期刊收录:万方收录(中) 维普收录(中) 知网收录(中) 上海图书馆馆藏 国家图书馆馆藏 CSCD 中国科学引文数据库来源期刊(含扩展版) 北大期刊(中国人文社会科学期刊) 统计源期刊(中国科技论文优秀期刊) JST 日本科学技术振兴机构数据库(日)
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高分子化学教学改革探讨:高分子化学实验教学改革与实践 摘要:高分子化学实验课程可以帮助学生接受课堂高分子化学理论学习,巩固高分子化学基本概念和理论,培养科学素质。文章介绍了嘉兴学院对高分子化学实验教学的改革和实践,主要通过学生参与实验前的部分准备工作、调整实验项目、完善实验考核制度及建设实验课程的网站方面进行改革与实践。通过两个学期的初步实践表明,高分子化学实验教学的改革探索激发了学生的学习兴趣,在提高学生的综合实验能力方面已初见成效。 关键词:高分子化学实验;改革;实践 高分子化学是嘉兴学院材料与纺织工程学院高分子材料科学与工程专业学生的优秀基础课程,它是以实验为基础的自然科学。通过实验课的教学,不仅能加深学生对理论知识的理解,培养学生熟练的实验操作,还可通过安装实验装置、观察和记录实验现象,培养学生动手能力,进而分析现象、解决问题,最终提高学生的综合素质和创新能力。由于本专业设立仅有5年时间,高分子化学专业课程的开设也只有短短的3个学年,由于教学经验有限及实验室建设的延迟,所开设的实验一般都是一些典型的验证性实验(如甲基丙烯酸甲酯的本体聚合、醋酸乙烯酯的乳液聚合等),学生往往不用动脑思考,只要按照标准步骤动手完成实验即可。基础性的实验可以培养学生基本的实验技能和熟悉实验仪器的操作,但是,往往难以培养学生分析问题、解决问题的能力,更不利于学生创新能力的培养及学生的学习兴趣的提高。等到学生到大四做毕业论文时,问题也暴露出来:缺乏思考问题、解决问题的能力,实验意识没体现出来。经初步调研论证,结合本校实际情况,我们确定选择即将开展高分子化学实验课程的高材09、10级学生作为这次实践教学改革的试点,有计划、有步骤地进行高分子化学实验教学模式的改革探索与实践。 一、让学生参与实验前的准备工作,珍惜实验教学,提高学生动手能力 实验前期准备工作是实验顺利进行的保证。尤其是高分子化学实验,在实验前有大量实验准备工作,包括实验室仪器设备调试、检修工作;所需玻璃器皿的清洗工作,化学试剂的配制,如单体、引发剂的精制,溶液的配制等。这些工作都由实验老师来承担,学生不了解实验的顺利开展凝聚着实验老师的大量劳动,所以,往往不珍惜实验过程。在已开展高分子化学实验的09级同学中,我们让学生适当参与实验的准备工作,如玻璃仪器的清洗,做过高分子化学实验的人都知道,残留高分子物质的玻璃仪器难以清洗,同学在清洗玻璃仪器的过程中,既珍惜实验过程,又能初步了解高分子的性质;甲基丙烯酸甲酯单体的蒸馏,在甲基丙烯酸甲酯溶液中往往加入微量的阻聚剂,以避免溶液在储存、运输的过程中发生聚合,所以为了缩短实验时间,提高反应效率,实验前学生在实验老师的指导下采用蒸馏的方式对单体进行提纯,加深理论课程中关于阻聚剂的理解。通过参与实验前的准备工作,同学们懂得实验的成功不仅取决于实验过程,与实验前的准备工作也密不可分,从而更加珍惜实验教学过程,珍惜自己的实验成果。更重要的是,实验的准备工作又加深了对理论知识的理解。 二、结合嘉兴学院高分子材料与工程专业特点及实际情况,改革优化实验项目,着重培养学生思考问题、解决问题的能力及团队精神 高分子化学是一门以实验为基础的自然科学。传统的实验课程内容主要是验证性实验。通过无机及分析化学、有机化学及物理化学的基础实验,已使学生掌握了基本仪器设备的使用和相关实验操作。因此,在专业高分子化学实验中,过多地开设验证性实验,不利于学生思考问题和解决问题能力的培养,不利于创新能力的培养。因此,必须对高分子化学实验项目进行改革,主要包括:①基础实验项目的改进,巩固及培养学生的基础理论与操作技能。如聚甲基丙烯酸甲酯的制备,学生可根据兴趣选择悬浮聚合或本体聚合,确定实验所需仪器设备及药品。在实验过程中,不同聚合方法有不同的实验步骤及注意事项。如,本体聚合分为三阶段进行,不同阶段温度不同,关键在于第一阶段转化率的控制,避免出现爆聚,反应时间相对较长,最终的实验产品为板材;而悬浮聚合实质也是本体聚合,但由于分散介质的加入可以很好地进行传质和传热,避免爆聚现象的发生,搅拌速度是控制实验成败的关键,聚合时间相对较短,最终的实验产品为球状小珠。同学之间对各自的实验现象、产品外观、产品性状等进行热烈讨论,从而加深对于聚合方法的理解。②强化设计性、综合性实验,培养和提高学生的综合素质及创新能力。开设具有工程特色的综合性实验项目,如聚醋酸乙烯酯乳液聚合实验,扩展为一组设计性、综合性实验:从单体精制、引发剂精制、乳化剂的选择与用量、到动态光散射法测定乳胶粒尺寸、稳定性的测定,最后在将其配制成乳胶漆,测定涂层性能与乳胶粒尺寸之间的关系。学生通过对整个材料制备及使用过程的全程跟踪,掌握结构、性能与合成之间密切联系,充分发挥学生的主动性、积极性、创造性,提高学生的工程能力,有利于引导学生参加大学生创新性实验的科学研究,培养学生的工程观念。③适当增加科研性实验项目,培养学生的团队精神,增强对本专业的了解与热爱。为进一步激发学生的创新能力及参与科研的积极性,浙江省设立了大学生科技创新项目,嘉兴学院每年也设立大学生研究训练(SRT)计划,本专业大部分09级的学生都参与到科研性实验项目研究中。学生们呈现出前所未有的申报热情,他们自愿组成实验小组、每组成员3~5人,分工明确,团结合作。如作者本人就指导了一项浙江省大学生科技创新项目的研究,团队负责人由08级同学担任,主要成员为09级同学。项目开展之初,主要由08级同学设计并实验,09级同学从旁学习并辅助完成实验,项目进行中期,09级同学已掌握实验方法与手段,具备独立完成实验能力,08级同学的主要精力可放在考研复习上面,顺利完成新老接替的工作,培养了学生的团队精神。同时,学生更多地接触到高新技术和应用技术,开阔思路与视野,增强他们对于本专业的了解与热爱。 ④增加经典验证性实验的趣味性,提高学生的学习兴趣。很多同学刚上大学的时候,严重缺乏对高分子材料科学与工程专业的了解,因此对于学习没有兴趣,甚至有些学生想要转专业。为了培养学生的专业素养,提高学生的学习兴趣,我们将一些经典的验证性实验与我们日常生活密切联系起来,增加实验的趣味性和实用性。如,制备有机玻璃板前,让学生们准备一些干花、干树叶或大头贴,在注模过程中放入其中,等产品成型后,美感十足的玻璃板就制成了,学生们非常有成就感,同时提高了对于高分子化学实验的兴趣。 三、完善实验考核制度,全面反映学生实验各环节中的表现 我们进一步细化与完善了实验的考核方式,使学生在实验各环节中的表现均得到不同程度的体现。以往我们只根据学生的实验报告来评定学生的实验成绩,学生在整个实验过程中的预习、实验装置的安装、实验设备的清洗、实验室的清扫等工作都不能得到体现,缺乏客观、公正、全面的实验考核机制。因此,我们借鉴比较传统的有机化学实验的考核机制,将实验成绩的评定细化:预习报告20分,实验着装10分,实验装置20分,操作规范20分,实验结果20分,卫生情况10分。将实验成绩的评定标准公布给学生,加强学生的实验规范观念,从实验预习开始直到实验结束清扫实验室的整个实验过程都能认真完成,从而改善学生不注重实验教学过程的现象,增加了学生的主观能动性。 四、建设实验课程网站,有助于学生的课前预习,提高学生学习的自主性 在以往的实验教学前,教师要详细地讲解实验原理、方法、步骤、仪器使用、数据记录、数据处理及实验注意事项等,甚至要把实验从头到尾演示一遍,让学生看得清清楚楚,学生完全不用预习实验,也不用思考问题,这样就造成了学生对于实验教学的忽视。在理论教学中,多采用先进的多媒体教学手段,但在嘉兴学院大部分实验教学中,还没有利用多媒体的教学模式。而多媒体的生动性、可重复性可以让学生直观感受实验操作,可以很好地进行实验的预习。因此,我们正逐步建设高分子化学实验课程网站,初步将实验课的教学大纲、讲义等内容放到网站上。编制实验教学课件,如实验过程所涉及的基本仪器、基本操作、基本装置、注意事项等。实验课程网站的建成,方便学生的课前预习,提高学生学习的自主性。为了进一步完善课程网站的建设,我们还拟采用Flash演示等手段,帮助学生掌握实验步骤,了解注意事项。目前,实验课程网络的正在逐步建设与完善中。 高分子化学教学改革探讨:科学发展观与高分子化学教学改革初探 摘 要:高分子化学是综合了物理化学,数学,有机化学等相关课程知识于一体的专业基础性课程,涉及的知识面较广,教学难度与学生的接受难度都比较大。同时高分子化学也是一个较为年轻的学科,有许多东西还在不断的完善当中,并没有彻底定性。如果可以帮助学生更加深入的认识到科学发展观与高分子化学之间的联系,对于提高学生的学习积极性,悟性以及对于深入的学习与探讨都有较高的帮助。本文就意在阐明如何将科学发展观与高分子化学有机的结合在一起,达到更好的教学目的。 关键词:科学发展观;高分子化学;结合创新 在新课改不断深化的大背景下,教育工作者在不断的摸索不断的寻找着更好的教育学生的方式,希望借此来提高学生的成绩。强灌硬输很明显不是最好的方法,那么以引导为主,激发学生自主学习,自主探究的教学方式就随之而来,加之以理论与实践的结合。就是我们今天要探究的这种将科学发展观与高分子化学教学结合在一起的化学教育的初步改革。我们要做到将可持续发展观与课堂还有高分子化学有机的拆分再结合在一起,成功完成这一改革初探。 一、何为科学发展观以及如何应用在教学中 由中央在2003年7月28日的讲话中提出‘坚持以人为本,树立全面协调可持续的发展观,促进社会经济和人的全面发展’。概括起来就是四点: 1、以人为本的发展观 2、全面发展观 3、协调发展观 4、可持续发展观 如何将这四点有机的结合在高分子化学的教学中是重中之重。首先坚持以人为本的发展观,做到因材施教,以学生为基础采取多元化,多种样式的教学模式。从不同学生的心理角度出发找到可以激起他们学习兴趣的突破口,以这个突破口为起点做出针对每名学生让他们可以学的懂学的明白的教学方案。 其次坚持全面发展。在高分子化学这个领域有很多问题其实还没有一个全世界统一的口径,统一的看法。相对应的高分子化学本身也是个涵盖知识面很广的一个学科。每名学生在学科方面都会有自己的长处或者是自己的短板。对于自己喜欢和自己学的会的领域就会越来越喜欢,越来越爱学。而对于自己在高分子化学这一领域的短板的内容就会逐渐的从学不会,到不爱学,再到最后的放弃。而结合科学发展观我们要做的就是让每个学生对高分子化学这一学科的每一个小知识领域都产生都兴趣,做到不放弃任何一个地方。最后成为一个高分子化学的高手。再就是协调发展观,劳逸结合,丰富多彩的课堂才会激起学生的学期兴趣,而兴趣反而是最好的老师。而最后的可持续发展观对应了前面三点,在前面三点都做到了以后可以成功的激起学生的学习兴趣,对未知的主动求知的欲望,这些不会随着时间的改变而消散,只会随着时间的推移而因为越学越明白产生对高分子化学的无限热爱,良性循环就此展开。 二、在课堂上的具体应用 1、温故而知新可以为师矣 孔圣人的这句话很好的诠释了复习这一环节在学习生活中的重要性。那么是给学生留任务在课后复习呢还是课堂上给出一部分时间复习呢?前者对于当代的学生来说显得略微的有些不现实,至少在一部分学生的身上这是根本不可能出现的事情。那么就要着重是后者身上下功夫。可以在刚上课的时候抽出几分钟的时间,把上一节课的知识点与本节课要讲的知识点结合在一起向学生提问。这样有了新知识的加入既不会让学过的知识点略显枯燥同时也在无意识中将要学习的新东西在学生的心里打下了问号。对于未知的东西谁都是有一颗好奇心的,学生带着这一份好奇心去参加这一节课,必然就不会放过任何的一个讲课细节,因为他们要‘解密’!这样就可以使课堂变得生动而又有效率。 2、针对每名学生做出一份教学的计划 每个学生都会有自己擅长的在高分子化学中的领域,而作为教育工作者要做的就是将整个高分子化学划分为几个领域,找出每名学生所最擅长的领域,在每节课给他的任务中略微的掺杂一些别的领域的知识点。以此逐步渗透,将学生在以前并不擅长的知识领域渗透到他擅长的领域中,逐渐的就可以做到掌握高分子化学的全部领域。 3、授之以鱼不如授之以渔 要激起学生的学习激情与探知兴趣,让现代教育中普遍存在的被动教授知识变为主动的求索知识。而有了这样的一个态度就可以在以后的学习生活中做到可持续发展,在学生正确的找到了一种可以成功完成一科目学到十分优秀的方法后,以后是不会轻易放弃与遗忘这种方式的。主动勾起学生求知的欲望。关于高分子化学的教学过程中学生提出的问题不要给他做最全面的解答。只要给出一部分的答案另一部分或者说是具体细致的答案让学生自己去寻找,自己慢慢寻找到的过程会让学生自己知道怎么去寻找知识,这是很关键的一点。 三、结束语 如何将科学发展观与高分子化学有机的结合是新兴教学方式中很有意义的一种。结合科学发展观中的四个关键点坚持以人为本,全面发展,协调发展,可持续发展。当教育工作者与学生都能找准自己的角色融入到这四点中的时候,那么课堂将会变的很活跃,学生的思维也会对应发散,有自主的求知意识,并且会潜移默化的影响以后的学习和生活中去。 高分子化学教学改革探讨:高分子化学课程教学改革与实践 摘 要: 本文通过对高分子化学教学中的难点进行分析,对高分子化学课程教学方法和教学手段提出几点建议,以开拓学生思路,激发学习兴趣,增强教学效果。 关键词: 高分子化学 教学改革 教学实践 高分子化学是材料化学、应用化学及其相关专业的专业基础课,与四大化学并列,已成为第五大化学。能否学好该课程直接关系到高分子物理、材料合成与加工学等后续课程的学习,学好并熟练运用课程的专业思想和思维方法,在学生将来的科研和工作中将发挥直接或间接的作用。鉴于高分子化学这门课程的重要性,如何深入进行教学改革,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,就成为众多教学工作者的共同目标。 一、高分子化学教学的主要难点 (一)高分子化学的发展历史较短,许多理论尚不成熟,随着新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,并极大地丰富了高分子化学的内容。 由于课时及其他客观原因的限制,教师往往把所有内容全部灌输给学生,“填鸭式”的教学模式会使学生产生乏味厌学的情绪,学生易出现“被动学”、“死记硬背式学”等问题[1]。 (二)高分子化学理论性强,学生理解困难,适时恰当地采用多媒体教学能使抽象的教学内容具体化、清晰化。 从学生反馈的信息来看,普遍认为教师在使用多媒体授课时只是展示根据书本内容制作的幻灯片,有些幻灯片重点不突出,且没有深入联系到实际生活和生产的经验,不能完全激发学生对高分子化学学习的专业自豪感;又加之教师授课时缺乏与学生互动交流,课堂气氛不活跃,出现来不及记笔记、不利于学生复习等情况,久而久之,就会影响学习的主动性和兴趣性,达不到理想的教学效果。 二、高分子化学的教学实践与探索 (一)讲解重点突出,创新教学内容。 教师在选好教材、消化、吸收和融合教材内容的基础上,要处理好“干”与“枝”的关系,在课程内容方面做到重点突出、主次分明。在授课时要避免将教材内容“填鸭式”灌输给学生,应有针对性、侧重点讲解,少讲精讲[2]。如限于课时紧等原因,在讲解聚合方法时,由于此部分内容多数比较简单易懂,可以略讲。但对于自由基聚合反应要重点讲解,让学生对自由基聚合的机理、聚合速率、动力学链长、聚合度和聚合度分布等重要知识点要深入地理解并能加以灵活运用,这样可以有重点地完善学生的知识结构,满足实践应用的需求。同时,要不断更新、创新教学内容。在教学中,教师可以及时地在传统教材内容的基础上补充近年发展起来的前沿科学技术和研究方法,也要关注国内外重要期刊上的最新报道,在课堂上结合国内外的最新研究进行讲解与介绍,并推荐一些期刊、数据库和书籍给学生,引导学生根据自己兴趣自由地学习,扩大学生的知识面,建立知识结构,引导学生探索高分子化学领域。 (二)加强师生互动教学,发挥主观能动性。[3] 在教学中,互动式教学能有效地改变“老师主动讲,学生被动听”的“一言堂”式的教学模式。教师要多与学生眼神交流,用情绪感染学生,引导学生“多想善思”,讲课时语言要清晰流畅,抑扬顿挫,引导学生“勤学好问”。重要的是,在讲课时可穿插有关高分子的小知识、小故事,尽量将生活中常见实例与理论知识相联系,努力为学生营造生动活泼的课堂文化氛围,使学生自觉、主动地接受知识。如:在讲到聚酰胺、聚酯时联系到我们日常穿衣用合成纤维的尼龙、涤纶,学生戴的隐形眼镜、普通眼镜的树脂镜片都是特殊的高分子材料。联系生活中的常见实例有利于学生更深刻地掌握课程内容。在课堂上,多采用启发性的多种教学方法,合理安排课堂反复提问、反复练习、反复分组讨论等互动式教学,加深学生对所学知识的理解,提高教学质量。 (三)多渠道联系实践,培养自主学习能力。 随着如今高分子材料发展的迅猛,教材的教学内容已远远不能满足现代教学的需要,在课堂教学中应把高分子化学领域最新的科技动态、学术前沿有机地渗透到课堂内容当中,给学生多介绍一些近年来高分子化学的最新成果、最新理论,开阔学生的视野。如医用上介入诊疗的各种高分子管材、可降解的手术伤口缝合线、有机高分子发光二级管用于手机、数码相机显示和照明等。针对学生在高分子课堂教学中讨论比较感兴趣的话题,或者是高分子化学前沿领域的新方法、新技术等,可鼓励学生到图书馆和互联网上查找资料,撰写小论文,制作幻灯片,并在课堂上为大家作知识讲座,营造合作探究、自主学习的氛围。同时,也可关注网络上以高分子为主题的论坛,通过与网上的专家、学者的交流,调动学生探知高分子知识和应用领域的兴趣,培养主动学习的能力,激发研究兴趣。 (四)选择合适的教学内容,不断完善多媒体教学。 1.适时使用拿来主义,做到因材施教。 教学是一个个性化的过程,不同的教师有着不同的授课思路、方式与方法。一般来说,可以借助别人的课件作为启发自己的思路,但是,这种“拿来主义”绝不应成为主要依赖的对象。由于学生的层次不同、专业不同、对知识的接受能力不同,教学过程中好的方法可以借鉴,但重要的是要根据学生的需求、教材体系、自己的教学经验、教学思想使用自主开发的课件。尤其是在课件中更应该增加一些理论联系实际的例子,比如聚合物合成工艺和聚合物应用等实践应用方面的内容。 2.将多媒体教学与传统教学手段相结合。 多媒体教学具有传统教学手段不可比拟的优势,能更直观、更形象和生动地传导高分子化学的魅力,并能有效地扩充知识的广度和提高课堂的利用率。特别是需要向学生演示情景的内容,采用多媒体教学就更有优越性。如在讲解乳液聚合机理这一节,采用了动画方式形象演示了胶束成核的机理和乳液聚合过程的三个阶段,帮助学生理解,印象深刻。但是先进的教学手段并不一定能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。如在高分子化学的课堂授课中,讲述自由基共聚理论推导公式时,就应该采用黑板板书的方式一步步进行推导,同时采用启发式方法调动学生积极性,促进学生主动学习和思考。 3.采用多种手段完善多媒体教学。 采用多媒体教学,教学信息量大,进度快,学生在课堂上有效掌握大量的理论难度较大,因此要做好课后辅助工作。不断完善网络教学平台,将多媒体课件、课后复习材料、教学重点、习题题库及小知识、小贴士等内容在学校的教学网络中充实完善,这样既有利于学生课后复习,又能加深学生对所学知识的掌握和应用。另外,还可利用各种化学软件、网络资源和视频等多种手段展示各种反应模型,特别是一些三维立体模型,启发学生思考,激发学习兴趣。在教学中逐步渗透双语教学,可以有意识地把新出现的专业词汇和标题用英文书写,能有效提高和丰富学生的专业词汇量,对收集到的专业文章,采用多媒体的形式讲解,又可以提高学生的专业阅读水平,这样,能帮助学生提高对专业英语的学习兴趣,为今后的毕业论文撰写及工作实践打下坚实的基础。 三、结语 高分子化学课程教学改革是一项系统的工程,总结近几年来的教学实践,笔者认为,以人文本,转变观念,因材施教是探索高分子化学课程的有效途径,合理有效地利用多媒体,不断完善网络教学平台,逐步渗透英语教学是实践高分子化学课程教学的有效手段,而创新教学内容、加强互动教学,培养学生学习的主观能动性是搞好高分子化学教学的前提条件。我们将不断地继续深入研究与探索,使高分子化学的教学不断适应新形势发展的要求,为培养高分子领域优秀人才作出不懈努力。 高分子化学教学改革探讨:工科院校高分子化学教学改革的探索与创新 摘 要: 高分子化学是高分子材料专业重要的专业基础课。本文针对高分子化学课程的特点,从五个方面对高分子课程教学进行初步探索,包括教学结合科研,合理有效利用多媒体,开展师生互动教学,联系实验与生产实践等方面进行探讨。 关键词: 高分子化学 教学改革 教学创新 高分子化学是高分子专业理工科学生的必修课,也是高分子科学及材料科学的理论基础,在高等学校化学相关专业占有较大比重,与无机化学、有机化学、物理化学和分析化学并列成为第五大化学。因此,如何利用有限的教学时间和教学资源有效地将高分子化学专业知识传授给学生,并能够指导实践应用,已成为众多教学工作者的共同目标。作为一名高分子化学的教师,笔者在讲授高分子化学课程中,对课堂教学方式与方法,多媒体教学手段,实验教学,以及与生产生活的结合等方面进行了探讨和思考。 1.教学与科研讲解相结合 高分子化学是一门年轻的学科,发展历史较短,许多理论尚不成熟。随着时代的不断进步,新的聚合方法和新的合成技术不断涌现,对传统的高分子化学概念提出了挑战,同时也导致高分子化学教材的更新不能与科技同步。因此,在教学中,教师可以及时在传统教材内容的基础上补充近年发展的关于高分子化学的前沿科学技术和研究方法,结合国内外科研的最新研究成果和动向进行介绍与讲解,使教学内容始终跟上时代的步伐,开阔学生的视野,激发他们对高分子化学课程学习的热情。教师还可以推荐一些期刊、数据库和书籍,引导学生根据自己的兴趣自主学习,扩大学生的知识面,积极探索高分子化学的新领域。此外,在课堂上,对本专业老师的研究项目及最新研究成果进行介绍,如在配位聚合的讲解中,笔者就结合自己的研究方向,讲解通过开环易位聚合及非环二烯烃易位聚合方法合成不同拓扑结构的可降解聚合物用于纳米材料和生物医药。同学们对高分子化学的某些知识有了更深的了解,从而调动了学习和科研的积极性、主动性[1]。 2.多媒体和板书授课相结合 高分子化学中聚合反应机理与动力学理论比较抽象,难以理解[2]。多媒体教学作为一种当前基本普及的教学手段,可以实现传统教学无法实现的动态与三维效果,将高分子化学中微观反应历程形象逼真地显示在屏幕上,大大增加单位时间内学生掌握知识的数量。此外,对于工科院校高分子材料专业的学生,毕业以后多数去工业研究部门或工厂工作,除了要掌握理论知识外,还要将理论与实际相结合。因此,在高分子化学的讲授中应加入一些聚合物生产工艺部分的内容,对于这些内容的讲解,都涉及生产流程,应用Flash作出动态的流程图,帮助学生了解实际的生产过程,为以后的工作打下基础。然而,先进的教学手段不等于能达到良好的教学效果,关键在于多媒体技术如何与传统的教学手段相结合,从而实现它应有的价值。讲授中发现,有很多需要理论推导的公式,例如自由基聚合中关于聚合动力学公式的推导,通过多媒体与板书相结合进行讲解,学生能够更容易理解和掌握。首先利用板书对相关公式进行详细推导,一步一步地传授给学生,然后与多媒体结合讲解,并进行归纳和总结,这样可以将结果表示得更清晰明确,更有助于加深学生对公式的记忆。 3.探究式与启发式教学相结合 高等教育的任务不仅是传授知识,而且要教给学生学习知识的方法,让学生积极思考,充分发挥想象,勇于探索和创新,培养自学能力。教学是教师和学生的双边共同活动,在教学时,教师应经常向学生阐明“弟子不必不如师,师不必贤于弟子”的道理,引导学生自由发表观点,从而拓宽学生思路,变被动学习为主动学习,培养他们的语言表达能力和归纳总结能力。在课堂上,教师采用讲授、提问、练习、讨论相结合的互动式教学启发学生,学生积极参与。这样不仅活跃了课堂气氛,而且学生感到上课很轻松,渐渐对该课程感兴趣,从而促进对知识的理解和探索。如教师可以在课堂上就某一主题或知识点专门进行讨论,大家畅所欲言、各抒己见,培养发散思维能力。此外,还可以让学生走上讲台,参与到教学工作中。例如在讲到连锁聚合反应时,科研将学生分成小组,各自选择一种聚合反应,学生通过查阅文献,制作多媒体在课堂进行讲解,其他同学向其小组成员提问。通过文献调研、讲解、回答问题,锻炼学生学习的主观能动性与综合能力,对学生基本的科研能力进行培养,老师也能从学生图文并茂、生动形象地演讲中获得很多新的知识[3]。 4.理论知识与实验教学相结合 化学是一门以实验为基础的科学,在化学教学中,实验占有十分重要的地位。高分子化学实验是高分子化学理论教学课程的重要组成部分,也是工科学生理论联系实际的纽带。实验教学不仅能使学生更好地理解课程中的理论知识,而且对提高学生学习本课程的积极性,培养学生的思维能力,操作能力,观察和解决实际问题的能力也有着极其重要的作用。高分子化学重点讲述聚合反应的机理和实施方法,其实验结果往往得到的是一些聚合物产品。我们可以选择一些和学生平时生活、学习关系紧密的实验内容来做。比如,以前我们开设了“聚甲基丙烯酸甲酯的制备”实验,目的是让学生了解和掌握自由基聚合反应的原理及反应条件对产物性能的影响,在实验中发现,学生的积极性并不高。学生反映不了解聚甲基丙烯酸甲酯是什么东西。为此,我们将这个实验换成“聚乙醇缩甲醛的制备”这个实验,同学们的兴趣一下子提高了许多。因为他们了解到这就是平时用的胶水,在实验过程中尤其积极认真。很多同学还带着空瓶子,做完实验将自己制得的样品带回去。这虽然是一个实验的调整和改变,但是通过这些,不仅使学生进一步学习和掌握了高分子化学的相关理论知识和高分子化学实验的基本操作,提高了学生做实验的积极性和主动性,而且使学生深刻认识到了高分子化学是一个和人们的日常生产生活息息相关的学科,激发了他们对该专业的热爱[4]。 5.高分子化学与社会生活相结合 以塑料、橡胶、纤维、涂料等为代表的高分子材料与人类社会的生产实践密切相关,且已经深入到日常生活的各个方面。然而,目前许多高校在讲授时,对基础理论方面的介绍非常系统、深入,但在高分子的应用和日常生活的联系方面相对弱一些。因此,教师在进行理论教学的同时,应结合高分子的特点,注重积极联系实际的生活和应用,在传授学生理论知识的同时,还要培养其对身边各种聚合物的认知能力。例如,在第一次上课时,可以介绍身边的高分子材料,看到保鲜膜就知道是聚乙烯,看到一次性饭盒知道是发泡聚苯乙烯,看到塑料杯子、盆子就知道是聚丙烯等,掌握一些基本的生活技能。此外,有些高分子材料还能很好地引出课程内容。比如女生都非常熟悉的尼龙袜就是缩聚反应的典型代表――尼龙。此外,还可以提示学生在买鞋的时候,如果售货员告诉是聚氨酯材料的,你就可以知道并不是天然的“皮”,而是人工通过缩聚反应合成的高分子材料。在教学过程中,还应当密切结合社会热点与时事。如当前我们国家面临大量废弃塑料难以降解造成严重的白色污染问题、2010年上海市静安区“11.15”重大火灾等,培养学生社会的责任心、思考能力和研究能力[5]。 教学方法的改革是高校教育改革的重要组成部分。创新精神与实践能力的培养是一个长期的过程,需要对教学过程中的各个环节认真研究,层层贯彻。随着教学改革的不断深入,我们将继续探索,总结经验教训,为培养优秀的应用型创新人才作出不懈努力。 