引擎以及初步学习使用中国知网，重庆维普等中文数据库，武装了学生的文献调研手段，同时也充分调动学生的积极性，促使学生发挥主观能动性去查阅文献资料和标准，并按照正规的综述论文格式规范进行撰写。学生虽然还比较稚嫩，在专业领域几乎尚无法真正领会，但初步的锻炼，拓展了专业视野，深化了对本专业的认识，提高了用所学知识去发现问题、分析问题并进行归纳的能力。虽然还不能提出和解决较为复杂的问题，但这种锻炼已经起到了非常显著的效果。大二第二学期，包装专业学生就可以以高分子材料为出发点，申请大学生创新的科技项目，其申请数每年都占到本专业的很大部分。另一个考核内容是将学生按四人一组进行分组，每组做个PPT并请一位同学进行讲述，考核成绩作为该组四位同学的成绩。通过做PPT讲述，学生需要自行组织图片和说明，并进行PPT的设计，直至最后讲述。十分钟的讲述和五分钟的提问，有助于并在一定程度上能集思广益，学生之间相互交流和讨论。再经过最后的考试，学生需要对所学课程进行一个全面的复习和总结，三者结合，使得学生对整个学习内容都有较为直观、详尽的认识。

分子科学工程范文第4篇

关键词：电工电子基础课程；教学改革；实践创新能力

电工电子基础课程是高等学校电类专业的通用基础和专业核心课程，其显著特点是量大面广，教学内容几乎涉及电气电子信息学科的各个领域，在培养学生的工程意识、实践能力和创新精神等方面具有十分重要的作用。近年来，南京航空航天大学以培养航空、航天、民航（以下简称“三航”）领域的未来开拓者为目标，以提升学生实践创新能力为核心，结合国家级电工电子实验教学示范中心建设项目的实施，整合优质教学资源，持续深化电工电子教学改革，形成了具有南航特色的电气电子信息人才培养模式，人才培养质量进一步提高。

一、注重基础与强化能力并重，构建综合性、一体化的电工电子基础课程体系

进入21世纪以来，国家和社会对高素质、创新型工程技术人才的需求越来越强烈，更新教育教学理念、创新人才培养模式是时代对高等学校的客观要求，构建科学合理的课程体系是最基础、最核心的任务。当前，电工电子基础课程体系建设必须遵循两个基本原则：一是适应性原则，即课程体系必须适应国家经济社会发展对创新人才的素质要求，厚基础、强能力、重创新，促进学生的全面发展，提高他们的综合素质和社会适应性。二是针对性原则，即课程体系必须根据不同层次、不同类型高校的人才培养目标，依托学校的办学特色和优势，促进个性化人才培养特色的形成，提高人才培养的针对性。据此，我们做了两个方面的工作：

（1）拓宽知识面向，凸显“三航”特色，构建综合性的电工电子基础理论课程体系。电工电子基础课程是电气电子信息类学科的共同基础和公共平台，不论是电子信息，还是电气自动化，都基于这个公共平台组织教学。同时，航空、航天和民航都是以自动控制为核心，机、电高度综合的学科领域，具有系统化、数字化、信息化、智能化等特点。因此，为适应航空航天器在系统分析、设计、综合等方面对人才知识体系和能力结构的要求，我们依托电气、电子、控制、计算机科学与技术、仪器仪表工程等学科，参照世界一流大学相关学科的课程设置，在传统课程体系的基础上引入“自动控制原理”、“现代控制理论”和“运动控制系统”等“控制”类课程，形成了涵盖“路”、“场”、“信号”、“控制”和“计算机”五大知识模块，基础厚、口径宽、多学科交叉、强弱电结合的综合性电工电子基础理论课程体系，为夯实学生的理论基础、提高综合素质创造了有利条件。

