時間:2023-09-06 17:06:40
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高分子化學專業課程,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞 高分子化學與物理 課程 教學改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
Exploration on Polymer Professional Polymer Chemistry and Physics Teaching
Abstract Polymer science has become many non polymer students required or elective courses, for applied chemistry major, in polymer chemistry and physics course teaching on the one hand should be based on professional need reasonable arrangement of teaching content, on the other hand, we should reform in teaching methods, so as to achieve better teaching effect.
Key words high polymer chemistry and physics; curriculum; teaching reform
高分子科學是工科院校高分子化工、化學和材料等系科學生必修的專業基礎課程,隨著高分子科學與技術的不斷發展,這門學科已滲透于各個領域與學科,形成了一個無法替代的交叉學科。也被列為理科、師范院校化學系學生的必修課或選修課。對于與高分子相關的專業,專業課程一般設置高分子化學與高分子物理,其中高分子化學側重聚合反應機理的學習,高分子物理重點介紹高聚物的結構與性能間的關系,使學生對高分子科學的兩個側面有較為系統的掌握。而對于非高分子專業,則主要要求學生掌握有關高分子的基本理論知識和應用技能,一般將這兩門課揉合在一起,開設高分子化學與物理課程。
高分子化學與物理大連工業大學應用化學專業的專業基礎課之一。本校應用化學專業的目標是培養在有機化工、日用化工、高分子精細化工等領域從事科學研究、技術開發及應用等的高素質應用型人才,學生對高分子相關知識的掌握程度將對后續課程的學習產生很大影響。但與高分子專業相比,應用化學專業高分子化學課程學時數相對偏少,課程的學時數為48 學時, 如何在有限的學時內使學生對高分子的基本概念與原理等相關知識有較好的掌握,授課內容的選擇及講授方式是非常重要的。在近十年的教學改革實踐中,我們取得了一些經驗,取得了比較滿意的教學效果,在此與非高分子專業的教師進行探討與交流。
1 合理安排教學內容
高分子化學與物理的主要內容包括高分子的基礎概念、逐步聚合、鏈式聚合、共聚合以及聚合物的化學變化;高分子的分子結構及其與高分子的機械、熱、電等性能之間的關系等。概念多,公式多,內容抽象,再加上學時少,學生平時對相關知識了解少,因此教學難度較大。根據專業特點及課程內容的特點,對課程內容進行合理安排,一方面突出重點、難點及成熟理論,另一方面突出與本專業后續課程學習關系密切的知識和理論。例如縮聚反應、自由基聚合反應等從高分子化學課程內容的角度看是兩大類聚合反應的代表反應,從專業的知識結構要求看,也是后續課程的理論基礎,因此對其聚合機理、聚合反應動力學、聚合方法等重點進行講授,講深講透。而逐步聚合中的氫移位反應、鏈式聚合中的陰離子聚合,共聚合反應及聚合物的化學變化等內容也是與高分子精細化工關系密切的知識點,在縮聚和自由基聚合知識的基礎上進行較為詳細的講授。對陽離子聚合、配位聚合等則只做一般性介紹, 簡要論述尚在發展的理論和尚不成熟的相關機理。
同時在教學中注重課堂講授與學生自學相結合,對教學中的重點、難點問題如鏈式聚合反應各種單體對聚合機理的選擇性、自由基聚合機理和動力學,縮聚反應動力學等進行重點介紹,并通過課堂練習和討論及課后作業加深學生的理解,而對相對容易的內容如聚合方法則讓學生自學,從而達到了在有限的學時內少講、精講的目的,增強了教學效果。