高分子化学教学改革探讨:高分子化学特色教学改革研究 摘要:为了提高相关专业学生对高分子化学课程知识的掌握能力,本文结合实际教学经验,针对该课程的特点,从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面探讨了教学改革,突出了课程的特色化、针对性及实用性。旨在提高教学质量,使同学们对高分子化学有更直接、更深刻的认识。文中特别强调了研究生教学与本科生教学的区别。 关键词:高分子化学;教学改革;教学质量 高分子化学是高分子专业和材料专业的理科及工科学生的必修课,也是其他化学、化工专业学生的选修课之一,是高分子科学及材料科学的基础,在化学相关专业培养体系中占据相当重要的地位。所以,很多院校既在本科阶段开设本课程,又在研究生阶段开设相应的必修和选修课程[2]。高分子化学的主要讲授内容[1]为各种聚合方法的反应机理及其对聚合物结构的影响,以及聚合物的化学改性方法。课程的目的在于使学生能够通过高分子化学基础知识的学习,指导科研和生产实践活动。但是由于相对材料领域的其他学科来说,高分子化学还是一门比较年青的科学,许多理论还不太成熟,而且新材料和新的合成方法不断涌现,致使许多学生感觉无所适从,反映该课程涉及的内容太多且难于掌握,在一定程度上影响了学习的兴趣和掌握程度。为了提高学生学习的兴趣及知识的掌握程度,本人就教学中存在的一些问题进行了思考并且提出了一些个人的解决意见。下面分别从教学内容、教学方式、教学对象以及教学实验拓展创新几个方面分别阐述。 一、关于教学方式 以往的高分子化学课程多是采用讲授法[3],这种方法的优点是教师容易控制教学进程,能够使学生在较短时间内系统地掌握科学知识。但是,如果运用不得当,就会出现教师在讲台上激情澎湃,而学生却听得云里雾里的状况,很可能由于听不懂而失去兴趣。所以我们根据授课对象的不同,改变不同的授课方式,通过调整教学方式,使难懂的知识变得易于接受,增加学生的学习兴趣。比如在讲授法的同时适当地加入了讨论教学法、互动教学法等。其中讨论法教学特别适用于对研究生的教学,让学生以小组为单位,围绕最新的高分子前沿知识,查阅相关资料,并布置课后作业,让学生查找与某一知识点相关的前沿科研成果(如RAFT法在材料制备中的应用),做成幻灯片,然后在课上以主题讲座的形式向全体同学汇报、讲解,并回答其他同学的问题。通过主动讲解的方式,把被动思维转化成主动思维。这样既调动了大家的积极性,同时又丰富了大家的知识,使学生在深刻地掌握高分子学科的相关知识的同时,又锻炼了研究生查阅文献和学术报告的能力。互动教学法中,我们会让学生提出一些自己感兴趣的高分子相关问题,然后在课堂讲授中予以回答。比如缓释药剂的释放原理是什么、塑化剂为什么会到饮料中去、饮料瓶是如何成产的等等。学生提出的往往是生活中遇到的实际问题,将这样的问题放到课堂,可以提高学习兴趣,活跃课堂气氛,加深学生对知识的理解。 二、关于教学内容 高分子化学是一门化学类的专业课程,它不仅需要有机化学、物理化学等基础化学专业背景知识,而且内容丰富、知识点众多,理论体系严谨,实践性强。在教学过程中存在知识点众多、反应方程式复杂、反应机理抽象深奥等特点,相对较难理解记忆。尤其是作为选修课的时候,许多同学由于相关的化学背景知识掌握得不扎实,导致难以理解,甚至不理解,造成学习障碍,从而影响学习的兴趣。因此,如何把复杂的机理,例如配位聚合、开环聚合等,通过通俗易懂的方式将知识点深入浅出地传达给学生,是教学改革的关键问题。在实际教学过程中,我们将高分子化学中的反应过程、反应机理、聚合物立体构型等抽象难懂的教学内容,以立体或动画的形式表述出来,实现了聚合反应的“可视化”[4]。以丙烯的配位聚合为例,我们以三维动画的形式来表述,分子式是三维立体的,反应机理是动画的形式一步一步进行的,生动地向学生讲述了从配位到过渡态再到反应终态的过程,最后还用ChemOffice等专业化学软件绘出彩色立体并可以旋转的聚丙烯旋光异构的结构,直观形象地描绘出难以想象的三维立体结构。大量三维立体图、动画、视频等多媒体的综合运用,将高分子化学知识形象逼真地显示在荧屏上,从而多方位刺激学生的感官,达到“刺激-反应-强化”式现代教学方式[5]。这种方式有利于调动学生的学习积极性和提高学习兴趣,加深对知识点的理解,优化教学过程,提高教学质量,提高学生形象思维能力和课堂效率,实现最佳的学习效果。我们还将高分子教学与网络教学相结合,提供给学生相应的文献检索数据库(如CNKI、ISI等)和高分子领域主流杂志(如Macromolecules、Progress in Polymer Science、Polymer、高分子学报等),使学生可以在课堂以外有针对性地选择自己感兴趣的内容,进行深入的学习。尤其对于研究生教学,要强调高分子科学中前沿科学的讲解,注重结合科研的最新成果。高分子科学本身就是一门年轻的学科,随着时代的不断进步,其内容也在不断地发展与完善。如自由基活性聚合机理的提出、配位聚合机理的完善、树枝状聚合物的成功合成、活性可控乳液聚合方法、‘click化学’的出现,极大地丰富了高分子化学的内容。它们不同于经典的高分子化学反应,但又是当今研究的热点。这些新技术的机理往往还不太成熟,很难在近期内系统写入教科书中。所以我们在讲解高分子化学的课程中,要在深化基础知识的前提上,将前沿的科研成果作为实例,融合到教学过程中,从而丰富和活化教学内容,使教学内容始终跟上时代的步伐。总的来讲,学生更爱听一些高分子化学在实际应用方面的知识,所以在讲课中,作者还把自己以前的研究内容,如聚合物纳米微球的聚合方法、聚合物互穿网络、铬系非均相催化乙烯的配位聚合等与所讲知识结合起来,丰富了教学的内容,收到了比较理想的效果。 三、关于教学对象 高分子化学这门课程既对本科生又对研究生开设,但是学习的侧重点会有所不同,所以应采用不同的教学方式,选择不同的教学内容。对于本科教学,我们要抓住基础知识的讲解。初窥门径的学习,最重要的是要有直观的认识,要将知识点尽量讲得生动、具体;注重基础理论部分,同时也要注重开放性思维的培养。对于研究生教学,则应当关注更深层次的理论研究,并将其与所研究课题的内容联系起来,把所学的知识活学活用,理论落实到实际当中去。在正式讲课前,可以让学生对自己的研究方向、研究内容做一个简短的介绍,了解学生研究课题与高分子相关之处,这样在授课中,对于学生的研究课题有益的地方重点讲解,做到有的放矢。比如乳液聚合的讲解。对于本科生,基础地从乳化剂、聚合机理和动力学进行讲解,突出强调了成核机理、聚合场所和乳液聚合的三个阶段这些基础知识点,并以最为常用的醋酸乙烯酯乳液聚合为例(同时还进行了分组实验),与本体自由基聚合进行对比,让学生形象地认识到乳液聚合的特点,特别是乳液聚合可以同时提高聚合速率和聚合度。而对于研究生,有些学生已经在本科阶段学习过该课程,而且学生的接受能力也较本科生好,可以在帮学生梳理上述基础知识后,结合乳液聚合的新进展进行讲解。我们为学生介绍了可控活性乳液聚合,即将可控活性自由基聚合和乳液聚合结合起来,如RAFT乳液聚合、RATRP乳液聚合等;还介绍了以不同材料作为种子,进行的种子乳液聚合制备多种复合材料的方法。 四、关于教学实验拓展创新 高分子化学是高分子科学的基础,是一门以实验为基础的自然科学,但是它的理论部分略显枯燥,让人觉得难以理解,如何把理论与实验相结合,相得益彰,这是我们努力的重点方向。实验部分不仅可以验证聚合理论,理论的学习最终也是要为实验服务。合理引导与启发,更能为学生学习后继高分子课程奠定必要的认识基础。为此,我们在绪论、逐步聚合和连锁聚合等部分的讲述过程中穿插开设了相应的实验。在课程伊始的绪论部分,我们将PE、PP、尼龙6等聚合物工业原料颗粒带进课堂,让学生对聚合物有一个直观的认识,并分别以果冻和淀粉这两种的食物为例,来区别交联和线性聚合物。在逐步聚合部分,让学生分组进行了酚醛树脂的制备实验。以先对简短而又典型的聚合实验,展示缩聚反应的过程,并让不同组,加入不同的苯酚和甲醛配比,来说明凝胶点问题。在连锁聚合讲述过程中,我们插入了醋酸乙烯酯的乳液聚合,结合乳液聚合特点的讲述,使学生在实践中学习,显得更有效率,印象更加深刻。 我们要不断改进教学方法和教学内容,调动学生的积极性,力求学生能掌握知识要点,让学生学得明白,学得透彻。使学生在学习高分子化学课程后,能够融会贯通,指导生产实践和科研创新。
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工程教育专业认证是针对高等教育机构中工程类专业教育所实施的专门性认证,它可以实现工程教育的国际互认,受到了越来越多国家的重视。工程教育专业认证遵循产出导向、以学生为中心和持续改进的基本理念,能够有效地保障高校的工程教育质量。计算机网络课程是网络工程、通信工程和信息工程等专业的一门重要专业课程,在课程体系中有重要的作用。学生通过对该课程的学习,可以掌握网络体系结构和网络协议的工作原理,具备一定的组网和网络应用能力。在目前的信息化时代,网络技术已经成为社会和经济发展的重要基础,尤其是随着移动互联网和物联网技术的发展,计算机网络对社会各领域的影响越来越大。本文针对该课程教学中存在的问题,结合工程教育专业认证理念,对教学内容和教学方法进行改革探索。该课程兼具理论性和实践性特点,在培养复合应用型定位的高校中,将工程教育理念融入计算机网络课程教学改革具有十分重要的意义。 1计算机网络课程教学中存在的问题 1.1教学内容与学生工程能力培养之间的相关度不够 首先,教学内容理论性强,概念抽象,知识点分散。计算机网络课程教材中涉及网络体系结构、数据通信、网络安全等内容,在体系结构的每一层都存在一系列的协议。如果简单按照教材框架对知识点进行讲解,虽然可以保证理论体系的完整性和学术性,但是知识内容抽象和分散,导致学生不能很好地理解和掌握。其次,相关领域技术发展快,教材中部分知识陈旧。随着各种新型网络技术出现,在课程教学中需要梳理和删减已经淘汰的知识,适当引入前沿的网络技术。再次,教学内容重理论轻实践,该课程本应该是一门实践性强的课程,可是在教学中实践环节偏少,这不能很好地培养学生工程实践能力,不符合工程教育专业认证面向产出导向的理念。 1.2教学方法有待进一步提高 目前,计算机网络课程教学多数采用以教师为中心的教学观念和教学设计方法,教师是教学活动的主动施教者,学生在整个教学过程中处于被动接收的状态。这种教学方式没有让学生自主参与学习,不能很好的调动学生的学习积极性和引起学生的学习兴趣,教学效果不理想。同时,在以教师为中心的教学方法中,学生很难主动发现和探索问题,这很大程度上影响了学生创新能力的培养,不符合工程教育专业认证以学生为中心的理念。 1.3考核方式不合理 首先,计算机网络课程的实践性强,目前以考勤、作业和期末考试为主要依据的考核方式不能够全面地反映学生的学习效果。其次,期末考试没有根据该课程对应的毕业要求指标点进行设计,不能很好地体现课程对毕业要求的支撑关系。再次,在课程结束后,教师并没有根据课程达成度对教学活动进行分析和反思,无法改进后续的教学活动,不符合工程教育专业认证持续改进的理念。 2计算机网络课程教学内容和教学方法的建议 为了解决计算机网课程教学中的上述问题,提升教学效果,我们按照工程教育专业认证理念,从以下几个方面对课程教学提出改革措施和建议。 2.1制定面向产出导向的计算机网络课程教学内容 根据工程教育专业认证以产出为导向的理念,教学内容服务于培养目标和毕业要求。进一步讲,教学内容的选择是以学生毕业五年后应具备的能力为导向,应支撑毕业要求指标点的达成,面向人才培养的目标要求。(1)教学内容需要突出工程基础知识,包括计算机网络基本概念(例如交换和路由)、各类网络协议配置、企业网络构建和典型网络应用等。教材内容的选取,可以按照计算机网络课程对毕业要求的支撑关系,根据工程教育专业认证毕业要求二级指标点规划课程教学内容。另外,避免课程内容的理论性太强,在讲授网络体系结构和数据通信等抽象内容时,可以根据分层结构按照自上而下或自下而上的方式引入各层知识点,注重知识点的系统性而非全面性,重点让学生理解基本概念以及各知识点之间的联系。(2)教学内容需要与时俱进。教学内容需要包含本领域的最新技术进展,例如移动互联网、云网络和物联网等前沿技术,使教学内容融合基础、实用和前沿于一体。根据工程教育专业认证的要求,学生能综合利用专业知识对设计方案进行优化并体现创新意识。在计算机网络教学内容中融入本领域的前沿进展和新技术,可以拓宽学生的知识面,加深学生对本专业领域的认识,培养学生创新意识。(3)教学内容需要加强实验设计等实践内容。根据工程教育专业认证要求,学生要能够针对本领域内的复杂工程问题,选择与使用恰当的现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟。在实验中,学生可以通过数据包的捕获与协议分析、虚拟局域网(VirtualLocalAreaNetwork,VLAN)配置和访问控制列表控制等实验,熟悉PacketTracer和Wireshark等网络分析工具的使用,掌握计算机辅助软件进行网络设计的工作流程。学生通过搭建和配置域名系统(DomainNameSys-tem,DNS)协议服务器和文件传输协议(FileTransferProtocol,FTP)服务器等实验,可以熟悉Windows和Linux系统环境下的网络协议配置方法和流程,提升解决工程问题的能力。(4)教学内容需要面向工程问题。根据工程教育专业认证要求,学生需要掌握解决复杂工程问题的工程知识。因此,除了计算机网络教材上的基础知识点外,教学内容的选择应该面向计算机网络领域的工程问题,尤其是相关企业技术难题,以实际应用和项目课题为驱动,引导学生根据所学知识设计解决方案。 2.2构建以学生为中心的计算机网络课程教学方法 (1)把学生作为教学活动的主体,教师的职责是引导和协助学生学习。与传统的以教师为中心的教学模式不同,以学生为中心的教学思想使得学生不再单方面被动接收知识,而是围绕老师或学生提出的问题展开教学过程,主动参与交流互动和各个教学环节。针对课程的知识难点和重点,老师可以给予一定的启发,引导学生完成知识的学习,例如路由协议配置、DNS或者FTP服务器配置等内容。面对更加复杂的实际工程问题,教师可以通过慕课和微课等形式提前将问题布置给学生,并讲解该问题所涉及的专业知识和基本原理。在课堂上,教学活动主要以学生和教师讨论的形式开展,教师引导对问题提出合理可行的解决方案,保证教学过程以学生为中心。(2)从以教材内容为中心的教学方式转变为以培养学生能力为中心的教学方式。工程教育专业认证强调学生分析和解决问题的能力,在教学各个环节要注重培养学生建模、分析和解决复杂工程问题的能力。计算机网络课程教学不应仅局限于课堂。学生在有了计算机网络的知识背景以后,教师可以适当邀请行业专家开展技术讲座,还可以深入信息领域相关的企业调研技术难题和具有工程价值的课题,鼓励学生与企业技术人员一起讨论和制定解决方案。这种与实践充分结合的教学环节,既可以使学生了解课程知识的实践应用和最新进展,又能够培养学生处理复杂工程问题的能力。以企业网络搭建问题为例,问题可能涉及到虚拟专用网络、优先级、端口跟踪、计时器设计和状态检查等操作,同时还需要了解问题所涉及的各种潜在非技术因素,以保证所提出解决方案的合理性和可行性。如果在任何环节出现失误,学生都有可能不能顺利完成课题。这要求学生必须经过问题分析、制定方案、协作讨论、反复验证等环节,才可能解决本领域的复杂工程问题,因此可以培养学生分析和解决问题的能力。 2.3形成合理有效的计算机网络课程考核反馈机制 (1)为了适应所提出的教学方法,计算机网络课程的考核不局限于期末成绩,还应该包括课堂小组讨论、专题报告、工程应用、实践环节和报告撰写等方面的具体表现。在以上各个教学环节,分别制定评价规则并折算成相应的分数值。(2)期末考试的题型和考查的知识点应该符合毕业要求的支撑关系。例如选择题、填空题、判断题和简答题等题型通常是为了考查学生工程基础知识掌握情况,而分析题、综合题和设计题等题型侧重于考查学生知识运用和创新能力。考查的知识点,需要根据计算机网络课程所对应的毕业要求指标点来确定。(3)工程教育专业认证把持续改进作为优秀理念之一,要求建立一种以评价、反馈和改进为特征的考核机制。因此,在该课程结束后,教师需要根据课程达成度情况,对教学活动进行分析和反思,进而调整后续的教学内容和教学方法,以提升教学质量,并形成持续改进的闭环机制。 3总结 结合工程教育专业认证的理念,对计算机网络课程的教学内容、教学方法和考核方式进行了改革探索。制定了面向产出导向的教学内容,突出工程基础知识和引入前沿知识,加强实践环节和面向工程问题。构建了以学生为中心的教学方法,培养学生解决问题的能力。形成了合理有效的考核反馈机制,持续改进教学过程。培养学生了解决复杂工程问题能力,提升了教学效果。 参考文献 [1]谢希仁.计算机网络(第7版)[M].北京:电子工业出版社,2017. [2]周凌波,王芮.从《华盛顿协议》谈工程教育专业建设[J].高等工程教育研究,2014(4):6-14. [3]张东民,尚慧琳,郑刚,等.应用型本科专业工程教育专业认证探讨[J].价值工程,2017,36(32):138-140. [4]高光,王宁,任国恒.应用型地方院校的“计算机网络”课程教学改革研究[J].周口师范学院学报,2017,34(5):112-115. [5]翟娅菲,禹晓,相启森,等.工程教育专业认证背景下食品酶学课程教学改革的探索[J].轻工科技,2018,34(3):173-174. 作者:王小明 贾霞 单位:南京邮电大学通信与信息工程学院 南京邮电大学通达学院通信工程学院
医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学 摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 生物信息学融合了生物技术、计算机技术、数学和统计学的大量方法,已逐渐成为发现生命过程中所蕴涵知识的一门重要学科。其基本问题主要包括:DNA分析、蛋白质结构分析、分子进化。医学统计学作为医科院校的基础课程之一,长期以来其理论和方法就广泛应用于临床医学、基础医学的各类研究中。随着生物新技术的诞生,在推动生物信息学发展的同时,医学研究对象也由宏观的病人、生物组织拓展到微观的基因领域,所面对的实验数据在性质和结构上也都有所不同,这对医学统计学的应用提出了新的更高的要求。 目前,医学统计学的很多原理和方法已成功地应用于这些新研究之中,并在此基础之上有了新的发展和改进。如概率分布的知识与序列相似性分析、蛋白质分类等技术密切相关;方差分析、非参数检验方法经改进和结合后在基因表达数据的前期分析中发挥了较好的作用;而聚类分析、判别分析、相关分析这些大家所熟知的统计学方法更是在基因分类和调控网络的建立中得到了广泛的应用。在进行医学统计学课堂教学时加入生物信息学方面的应用实例,不仅可以使学员了解本学科研究的前沿和医学、生物信息学研究的新发展,还可以提高学员对于医学统计学理论学习的兴趣,掌握先进的生物实验数据分析方法,提高今后从事医学科研的能力。下面,本文在回顾医学统计学授课主要内容的基础上,就医学和生物信息学中的可能应用举例如下: 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。 三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 医学统计学教学研究:医学统计学教学路径探索 一、教材改革 1增强教学内容的针对性 职业教育倡导以能力为本位,这点和应试教育是完全不同的,在教授理论知识的同时,更应注重学生实践能力的培养。传统的教育内容包括3方面:基本概念和方法,公式来源、推导和详细的手工计算步骤,统计结果的解释与分析[2]。虽然掌握基本的知识点能使学生更好地理解、应用相关的统计学知识,但对一名医学生而言,冗长的公式推导、诸多公式的适用范围等都是枯燥的。所以,笔者认为医学生只要掌握统计学思考问题的基本方式、解决问题的基本思路和一些基本的统计学方法及其应用的前提条件以及结果的解释即可。医学统计学教材应重点介绍医学中常用的统计方法,并将统计理论与医学实际数据结合在一起,增加学生的感性认识。最后,还应适当增加统计软件部分,对医学生而言,重点是培养统计思维和解决实际问题的能力。 2教学方式、方法改革 在教学中遵循从典型事例的个别特点推出同类事物的普遍特征,再由普遍特征上升到掌握事物的发展规律原则,提高学生对客观世界的认识。和传统的教师讲授、学生听的方法不同,案例教学法侧重实践和案例的讲解分析,以启迪学生思维,强调教学过程中学生的主动参与,引导学生运用已学理论知识,去分析、归纳、演绎、推理、总结,从而达到巩固知识的目的。在案例教学法中,应严格筛选案例,案例应是多维的,形成一个反映统计学不同内容和不同方法的统计教学案例体系。案例应尽可能做到简单、常见、典型、有针对性,能够反映本学科的重点和难点。教师在筛选案例时还应做到紧扣章节内容,若用一个案例可以贯穿前后章节的知识点,则教师应反复讲解让学生加深理解。案例教学具有针对性、实践性、应用性、示范性及团体合作等优点,能克服传统统计学教学中的弊端,在教学中可将其与传统的讲授相结合。另外,教师也可以采用直观、有趣的方式进行教学,例如采用统计漫画、统计诗歌、统计幽默等方式,寓教于乐,使枯燥乏味的统计学课程变得生动有趣。 3增加上机实训时间 实践的主要目的是加强学生的职业技能培训,理论联系实际。对于医学统计学教学而言,应增加学生上机练习的时间,提高上机练习的效率。教师可在上课前录入相关数据,减少学生因输入大量数据而占用课堂的教学、练习时间。在上机实训中注重培养学生综合应用统计学知识的能力,使学生所学的知识系统化、条理化。在应用软件方面,让学生掌握Excel统计图表绘制、基本数据整理编辑功能。SPSS是一款界面友好、易学易用、功能强大的国际通用统计软件包,它基本包括了医学统计学常见、常用的内容,学生学习起来积极性较高,教师讲授重点是t检验、卡方检验、方差分析等内容。在理论课上,可选用功能比较全面的计算器(具有普通运算和统计运算两方面功能)。学生对于计算器的一般运算和函数运算的功能较为熟悉,但对于计算器的统计学功能了解甚少,所以在理论课上安排使用计算器统计功能的教学,在较短时间内轻松完成复杂的计算,可减少课堂时间的占用,提高效率,使教师有更多的时间指导学生。在案例教学实践中,以统计软件作为案例教学的辅助工具,不仅可以满足学生对大量数据进行处理和分析的需要,而且统计分析结果以图形的形式表现出来,可使案例教学更加直观,加深学生对相关知识的理解。 二、加强学生的专业思想教育 1突出学科重要性 首先,应向学生阐明医学统计学的重要性。医学统计学是研究医学领域内数据的科学,是一种方法学,它能指导医学生在医学研究与实践中有效地获取数据、正确地分析数据以合理地解释所得到的结果。因此在教学中应以医学为背景,注重解决实际问题能力的培养。虽然我们发现在校生对统计学的重要性普遍认识不足,但医学生只要经历一定的临床工作或医学科研后,就会真正体会到统计学的重要性,知道统计学知识对他们很重要,并渴望有机会弥补统计学知识[3]。 2激发学生学习兴趣 针对本课程数据多、公式多、推导多、运算多等特点,在理论授课时注意语言的易懂、幽默性,思维的严谨、合理性,内容的有趣、互动性,尽量把抽象的概念、难理解的公式直观化,使学生便于理解。抽象的问题变得生动、形象、具体,从而增加课堂信息容量,提高学生学习兴趣。在上机实训时,充分利用计算工具,使学生比较熟练地运用计算器和统计软件,简化运算过程,提高学习积极性[4]。另外,在有条件的情况下,可以让学生参与到教师的科研课题中,带学生进入统计学的科研领域,激发学生学习兴趣。 三、提高教师自身素质 提高教学质量的关键在于教师,没有高素质的教师就难以培养出高素质的学生。高职学校与普通高校在人才培养方面是有区别的,必须体现出其职业教育的特色———学有所长、学有所用,使学生能够真正适应社会,服务社会[5]。因此,高职高专教师应具备扎实的理论功底,合理优化的专业知识结构,在课堂上真正成为学生学习知识的顾问,解决问题的参谋。医学统计学是一门应用型学科,它要求教师不但要精通统计学的基本原理和方法,还要有一定的医学背景,这样在授课过程中,才能将理论与实践有机地联系起来。此外,还要求教师具有熟练的计算机操作能力、较高的外语水平和统计方法的实际应用能力。 四、改革考核方式 考核是教学的重要环节,可以评价学生的学习效果和教师的教学质量,以指导教学、推动教学。传统的考核方式以笔试为主,考核方式改革后,减少了笔试成绩在期末总评中的比例,增加上机考核成绩所占比例,两项成绩在期末总评中的比例可达60%~80%,其余20%~40%由平时上机练习、课堂提问、讨论课等平时成绩组成。另外在理论、实训考试中既要注重知识应用的考核,又要注重案例分析的考核,从而不断培养学生的逻辑思维和分析能力。(本文作者:杨艳单位:保山中医药高等专科学校) 医学统计学教学研究:医学统计学课堂教学论文 一、概率分布 概率分布(probabilitydistribution)是医学统计学中多种统计分析方法的理论基础。授课内容一般包括:二项分布、Possion分布、正态分布、t分布、F分布等。 借助概率分布常常可以帮助我们了解生命指标的特征、医学现象的发生规律等等。例如,临床检验中计量实验室指标的参考值范围就是依据正态分布和t分布的原理计算得到;许多医学试验的“阳性”结果服从二项分布,因此它被广泛用于化学毒性的生物鉴定、样本中某疾病阳性率的区间估计等;而一定人群中诸如遗传缺陷、癌症等发病率很低的非传染性疾病患病数或死亡数的分布,单位面积(或容积)内细菌数的分布等都服从Poisson分布,我们就可以借助Poisson分布的原理定量地对上述现象进行研究。 在生物信息学中概率分布也有一定应用。例如,Poisson分布可以用于基因(蛋白质)序列的相似性分析。被研究者广泛使用的分析工具BLAST(BasicLocalAlignmentSearchTool)能迅速将研究者提交的蛋白质(或DNA)数据与公开数据库进行相似性序列比对。对于序列a和b,BLAST发现的高得分匹配区称为HSPs。而HSP得分超过阈值t的概率P(H(a,b) t)可以依据Poisson分布的性质计算得到。 二、假设检验 假设检验(hypothesis)是医学统计学中统计推断部分的重要内容。假设检验根据反证法和小概率原理,首先依据资料性质和所需解决的问题,建立检验假设;在假设该检验假设成立的前提下,采用适当的检验方法,根据样本算得相应的检验统计量;最后,依据概率分布的特点和算得的检验统计量的大小来判断是否支持所建立的检验假设,进而推断总体上该假设是否成立。其基本方法包括:u检验、t检验、方差分析(ANOVA)和非参数检验方法。 假设检验为医学研究提供了一种很好的由样本推断总体的方法。例如,随机抽取某市一定年龄段中100名儿童,将其平均身高(样本均数)与该年龄段儿童应有的标准平均身高(总体均数)做u检验,其检验结果可以帮助我们推断出该市该年龄段儿童身高是否与标准身高一致,为了解该市该年龄段儿童的生长发育水平提供参考。又如,医学中常常可以采用t检验、秩和检验比较两种药物的疗效有无差别;用2检验比较不同治疗方法的有效率是否相同等等。 这些假设检验的方法在生物实验资料的分析前期应用较多,但由于研究目的和资料性质不同,一般会对某些方法进行适当调整和结合。 例如,基于基因芯片实验数据寻找差异表达基因的问题。