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關鍵詞:資源環境與城鄉規劃管理;地理學;課程設置
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)04-0154-03
地理學經過長時間的學科建設和學科發展,教學課程體系早已相當成熟。隨著全球性的資源環境問題、生態退化問題、城市化問題等的出現,傳統的地理學已不適應當前的社會經濟發展和科技水平發展。國家教育部于1999年對高等院校的專業設置進行了調整,地理學由原來以學科分化為特征的自然地理專業和人文地理專業,調整為以學科層次為基礎、學科綜合為特征的地理科學專業、資源環境與城鄉規劃管理專業和地理信息系統三大專業。資源環境與城鄉規劃管理專業的設置順應了時展的要求,理論上可解決我國現階段城鄉發展過程中的資源配置和生態環境之間的矛盾。
一、資源環境與城鄉規劃管理專業發展介紹
資源環境與城鄉規劃管理專業作為地理學的二級學科,其目的在于培養具有資源、環境與城鄉規劃管理能力的綜合性人才。該專業設立的時間短,但開設的院校數量相當多。據統計,自從1999年設立該專業開始至2006年底,開設該專業的學校已達125所。且開設的院校類型多樣化,既有綜合性大學、師范類院校、工程類院校,也有農林類院校和建筑類院校。該專業主要是面向如何正確處理、協調資源、環境以及城鄉規劃三者間的關系。已有的高校多建立在自然地理類、人文地理類、資源環境類、城市規劃類、管理類等已有學科的平臺上,并密切結合了地理科學、環境科學、城市規劃與管理科學的核心內容,涵蓋知識面很廣。該專業的主要應用方向有:土地利用與規劃管理、城市與區域規劃、房地產開發與經營、地理信息系統原理及應用等。涉及的應用面相當廣,且對學生的工程實踐能力要求越來越高,包括面向管理層的應用——研究區域人口、資源、經濟和環境等的協調發展;面向操作層的應用——工程化的趨勢。近年來,隨著城鄉規劃體系層次的發展需求不斷深化,相關學科知識交叉性的日趨增強,資環專業相關學科的研究領域也不斷拓廣、拓深,可研究范圍逐漸擴大、研究層面日益拓寬,具有特色的資源環境與城鄉規劃管理專業逐漸顯示出其發展生命力。
二、資源環境與城鄉規劃管理專業發展存在的問題
受人才市場需求的影響,資源環境與城鄉規劃管理專業發展速度迅猛,設置該專業的高校數量在1999年僅有32所,2002年達到55所,2006年則增至125所。在該專業快速發展的同時,也出現了不少問題。多年的辦學實踐經驗和日趨嚴峻的學生就業壓力說明,資環專業的人才培養模式、專業課程體系的設置正受到多方面的挑戰。尤其是逐漸增加的就業難度和近似飽和的人才需求市場對該專業造成了相當大的沖擊。該專業發展中存在的問題越來越凸顯:
1.資源環境與城鄉規劃管理專業,厚基礎、寬口徑。開設該專業的院校類型多樣,如綜合性院校、理工院校、農林院校、地礦院校。學校所依托的基礎平臺多元化,為了體現、突出學校特色,不少高校都基于優勢學科和平臺開設了一些方向模塊課程,致使過早地脫離了地理科學這一專業的“母體”。但受傳統的、經典的地理學專業課程體系的影響,多數院校在設立之初并無明顯特色。
2.資環專業開設時間較短,各高校專業人才不足,師資短缺現象較普遍。開設的基礎課程和專業課程雜亂無章,專業培養方向不夠明確,課程教學體系結構不盡合理,實踐性教學環節相對薄弱。課程體系構建較盲目和隨意,大多院?;旧喜捎妙愃频膶I培養定位、人才培養目標、人才培養模式、專業課程設置,將地理科學、環境科學、管理科學作為專業主干課程,片面的追求專業主干課程的細而全。有些高校的特色方向與依托的平臺近似,并沒有形成分流培養的課程體系和教學機制。實踐性課程設置也大都依賴原有專業條件,缺乏實踐創新體系。
3.現行課程體系培養的畢業生就業去向不明確,學生就業形勢嚴峻。從專業的培養目標上看,資環專業的寬口徑,可使該專業的畢業生能在城市建設、國土資源、環境保護以及相關教學研究機構等企事業單位就業。但由于該專業與其他專業有較大的專業課程重疊,致使該專業的畢業生與城市規劃等老牌專業的畢業生相比,專業基礎和實踐能力較為薄弱,競爭力不強。雖然不少學校設置了幾個特色專業方向,力圖將學生送往對口的部門工作,但效果不明顯,結果不盡如意,導致學生就業并沒有固定的行業領域。此外,隨著該專業就業對口單位對用人的學歷門檻、綜合素質能力要求的不斷提高,社會對高校畢業生的需求存在很多不確定性因素,這更使得資環專業的畢業生就業問題愈加突顯。
據調查,全國該專業畢業生就業去向多樣化,去除考上研究生要繼續深造的人數占較高比重外,其余的就業類型比例分布較均勻,分布在各類機關、企事業、科研設計單位、工程單位及部隊等,畢業生就業方向呈現出“滿天星”式的局面[3]。
三、當前地理學新技術介紹
近年來,地理學受到大量新技術的沖擊,并逐漸與之相滲透、融合,逐步形成了有特色的專業方向[4]。新技術主要有:①地理信息系統(GIS)。地理信息系統以空間數據庫為平臺,可對地理空間數據進行實時采集、數據更新、數據處理、空間分析及為各種與空間位置有關的實際應用提供咨詢和輔助決策,是空間信息技術的主要部分。它以空間分析和地學應用模型為支撐,實現各種信息的模擬與綜合分析。GIS使得地理學家更加便利的分析、挖掘已擁有的地理資源和信息,為進一步的地理研究應用提供強有力的輔助決策支持。②遙感。遙感技術是指在遠距離不接觸目標物體前提下,可根據接收到的物體所反射、發射的電磁波來判定、測量并分析探測目標物體的性質。從資源信息獲取、傳輸、處理,到實驗室分析,遙感都為地理學家提供了主要的數據信息來源。隨著遙感向“三高”(高空間分辨率、高時間分辨率、高輻射分辨率)的發展,大量復雜的地理問題都可直接或者間接地借助于遙感得以解決。③測量與地圖學。測量和地圖學提高了地理工作者對地理數據的獲取、分析和結果輸出等工作的效率,并對地理空間數據的深入分析和對數字制圖的標準化、規范化等都產生了深遠影響。④時間分析和空間分析。通過對長期積累的地理資料進行時間序列的分析,可以獲得具有規律性的地理知識??臻g分析是地理信息系統的核心功能,是GIS區別于其他類型系統的一個主要標志,可為地理知識的空間表達提供重要的依據。⑤計量地理學。該學科運用多種數學統計的方法,從更高層次上來分析、理解、解釋地理現象,側重于用多種經典數學模型來對地理學進行定量表達。