2 傳統教學手段與多媒體教學相結合
高分子教學中,不僅分子式復雜冗長,而且一些機理的表述和數學公式的推導也很繁雜,板書費時費力。僅靠“黑板+粉筆”的教學手段授課,教學效率較低。多媒體教學具有傳統教學手段不可比擬的優勢, 它不但使課堂教學變得生動、活潑、直觀、易懂,而且授課信息量加大,有助于學生在有限的學時內學習到更多的知識。但是也存在一定的弊端,如公式推導過程過于機械,學生注意力不容易集中,思路不能完全跟上演示速度等。解決問題的關鍵在于多媒體技術如何與傳統的教學手段相結合,從而實現它應有的價值。我們在高分子化學的課堂授課中,對聚合物的分子結構、反應過程、聚合方法講述采用多媒體授課的方式,例如聚合物的立體異構,通過分子結構的展示加深學生對抽象的內容的掌握,而介紹懸浮聚合、乳液聚合時,更是以動畫的方式加深學生對聚合過程的理解;但是當涉及公式的理論推導時,如聚合動力學、Flory分布式等,則采用板書的方式一步步推導,同時采用啟發和相關知識復習回顧的方式調動學生積極性,促進學生主動學習和思考,激發學生的學習興趣與求知欲望。采用這樣的教學方式,一方面使課堂教學形象生動,節省了時間,另一方面也使學生能夠跟上教師的思路,有助于學生對教學內容的理解,取得更好的教學效果。
3 理論教學與實驗教學相結合
高分子化學是一門以實驗為基礎的自然科學。為了使學生能夠更好地掌握高分子化學課程內容,同時培養學生的動手能力,提高學生的實驗技能,有必要開設一定的實驗課程,一般傳統的高分子化學實驗有苯乙烯的懸浮聚合、甲基丙烯酸甲酯的本體聚合、聚乙烯醇縮甲醛膠的制備、改性醋酸乙烯乳膠的制備等。我們在開設這些基礎性的高分子化學實驗的同時,為了提高學生的學習興趣,還將傳統的聚乙烯醇縮甲醛膠的制備繼續延伸,加入涂料的配制、檢測及應用等內容組成綜合性實驗,讓學生從最初的原料出發,得到在實際生活中真正用得上的產品。另外根據本專業教師的科研內容及學生的專業方向開設了淀粉接枝丙烯酰胺的制備、應用等設計性實驗,要求學生自己查閱資料,對實驗方案及技術路線進行設計,既提高了學生的學習興趣和科研能力,又使學生加深了對專業研究方向的了解和興趣,從而進一步提高學生對專業基礎課程的興趣。通過實驗,學生對高分子各種合成及改性反應的原理和方法進一步加深了理解,與課堂教學相互促進,取得了良好的效果。
4 注意教學的啟發性和趣味性
高分子化學是一門相對來說比較抽象,枯燥的課程。美國教育家布魯納曾說:“學習的最好刺激,乃是對所學材料的興趣”。對于這樣一門課程,如何提高講授的趣味性,如何提高學生的學習興趣,讓學生變被動為主動學習,是我們心中永恒的課題。在課程內容的講授過程中,我們時刻注意教學的趣味性,例如在緒論部分為了使學生對課程內容及重要性有一個深刻的第一印象,上課伊始就通過例舉天然橡膠的例子:如果年產1000噸天然橡膠,需要30萬畝熱帶土地,栽種300萬株橡膠樹,經6~8年的生長時間,并且需要5千名割膠工人的勞動;而年產1000噸合成橡膠,只需要建占地10畝的工廠,由10名工人即可完成,使高分子科學的重要性不言自明。當講到聚合物的概念和特性時,為加深理解,將單體比作鴿子,而聚合物就好像好多只腳互相拴在一起的一長串鴿子,雖然每只鴿子理論上仍能飛動,但因為相鄰鴿子的影響,這一串鴿子和單個鴿子在性質上已經有了很大不同,學生這樣一想,不但聚合物的概念易于理解了,而且聚合物的特點,例如只有固態和粘流態,而沒有氣態,也非常易于理解了。
另一方面,注意將高分子科學發展的一些前沿知識引入課堂,例如在“聚合方法”一章,介紹超臨界CO2 作為“綠色介質”的聚合研究進展;在講授陰離子活性聚合時,介紹“自由基活性聚合”及其研究進展;在講授“逐步聚合”時, 介紹白色污染和可生物降解高分子的研究進展等;這樣講了后,同學們感到收獲較大,而且課堂氣氛也得到活躍。通過這些舉措我們也體會到:將學生的積極性真正調動起來了,枯燥的專業課同樣可以上得有聲有色。
5 課后交流,傾聽解答學生的疑難問題
現代教學理論認為,學生是學習的主體,應該確保學生在教學中的主體地位,教師在教學觀念和教學方式上應該轉變到新課程的要求上來。教師和學生不是外在于課程的,而是課程的有機構成部分,是課程的創造者和主體,他們共同參與課程的開發過程,這就是新課程倡導的教學觀。