基因芯片(genechip)是近年来实验分子生物学的技术突破之一,它允许研究者在一次实验中获得成千上万条基因在设定实验条件下的表达数据。为了从这海量的数据中寻找有意义的信息,在对基因表达数据进行分析的过程中,找到那些在若干实验组中表达水平有明显差异的基因是比较基础和前期的方法。这些基因常常被称为“差异表达基因”,或者“显著性基因”。如果将不同实验条件下某条基因表达水平的重复测量数据看作一个样本,寻找差异表达基因的问题其实就可以采用假设检验方法加以解决。 如果表达数据服从正态分布,可以采用t-检验(或者方差分析)比较两样本(或多样本)平均表达水平的差异。 但是,由于表达数据很难满足正态性假定,目前常用的方法基于非参数检验的思想,并对其进行了改进。该方法分为两步:首先,选择一个统计量对基因排秩,用秩代替表达值本身;其次,为排秩统计量选择一个判别值,在其之上的值判定为差异显著。常用的排秩统计量有:任一特定基因在重复序列中表达水平M值的均值;考虑到基因在不同序列上变异程度的统计量,其中,s是M的标准差;以及用经验Bayes方法修正后的t-统计量:,修正值a由M的方差s2的均数和标准差估计得到。三、一些高级统计方法在基因研究中的应用 (一)聚类分析 聚类分析(clusteringanalysis)是按照“物以类聚”的原则,根据聚类对象的某些性质与特征,运用统计分析的方法,将聚类对象比较相似或相近的归并为同一类。使得各类内的差异相对较小,类与类间的差异相对较大1。聚类分析作为一种探索性的统计分析方法,其基本内容包括:相似性度量方法、系统聚类法(HierarchicalClustering)、K-means聚类法、SOM方法等。 聚类分析可以帮助我们解决医学中诸如:人的体型分类,某种疾病从发生、发展到治愈不同阶段的划分,青少年生长发育分期的确定等问题。 近年来随着基因表达谱数据的不断积累,聚类分析已成为发掘基因信息的有效工具。在基因表达研究中,一项主要的任务是从基因表达数据中识别出基因的共同表达模式,由此将基因分成不同的种类,以便更为深入地了解其生物功能及关联性。这种探索完全未知的数据特征的方法就是聚类分析,生物信息学中又称为无监督的分析(UnsupervisedAnalysis)。常用方法是利用基因表达数据对基因(样本)进行聚类,将具有相同表达模式的基因(样本)聚为一类,根据聚类结果通过已知基因(样本)的功能去认识那些未知功能的基因。对于基因表达数据而言,系统聚类法易于使用、应用广泛,其结果——系统树图能提供一个可视化的数据结构,直观具体,便于理解。而在几种相似性的计算方法中,平均联接法(AverageLinkageClustering)一般能给出较为合理的聚类结果2。 (二)判别分析 判别分析(discriminantanalysis)是根据观测到的某些指标的数据对所研究的对象建立判别函数,并进行分类的一种多元统计分析方法。它与聚类分析都是研究分类问题,所不同的是判别分析是在已知分类的前提下,判定观察对象的归属3。其基本方法包括:Fisher线性判别(FLD)、最邻近分类法(k-NearestNeighborClassifiers)、分类树算法(ClassificationTreeAlgorithm),人工神经网络(ANNs)和支持向量机(SVMs)。 判别分析常用于临床辅助鉴别诊断,计量诊断学就是以判别分析为主要基础迅速发展起来的一门科学。如临床医生根据患者的主诉、体征及检查结果作出诊断;根据各种症状的严重程度预测病人的预后或进行某些治疗方法的疗效评估;以及流行病学中某些疾病的早期预报,环境污染程度的坚定及环保措施、劳保措施的效果评估等。 在生物信息学针对基因的研究工作中,由于借助了精确的生物实验,研究者通常能得到基因(样本)的准确分类,如,基因的功能类、样本归结于疾病(正常)状态等等。当利用了这些分类信息时,就可以采用判别分析的方法对基因进行分类,生物信息学中又称为有监督的分析(SupervisedAnalysis)。例如,基因表达数据分析中,对于已经过滤的基因,前三种方法的应用较为简单。而支持向量机(SVMs)和人工神经网络(ANNs)是两种较新,但很有应用前景的方法。 (三)相关分析 相关分析(correlationanalysis)是医学统计学中研究两变量间关系的重要方法。它借助相关系数来衡量两变量之间的关系是否存在、关系的强弱,以及相互影响的方向。其基本内容包括:线性相关系数、秩相关系数、相关系数的检验、典型相关分析等。 我们常常可以借助相关分析判断研究者所感兴趣的两个医学现象之间是否存在联系。例如,采用秩相关分析我们发现某种食物中黄曲霉毒素相对含量与肝癌死亡率间存在正相关关系;采用线性相关方法发现中年女性体重与血压之间具有非常密切的正相关关系等等。 生物信息学中可以利用相关分析建立基因调控网络。如果将两个不同的基因在不同实验条件下的表达看作是两个变量,相关分析所研究的正是两者之间的调控关系。如采用线性相关系数进行两基因关系的分析时,其大小反应了基因调控关系的强弱,符号则反应了两基因是协同关系(相关系数为正),还是抑制关系(相关系数为负)。 四、意义 生物信息学不仅是医学统计学的研究前沿,更是医学研究由宏观向微观拓展的重要领域,其研究内容已逐渐为多数医学院校的学员了解和熟悉。而如何对新技术产生的生物实验数据进行准确合理的分析,却成为生物信息学研究的主要瓶颈之一。 在医学统计学课堂教学中引入生物信息学实例,而不仅仅局限于常见的医学、卫生领域的例子,将难以理解的统计理论和方法与前沿的生物实例相结合,拓宽了学员的视野,提高了学员的学习兴趣,更可以加深对所学知识的理解;与此同时,使学员掌握了生物实验数据的先进分析方法,扩大了学员的知识面,提高了他们今后开展医学科研工作的能力。 还有一些医学统计学方法目前也逐渐应用于生物信息学研究中,诸如:遗传算法、熵理论等等。但这些方法已经超出了医学统计学课堂教学的范围,我们将尝试在第二课堂或选修课中,作为补充知识进行讲授,供那些学有余力的学员学习交流摘要:生物信息学的蓬勃发展已使医学研究由宏观逐步探索到微观。医学统计学作为一门医学院校的基础课程,其理论和方法在医学研究的新要求下其理论和方法也有了新的发展与应用。将生物信息学知识带入医学统计学课堂教学,介绍医学统计学的新发展,不但能使学员了解到本学科的前沿研究内容,有效地激发学员的学习兴趣,还能使他们掌握生物信息学研究的工具,提高今后从事医学科研工作的能力。 关键词:生物信息学医学统计学课堂教学 医学统计学教学研究:医学统计学教学管理论文 教育是科技进步和经济振兴的基础,在全国上下贯彻落实《中国教育发展改革和发展纲要》《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》和全国教育工作会议精神的今天,高等教育为适应这一新形式,推进素质教育,培养大批高质量、高素质的各类专门人才已进行着多方面的改革。 众所周知,医学是理论性、实践性很强的学科。医学统计学更是一门既有复杂理论知识,又有丰富应用技巧的医学专业基础课程。它是科研设计、资料的搜集、整理和分析的灵魂,应用于居民健康状况评价、医疗卫生实践和医学科研,涉及基础医学、临床医学、预防医学等多学科领域。其教学内容贯穿于研究设计到论文撰写的全过程。如何适应新形势,迅速推广医学统计学的基础知识,在满足医学科研需要的同时实现医学统计学的自身发展,是医学统计教育面临的重要课题。我国医学统计教育面临的主要问题是:①教学对象的数学基础普遍较差,教学手段落后。②医学研究进一步向宏观和微观发展,信息数据更加复杂化、多元化和大数量化。我们利用多媒体计算机辅助教学CAI系统具备较好的独立性、可参与性与知识的全面、系统性,以及多媒体组合的高效性等诸多优点,解决了上述问题。利用多媒体技术,我们可以让学生做到“所学即所见、所闻即所学”,适当拓宽内容的深度和广度,提高灵活性,大大增强学生的参与感和实践能力,以创造传统教学手段所达不到的效果。同时,还可利用计算机对学生的学习进行评估并决定进度,实现因材施教。 进入21世纪以后,信息技术飞速发展,现代统计工具从计算器发展到计算机为主,能应用相关的统计软件处理医学科研数据已成为必备的能力。否则,一方面有人不懂得选用正确的统计方法,使大量的信息和统计数据得不到有效的利用;另一方面又盲目使用计算机和统计软件,不管是什么研究类型的数据都简单地交给计算机处理,用计算机取代统计,势必造成大量统计方法的滥用和误用。医学研究的许多数据关系到病人的治疗、转归,甚至生死,统计方法的误用会导致严重的论理问题。我们利用计算机、统计软件、多媒体教学课件相结合,使课堂教学摆脱大量的繁琐演算的束缚,在单位时间内讲授的信息量将会大幅度增加。统计学教学不再是数据的罗列和公式的堆砌,而是研究设计的艺术和数据表达的艺术,并使学生体会到统计思维和推理的乐趣。 近年来我们进行了一些改革措施,取得了相应的成果,现总结如下: 一、积极申报院级教学研究立项的课题: (1)医学统计学多媒体CAI教学系统的研究和应用(2001年) (2)医学研究生统计学课程教学模式的改革(2002年) (3)《心理统计学》多媒体课件的制作及题库的构建(2004年) 另外开了《医学科研数据管理与统计分析》选修课 二、进行了一系列的教学改革措施: (1)教学内容上所进行的改革,具体做到了“四增三减”:减少了目前已无必要讲授的详细手工计算步骤与技巧;减少了复杂的公式推导,改为公式内涵的剖析;减少了部分浅显内容,改为自学或课堂讨论;增加了“实验设计和调查设计”;增加了“医学统计学软件使用”;增加了“多元统计分析”;增加了“医学统计应用错误的诊断”。 (2)在教学手段上进行了以下几方面的改革:建立了医学统计学多媒体CAI教学系统;开设了统计学电脑实验课;开设了“医学统计应用错误的诊断”讨论课。 (3)在考试内容和形式上的改革:着重考核医学统计学综合分析能力以及正确应用统计方法和纠正错误能力。不考死记硬背、公式和定理。 三、发表相关论文: (1)医学科研论文中t检验误用分析皖南医学院学报2002,21(2) (2)医学科研论文中x2检验误用分析皖南医学院学报(论文待发表) (3)皖南地区中学生伤害危险因素的病例对照研究,中华流行病学杂志,2003,24(7) (4)胆石病病因的临床流行病学研究现代预防医学2001,28(4) 四、编写的教材: (1)《医学科研方法与临床流行病学》(2003.8,安徽大学出版社) (2)《预防医学》(第2版)(2003.8,人民军医出版社) (3)《心理统计学》(2004.8,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (4)《心理评估学》(2004.5,安徽大学出版社与北京科学技术出版社) (5)《卫生统计学实习指导》(2003.10,安徽大学出版社) (6)《流行病学实习指导》(2002.8,中国科学技术大学出版社) 五、成果创新点: (1)将统计学软件、多媒体教学模式首次引入我院医学统计学教学之中; (2)将统计思维和科研创造性实践相结合,注重学生科研能力的培养; (3)改革了医学统计学的教学内容、教学手段、考试方法; (4)首次在我院学生中开设“医学科研统计应用错误的诊断”讨论形式的教学模式 (5)特别注重教师主导作用与学生能动性统一 (6)编写“医学统计学”相关教材 六、成果应用情况: (1)已经将改革的内容应用于我院专科生、本科生和硕士生的“医学统计学”; (2)在本科生和硕士生的教学手段上采用“多媒体CAI教学”模式; (3)在考试内容已作了相应的改革; (4)已经将“医学科研统计应用错误的诊断”应用于皖南医学院学报的论文审阅之中。 以上是对近年来“医学统计教学模式改革”的总结,我们突出了“医学统计学教学课件、医学统计学软件和医学统计应用错误的诊断”三方面的教学改革,敬请各位专家评审,不足之处,请多提宝贵意见,非常希望我们的教学成果能得到各位专家的肯定。 医学统计学教学研究:《医学统计学》双语教学改革研究与实践 【摘 要】医学统计教学改革以讲授SPSS统计软件,结合中医学专业最新国内外相关研究成果中的统计设计和统计方法,解决目前医学统计教学中存在的潜在问题,有效地提高中医药院校学生的统计实践能力和专业科研能力。 【关键词】医学统计学;教学改革;科研论文;SPSS软件 医学统计学是医药专业学生的必修课程之一,此课程的教学效果直接关系到医学专业和药学专业学生的科研能力,因此我校基于中医学专业本硕连读实验班《医学统计学》课程施行了教学改革,采用双语教学模式,结合SPSS软件讲授英文医学论文中的统计设计与统计方法,提高学生的基本科研素养,培养学生统计设计思维和解决科研中遇到的实际问题的能力。 1 增加统计软件SPSS实验课 医学统计课程定理内容较多且抽象难懂,而医学院校的学生数学基础薄弱,传统的教学方式会使学生对医学统计的理论知识难理解,也会导致医学统计学的教学效果不达标。因此,在教学改革实验课上进行SPSS的讲解和教学演示,教授学生统计软件SPSS菜单中的统计方法英文表达和如何解读统计软件输出的结果,这样可以简化计算过程,提高学生学习医学统计的学习兴趣,还能行之有效的增强学生解决实际问题的能力。SPSS统计软件具有操作简单,容易被学生掌握。过去用计算器要经过很多步骤计算和画图,现在用统计软件画出来的频数直方图、散点图、箱图、回归曲线既快又准。SPSS统计软件教学大量地节省了教学的板书时间,增加了学生的信息量,开阔了学生的统计知识面,进一步达到医学统计学教学改革的目的,即不是注重传统的统计概念,而是更专业的强调医学统计学的使用条件和具体实施方法,发挥统计的实际应用作用。 2 进行医学统计学的双语教学 本次教改的主要目的是要提高学生的科研能力,而目前的现状是中医药在医学研究发展方面的贡献没有西医显著,所以这就要求我们加紧与国外医学研究者增加交流,把我们的最新成果用统计学验证其医学方面的研究意义。因此,中医药院校的学生应在提高自身的统计学应用能力的前提下,熟悉英文表达,在日常教学中逐渐用英语把实验结果和统计学方法用英文表达出来,那么这种教育改革对于学生自身素质的提高、社会竞争力的提高都是非常有帮助的。所以在本次教改日中,我们增加了统计学专业术语的英文表达方式,真正的达到学以致用的目的,也是为我们的国粹――中医与中药的国际化发展增添一份力量。 3 注重统计分析,实现医学统计学的专业课题融合 医学课题完成的质量与水平离不开统计分析,只有正确、有效的医学统计分析,才能得出可信的结论。医学统计分析是将医学专业知识与统计学知识相结合,运用统计学原理和方法虽所得资料进行科学的加工、整理和分析,用正确的统计指标和方法描述取得的结果,并作出科学的推断。在课题的具体研究中,实验设计和统计方法的选择是学生遇到的最大困难,大多数学生能想到的统计方法不是相关回归就是t检验或方差分析,并没有在实验之前想好课题研究的统计设计方案。因此,在本次教学改革中我们对常用的设计方案:完全随机设计、配对设计、随机区组设计、拉丁方设计、序贯设计、析因设计、正交设计等,并结合课题做了具体的实例讲解,实现了医学统计学的专业课题融合。 教学中增加前沿国际学术论文统计方法分析环节,一是,看医学论文中的统计方法表达方式,二是,和学生专业融合,学到最新最快的医学研究方向,当然这要和医学专业的专业课教师先沟通,筛选适合学生参考学习的科学研究结果。 4 网络教学,增加师生交流 使用网络教学进行第二课堂辅助教学。本次教学改革为了提高医学统计课程教学质量,充分利用教学资源增加师生交流的网络教学。在我校的校园青果软件中,在医学统计课程的网页中制作了常用的统计模型和统计实例分析,极大地丰富了教学资源和教学手段。同时帮助学生校正修改参加大学生创业项目和大学生挑战杯项目中所遇到的统计问题,进一步增加了学生学习医学统计学的积极性,使学生能主动地参与医学统计学的科研实践,提高了教学效果。
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生物技术专业教学改革探讨:生物技术专业微生物学教学改革的实践与思考 【摘 要】微生物学是一门重要的基础课程,既是生命科学理论研究的优秀,又是一门应用性极强的学科。生物技术是长沙医学院近两年新设置的一门专业,针对本专业特点,笔者结合自身教学实践和遇到的问题,从教学大纲的制定、教材选定、教学内容和教学方法几个方面对微生物学教学进行了初步的改革和探索,以期提高教学质量。 【关键词】生物技术 微生物学 教学改革 微生物学是生物技术专业的一门重要的专业基础课,因涉及面广、实用性强、受益面宽、与生产实践紧密联系和发展迅速等特点,在生命科学领域中越来越受重视,在整个学科设置中占据了重要的地位,对生命科学和生物工程技术的发展起着巨大的推动作用。长沙医学院生物技术本科专业开设于2010年,是一门新开专业,如何结合医学院实际情况及生物技术专业特点和科技发展的要求,让学生及时掌握最新的微生物学理论知识和应用技术,是目前医学院生物技术专业微生物学教学中亟须解决的问题之一。本文针对生物技术专业特点,结合笔者的教学经历和实践中遇到的问题,从三个方面提出自己的点滴体会,期望能够对我院生物技术专业微生物学的教学改革实践有一定的指导意义。 一 明确课程地位、合理修订教学大纲 1.课程地位 根据生物技术专业的培养目标,将微生物学作为生物技术的主要专业基础课。微生物学课程的作用,一是为后续的专业课程学习奠定知识基础,实现专业培养目标;二是为学生今后从事相关专业工作提供丰富的微生物学知识和实践技能。学生只有具备了微生物学的基础理论和实践技能,才能更好地到与之相关的企事业单位从事生产经营、科研和管理工作。 2.教学大纲 在教育改革思想的指导下,结合专业特点,我们通过教学实践不断反思和总结,重新修订了医学院“微生物学教学大纲”和“微生物学实验教学大纲”。在大纲中明确了本课程的性质、目的和任务,对某些章节内容的学时数进行了一定调整,突出了重点内容,减少讲授时数,增加自学、研讨时数;对每一章内容都从“掌握、熟悉、一般了解”三个层次进行分解,形成知识结构体系;每章结束后安排15分钟在教师的引导下让学生自己总结和讨论章节内容,调动和培养学生的自主精神。例如,“原核微生物的形态结构”中“细菌细胞壁组成结构”等重点内容更为突出,所占课时比例增加;学习“真核微生物”时,让学生查阅文献,写出“酵母菌/霉菌在生产中的应用”的综述并安排小组讨论;在学习“微生物遗传”内容中补充微生物的基因组结构。在实验教学大纲中,笔者对实验顺序做了适当的调整,将“培养基的配制”和“消毒灭菌”实验分别作为第一、第二个实验;将“土壤中微生物的分离纯化”与微生物的形态观察如“革兰氏染色”和“微生物菌落的观察”等实验进行有机组合,形成连续、系统的综合大实验。同时,为了培养学生的自主创新能力,实验教学中还加入了自主设计性实验,由学生分组进行。教师提供几个可选主题,学生也可以选择自己感兴趣的方向,最后通过查阅文献设计实验方案进行操作。大纲中明确规定,实验考核不及格不能参加理论课考试,实验技能考核占微生物学总成绩的20%。 二 合理选择教材,注重教学内容的优化和更新 目前,国内出版的微生物学教材很多,但真正适合生物技术专业的微生物学教材却少见。另外,我国教材建设明显滞后国外,出版周期长。为此,在准备课堂教学之前,教师首先应根据专业和学校的实际情况,选择国内外优秀教材,同时要随时关注和紧跟学科发展动态,及时优化和更新教学内容,保证教学内容的先进性、系统性和合理性。 1.教材的选择和调整 教材是沟通教与学的桥梁,是教与学的基本依据,选用具有系统、完整的微生物学学科知识体系和反映当代微生物学领域最新成就的优秀的教材,是确保微生物学教学质量的关键环节。在教学实践中我们选择了袁生教授主编的《微生物学》(高等教育出版社,2009)作为教材进行试用。该教材为普通高等教育“十一五”部级规划教材,在结合精品课程建设,汲取、借鉴和参考国内外一些优秀教材的长处的基础上,加强了对微生物现代分子生物学前沿、微生物多样性等知识,以及当前热点问题的介绍,并且在教材编排比例上做了新的尝试,是一本内容全面、简明扼要、结构合理,并适用于综合性大学生物学、生物技术、生物工程等专业微生物学课程的教材。同时,笔者将周德庆先生编写的《微生物学教程》、武汉大学沈萍教授编写的《微生物学》等作为参考教材,这两部教材内容较新、知识性强,汇集了学科近期研究进展,资料翔实、信息量大。既避免了单纯靠一本教材所带来的局限和不足,拓宽了学生在微生物学领域的视野,又加强了学生的自学能力。此外,还通过给学生提供一些相关的课外学习的参考资料和网站(如《微生物学通报》、生物谷论坛等),让学生自主地了解微生物学的发展前沿与动态,从而激发学生对本课程的学习兴趣。 2.根据教学需要,优化更新教学内容 微生物学课程由于其内容庞杂、微观形态学内容较为抽象,在有限课时内不可能面面俱到。因此,教学中容易出现主线不清、体系不严谨等问题,而且如何在学时相对减少的条件下,处理好理论知识与实际应用、经典内容与现代科技的发展及最前沿的研究内容间的关系是进行教学内容改革首先遇到的问题。为此,首先,要深入研究和领会教学大纲,仔细钻研分析教材,理清脉络,形成立体的知识结构体系,突出重点和难点,与实际应用统一起来,然后再系统地、有侧重点地传授给学生,完成大纲的要求。其次,避免课程间内容交错重叠。笔者对交叉内容进行了适当的优化整合。例如,“微生物的代谢”一章,生物共同的代谢途径部分为生化课的重点内容,以学生自学为主,教师重点讲解微生物特有代谢途径及其作用和应用意义,如乙醇发酵、乳酸发酵、生物固氮等。又如“微生物遗传变异与育种”章节,对于在分子生物学课程重点“遗传物质及基因表达调控”等内容仅作简要概括或让学生自学。此外,适当补充微生物学在工业中的应用等相关教学内容,如在每讲完一大类微生物时,补充相关微生物工业和产品相关内容,既提高了学生学习微生物学的兴趣,又注重了学生实际能力的培养。 三 尝试多种教学方法,选择正确合适的教学方法 教学过程中,许多学生反映微生物学课程“听得懂、理不清、记不住”。因此,继续采用传统“填鸭式”教学方法只会与教学目标背道而驰,这就要求教师在教学过程中注重教学方法的改进,根据不同的教学内容和知识点选择适合的教学方法,形象生动地将微生物学基本知识传授给学生。在教学过程中,笔者尝试过以下几种教学方法。 1.归纳、对比式教学法 对于知识点零乱、分散且容易混淆的内容,可以通过归纳与比较其间的异同,使知识点层次清晰、分明,也可减轻学生记忆的难度。如原核微生物与真核微生物的比较;真病毒与朊病毒的比较;G+细菌与G-细菌细胞壁的比较;细菌、酵母菌、霉菌、放线菌菌落特征的比较;消毒与灭菌的比较;体液免疫与细胞免疫的比较等。比如,G+细菌与G-细菌细胞壁的比较可从四个方面对两者进行比较和说明:细胞壁结构;肽聚糖含量与单体结构;革兰氏染色反应;磷壁酸、LPS的有无等。归纳和比较法授课过程中引导学生自主列表比较,既能促进学生对知识的掌握和巩固,又能提高其自学能力。 2.实例教学法 教学中,要理论联系实际,多引入与生产生活实际密切相关的热点问题或有趣事例。例如,讲到“蕈菌”的时候,可以查阅最新文献向学生们介绍一些常见的食用蘑菇的培养过程,引出真菌繁殖的生活史;开始“病毒”一章的学习时,通过简单介绍当时SARS流行情况,引出其病原体—冠状病毒,讲到“亚病毒”时引入疯牛病的例子,激发学生学习病毒的兴趣。这样,不仅活跃了课堂气氛,还对学生起到开阔视野、拓宽思路、激发学习兴趣的作用。 3.讨论式教学法 教学过程中有些内容与当前热点问题有关,可以提前几周布置作业给学生,让学生通过查阅大量的相关资料写成综述或总结。如讲到细菌耐药性时,可以让学生查阅相关文献,总结和分析当前细菌耐药性研究的进展,包括耐药菌种、耐药机理及可采取的措施等,上课时分组派代表发言讨论,最后教师总结。这样有利于提高学生查阅资料、综合分析的能力,既加深了对知识的理解和记忆,又提高了学生的组织和表达能力。 4.多媒体课件的合理利用 微生物的微观形态特点使得微生物学的教学变得抽象、难以理解,采用多媒体课件辅助教学,可以把在显微镜下的影像信息搬到教室中,使课堂教学形象化,有助于学生理解和接受。如细菌、真菌、病毒的显微世界及鞭毛运动、噬菌体复制、担孢子形成的过程可以通过色彩丰富、生动形象的动画展示,再配有优美的音乐和解说,能够有效激发学生学习的积极性,提高讲课效率。教学过程中要把握好板书与多媒体的有效结合,避免多媒体画面富于变化而带来的讲授内容条理不清晰的弊端,在板书清晰的主线框架的前提下正确合理地利用多媒体教学。 四 结束语 以上是笔者根据微生物学课程的教学基本要求,为搞好课程教学而进行的一些改革实践和探索,并且已取得了一定的效果。但由于医学院生物技术专业开设时间不长,微生物学课程作为生物技术专业的重要基础课程之一,教学改革工作任重道远,今后还有许多工作要做,需要同仁在教学实践中不断改革、思考、总结和深化,使教学质量不断提高。 生物技术专业教学改革探讨:本科院校生物技术专业教学改革探讨和培养目标定位 摘要: 本文探讨了新形势下综合本科院校生物技术专业在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等培养目标上的定位,提出了生物技术专业教学改革的目标与思路,同时介绍了近年来南通大学生物技术专业在培养目标、教学内容改革、课程体系和实践教学方面的实践与探索,以对综合院校生物技术专业建设提供一定的参考。 关键词: 生物技术专业 目标定位 教学改革 综合院校 21世纪生物产业成为继信息产业之后世界经济中又一个新的主导产业,生命科学及生物技术的重大突破正在迅速孕育和催生新的产业革命。近年来,高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和社会发展对生物产业人才的需求,但是,在专业设置上存在着明显的“生源需求导向”,在人才培养目标的定位上是“模糊的复合型”,在教学上倾向于重理论轻实践。上述问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。尤其随着经济社会的发展和高等教育的大众化,高等教育的目标也发生了一定的变化。因此,综合院校生物技术专业培养目标的定位和教学改革是一个值得深入探讨的课题。 1.综合院校生物技术专业教学改革的思路和目标 近年来,我国综合院校生物技术专业在教学上更多地沿袭了学历教育的教学方法,始终未能彻底摆脱学科型教学模式的束缚,成为传统本科教育的“翻版”。因此,积极探索符合综合院校生物技术专业人才培养目标的教学改革已成为当务之急。 1.1课程体系开发的思路和目标 课程体系建设中,要改变传统的“学科本位”课程观,按照“厚基础、宽口径、广知识、强实践”的培养目标,向“多元整合型”方向发展,形成一种“多元整合”的课程观。主要改革思路是:注重生物技术与产业化管理相结合,增强课程设置的灵活性,形成模块化、弹性化的课程体系,适应行业和社会对应用人才规格多变的需求。要改变传统生物技术专业的专业课程设置方式,开设以上游应用技术为背景的模块化专业课程,如生物制药技术、食品生物技术、农业生物技术、基因工程药物等;同时,增设以“下游工程”为背景的营销、物流、管理等经济管理类模块化专业课程。模块化专业课程的设置,能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设关于生物技术前沿的讲座及与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术及其相关产业管理的需要。 