四、資源環境與城鄉規劃管理專業課程體系設置與優化
當前,關于資環專業課程體系設置與優化的研究并不多。要對資環專業課程體系的改革,必須認真分析社會人才需求、客觀分析專業定位,要突出專業方向,體現學科特色。按照“厚基礎、寬口徑、適應面廣”的原則培養具備資源環境與城鄉規劃管理基本理論、基本知識和基本技能的專門人才,結合現在通用的“平臺+模塊”的課程體系結構,在上述地理學科新技術支撐下,采取了相關優化措施。
1.調整課程結構。開設了該專業的高等院校,普遍存在選修課數量偏少、范圍偏窄,在教學計劃中占分值比重偏小的現狀。應考慮適當壓縮專業必修課的比重,加強專業選修課的比重,提高選修課在教學計劃中所占的比重。經綜合考慮,各類課程的學分結構可調整為:必修課(基礎課、專業基礎課)占60%~65%,選修課占35%~40%。選修課在專業培養中地位十分重要。
2.基礎課模塊。基礎層次課程主要是讓學生對專業有明了、宏觀的認識?;A課程可為其他課程的開設提供鋪墊,基礎課程的開設對專業的建設方向意義重大?;A課主要有自然地理學、地圖學、管理科學、環境科學、生態學、地球信息科學、測量學等。
3.專業必修課模塊。資源環境與城鄉規劃管理綜合性很強,其主干學科為地理學、環境科學、地球信息科學。為了明確專業定位,反映學科特點,突出專業特色,專業必修課模塊應包含自然地理學、地理信息系統原理與方法、遙感技術與應用、地圖學、經濟地理學、人文地理學、區域分析與規劃、生態學、管理學、GPS原理與應用、計量地理學等課程。突出地理科學和生態科學及相關科學的地位,培養學生基于人地關系和區域規劃視角下對資源、環境等全面觀察、深刻思考的能力。在信息技術時代,更應充分利用信息科學技術和地理信息系統、遙感、全球定位系統等“3S”技術,培養綜合能力型人才,以適應社會快速發展的需要。
4.專業選修課模塊。高校可根據已有的基礎條件、學生對課程的多種客觀需求以及社會對畢業生不斷變化的需求狀況,靈活開設“課程超市”,讓學生有更多的課程選擇范圍。課程應多樣化,明確方向性和靈活性,以拓寬學生的選擇空間,讓學生進行“自助式”的課程消費。
5.教學實踐環節。教學實踐環節是專業教學過程中非常重要的環節。實踐環節主要包括分散性實習、集中性實習、教學實習、野外實習、課程設計、生產實習、畢業實習和畢業論文。其中社會實習、生產實習和畢業實習均在企事業和政府部門中進行。學生通過在不同階段的實習,將城鄉規劃與管理理論知識應用于實踐,提高其綜合運用知識的能力;通過各項實習環節培養學生的敬業精神、分析能力、溝通交流能力、團結協作能力和表達能力等。還可以酌情對興趣濃厚、獨立能力較強的學生增設具有高難度訓練和科研雙重性質的第二課堂,經過多層次多角度的全方位訓練,培養和提高學生綜合素養,增長見識,拓展視野。
資源環境與城鄉規劃管理專業,在專業培養、課程設置、技能培養等環節都大量的借助于地理信息系統、遙感、測量與地圖學、計量地理學等地理學新技術的支撐。以社會市場對人才需求為導向,按照現代社會綜合素質人才質量觀,以“3S”技術應用和物質層面上的城鄉規劃管理為重點,將多專業學科交叉滲透、互相支撐、協調發展。為了培養既擁有扎實的地理學專業思想內核,又能掌握城鄉規劃管理基本知識、基本技能和應用能力的綜合素質較高的復合型高級技術人才,在專業課程設置時,可以基于突出地理學科新技術,優化課程設置,建立多學科融合、分層次、多模塊的教學體系,探索人才培養與生產實踐、工程項目相結合的培養模式。
參考文獻:
[1]吳云清,張莉.資源環境與城鄉規劃管理專業創新立體化模式的思考[J].地理教育,2006,(6):73-74.
[2]鄒家紅,袁開國,劉艷.資源環境與城鄉規劃管理專業課程體系構建與優化[J].湘潭師范學院學報(自然科學版),2006,28(1):110-113.
一、為什么選折化學工程與工藝專業
化學工程與工藝專業作為我們學習的專業,不禁會對自己的未來產生思考,之后的篇幅便是介紹本專業的未來發展路線:技術型路線、銷售型路線及復合型路線。通過對三者的一一描述,產生縱向的說明展望及橫向的對比思考。全篇從對化工專業的了解開始,止于對個人發展的歸納展望,展現化學工程與工藝專業的巨大潛能及良好的未來發展態勢?;た茖W體系龐大,其包括材料化學、材料物理、化學工程與工藝、環境工程、精細化工、生物工程等近二十個專業。而有調查顯示,目前企業需求最大的三個抓也中,化學工程與工藝以19%的比例占據第一,其次是均為14%的高分子材料與工程和精細化工專業。由此可見,化學工程與工藝專業人才的市場需求大,就業前景好,對社會的貢獻也大。選擇化學工程與工藝專業的我們,也必將在祖國的建設中大展拳腳。
二、如何更好學習化學工程與工藝專業知識
學習化學工程與工藝專業的知識,我們可獲得多方面的知識及能力。首先,我們可以掌握化學工程、化學工藝及應用化本文由收集整理學等學科的基礎理論知識,掌握化工裝置工藝與設備設計方法,掌握化工過程模擬優化的方法;其次,我們還可以熟悉國家對于化工生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的方針,政策和法規,了解化學工程學的理論前沿,了解新工藝、新技術、新技術與新設備的發展動態;最重要的是,我們學會了文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有一定得科學研究和實際工作能力,具有創新的意識及獨立獲取新知識的能力。
三、應該學會用所學知識解決實際問題
化學工程是研究化學工業和其他過程工業生產中所進行的化學過程和物理過程共同規律的一門工程學科。其一重要的任務就是研究有關工程因素對過程和裝置的效應,特別是在放大的效應。以解決關于過程開發、裝置設計和操作理論和方法等問題。它以物理學、化學和教學的原理為基礎,廣泛應用各種實驗手段,與化學工藝相配合,去解決工業生產問題。
