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自主學習是學生在大學階段需要掌握的一個重要學習能力,對他們在將來的學習和工作都具有重要意義。這也是大學教師教育的真正意義所在,即“授予魚不如授予漁”。而我們學校設立的生物醫學工程專業是以生物醫學電子為主要方向,強化學生的動手能力、設計能力和創新意識,培養具備生命科學、電子、信息、計算機技術的基礎知識,能在生物工程、生物醫學工程、醫學儀器、醫用電子設備、醫療信息技術及電子、儀器、信息領域等從事研究、設計、制造、應用和管理的復合型高級工程技術人才。因此,本專業所設立的專業課具有知識面廣、交叉性強的特點,尤其需要學生能夠具有很強的自主學習能力,將老師在課堂上傳授的各種知識相互貫通,并理解。在生物化學課程講授中,根據專業的特點,我們制定了如下方法來指導學生學會自主學習。首先,幫助學生制定學習計劃。要求學生自己制定或在老師的幫助下制定一份合理的學習計劃,需要詳細列出學習內容和時間安排,該安排應該與教師上課內容一致,且學習計劃應具有針對性。在給生物醫學工程專業學生授課時,有一部分學生對生物化學非常感興趣,也表示出希望在研究階段從事生物專業的學習。而生物化學作為生物專業的必修課,也是生物方向考研的必考專業課之一。這樣,我們專業所教授的生物化學知識是無法滿足學生學習需要的。這就要求這部分學生需要制定更為全面的學習計劃,除涵蓋本專業的學習要求外,還應將生物專業的知識要求加入。而對于希望從事醫學電子方向的學生來說,只需完成本專業學習計劃即可。其次,將授課教師的聯系方式和辦公室地址公布,方便學生隨時聯系老師。最后,給出精品課程及網絡課程的網上資源地址、主要參考書目及主要文獻資料和主要實踐資料,使學生能夠更好地自主學習。在完成這些工作后,也要定時聯系學生,對學生自主學習情況進行評價,讓學生寫自主學習自我總結評價,來評價他們的學習結果,使學生的學習能力得到提升。
二、在生物化學教學中引入創新實踐型教學
生物醫學工程專業是由其復雜的、龐大的知識體系交叉形成的學科,在教學中如何將各個課程融會貫通也是其教學的一個難點。而生物化學作為生物和醫學共同的基礎課,其授課的效果對后續課程的教授具有重要的意義。而創新實踐型教學對該門學科的授課質量具有重要作用。這是因為生物化學就是建立在前人不斷實驗,并將實驗結果分析總結形成理論的學科。所以,實驗教學對教好、學好這門課具有至關重要的作用。同時,想要提高學生的綜合素質和創新能力,就需要在基礎教學的基礎上進行實踐的鍛煉和積累。我們針對實踐型教學做了如下的工作。首先,設置了課內實驗和專題實驗。課內實驗是在授課同時進行開設的,可對課堂學習的知識進行鞏固和加深了解。而專題實驗,我們一般開設在高年級,此時學生已經學習了大多的專業課程,而專題實驗可將生物化學和這些專業知識融會貫通,進而增加對生化進一步認識,也鍛煉學生動手能力和獨立思考能力。其次,讓學生加入到課題研究中。如大學生創新項目,鼓勵學生積極申報,并鍛煉學生通過查找資料提出與生物化學有關的題目,并在老師的指導下寫項目書、項目計劃、實驗方案,進行實驗,最終寫結題報告,發表文章。在這過程中,提高學生能力,對學生的綜合素質和創新能力進行了培養。將創新實踐型教學與生物化學傳統教學相結合,通過實踐教學將學生從傳統的課堂教學中拉了出來,走入實驗室,運用所學知識來解決問題,讓學生對學習的理論知識有了進一步認識,提高學習積極性。
三、結論
關鍵詞:化工原理;實踐教學;改革措施;實踐教學質量