1.2实践教学建设的思路和目标 要改变传统重理论轻实践的教学思路,使生物技术教育向实践应用方向发展,实践教学建设就要紧紧围绕生物技术产业对“双料人才”培养的要求,按照认知实习模块、基本技能训练模块、技能强化综合训练三个模块的特点,构建由实验实习、专业实验实习、社会实践系列所组成的新的实践教学内容体系,并制定相应的评价标准。具体可重点考虑以下实践教学环节:(1)生物技术产品的生产、分析检测;(2)生物技术应用性科学试验与技术推广工作;(3)生物技术产品的市场调查及前景预测;(4)生物技术产品的营销和物流管理;(5)生物技术企业的生产运作管理、信息与技术资源管理与质量管理,等等。 1.3注重教师综合能力发展和引导 教师在教学中要加强对学生引导作用,专业教师在教学中的角色首先是学生将来从事本专业岗位的“榜样”,然后才是教育者,而只有“复合型”教师才能够胜任生物技术专业的教学工作。学校应该重视专业教师的全面发展,努力加强“复合型”师资队伍建设。鼓励教师参加教师“岗位”技术培训和进修,保证知识技能的不断更新;鼓励教师参加与岗位相对应的技术等级和技术水平考试;鼓励教师参与应用型课题的开发与研究,加强与企业的联系与合作。“复合型”队伍的建设是专业建设的重中之重,学校应把“复合型”师资建设作为一项长期性工作来抓。教师自己也要抛弃过去的简单理论教学的短期行为,努力提高自身综合素质,加强理论和应用的结合。这样教学才能有特色,教育质量才能有保证,培养出来的毕业生才能得到社会的认可和欢迎,才是综合院校生物技术专业长远的生存和发展之道。 2.生物技术专业培养目标的定位 2.1人才层次定位 随着社会经济发展,社会对生物技术专业人才的需求是有层次和类别之分的。传统学科型教育在人才层次定位方面有自身的特点,学科型高等教育以学科建设和发展作为专业改革和建设的出发点,培养目标突出“学术型”人才层次。但由于社会经济的发展和高等教育的大众化,这一目标要有改变,要以需求为导向设置专业,围绕地方或行业经济发展的需求开展专业教学建设,培养目标突出“理论﹢应用型”人才层次。综合院校生物技术专业培养的人才必须适应时展的要求,紧密依托行业或企业,满足社会对应用型人才的需求。因此,综合院校生物技术专业人才层次定位应立足于培养高素质的理论应用型专门人才,这既不同于研究生阶段培养的“学术型”人才,又不同于高等、中等职业教育培养的“操作型”人才。对于有兴趣、能力,愿意以后从事生物技术研究相关工作的学生,要培养他们成为“学术型”人才,除了具备理论应用型专门人才知识体系,还要把握生物技术研究前沿和总体进展。 2.2知识结构和素质能力定位 我国生物技术产业面临的主要问题是“重研究、轻应用”,不能形成“科研—商业化”的良性循环[1]。造成这一问题的主要原因就是企业管理、市场营销等方面的人才大多不懂生物技术,同时专业的“学术型”人才又不懂市场开发。据权威人士估计,我国在生物技术领域中,“上游开发”仅比国际水平落后3—5年,而“下游工程”却至少相差15年以上[2]。改变这一状况,需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型“双料人才”。因此,学生在学习公共基础课和专业基础课的基础上,还应学习法律、企业管理、市场调查与预测、市场营销、物流管理、电子商务等工商管理专业类的知识,让在校学生具有复合型人才所需的知识结构。综合院校生物技术专业学生素质能力定位的依据是人才层次的定位。为了适应“上下游工程人才”培养的需要,学生应具有良好的职业道德素质、广博的知识素质、较强的能力素质和健康的身心素质;了解、掌握生物技术及应用专业的知识与技能;具备外语、计算机、法律、管理和经济应用文写作基础;具有较强的市场经济意识、社会适应能力和职业转换能力;具有较强的组织能力、协调能力和团队合作精神。 2.3职业取向定位 有些综合院校生物技术专业的职业定位只针对某一单独的岗位,例如食品发酵领域。随着社会人才总量的不断增加,企业对人才的要求越来越高,相关企业对人才的需求主要为高层次生产或管理人员;对于一线操作任务,出于自身经济利益考虑,企业多由高职或中职生来完成,对本科毕业生的需求有限[5]。因此,职业取向定位的狭窄性,给学生的就业方向造成了一定的模糊性:在生物技能工作岗位竞争不过高职生和研究生,在企业经营管理工作岗位又没有明显优势。为了使培养出来的人才有较强的适应性和就业灵活度,职业取向定位必须有明确的行业依托,即根据行业特点和要求,针对相关岗位确定职业岗位,例如,可以与农业、食品、药品、发酵、园艺、环保等行业或领域相结合。这种面向职业岗位的人才定位,既可避免人才培养目标上的“模糊不清”及“重理论带来的不适用”等不足,又能够培养出真正满足不同行业不同岗位需要的应用型人才,并能够让学生以行业需要为主线,将所学的知识串联起来,构建相对系统的理论知识和实践技能。另外,还需开设与生物技术相关的法规、知识产权等弹性化课程,以适应日新月异的生物技术产业管理的需要。 3.南通大学生物技术专业培养目标定位和教学改革的实践 南通大学生物技术专业自设立以来,经过近几年的改革与发展,通过不断探索专业培养目标定位和深化教学改革,生物技术专业课程建设走向了健康发展的轨道,现已成为定位较准确、特色较鲜明的专业。 3.1培养目标 根据对南通市,以及长三角地区的生物技术及相关行业人才需求情况调研,结合我校的专业优势和条件,我们对生物技术专业的人才培养目标在人才层次、知识结构、素质能力和职业取向等方面都进行了准确的定位,并在教学实践中形成了鲜明的专业特色。具体而言,我校目前生物技术专业的人才培养目标为:符合南通市,以及长三角地区生物技术及相关产业需要、具备基本从业道德和职业素养、掌握现代生化技术及产业化科学原理、工艺过程和工程设计等基础理论、基本技能,能在生物化工、生物发酵、生物制药、药物分析、环境治理及保护、食品加工及制造等相关领域从事开发、生产、检测、营销、运输、仓储、配送、管理或科研辅助等工作的理论应用型专门人才。近年来,我校生物技术专业总体质量和综合素质都得到了明显的提高,学生的从业单位反响良好,初步树立了生物技术专业在本行业中的名声。 3.2教学改革实践 根据专业培养目标定位,在教学改革实践中,既要考虑知识的衔接及其先后程序,又要符合教学规律、循序渐进规律、因材施教规律、学生身心发展规律等;既要通过教学内容、课程体系和实践实习的改革,将知识传授、能力培养、素质教育融为一体,又要加强师资队伍建设,打造一支高质量的专兼结合、校企互通的能工巧匠型教学团队。 3.2.1教学内容和课程体系改革 生物技术专业的教学内容和课程体系改革必须体现职业生涯发展目标,要尊重学生基本学习权益,给学生提供多种选择方向,使学生获得个性发展与工作岗位需要相一致的职业能力,为学生的职业生涯发展奠定基础。因此,我们将教学内容和课程体系分成三大部分:职业基本素质课程、专业基础课程和专业拓展课程,其中,专业拓展课程是我们今后课程体系改革的重点。在专业拓展课程的设置上,结合我校为综合性院校的优势,我们鼓励学生选修以企业管理、市场调查与预测、市场营销、电子商务、物流概论和经济法等经济专业为主的其他学院的课程,或要求辅修取得这些与生物技术应用相关专业的第二学位,完善生物技术专业职业岗位的知识体系。 3.2.2实践教学改革 目前,无论是教师还是学生都明显存在着重理论、轻实践的教学倾向。为此,我校生物技术专业在加强实验室硬件建设的同时,从实验的内容、方法和管理改革入手,强化实验的考核、认知实习和顶岗实习,确保实践教学的质量。 首先,增加投入,改善实践条件。尤其近几年来,我们利用生物学作为学校申博的支撑学科优势,积极争取国家和学校资金,来改善生物技术实验室的设备。我校现有的生物技术专业实验室存设备齐全,基本能够满足与生物科学相关实践实验教学的需要。 其次,借助外部资源,实行资源共享。生物技术专业属于高投入专业,实验设备等各项投资大,尤其是代表上游生物技术发展的基因工程领域学科的实验仪器特别昂贵,在现有办学体制下,对于一个地方教学研究型高等院校,短期内通过筹资方式解决实验室经费不足问题是不可能实现的。因此,我们在仪器购置和实验课程的设置方面并没有简单照搬研究型院校的实验室建设模式,而是整合学校内部及外部资源,实现资源共享。例如,有些大型精密仪器使用就是借助医学院实验室;与生物技术相关工程设备借助机械学院,借助校企合作平台,采用“共建共管共用”的运行机制,不断开辟新的校外实训基地并长效运作,现在我们已经与南通百奥制药有限公司,南通伊士生物工程有限公司,海门联海生物和江苏赛奥等生物工程有限公司等多家知名企业签订了校企合作协议。 最后,合理调整实践教学计划。综合院校生物技术专业重点应突出理论应用技能培养,达到这一目的,应保证有一定时间参加社会实践和实习,并能在生产实践中得以应用。为此,我们建立了实践见习,科研导师,毕业实践教学体系。实践教学在大二就开始,通过前一年年在校学习基本理论知识及基本操作技能,适时到实践实习基地进行短期训练,大三时学生在前两年学校理论学习基础上,选择导师,参加导师的科研工作。在辅助导师的科研工作中提高学生操作技能,培养学生对生物技术专业的兴趣。大四的毕业实践,是我们实践教学的一个重要环节,老师提供研究课题,学生根据自己的兴趣选择毕业论文研究课题,通过老师和学生的双向选择,大大提高了毕业实践的效率。在长达半年多的实践中,学生切实提高了实际操作能力。这些实践练习,有效缩短了由学生转化为职业人的时间,使我校毕业生大多能较快进入状态,受到了用人单位的普遍欢迎。 4.展望 近年来,生物科学和生物技术获得了突飞猛进的发展,国际上很多重大成果的出现,都与生物技术密切相关。国内的生物技术产业也正处于一个快速发展的起飞阶段,要使科研成果以最快的速度转换为生产力,我国迫切需要大批既熟悉生物科技知识,又熟悉产业化诸多环节的复合型人才。虽然我国生命科学学科目前每年有四五万名毕业生,但是由于生物学科仍然采用传统意义的学科分科和专业分支,教育模式和知识结构并没有相应更新。“下游工程人才”培养的缺位,已成为制约生物技术产业发展的瓶颈,这就要求综合院校生物技术专业应重新审视和准确定位人才培养目标,与时俱进地进行教学改革,让在校学生能够向复合型人才靠拢,以便更好地适应生物技术及其产业对新类型、新能力人才的需要。 生物技术专业教学改革探讨:高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学改革探析 摘要 总结了高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革措施,包括改革教学方法、实行理论课与实践课的一体化教学、加强实验教师队伍建设、构建新的实验教学考核评价体系等内容,以期为高职院校生物技术专业微生物学课程实验教学的改革提供参考。 关键词 高职院校;生物技术专业;微生物学;实验教学;改革 微生物学是高职院校生物技术专业的一门专业基础课,其教学目的是使学生了解微生物的相关知识,掌握微生物实验技能,使其能在相关企业从事产品检验、质量控制及技术管理等工作。传统的实验教学内容多为普通验证性实验,实验之间缺乏系统性及延续性。实验过程以教师为主,学生缺乏主动性和创造性,学生的基本技能得不到系统的训练和提高[1]。因此,笔者结合高职院校微生物学教学特点,总结了高职院校微生物学课程实验教学的改革措施,培养学生的综合能力,适应时展的需求,培养社会需要的高级技能型人才,这也是高等职业教育的出发点。 1 改革现有微生物学课程实验教学方法 1.1 充分利用多媒体教学手段 以前的多媒体手段多用于理论教学,随着各学校硬件及软件设备的不断提高,将多媒体手段用于实验教学,将起到意想不到的效果。借助动画、PPT课件、视频和显微投影等现代教学技术手段,将微观的、描述性的、抽象的内容,变得具体化、形象化。如,将人类肉眼无法直接可见的微生物世界通过图片、动画等形式展示给学生;利用教学视频,使学生能够轻松掌握接种、纯种分离等实验步骤,为后续实验打下基础。运用多媒体教学手段,使教师的实验教学更加形象生动、直观简洁,也激发了学生的学习兴趣和求知欲望,极大地提高了微生物学实验教学的质量和水平[2]。 1.2 学生全程参与实验准备工作 目前高职院校的实验准备工作一般都是由教师来完成的。为了培养学生独立思考和工作的能力,可以让学生全程参与实验仪器与耗材的准备、实验过程及实验结果的分析等。该种做法可以使学生从整体上把握实验思路,掌握实验操作步骤。同时,学生还可以通过实验的准备工作学习到实验试剂的配制方法等,能让其更加充分了解药剂的特性,还能让其在进行正式实验的过程中对实验操作得心应手。因此,应让学生充分参与到实验的各个步骤中去,对其能力的培养有非常重要的作用。但是在实际的实行过程中,会遇到学生对实验准备时间的安排问题。因此,应合理安排学生的课余时间[3]。 2 实行理论和实践课的一体化教学 2.1 更新实验内容,提高实验教学水平 目前,微生物实验教学中存在的一个比较突出的问题就是验证性实验比重太大,而设计性、综合性实验比重太小,这对学生创造性思维的培养非常不利。因此,应适当增加设计性、综合性实验,让学生通过自己掌握的知识,查阅文献,设计实验,有利于提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,同时还可以提高学生的实验操作能力[4]。此外,还可以利用科研课题的热点将其融入到课堂教学中去,扩大学生的知识面,使其了解最前沿的科研动向。如在学生动手操作之前,用一定的篇幅讲述国内外微生物研究现状及其在工农业生产中的应用,可以增强学生的学习热情。 2.2 有机结合实验课与课程实习 课程实习是通过学校与校外企业合作,让学生去校外企业实训生物技术。由教师带着学生进入企业参观并进行讲解,向企业技术人员请教专业知识,使学生对微生物课程的课本知识得到巩固,加强学生对企业文化的了解[5]。如到酒厂,了解微生物发酵的工艺和设备;到检测中心,了解微生物检验的原理和过程。这样不仅使学生学到更多课堂上学不到的知识,更提高了学生学习的兴趣,学生在做实验时也有更高的积极性。同时也能使学生更快地适应将来在企事业单位的工作。 2.3 实验教学与职业技能鉴定培训相结合 国家从 2000年7月1日起,实行职业资格证书制度,在全社会建立学历证书和职业资格证书并重的人才结构。为进一步贯彻国家职业资格证书制度,实现国家对食品检验人员持证上岗的要求。凡从事技术工种的人员必须经过劳动和社会保障部批准的考核鉴定机构,实施职业技能考核鉴定合格,并取得相应职业资格证书后方能上岗就业[6]。生物技术专业微生物学课程重在培养学生技能,学校应以国际、国家(或行业、企业)制定的食品标准和法规为依据,将培养技能与职业技能鉴定培训相结合,上微生物实验课的同时进行职业技能的培养和工种考证的培训。把学生培养成为专业技术应用型人才,满足企业要求,做到走出校门即能上岗。 3 加强实验教师队伍建设,提高教师自身专业素质 实验教师队伍的教育水平直接影响着实验教学效果[7]。目前部分高校仍“重理论轻实践”,实验技术人员评职称困难,工资待遇也相对较低,造成实验师资队伍学历层次和年龄结构不合理,相关教师的工作积极性也不高,直接影响到教学质量。因此,学校应加强并重视实验教师队伍的建设,以跟上社会发展的脚步。作为微生物专业的实验技术人员,也要不断学习新的专业知识,及时了解和掌握最新的科学技术,探索最佳的实验教学方法和手段,提高自身的科研素质。同时,应充分利用实验室的设备,发挥实验室在教学中的优势,培养出技能强、知识足、动手能力过硬、创新能力好的优质人才[8]。 4 构建新的实验教学考核评价体系 目前,微生物学课程实验教学传统的考核方法是课程结束后,对理论知识进行书面考试,实验课只是结合平时表现与实验报告完成情况给出总评成绩,不再进行综合考核。这势必造成学生重理论、轻实践,不重视实验的不良现象发生,少数学生高分低能,动手能力较差,这违背了高职院校人才培养目标的要求。针对微生物课程实验比例偏多的特点,完善的实验考核制度显得尤为重要,它既是实验教学与质量的反馈,又能直接地反馈实验教学中存在的问题;既能真实地反映出学生的实际水平,又能充分调动学生的学习兴趣。完善的实验教学考核体系应该包括平时成绩考核和期末考核,其中平时成绩考核应该包括到课情况、实验态度、实验原理和基本操作过程的掌握、实验数据处理和结果分析、实验报告完成等几个方面;期末考核可根据不同课程性质,选择采用口试、笔试、动手操作或模拟操作等多种考核形式。通过完善实验考核制度,使学生系统地掌握课程的基本知识内容和实验方法,真正将知识、能力、素质的培养贯彻到实验教学过程的每一个环节[9-12]。 生物技术专业教学改革探讨:医学院校生物工程专业生物技术概论教学改革体会 摘要:生物技术概论作为生物工程专业的必修课,其内容广泛、学习难度较大,为了提高教学质量,培养高素质应用型人才,在教学内容、教学方法、考核体系等方面谈在教学改革中的几点体会。 关键词:生物技术概论;教学改革;体会 一、引言 生物技术是生命科学的前沿和尖端学科[1],是20世纪70年代末80年代初发展起来的,以现代生物学研究成果为基础,以基因工程为优秀的新兴学科[2]。生物技术概论作为将基础知识和前沿科学相结合的综合性课程,近年来,除了生命科学专业将其设置为必修课外,一些本科院校非生命科学专业为了促进复合型人才的培养,也将其设置为公共选修课程。珠海校区在2002年开设生物工程专业,并将生物技术概论设置为必修课程。由于该门课程知识面广,涉及理、工、农、医等多个方面,学习难度相对较大,同时也为了在医学院校培养具有创新能力和科研实践能力的高素质生物技术人才,笔者在多年的教学实践和教学改革中,在教材选用和内容选择、教学手段改进等方面不断探索,有如下几点体会。 二、选择适合的教材,优化教学内容 生物技术发展迅速,因此其内容的更新和扩展也相对较快,同时,相关教材的种类繁多,为增加生物工程专业学生的知识面,培养高素质的应用型人才,教研室教师经过多次集体讨论,将宋思扬、楼士林主编的《生物技术概论》作为授课教材,该书被列为“普通高等教育‘十一五’部级规划教材”,其内容全面而新颖,概念准确,语言深入浅出、通俗易懂,能反映生物技术各领域的最新研究进展[2],在此教材基础上,又以刘群红、李朝品主编的《现代生物技术概论》,(英)史密斯(Smith,J.E.)著、郑平等译的《生物技术概论(原书第四版)》等书作为教学参考书籍,丰富教学内容,课堂信息量得到大幅度增加。 生物技术作为一门新兴学科,在教材中除了介绍基因工程、酶工程、细胞工程、发酵工程的基本原理及基本方法外,还介绍了生物技术在各个领域中的应用,但本课程理论授课仅有28学时,因此在教学内容选择上,考虑到本专业学生的必修课蛋白质和酶工程、细胞工程和发酵工程这三门课程都有系统的专业课学习,为避免内容重复和学时浪费,将酶工程、细胞工程、发酵工程三章内容在该课程中不做讲解,基因工程虽然也有单独的专业课的学习,但考虑到基因工程技术是生物技术的优秀内容,是后面各章节的基础,因此将其保留。教学学时的合理分配,增强了学生对专业学习的兴趣,提高了教学效率。 三、采用灵活多样的教学方法 教学是一门艺术,而且是一门永无止境的艺术。教学方法即组织教学是取得良好教学效果的重要保障[3]。 1.以问题为导向,激发学生学习的积极性。生物技术概论是一门综合性很强的学科,内容广泛。学生在学习过程中感到难点多、知识杂乱,缺乏兴趣。以往教学模式中,教师是主体,在课堂教学中始终遵循“教师讲授,学生听,课后复习,考试”这样常规的教学思路,学生在学习的过程中始终处于被灌输知识的状态,学生想象力缺乏,对任何知识没有探究欲望,缺乏创新意识,对今后的科研和工作都会产生不利影响。因此,教师在课堂教学过程中,可以针对下次内容提前布置一些问题让学生思考,如在讲授生物技术培育抗除草剂、抗病虫作物时,可预留问题:这些具备抗病、抗虫作物有这么多优势,难道没有危害吗?在生物技术与食品包装内容时,课前先提出问题:目前食品包装方式都有哪些?生物技术在食品包装方面的应用和优势在哪里?这些问题的提出,激发了学生对知识探究的兴趣。为了解决这些问题,学生在课外时间利用相关专业书籍,网络查阅文献,浏览相关网页,不但学生自主学习能力得到提高,而且拓宽了学生对问题的深度和广度的认识。学生在下次课前可积极发言,阐述自己的观点和见解,这样一来,不仅丰富了课堂教学气氛,而且培养了学生的自主学习的能力。 2.多媒体辅助教学,提高学生学习兴趣。兴趣是最好的老师,也是学习的动力。在教学活动中,以多媒体技术作为现代教学手段,可以将文字、图形、声音、动画等多种资源整合优化[4]。由于其丰富多彩的画面的切换使学生置身于教学中,激发了学生的好奇心,使教学表现的内容更充实,更形象生动,更具吸引力[5]。如,讲到PCR技术时,因为在其他科目中已经有介绍,考虑到学生可能有所遗忘,可以直接播放动画,让学生清楚PCR的基本原理和过程。在此基础上再讲解PCR的一些衍生技术,一方面节省课时避免重复,另一方面加深对新内容的理解和掌握。如,在讲解转基因食品优势和安全性问题时,先问学生:在一些油桶说明书上明确写有“本产品为非转基因产品”等字样,为什么?针对提出的问题,教师不给予解释和评论,而是让学生观看利用网络资源搜索到的视频。这种方式比教师单独用枯燥的PPT介绍目前转基因食品种类和相应潜在危害要生动和有趣,同时更能启发学生对问题进行思考。通过这些形象生动的图画和视频内容,学生对这门课程产生了浓厚的兴趣,不但容易掌握和巩固新内容,也激发了学生的求知欲望,让学生感受到生物技术与日常生活、实际应用是息息相关的一门学科。 3.安排一定自学内容,让学生参与教学。生物技术概论内容涵盖面广泛,但教学时数有限;在有限的教学学时内,将所有内容都进行精讲、详讲是不可能的,因此,根据教学大纲要求,教师可安排一些内容让学生课后自学。如,讲解生物技术与农业一章,其中核移植技术、胚胎干细胞技术及其在养殖业中的应用就可以和生物技术安全性及其应对措施一章中动物克隆联系起来,布置一些问题让学生查阅资料,如:克隆技术好不好?从社会伦理角度谈对克隆人的认识。可以分成小组形式进行讨论,或者以正反两方的形式组织辩论,或者以小组形式选派代表阐述自己的观点等,通过这种教学方式,学生的独立思考、创新能力得到培养,并且充分发挥了其团队协作能力,提高了学生的自学能力,为今后的学习和工作奠定了基础。 四、完善考核方式 为避免期末考试一张考卷决定总分的弊端,实施综合考核方案,将平时成绩和期末成绩相结合。对于参与课堂讨论、辩论、回答问题等都作为平时成绩,同时根据平时章节安排,布置了一些论文、书面报告的形式作为作业,也将其归为平时成绩。这种考核方式的变革,使学习不再以单纯记忆型为主体,而是在增加学习兴趣的前提下加强学生自主学习、创新等能力的培养。 五、结语 多年的教学中,教师不断地探索、总结、实践,使学生对学习该门课程充满了兴趣,促进了学生潜能的充分发挥,调动了学生学习的积极性、主动性和创造性,为培养高素质的应用型生物技术人才打下了基础。 作者简介:周鹤峰(1980-),男,山东莱阳人,副教授,硕士研究生导师,硕士。 生物技术专业教学改革探讨:新时期生物技术专业教学改革思考 【摘 要】本文对新时期生物技术专业在培养目标确定、教学内容修订、创立学生自主性实验教学模式及提升学生的综合素质等方面的教学改革进行了初步探讨。 【关键词】生物技术;人才培养;教改 生物学是二十一世纪的主导学科,生物技术产业被认为是继信息技术产业之后世界经济中又一个新的主导产业。 随着生物技术产业的迅猛发展,近年来高等院校尤其综合性大学纷纷设置生物技术专业以适应经济和产业发展对生物技术人才的需求。但是,在专业设置及人才培养目标的定位上,思路不是非常清晰,在实际教学工作中理论课学时大于实践课程的学时。这些问题的存在制约了生物技术专业整体的建设与发展。近年来,随着生物技术产业的快速发展及高等教育的普及,高等教育的目标也随时代的发展发生了一定的变化。因此生物技术专业培养目标、培养方案的改革及相关课程进一步优化势在必行,以适应社会及产业发展对生物技术人才的需求。 1 培养目标的确定 生物技术专业作为我校2006年开设的新专业,专业建立时就确立人才培养要积极主动适应国民经济建设和社会发展需要的思想,尤其是与区域经济和产业的发展紧密结合,将人才培养的重点定位在应用型人才上,将生物技术专业与我校传统工科专业相互结合,互相促进,培养出理工结合、新时代需要的人才是我们人才培养的主要目标。 2 教学内容的修订 按课程教学改革的目标和遵循的基本原则进行,突出学生基本知识、基本能力、科学素养和创新能力的培养,适应新培养计划的要求。 1)优化课程体系,根据修订后的教学大纲,调整各课程的教学内容,避免课程内容上的重复教学,提高单位时间的教学效率。 2)在实验教学内容的选择上,适当减少定性的验证性实验内容,增加与专业培养方向相适应的综合实验和自选实验,引入学生自主性实验教学模式。在实验内容的顺序安排上由浅到深,相互渗透,循序渐进。使实验内容更加符合生物技术专业培养方向和学科发展方向,内容分布更趋合理。 3 创立学生自主性实验教学模式 培养学生的创新意识,培养学生的创新思维和创新能力,培养学生的实践能力,使实验教学活动真正建立在学生自主活动、主动探索的基础上。让学生经历全面的实验技能和科学研究的思想、方法的锻炼,切身感受实验的每个环节的重要性,全面培养和提高学生独立开展实验工作的能力。积极研究自主性实验在生物技术专业实验教学和人才培养中的作用和自主性实验教学模式中教师的作用。 4 提升学生的综合素质 适当减少必修课和指定选修课程的比重,增加任意选修课的比例。压缩课堂教学的时数,将更多时间交给学生进行自主学习。鼓励学生选择人文学、社会学、工课类课程,拓宽学生的知识面,提高学生的综合素养,对学有余力的学生鼓励其辅修其他专业,除可提高学生的文化修养外,还可有效拓宽学生的就业面。组织各种专题讲座、学术报告等学术活动,活跃学术气氛,增加除课堂外的其他知识汲取的途径。鼓励和引导学生参加各种社团活动、暑期社会实践和社会调查,提高学生的与人交往的能力,提高学生的社会适应能力,培养学生的参与及领导能力,达到提高学生情商的目的。 从社会的经济发展及生物技术产业的发展趋势来看,都需要高校培养大批量高素质生物技术人才。但由于生物技术专业开设时间较晚,产业发展又非常迅速,因此开展生物技术专业的教学研究很有必要。在探索和改革中,我们应敢于创新,敢为人先。使得生物技术的人才培养与社会的发展及产业的发展相适应。但改革中切忌步子太大,要做好调研,稳建操作。我们将继续对办学模式、培养目标、课程设置、教学内容等作进一步的探讨、研究和实践。为生物技术专业的发展和培养大批量高素质生物技术人才探索更多的办学经验。