化學工程包括單元操作、化學反應工程、化工熱力學、化學系統工程、過程動態學及控制等方面,其研究對象通常是非常復雜的,主要表現在過程本身的復雜,物理的復雜及物系流動時邊界的復雜性。而化學工程的研究范圍也包括裝置的大型化和新產品、新工藝工業化的問題,且化學工程在國民經濟中的重要作用也是非常明顯的。同時,化學工程也向著兩個方向發展:一方面隨著學科的成熟,不斷向學科深度發展,另一方面是不斷向新的領域滲透,研究和解決新領域的新問題。
化學工藝即化工技術或化學生產技術,指將原料物主要經過化學反應轉變為產品的方法和過程,包括實現這一轉變的全部措施?;瘜W生產過程一般地可概括為三個主要步驟:1原料處理;2化學反應;3產品精制。而以上的三步驟都需要在特定的設備中,在一定的操作條件下完成所要求的化學和物理得轉變。而化學生產技術一般是對一定的產品或原料提出的,所以,它具有個
別生產的特殊性,但其內容所涉及的方面一般有:原料和生產方法的則用,流程組織;所用設備的作用,結構和操作;催化劑及其它物料的影響,操作條件的確定,生產控制,產品規格及副產品的分離和利用,以及安全技術和技術經濟等問題。
現代化學生產的實現,應用了基礎科學理論(化學、物理和數學等),化學工程原理和方法以及其他有關的工程學科的知識及技術。而現代化學生產技術的主要發展趨勢是:基礎化學生產的大型化,原料和副產品的充分利用,新原料路線和新催化劑的采用,能源消耗的降低;環境污染的防止,生產控制自動化,生產的最優化等。
四、在了解了化學工程與工藝專業可以有哪些就業路線
1.技術型路線:技術員-工程師-總工程師(或創業)
化工行業是個講究資歷和積累的行業,很少有“一飛沖天”的特別機遇,初畢業的我們可以做些技術類的工作,踏踏實實,一步步積累技術資本和經驗,然后到了一定程度后,便能獲得比較好的機遇和地位。化學工程與工藝工作,一般需要一個相當長的時間來讓自己的理論和實踐得以充分的結合后,才能謀取個人職業的發展基礎。所以,若要走技術路線,對于剛畢業的我們,必須在寂寞與微薄的薪水中提升自己,技術和經驗是化學工程師的資本,基本可以替代金融資本進行創業,這也是工作最開始幾年的寂寞和低收入換來的回報。有技術在手,想有高薪或者是創業,都不是問題。
2.銷售型路線:業務員-銷售主管-區域經理-銷售總監
化工原材料的辨別必須是建立在扎實的專業基礎之上,否則無法向客戶解釋產品的優劣。所以,化工貿易人才基本都需要是化工專業出身,同時熟知外貿規則和單位業務,還必須具備貿易人才的耐心細致,語言表達能力強,開朗樂觀,能吃苦耐勞等素質,若你具備以上的素質,那便在你涉足該行業做銷售時,努力地工作。工作的前兩年是收入和職業發展的關鍵期,因為,銷售過程中最重要的渠道(人脈)和技巧在兩年內基本定型。好的銷售人才永遠都不用發愁企業或行業的不景氣,因為銷售技能的通用性,跳槽轉行都是非常輕松的。
經過調查統計,我國共有100多所高校招有化學工程與技術專業碩士研究生,該專業研究方向過多,一個專業出現87個研究方向。研究方向的劃分有的甚至是跨學科的。如化學工程與技術專業是屬于工學的,應用化學專業是屬于理學,可應用化學居然是化學工程與技術專業的一個研究方向。同屬于一個研究方向,研究方向的名稱也是多樣化的,缺乏統一標準,如安徽大學、南昌大學的綠色化學工程,上海大學就稱為綠色化學與工藝。為了解決上述問題,我們請教了化工領域的專家,給這87個研究方向做一個歸類,分為9個大的方向(表1)。由表1可以發現我國化學工程與技術專業是存在學科集群現象的,表現在:專業的學科建設,已經不單是化學工程的問題,而涉及到了化學化工研究的所有領域,包括應用化學、環境化工、工業催化、資源與材料工程、新能源技術、生物工程與技術、過程系統工程、油氣加工及石油化工等。我國化學工程與技術專業學科集群的力度較大,表現在:各個高校的研究方向基本上都比較多,如清華大學、中國礦業大學、北京工業大學、北京理工大學、華南理工大學、華東理工大學、上海大學等高校,其研究方向都是傳統與現代并存,傳統化學化工的研究方向所占比例較大,如化學工程,包含的研究方向較多。部分代表21世紀化學化工發展方向的研究方向,在很多學校都受到重視,如資源與材料工程,研究方向也比較多。
二、化學工程與技術專業學科集群的創新及競爭優勢
本文選擇山西省高校做研究,分析其師資力量情況,以分析化學工程與技術專業集群的創新及競爭優勢。山西省作為我國化工3大生產基地,化學化工產業是山西省的支柱產業,化學化工專業是山西省高校、特別是工科院校的學科優勢之一。選擇山西大學、中北大學、太原理工大學的化學化工學院為樣本(見表2),按照前文對學科集群的認識,這些學院都有9個以上相關專業和研究方向,已經形成了一定的學科集群規模。其中論文指該學院教師被SCI、EI、ISTP3大檢索刊物收錄的論文數。中北大學的數據包含了CA論文。山西大學的數據不包括ISTP論文。專著指該學院教師出版的學術專著數,不包括教材。項目及獎項指該學院教師申請的省部級以上項目、經費及省部級以上獎項。發明專利指:該學院教師申請并且授權的發明專利。3所高校的化學化工學院擁有一定數量的教授和博士生導師,博士學位的教師也占到了較大比例。3所學院教師的科研成果也較為可觀,被3大檢索刊物收錄的論文數量較多,出版了一定數量的專著,申請了一定數量的國家自然科學基金項目。山西大學化學化工學院承擔了國家自然科學基金的重大攻關項目,以及“863”項目,甚至獲得了國家科技進步獎和國家技術發明獎二等獎各1項。中北大學化學與環境學院承擔過“973”項目,獲得過國家技術發明二等獎1項,三等獎2項,國防科學技術一等獎2項。中北大學和山西大學還擁有發明專利十幾項。從師資力量來看,應該說學科集群讓山西省高?;瘜W化工領域的創新取得了一定的成就,使得山西省高?;瘜W化工專業在全國具有了一定的競爭優勢和影響力。
三、化學工程與技術專業學科集群的協同創新模式
