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無機及分析化學不是無機化學、分析化學兩門課程的疊加,教學內容豐富,概念和理論知識較多,各章節之間的獨立性較強。因此合理安排教學內容,幫助學生轉變學習方法及思維方式無疑是大一第一學期開設這門課的關鍵。在內容的安排上,前兩章首先回顧高中的一些化學基礎知識,并介紹了誤差及數據處理,稀溶液的依數性和膠體溶液。然后,第三和四章主要介紹化學熱力學、化學動力學及化學平衡,讓學生掌握反應三要素:反應方向即吉布斯函數變,反應快慢即反應速率常數,反應限度即反應平衡常數。第五章主要介紹物質的結構,離子鍵及共價鍵理論和晶體結構。第六、七、八和九章分別介紹酸堿平衡、溶解沉淀平衡、氧化還原平衡和配位平衡及其對應滴定分析法,讓學生掌握測試固體或溶液中某種元素含量的分析測定方法。最后,第十、十一和十二章主要介紹一些簡單儀器分析法及原理,例如:第十章吸光光度法,不僅要介紹該方法的原理朗伯-比爾定律,還要介紹目視比色法、示差法和標準曲線法三種常用的吸光光度法分析法。內容上總體上是先講理論原理,再介紹知識點,將理論原理融入生產實踐中,使學生較快地掌握化學理論,再通過課堂上的一些練習題,使學生加深教學內容的記憶,知識更加系統。這樣不僅可以將無機和分析化學知識點有機的融合,還可以將理論應用到生活實踐中。在一學年的學習中,總共80學時,第一學期學習前六章共計48課時,第二學期學習后六章共計32課時。在教學過程中,應該精選教學內容,使學生掌握化學基礎理論知識并具備較寬的知識面,為后續課程學習打下了扎實的基礎。與此同時,教師要熟悉該課程的教材,根據學生的專業,合理制定教學大綱和教學培養方案,精煉教材的內容,對于中學已經學過的化學知識或者與專業聯系較少的理論知識可以簡略講解。比如:第四章的化學反應速率和反應平衡,化學反應速率的定義,影響化學反應速率的因素以及化學平衡的移動;第八章氧化還原反應的定義,配平,得失電子,氧化劑和還原劑等概念知識。這些知識點中學都已經涉及過,教師在授課時只要簡單介紹即可。對于能源化學工程專業而言,水煤漿的開發和利用是近年來的一個熱點,也是煤炭清潔利用的重點。因此,對于第二章分散系的內容應該詳細講授,再介紹水煤漿分散系。
2激發學生興趣
興趣是最好的老師,要學好無機及分析化學,首先要激發學生的興趣。第一,在無機及分析化學這門課的緒論課上,主要介紹化學的作用及學習方法。第二,闡明化學與人類生活之間密切聯系,激發學生的學習。第三,無機及分析化學是化學、化工類相關專業的基礎課,其作用無論是對以后的專業課學習還是將來從事工作都具有重要的意義。第四,在平時的課堂教學中,可以多講一些貼近生活的例子,激發學生學習的興趣。例如,在介紹影響化學反應速率的因素時,舉例說明,夏天食物容易變質,我們可以將食物放進冰箱中保存,以防止變質。這是通過降低溫度,達到降低食物變質的速率。汽車尾氣CO和NO是嚴重的環境污染物,從熱力學的角度講,CO+NON2+CO2可以發生,但是遺憾的是,在通常狀況下,該反應進行的非常之慢,以致不能有效地去除車道內的CO和NO。因此,有必要對化學反應的速率問題進行研究,必須考慮外界因素對反應速率的影響,由此可引出本節課要學習的內容。第五,在教學過程中,穿插介紹一些與知識點相關的科技發展新動態及前沿知識,以此調動學生學習的積極性。
3綜合利用各種教學方法
現階段的教學方法多種多樣,而在實際教學中,各種教學方式應該相互結合、取長補短。根據我校無機及分析化學教學團隊多年來教學中的經驗,可以概括為以下幾點:第一,增加課堂討論。針對一些在學習過程中遇到的問題,教師應該指導學生搜集資料,進行課堂討論。在討論的過程中培養學生分析和解決問題的能力;第二,讓學生走上講臺。讓學生走上講臺不僅可以體驗教師備課的準備過程,還可以鍛煉學生的能力;第三,運用多媒體教學,可以使微觀概念及理論形象化。例如,在物質結構基礎這一章,學生一般較難理解,如果用多媒體課件和化學軟件以動畫的形式去展現,課程內容會更加形象、生動。這樣的教學不僅有利于學生理解、記憶,還可以活躍課堂氣氛。第四,對于公式推導,應該板書推理過程引導學生理解。在教學中應避免盲目使用多媒體教學,要將多媒體與其他教學手段結合起來,才會使學生理解公式的推導過程,并能較好的應用公式。
4培養學生能力