物理化学论文:物理化学自主学习论文 1独立学院物理化学实验教学存在的问题 1.1学生对物理化学实验重视不够有不少同学把物理化学看作“四大基础化学”中最难的,因此对物理化学实验也有抵触情绪,认为只是理论课的衍生物,没有认识到它对培养分析问题、解决问题能力,培养创新精神的重要作用。学生来做实验只是“走过场”,带有应付的心理,这也给物理化学实验教学带来很大困难。 1.2独立师资力量不足目前大多数独立学院都面临两难的尴尬境地,就是不独立难以规范,太独立又影响办学质量。还有大部分独立学院的师资力量不足,需要向母校聘请一些教师和聘用刚毕业的研究生作为师资来完成教学任务,前者虽然具有较高的教学水平,教学经验丰富,但是思想保守,教学模式化。甚至有的教师没有合理地根据独立学院学生的基础来精减教学内容、改变原来给大一、大二学生上课的教学方式,让学生听课像“雾里看花”,后者虽然活力充沛,思想新潮,但是教学经验不足,他们对部分仪器的工作原理都一知半解,这些都影响了学生学习物理化学实验的积极性。 1.3独立学院学生群体特点独立学院是现代高等教育的产物,学生的基础薄弱,每个学生的学习能力和水平也相差很多。扩招的学生有高考失利的,有高考发挥好而实际学习水平不理想的;有知识面较广,但学习能力欠缺;也有一些偏科严重,这些就形成了独立学院学生群体的多样性。基于这一特点,独立学院以后的教学可以采取多层次性,针对不同层次的学生实施不同的教学模式有利于实现培养“复合型的应用人才”的办学目标[7]。 2自主学习型物理化学实验教学模式的建立 2.1教学内容和教学条件的建立在物理化学实验教学的实践中,虽然也有不少的院校开设了综合性和探索性实验,但由于教学内容和教学条件等方面的原因,一般都是基础实验的叠加,而且是按照实验教师的思路做实验。另外,物理化学理论课和实验课程不同步,有些实验课程早于理论课程,使学生在实验过程中过于依赖实验教材,比较被动,打击了学生做实验的积极性和主动性[8],教学效果不理想。可以从以下几个方面改进:第一要对实验内容进行调整,实验内容紧跟实验设备的更新。例如碳钢在碳酸氢铵溶液中极化曲线的测定实验,实验教材内容过于陈旧,而实验设备是新增的,学生在实验前的预习和所写报告都是按照实验教材进行的,以至于到课堂上再重新熟习实验内容,学生的自主性降低了。第二实验课程应与理论课程进度同步或者稍微滞后,使实验课程真正成为学生学习理论知识和培养能力的课堂。从2013年,怀德学院就改进了部分专业的培养方案,将物理化学实验课程与理论课程同步,通过实验课程的教学,使之成为理论课程引导和深化的手段。第三对简单的验证性实验进行删减,增加综合性和设计性实验,使学生通过简单的验证性实验锻炼其基本操作技能,在此基础上,逐步过渡到综合性和设计性实验,培养其初步的科学研究能力。这一点也是怀德学院和其他独立学院在以后培养综合应用型人才应该重视和努力的方向。独立学院自主学习型教学模式要求教师应该树立“以学生为中心”的教学观[9],相信学生的自主实验和学习能力,在物理化学实验教学中更加注意创设情境式教学,激发学生实验的潜能和内驱力。同时,要求学生应具有自主实验的意识和能力,即将“要我做实验”的被动性转变为“我要做实验”的自主性,不断提高自主实验的水平和能力,实现自己的学习目标。 2.2教学思路和教学目标的建立近年来,大学教育围绕着培养高素质的创新型人才为中心,因此在自主学习型教学模式下,物理化学实验的教学思路也应该围绕这一主题,建立新的教学思路和教学目标。这就要求物理化学实验课程对学生的培养不仅仅是使学生深化物理化学的理论知识和掌握物理化学领域的基本操作技能,更要注重培养学生发现问题和解决问题的基本素养和科研能力。在自主学习型教学模式下,物理化学实验教学目标应该强调学生自主实验的主动性,将学生自主实验的学习能力也作为教学目标的一项指标。学生按照教学大纲的要求,在任课教师的指导下能够自行制定实验的计划和进度,进行自我管理和评价。这样克服了传统教学模式教师占主导地位的弊端,发挥了学生的主体作用。也许物理化学实验课的前期教师讲得很生动形象,学生也产生了学习兴趣和热情,但如果后期不注重理论联系实际,学生的这种学习热情也会慢慢地减弱。就算教师讲了很多有关物理化学对社会发展的贡献,但是如果学生看不到物理化学实验在其专业中的作用,就会产生物理化学实验与其专业没有多大联系的想法,进而会慢慢产生抵触情绪甚至应付心理。因此,教师在物理化学实验教学过程中,要不断拓展知识面,与时俱进,经常阅读相关的科技文献,根据各专业的特点,找出该专业与物理化学实验的契合点,通过形象生动的实例和实验过程中的各种现象,对其加以阐述,进一步培养学生学习的兴趣。 2.3合理科学的实验成绩评定方法的建立为了培养出具有自主学习能力和创造力的学生,达到物理化学实验课程的设定目标,激发学生学习物理化学实验课程的学习兴趣,那么在新的自主学习实验的模式下,新型物理化学实验成绩的评定方法也应该随之而建立。新型的物理化学实验成绩评定方法的建立应该灵活多样,我们对学生物理化学实验成绩评定由原来的单一实验报告百分制转化为采用多层次的五个级制。考核内容可以包括以下五个部分:(1)考勤(10%)。要求学生至少提前5~10min进入实验室,不无故旷课和早退;实验过程中不大声喧哗,不玩手机,没有特殊情况不离开实验操作台。(2)预习报告(15%)。实验前,学生应该查阅相关资料和实验操作手册,了解实验原理、仪器的工作原理及使用、实验步骤、注意事项以及实验的思考题,并将这些写在实验报告上,教师实验前仔细检查并登记预习成绩。(3)实验操作(20%),实验过程操作应规范、正确,实验数据不弄虚作假,实验过程中认真观察实验现象,并将实验数据认真详细地记录在实验报告上,实验结束由教师签字确认,实验数据不正确应重新实验。(4)值日(5%)。实验后整理自己实验台面的仪器,药品放回原处,擦洗台面,当天值日生要打扫实验室地面,由教师检查批准后方可离开。(5)实验报告(50%)。学生能够独立根据原始数据实事求是地处理,可以用一些常用软件,例如excel、origin等进行数据分析处理、绘图,并对思考题以及实验过程中出现的问题进行讨论。 3结语 针对当前独立学院物理化学实验教学实际存在的问题,提出了一些相应的措施和建议。实验教学作为高等教育的重要部分,独立学院自主学习型物理化学实验教学还需要不断探索、不断改进。我们在物理化学实验教学中进行了探索性工作,接下来的任务还很重。例如,开设开放性的实验室和开发一些新的设计性实验;加强理论教学和实验教学的联系;将实验课程内容渗透到独立学院的一些专业,打通它们之间的壁垒,从而开设一些综合性实验;建立更科学合理的评定方案等。通过探索性实践,独立学院的自主学习型物理化学实验教学模式改革也取得了初步成效。只要不断进取,独立学院自主学习型物理化学实验教学模式将会取得更显著的成效。这也更加坚定了独立学院的物理化学实验教学始终要立足于培养应用型人才,为学习其它后续专业课程打下坚实的基础。 作者:杨慧芳朱方单位:常州大学怀德学院基础化学实验室 物理化学论文:物理化学教学方法论文 1充分利用启发式教学方法,调动学生积极性 教师可利用启发式教学方法把物理化学中比较抽象,不容易被学生接受、理解的知识,巧用生活中的实例,言简意赅解决问题。既能激发学生的学习兴趣,又能吸引学生听课时的注意力。如,讲稀溶液依数性时,提出问题,为什么冬季下雪时,城市道路路政人员在路面撒食盐?学生讨论归纳,是应用依数性的凝固点降低原理。医院输液用生理盐水浓度0.9%,葡萄糖注射液浓度5%,高于或低于这个浓度是否可以?会出现什么症状?最后用渗透压原理说明生理盐水和葡萄糖注射液,是人体血液中红细胞和血浆正常渗透压维持平衡而配制的等渗溶液。 2充分使用标准简洁普通话教学,增强师生互动 少数民族学生多数汉语基础差,听课有一定难度,教师在授课过程中必须顾及这些民族学生,授课中要控制好合适的语速。少数民族学生先把汉语转化为自己的民族语言再进行思维和分析。理解记忆需要一个过程,用标准普通话讲授,授课内容深入浅出,避免个人的方言,避免冗长的句子和生僻词语,以及文言文和歇后语。这样才能有助于学生对课本知识理解,有利于少数民族学生吃透教材,掌握知识点。另外,在讲授临界状态时,CO2临界温度与压力对应关系,即P-V图,让学生提前预习,课上师生互换角色,少数民族学生充当“小老师”,充分发挥学生的主体作用,既促进物理化学专业课的学习,同时提高少数民族学生的汉语言表达能力,增加其锻炼机会。 3综合利用板书教学与多媒体教学,提高课堂听课效率 少数民族学生汉语水平不高,教学过程中,完全依赖多媒体这种教学手段,学生会觉得是在“看电影”过眼烟云,热力学公式特别多,公式推导这个环节,切不可图省时省力,离开传统的板书演示。一定要在黑板上认认真真地详细推导和讲解,让学生紧跟教师的思度,掌握推导的技巧和技能。当讲授Bi-Cd相图,用步冷曲线绘制相图时,用动画flash将课本中的文字和简单的插图转化为生动、有趣的视听语言展现在学生面前,可起到事倍功半的效果。 4采用“精讲多练”,注重讲授习题的解题方法 少数民族学生普遍反映,“物理化学课上讲的能听懂,课后看书也能看懂,就是做题时不知从何下手”,或者,不知该用哪一个公式合适。解题时学生缺乏灵活应变能力,原来题目上稍微改动一些条件、更改一下数据顺序,学生就束手无策。针对这种情况,教师备课时准备些有针对性选择题、判断题,课上教师讲授完新课,及时让学生练习,加强对概念,定律的理解。对学生提出明确要求:这些题必须记笔记。在做作业之前,多举各种类型的例题,让学生能独立完成作业,学生若抄袭作业一次,从平时成绩中减去3分。利用课外时间专门给学生安排习题课和辅导课,并详细分析讲解作业习题。在讲解化学平衡习题时,给学生讲清楚,在解题以前首先必须对题目进行仔细分析。分析的一般步骤是:写出正确的化学反应式,并配平;写出反应物或产物的起始浓度或压力;找出反应物或产物的平衡浓度或压力;写出化学反应的标准平衡常数。 5注重实验教学,培养学生动手能力 指导少数民族学生物理化学实验,不是单纯的“照方配药”,而是让他们深入思考为什么这样做实验?为什么会有这样的现象?比如做乙酸乙酯皂化实验,让学生明白为何要测电导率。总之,教好少数民族学生物理化学并非易事,以上只是作者在物理化学教学中的一些体会。当然,对教学方法的认识和探索是永无止境的,我们还在不断研究、探讨和改进,希望在今后的教学过程中,可以取得更好的效果。 作者:王颖吴瑞凤杜玉英曹永范单位:内蒙古工业大学 物理化学论文:药学专业物理化学教学论文 【关键词】教育,药学;物理化学;教学 物理化学是研究化学体系行为最一般规律的学科,在培养创新能力方面有其他课程无法替代的作用。由70多位专家参与撰写的自然科学学科发展战略调研报告《物理化学》卷中指出[1],实践表明,凡是具有较好物理化学素养的大学本科毕业生,适应能力强,“后劲”足。由于有较好的理论基础,他们容易触类旁通、自学深造,能较快适应工作的变动,开辟新的研究阵地,从而有可能站在国际科技发展的前沿。随着大学基础课程的改革,药学专业物理化学所安排的内容多,课时少,如何提高教学质量就成了很大的难题。笔者现介绍药学专业物理化学教学的一些体会。 1理论联系实际,激发学生的学习兴趣 很多学生认为物理化学是非常难学的一门课程,都是抽象的、枯燥的理论,从而产生厌学心理。“兴趣是最好的老师”,作为教师要从兴趣入手,引导他们喜欢并且学好这门课程,教师应更多地介绍物理化学与药学的联系,激发学生学习的积极性。例如讲授“相平衡”时,介绍超临界二氧化碳提取药物的知识,它是利用了物质在临界点附近的奇异性,利用无毒、不残留的二氧化碳代替水或有机溶剂作为萃取介质,将高压下萃取的物质经降低压力分离出来的一种把萃取与分离两个过程合为一体的新型提取分离方法。对于那些热不稳定或易被破坏活性成分的药物,采用这种方法提取优于传统的方法,然而这一高新技术是物理化学中临界状态、两相平衡的知识。在介绍相图时,结合药剂型改良的知识。比如,难溶于水的药物溶解后不易被吸收,药效慢,如果与尿素或其它溶于水并且无毒的化合物共熔,用快速冷冻的方法制成低共熔混合物,则尿素在胃液中能很快溶解,剩下高度分散的药物,从而利于吸收。例如,在讲授“稀溶液依数性”内容时,可以列举“北方冬天吃冻梨前,先将冻梨放入凉水中浸泡一段时间。发现冻梨表面结一层薄冰,而里边却解冻了。这是什么道理呢?”实际上,如果能清楚梨中的水不是纯水,而是溶有糖和一些物质的溶液,利用稀溶液中凝固点降低的规律就很容易解释这一问题了。在“胶体”这一章中,医药上用于胃肠造影的硫酸钡合剂,其中就含有足够量的一种高分子化合物——阿拉伯胶对硫酸钡溶胶起保护作用,当患者服用后,硫酸钡胶浆能均匀地粘附在胃肠道壁上形成薄膜,从而利于造影检查。 把理论知识与实际联系起来,让学生感觉到物理化学知识跟我们的生活息息相关,不再是一门枯燥乏味的课程,而是让学生感兴趣的课程。 2有效地组织课堂教学 课堂教学要遵循教师为主导,学生为主体的原则。课堂上教师除了传授知识之外,更重要的是培养学生的思维能力。因此,教师在组织教学活动时,要注意培养学生的创新精神。教师在授课的时候,应采用启发式教学,不能只以老师为中心,平铺直叙,照本宣科。多提出问题,让学生进行思考,采取教师讲授理论和学生参与讨论有机结合起来,让课堂变得生动活泼,教师和学生形成良好互动。这样既能够让学生掌握了知识,又能培养学生的思维能力。 例如,讲授到“热力学第二定律”时,让学生先发表自己对热力学第二定律的两种说法的理解,然后教师再做出总结和归纳。第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原,要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用,由此可见,热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异,这种差异决定了过程的方向,人们就用状态函数熵来描述这个差异。通过学生讨论和教师总结,加深了学生对知识的理解,同时也为后面讲的内容“熵增加原理”作铺垫。 3合理运用各种教学手段 在物理化学传授过程中,针对不同的教学内容应采用适当的教学手段。多媒体的应用使原本枯燥乏味的理论知识,通过具体、生动、形象、直观的形式表现出来,调动了学生学习的积极性,为教师节省了大量板书绘图的时间,加快了知识点的讲授速度,课堂教学的信息量大大增强[2]。例如,物理化学课程有很多现象和性质,可通过直观的图片加以形象说明;对于需要大量图形图像信息展示的相图部分,利用多媒体教学优势更为突出。 在物理化学课程教学当中,有一些内容采用多媒体教学就不能显示出优势。比如,一些重要公式的推导和中间步骤及计算过程,适宜通过引导学生参与并以板书的形式讲解,让学生对公式的来龙去脉有必要的了解。这并不是说要求药学专业的学生掌握公式的推导过程,而是让他们加深印象,明白公式的应用条件和范围,从而能更好地运用这些公式。因此,要挖掘多媒体教学和传统教学的优势,发挥各自的长处,提高授课水平。 4突出重点和突破难点 对于药学专业的学生来说,在较少的课时内讲解完物理化学这门课,学生很难理解全部内容。因而要做到有的放矢,吃透教材,分清主次,突出重点,突破难点,学生才能掌握好必修的内容,在有限的时间内学到相应的知识。比如“相平衡”中让学生了解单组分和二组分体系的相图和应用即可,而对于比较复杂的三组分体系的相图可以不介绍。 例如,在等温等压条件下,我们用Gibbs自由能的改变量ΔG来判断化学过程的方向和限度,但为什么可以用ΔG≤0来判断等温等压下过程自发进行的方向和限度呢?学生不能理解,而物理化学正是解决这个所以然的。用ΔG≤-W′判别式指出某个过程是不可逆的,并不意味着此过程就必定是自发的。从两方面分析用ΔG≤0能对等温等压下过程自发进行的方向和限度[3]。①W′≠0时,如果ΔG>0,由ΔG≤-W′,必然有W′<0,这说明环境对体系作了非体积功。所以,此不可逆过程是一个非自发过程。如果体系内发生自发过程,即体系对环境作非体积功,W′>0。由ΔG≤-W′,必然是ΔG<0。这就是说在等温等压并且作非体积功的情况下,体系发生自发过程,必然引起自由能的减少,一直到自由能最小时,ΔG=0,达到平衡状态。②W′=0时,体系与环境之间不作非体积功,则ΔG≤-W′式变为ΔG≤0。这样,ΔG>0的过程就不存在。体系若有自发过程发生,必定是不可逆的,即ΔG<0。这就是说在等温等压和不作非体积功的情况下,体系发生过程,必然引起自由能的减少,一直到自由能最小时,ΔG=0,达到平衡状态。从以上两方面来看,不管体系是否作体积功,在等温等压下,自发过程总是朝着自由能减少的方向进行,直到最小值时,ΔG=0,达到平衡状态。因此,可以利用ΔG≤0来判断等温等压下过程自发进行的方向和限度。通过详细讲解,让学生能更好地理解难点。 5借助类比法讲清物理化学规律 在物理化学教学中,往往要介绍一些较难理解的规律。人们接受新知识的能力,在很大程度上依赖已掌握的知识,教学中可借某些新旧知识间存在着形式上或性质上的类似,通过类比诱导,使学生建立新概念和认识规律,从而避免单纯枯燥地解释意义。 有些物理化学规律,初看并无类似之处,但只要认真思考,注意捕捉它们在形式上和物质上的相似之处仍然可以类比,达到深刻理解的目的。例如,温度对化学反应速度的影响规律即阿累尼乌斯方程式lgK2K1=Ea2.303R(T2-T1T1T2)和温度对化学平衡常数的影响规律lgK2K1=ΔHθ2.303R(T2-T1T1T2)也有形式上的类似。但二者的含义不同,前者当反应的活化能为已知时,则可以从T1温度的速度常数K1计算在另一温度T2的速度常数K2。后者是当等压热效应为已知时,则可从T1温度的平衡常数K1计算该反应在另一温度T2时的平衡常数K2。这样用类比法讲授物理化学规律,避免了学生容易出现的离开化学实质,把定律作为数学公式来记的弊病。 因此,在物理化学教学中,恰当运用类比,可以少费口舌,化抽象为具体,学生接受新知识的过程变得自然、亲切,又觉得新鲜而不重复,学生获得的知识确切、清晰,又印象深刻。需要注意的是,运用类比法讲授新课时,应使学生明白“类”只是类似,“比”只是比较、推理,“类比”并不是“等于”。这是因为事物都各有自己的特殊内在本质和规律,类比只是认识事物本质和规律的一种思维方法。 6小结 以上是笔者对药学专业物理化学课程教学方法的体会。通过问卷调查,让学生从9个方面评价教师的教学效果,结果见表1。从表1可以知道每一项的满意率都超过了70%,说明这样的教学方法得到大部分同学的认可。物理化学这门课理论性强,抽象难懂,是最难学的基础课程之一。另外,药学专科生的基础差,底子薄,因此学习这门课程就更困难。尽管教学方法得到大部分同学的认可,但是也存在很多不足之处,例如,有些知识点讲得不够具体,对于公式的应用,所举例子太少。 物理化学论文:物理化学教学改革论文 摘要:物理化学课程是化工技术类专业必修的一门重要的专业基础课。因其内容抽象,故老师难教,学生难学,笔者结合教学实践,提出了一些改革措施,激发了学生学习兴趣,提高了学生学以致用的能力。 关键词:物理化学;改革;结合 物理化学是物理学与化学交叉的边缘学科,是化学学科的一个重要分支,是化学学科的理论基础。该课程是化工技术类专业一门必修的重要的基础课,它在化学与化工人才培养中有负有极其重要的作用,对学生科学世界观和综合素质的培养、动手能力和创造思维能力的培养起着至关重要的作用。因此必须加强物理化学课程建设,不断深化教学改革,提高教学质量,创建精品课程,才能完成时代赋予我们的使命。 物理化学教学改革包括教学内容(即教材)改革、教学过程改革、教学方法手段改革、教学管理(包括教学时间、教学安排、考试内容、考试方法、评分标准等等)改革。 1教学内容改革。即教材改革 我们先后使用了天津大学王正烈主编的《物理化学》第一版、第二版,教学过程中,不断选用新教材,对老师来说要加重负担,要不断写新的备课笔记。但我们体会到,写备课笔记可以加深对内容理解,提高教学效果。近些年来由于量子力学、微电子技术、波谱技术的发展,新材料、新催化剂、纳米材料的出现,促进了物理化学的发展。因此在教学内容上就不能局限于教材,要把物理化学的新知识、新成果介绍给学生。 2教学过程改革中。采用“六个相结合” ①宏观与微观相结合。对于难理解的概念,先从微观上解释,说明其物理化学意义,再从宏观上形象化。比如介绍熵的物理意义时,我们可以将红墨水滴入水中,红墨水不断扩散。系统混乱度逐渐增大,来描述熵是系统混乱度的量度。 ②理论与实际相结合。例如讲孤立体系熵增加,而开放体系因为可以有负熵流,可使开放体系熵减少。教学中联系生物体成长、壮大、死亡过程与熵的变化情况;还联系我国的改革开放政策,孤立体系——“一个封闭的山村”,熵值会越来越大,发展的动力就越来越小,经济落后,人民受穷,而要改变面貌。必须改革开放,把山村变成开放体系,“要想富先修路,少生孩子多种树”,引进外资、引进先进科学技术,就是引进负熵流,使体系熵值减少,才能快速发展。这样既加深了对熵定律理论的理解,又能从自然科学角度说明党的改革开放政策是正确性。 ③内容与方法论相结合。对物理化学中一些原理、定律的建立,除了要讲清原理的内容外,还要说明该原理是采用何种研究方法得来的。例如讲理想气体、理想溶液、理想吸附时,向学生说明这是采用理想模型法得来的;讲可逆过程时,说明这是采用科学抽象法得来的;讲标准燃烧热、标准生成热、标准电极电位等时,说明这是采用相对数值法得来的。还结合教学内容向学生说明逆向思维、发散思维、类比思维方法的运用,教学中注意培养学生创造思维能力。 ④基础知识与前沿知识相结合。在教材的每一章末尾。或习题课上,介绍与本章内容相关物理化学前沿新知识、新理论、新成果、新技术。 ⑤课堂教学与教学研究相结合。在课堂教学中,要把教学研究成果结合进去。例如在讲熵判据时,结合教研论文“对化学热力学熵判据的讨论”,来讨论“熵总是过程方向的判据吗?”,在讲化学平衡移动时,结合教研论文“反应组分浓度对化学平衡的影响”,来讨论“增加反应的浓度平衡一定向产物方向移动吗?”等等。 ⑥理论教学与化工生产相结合。我们是职业院校,培养的大多数学生将来要到化工生产第一线,因此更要注重实验环节,增强学生学习兴趣,培养高技能,高水平的应用性人才。例如在讲化学反应速率时,结合工业合成氨的具体状况。探讨如何提高反应速率,增加氨的产量。3习题课是提高教学质量的重要环节 物理化学课程是一门十分强调概念、定律和逻辑推理的理论课程。要学好它很不容易的,物理化学被认为是化工技术类专业中最难学的课程。难学的原因在于它有许多基本概念、基本定律,非常抽象不好理解,不好掌握,习题难解。我们在教学实践中体会到,要化难为易。提高学生学习积极性,除了上好理论课外,习题课是一个重要的、必有可少的环节。学过物理化学的人都知道,必需多做习题。在解题过程中,加深对理论的熟悉与理解,培养分析问题、解决问题能力,解题过程是理论联系实际的过程。上习题课要象上理论课一样,认真备课、写好教案。我们习题课的内容一般包括下列几个部分: ①扩大知识面的新理论、新知识介绍。 ②归纳总结一章中所学的知识。学生每节课所学的知识往往是“零碎”的感觉、片段的知识,只有把它们联系在一起,形成相互关联的知识系统,才能更深刻理解,更好掌握。为此,每一章学习后,我们帮助学生把一章中所学的知识点以“联络图”形式进行归纳总结。 ③总结学生作业中问题。对学生作业中的错误,特别是典型的有代表性的错误要及时指出,对有特色的解题技巧要介绍推广。 ④组织讨论思考题。一般教材的每章后面,都有一些思考题。我们先布置给学生先思考、解答,习题课时进行讨论讲解。 ⑤做一定数量的练习题。每章学习后,我们都印发给学生一些数量的练习题,其中选择题20个左右,计算题5至8个。这些练习题都是历年教学中精心挑选出来的,有代表性,有一定的难度。我们一般提前发给学生,要学生先做一遍,上习题课时,老师选择其中典型试题讲解。 4把现代化教学手段应用到物理化学教学中 20世纪90年代以来,计算机技术与网络技术飞快发展,多媒体计算机集文字、声音、图形、图像、动画、影视等为一体,突破了时空限制,虚拟现实。多媒体计算机与网络成为重要的教学手段、教学工具,把多媒体计算机应用到教学上,实现教学现代化。多媒体计算机在教学上应用,使教学的思想、教学的理论发生了变化,教学手段、教学方法、教学观点与形式发生了变化,课堂教学的结构与内容、课外辅导的内容与形式、考试内容与方式、学生成绩评定的标准与手段等发生了变化。国内外的大量实践表明,进行计算机辅助教学,提高了教学质量,提高了学生的素质。把多媒体计算机和网络技术应用到教学中,是教学改革的一个重要方向。计算机辅助教学有以下建议和思考 ①编制课堂教学的电子教案与教学课件。 ②对教材的思考题、练习题、习题进行详细解答。并且输入到计算机中,形成word文档。 ③编制计算机辅助教学课件(CAI)。 ④建立《物理化学教学辅导网站》,开展网上自学、网上练习、网上讨论等。 ⑤编制、交流物理化学实验课件。实验课件中,有实验模拟课件、实验演示课件、实验教学课件、实验数据处理课件等。编制《物理化学实验试题库》用于实验考试、考核。 物理化学论文:民族地区物理化学论文 1教学评价 传统的实验评价体系,虽然强调了平时实验表现的重要性,但由于实际实验教学中,教师担当了保姆的角色,常忙于帮助学生解决实验中的小问题,无法真正仔细观察学生实验表现。同时对于每个具体实验没有细化的考核指标,因此对学生学习效果的评价主要根据实验报告及实验笔试成绩。 2物理化学实验教学中存在的问题 物理化学实验作为是一门实践性课程,在实际教学中常出现与实践课程不符的情况。首先,由于教学内容主要为基础性验证实验,所以存在照方抓药、照葫芦画瓢的问题:实验在教师精心安排下进行,即实验内容有指定的教材,实验仪器设备经过调试,实验试剂及药品提前配好。上课时,先由指导老师详细讲解实验原理、步骤以及仪器的使用注意事项,才由学生在指定的时间内完成实验。其次,在整个实验过程中,实验教师充当保姆的角色,学生往往疏于思考,为实验而实验,甚至出现由于仪器插头没插上,仪器无法运行,学生找不出原因,这样让人啼笑皆非的事情。最后,由于仪器有限,学生通常被分成小组,分组进行实验,由此出现部分学生不参与实验,只是进行实验记录等简单工作,因而出现不会操作实验仪器设备,更无法提高实验技能。 3结合实际在民族地区师范院校进行 物理化学实验教学改革针对上述问题,有必要进行物理化学实验改革,提高学生的学习效果,真正提高学生综合素质,培养创新精神及实践能力。为了提高物理化学实验教学效果,实验改革可以从以下几个方面入手。 3.1充实教学内容 在基础性验证实验基础上增加开放式物理化学实验。开放式物理化学实验带有综合性和设计型实验的特点,以学生自学、自主活动为主,教师只提供必要的帮助和指导。作为少数民族地区的师范类高校,由于学生知识储备、动手能力都不能和其他地方师范类院校相比,加之现有实验仪器又和综合性大学存在差异。本着创新即为充分发挥学生主动性、调动学生实验热情、培养和发展创造能力,在实验内容上应更多关注能对未来教学工作提供教学信息的实验内容,如:日常生活中的化学,包括洗衣粉表面活性的测定、牛奶中蛋白质含量的测定、柴油燃烧值的测定,环境保护相关的话题如含酒精汽油的燃烧性能、蔬菜中重金属含量的测定等。这些实验内容虽不具有研究的创新性,但对学生却是更具吸引力。 3.2采取灵活自主的实验设计 对于开放性实验部分取消具体实验安排,由学生自行查阅资料,设计实验方案,提出所需仪器、药品。为了培养学生的创新能力,将易做实验做出新意,可附加要求:如牛奶中蛋白质含量的测定,要求学生利用现有的不同仪器提出至少两种实验方案;在固体燃烧值的测定基础上要求学生测定液体燃烧值,如添加二茂铁对柴油燃烧值的影响。实验过程完全由学生自行完成,过程中遇到的问题,老师只是帮助分析原因,把问题的最终解决权交给学生,让学生在解决问题中体会到实验的乐趣。总之,整个实验过程中强调学生的主体作用,大到设计实验方案、测试数据、分析实验结果,小到查阅资料、组装实验仪器、配制实验溶液均由学生自行完成。在实验过程中提高学生独立思考、自主安排、自由发挥的能力,激发学生的求知欲,培养了学生的创造性思维和创新精神。 3.3健全科学、合理的评价体系 改变传统评价体系,实验指导教师摆脱保姆角色,成为评判者。在实验过程中,观察学生实验情况,并细化每个实验的得分点,提高课堂表现及开放实验的得分百分比,使实验成绩与学生的实际表现紧密联系,调动学生参与实践的积极性。 4民族地区师范院校物理化学实验教学改革实施的思考 通过物理化学实验教学改革可以加强学生的独立性,培养自信心,锻炼意志力。但由于民族地区学生自身的特点,在实验教学改革时需要注意以下几点:(1)根据学生总体素质的实际情况,注意学生在实验过程中创造能力的发挥,而不应过多强调实验内容是否具有最新的科学研究价值。