山西大學至今已與國內20余所高校、科研院所建立了學術交流與合作關系;與日本巖手大學、香港浸會大學等國家和地區的高校及科研單位簽訂協議,開展交流。在校企合作方面,與山西三維集團股份有限公司、太原鋼鐵(集團)公司、天脊集團等大型企業,在產品研發、崗位培訓等多方面進行了良好的合作。太原理工大學與山西化工研究所建立了山西省化學工程技術中心,還與山西焦化集團公司等6個企業建立了長期穩定的產學研合作關系。中北大學安全工程系與航天一院、航天三院、北京理工大學、南京理工大學、第二炮兵工程學院、西安近代化學研究所等科研機構和相關生產企業進行了卓有成效的科研項目合作。從產學研合作角度來看,三所高校都與國內外相關院校、科研院所和企業建立了良好的產學研合作關系。從企業合作的視角來看,在研發方面,與山西省的產業集群密切相關,合作領域主要為新能源技術、環境化工、生物工程與技術。3所高校的化學工程與技術學科集群與山西省的產業集群具有一定的協同關系,構建了學科集群與產業集群協同創新的模式,圍繞著山西省的產業特色,為山西省地方經濟服務。
四、我國化學工程與技術專業集群的路徑
從以上3所高校的情況來看,基本上已經完成了單個高校某個學科的集群,在3所高校內部相關專業之間建立了學科集群,集群的方式是建立化學化工學院,統籌化學化工各個專業,從多學科、多專業、多研究方向的角度,進行學科集群。關于區域性學科集群,即單個高校與該高校所在地高校、研究所和企業之間的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的實效。集群的方式是產學研合作,與山西省高校、科研院所和企業建立合作關系,從而服務地方經濟。關于跨區域性學科集群,即單個高校與該高校所在地之外高校、研究所和企業之間的集群,中北大學有一定的建樹,卻沒有進一步深入。中北大學之所以能夠有一定建樹的原因是該校原來是部屬院校,與其他部屬院校具有一定的合作關系。因此,中北大學的跨區域學科集群,僅僅局限于與兄弟院校的合作,還沒有進一步深入到與其他省份企業的合作上。
生物化學工程基礎課程結合現代分子生物學及傳統生物技術,不僅有扎實的理論基礎,而且結合典型產品的開發過程進行闡述,反映了現代生物技術的發展方向,體現了生物技術發展和應用的最新前沿。生物化學工程基礎是隨著生物科學的發展而不斷更新的課程,需及時調研最新的發展方向及研究熱點。該課程全面闡述了基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程和生化工程等課程的基礎內容,其主要囊括以下幾個方面。工業微生物工程:介紹微生物的特點、分類、生理、育種及培養等方面的技術和方法;代謝工程:介紹微生物次生代謝產物的代謝調控機制和方法;基因工程:介紹生物遺傳的基本知識及應用現代基因工程技術改變微生物遺傳特性的方法,并且介紹蛋白類藥物的研發和生產過程;細胞工程:介紹應用植物組織培養和動物細胞培養生產高附加產值的花卉、藥物等;酶工程:介紹工業用酶和藥用酶的性質、結構、固定化及開發等方面的技術;生物反應器:介紹生物反應器的工作原理、設計方法以及應用;全面介紹生物技術的最新進展、應用以及生物技術應用過程中需要化工知識的范例。生物化學工程基礎課程是在無機化學、有機化學、分析化學、生物化學基礎上進行學習的。本課程對于非生物類專業學生進行了系統的生物學技術及最新研究進展的介紹,讓學生了解生物學的基本思想及技術,同時將現代生物技術的應用與化學工程技術進行交叉講授,重點說明了化學工程技術在生物工程領域可能的應用范圍,使學生掌握現代生物技術的基本工藝流程及發展前沿。目前,化學工程與技術專業的學生普遍存在生物學基礎知識薄弱的問題,如何在較短的學時內,將生物工程的關鍵基礎問題講解清楚,并且將生物工程技術和化學工程有機的結合起來,讓學生充分感受到交叉學科帶來的機遇和挑戰,這無疑對授課教師提出了更高的要求,需要教師不斷總結現有的教學模式,不斷地改進教學過程和教學方法。
二、化工專業生物化學工程基礎教學中存在的問題
鑒于該課程屬于學科交叉,在教材選擇、實驗配套、講解內容難易程度把握等方面,均需要不斷地探討和摸索。目前,該課程教學過程中存在的重點和難點問題主要有:如何在現有教材的基礎上豐富教學內容,利用多媒體等手段,及時地更新課程內容并介紹最新的發展動態;如何把握教學過程中深度與廣度的平衡;如何在現有基礎上提高學生的學習熱情,使他們能夠主動深入地探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰;如何能夠將課程講解內容與生產實際結合起來,讓同學們切實體會到化學工程在生物產品生產過程中的應用;如何鼓勵學生在假期或平時尋找一切機會去生物制品生產企業進行實踐,從中體會化學工程技術在生物產品生產中的具體應用。
1.教材很難在深度和廣度間平衡
目前,本課程所選教材為化工出版社的《生物化學工程基礎》(工科專業適用,李再資主編,2006年版本),該教材在國內高?;瘜W工程專業有較為廣泛的應用,具有簡單明了、講解清楚的特點,適合于生物工程專業以外的其他專業使用。但是該教材也存在諸多不足之處,如教材內容仍然沒有擺脫理科教學的模式和框架,生物工程原理的講解深度不足,同時,教材對于化學工程與生物工程如何結合方面的內容也講解得太少。為了做好生物化工導論的教學工作,必需結合化學工程專業學生的特點和研究應用實例,選擇相關學科的教材作為補充,以便在授課過程中增加相應的內容,進而提高學生的理解和吸收程度。
2.實驗環節缺乏
現在的課堂教學仍然以教師講授為主,學生處于被動接受的狀態。由于生物化工導論是理論與實踐緊密結合的課程,而教學實驗環節缺乏,學生往往很難理解生化反應及其應用過程。所以,需要進一步改變傳統的課堂教學模式,可以采用講授與討論相結合、課堂內外相結合、理論與實際相聯系等多種教學形式,利用先進的多媒體技術和網絡技術,豐富和活躍教學過程,激發學生的學習熱情,提高整體教學質量。同時,也可以通過講解學生身邊的研究實例,調動學生的積極性,并且配備一些實驗講解及生產實習來提升學生的興趣和理解程度。
三、生物化學工程基礎課程教學的幾點體會
