大学化学实验课程体系改革
专刊投稿截止日期:2018-06-30
专刊客座编辑: 张树永教授 山东大学化学与化工学院,济南250100 张剑荣教授 南京大学化学化工学院,南京 210093 刁国旺教授 扬州大学化学化工学院,江苏 扬州 225002
专刊介绍 化学实验教学在传授化学实验基础知识和基本原理,训练基本技能的同时,还可以培养学生分析和解决问题的思路和方法,养成规范严谨的实验习惯、实事求是的科学态度,还有助于培养学生分工协作的团队精神、坚韧不拔的意志品质、勇于探索的创新精神,在本科化学类专业人才培养中发挥着基础性、关键性作用。 与化学理论课教学相比,化学实验教学体系建设还不够完善,实验内容更新还不够及时,实验教学理念和方法还不够先进,实验教学考核还不够全面有效,实验教学目标的达成还不够理想。因此,有必要进一步加大化学实验教学改革和建设的力度。 为了指导今后一段时期我国化学实验教学改革与教学建设,2013-2017年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会制订并发布了《化学类专业化学实验教学建议内容》,列出了实验教学的知识点,但如何将这些知识点融入具体实验进行高效呈现,如何将具体实验组合成实验课程,如何将实验课程按照学生实验知识学习、能力形成和素质养成的逻辑顺序编排成一体化的实验教学体系,并使之与大学生科技创新、实习和社会实践、毕业论文等更好地衔接,则需要各高等学校和广大实验教师认真思考、系统架构和具体落实。 为此,2013-2017年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会与《大学化学》编辑部联手,决定通过编制“大学化学实验课程体系改革”专刊的形式,推进对《化学类专业化学实验教学建议内容》的解读、构架和落实。希望各高等学校和广大实验教师能够以此为契机,积极思考、分享设计、传播经验,共同推动我国化学实验教学改革与建设迈上新台阶、取得新发展!
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基于创新创业型人才培养的需要,针对当前化学化工专业大学生实验教学中的能力培养问题,通过实验教学内容与科学研究和生产应用互动,构建了化学实验教学新体系,将训练实验技能、训练知识转移能力、训练创新创业意识等环节相互融合、相互支撑,从课内延伸到课外,做到大学四年创新创业训练不断线,并在本科生的实验教学过程中进行了实施,取得了良好的教学效果。
对2013-2017年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会制订的《化学类专业本科教学质量国家标准》等标准和建议,及其对化学类专业化学实验教学内容和体系的要求进行了解读。根据本科化学类专业人才培养目标,对化学实验教学体系、教学内容和教学层次进行了对应性分析,明确了未来实验教学改革的重点,提出了相关意见和建议。对推进化学类专业实验教学改革具有一定的参考价值。
科学探究能力是本科学生应具备的重要能力之一。近年来,我们在有机化学实验教学中,对实验教学内容和教学方法进行了改革实践,如介绍科研前沿动态、对实验异常现象进行探究、组织实验研讨、结合所学相关实验开展课外研究性实验等,大大激发了学生的学习兴趣,使学生的思维能力、观察能力、分析问题和解决问题的能力得到全面发展,有效地促进了有机化学实验课教学质量的提高,支撑了高素质化学创新人才培养目标的实现。
基础化学实验教学小组对中山大学化学类专业新生的实验室安全环保意识开展了问卷调查,通过对调查结果进行统计和分析,发现大部分学生的实验室安全环保意识比较薄弱。分析了其原因,并有针对性地提出了相应的建议和对策。认为培养学生的实验室安全环保意识应该从学校层面高度重视和要求、实验教学过程持续渗透和实操训练、营造良好的实验室安全环保文化氛围、提供完善的实验室安全环保设施保障等多个方面着手,引导学生主动学习并获取实验室安全环保知识和技能,养成良好的实验室安全环保行为习惯,提高意识。