因为实验教学改革的主体是民族地区师范类学生,生源大多来自欠发达地区,总体素质无法与发达地区相比,所以应注重于创新理念的传达,过多强调科研价值势必打击学生实验热情,更难激发其创新信心。(2)开放性实验的时间安排上,应放在基础实验结束后,时间安排上应更宽松,让学生可以充分拓展自己的潜能。开放性实验个数上不应过多,应该少而精。(3)在实验改革中要强调实验过程的团队精神,使学生在实践环节培养团队意识,为学生日后的学习、生活打下良好的基础。 5结语 物理化学实验作为高师生化学教育专业基础实验课程,对培养学生创新精神、实践能力以及团队精神均具有重要作用。只有结合民族地区师范院校自身实际,进行物理化学实验教学改革,才能真正提高实验教学效果,为培养学生成为合格的教师打下良好的基础。 作者:蒙丽丽 朱汝葵 单位:广西师范学院化学与材料科学学院 物理化学论文:实验教学与物理化学论文 1构建实验课程体系及优化教学内容 俗话说“万丈高楼平地起”,扎牢基础,利于提高学生的创新能力。我们构建了循序渐进型的物理化学实践课程体系“基础实验综合性设计性实验和开放性实验”,利于提高大学生的自主学习和创新能力。基础实验,按照已拟定的实验方案测得实验数据,用数学原理和方法科学地处理实验数据,使学生对理论知识有一个较直观和深刻的理解[7];综合实验主要培养学生自主学习和独立思考的能力;设计性实验、开放性实验及研究创新实验以培养学生分析问题、解决问题的能力。学生掌握不同层次的实验要求及实验技能,初步建立起研究科学问题的方法和态度[8]。物理化学实验是南昌航空大学的应用化学专业、应用化学专业春晓班及材料化学专业等的基础课程。以春晓班为例,物理化学实验课程学时为64学时,分两个学期进行,是一门单独设立的实验课。实验内容由热力学、动力学、界面现象、设计性实验(表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析)、探索研究创新型实验(B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究)等组成。其中基础性、综合性实验为40学时,设计性、开放探索性实验24学时。此外,为提高学生的兴趣,南昌航空大学组织学生可以申请“三小项目”即“小发明、小创作、小制作”,这些小项目具有一定的难度,使学生有机会了解本学科发展的前沿,激发学生的求知欲望和探索精神,提高实践创新能力。例如:结合物理化学光、电、磁及吸附等方面的知识,在2013年,2011级应用化学专业春晓班26名学生中有8名学生作为第一申请人申报第八届南昌航空大学“三小项目”成功,占30.8。其题目有:“去除水体中汞的选择性石墨烯—胸腺嘧啶复合物的合成与性能研究”“一种石墨烯复合纳米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光电催化处理装置”等。 2改革实验教学模式及教学方法 向学生开放物理化学实验室是培养创新性人才的重要举措之一[9]。开放物理化学实验室的教学模式,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,让学生接触到科研前沿的很多最新的成果,从而从根本上引起学生对实验课的兴趣和重视[10]。传统的灌输式教学过程中,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行了详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥[11]。为此,我们将实验的顺序调整为:“基础实验综合性设计性开放性实验”。在第一次实验时给定设计性和开放性实验题目,随后学生先做基础实验,在课后根据自己选定的实验项目积极地查找文献,寻找合适的方法在实验室进行,如果在课内没有完成实验项目,可以与老师预约时间来进行未完成的实验。逐步推行开放式实验教学模式,重在吸引学生主动参与科研实践活动。还充分发挥现代教育技术在实验教学中的作用。将一些仪器设备的操作、基础实验制成多媒体视频;鼓励学生用计算机来完成实验数据的处理,利用Excel或Origin软件进行数据处理不但速度快而且准确性高,规范物理化学实验数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础[12-13]。 3完善实验课程考核体系 为了较为客观全面地评价学生实验的真实水平,必须完善实验课成绩评定方式。考核内容包括预习、操作、纪律、实验报告和实验结果等;将考核的形式多样化,主要从操作前的提问、操作是否规范、是否有原始记录、对自己方案的可行性进行论证及可视化总结等方面进行综合考核。客观全面的考核评价体系有利于调动学生的学习积极性,培养其综合能力,养成良好的实验习惯和科学态度。 4学生培养成果 近年来我院本科生在部级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学《磁性铜离子印迹聚合物的合成与性能研究》获得三等奖;在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学《新型复合光催化剂的合成及光催化降解有机染料性能研究》获得一等奖;李蕾等同学《废弃锂离子中钴酸锂的高效浸出技术研究》获得三等奖。这些成果大部分都与物理化学的知识息息相关,基础与创新并重的实验教学模式对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。 5结束语 加强物理化学实验教学的改革,更新教育理念,从物理化学实验课程体系优化、教学方法的改革及考核体系的完善等方面入手,以创新能力培养为优秀,实验教学内容实行“基础实验综合性设计性开放性实验”循序渐进教育模式,基础与创新并重,重视实验过程,建立科学的全面的考核评价体系,改善教学效果,利于把基础扎牢,提高学生学习兴趣和科研创新能力。 作者:陈萍华 蒋华麟 舒红英 邹建平 钟劲茅 吴美凤 王芊 单位:南昌航空大学 物理化学论文:教学改革与物理化学论文 改革后的物理化学课程,将原有的理论课程96学时和实训课程24学时,共计120学时的教学任务整合成一门60学时的项目化教学课程。全部教学过程包括五个项目大类,分别是化学热力学、化学动力学、相平衡热力学、界面现象及分散性质、电化学系统和电解质溶液。教学中除学生必须掌握的常规理论知识外,设计了17个实训项目,它们是恒温水浴性能测定、溶解热的测定、凝固点测定、蔗糖水解常数测定、电导率测定、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定、过氧化氢的催化分解、完全互溶双液系的平衡相图、饱和蒸汽压的测定、洗衣粉的合成和餐具洗涤剂的制备、肥皂和洗衣粉的性能比较、溶液表面吸附的测定、临界胶束浓度的测定、溶胶和乳状液的制备及性质研究、界面法测定离子迁移数、电导法测定弱电解质的电离常数、原电池电动势的测定及其应用。这17个实训项目贯穿于整个教材,教学过程中根据实际情况,可以先讲理论后进行实训,也可以先实训后讲理论课,具体问题具体分析,教学方法更加灵活多样。 教学中本着加大实践教学的原则,学时分配上理论与实践各占50%,学生全部课程有一半的时间是在教室上课,另一半时间全部用来做实训和完成实训报告,全面锻炼学生的动手操作能力。实训报告在课堂上完成,及时上交,不占用课余时间,也不留课后作业,大大减轻学生课余时间负担,为同学营造一个轻松、积极的学习环境。关于理论教学部分,课上采用多媒体教学方式授课,结合大量的图片和动画将抽象的理论知识形象化,便于学生理解和掌握。物理化学内容有其自身的逻辑联系,学生必须独立进行归纳,才能把课本越学越薄,使知识融会贯通。为了有利于学生对课堂知识的巩固,将理论部分重点内容以习题册的形式发给大家。教学中,课程组教师重新制定了教学计划和课程整体设计方案,在理论联系实际的基础上,注重以教学内容为依托,锻炼学生通过实际动手操作理清课堂知识的相关理论。同时结合实训报告,培养学生自己动手,自己归纳,分工合作,独立完成,和不耻下问等多种习惯,以提高同学的课堂注意力,发挥他们学习的积极性。 与此同时,学生的期末考核采取理论成绩、实训成绩和平时成绩相结合的形式综合考虑给出。学生期末成绩满分为100分,其中理论部分占50分,以考试答卷的形式体现,考试时间1个小时;实训部分占40分,以实训操作和实训报告来体现(其中实训出勤分值占20%,实训操作分占20%,数据处理占40%,实训报告完成情况占40%);平时成绩为10分,通过理论课出勤、迟到、旷课、请假、课堂表现和学生素质等各方面因素综合考虑给出。以此为依据,最终折算出的学生期末考核成绩,其统计数据完全符合正态分布,体现了每一个学生的真实的综合素质水平,效果令人满意。 通过改革,精选教学内容,引入现代化的先进教学手段,将物理化学的课堂教学和实践教学有机的结合起来,使学生用较少的学时高效率地掌握物理化学的精髓并扩大知识面。虽然教学改革的成果较为显著,但是毕竟是第一次实施这样的教学,整个教学过程中还有各种各样的不足,有待进一步改进。例如:学生的教材还需进一步校对和完善;实训设备运转率太高,不利于设备的正常维护;与教材配套的习题册也需进一步扩充;理论教学的多媒体课件还需进一步改进,使其具备形象化、简单化和条理性。随着教学改革的进一步实施,相信以上问题一定会逐步解决,物理化学的教学改革成果也会更加明显,真正做到使学生学有所得,学以致用。 作者:闫碧莹 郭俊锁 魏凤琴 单位:乌海职业技术学院 物理化学论文:物理化学与化学实验论文 1课程教师全程指导所有实验项目 物理化学实验中涉及热力学、动力学、表面化学及结构化学,知识面广,实验项目多,都是由一个任课教师进行全面指导,这就要求指导教师要精通所有实验项目的内容、详细操作及可能存在的问题,还需要在实验前准备各实验项目所需的实验仪器及试剂。这样的上课方式,不利于实验项目的更好进行,毕竟每个老师都不是全才,严重增加了教师的准备工作。要求任课教师完全弄懂每个实验项目,对实验指导教师提出了更高的要求,也不利于教师的发展。 2学生实验积极性不高 一般在实验的第一节课已经向学生说明实验前要预习,进实验室时要有预习报告。但是学生对实验的积极性不高,预习报告完全是为了应付检查才写的,这是目前大学生普遍存在的一个现象。教师进行原理、实验内容讲授时,少部分学生属于游离状态,教师在演示实验操作时,学生没有认真注意细节内容,真正到他们进行实验时,问题出现了,不懂得如何解决,而一味的在书本上找答案,还是没能最终解决问题。遇到此类情况,甚至有些学生干脆就不思考,任由错误的发生。由于需要分组进行实验,小组中有个别学生基本都没有亲自动手操作过,在实验过程中表现得很不积极。 3学生抱“应付”心理进行实验数据处理 物理化学实验中测定数据多,这就要求学生具有一定逻辑思维能力对实验数据进行处理,这也是探究实验机理、剖析实验内容的必需步骤。有部分学生完全不理会实验数据处理是否正确,只是一味凭感觉简单处理;有一部分学生是没有真正明白原理,引起处理数据不完整;还有一部分学生查阅后采用软件进行处理,但是由于不知所云,所以很多也都只是给出了图形。比如在三液系组分相图的绘制中,很多采用了某些理论课提供的软件画图,只是纯粹的画图,当问到三角坐标中每个点具体代表什么,学生没法回答。基于以上的情况,主要的根源还是学生要完成实验报告的任务,只能这样的应付了事。这对培养学生技能及解决问题的能力,起不到任何作用。但是基于现状,有些事情无法完善。因此,某些时候,针对这些好学又不是很明白处理原理的学生,需要更加耐心指导,注重不同类型学生心理素质的培养[3]。 4简单的考核方式 物理化学实验课程一般都是考查课,通常采用平时实验报告及平时表现进行综合给分。但是实验报告都是组员之间相互讨论给出,甚至有些都是抄袭过来的,并且对于平时的表现也不好衡量,该课程考核结果不是很满意,所以应该思考下能否改变现有的考核方式。 5针对存在的问题,提出可能性的应对方案 物理化学实验教学中遇到的这些问题,通过多个班级的教学,发现可以通过以下方式进行改善。(1)适当增加某些实验项目仪器,减少小组人数,加强学生动手操作机会。(2)可以通过细心指导学生,及时纠正学生在实验操作中的错误,并根据专业不同设置1~2个与专业相关度较大的设计性实验,从而提高学生实验的积极性。(3)加强学生实验技能,提高分析问题、解决问题的能力,更多体现在数据处理上。物理化学实验数据多,一般采取图解法进行数据处理。但是该课程一般开设在大学第三学期或者第四学期,甚至有些班级分析化学实验及物理化学实验同步进行,理论基础比较少,在数据处理上的逻辑思维能力较差,增加了学生实验报告的难度。因此,可以在数据处理上详细解释原理的应用,也可借助计算机软件,演示计算过程。所以要求指导教师耐心详细地给学生进行解释。(4)由于仪器设备套数较少,可以采取循环式教学,并且由几个物理化学实验教师同时进行,每个班可以分成若干组,尽可能在同一个时间或者在两次上课时间完成,便于学生安排时间,否则会导致一个班的部分学生在上课,另一半的学生在休息,不好协调;同时也利于任课教师开展相应功课,使得教师能够专攻两到三个实验项目,做到更加熟悉实验项目,上课效果会更佳。(5)在条件允许下适当安排开放性实验室。很多高校实践证明开放性实验有益于学生能力的培养[4-5]。(6)改变考核方式。考核结果可以结合实验报告、平时实验表现及最后一次课的考核。主要是要根据专业性质,设计一个实验,考核学生的综合能力及数据处理能力。 作者:翁艳英 单位:广西民族师范学院 物理化学论文:实验教学物理化学论文 物理化学实验同其他基础化学实验最明显不同之处就在于物理化学实验要采用大量的仪器设备,几乎每个实验都要用到一套较为复杂的仪器设备。而仪器设备一旦出现故障就要终止实验,既耽误学生实验又要花时间修理,影响正常教学秩序的进行。因此,实验教师要认真阅读仪器设备说明书,根据操作规程、按照教学实验要求进行调试,熟练掌握仪器设备的性能参数、构造、工作原理和使用方法、注意事项,特别留意仪器在实验中最容易出现的故障[4]。只有这样才能引导学生正确操作仪器,遇到仪器故障时才能快速分析原因,引导学生自己动手解决问题。最后,预作实验。把实验内容的每一个环节都亲手做一遍有助于了解仪器性能,熟悉实验过程中可能出现的现象和结果。当学生在实验中再遇到这些问题时,能过及时帮助学生分析现象产生的原因,给出合理的解释。 1督促学生做好实验预习 物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。 2实验药品选择不必拘泥于教材 在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。 3全面考核学生的实验教学成绩 以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。 4结语 改革后的物理化学实验教学方法更有利于培养学生的实验操作能力和科研创新能力,提高实验教师的自身素质和责任感,提高物理化学实验教学的质量。 作者:王楠 石月丹 徐凛然 物理化学论文:应用型物理化学论文 一、使理论与生活实际相联系 像介绍表面张力时,就与学生一起做一个熟悉的肥皂膜游戏,边做边提问并讲解,让学生自己发现力的存在和力的方向,之后再让学生画出滴定管下端的液滴、水面下拉环或向下压面时所形成的弯曲液面的表面张力的方向时,学生快速准确地画了出来;在引出微小液滴的饱和蒸汽压与平液面的蒸汽压的关系,即开尔文公式时,就以冬天路边的雪堆,环卫个人是怎么处理的为题,分析原因,得出结论,再从热力学原理推导出开尔文公式,并和学生一起讨论农民为何天旱时锄地,“三北防护林工程”植树利用了物理化学哪方面的原理。这样在课堂教学中设置一些和生活实际相关的有趣的问题,让学生带着疑问和好奇去学习,使学生感到物理化学就在他们身边,生动而具体,从而激发了学生的学习兴趣。 二、使学科发展前沿的新技术和新成果渗透到课堂 物理化学作为一门化学专业的基础课,在本科生的培养过程中,不仅具有为其它课程服务的作用,更重要的是培养学生的创新能力。这就要求物理化学的教学内容也需在原有课程体系的基础上,精简一些次要内容,而把学科发展前沿的新技术和新成果渗透进来,让学生感受到物理化学课程不完全是一些枯燥乏味的概念和公式,而是活生生的现实。另外,物理化学与其他学科相互渗透、相互结合,形成了许多边缘学科,拓宽了物理化学的研究领域。像光化反应与环境科学,生命科学,材料科学及信息科学的关系十分紧密,而光化反应在化学动力学中仅占很小比重,常被忽略,但在讲课时介绍光催化在环境净化和生命过程的应用,开拓学生的视野。在介绍表面活性剂时,引入学生比较关心的石油开采过程,扼要介绍一次开采、二次开采、三次开采等概念,使学生既掌握了表面活性剂的作用原理,又拓展了知识面;在讲解电化学时介绍燃料电池,在讲解真实气体时介绍超临界萃取技术等。教学大纲中虽然没要求这些内容,但可以增加学生的信息量,引起学生学习的兴趣,激发学生的学习积极性。 三、注重教学内容与教师科研的相互渗透 将教师的科研课题或成果直接转化为教学资源或综合性、设计性实验的内容,学生根据自己的专业和兴趣参加到教师的科研中,也可参加大学生创新创业项目,早期介入科研。例如,讲到活度的概念时,就向学生介绍一位研究生的硕士论文的部分内容;讲到接触角时,又给学生介绍我们测定金属溶液与不同种类固体接界时的接触角的过程和结果;讲到langmuir吸附和BET公式时,给学生推出了测定固体比表面的常用仪器-ASAP2020物理吸附仪,并给学生详细讲解测定分析过程。我们还将教师的科研项目二甲醚重整和甲烷重整用的催化剂的制备部分,转化成综合性、设计性实验,要求学生从查阅文献资料开始,自己设计全套实验方案,经指导教师审核后即可进行制备,所得产品直接用于后续的重整反应。对于部分参与科研活动实验结果较好的学生,我们积极鼓励学生整理数据,撰写论文并发表在部级学术刊物上,曾先后在表面技术、天津化工、辽宁化工、化学工程师等期刊上5篇。这样将教学内容与科研课题相互渗透,提高了学生的科研创新能力,还学到了科技论文写作方法,增强了学生的自信心,激发了学生的学习兴趣,调动了学生的学习积极性。 四、采用设问教学法活化物理化学课堂教学 所谓设问教学法,就是从人们公知公认的现象中提炼问题或困惑入手,设计一些与所讲授课程内容相关的问题,引导学生仔细思考分析,展开广泛讨论等解决这些问题。在教学过程中,我们始终坚持一个原则,就是教学的目的绝非是向学生灌输多少知识,学会推导多少个公式,完成多少种计算,而在于激发学生如何去思考与创造,授人以“渔”,而不授人以“鱼”。精心设计问题成为物理化学课堂教学常用的组织形式。通过采用设问教学法,让学生带着问题学,不仅激发学生的学习兴趣,积极参与教学,也让学生学到有关的基础知识,同时还培养了学生的科学思维能力、自学能力和运用所学知识解决实际问题的能力。例如,引出Kelvin公式时,先通过密闭容器中放置的大小不等的汞滴的变化情况,提问学生饱和蒸气压都与哪些因素有关?然后再从热力学角度进行公式的推导,加深了学生对公式的理解,也调动学生积极参与到教学环节中,教师与学生互动,活跃了课堂气氛。 五、建立物理化学教学的知识框架,注重学生的思路和知识点的衔接 物理化学是化学化工类专业重要的专业基础课,也是后续课程化工原理、化工热力学、化工动力学、反应工程、生物化学等课程的理论基础,起着承上启下的重要作用。帮助学生建立一个比较完整的知识框架,让学生进得去出得来,既能灵活应用前面所学的知识,又能为后续课程的学习奠定好基础是关键。为此,我们结合物理化学课程考试方法改革中机考题库的建立,把物理化学课程内容分成六个板块,即化学热力学、化学平衡、相平衡、电化学、界面化学和化学动力学,各知识点之间有机地衔接起来,使学生学习思路清晰,学习过程沿着一条主线,由浅入深、由表及里、由宏观到微观地发展,增强学生的信心和兴趣。 作者:周迎春 张启俭 郭洁 彭淑静 高杰 单位:辽宁工业大学 化学与环境工程学院 物理化学论文:高校物理化学论文 一、实验原理 纯液体的饱和蒸汽压与温度的关系可用克劳修斯-克拉贝龙方程式表示:dlnpdT=ΔH气RT2(1)式中:P为液体在温度T时的饱和蒸气压;T为绝对温度;H气为液体摩尔气化热(J·mol-1);R为气体常数。在温度较小的变化范围内,H气可视为常数,积分(1)式可得:lnp=-ΔH气RT2+B′(2)由(2)式可知,若将lnP对1/T作图应得一直线,直线斜率m=-ΔH气R由此得到:H气=-Rm(3)由图解法先求得斜率m,然后再由(3)式算出摩尔气化热H气。 二、原始数据的处理 启动CurveExpert软件,分别在X、Y两列中输入实验原始数据:实验温度和压差计值。根据实验原理的要求,需要对这两列数据进行变换处理。即X列要加上273.15,将摄氏温度转变成绝对温度;Y列用实验室的大气压进行差减,以得到实验温度下体系内液体的饱和蒸汽压。在软件的Data菜单中选择Manipulation,打开DataManipulation对话框。此对话框可以对数据表中的数据进行加减、乘除、筛选以及排序。点击translate标签,在这里可以对X、Y列中现有的数据进行加减操作;在XTranslationFactor输入框中填入273.15,在YTranslationFactor输入框中填入-754,然后点击Apply。可以看到数据表中X、Y列数据的变化。点击Scale标签,这个标签中可以对X、Y列中现有的数据按一定的比例进行乘除操作。在YScaleFactor输入框中填入-1,点击Apply,将Y列数据变为正值。然后点击Close按钮退出。实验绝对温度的倒数值和饱和蒸汽压自然对数值的计算。在Data菜单中选择Transform,打开Transformation对话框,将数据表中的数据进行函数操作。首先对X列进行处理:在Function框中选择X^a函数,在a=框中输入-1,OperateOn选项中选定XColumn,然后点击OK。同样的方法处理Y列的数值,在Function框中选择ln(x)函数,在a=框中数值保持默认(这里用不到a值),OperateOn选项中选定YColumn,点击OK完成操作。通过上述操作将原始实验数据变换处理完毕。此时,在窗口右下部的图形预览框中,可以看到处理后的数据点所绘制的图形。 三、数据点的线性拟合及实验结果的获取 通过数据点的拟合,获取线性(非线性)方程中的相应系数,是数据处理过程中的重要步骤。饱和蒸汽压测定数据处理,要获取的是所拟合直线方程的斜率,用于计算摩尔汽化热。在软件菜单中点击ApplyFit,其中包含了大部分常见的线性和非线性拟合的模型。选择linear,弹出数据图形窗口。右上角显示标准偏差S=0.00972453和线性系数r=0.9996665。点击左上角的Info按钮,可以看到线性拟合的方程以及方程中的相关系数值。根据线性拟合的结果可知,直线的斜率:m=-4024.21569,由(3)式可以计算出该纯液体的摩尔汽化热:H气=33.457KJ·mol-1。鼠标右键点击数据图形,调出快捷菜单,选择Analyze菜单,出现Analyze窗口,在这里软件可以利用拟合出来的公式进行XY或YX的推算,以获得实验所用纯液体的正常沸点。另外还可以进行积分、微分以及弧度的求算。为了考察CurveExpert1.4软件对实验数据处理结果的准确性,用经典的数据处理软件Origin7.0以及MicrosoftExcel2003对同一组数据进行了处理。结果表明,CurveExpert处理的结果与另外两个商业软件的处理结果一致。 四、结论 CurveExpert作为一款共享软件,体积虽小,但功能强大,操作简单,在注册前并没有功能的限制。通过纯液体饱和蒸汽压测定实验数据的处理,得到了理想的结果。并且所得结果与另外两个商业软件的处理结果一致,完全可以胜任物理化学实验数据的处理。 作者:谢玉忠 孙光延 单位:延边大学 理学院化学系 物理化学论文:进阶型物理化学论文 一、进阶型实验教学模式的构建与实践 传统的物理化学实验大部分采用灌输式教学方法,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥。[2]重视学生实践能力和创新能力的开发,培养创新型人才,已成为当今高校教育改革的优秀。[3]实验教学在培养学生实践创新能力方面发挥着重要的作用。[4]因此,我们在总结实验教学中经验的基础上,对“立足基础知识培养创新思维能力面向科研实践”的三层次进阶型的物理化学实验教学模式进行了探索和实践。 (一)立足基础知识 基础性实验的目的是培养学生掌握基本操作,正确使用仪器;能够认真观察、准确记录实验现象和科学处理实验数据;初步具有查阅手册、工具书及其他信息源的能力,以及实事求是的科学态度、勤俭节约的优良作风。环化学院“春晓班”是从应用化学和材料化学专业新生中选拔的优秀学生所组成的特色班级,以中国工程院曹春晓院士的名字命名。下面以“春晓班”为例介绍物理化学实验立足基础的教学内容。“春晓班”中一共开设了15个实验(共64学时,分2个学期进行),其中10个实验为基础性实验(共40学时),占总实验学时的62.5%,学生如果基础实验部分做得不好,就不能通过物理化学实验这门课程。在实际教学中,教师从严规范基本操作,严格把关,耐心指导,未掌握规范操作的学生必须重新进行实验,直至合格。从严教学有利于培养学生准确观察实验的能力,掌握实验的基本技能,同时也培养了学生实事求是的态度,学会了严谨的实验方法。 (二)培养创新思维能力 物理化学实验课第一个学期的最后一个实验为设计性实验。此实验要求学生自己查阅文献,设计方案,实施实验,以提高实践创新能力。学生没有现成的实验方案,需要自己动手设计方案。下面以设计型实验“表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析”为例介绍具体的实施过程:实验中,学生可以根据自己的兴趣选择表面活性物质的种类、实验测定的方法及影响因素(温度、离子及醇的种类及醇的用量)。因此,在老师的指导选题下,每位同学选择的实验内容都不相同,这意味着每位同学要独立进行实验方案的设计,并根据自己的实验内容查阅文献资料,实施方案。教师在实验前提供文献检索的途径、一个主题或几个关键词,由学生自己检索、筛选、阅读相关的文献,学生要在规定的时间段内根据查阅的资料,组织、总结前人的工作,然后设计自己的实验方案。教师面对的学生的设计方案往往是五花八门的,这就需要教师做好足够的预案。对于部分设计实验能力欠佳,实在找不到相关文献的同学,教师则会提供几篇相关文献供学生参考,但设计方案则必须由学生自己总结提出。实验实施过程中,教师在场提供帮助,但不再手把手地指导,目的是培养学生独立自主完成实验的能力。实验完成后同学们分组进行讨论,如:选择不同离子及醇的同学在一组讨论,可以了解各种离子及醇对临界胶束浓度的影响。这样能提高大家的团结合作、共同讨论的积极性,为后面的毕业设计及进行科研创新起到积极的作用。经过基础性和设计性实验的学习,第二个学期物理化学实验的最后四个实验为创新探索研究型实验。我们开设了B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究、不同方法测定粉体的比表面积4个创新探索研究型实验。选好创新探索研究型实验项目后,同学们根据自己的选题方向搜集所需要的文献资料,写好实验方案,由指导老师把关,方案可行才能进入实验室进行实验。实验后如果发现问题或与原先预想的结果不一致,学生会积极地与老师探讨,共同查找原因及重做实验。