筆者從2001年開始一直從事生物化學工程基礎的教學工作,課程面向對象主要為化學工程與工藝專業、過程控制專業及分子工程專業的學生,每年選修人數在200人以上。在授課過程中,注重以產品為例,說明化學工程技術在生物產品開發過程中的重要性,從而加強了學生對于化學工程知識應用于生物工程領域的信心。另外,注重將理論內容與本?;W院及兄弟院系的科研內容進行融會貫通地講授,大大提高了同學們對于該課程的理解和熱愛,也促進了學生對于生物工程與化學工程有機結合的全新認識。在教學實踐中,結合介紹天津市著名生物工程企業大量需要化學工程的實例,力求讓同學們明白,生物工程的下游產業化的實質就是化學工程的應用。教學實踐也使筆者體會到,要完成好該課程的教學任務,需要授課教師熟悉生物化學、生物工程、化工原理等教學內容,更需要授課教師不斷總結教學經驗,以便逐步提高教學質量。
1.建設教學團隊,認真調研學習
授課教師需要組織強有力的課程建設小組,對國內外工科類生物化工導論課程進行調研,包括其他院校的教改情況、已有的化工類的生物化工導論教材、學生本人對課程內容及授課方式的期望、相關專業對該課程的反饋信息等諸多方面。授課教師還需要吸收先進的教學思想、技術與內容,借鑒國內外其他院校教學情況,結合專業設置的特點和實際,總結教學經驗與效果。針對面向21世紀的教學和培養要求,要認真總結化工類本科生生物化學工程基礎課程的教學內容、教學計劃及教學方式及教學中的注意事項,要通過對其他優秀或重點課程的學習觀摩或邀請教學經驗豐富的老教授親臨課堂指導等多種途徑,進行教育素質訓練,以提高教師的授課水平。
2.提供并選好主講教材和高水平的輔助教材
針對現有的試用教材,及時引入前沿科學和技術的最新成果,篩選、引進配套的輔助教材(包括國外教材),編寫與之相配的教學大綱。李再資老師主編的生物化學工程基礎教材知識點全面,重點內容詳盡。除此之外,我們還注重推薦國內知名的生物化學、生物工程、工業微生物學等相關教程以及國外英文原版教材作為課外輔助教材,建議學生每人手里都有一本英文原版教材。另外,在每次授課結束時,都提前告之下次課程內容的基本點和重點,要求學生提前做好預習或難點標注,注重發揮學生自身學習的主動性和積極性,使他們永葆學習的熱情和動力。實踐表明,學生通過使用英文教材獨立預習課程,他們的專業英語水平也會得到快速提高,為今后使用英語完成相關工作任務打下良好的基礎。
3.探索新的授課模式和教學手段
多媒體教學可以讓學生通過圖和動畫直觀地理解生物過程和反應機理,也可以直觀地學習生物工程科學研究和生產的各個環節。為此,要完善多媒體系統,適時增加課堂教學信息量。同時,可以采用啟發式、討論式、研究式等教學方法,將課堂講授與課外輔導相結合,培養學生的創新與自學能力。如果能夠將課程講解內容與生產實際結合,將課堂講授內容與具體的實驗相結合,加強與學生交流,深入探討生物工程與化學工程學科交叉所帶來的機會與挑戰,必將會進一步激發學生學習的積極性,提高教學質量。
4.課堂講授內容與前沿性專業知識緊密結合
在大學課堂里,讓學生隨時了解相關學科的前沿進展是一個重要的授課內容。因此,在每節課學習重點知識的過程中,需要用最新發表的相關研究進展信息豐富課堂內容,使學生了解學科前沿和發展方向。比如,在介紹酶的開發過程時,可介紹量子力學、分子動力學和計算機工具在研究酶的反應過程和機理中的應用,并且把研究中的困難展示給大家,激發學生探究和追尋科學發展的欲望,吸引他們投入到生命科學的研究和生物技術的開發中去。同時,也可以介紹酶的生產過程中所面臨的問題和挑戰,鼓勵學生用化工知識嘗試解決生產中的問題。
5.鼓勵課堂教學和生產實踐結合
生物化學工程基礎偏向實際應用,課堂講授內容需要與具體的生產實踐相結合,因此,要讓同學們切實體會到化學工程的知識在生物制品生產過程中的應用。另外,要積極聯系生物工程方面的生產企業,組織同學們進行參觀,結合課堂教學內容,讓同學們充分體會到化學工程技術與生物工程技術學科交叉的意義和重要性,鼓勵感興趣的同學去相關的生物工程企業進行短期實習,了解生物工程產品的生產原理、生產流程和注意事項,體會化學工程技術在生物產品開發和生產過程中的重要地位。
6.培養學生良好的學習方法
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。
2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。
3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。
4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。
5結論
校企聯合培養模式將高校的教育科研優勢與企業的工程實踐優勢結合起來,兼顧了化學工程專業碩士在基礎知識水平及應用能力上的培養要求,并已在專業碩士培養中起到了突出作用。但不可否認的是,目前校企聯合培養仍存在一些問題。
(一)校企合作形式與內容
校企合作形式是影響聯合培養的最重要因素。重點大學及行業特色型大學由于其品牌和行業影響力而在校企合作培養研究生方面有顯著的優勢。以中國石油大學為例,該校立足于石油石化行業和領域,面向東營勝利油田和青島近海油氣田及兩地相關產業開展人才培養,是國內化學工程專業碩士校企合作效果最好的高校之一。然而,國內大部分地方高校與企業之間的合作形式仍較為初級,特別是地方高校受到學校科研實力、學校辦學層次和軟硬件條件等因素的制約,校企之間的相互聯系多建立在項目合作和個人感情聯系的基礎上,未形成長效機制。如果企業負責人離職或合作項目中斷,則聯合培養將大受影響甚至停滯。此外,部分地方企業創新意識不強或過分追求“短平快”的項目,都將影響人才持續培養機制,無法實現良性循環。從人才需求角度來看,地方經濟狀況的優劣也會明顯影響企業的人才需求,進而直接影響校企合作的基礎。
(二)導師
很多高校的校內導師過度倚重發表學術論文,或者一直從事基礎理論研究,缺乏應用研究項目和研究經驗。該類導師在指導專業學位研究生時往往延續過去的研究思路和方向,以學術型研究生模式培養專業學位研究生,最終導致畢業生與企業要求相差甚遠。此外,很多校外導師是企業的高管或主要負責人,日常事務繁忙,對自己負責的學生疏于管理和指導。學生在企業或淪為廉價勞動力,或實踐流于形式,達不到應有的效果。
(三)培養過程