随着理论化学方法和计算机软硬件技术的迅猛发展,计算化学作为一个新的分支在化学科学的研究中发挥着越来越重要的作用。为适应化学学科的发展,清华大学化学系在原有计算化学导论理论课程的基础上,从2013年开始增设了面向本科生的计算化学实验课程,旨在培养学生应用计算科学方法开展前沿科学研究的实践能力。本课程以最为流行的量子化学软件Gaussian程序为载体,围绕计算化学有别于传统实验化学研究的主要特点——创建初始结构及最优结构——开展实验教学,开展系统的计算化学的科研训练。几年的教学科研实践表明,开设针对本科生的计算化学实验的课程有利于开拓学生的视野和研究兴趣,对培养学生的创新思维能力和理论与实践相结合的研究能力发挥了重要的作用。
为适应时代发展,切实发挥实验教学对提高大学生培养质量的重要作用,本课程尝试将科学研究领域的技术和方法引入物理化学实验教学中,为学生动手能力、科学素养和可持续发展能力的培养提供支撑平台。
根据中国农业大学2016版本科人才培养方案,定量分析化学实验作为理学院化学理科基地一门本科专业基础课程,学时数由旧版培养方案的64改变为32,相应的教学内容也有所减少。本文探讨了如何在新版培养方案的框架内,结合化学类专业化学实验教学建议内容培养目标,在少学时的情况下对实验教学内容进行合理选择并编排成一体化的实验教学体系,同时探讨实验课的考核方法并对成绩评定系统进行改革。
"实验失败"是学生实验的常客。实验指导教师如何正确处理实验失败并进行积极有效的引导,在本科生的探究、创新能力培养中有着不可忽视的作用。失之东隅收之桑榆,我们以两个本科生大学化学实验教学过程中的"实验失败"为例,展示了指导教师如何从失败的实验本身出发,引导、启发本科生从失败的实验中获得灵感,让实验在失败中得以拓展。让学生带着一颗满怀好奇的心,在"实验-失败-改进-再实验"的过程中,运用已知或查阅相关的知识、规律去发现问题、分析问题,以此来解决问题。整个实验课的教学效果得到显著提升,本科生不但能对实验结果的讨论和分析方面更加深入透彻,而且在科学研究素养和品质方面也得到有效训练。
北京大学化学与分子工程学院在多年实践的基础上,以"加强基础、注重能力、引导创新"为核心目标,将基本操作实验和专业训练、设计及综合实验与科研训练充分融合,建立了一体、多元、开放的实验实践教学体系,按基础、提高和科研实践三个层次组织实验实践教学活动,每个层次虽然承担不同的任务,但彼此之间又相互配合,成为一个有机的整体。在教学中重视实验过程,利用学生讨论互动、作业和总结等环节引导学生进行主动学习。充分将各学科的科研优势转化为教学优势,促进学生成长。
北京大学化学与分子工程学院在总结数十年研究生助教工作经验的基础上,制定了一系列关于设立研究生助教和研究生参与实验课程教学的规定和政策,规范了研究生助教的培训过程,构建了一套包括申请选拔、教学培训、过程指导及主讲教师巡视、考评反馈等环节在内的完整的化学实验课程助教体系,有效地提高了本科实验课程的教学水平,为学生的全方位成长和未来发展规划提供了有利的平台。
北京大学分析测试中心信息化综合管理系统(网址:http://aic.pku.edu.cn/)是一个用于仪器预约与管理的系统,系统集网站管理、送样预约、上机预约、培训管理、财务管理、耗材领取、统计等子系统于一体,系统功能全面强大,运行稳定,操作便捷,界面友好。大大改善了分析测试中心的信息化建设,并极大提高了工作效率和管理水平。
实验教学目标的达成依赖于严格的实验过程的科学管理。本文介绍了大连理工大学基础化学实验中心通过《化学实验指导手册》的编制和严格执行,培养学生的实验安全环保意识,加强对实验过程的指导。将实验各环节纳入考核范畴,目的在于着力培养学生良好的实验习惯,规范实验报告撰写和提高学生的创新思维能力,从而有效地监控和保证了实验教学质量。
介绍了对美国约翰霍普金斯大学化学系教学实验室访问学习见闻。通过访问学习,发现其系统全面的实验室安全教育方式、行之有效的实验室安全管理措施、实验室垃圾与生活垃圾的分类处理办法及网络辅助实验教学模式、注重学生课堂实验笔记的实验课成绩评定方式等方面,都值得我们学习和借鉴。
通过介绍陕西师范大学基础实验教学中心创新管理运行模式,阐述了多学科综合实验教学中心管理体制运行机制。这种多学科综合实验教学中心管理模式有利于高校有限实验教学资源的整合共享,能够有效推动高校实践教学的发展,贯彻以人为本的教学理念,提高人才培养质量。