同学因进度、实验内容及仪器药品不一样,除了在规定的实验时间内可以来进行实验,还可以跟老师预约其他时间来进行实验,直到实验完成为止。该类实验有可能成功也有可能失败。实验过程中,我们鼓励同学由浅入深,先从自己熟悉的部分开始实验,在此基础上进行改进、探索,得出有益的结论。实验方案的设计及实验完成后均要求制作PPT进行答辩,对方案中可能碰到的问题,同学们共同探讨解决的方法,实验完成后将成果组织成论文格式的实验报告,这样学生的积极主动性及好奇心都大大地提高了。 (三)面向科研实践 面向科研实践方面所做的革新主要是打破原来物理化学实验室只承接课程任务的局面。由于课时的限制,学生课程内在物理化学实验室进行的实验是有限的,然而他们在后继的科研实践如毕业设计、科学研究训练及课外科技创新(如省级和校级大学生科技创新项目)等方面往往又会用到物理化学实验相关的知识和操作,而这时的学生往往对以前课程内学习的知识会有所淡忘,如果能够允许学生重新回到物理化学实验室,结合自身正遇到的科研实践问题进行物理化学实验,不但能加深以前学过的知识的印象,而且对其今后的科研创新会有巨大的促进作用。但不可回避的问题是,这样一来必然增加了物理化学实验室管理的工作量。为了解决这一问题,我们采取的措施是预约制和指导教师负责制。那些课程外要来物理化学实验室实验的同学,必须先行预约。为此,我们正在构建网上预约系统,五台基础化学实验网络查询及预约机也已经到位,不日即可投入使用。指导教师负责制是指来进行实验的学生由其指导教师负责,所产生的仪器、药品损耗等药费一律由指导教师承担。并且,该指导教师在学生进入实验室之前,自身必须接受相关培训,在得到物理化学实验室管理教师认可的前提下才能使用物理化学实验室。这对学生和教师的科研创新都起到了积极的促进作用。 二、改革实验教学方法与手段,强化能力培养 传统的基础实验采用“预习-实验-总结实验结果”,学生学多局限于教材,这不利于提高他们的自主创新性。在进阶型的实验教学过程中,我们结合具体的教学任务选择合适的教学方法进行教学。如:在探索研究型实验过程中,我们引导学生积极学会自主学习,即采用以学生自主探究为主,教师根据学生的需求加以引导为辅的主体性教学方式。[3]实验完成后,要求学生将成果撰写成论文格式的实验报告及制作成幻灯片,并组织学生进行现场答辩。教师和参与整个项目的同学共同积极讨论,根据答辩情况给出学生的成绩,营造一个良好的师生互动、积极向上的氛围。这样,可以锻炼学生的语言表达能力,对现场提问的思辨能力和综合能力,增强自信心,提高学习、思考的积极性。“教学有法,教无定法”。新的教学模式应以现代信息技术,特别是网络技术为支撑,能使学生选择适合自己需要的材料和方法进行学习,并获得学习策略的指导,逐步提高学习的能力。随着现代教育技术的发展和应用,开展网络化教学已是实验教学的大势所趋。基础化学实验中心为此建立了开放的网络平台,为实验预习及实施提供帮助。我们鼓励学生利用Excel、Origin、Chemoffice等软件进行数据处理,同时规范了数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础。 三、以人为本,创建“物理化学实践教学大环境”,加强教学的平台与团队建设,达成“教学相长” “立足基础知识培养创新思维能力面向科研实践”三层次进阶型的物理化学实践教学模式在实验实施过程中,我们随时地在旁边组织和指导,及时规范同学的操作及帮助实验过程中遇到问题的同学。教师也从中不断提升自己可持续发展的能力,面对学生时刻提出的问题,及时寻求解决的办法,从而达到“教学相长”。教学方面,陈萍华与蒋华麟老师分别获评南昌航空大学“青年教师讲课比赛”2011年实验教学一等奖和2013年的理论教学二等奖。邹建平老师2010年参与的“高效有机电致发光材料及器件性能研究”项目获得江西省自然科学二等奖。舒红英、邹建平、陈萍华等老师获得2010年南昌航空大学“全新开放实验教学体系构建及实践”教学成果奖一等奖。学生方面,学生对实验方法和技术的综合运用能力极大增强,具备了一定的竞争意识、分工合作能力和创新探索能力。近年来,我院本科生在部级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学获得一等奖;李蕾等同学获得三等奖。在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学获得三等奖;汪婷等同学获得三等奖。这些获奖项目与物理化学的知识息息相关,表明我们的培养模式初见成效,对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。 作者:陈萍华 蒋华麟 舒红英 邹建平 钟劲茅 吴美凤 单位:南昌航空大学 环境与化学工程学院 物理化学论文:物理化学科学教育论文 1精简课堂内容 物理化学与物理学或其他化学(如无机化学、分析化学)重叠的知识部分尽量让学生在课前学习或者采用课堂提问等方式减少不必要的重复。在有限的学时内贯彻少而精的原则,将一些公式的推导(例如统计热力学中的公式)和概念的引出(例如热力学部分利用卡诺循环引出熵函数)做适当的精简,课堂上只讲具体的结论,推导过程留给学生课外自学[4]。再比如,界面化学和胶体化学可合并讲解,对这两章的内容可做一定程度的删减和调整。课堂内学时及内容虽然减少了,但要注意加强课外学时,教师可提供一些课外的参考资料或者自学讲义,教给学生学习的方法,引导学生自己去学习,培养学生的自学能力。 2设计课堂教学 在课程教学中介绍物理化学原理的同时,采取理论联系实际的教学方式,结合生活中常见的或有趣的实际现象,让学生带着问题去听课,以激发学生的学习热情和学习兴趣,使原本晦涩难懂的内容变得生动、易于理解。例如,在讲化学热力学的知识时,先问为什么人穿上冰刀溜冰鞋滑冰会非常顺畅?在讲到表面化学的知识时,先问为什么衣物上的油污只用水是洗不干净的,必须用肥皂、洗衣粉等表面活性剂?为什么雨后荷叶、小草上水珠都呈球形?为什么毛细玻璃管中的水呈现凹液面,汞则呈现凸液面?还有让学生用化学动力学的理论来说明为什么天气热的时候,牛奶、食物更容易变质?能否应用渗透压的知识来解决海水的淡化问题等等。让学生带着问题去听课,利用所学的知识对问题做出合理的解释,才能让学生真正的体会到物理化学理论学习的重要性和实用性,激发学生的学习热情和学习兴趣。 3改革教学模式 美国教育家杜威指出:教育不是一种“告诉”和“被告诉”的事情,而是一个主动和建设的过程。改革以前“填鸭式”、“灌输式”的教学方法,尽量采用“研究式、启发式、讨论式”教学模式。教学方法的先进与否,将直接影响创新人才的培养成果。因此,在课堂上一方面教师讲课要坚持少而精、博而通的原则,另一方面也要适当的开展讨论启发式教学,提出一些拓宽思路的研究型问题,增加课堂上师生的互动,增强双向交流。改变教师“一言堂”的传统教学模式,利于学生注意力的集中,激发学生的学习积极性,有效提高课堂教学效果。 4实施创新教育 同志曾将讲过:“一个没有创新精神的民族是永远不会前进的民族”。换而言之,没有创新精神的教育也将是永远不会成功的教育。教育教学的本质就是开发人的潜能,塑造具有健全人格的人。建立“以人为本”的教育理念,以学生为主体,教师为主导,把学生的发展放在首位,教学中应介绍些和教学相关的科学前沿的内容,拓宽学生的知识面,不断培养学生的创新意识,提高学生的综合能力和创新能力。例如,在电化学部分讲授化学电源时,除了介绍早期使用的锌锰电池、可充电的铅酸电池和镍氢电池外,可以结合现代社会面临的节能和环保的要求,向学生讲解一些绿色环保新电池的知识。如20世纪60年代以来就被用作空间站及宇宙飞船空间电源的燃料电池,利用太阳光中的能量进行光电转化的太阳能电池等。在化学动力学部分,光化学反应虽然内容较少,但是光化学与环境科学、生命科学、材料科学及信息科学等紧密相关。因此,可结合科学前沿介绍一些光催化技术在环境污水处理中的应用,开阔学生的视野,激发学生参与科学研究的积极性,培养学生的创新能力。 5结束语 本文就科学教育专业的物理化学课程的教学进行了初步的探讨,在改革教学内容的同时,教学方法,教学要求等也应与时俱进,一线教师要不断提高自身的能力和素质,注重学生综合能力和创新能力的培养,努力培养素质全面、能力突出的创新型人才。 作者:刘俊龙 师瑞娟 单位:阜阳师范学院化学化工学院 环境污染物降解与监测安徽省重点实验室 物理化学论文:大专物理化学论文 1根据教学目标和学生实际情况、科学安排教学内容 1.1学生基础分析 由于学生对相关的高等数学和中学物理知识的应用理解欠深入,产生对物理化学的畏惧,如物理化学在公式的推导、概念的理解及原理的应用较多地涉及高等数学中的偏微分方程,其次是刚进入大学的学生还未能完全适应大学的学习方法,常拘泥于细节的纠缠而难以认识该门重点课程的总体结构,容易导致“只见树木,不见森林”的情况。我校为大专层次,85%的学生在高中为文科生,物理和化学的基础不得而知。而物理化学总课时为30课时,如何利用有限的课堂教学时间,按照教学目标,顺利有效地完成教学内容,对学生和任课教师都是一个极大的挑战。为了实现教学目标,必需在教学内容上做出合理的取舍及必要的补充,否则就会满堂式的灌输或“眉毛胡子一把抓”的情况,这样的方式学生受不了,也达不到满意的效果。 1.2内容的取舍和补充 首先是结合开设的其它专业基础课程无机化学和分析化学,将重复的内容(如化学平衡和电化学两章)删掉不讲,学生自学。其次是要对授课内容做到重点突出,重点内容细讲,让学生弄懂,让学生在学习中获得成就感,从而提高学生学习积极性。如反应热的计算,主要讲标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓,其它四种计算方式,只做简单的提示,以学生自学为主。对前后有联系的概念,必需讲透,为后面的知识做好铺垫,不能赶进度。如相平衡的基本概念学习时,组分数K的计算是个难点,必需结合例题将独立的化学平衡R和浓度限制量R'讲透,因为自由度f的计算涉及到组分数K。根据学生的基础和学习内容的需要,适当补充基础内容,减小学习难度。大专学生基础不好,物理知识和高等数学知识的欠缺,灵活运用物理和化学基础知识的能力不强,使很多学生在做习题时知道使用哪个公式,就是算不出结果或是计算出的结果与答案相差甚远,这样学生就失去了学习兴趣,慢慢地失去了学好物理化学的信心,不再愿意动笔做习题,上课情绪也不饱满。教师根据授课内容,选取具有代表性的习题,用极少的时间,及时地添加部分必要的基础知识,降低学生学习的难度。如热力学第一定律中常用到理想气体的状态方程PV=nRT,该公式中的体积V,在分析化学和无机化学中溶液的体积一般是以升(L)或毫升(mL)为单位,而公式中主要是立方米(m3)为单位;其次温度T,平时用的是摄氏温度(℃),热力学温度T=摄氏温度(℃)+273.15K。又如物质体积的计算。 2精心设计授课内容的引入和讲解,激发学习兴趣 托尔斯泰曾经说过:“成功的教学,所需的不是强制,而是激发学生学习的兴趣。”需要是兴趣的基础,也是学习的动力所在,物理化学授课老师尽可能将书本理论知识与中实际生活联系起来,使课堂教学变得形象直观、有趣,从而激发学生的学习兴趣,培养学生学习物理化学的积极性和创造性,提高学生“学以致用”的能力。通过生活中随处可见的、贴切、简单易懂的举例引入和讲解。在新课开始时,从学生感兴趣的事物出发,提出与教学内容相关的问题,激发学生的求知欲,让学生找到所学内容能解释的现象,做到有的放矢。在例如热力学第一定律的引入:首先展示一张高级轿车并设问(看到高级轿车有什么感觉?),调动学生情绪(学生会有不同的想法),再展示一张汽油油价表,学生发出人们常说的“车买得起,养不起”的感慨,在此基础上再提问(如果汽车不需要提供能量就能自己跑该多好,此种设想能否实现呢?)引出热力学第一定律的表达方式和研究内容。又如在化学动力学的新课开始时,从每次服药的药量、每日服药的次数和保质期是怎么来的引入,此种引入方式过渡自然,还可以为后续学习内容做好铺垫。虽然物理化学知识抽象,但是生活中的很多现象却可以用物理化学知识来解释。如:表面现象与水滴成圆形、干毛巾吸汗、干旱时锄地;化学动力学与药物的服用量、生物酶;胶体与人体血液;相平衡与酒精提纯、盐融雪等等。将物理化学知识和生活中常见的现象联系起来,通过启发式提问和图片直观的刺激,激发学生探求事物本质原因的求知欲。激发了学生的求知欲,课堂教学就达到了成功的一半。 3利用框架式教学将教学内容系统化 物理化学知识点多、定义多、公式多,让初学者摸不着头脑,因此每引进一个新的概念、定义、公式,首先讲明概念的产生背景与条件,分析一概念内含的几个要点,再讲概念适用的范围与条件,使学生对概念的内涵及应用有所了解。教师作为课堂的主导者,引导学生将相关的知识点按层次地安排于框架结构中,使之层层有序、步步可循,使学生了解各知识点的位置和彼此的关联,便可从内容的逻辑结构中获取贯通的知识。如热力学第一定律可设计附图。 4多媒体教学与板书辅助教学有效结合 随着科技的发展,教学手段越来越多,其中多媒体应用最为广泛。多媒体能将图像、图形、文字、声音、动画结合在一起,能把一些微观的、用传统方法无法表达清楚的信息形象、生动、直观的展示出来。多媒体的直观展示在一定程度上能刺激学生的各种感觉器官,有效地化解教学中的重点和难点,增加课堂信息量,调动学生学习的积极性,有助于提高学习效果。在物理化学教学中,可以将抽象概念和实验过程形象化、简化公式的推导过程、习题讲解便捷化、图标内容生动化。例如毛细现象实验、表面张力的实验视频、油和水的分层情况、胶体的聚沉等运用多媒体教学,既节省了时间,又可获得好的教学效果。但是多媒体播放过程一晃而过,播放过内容在学生头脑中留下的记忆不深。在物理化学教学中,究竟是多媒体还是板书更受学生青睐?调查结果显示,大部分学生倾向于教师在黑板上以板书的形式进行公式推导和例题解答;对于那些理论性较少且偏重于介绍性的知识,学生则倾向于教师以多媒体的形式表现出来。因此我们不能断定板书和多媒体孰优孰劣,应以物理化学各章节内容的特点来确定我们要采取的教学手段。如果是需要学生归纳或推导的内容,黑板板书有其不可替代的优势。板书辅助的课堂教学中,教师的自主空间很大,可以根据学生的反馈信息,及时调整教学目标、教学难度及知识拓展的广度,为学生提供质疑、交流和讨论的机会,从而更有利于知识的掌握和能力的培养。对遇到有关计算公式的推导和知识的归纳时,运用边讲解边板书更有利于引导学生的思考的方向。如热力学第一定律的知识归纳,状态函数熵、吉布斯能、亥姆霍兹能定义公式的推导和计算等。根据教学内容,将多媒体教学与适当板书有效结合,取长补短,提高教学效率。 5结语 实践教学表明,通过对教学内容做适当的增减,精心设计授课内容的引入,授课内容系统化,多媒体教学与黑板板书有机结合,降低了学习的难度,激发了学生学习物理化学的兴趣,活跃了课堂气氛,提高了学生分析问题和解决问题的能力,提高了物理化学课堂教学的质量。 作者:罗孟君 邓凤君 郭巧红 刘畅 吴琼林 李军 单位:益阳医学高等专科学校 物理化学论文:问题驱动物理化学论文 1问题驱动物理化学教学的作用 著名心理学家皮亚杰说过,学习是从问题开始的.教学过程是一种提出问题和解决问题的持续不断的活动.通过多年的物理化学教学工作,笔者体会到,以问题驱动物理化学教学,对学生具有如下作用: 1.1激发学习兴趣 兴趣,是最好的老师,是点燃智慧的火花,是探索知识的动力,是学习积极性中很现实、很活跃的心理成分.例如,讲电导测定内容之前提出:滴定操作者能是色盲吗?这一新奇的事物,能吸引学生的注意和好奇心.好奇心是学习兴趣的源泉,使学生处于心求通而不解,几欲言而不能的愤悱状态,激发起学生浓厚的学习兴趣.老师这时来讲授新课内容,教学效果必然会大大提高.兴趣是追求真理的第一步.在学习后,学生会产生满足感,并由此产生欢快、惬意的心情,所以,学习兴趣是人才成长的起点. 1.2架设思维桥梁 思维是由目的产生的.教师精心设疑,明确章节和公式以及知识点要解决的问题.问题成为所学理论与其应用之间的思维桥梁.使学生产生强烈的求知欲,一旦思想活跃起来,很快便进入学习的最佳思维状态.从而使理论教学扎实有效. 1.3渗透创新理念 以问题驱动物理化学教学,不仅及时巩固所学理论知识,更重要的是可以提高学生对课堂理论的把握能力以及解决实际工作问题的能力,渗透创新理念,做到学而有思、学以致用、用以促学、学用相长的良性循环. 1.4培养社会责任感 在学习相平衡和化学动力学内容之前提出:请解释食盐浓度为23%、冬季咸菜缸在室外就能够耐﹣21℃的低温使缸不冻裂、地下排污管道焊接前应先将甲烷浓度稀释等问题,培养学生运用自己的专业知识对身边的百姓事给予理论指导的社会责任感,与此同时也使增加了学生的成功感和专业自豪感. 2驱动物理化学教学的问题 驱动物理化学教学的问题可以根据学生专业和基础的不同而异,通过导入课题的引言、课后思考题等形式呈现给学生,取得了令人满意的教学效果.笔者担任的物理化学课程被学校评为了精品课. 作者:王文英 单位:衡水学院化工学院 物理化学论文:物理化学教学论文 1改善教学方法,提高学生学习兴趣 传统的教学方法多以教师讲为主,偏重于灌输,忽略和限制了学生学习的主动性和积极性,引起学生厌学和逆反心理,导致教学效果不理想。因此,必须对教学方法进行改进。教学过程中,以启发式,讨论式教学方法为主,激发学生的学习兴趣,加深学生对所学内容的理解和掌握。比如,在讲克克方程时提出“在高原上煮鸡蛋能煮熟吗?为什么?”,在讲胶体分散系时,可以提出“江河入海口处的三角洲是如何形成的?”以及“明矾净水的原理是什么?”。在讲化学动力学时,提出“不同的药品为什么每天吃的次数会不同呢?”等问题。学生会给出不同的答案,教师就可以结合课堂内容,与学生一起分析并找出答案。此外,教师要对教材充分了解,深入分析,区分重难点内容,加深教学内容与医学专业之间的联系,这样不但教学重点突出,教学内容也更具有针对性。比如在讲热力学定律的时候,这部分内容与药学专业的联系不大,那么我们如何来提高学生的学习兴趣呢?可以将热力学内容和药物反应联系在一起,以药物为例,设计几道计算题,这样就达到了学以致用的效果。在讲授动力学内容时,可增加药物储存期,有效期的测定相关内容。同时,教师要引领学生学会归纳总结。由于物理化学课程知识点多,公式多,看似杂乱无章,其实各知识点之间存在着一定的逻辑关系。比如自发过程的判据包括三个,熵,吉布斯自由能,赫姆霍兹自由能,但是适用条件不同,在教学中,教师就可以鼓励学生自己总结,这样有利于调动学生学习的积极性。启发式,讨论式教学方法的运用,激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性,培养了学生分析问题,解决问题的能力,提高了教学效果。 2理论联系实际 虽然物理化学这门课程理论性比较强,但也是从大量实践基础上总结出来的,因此,在教学中,尽可能地把物理化学中的抽象的概念,理论与实际生活中的现象联系在一起,加深学生对这门课程内容的理解,提高教学效果。比如,在讲渗透压的时候,可以介绍临床使用的0.9%生理盐水,以及与血浆渗透压的关系。在讲电解质使胶体聚沉的机制时,可以介绍“卤水点豆腐”,卤水中主要含有MgCl2,豆浆中含有大量蛋白质,蛋白质具有胶体的性质,胶体遇到电解质会发生聚沉,所以豆浆遇到卤水会变成豆腐。在讲开尔文公式的时候,可以解释土壤含水保湿的机制。在讲表面张力的时候,可以和学生一起做肥皂膜的实验,让学生自己发现表面张力和力的方向。物理化学实验作为理论教学的重要组成部分,不仅实现了理论知识的具体应用,还培养了学生的动手能力和独立思考能力。比如在讲到多组分相图的时候,内容比较抽象,学生不能直观的理解这章内容,但是通过实际操作双液系相图的实验,加深了学生对这章内容的理解,使教学效果更加完善。比如在讲到燃烧热时,在强调只有1mol物质完全燃烧时放出的热量才是燃烧热,以及根据各物质的燃烧焓求算反应焓以外,还可以在课堂上播放《燃烧热测定》实验的视频,使学生更直观地理解课堂内容,加深知识点的理解。在物理化学教学中,将基础理论和实际生活联系在一起,能够充分激发学生的学习兴趣,达到学以致用的效果。 3教学与科研紧密结合 随着现代科技逐渐发展,教师在教学过程中不能只局限于课本的内容,应将教学知识扩展,将课内与课外知识有效结合在一起,把学科发展前沿的新技术和新成果渗透进来,充分激发学生的学习热情,让学生对物理化学这门课程不再敬而远之,而是自发地想要学好这门课。例如超临界流体萃取这一高新技术结合了物理化学中的溶解度定律,分配定律以及焦耳-汤姆生效应等理论;现代文明离不开磁性材料,如家用电器,磁悬浮列车,发电机等,目前得到广泛应用的铷铁硼永磁材料是利用凝固点降低原理和二组分体系相图等技术设计的。在介绍表面活性剂时,引入学生比较感兴趣的石油开采过程,简单介绍一次开采,二次开采等概念,使学生更加轻松地吸收新的知识点。学生还可以根据自己的专业和兴趣参与到教师的科研中,比如,在讲到催化反应动力学时,就可以介绍教师的关于催化剂制备的科研项目,学生也可以参与到其中,从查阅文献开始,设计实验方案,最后进行实验。充分调动了学生学习的积极性。 4结束语 实践证明,通过初步的改善教学方法,增加与学生的互动,将理论知识与生活实际相结合等方式,充分提高了学生的学习兴趣,调动了学习的积极性,提高了教学效果。今后我们会继续根据学生的反应,进一步对教学方法进行优化,完善教学方法和内容。 作者:薛莹雪 单位:吉林医药学院药学院 物理化学论文:林业物理化学教学论文 1教学内容改革 1.1所学内容紧扣学生专业特点 物理化学课程涉及的公式约有150个,教学时,要求学生掌握基本公式的推导和证明,能用基本公式去解决一些实际性问题.提倡学生平时自学,上课前复习巩固学过的知识,强调数学和物理基础知识的重要性,培养学生对所学知识进行综合应用的能力.利用高等数学知识,帮助学生掌握、理解物理化学公式.如从卡诺循环可以推导出可逆热温商之和为零;从理想气体发生PVT变化,可以求焓变、熵变、吉布斯函数变和吉布斯函数判据等参数;从肥皂可以了解润湿和乳化等概念.将现实生活中的某事件引入学习中,与物理化学紧密联系,加深学生对知识概念的理解,提高学生实际运用知识的能力. 1.2引入物理化学科学家的故事进行励志教育 在学习物理化学课程时,会涉及到很多著名的物理学家和化学家,讲到相关内容时,教师会讲解他们的个人简历和趣闻逸事.一方面,可以提高学生学习的积极性,集中他们的注意力,缓解课堂的学习气氛;另一方面,每一位科学家的成功都离不开其自身不断努力奋斗的过程,通过了解他们的经历,不仅丰富了课堂教学内容,而且学生对科学的发展也产生了兴趣,对科学家产生了崇拜,成为学生学习的榜样.如首次提出物理化学这个概念的是1901年和1909年先后获得诺贝尔化学奖的两位化学家:荷兰的范特霍夫和德国的奥斯特瓦尔德,正是他们的研究促成了物理化学学科的诞生.其中范特霍夫是首位诺贝尔化学奖的获得者,他50多岁时还经营着一家牧场,亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”.在讲到稀释定律时,介绍奥斯特瓦尔德的生平事迹,他出身普通家庭,求学时对化学产生浓厚的兴趣,1884年在博士论文中提出了电离假设,1888年提出了以他名字命名的奥斯特瓦尔德稀释定律,1909年因在催化作用、化学平衡和氨制硝酸等方面的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖. 2教学方法与考核方式改革 2.1多媒体教学与传统教学相结合 传统教学采用粉笔板书的方式,书写需要一定时间,导致学生接受知识量较少.而利用PPT课件,结合Flash动画,能使教学内容生动、信息量大,给学生更直观的印象,提高课堂效率.物理化学课程公式多,逻辑性强,有些问题比较抽象,单纯采用多媒体呈现,导致学生思维跟不上文字显示的速度,因此不能仅用多媒体一种教学方式.结合教学实际,采用多媒体教学与板书相结合的方式授课,学生能充分地消化吸收所学的知识,教学速度适中,从而提高教学质量和效率. 2.2考核方式的改革与创新 物理化学课程考核方法普遍采用平时成绩加期末考试两大块的组合,存在期末考试成绩在总评成绩中比例偏重的问题.考核方式改革前,平时成绩占20%,期末考试成绩占80%.这种考核方式可能导致学生平时学习不认真,期末考试前突击,因而不能起到督促学生平时学习的作用.考核方式改革后,采取平时成绩占20%,阶段考试或考核成绩占30%,期末考试成绩占50%的形式.在原有基础上,降低了期末考试的比例,规定小于等于48学时的课程,期间加一次阶段性考试或考核;大于48学时小于等于64学时的课程,期间加两次阶段性考试或考核.虽然教师的工作量比改革前增加了,但学生学习的主动性和积极性得到了提高.学生要想取得优秀的成绩,就不能忽视阶段性成绩.另外,也尝试在总评成绩中增加其它一些(如课堂讨论、课程论文等)考核方式,从而促进学生积极学习. 3设计实验教学环节,培养学生创新能力 实验教学是物理化学教学中不可缺少的组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的重要手段.结合物理化学课程内容构建实验课程体系,该体系包括四部分:(1)基本操作和基本技能的训练.包括实验教学目的、要求、有效数字、相关实验技术、误差分析和实验数据的处理表达方法等.(2)验证实验训练.如燃烧热、液体饱和蒸气压测定,一级蔗糖水解反应速率常数测定等18个实验.通过实验训练,使学生对物理化学理论知识有更深入的理解和掌握,着重提高学生的实验技能,增强动手能力.如学生通过测定一定质量的蔗糖的燃烧热,将测试数据输入计算机,利用Origin或Excel软件绘雷诺温度校正图,计算蔗糖的燃烧热,研究系统与环境热交换的关系,从而理解摩尔恒容燃烧热和摩尔恒压燃烧热的差别.(3)综合及设计实验.结合化工企业生产的典型案例和教师的科研成果凝练实际项目,让学生能够发挥主观能动性,把所学的理论知识加以综合运用,增强独立解决实际问题的能力.如指导专业基础好、操作动手能力强的学生参加全国大学生化工设计大赛,通过参赛锻炼学生的实验思路和实验技能,培养学生的创新意识和创新能力.(4)物理化学实验中常用的数据表.物理化学的教学改革是一项长期而复杂的工作,需要不断地学习和改进.作为林业院校,在物理化学教学中已经做出一些尝试性的改革与创新,并取得了一定成果,但仍有一些工作需要做.如结合专业课程设置和专业培养目标来提高专业学生就业能力.物理化学课程的教学是一个需要长期研究的课题,只有不断地创新和改革,结合东北林业大学的发展,把不同专业的物理化学课程教学工作做好,才能培养出具有较强实践能力的实用型专业人才. 作者:方涛 王玉峰 孙墨珑 刘本才 张秀成 单位:东北林业大学理学院 物理化学论文:基础创新物理化学实验论文 1转变实验教学观念 传统的教学模式,整个实验按教材或教师预先设计的步骤和方案进行,学生被动参与,这样不利于学生创新能力的培养。物理化学实验是一门理论性、实践性和技术性都很强的课程,其实验内容更侧重于定量地解释化学过程的规律,提高运用其技术与方法去分析和解决实际问题的能力,从而形成科学严谨的思维方法,使综合能力得到提高。物理化学实验在培养未来化学工作者的教育中,占有特别重要的地位,对培养大学生的创新意识、创新精神和实践能力起着理论教学无法替代的作用。 2构建实验课程体系及优化教学内容 俗话说“万丈高楼平地起”,扎牢基础,利于提高学生的创新能力。我们构建了循序渐进型的物理化学实践课程体系“基础实验→综合性→设计性实验和开放性实验”,利于提高大学生的自主学习和创新能力。