（2）整合实验内容，强化能力培养，构建一体化的电工电子基础实验课程体系。多年来，传统的电工电子实验课程虽然大多已经独立设课，但过分强调实验课程所在学科体系的系统性和完备性，实验内容与理论课程严格对应，将实验项目束缚在课程知识体系之内，容易造成实验课程之间的相互隔离、实验内容的重叠和教学时数的膨胀，不仅影响实验教学效果，而且难以开展跨课程、综合性的创新型实验，制约学生实践创新能力的培养。因此，我们打破实验课程的学科本位桎梏，整合实验教学内容，强化实验课程的整体性，将“电路实验”、“数字电路实验”、“模拟电路实验”、“在系统编程技术”和“电子工艺实践”等课程，融合成为一门分阶段实施、跨多门电工电子基础理论课程的“电工电子实验课程”。主要包括电工电子实验基础（18学时）、数字电路与系统设计（24学时）、模拟电路与系统设计（24学时）、电子电路综合课程设计（36学时）等系列实验模块。新的实验课程体系各实验模块之间相互衔接、逐层深入，最后通过“综合课程设计”对全部实验内容进行系统集成与综合实践训练，使学生在实验中进行大量跨课程的一体化的研究创新实践活动成为现实。

二、知行统一、学思结合，创新实践教学模式

长期以来，电工电子基础实验沿用传统实验教学模式，教学内容和方法单一。从实验教学内容来看，实验项目大都属于基础验证型实验，设计型和研究型实验偏少，具有工程背景或实际应用价值的综合型实验更少，学生在做实验过程中基本上是按照规定的步骤操作，难以激发学习兴趣和主动性，影响学生独立思考问题能力的培养。在实验教学方法上，大多采用老师板书，示范讲授为主，学生自主参与、自行设计的机会较少，不利于学生实践创新能力的培养。

为此，我们遵循知行统一、学思结合的育人原则，坚持以提高学生的实践创新能力为核心，重构实验教学内容体系，改革实验教学方法，完善学生课外科技创新体系，积极推进实践教学模式创新。

（1）重构实验教学内容体系，从“以验证型实验为主”向“以研究创新型实验为主”转变。精心设计实验项目，在优选基础实验项目、减少低水平重复的同时，强调知识的综合应用，依托教师的科研项目，增加跨课程的综合型、设计型项目的比重，增强实验内容的典型性、应用性和研究性，形成了“四层次（验证型、设计型、综合型、创新型）递进、多模块（必做模块、选做模块和拓展模块）菜单式”的实验教学内容体系，有步骤地、系统地提高学生的实践创新能力。该体系有利于学生根据兴趣、特长选择适合自己的实验项目和模块，满足了不同学生的实践能力培养和创新研究需要，为学生提供了自由发展的空间。

（2）改革实验教学方法，从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。本着“以学生发展为本”的理念，实施以学生为主体、教师为主导、强调学生“三动”的实验教学方法，即学生自己动手、自己动脑、主动学习。针对每一个实验模块，教师重点讲解实验目的、内容与要求，注重启发式、讨论式、引导式等多种教学方法的有机运用，倡导学生多动脑、勤思考、勤提问，引导学生运用所学知识自主解决实验中的问题，而整个实验过程则由学生独立自主地完成，学生必须自己查找资料，自己制订实验方案、设计电路、选择、安装和调试仪表、测量和分析实验数据、撰写实验报告，真正实现从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变，从而开拓学生思维的深度与广度，培养学生善于思考、主动解决问题的能力。同时，高度重视现代教育技术的运用，注重将多媒体教学与网络化辅助教学、实验室做实验与网络化虚拟仿真实验相结合、纸质教材与CAI课件相结合，用多样化的教学手段赋予学生更大的学习自主性，充分调动了他们的学习积极性和主动性。

（3）完善学生课外科技创新体系，将创新实践由课内延伸到课外。学校整合全校资源，建成了智能控制系统实验室、嵌入式系统开发实验室等6个集综合性、先进性、开放性为一体大的学生电类创新实验室。学校为实验室配备科技创新指导教师，实验室的日常运行全部由学生自主管理，向学生全天开放。依托这些科技创新平台，我们以“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和全国大学生电子设计竞赛为龙头，以国家、省、校、学院四级大学生科技创新项目及教师科研项目为载体，鼓励学生积极开展参与科技创新沙龙、科技节等各类丰富多彩的课外科技创新活动，努力打造系列化、特色化、品牌化的课外科技创新体系。多角度、多层面、大范围资助学生的创新实践，让学生享受到参与科技创新的愉悦，在愉悦的参与中培养学生的实践能力和创新意识。