國內各高校的化學工程專業碩士的主要管理和培養政策已經基本齊備,但仍有部分政策還在修改和制訂過程中。很多高校在課程體系構建、考核方式、實踐內容等方面沒有將專業學位研究生與學術型研究生加以區別,未能體現出專業學位職業性、應用性的特點。與企業生產實際密切相關的課程開設不足也是目前國內高?;瘜W工程專業碩士培養普遍存在的問題。
(四)生源
對于重點高校,無論是學術型碩士或專業學位碩士均呈現“供大于求”的局面,學??梢詮娜輷駜炰浫?。而地方高校的專業學位認可度普遍較低,直接導致部分優秀生源流失,畢業生質量也因此受到影響。
(五)其他問題
部分地方高校在導師激勵政策、學生獎勵機制等方面不夠完善,由此產生了導師因專業學位學生花費多、產出少而不愿意接受專業學位學生的情況;學生也因在獎學金等方面無法與學術型研究生競爭而影響了科研積極性。
二、方針與措施
鑒于以上問題,我們以山西大學與三維集團合作構建的“山西省催化技術研究生教育創新中心”為平臺,通過深入探索山西煤化工轉型對化學工程專業研究生教育的影響,從合作模式、導師管理、課程體系構建、健全和完善各項制度等方面進行改革,并力圖構建一種符合山西省化工行業需求的化學工程專業學位研究生培養模式。
(一)校企合作平臺的構建
構建校企合作平臺是穩定專業學位碩士培養質量的根本措施。2002年,化學化工學院的研究生就因項目需要而在三維集團進行數月至一年的工業側線實驗。隨著雙方項目合作的深入,進入企業實踐的學生人數不斷增多,而企業的技術人員也積極參加山西大學的博士或在職工程碩士考試,雙方實現了人才培養上的互動。在此基礎上,2004年雙方共建了“精細化工催化與反應工藝共建實驗室”,實現了校企層面的科研平臺構建。2007年底,經山西省經委、山西省教育廳、山西省產學研工程領導組批準,校企雙方通過政府層面建立了“山西省催化技術研究生教育創新中心”。隨著相關管理制度逐步完善,該中心不但成為研究生培養的創新實踐平臺,也逐漸成為高校和企業間的技術、人才交流平臺,并為企業技術帶頭人的知識更新和產業技術升級提供了支撐。近年來,山西大學積極開展“煤基資源高值循環利用協同創新中心”的建設,拓展多方合作關系。目前研究生教育創新中心的企業平臺已包括陽煤集團、潞安集團、河南煤業集團等大型煤化工企業,未來還將探索與中科院山西煤化所、中科院大連化物所、中科院過程所等研究所合作培養研究生的可能性。綜上所述,山西大學化學工程領域的校企合作經歷了如下發展歷程:校企合作項目牽引建立校企層面的科研合作平臺建立政府層面的研究生教育創新中心建立多方參與的校企科研教育合作平臺。其中,多方平臺的建立不但解決了科研項目延續性、科學性的問題,更有利于實現校企聯合培養的長效性和持續性。
(二)管理體制創新
為進一步提高專業學位研究生教育水平,我們就專業學位研究生的管理體制方面開展了改革創新。研究生院成立了“專業學位管理辦公室”,負責與專業學位相關的政策制訂、學科建設、品牌建設,以及對各培養單位進行管理、督導和服務等工作。學院成立了相關的“專業學位教育中心”,負責相關專業學位研究生的招生、培養、師資隊伍建設、實踐基地建設等工作?;瘜W化工學院以“山西省催化技術研究生教育創新中心”為基礎,吸納了相關學科負責人和校外導師,共同承擔化學工程專業學位教育中心的職責。上述舉措有利于各培養單位積極發揮主觀能動性,形成符合各自專業實踐特點的培養模式。
(三)導師遴選及評聘制度改革
山西大學研究生院根據各專業學位培養單位的具體情況,制訂了詳細的校內導師、企業導師評聘制度。特別是對企業導師實行“一年一考核,三年一聘”的管理辦法。在學院教育中心層次上,化學化工學院成立了化學工程碩士指導小組,以“山西省催化技術研究生教育創新中心”為核心,吸納其他理科或相關學科導師,實現導師之間的理工優勢互補,在一定程度上解決了理科環境中開展應用實踐的問題。此外,學院教育中心強化了企業導師的歸屬感和責任感,通過讓企業導師參與課程設計及研究生選課、確定科研課題、開設學術講座和專業特色選修課程等方式,進一步讓企業導師融入學生培養過程。
(四)課程體系構建
2013年,山西大學根據教育部相關文件,結合各專業具體情況,對碩士研究生培養方案進行了詳細的修訂。在課程設置中,我們將課程分為公共基礎課、專業基礎課、專業應用課、選修課4類,各類課程均采用了教授授課、雙語教學等模式,特別突出工程應用類型的課程。由于化學工程專業碩士的導師的知識存在多學科、多研究方向的交叉,因此,我們在課程設置上采取豐富選修課的方法解決這一問題。為了避免重復設課或課程內容重疊,各專業領域均可選擇化學學科或其他專業領域的課程作為選修課。師資力量和師資水平方面,由于山西大學工科師資力量不足,我們采用“外校聘請+本校培養”的模式逐步提高師資水平。此外,學校還通過請企業導師或行業知名專家開設學術講座、特色專業選修課等方式,使學生獲悉國內外化工行業發展的最新動向。
(五)獎學金制度
現階段山西大學研究生獎學金主要為國家獎學金和學業獎學金,原有獎學金評價主要基于學生學習成績和科研成果的考量。化學化工學院將專業學位研究生與學術型研究生分開評比。專業學位研究生的科研成果可以是學術論文、專利、負責項目、實踐報告、調查報告等多種形式,特別強調學術論文、專利、項目等必須具有應用背景。此外,針對專業學位研究生科研結果無法量化的問題,我們采用“預審+集中答辯”的方式,由答辯委員會評出獲獎等級。上述評審制度的實施明顯調動了專業學位研究生的科研積極性。
三、發展與方向
盡管我們在化學工程專業研究生培養方面進
行了許多改革,但仍有很多方面需要高校、企業及地方政府進一步協調改進。我們將目前改革探索的方向歸納如下,這既是我們的努力目標,也希望能夠給予其他高校一些啟發。
(一)提高學科認可度,創出專業品牌效應
優質的生源是研究生培養和學科發展的大前提,沒有良好的生源,校企聯合培養將成為無本之木、無源之水。近年來,山西大學通過增加推免生名額比例,明顯提升了專業學位研究生的生源素質;與此同時,山西大學通過鼓勵校企合作科研,建立多方參與的協同創新中心,進一步擴大了學校、學科的業內影響力。未來,山西大學將以校企協同創新中心為發展核心,以高水平人才隊伍建設為發展動力,通過科研成果和科研團隊創出專業品牌效應。
(二)深化校企人才技術交流平臺建設,實現人才培養的良性循環