基础实验,按照已拟定的实验方案测得实验数据,用数学原理和方法科学地处理实验数据,使学生对理论知识有一个较直观和深刻的理解;综合实验主要培养学生自主学习和独立思考的能力;设计性实验、开放性实验及研究创新实验以培养学生分析问题、解决问题的能力。学生掌握不同层次的实验要求及实验技能,初步建立起研究科学问题的方法和态度。物理化学实验是南昌航空大学的应用化学专业、应用化学专业春晓班及材料化学专业等的基础课程。以春晓班为例,物理化学实验课程学时为64学时,分两个学期进行,是一门单独设立的实验课。实验内容由热力学、动力学、界面现象、设计性实验(表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析)、探索研究创新型实验(B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究)等组成。其中基础性、综合性实验为40学时,设计性、开放探索性实验24学时。此外,为提高学生的兴趣,南昌航空大学组织学生可以申请“三小项目”即“小发明、小创作、小制作”,这些小项目具有一定的难度,使学生有机会了解本学科发展的前沿,激发学生的求知欲望和探索精神,提高实践创新能力。例如:结合物理化学光、电、磁及吸附等方面的知识,在2013年,2011级应用化学专业春晓班26名学生中有8名学生作为第一申请人申报第八届南昌航空大学“三小项目”成功,占30.8。其题目有:“去除水体中汞的选择性石墨烯—胸腺嘧啶复合物的合成与性能研究”“一种石墨烯复合纳米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光电催化处理装置”等。 3改革实验教学模式及教学方法 向学生开放物理化学实验室是培养创新性人才的重要举措之一。开放物理化学实验室的教学模式,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,让学生接触到科研前沿的很多最新的成果,从而从根本上引起学生对实验课的兴趣和重视。传统的灌输式教学过程中,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行了详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥。为此,我们将实验的顺序调整为:“基础实验→综合性→设计性→开放性实验”。在第一次实验时给定设计性和开放性实验题目,随后学生先做基础实验,在课后根据自己选定的实验项目积极地查找文献,寻找合适的方法在实验室进行,如果在课内没有完成实验项目,可以与老师预约时间来进行未完成的实验。逐步推行开放式实验教学模式,重在吸引学生主动参与科研实践活动。还充分发挥现代教育技术在实验教学中的作用。将一些仪器设备的操作、基础实验制成多媒体视频;鼓励学生用计算机来完成实验数据的处理,利用Excel或Origin软件进行数据处理不但速度快而且准确性高,规范物理化学实验数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础。 4完善实验课程考核体系 为了较为客观全面地评价学生实验的真实水平,必须完善实验课成绩评定方式。考核内容包括预习、操作、纪律、实验报告和实验结果等;将考核的形式多样化,主要从操作前的提问、操作是否规范、是否有原始记录、对自己方案的可行性进行论证及可视化总结等方面进行综合考核。客观全面的考核评价体系有利于调动学生的学习积极性,培养其综合能力,养成良好的实验习惯和科学态度。 5学生培养成果 近年来我院本科生在部级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学《磁性铜离子印迹聚合物的合成与性能研究》获得三等奖;在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学《新型复合光催化剂的合成及光催化降解有机染料性能研究》获得一等奖;李蕾等同学《废弃锂离子中钴酸锂的高效浸出技术研究》获得三等奖。这些成果大部分都与物理化学的知识息息相关,基础与创新并重的实验教学模式对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。 6结束语 加强物理化学实验教学的改革,更新教育理念,从物理化学实验课程体系优化、教学方法的改革及考核体系的完善等方面入手,以创新能力培养为优秀,实验教学内容实行“基础实验→综合性→设计性→开放性实验”循序渐进教育模式,基础与创新并重,重视实验过程,建立科学的全面的考核评价体系,改善教学效果,利于把基础扎牢,提高学生学习兴趣和科研创新能力。 作者:陈萍华 蒋华麟 舒红英 邹建平 钟劲茅 吴美凤 王芊 单位:南昌航空大学环境与化学工程学院 物理化学论文:民办高校物理化学论文 一、采取新颖的教学方法和教学形式 1.分段教学法和分层次教学法将45min课堂划分为三个阶段,第一段25min,运用板书形式讲解基本概念和基本理论;第二段10min,教师和学生互相质疑、讨论。第三段10min,运用多媒体手段讲解基本概念和理论在实践中的应用[3]。将教材内容分为“了解、理解、掌握、运用”四个层次,使不同层次的学生都能在了解、理解的基础上向掌握、运用过渡。2.结合专业特点讲授知识在教学内容的选择上,应与授课的专业发展向适应,在保重基础理论教学的基础上,对相关的内容进行调整,侧重与专业相关的内容,调整知识的难易程度,是学生能够学有所获[4]。如在教学中,我们可以针对石油专业的学生,可以增加有关相平衡的知识;在讲热力学计算的可以介绍石油的裂解、裂化;在讲金属防治与腐蚀中,可以介绍石油运输管线的防护等。在土木专业中可以介绍如何在冬天建筑中过程中防冻等。3.降低知识难度,扩展知识面适当扩展科学前沿知识,在电化学中可以介绍太阳能电池的结构;在化学动力学中,可以介绍日本福岛核电站;在介绍界面化学是,可以介绍纳米材料等。4.增加与日常生活相联系的具体实例将化学与日常生活联系起来,引入一些典型生动的具体实例;增加一些图片性、视频性的现实、热点、典型的内容。通过形象、生动、直观的日常生活中的实例和图片、短片等形式,调动学生的积极性和学习兴趣,活跃课堂气氛。如在化学动力学中,可以日本福岛核电站出现事故以后,人们抢购食盐等生活用品为例,介绍放射性元素及其半衰期;在酸碱平衡中,可以介绍利民的污水处理厂;在热力学中,可以介绍如何估算一瓶燃气能够做饭的次数等。5.教学中逐步渗透绿色化学的先进理念绿色化学就是尽可能小地对环境造成副作用,是实现污染预防的基本和重要的科学手段。比如说在原电池的教学过程中,可以向学生介绍一节纽扣电池弃入大自然可以污染六十万升水,相当于一个人一生的用水,而中国每年要消耗这样的电池四十二亿只;一节5号电池可以使一万立方米的土壤遭到污染。让学生知道绿色化学的重要性。6.民办高校开设专题讲座内容包括新型无机材料及复合材料、有机建筑材料化学、纳米材料、能源与化学、环境与化学、生命与化学等。可选以下题材:光化学烟雾、降水化学、富营养化、土壤污染化学、污染物在生物体内的转化。 二、更新教学手段和形式 1.建立基于网络环境构建普通化学课程的开放式教学平台课程简介、教学大纲、教学日历、教案、备课笔记、知识点与习题、参考书目等教学资料上传在网络教学平台上,扩展了课堂信息量,弥补课堂教学时数的不足。2.采取小组合作学习的组织形式例如:如何获得小组合作学习所需的启动知识,以获得知识为宗旨的小组合作学习,以竞赛为宗旨的小组合作学习,以社会参与为目的的小组合作学习,以讨论为主要形式的小组合作学习等。小组作业一般题量都很大,必须由小组成员分工完成。学生在合作学习中,互帮互学,共同提高。开设与学生专业相适应的化学专题讲座。采取“导师制”、“课外学习小组”、“寝室为单位的化学学习讨论小组”等。定期开展化学知识和化学技能大赛。与企业合作,定期到现场参观学习。引进先进的教学软件和教学器材。指导学生参加外校或者省市乃至国家的化学技能大赛。总之,通过对教学理念、方法、形式、手段、考核方式的研究,提出了一套适合民办高校学生特点的物理化学课程教学方法,对民办高校学生学习兴趣和能力的培养具有重要意义。 作者:郑秀君 王婧菲 杨昕 黄继秋 王智慧 单位:哈尔滨石油学院化学工程系 物理化学论文:金属材料物理化学论文 1铁的相图图 与图1不同,铁有三种固态,分别是α-Fe、γ-Fe和δ-Fe,其中γ-Fe为密排面心立方结构,α-Fe和δ-Fe为体心立方结构。并且,图2中有三个三相点,分别为气-液-δ-Fe;气-γ-Fe-δ-Fe和气-γ-Fe-α-Fe。通常情况下,Fe是磁性的α-Fe,组织类型有铁素体、珠光体和贝氏体等;通过成分和工艺控制常温下可得到γ-Fe,如奥氏体不锈钢304、310等。Fe的p-T相图的讲解,增强学生识别单组分相图的能力。课堂上通过工业生产实例,加深了同学们对Fe的认识;并建立了物理化学相图知识与学生专业—金属材料之间的联系。解决学生“材料专业为什么学物理化学?”的困惑。 2两组分液态完全互溶系统的相图 虽然二组分系统的气—液平衡相图依据组分在液态的互溶情况各有其特点,但液态完全互溶系统构成了这部分内容的学习基础[4]。对于这种相图,我们除了让学生掌握相图中各相区的组成、相态和杠杆规则外,还注重让学生学习气相线和液相线的绘制方法和细节信息。其绘制过程如图3所示,先配制不同比例的二组分混合物,再升高温度测试混合物的熔点,通过描点—连线得到相图。从而培养学生设计实验绘制相图读取相图细节信息的全面能力。通过学习绘制相图,可使学生对相图的全部信息有较深刻的认识、理解及较好的运用。为了便于学生掌握此类相图及其应用,在教学中我们通过物相点随温度的变化的实例,讲解其液相与气相及组成在该过程的演变情况。重点分析了第一个气泡点产生的压力、组成及最后一滴混合液消失的压力、组成,以及其逆过程这一难点。并将相图理论与工业精馏装置联系起来,激发学生对该部分内容的学习兴趣。 3具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图 具有转变温度的二组分固态部分互溶、液态完全互溶的液固平衡相图,是学生学习中最难掌握的内容。我们通过讲解物相点的降温过程的物相变化和步冷曲线的绘制,并借助动画展示具体过程,使该部分内容更加形象和生动,便于理解和掌握。同时,提高了学生的学习兴趣和动手能力。 4相图在金属材料中的应用 4.1在金属材料设计中的应用在工业生产和科研实践涉及到的金属材料通常为多组分的平衡系统,所以其相图更为复杂。为了得到材料的拟服役性能,需要对材料进行设计和加工。相图在材料设计中起着至关重要的作用,例如,在设计奥氏体不锈钢时,为了得到单一奥氏体组织,需扩大相图中奥氏体区,使其在冷却过程中不发生γ-Feα-Fe的转变。根据相图,改变系统的组成,增加稳定奥氏体元素,如Ni、C等是最常用的方法。当然,为了系统的平衡,其他元素也需做相应的改变。应用相图时,为了提高设计组织的准确性,需要考虑平衡相图与实际相图的差别。 4.2在金属材料加工中的应用在金属材料的热加工过程中,随着加工温度的不同,其物相也发生相应的变化。可通过控制轧制参数和冷却过程,改变材料的相变温度和组织类型,得到高性能的金属材料。例如,在钢铁生产中,热轧钢板控制轧制与控制冷却(TMCP)工艺,通过加大压下量增加累积位错,为相变过程提供更多的高能量相变形核点,以得到细小晶粒组织,提高钢的强韧性。通过控制冷却速率,可改变相变后的组织形态,在650℃以上发生相变得到珠光体和铁素体组织,在450~600℃区间主要得到贝氏体组织的钢材,在更低温度下发生相变得到马氏体组织,不同的组织赋予材料的不同的性能[5]。4.3在金属热处理中的应用相图不仅在金属材料的设计和加工中具有指导下作用,而且在材料的热处理过程中也具有重要的应用价值。例如,在金属材料的退火、淬火和正火中具有重要作用。淬火过程主要是控制冷却速率,使相变温度发生在较低温度区,得到低温转变组织。正火温度需在γ-Fe相区,需要根据相图和化学成分判断其奥氏体化温度,从而确定正火的加热温度。严格的说,确定热处理的升温速率和降温速率也需要参考相应的相图。通过相图在金属材料领域的应用的介绍,学生对本专业和学习物理化学的重要性均有了清晰的认识,他们的学习积极性也显著提高。 5结语 相图在金属材料领域中起着非常重要的作用,本文将日常生活、作者在钢厂的工作经历、科研实践及相关相图知识链接至课堂,通过提出问题,实例讲解和动画演示等多种形式组织教学,建立金属材料专业与物理化学相图之间的内部联系,便于金属材料专业的学生掌握较广阔、深入的物理化学知识,以期为学生正确理解和应用相图提供指导。 作者:孙红英 李占君 单位:安阳工学院 机械工程学院
2019年8月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》提出,要深度挖掘课程的思政元素,使各类课程与思政课同向同行,形成协同效应。临床医学生将来行医水平的高低,直接关系到患者的生命安全。而眼科学课程是临床医学的重要组成部分,要求医学生不仅有扎实的临床技术,更具备全心全意为人民服务的高尚医德。因此,对医学生的教育不仅要注重专业教育,还要重视良好的职业道德、人文关怀理念的培养,在专业课程中融入思政教育显得格外重要。为达成眼科学课程教学中融入思政教育的目标,课题组对眼科学课程进行了一系列教学改革及思政教育探索,并取得了一定的成效,现汇报如下。 1眼科学思政教育现状及思政教育改革探索 1.1眼科学思政教育现状 1.1.1授课教师思政教育方式单一 大学阶段学生的心理发展变化最大,是人生观、世界观、价值观形成的重要时期。临床学习是医学生首次接触患者的重要时期,学生近距离地接触患者,能感性地认识到疾病给患者及其家属带来的痛苦,是学生今后职业生涯中人文关怀理念建立的开始阶段。然而对于如何将思政元素以润物无声的方式融入临床学习过程中目前仍无成熟经验,更多采用的是显性思政教育,即生硬突兀地插入思政内容,不仅打断专业知识的连续性,影响专业知识的教学效果,更无法达到“立德树人”的目标。 1.1.2学生缺乏人文关怀理念及防盲治盲的社会责任感 盲和视力损伤不仅对患者本人造成巨大的心理痛苦,也对家庭和社会造成沉重的负担,学生尚未进入临床实习,对失明患者的痛苦缺乏感性认识。我国为防盲治盲做了大量的工作,也取得了积极的成效,例如,经过多年的努力,我国已经消灭了沙眼[1]。但是防盲治盲工作仍然任重道远,需要全社会共同努力。眼与全身疾病紧密联系,例如,急性闭角型青光眼在临床容易被误诊为颅内高压、胃肠炎等,从而耽误患者病情;糖尿病患者如果在内科诊治初期就得到正确的指导,早期、定期到眼科检查眼底并得到相应的治疗,能大大减少眼盲的可能性。在很多基层医院,没有开设专门的眼科,通科医师如果能对各种致盲性眼部疾病的患病群体做出恰当的指导及治疗,能改变整个患病群体的视力预后,也能大大减轻社会的负担。由此可见,通科医师担负着重要的防盲治盲社会责任。但是目前很多医学生没有树立人文关怀理念,也没有意识到肩上防盲治盲的重要责任。 1.1.3学生对课程本身重视不足 在临床本科教学中,眼科学这门课程比较特殊,既自成系统,又与全身疾病密切相关;既有独立的理论体系,又有大量的实践操作。但是由于在大部分高校眼科学是考查科目,课程学时不断被压缩,教学内容不容易拓展;学生学习眼科学的时候面临考研、就业双重压力,无暇投入更多精力,因此主观上对该课程重视不足。 1.1.4学生对课程不感兴趣,自学能力欠缺 眼科学相关内容涉及面很广,知识点烦琐,初学者比较难理解和掌握,课堂上学生的学习热情不高,导致教学效果不理想。传统的眼科学教学以教师为中心,注重知识传授,忽略学生主动性及学习能力的培养,学生被动接受知识,难以提起学习兴趣;同时学生的自学能力不足,对知识点死记硬背,缺乏临床思维,难以建构整个知识体系。由此容易引起各种不良后果:一是医学生毕业的时候由于眼科知识储备不足,不会首选眼科,这样不利于优秀眼科人才的培养;二是由于本科阶段缺乏眼科专业知识,导致后续眼科医师的培养周期延长;三是工作以后通科医师缺乏眼科相关知识,在全社会防盲治盲工作中没有充分发挥应有的作用,也缺乏相应的社会责任感。为摆脱目前的眼科教学困境,课题组进行了一系列教学改革,将思政元素与眼科学专业教育有机融合。 1.2眼科学思政教育改革探索 1.2.1开展基于建构主义的线上、线下混合式病例教学法,提高学生学习兴趣 传统教学的特点是“满堂灌”,以教师为中心,强调教师讲授知识,学生被动接受。而建构主义理论以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、发现和建构知识体系,近年来在各教育领域广泛应用,并收到了良好的成效[2-3]。因此基于布鲁姆的“记忆—理解—应用—分析—评价—创造”认知模型,以建构主义理论为指导,不仅要求学生理解记忆知识点,更重要的是培养学生的学习能力,达到分析、评价甚至是创造的高阶水平,最终自行建构整个眼科知识体系。教学过程中以典型的临床病例为基础,以学生为中心,实行组内及组间讨论的线上、线下混合式教学:课前线上学习资料,小组讨论形成组内意见,部分章节以PPT的形式呈现;线下课堂教学主要以学生围绕病例引出的问题进行分析解答,部分章节以选派代表到讲台讲授的形式教学。 1.2.2挖掘病例蕴含的思政元素,以润物无声的“隐性”思政教育方式,对学生进行潜移默化的医学素养的熏陶 在挑选病例的时候,遵循以下几点原则:(1)真实性。只有真实的病例才经得起细节的推敲,也只有真实的病例才能创设最接近临床氛围的环境。真实的病例中患者可能会因为各种现实的原因,如经济原因、家庭原因等,无奈选择并不是最优的治疗方案。例如,糖尿病性视网膜病变的患者,眼底病变已经达到第Ⅳ期,合并临床有意义的黄斑区囊样水肿,需要进行全视网膜激光光凝,同时也需要进行玻璃体腔注射抗VEGF治疗。但是,抗VEGF治疗需要重复多次,而且费用昂贵,尽管已纳入医保,但是仍然需要自付很大一部分费用,最终患者及其家属商量后只选择了全视网膜激光光凝。学生接触了这些真实的病例之后,能更深刻地认识到临床医生治疗的是患者,而不仅是疾病。(2)典型性。典型的临床表现能帮助学生理解、记忆相应的疾病特点,更好地帮助学生建构眼科知识体系。(3)代表性。诊治过程充满曲折,经历误诊漏诊的病例更具有思政教育的意义。例如,讲解眼外伤的时候,给出病例:儿童被剪刀戳伤角膜后,家长缺乏相关的医学知识,自行用草药治疗,同时当地基层医院没有眼科专科,未得到及时救治,加上当时新冠疫情发生,增加了转诊运送难度等,延误了病情,导致患儿角膜溃疡,后经人工角膜暂时过渡治疗,最终进行角膜移植而保住了眼球。这个病例就蕴含了科普政策、全科医师政策、科学探索精神、人文关怀理念等多个思政教育元素。 2眼科学蕴含的思政元素及思政元素融入眼科学教学的具体形式 2.1眼科学蕴含的思政元素 2.1.1学习大师为人治学的理念,树立高尚的职业道德 眼科学属于临床医学的一部分,医学生担负着“健康所系,性命相托”的重任。因此,首先要让学生树立崇高的职业道德、良好的医德医风和人文关怀理念。眼科学每个领域都有出类拔萃的领军人物,例如白内障领域的刘奕志教授,青光眼领域的葛坚教授,视网膜疾病的黎晓新教授等,他们无一不是德艺双馨的大师,他们治疗救人的情怀、严谨治学的理念、开拓进取的精神时刻像灯塔一样指引学生前行。 2.1.2分析临床漏诊、误诊病例,培养科学探索精神 除培养学生高尚的医德之外,还要培养学生精湛的医疗技术。正如每位医学生步入神圣的医学学府时的庄严誓言:刻苦钻研,孜孜不倦,精益求精。每位医生的行医生涯贯穿始终且不可或缺的就是科学探索精神。只有对被漏诊、误诊的病例不断进行仔细的研究分析,才能不断提高诊断和鉴别诊断水平。 2.1.3引入相关领域最新诊疗前沿,培养开拓创新精神,增强民族自信 每个章节都引入相关领域最新诊疗前沿,例如,讲解视网膜疾病时引入奥克纤溶酶(溶解玻璃体的药物)[4],在青光眼章节引入2020年最新的基因疗法[5],在屈光不正章节引入香港理工大学发明的新乐学眼镜等,既增加了课堂趣味性,又让学生潜移默化地认识到科技创新的重要性,帮助学生树立开拓创新精神,同时引导学生客观地看待国内外学科研究的差异,既不妄自菲薄,也不夜郎自大,而国内学者在国际领域取得的成就也大大增强了学生的民族自信。 2.1.4关注国内外各种防盲治盲行动,让学生更理解和拥护国家政策 向学生介绍国内外防盲治盲的行动,如为保障和改善城乡居民健康,国内推出全科医师政策;为普及大众健康知识,提升全民健康水平,国内大力开展医学知识科普活动;为防治青少年近视,我国印发了《综合防控儿童青少年近视实施方案》等,在病例分析的同时适时穿插点评各种政策,加深学生对各种政策的了解,促使学生更好地拥护国家的方针政策。 2.2思政元素融入眼科学教学的具体形式 2.2.1课前线上 眼科学每一章节课前1周,教师在学习通相关的国内最新诊治指南,同时课题组自行录制的相关章节的微课,每个微课约5~10分钟,学生课前自行学习。同时测验题,以了解学生对于基础知识点的记忆及理解程度,以便线下课堂进行针对性讲解。除课本内容之外,让学生学习最新的国内前沿诊疗标准,培养学生自学能力。同时兼具高阶性专业内容及思政教育内容的病例讨论,例如讨论题目:患者已经到疾病的终末期,如果你是他的主治医师,该如何救治?如果你是他的亲人,制订的救治方案是否会有所不同?引导学生站在患者的立场思考,从而树立人文关怀理念。由于理论课程知识点比较多,线下课堂时间紧迫,引入三年级眼科研究生充当每个小组的学习顾问,及时答疑解惑,帮助学生更好地构建知识体系。同时也相关领域榜样人物的访谈或传记,将其前沿研究成果在线下课堂讲解。课前学生对榜样人物有了初步的印象,课上通过教师讲解其研究成果,促使学生产生兴趣,课后再去看访谈或传记,从而引领学生潜移默化地学习榜样人物正确的人生观及价值观,提升自身人文素质修养。 2.2.2线下课堂 建构主义认为,学习是与情境相联系的,因此线下课堂尽可能地利用各种资源创设情境,例如,组织学生到盲人中心开展义工活动,播放患者自述视频、网络上的科普小电影、自行录制的情景剧等,充分利用各种媒体资源,既为学生创设情境,也让学生感性地了解视力受损或丧失的患者的困境,从而产生共情,进一步树立人文关怀理念。引入课前的讨论任务,通过任务驱动,学生分组将课前讨论形成的观点以PPT的形式讲解,或通过小组选派代表到讲台上进行讲解。再通过课堂CBL+TBL教学,进行组内讨论、组间交流,教师最终点评,通过这样生生互评、教师点评的形式进一步帮助学生构建知识体系。教师在进行点评时,适时引入思政内容,注意改进思政教育方式:(1)结合课程内容选择合适的思政素材、恰当的切入点和切入方式,使课程思政的实施过程收到润物细无声的效果。(2)严格把握课程中思政内容的量,一般用简单的几句话切入作为思政内容点题比较合适,长篇大论会影响专业课程的教学效果,讲究点到即止,可适当引导学生课后自行思考一些社会问题。(3)注意引入热点事件,做到与时俱进,更好地引起学生的兴趣和共鸣。例如,讲授角膜移植病例的时候,向学生展示捐献者生前的心愿,并向学生讲解取角膜植片前仪式的意义,这样会在学生的心里播下敬畏生命的种子。 2.2.3课后线上 课后讨论“作为一名医学生,你能为相应领域的患者做些什么?”促进学生思考自己防盲治盲的社会责任。学生经过课堂的隐性思政教育熏陶后,就会自行思考,得出利用课余时间进行义工活动、投身科普事业、进行科普宣传、向身边的人宣传国家政策等答案。 3思政元素融入眼科学教学的困境及成效 3.1初期遭遇的困境及解决办法 在教学改革初期,如何活跃课堂气氛、调动学生的积极性,是我们首先面临的问题。线上与线下相结合的翻转课堂模式需要学生具备自主学习能力、团队协作精神,需要充分发挥主观能动性,刚开始的时候必然会耗费学生很多课余时间。部分学生习惯了“填鸭式”的被动学习模式,对新颖的学习模式还不习惯,觉得压力比较大;部分学生觉得眼科学只是考查科目,没必要花费这么多的精力。与此同时,翻转课堂对教师课堂掌控能力要求也比较高,部分班级学生比较活跃,积极参与课堂活动,站在讲台上侃侃而谈;而部分班级学生则比较沉默或者害羞,站在讲台上词不达意。对于过分活跃的班级,需要教师适当掌控引导;而对于过分沉默的班级,则需要教师适当启发和鼓励,这不仅要求授课教师有扎实的专业知识讲授能力,更要求教师有较强的课堂教学设计能力和课堂掌控能力。针对这些问题,课题组授课教师进行了多次授课能力培训及集体备课,大大提升了教师的授课水平。课程成绩构成为平时成绩占50%,期末考试成绩占50%,由此鼓励学生积极参与翻转课堂的学习。从课程的“眼与全身疾病”这个章节试点,从一开始部分内容精讲,部分内容采用翻转课堂的形式上课,慢慢地过渡到整个章节的内容采用翻转课堂教学,到最后完成面向临床本科所有学生眼科学课程内容的线上、线下相结合的翻转课堂教学改革。同时将思政元素适时地穿插在专业课程教学中,不仅提高了学生的学习兴趣,还完成了教书育人的任务。 3.2取得的成效 通过课前病例讨论,巧妙设计讨论问题,引领学生自行思考思政相关的内容。如在糖尿病性视网膜章节,给出病例:患者一眼已经无光感,另一眼视力降至眼前手动。经过讨论后,大部分学生认为要积极救治,并思考如何进行医患沟通,甚至延伸至水滴筹社会救助话题,这些思考的背后都涉及人文关怀内容。也有小部分学生认为患者是独眼,救治的过程中随时可能出现无光感的情况,如经济许可,建议转诊至全国最好的眼科医院,为患者争取最大复明的机会。这表明学生学会了站在患者的角度思考问题,也是人文关怀理念的体现。又如,在青光眼章节,在诊疗方案讨论中,也体现出了学生的人文关怀精神:思考医师的作用“有时治愈,常常帮助,总是安慰”。这些思政教育内容由学生分组讨论得出,比教师枯燥的说教效果更好。课程最终采用“三结合”的评价方式,即综合问卷调查+形成性评价+终结性评价,以形成性评价为重点。综合问卷调查以“隐性”的思政教育调查的形式开展,如让学生在课程评价中列出6件印象最深刻的事件;列出作为医学生目前能为患者做的事情。这样的课后调查能帮助教师更好地了解学生真实的想法,课堂上哪些思政元素更容易被学生接受,又有哪些思政元素与课程教学的融合更能触动其心灵。在此基础上,不断进行课程改革。如很多学生会提到与人文关怀相关的内容及对国家防盲治盲政策的理解和支持,这样的反馈提示我们在这方面达到了思政教育与专业课程同向同行的目的,在其他方面还需改进完善。另外,采用行为学观察法,如观察临床学习中,学生对待患者是否体现出人文关怀,对专业知识是否刻苦钻研、孜孜不倦、精益求精。形成性评价包括线上线下讨论、网络平台成绩以及课后作业。终结性评价中,课程思政不作为独立评分模块,而是在技能考核评价中增加职业道德、人文关怀理念、社会责任感等思政指标。最后进行教学反思,完善教学设计。以潜移默化、润物无声的方式引导学生树立积极的价值追求,从而达成眼科学教学“立德树人”的目标。 参考文献: [1]胡爱莲,王宁利.中国消灭致盲性沙眼的历程[J].国际眼科纵览,2020,44(5):289-295. [2]韩清娟,张梦军,刘明.建构主义教学模式在分析化学实验教学中的应用[J].现代医药卫生,2020,36(12):1923-1925. [3]刘欣,周卫为.思政教育在眼科学教学中的探索与实践[J].蛇志,2021,33(1):113-114. [4]张威,刘贤,杨海军.药物性玻璃体融解的研究进展[J].国际眼科纵览,2019,43(2):100-104. 作者:庞燕华 陈丹娜 周舟 单位:广东医科大学附属医院
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