三、坚持问题导向，引导自主探索，积极推进研究性教学

研究性教学是以研究解决问题为主线，以充分调动学生的主动性和积极性为前提，以培养学生的探究意识和研究能力为目的的教学模式。它一般由五个基本环节有机组合而成：“设趣与展演”、“指要与自学”、“精讲与答疑”、“研讨与回顾”及“训练与总结”。其中，“设趣与展演”是引导激发学生善学、乐学、会学的前提；“指要与自学”是帮助学生自主、自为、探究的关键环节；“精讲与答疑”是传道、授业、解惑的主要途径；“研讨与回顾”是夯实与深化知识的重要保障；“训练与总结”是知识提升与转化为能力的实践检验。这五个教学环节相对独立、互相依存，形成了一个有机整体，层层深入、环环紧扣，体现了以问题为导向、以引导学生自主探索为重点的现代教学理念。从2006年开始，我们以强化“国家级电工电子实验教学示范中心”的内涵建设为契机，以学生的自主性、探索性学习为基础，在“电子线路”、“电路理论基础”、“自动控制原理”等电工电子基础理论课程推行研究性教学，深受学生欢迎。比如，在“电子线路”课程的研究性教学中，我们将“电子线路”理论教学内容划分为半导体器件及模性、二极管应用电路、集成放大器、电路的频率响应、信号运算及处理电路、波形的产生与变换电路、电子系统设计自动化等13个专题及若干子专题，针对这些专题进行 “五环节”教学。下面以“集成放大器”专题下的子专题“差分放大器”的教学为例加以说明：在“设趣与展演”阶段，首先简要介绍集成工艺的特点，如大电容不宜集成、直接耦合易集成等，引导学生得出集成放大器应采用直接耦合，然后通过PSPICE等仿真软件演示直接耦合放大器在环境温度变化时存在温漂现象，从而引出集成放大器如何克服温漂的问题。在“指要与自学”阶段，提示学生思考克服温漂的可能方法，结合集成工艺的特点找出可行方案——差分放大器，然后指导学生从提高共模抑制比的角度出发，逐步完成由“基本差放”到“长尾差放”最终到“恒流差放”的差分放大器的改进和完善过程。在“精讲与答疑”阶段，对差分放大器的特点、结构和主要技术指标计算等重点、难点及关键之处，或学生自学中存在的其他共性的问题进行精讲与答疑。在“研讨与回顾”阶段，分组讨论差分放大器的特点、结构和主要技术指标的计算方法，让同学们竞相发言、表达观点，形成共识，并可利用PSPICE等仿真软件对“基本差放”、“长尾差放”和“恒流差放”进行仿真比较，引导学生系统回顾有关差分放大器的教学内容，帮助学生梳理知识体系。在“训练与总结”阶段，进行差分放大器的分析计算和差分放大器的设计调试训练，前者就是通常的习题训练，后者在实验室进行，在此基础上，学生在教师的指导下，对有关差分放大器的教学内容进行总结，也可以撰写课程研究论文。

研究性教学极大地激发了学生的学习积极性，促进了研究能力和创新精神的提高。我们对近三届全国大学生电子设计竞赛获奖学生的调查结果表明，92%的学生认为研究性教学中的探索过程训练及课程研究论文的写作训练，让他们受益最大，对他们高质量完成竞赛作品起到了非常关键的作用。