校企雙方只有真正實現技術流、人才流的雙向流動才能培養出真正的應用型人才。因此,我們需要建立完善的涉及項目合作、利益分配、人才交流等體制機制,進一步強化企業研究生實踐中心的構建,通過校企合作項目引領、擴大平臺的影響力,提升平臺自我“造血”能力,逐步引導校企合作由“項目帶動”發展到“人才+技術混合帶動”,最終實現人才培養的良性循環。
(三)改革獎勵制度,激勵學科發展
[關鍵詞]優化實習條件;提高;化學工程與工藝專業;學生;實習教學質量
[DOI]1013939/jcnkizgsc201703239
在工科類院校的教學大綱中,對于學生畢業之前都設置有實習教學,實習教學的主要目的是使學生們通過親自動手實習,將所學的理論知識與實踐良好地結合在一起,并對本專業相關的機械設施、設備的操作以及生產流程和工藝等進行了解,同時,還能夠對今后的工作環境及行業有一個初步的了解。化學工程與工藝專業的學生在畢業前就需要進行實習教學,利用實習教學不僅能夠對學生們的專業素質和能力進行培養,而且有利于學生建立對工程意識,進而提升學生獨自解決問題的能力。但想要切實保證化學工程與工藝專業學生實習的教學質量,就一定要對實習過程中的各個條件進行優化。本文針對化學工程與工藝專業學生實習教學中存在的不足進行分析,并提出優化措施。
1化學工程與工藝專業學生實習教學中存在的問題11實習方式與環境對學生實習質量的影響
化學工程與工藝專業學生實習教學的模式有集中參觀和分散自主兩種,本校通常情況下都是采用教師帶隊,組織學生集中實習的方式。在實際實習教學以前,學生應對各種知識理論進行整理和復習,并對各種儀器設備的操作方式進行學習,在實習教學的過程中,學生根據教師下達的任務進行觀察,結束后對實驗結果進行報告撰寫,并進行交流。這種實習方式的優點在于方便教師的管理,學生之間也可以隨時進行學習和溝通,其中的缺點在于參與實習的學生數量非常多,實習場地的噪聲比較大,教學效果達不到預期標準,這樣就會導致學生在實習教學中獲得的知識和技能少之又少。
12難以聯系到合適的實習企業
學校在安排學生進行實習之前,需要聯系相關企業,因為實習資金和其他條件的影響,想要找到一個適合學生實習的企業非常困難,學校周圍的企業雖然方便了學生們的出行,但專業差異性較大,化學專業的企業學生實習資金就會增加。此外,很多企業對學生實習也存有很大的顧慮,比如說實習的學生過多,增加企業的住宿負擔,在實際生產的過程中,學生可能因為專業能力不足導致產品的生產出現問題,最為關鍵的就是企業擔心學生的安全,進而致使尋找實習企業非常困難。
13學生沒有動手操作機會
科學技術水平的不斷提高,促使目前的化工企業的現代化程度非常高,并且工作現場的危險性也比較大。學生在實習階段只依靠眼睛和耳朵進行學習,對相關工藝使用的設施設備的內部構造是不了解的,這樣就會導致學生根本沒有機會進行實際操作,進而影響了學生們實踐能力的提升。
14學生重視程度不夠
在通常情況下,學生實習是在學校學習最后學期的開始階段進行,這時的學生對于專業知識的掌握程度以及今后的發展方向都沒有進行確立,而且我國就業壓力又非常大,很多學生將精力放置在繼續深造以及考取各種證書方面,導致學生對實習非常不重視。
15實習組織管理有難度
因為實習的時間較短,實習資金也不夠充足,學生的數量又非常多,實習地點的危險系數非常高,進而導致對學生的管理組織非常困難。想要使學生實習順利完成,教師就需要對學生的整個實習過程全部負責,其壓力會有所增加。
2優化實習條件,深層次提高學生實習教學質量21多種實習方式結合,改善生產實習效果
學校在安排學生實習的過程中,應將集中實習和分散自主實習良好地配合起來,并對其中的重點內容進行實際操作和參觀,這樣不但能夠提高學生的學習興趣,還可以提高教學質量。另外,還應該將實踐與仿真模擬結合起來,讓學生們在實際操作之后,使用仿真模型進行演練操作,這樣既能夠提高學生們的綜合實踐能力,也可以保證在實習過程中不會出現安全問題。同時,教師還可以把校外實習和校內觀摩放在一起,使學生無論在校內還是校外,都能夠進行專業素質的提高。
22建立穩固實習基地,解決聯系企業難問題
校方應該與一些相關企業進行協議的簽訂,并保持持續的合作,這樣就能夠有效降低尋找實習企業的困難程度。相關企業應對實習學生的食宿、工作等進行統一安排,并制定專門人員對實習學生的問題進行解答,并把實習學生的工作情況進行記錄,進而提高實習教學的質量。校方應允許企業定期在學校進行學習和培訓,并為企業提供技術支持,這樣就可以逐漸加深學校和企業之間的聯系,加深實習的整體效果。
23注重培養學生興趣,提高綜合素質
展現專業特色,激發學習興趣。解決技術難題,感受成功樂趣。學生深入工廠實習,參與教師與企業間的新產品研發或幫企業解決技術難題等。通過這一有目的的實習,使學生了解企業現狀,找出問題所在,為企業解決技術難題出謀劃策,使學生在發現問題和解決問題中得到鍛煉,提高業務水平和技術素質,在為企業解決技術難題中切身體會成功樂趣,為畢業后干化工、芻工奠定基礎。
24加強組織管理,保證實習質量
提前計劃和落實生產實習教學內容,充分發揮教師指導作用。按照實綱要求,教師對學生進行下廠前的課堂教學指導,使學生對該企業有所了解,做到有備而來;按照企業生產工藝編寫實習指導書,供學生實習參閱;對年輕教師來說,應采取教師先一步到企業參觀學習,提高專業教師的業務水平,以保證生產實習指導質量。
嚴明實習紀律,加強實習過程管理。嚴明實習紀律、保證實習時間是達到實習目的、提高實習效果的前提。為使學生按時、正點到崗,實施了班前會點名、排隊到崗的軍事化管理,保證了學生的在崗時間;實習中,隨機抽查學生實習筆記及收集整理其他資料的內容,重點觀察學生實習表現,及時發現并隨時解決存在問題。
3結論
想要深層次提高化學工程與工藝專業學生的實習教學質量,就必須對實習條件進行優化,并對傳統的實習模式進行創新,不能夠在實習的過程中只流于表面,應讓學生們親自動手操作,并進行逐個檢查,同時,企業也應該對實習的學生進行嚴格的要求和管理,不能因為他們是學生就對其松懈,進而使化學工程與工藝專業的學生實習教學質量得到有效的提高,保證學生能夠將理論和實踐充分結合起來,提高自身的專業素養和能力,為化學工程與工藝領域提供高技術人才,促進我國化學工業的發展和進步。