為了調動能源化學工程專業學生對無機及分析化學基礎課程的興趣,可以積極組織各類化學競賽活動。我省有各類化學競賽,例如:化學視頻大賽,化學實驗競賽和趣味化學競賽等。近年來,教育部門堅持開展國家級、省部級大學生創新實驗項目,有望培養大學生的創新能力,推動全民創新。此外,為了鼓勵和培養大學生創新激情及能力,我們學校也開展了大學生創新實驗項目。該項目均是由學生親自撰寫項目申請書,申請答辯ppt,中期考核表,結題報告和結題答辯ppt等資料。這不僅培養了學生創新能力,還為學生日后工作和學習培養科學合理的方法和實踐能力提供了基礎。
5適應專業要求
能源化學工程專業的技術性和實踐性較強,在無機及分析化學的教學中,要把握專業的特殊要求,認真學習我校能源化學工程專業人才培養方案,深入研究教學大綱,充分了解無機及分析化學在整個專業課程體系中的作用,明確教學過程中的內容和重難點。例如,化學熱力學和化學動力學章節的內容應該詳細講解。這部分內容對于能源化學工程專業的學生而言,可以更好地理解能源轉化及利用過程中的一般規律,為高效、低碳環保使用能源奠定基礎。
6結論
關鍵詞:能源化學工程專業;應用型本科人才;培養模式
能源化學工程專業是研究利用化學與化工的理論和技術來解決能量轉換、能量儲存及能量傳輸問題的戰略性專業。能源的高效、清潔利用將是21世紀化學科學與工程的前沿性課題,也是當前社會急需的具有廣泛發展前景的新興產業。我國于2010年開始設置了能源化學工程戰略新型專業,并于2011年進行試點招生。目前針對能源化學工程專業并結合學校實際情況,對能源化學工程專業的培養模式進行了有益的探索。例如:
(1)東北石油大學對能源化學工程專業課程體系進行了構建,專業按照“通識教育+學科專業基礎+專業教育+實踐教學”四個層面對課程體系進行了設置[1];
(2)沈陽工程學院對能源化學工程專業學生的實踐能力的培養進行了教學探討,制定了一系列實踐教學的相關規章制度,如《實驗室開放制度》《實驗室守則》《校內外實習管理辦法》《課程設計、畢業設計管理辦法》等實踐教學的規章制度[2];
(3)北京化工大學對能源化學工程專業人才的培養注重學科發展的國際化交流與合作。每年邀請國際上著名的學者到能源化學工程實驗室進行訪問和交流,通過學術報告和互動交流,拓寬學生的國際化視野。并與多所國際著名大學建立了密切的科研合作關系和聯合培養學生機制,為學生搭建了國際交流平臺[3];
(4)哈爾濱工業大學能源化學工程專業教學主要側重于學科研究方向的改革,主要包括太陽能電池材料的制備及性能研究,功能晶體材料的制備,生物質能源的開發,生物質能源與化工原料的轉化研究,多晶硅高效回收新技術,發光二極管(LED)用熒光粉的研制,LED新型散熱器材料的合成及LED封裝材料等研究方向[4]。菏澤學院是一個應用型的地方本科院校,2012年菏澤學院化學化工系緊扣菏澤市煤炭石油資源豐富和能源化工基地建設的需要,成功地申請了能源化學工程專業,并于2013年開始招生。構建一個適應社會發展需求、具有地方特色的人才培養模式,是能源化學工程專業健康發展的基礎。在高等教育大眾化的背景下,應用型本科人才成為高等教育的重要對象,并占據了主導地位[5]。近年來,菏澤學院根據地方資源特點、經濟發展需求和學校的師資結構特點對應用型本科能源化工專業的人才培養模式進行了構建。主要從人才培養規格、理論課程體系構建、教學方式方法革新、實踐教學和學生科技創新體系的完善、考核評價方式的改進、師資隊伍建設等方面進行了探索。
1人才培養規格的建構
人才培養規格是教學的前提和基礎。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》明確提出:要遵循教育規律和人才成長規律,深化教育教學改革,創新教育教學方法,探索多種培養方式,形成各類人才輩出、拔尖創新人才不斷涌現的局面[6]。為此應構建以學生為主體、以創新應用人才為核心,以學生全面發展為中心的多規格本科人才培養模式。為制定切合實際的應用型人才培養規格,我系深入菏澤市及周邊地市各個能源化工企業進行調研,與人力資源招聘部門進行接觸、對已畢業的學生進行調查反饋等,多方收集相關信息,并結合菏澤學院化學化工系師資結構特點,對我們的人才培養規格進行了定位。在調查過程中,我們發現:社會對能源化工專業的人才需求有三種類型:科研創新性,動手操作技術性和管理經營性人才。考慮到我系師資力量和學校發展目標,我們把能源化學工程的人才培養目標定為培養動手操作技術性和能源化工企業管理經營性人才。采用“一個專業兩個方向”進行培養,實行“5+3”分流培養方式,即前5個學期在一起上通識課和專業基礎課,后3個學期按照學生的意愿進行分開培養,主要開設專業課。同時對經營管理型的學生聘請經濟系的老師開設經濟管理型方面的課程。
2課程培養體系的構建