工程類學科來源于實踐又服務于實踐。化工原理是化學工程類、生物工程類及各相關專業的專業技術基礎課程,內容涉及基本理論、工藝計算、設備工藝設計和選型、經濟核算以及節能等問題[1-2]。化工原理實踐教學是化工原理課程教學的重要組成部分,肩負著使學生將學到的理論知識轉化為實踐技能的重要責任,是增強學生工程意識,培養學生實踐能力和創新能力,提高綜合素質的重要環節,在培養高級工程技術人才過程中發揮著不可替代的作用[3]。我院生物工程專業自2003年開始開展化工原理實踐教學,經過多年的實踐,取得了一定的成績和經驗。通過對現有成績、經驗的總結,不足之處的分析,以及改進措施的提出,以期與兄弟院校之間相互學習和交流,為進一步提高生物工程專業化工原理實踐教學質量提供借鑒。
1實踐教學取得的成績
1.1建立相對穩定的實踐教學基地
基于生物工程專業工科的教學要求和化工原理課程所擔負的教學作用,我校化工原理的實踐教學堅持遵循讓學生一定能深入到大型化工企業中去鍛煉的理念,這就要求學校與企業之間必須建立良好的合作關系。2003年實習之初,由于生物工程專業成立時間較短,缺少人力、物力積累,學院與化工類大型企業的聯系較少,實習基地尚未建成。因此自2003年至2005年三年內,我們的化工原理實踐教學基本上都處于“游擊戰”狀態。這樣必然導致教師、學生以及企業三方面互相了解較少,各方準備不足,實踐教學效果不理想。從2003年至2005年,我們先后與興平化肥廠、西安南風集團和渭南煤化工集團有限公司聯系,開展實踐教學。至2006年,在院領導和相關教師的不懈努力之下,經過多方對比、協商,把實踐教學地點定在渭南煤化工集團有限公司(后簡稱渭化集團)。經過2006至2009三年連續合作,深入了解,校企雙方達成“合作共建、互利雙贏”的共識,于2009年6月舉行了隆重的化工原理實踐教學基地掛牌儀式,化工原理實踐教學基地正式建立,教學基地的建立,一方面改善了實踐教學條件,另一方面為促進“產、學、研”結合打下基礎[4]。
1.2實踐教學過程逐漸秩序化、正規化
經過幾年的實踐教學,基本上已經與渭化集團之間形成了較為固定的實習模式。每一學年,實踐教學時間定在第三學期化工原理理論課程結束之后。參加人數約120人,分兩批,每批60人。每批學生由三名帶隊教師負責。實踐教學開始之前,由學院主管教學院長和帶隊教師與企業進行聯系,商洽實踐教學具體事宜,使企業明確實習目的和學生人數等情況,做好實踐教學接待準備工作;進企業之前,統一給學生辦理臨時通行證;進企業后,先進行安全紀律教育和企業概況介紹;正式實習時,一般將學生分為三組,每組20人,跟隨基地指導教師下到不同車間實習,實行倒班制,基地指導教師根據每個學生的現場表現進行打分,反饋給帶隊教師。最終實踐教學考核成績包括紀律(20%)、實踐教學表現(30%)和總結報告(50%)。
1.3實踐教學成效顯著
經過幾年的化工原理實踐教學表明:(1)通過實踐教學,使學生對化工生產過程的生產組織、管理措施和經營狀況有了較全面的認識,通過觀看現場真實設備和了解實際的生產工藝流程,對進一步鞏固、加深和理解化工單元過程的原理起到很好的作用,同時增強了學生的工程觀念,為化工原理課程設計和后續其他專業課的學習打下良好的基礎[5];(2)實踐教學過程中培養了學生實事求是的科學態度,使之逐步樹立正確的工程思想、經濟觀點和嚴謹、認真的工作作風,提高了學生綜合運用所學知識,獨立解決實際工程問題的能力;(3)通過實踐教學,使學生加強了理論聯系實際的能力,學生在工業生產中感受到知識用于實踐后所產生的巨大效益,主動將自己所學的理論知識與工業生產中所需的知識進行比較,找出差距,為今后的學習和工作提供了有益的參考和借鑒。
2實踐教學中存在的不足
取得成績的同時,我們在實踐教學過程中也存在著一些不足:
2.1實踐教學時間短,不能完全滿足實踐教學的要求
一方面由于化工生產自身具有的易燃易爆性和隨著現代化工生產自動化、連續化和集成化,企業對外來人員數量的限制越來越嚴格;另一方面,高校擴招以來,學生人數逐年增加,學校實踐教學經費緊張,導致目前我院生物工程專業學生實際的實踐教學時間僅為2.5天/人,與生物工程專業本科教學培養計劃所要求的7天/人實踐教學的標準還有很大差距。由于實踐教學實踐的限制,目前的實踐教學還停留在“走馬觀花”式的參觀式實踐教學,與實踐教學的最終目標還有一定差距。
2.2實踐教學內容和基地指導教師的不確定性
按照化工原理實踐教學計劃,結合企業實際情況,我們制定了實踐教學指導書便于指導學生學習,但是由于大型化工企業的生產特點,生產車間隨時都有可能出現一些意外情況,導致我們的實踐教學內容很難保證按預期計劃進行。此外,隨著日趨激烈的市場競爭,目前的大型企業都處于不斷精簡狀態,企業人員編制少,工作任務重。因此在整個實習過程中,車間技術員或車間主任很難抽出時間給學生詳解生產的主要工藝流程及關鍵技術,只能臨時抽調人員,基地指導教師人員不穩定,導致實踐教學內容和效果的波動性。
2.3學生難以真正深入車間,了解相關設備構造和原理
近年來,我國的企業大多進行了改制,技術保密工作要求越來越高,好多企業已經出現了拒絕和學校合作的趨勢。在這種發展背景下,廠方為了技術保密或擔心侵犯知識產權等原因,不允許學生瀏覽有關的技術圖紙,甚至不允許觀摩設備內部結構(除非是巧遇設備檢修或其他原因停機檢查,否則學生根本無法了解主要設備、管件等的內部結構及物流情況[2])學生到現場后,只能學習熟悉流程、認知設備,對一些基本的安全生產控制方法,開停車和簡單的事故處理是得不到鍛煉的,學生真正深入車間時間很短,深入了解相關設備構造、原理的機會很少。學生對實習的總體感覺是“實習有用,但是較膚淺”。
3幾點改進措施
為了使化工原理實踐教學取得更好的效果,經過幾年的不斷探索,我們提出了以下幾點改革措施。這些措施的提出將為進一步提高我院生物工程專業化工原理實踐教學質量提供依據:
3.1調整教學計劃、將原先安排在學期末進行的實踐
教學調整到學生期末考試之后進行將實踐教學環節調整到所有理論課程考試結束之后進行,便于學生全身心投入到教學實習實踐中去,為提高實習效果提供了時間上和精力上的保證。
3.2系統編寫和修訂化工原理實踐教學指導書,為教學效果提供保證
通過多年實踐教學經驗的積累,化工原理實踐教學逐漸走向成熟和完善,為了進一步提高實習效果,必須在現有條件的基礎上重新編寫切合自身實習情況的實踐教學指導書。內容主要涉及:(1)實踐教學的目的、意義和預期效果。實踐教學的目的意義和預期效果的提出,一方面使學生能夠從思想上高度重視教學實習,端正實習態度;另一方面也使實踐教學單位明確責任,依此做好接待實習的準備;(2)實踐教學基地概況、生產技術、主要車間的儀器設備、工藝流程、產品種類及特性介紹;(3)實踐教學的管理、評估、考核標準。①實踐教學考勤占20%,主要考核學生在實習期間的出勤情況和遵守紀律情況;實習期間由學校帶隊教師考核;②實踐教學的現場考核占30%,由實踐教學基地指導教師根據學生參與情況和業務能力考核;③總結報告占50%,由所有實習指導教師根據實習報告質量統一考核。實踐教學指導教材的編寫,是實踐教學進一步正規化的重要保障,這樣教師有據可依,學生有章可循,企業任務明確,實踐教學效果有明顯改進。
3.3利用多媒體手段,結合實踐教學指導書,減少實習的盲目性