參考文獻:
[1]曹劌,秦毅紅,李青剛生產實習――一項復雜的系統工程[J].現代大學教育,2013,10(5):104-106
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
課程設置關系到人才培養的質量。IChemE鼓勵發展化學工程科學各分支的全面進步。IChemE認證具體要求被認證院校在化工專業課程設置上既要有深度同時需注重廣度。在深度上,可以引進源于該學院科研優勢的課程,讓學生在某些具體技術領域獲得“鉆進去”的化工知識,著重培養學生的獨立學習能力、開放式思維、分析問題及綜合運用所學知識的能力。在廣度上,可以引進更多基于該學院科研方向的課程,利用教授的強項開設一些前沿課程,拓寬學生的化工知識面。但無論是核心基礎課,還是高層次專業課,課程內容都要不斷完善,動態更新。我國的化學工程教育改革也非常強調學科交叉,擴大學生視野,使學生在更高的起點上突破原有知識體系,另辟蹊徑,為學生的創新思維打下基礎。同時提倡化工課程設置要注意吸收當代國內外化工發展的重大成果,反映化工發展的最新成就,減少陳舊、過時的化工知識。化工教育改革在確定培養目標、設置專業課程時提倡綜合考慮幾個平衡,即科學教育和工程教育之間的平衡、工程設計和研究項目之間的平衡、課堂教育和工程實踐之間的平衡、知識和能力之間的平衡等。而我國傳統化工教育則是重書本、輕實踐,重知識、輕能力,重科研、輕教學。因此,IChemE國際專業認證工作在國內相關院校的開展,將促使各院校對傳統的化工課程結構進行調整,以適應培養具有市場競爭力的合格化學工程師的需求。同時,IChemE嚴謹的監督工作及動態的認證周期(五年一次)為中國化學工程教育國際化改革的連續性提供保證,使國內的化學工程教育始終與時俱進,面向世界,面向未來。
二、IChemE認證推動教學模式多樣化
長期以來,國內的教學都是沿襲前蘇聯凱洛夫的五環節課堂教學模式,即教師以傳授知識為主要目標,認為學生學習是認識真理,不是發現真理,忽視學生智力的開發和能力的提高;只考慮教,不考慮學,學生處于被動地位。IChemE鼓勵新穎創新的教學方法,以促進化學工程教育的改進。比如IChemE提倡三類教學模式:誘導式教學(提問式教學):多問開放性問題和反問式問題。讓學生在大一第一學期就開始接受開放性問題的挑戰,并將這種挑戰在整個本科生培養計劃中延伸和擴充。啟發式教學:多用案例分析和多問“為什么”及“如果不”的問題,也可把真實的工程問題帶進課堂,讓學生思考和提出解決方案,調動學生學習的積極主動性。以項目為主的教學:學生自我管理,導師提供咨詢,培養學生的自學能力、交流溝通能力、團隊合作能力和解決問題能力。對學生的評估方法,IChemE更看重學生課外作業和項目作業的完成情況。IChemE提倡根據課程本質,明智地使用不同類型的考試方法,以及書面課外作業、口頭報告等組合的評估方法,并在考試、書面課外作業及口頭報告中都要而且多包括開放式的、具挑戰性的問題。中國素質教育倡導廣大教師勇于突破“教師中心”、“課本中心”、“課堂中心”的陳舊模式,采用啟發式、開放式、多元化的教學方法積極進行教學研究和教育改革。教學模式應以培養學生能力為中心,尊重學生主體,真正做到因材施教。這樣才可能使傳統的課堂教學實現本質轉變,即變只重學習結果為注重加強學生能力的培養;變教師主宰課堂為以教師為主導,學生為主體,訓練為主線;變只重知識傳授為同時重視學習過程;變一講到底為講學結合。同時,現代化學工程教育提倡建立科學的教育評估模式,為學生個性發展創造有利環境。強調構建復合式、全程性、多元化的考核體系,使課堂教學與課外自學有機結合起來,注意在考評學生學習能力和效果的同時重在提高學生的綜合素質。
三、IoChemE認證強化學生的工程設計訓練
目前國內高校的工科學生一般都缺少對工程設計和運用綜合知識解決問題的重要性的理解,他們一般認為科學比技術更重要,這正是中國傳統工程教育不重視工程設計的誤區,導致學生缺少工程設計和實踐的經歷。有的學校即使設置了工程設計和實踐教學環節,也大都形式重于內容,很難激發學生主動學習的積極性,達不到工程設計教學的目的和結果。事實上,學生必須在做設計的過程中學習如何將理論知識創造性地應用于解決現實工程問題,并且采取積極的學習態度和通過團隊的合作來學會如何做設計。IChemE強調學生的工程設計訓練不能僅限于大四的工程設計項目,而是要將工程設計訓練深埋于整個本科階段的培養方案,見諸于相關專業課的課程規劃中。比如大一就需要對學生進行工程設計介紹,大二階段給學生布置簡單的質量和能量守衡設計任務,大三進行個體設備設計的訓練,大四安排學生完成包括工藝和設備的設計項目。同時,大四設計項目是學生工程設計訓練的重中之重。對學生項目的管理要科學有計劃,項目評分要控制質量,力求整個專業每組學生的工程設計項目的難易程度相當,以保證評分的一致性。IChemE認證的這些工程設計要求與中國工程教育的國際化改革理念不謀而合。國際化的化學工程教育提倡學生的工程設計訓練不要紙上談兵、脫離工程實際。學生在工廠實習中應多參與生產環節,而不僅僅是走馬觀花的參觀,以加深學生對化學工程的理解,提高他們的動手能力。同時,學校要主動與企業聯合,啟動合作培訓項目,有條件的學校,應建立綜合的工程訓練中心,鍛煉學生的設計和制造能力。IChemE認證在國內的開展,可以成為這些工程教育理念得到系統實施的強大推動力。教師是實施工程教育改革的重要一環,教師素質的高低也直接影響到教改的質量。目前國內高校青年教師普遍存在工程實踐經歷少、項目設計經驗缺乏的情況,因此很難做到聯系工程實際問題開展教學,造成在教學時更多的是理論到理論,培養的學生往往缺少解決實際問題的能力。因此,化工教育改革強調在強化學生的工程教育同時,也要注重青年教師的工程實踐訓練。而IChemE倡導來自企業的會員到高校講學,或邀請杰出校友和工業界朋友以講座方式向學生和教師介紹工程技術應用實例,以彌補高校教師工程實踐方面的不足,在拓寬學生工程認識視野的同時,也為青年教師提供了工程實際的學習機會。