課程體系直接關系到培養人才的質量。能源化學工程是一門內容豐富而又廣泛的科學,是涵蓋能源、化工、環境和材料的交叉學科。課程體系按照“通識教育+學科專業基礎+專業教育+實踐課”四個模塊設置,注意學科前沿和知識體系的完整性,構建具有地方特色的厚基礎、寬口徑、重視學科交叉的課程體系。應用型人才培養必須重視實踐課的建設。在課程體系構建中,我們十分重視實踐課的比例,規定不少于總課時的20%。課程除了基礎課程實驗、專業課程實驗、暑假實習、畢業實習、生產實習,畢業論文設計外,還應增加大學生挑戰杯競賽、大學生科研基金項目、大學生創業計劃項目、開放實驗室等項目。教學是基礎,是傳授知識;科研是創造知識,是教學的延伸和發展[7]。組織學生積極參加全國大學生化工設計競賽、數學建模競賽、機械設計競賽、結構設計競賽、大學生挑戰杯賽等競賽項目。其目的是以競賽為載體,把探索精神、創新技能、動手能力、合作能力、針對具體實際問題提出解決方案的能力作為培養目標。這些競賽對于培養我國本科生的科研實踐能力和創新精神起到了積極作用[18],加強了學生應用型能力的培養。
3教學方式方法的革新
緊密結合人才培養目標,構建全方位的教學改革模式。在教學方法上,根據“多元智力理論”和應用創新型人才成長規律,進行教學方式的改革,結合企業生產實例,采用范例教學改革模式,使學生在實踐體驗中感受應用創新型人才成長的過程,倡導“做中學”,使學生在小組合作比賽中體會自己的成長。在教學實踐中可采用“項目活動法”,在項目設計過程中,教師僅起指導作用,學生可以自主查閱資料并開展與項目有關的研究性活動和合作學習。
4實踐教學和科技創新體系的完善
實踐教學和學生科技創新是培養應用創新型人才的重要環節。構建多層次的包括校內實驗、實訓、課程設計、參加科技創新競賽、畢業設計,校外工廠見習、項目合作導師制、校外實習的“雙導師”制以及校企合作協同培養制度,切實加強學生實踐能力和科技創新能力的培養[9]。“雙導師”制是指學生的實習過程中,由學校教師和企業老師共同指導,使學生對工廠實際生產的流程和工藝有一個全面清楚的認識,培養學生運用所學知識分析工程問題和工程實踐應用能力。現在我們已與菏澤市的玉皇化工集團、洪業化工集團、多友科技等企業合作建立了10多處校外實習基地。雙導師制的實行,加強了校企結合,有力地培養了學生解決工程問題的能力,避免了學生“所學”和企業“所需”脫節的問題,實現了學校培養和企業所需人才的對接。
5考核評價方式的改進
評價是學科教學的指揮棒。在能源化學工程專業課程評價過程中,采用過程評價與終結性評價相結合的評價方式[8]。對于通識課和專業基礎課程,采取以閉卷考試(70%)和平時成績(作業、小論文、實踐報告)相結合為主;對于專業課,可采用閉卷考試、開卷考試和設計(論文)相結合的方式進行考核;對于選修課,采取教師自主考核與院系抽查相結合的方式;對于實習和實踐課程,結合“雙導師制”,采用化學化工系與企業共同考核的方式;對于實踐課程,采取小組提交實踐報告并答辯的方式進行評價。變單一評價為多元評價,從而調動學生的學習積極性。
6“雙師型”師資隊伍的建設
教師的“復合”能力(高深的專業理論和豐富的工業實踐操作技能)是培養學生應用創新能力的前提和基礎。為培養學生的實踐創新能力,結合專業發展實際,構建“外引+內培+實踐鍛煉”相結合多渠道的“雙師型”教師的培養方式,加強與高校、科研院所和企業的聯系,切實提高教師的業務水平。近三年來,我系派出4位教師到能源化工企業進行業界鍛煉,培養教師的工程實踐能力,使教師明確企業對人才規格的需求,同時加強與企業之間的科研合作。我們還聘請企業的業務骨干為我們的兼職教師,不定期地給學生開設講座和實踐課。同時,我們鼓勵年輕教師考取化工安全評價師、化工工程師、設備設計工程師等相關專業的職業資格證書。這些措施有力地培養了教師的工程實踐應用能力,加強了“雙師型”師資隊伍的建設。總之,根據社會發展對能源化學工程人才的需求和菏澤學院建設應用型地方特色明顯建設的目標,化學化工系根據師資結構特點,對能源化工人才培養模式進行了探索和改革,目前取得了一定的經驗。而對如何更高效的進行校企合作,建設產學研聯合協同創新體系,打造有能源化學工程專業特色的培養模式和體系,是我們繼續努力和探索的目標。
參考文獻
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[2]趙海,劉瑾,董穎男,等.應用型本科能源化學工程專業建設的實踐與思考[J].沈陽工程學院學報(社會科學版),2015,11(4):547-550.