四、面向过程，突出创新，实施多元化的学生考评体系

学生学习效果的考评是人才培养的重要环节，考评方法直接影响教学效果。传统的终结性考评方式，主要是依据一张试卷或一份实验报告来评定学生的学业成绩，直接导致学生格外关注考评结果，忽视学习过程，抑制了学生自主学习、自由探索的积极性，不利于实践创新能力的培养。因此，我们把学生考评体系建设作为深化电工电子基础课程教学改革的重要内容，按照“面向教学过程，重平时表现，重实践能力，重创新思维”的原则，建立和实施总结性考试与过程性考查相结合的多元化考评体系。根据理论课程的目标要求，我们主要采用“随堂测试+课程研究论文”的方式，全面评价学生的学习效果。具体做法是：在课堂教学中，强化诊断性的过程考核，每完成一个知识点的教学任务，随即进行随堂测试，及时了解和反馈学生对已讲授知识的理解和掌握情况，并据此及时调整教学进程，使得教师的教与学生的学同步、协调。同时，在课程学习结束后，学生需要撰写相应的课程研究论文，并将其纳入学习效果评价之中。在课程总评成绩中，随堂测试成绩和课程考试成绩占70%，课程研究论文占30%，对于少量创新性强、具有较高研究水平的论文，其占比最高可以达到50%。

针对实验课程教学形式多样、过程复杂的特点，我们采用“平时成绩+实验操作考核+实验报告”的形式，把实验过程的各个环节均纳入考评要素中，从实验态度、能力、结果几个方面进行学习效果的综合评定。在教学过程中，教师通过观察，了解每位学生的实验态度及动手能力；通过提问和讨论，了解学生对理论和实验的掌握程度；通过实验报告，了解学生分析和处理实验结果的水平。在实验成绩中，实验操作占60%，课堂讨论和提问占15%，预习报告占10%，实验报告仅占15%。实践表明，这种考评形式突出强调了实验教学的过程性，有利于引导学生做好、做透、做精每一个实验项目，可以有效地提高实验教学质量。

这些改革探索在我校已实施了5年，涉及8个学院39个专业，每年受益学生超过7000名。实践表明，学生的实践创新能力得到显著提升，产生了一批创新实践成果。近五年来，学生在教师指导下申报立项并完成国家级大学生创新实践项目82项、江苏省大学生创新实践项目42项、校级大学生科技创新基金项目211项。在国内外学术会议和学术刊物上100余篇，在ACM/ICPC国际大学生程序设计大赛、“Imagine Cup”微软全球学生创意大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计竞赛等国内外重要学科竞赛中获奖66项。

分子科学工程范文第5篇

关键词：分子生物学;基因工程;实验教学;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）42-0204-02

近年来，全球范围内生物技术和产业呈现加快发展的态势，主要发达国家和新兴经济体纷纷对发展生物产业做出部署，作为获取未来科技经济竞争优势的一个重要领域，我国推动生物技术研发和产业发展已有30多年的历史。

国务院印发的《生物产业发展“十二五”规划》中指出，生物产业是国家确定的一项战略性新兴产业，生物技术和生物产品得到广泛应用，生物产业对改善人口健康、保障粮食和能源安全、促进绿色增长、改善生态环境和增加就业机会等方面的作用明显提升。要推进我国生物产业持续快速健康发展，其保障措施之一即是重视人才培养，加大生物技术人才培养力度，充分发挥高等院校的作用，重点培养生物产业高端创新型人才、产业链关键环节专业人才等。在生物产业中，基因工程、分子生物学处于核心地位，培养全面掌握分子生物学与基因工程技术的专业人才成为重中之重。

在此形势之下，东北农业大学生命科学学院对分子生物学与基因工程实验课教学方法、教学内容、教学理念和实验课教材进行了改革和探索，通过该实验课程的改革培养全面掌握分子生物学与基因工程技术的国际型专业人才，为我国生物产业的发展输送高端人才。