實踐教學是完全不同于其他理論課教學的,單純靠書面上的介紹是很難讓學生完全理解和接受,學生直接進入企業,必然帶有很大的盲目性。因此我們可以充分利用現代化的計算機技術及網絡資源,將實踐教學基地的生產工藝、所涉及的典型單元操作、典型設備的原理、結構以及部分現場工作錄像片制作成電子課件在實踐教學前、實踐教學中和實踐教學后讓學生觀看。實踐教學前,播放電子課件并與實踐教學指導書結合起來進行實踐教學動員,使學生在進入實踐教學基地之前就對要實習的目的、重點做到心中有數,減少實踐教學的盲目性。同時,通過形象、生動、色彩繽紛、圖文并茂的電子課件的學習,能夠提高學生實踐教學的積極性,增強感性認識,給學生留下深刻印象,為進一步現場實習奠定基礎。
4結束語
總之,化工原理教學實習的改革,是一個長期而艱難的的過程。隨著社會的發展、國家和教育部培養創新人才戰略思想的不斷深入,給化工原理教學實習也提出了更高的要求,化工原理教學實習的改革勢在必行。上述內容和觀點是我們在總結六年教學實踐經驗的基礎上進行的一些探索和思考,希望能為今后的化工原理教學實習工作起到一定的借鑒作用。
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(1新鄉醫學院三全學院生命科學技術學院發酵工程教研室,河南 新鄉 453000;
2.新鄉醫學院生命科學技術學院,河南 新鄉 453000)
【摘要】化工原理是生物工程專業的主干必修課程。結合近幾年的教學實踐, 本文對生物工程專業開設的化工原理課程,對教學內容、教學方法和手段的改革進行了一些探索, 取得了較好成績。
關鍵詞 化工原理;教學改革;多媒體教學
化工原理是化工類及其相關專業的一門重要的技術基礎課。它主要研究化工生產中單元操作的基本原理及其設備的設計、操作與控制。對于生物工程專業的學生,化工原理是一門重要專業基礎課程。在生物工程專業的課程體系中,化工原理課程處在自然科學基礎課和工程科學專業課之間,起著由理及工,承前啟后的作用[1]。但是化工原理此門課程綜合了高等數學、物理、物理化學、計算技術等基礎知識,綜合起來學習負責枯燥。在教學中我們根據生物工程專業的專業特點和學院辦學特色,對化工原理課程的教學內容和教學方法進行了一些改革探索和實踐,以期增強課堂教學效果,激發學生的學習興趣,提高教學質量。本文結合作者的教學實踐經驗,對生物工程專業化工原理的理論教學進行探索和實踐。
1明確課程地位,重視第一堂課的講授
根據教育部頒布的《關于普通高等院校修訂本科生專業教學計劃的原則意見》,生物工程系對生物工程專業的教學計劃進行了修訂,明確了化工原理作為生物工程專業的專業基礎課的主導地位。
研究表明,態度對人的行為有很大的影響,它影響人們的工作和學習效率[2]。通過以往的教學經驗發現,第一堂課授課老師的講解直接決定了學生對這門課程的態度。所以授課老師在第一堂課,利用淵博的知識和實際生活中的例子,來培養學生對化工原理課程的興趣。化工原理課程是學校在大學三年級針對生物工程專業開設的必修課程,授課老師強調此門課程是發酵相關專業考研參考書,也是研究生學位課的基礎,使學生明白學好化工原理的重要性;通過簡單的介紹化工產業的發展歷程,使學生對化工原理課程有一個大體的認識和了解;再利用旁征博引列舉生活中大家熟悉的實例,如冬天北方城市的供暖、用離心泵灌溉等,激發學生的學習熱情,然后結合化工原理中的單元操作知識點解答這些生活實例,消除學生的抵觸、害怕情緒,激發他們的學習興趣。
此外,教材是學生學習的主要工具,教材的選擇是教學過程的一個重要環節。第一堂課中將我們使用的教材進行介紹,我們學校選擇的是夏清、陳常貴主編由天津大學出版社出版的《化工原理》,強調該教材是許多院校碩士研究生考試的參考書[2]。提高學生尤其是有考研計劃的學生的重視。