[3]北京化工大學能源化學工程[EB/OL].
[4]哈爾濱工業大學能源化學工程專業介紹[EB/OL].
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[6]董澤芳.高校人才培養模式的概念界定與要素解析[J].大學教學科學,2012(3):30-36.
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[8]陳彥廣,韓洪晶,陳穎,等,基于國際化、工程化能源化工工程創新人才培養模式的評價及效果[J].教育教學論壇,2013(13):224-227.
化學工程與工藝專業的定位
1.化學工程與工藝專業的性質及培養模式
化學工程與工藝專業屬于工科專業,授予工學學士學位。由于化學工業的相關領域極為廣泛,化學工程與工藝專業涉及的專業方向也就非常多樣化,各高校的化學工程與工藝專業特點亦不盡相同。我校近年來根據社會經濟、工業發展的需求趨勢,兄弟院校化學工程與工藝專業方向的設置,以及我校原有的相近專業優勢,設置了能夠體現我校特色的化學工程與工藝專業方向,逐步建立了適合我校化學工程與工藝專業的教育培養模式。2008年,我校化學工程與工藝專業已有7屆本科畢業生,其學生就業形勢良好,社會反饋積極.在制定教學計劃的工作中加強教學內容和課程體系的改革,加強實踐教學環節,目的在于進一步提高教學質量,培養適應能力更強的化學工程與工藝人才。
2.化學工程與工藝專業的任務
根據化學工程與工藝專業的性質,化學工程與工藝專業的任務是培養學習化學工程學與化學工藝學等方面的基本理論和基本知識,受到化學與化工實驗技能、工程實踐、計算機應用、科學研究與工程設計方法的基本訓練.具有對現有企業的生產過程進行模擬優化、革新改造,對新過程進行開發設計和對新產品進行研制的基本能力。由于涉及化工的學科和領域很多,化學工程與工藝專業除了讓學生學習一般應用化工的基本知識和基本技能外,還應該結合本地區、本行業及本校的實際情況,重點學習化工在某個或某幾個領域中的具體應用,以便形成不同高校應用化工專業的特色專業方向.
3.化學工程與工藝專業的業務培養目標
本專業培養具備化學工程與化學工藝方面的知識,能在化工、煉油、冶金、能源、輕工、醫藥、環保和軍工等部門從事工程設計、技術開發、生產技術管理和科學研究等方面工作的工程技術人才。
4.化學工程與工藝專業的課程設置
為了使不同高校既有統一的規范,又有不同的專業特色,根據應化學工程與工藝專業的任務和業務培養目標,化學工程與工藝專業的畢業生應該具有較扎實的化工理論基礎,較寬的化工應用知識以及一定的工程技術基礎,從而該專業的課程設置(公共課、基礎課除外)應由基礎化學課、工程基礎課和專業方向課3部分組成。基礎化學課包括:無機化學、有機化學、分析化學、物理化學等。工程基礎課主要包括:化工儀表與自動化、化學工程基礎、電工電子學等。專業方向課:可根據具體方向選擇專業化學課,如電化學工程方向可選理論電化學、化學電源工藝學、電解工程和電鍍工程等。精細化工方向可選擇化工工藝學、化工分離工程、化學反應工程等。另外實踐性環節包括基礎實驗、綜合實驗、提高實驗、生產實習、畢業實習和畢業論文等。
我校化學工程與工藝專業方向
就專業方向而言,化學工程與工藝專業的性質是工科。化學工程與工藝專業應該是培養具有較扎實及寬廣的化學工程理論基礎知識,特別注意培養學生的動手能力及解決實際問題的能力。教學計劃的總體設計中要體現應用型人才所具備的工程技術基礎知識,重視實驗、實踐、實習、畢業論文等環節。設置專業發展方向,結合廣西經濟發展的需要,建立在合理利用廣西及學校的資源及適應科技發展、注重社會需求基礎上。據此,我校化學工程與工藝專業專業方向設定為:電化學工程與精細化工。