一、优化实验教学模式

改进实验教学方法，建立“以学生为主体、以教师为主导”的实验教学模式，促进师生“互动”，提高实验教学效果。

传统意义上的实验，往往是实验讲解，然后学生自己做实验，最后写出实验报告。学生学习主动性不能够得到充分的发挥。我们制作了实验课程的多媒体课件，积极采用多媒体教学，具有画面直观性、内容丰富性、思路清晰性，是激发学生对实验教学产生兴趣的重要途径之一，也是开展实验教学的有效方法之一。同时积极加强与学生的交流，从单一的灌输到指导启发的转变，提高师生之间的“互动”效果，使实验教学从传统的“以教师为主”的模式转变为“以学生为主体、以教师为主导”的模式，要求学生查找出每个实验的相关文献，并与自己做出的结果进行比较，真正培养学生动脑与动手能力，达到提高教学效果和扩展学生创新思维的目的。

二、改革实验课内容

以已进行产业化的基因工程药物的研发全过程为模式，将产业化前期基因工程药物设计方案、研究方法和技术融入实验教学中，如表达载体的构建技术、工程菌构建、用Pilot系统纯化药物蛋白、糖尿病模型建立和药效学研究等。使学生能掌握基因工程操作、基因工程药物研发技术，并将学生训练成能为医药企业等相关行业服务的分子生物学与基因工程专业人才。

本实验课程为一个为期连续7天的综合性大实验（共64学时），实验内容有机整合，交叉进行，从一个药物基因的获得、鉴定，表达和纯化，以及药效学分析为主线，将核酸提取，RT-PCR，表达和蛋白纯化等基因工程实验技术有机整合，并展示了生物药物研发的全过程。完全按照生物药物的研发模式对学生进行基本训练，为分子生物学与基因工程培养实用型人才。

三、编写实用性较强的实验课教材

已经编写了校内立项的实验课教材《基因工程操作》，已经在生物学等专业本科生和微生物学等专业硕士、博士中适用5轮，得到同仁和学生的一致认可，获得了比较理想的教学效果。通过本次教学改革，加入药代动力学、疾病动物模型的建立等方面的实验内容，从而使实验课教材内容更丰富、更完善、更系统。

四、建立全新的实验教学理念

在观念上，强调“实验同理论课同等重要”的实验教学理念，彻底改变高等院校“重上课，轻实验”的观念;在具体实验上，建立一个简明扼要、切实可行的分子生物学与基因工程的系列实验体系，深入浅出，重视启发和讨论，教与学互动，使从被动、机械性实验教学转向自主性、研究性实验教学。

五、将“分子生物学与基因工程”实验课建设成其理论课的延伸

理论课所讲授的内容比较深奥、难以理解，通过实验课的教学使学生真正领悟其精髓，从实践中证实了其真实性和正确性。同时，学生将理论课中所学习的知识和理论再用于指导实验操作。

该实验课程以一个药物基因片段的获得、表达和纯化，以及药效分析为主线建立一个蛋白药物研发的实验课训练平台，抓住蛋白和核酸两大主题，建立一个综合型和研究性的大实验教学体系，重视各项技术的衔接，启迪学生的科学思维和创新意识，提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力。

六、建立一套切实可行的实验考核体系

制定一套切实可行的考核办法，考核内容包括：（1）综合实验前的实验设计方案和技术路线报告的撰写，占总成绩的30%。（2）实验后，要求学生独立完成规范化的实验报告，包括前言、实验材料与方法、实验结果和讨论，这部分占总成绩的50%。（3）实验技能考核，包含一些基本的实验操作、仪器的使用、实验中的注意事项以及一些课堂上讲解过的理论知识，这部分占总成绩的20%。（4）学生在实验中表现出较好的实验创新精神的，如设计方案独特、新颖，实验实施过程中给出合理化建议等要给予适当的鼓励和加分。

七、结束语

综上所述，分子生物学与基因工程实验课的教学改革是一项系统教学改革，涉及教师、学生、教材等多种教学主体和客体。本次实验课改革以基因药物的研发为主体，融合基因工程各种操作技术，将任课教师的科研与教学相融合，将任课教师的科研渗透至实验课教学中，这样也使授课内容和素材得到科学研究的强力支撑，突出体现了课程教学与科学研究紧密结合的特点。从而搭建微生物学、生物学等专业人才培养平台，为我国分子生物学与基因工程领域输送专业人才。

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