但由于獨立學院的特點,學生對知識的掌握參差不齊,該教材對于學生來說相對比較難,講課的時候我們須要抓住重點的單元操作進行授課,使化工原理的教學符合生物工程專業培養目標。對于獨立學院生物工程專業,教師需要從教材和講授內容上因人施教,提高學生成績。
2多媒體教學與傳統教學相結合,生產實習和實驗結合,提高教學效果
化工原理課程需要重點論述單元操作的基本原理和計算方法,其中包含許多公式的推導和計算。教師充分利用網絡資源,制作多媒體課件進行啟發式教學,將抽象的原理以小視頻、flash動畫等形式展示給學生,提高教學效率,增強教學效果;使學生在教室中就了解到工廠產品的生產流程和設備。如第二章流體輸送機械中,使用動畫或者Flash影片播放各種輸送機械的工作過程,如離心泵、往復泵等,第四章傳熱中列管式換熱器使用三維動畫生動地展示其工作原理,使學生直觀的理解。
我們從之前的教學經驗發現,單純采用Powerpoint課件進行講解,公式在屏幕上顯示直觀感覺“亂”,造成學生視覺上的疲勞,而且許多學生往往還沒有反應過來,頁面就已經翻過去了,學生會感到枯燥無味,造成多數學生不愛聽,失去學習化工原理的興趣。此部分內容教師需要借助板書,手寫推導,隨寫隨看,誘導學生進入動態思維過程,調動學生學習的能動性,從而讓學生跟著教師的思路走。
此外,課堂上理論知識的講解,只能讓學生對化工原理涉及的單元操作和設備簡單的理論了解。安排學生進入化工廠參觀實習及實驗操作,結合工廠工程師的講解,增加學生的感性認識,使知識轉化為實踐,使學生對化工原理的知識掌握不再是“紙上談兵”。
3重視預習,調動學生主動學習積極性
化工原理課程是綜合運用數學、物理、化學、計算技術等基礎知識,分析解決化工類生產過程中各種物理操作問題的技術基礎課[3]。課程學習相對于其他科目難理解、難推導、難掌握,從以往的教學經驗發現,部分學生對這門課程存在抵觸、害怕的情緒,使得學習和講授過程相對較難,互動較少,學習效果差。在第一堂課的授課過程中消除學生對本門課程的害怕抵觸情緒,之后的教學中教師提前布置預習任務,學生在課下主動學習,熟悉課堂內容,查閱資料[4]。課堂上以回答問題和分組討論的形式檢查預習情況,發現學生難理解的內容,再對其進行詳細講解和分析,使學生將課程內容理解掌握,提高學習效率。這種方式改變了傳統的學習方式,使學生從被動的接收內容轉變為主動學習知識,充分發揮學生的主觀能動性,并培養了自學能力。
對于流體輸送機械、沉降與過濾、傳熱、精餾塔、干燥幾章內容,涉及到設備的結構與操作原理,采用以學生自學、查閱資料為主,自己制作多媒體課件,課堂上以講課的形式展示自己的自學成果,使學生真正成為課堂學習的主體[5]。
4習題課的重要性
課后習題是對課堂內容的應用和鞏固,每個重要知識點結束后,布置相關的習題,使學生在解題過程中加深對基本原理的理解與掌握。如布置第一章中流體流動中流體靜力學方程式、伯努利方程式的應用題,讓學生課下完成。下次講課之前,用10-15分鐘時間進行習題的解答,由學生解答習題思路,在講臺上板書講解,其余同學對其思路進行討論,這樣可以發揮學生的主動性,積極參與到課堂上。如果課時允許,可以設置專門的習題課,對習題進行集中講解和討論,加深學生對基本概念和方法、基本工藝計算的理解,從而鞏固課程的理論知識。
綜上所述,結合化工原理課程和生物工程的專業特點,我們通過不懈的努力,優化教學內容,改進教學方法,調動學生學習的積極性,我們圍繞新的課程要求積極改進教學方法,提高教學質量,以培養學生綜合素質為目標,培養學生創新能力為重點,為培養具有工程概念的生命科學人才打下了堅實的基礎。
參考文獻
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