大學的授課,教師上課結束后一般與學生之間少有相互交流的時間,課后學生對于一些關鍵、難點問題仍百思不得其解時,就會影響他們的學習興趣、熱情甚至信心,這對于相對較難的專業基礎課而言更是如此。所以教師如能在課下和他們做進一步的討論,作用和效果是顯而易見的。另一方面,年輕教師與學生的年紀相差不太大,容易使學生產生親近感,如果教師讓學生感覺彼此是朋友,這對于課程學習也是有很好的促進作用。互聯網的發展為教師和學生的課下溝通搭建了很好的橋梁。作者所在的學校校園網建設很完備,每個學生宿舍都可以很方便地上網。作者也時常會通過電子郵件,或者網絡即時通訊工具,不厭其煩地和他們進行交流,回答他們所提出的問題,當然這其中大多是學習問題,也有一些生活甚至思想問題。借助網絡,教師可以真正成為學生的良師益友。
6 結語
教學內容、教學方法的改革是學校教育改革的重要組成部分,高分子化學與物理是一門理論性強、概念抽象難懂且較難掌握的課程,作為本校應用化學專業的重要專業基礎課,教師需要不斷地探索教學方法,采用多種手段提高教學的交互性和生動性,以調動學生學習的主動性和積極性,這樣才能取得令人滿意的教學效果。作為參加高分子化學與物理課程教學的教師,應從備課、上課、課后等方面進行總結,只有做好每個環節,應用于合理的教學方法和教學手段,并不斷提高自身素質,才能逐漸成長為一名合格的專業教師。
參考文獻
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關鍵詞 本科教育 課程改革 實驗能力 創新意識
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
高分子材料以其質輕、耐蝕、易加工等性能,正處于迅速發展時期,隨著新技術、新工藝、新設備不斷涌現,越來越多的企業迫切需要大量創新能力強、綜合素質高的高分子材料專業人才。建立面向市場和企業,適應現代高分子材料發展要求,培養具有創新精神和競爭能力強的復合型專業人才,已成為現有高校高分子材料與工程專業所面臨的重要問題。①②③④本文結合我校高分子材料與工程近年來的教學實踐,提出構建新的實驗實踐教學體系,實驗教學分層次、按模塊進行,加強了實驗教學的基礎性、系統性、綜合性和創新性,增加實踐教學比重,改變實踐教學模式,加強學科平臺建設,強化對學生創新性實驗能力的培養。
1 創新性實驗教學改革的必要性
實驗和實踐教學不同于理論教學,在很長時間里,實驗和實踐教學得不到應有的重視,實驗和實踐教學附屬于理論教學,在實際教學過程中多是驗證性和認知性實驗,啟發式、設計性以及綜合性實驗偏少,不利于學生創新能力和工程化能力的培養。高分子材料與工程專業是一門應用性較強的專業,以塑料、橡膠、膠黏劑、纖維、涂料為代表的高分子材料已在國民經濟建設中發揮越來越重要的作用,因此培養更多創新能力的從事高分子材料的合成、改性、共混復合、加工成型等方面的高素質人才是社會發展的必然要求。
以高分子材料與工程專業實驗課程建設為核心,深化實驗教學改革,通過按模塊教學,強化學生實驗技能,增加以新產品設計開發為導向的創新性實驗,兼顧趣味性和挑戰性,通過老師的引導,在實驗過程中培養學生如何分析問題和解決問題,提高學生工程創新能力。我校高分子材料與工程專業成立于1994年,2005年被批準為湖北省立項建設本科品牌專業,并于2010年通過合格驗收,同年被批準為國家特色專業建設點,2012年被批準為湖北省普通高等學校戰略性新興(支柱)產業人才培養計劃項目,是我校首批在一本進行招生的專業。高分子材料與工程專業是與湖北省國民經濟和社會發展聯系緊密的應用型本科專業,在湖北省內乃至中南地區具有較大影響,為地方經濟建設培養了大批高層次應用人才,并提供了大量實用型科技成果。
2 創新性實驗教學的具體措施
2.1 構建創新性人才實驗培養方案,改革實驗課程體系
制定創新性人才實驗培養方案。高分子材料與工程專業是培養高分子材料及相關學科的基礎理論知識,通過理論學習及實驗、實踐教學訓練,掌握材料的制備、加工、分析測試等基本方法,能從事高分子材料成型加工和改性以及聚合物合成與相關產品的生產設計、研究、開發和技術管理等工作的創新型高級工程技術人才。⑤堅持“夯實理論基礎、拓寬專業口徑、增強工程和創新能力、提高科學素質”的人才培養思路。⑥注重理論和實踐相統一,重視工程創新能力的培養,加強對新材料相關產業和領域發展趨勢和人才需求研究,吸納相關產業、行業和用人部門共同研究課程計劃,制定與生產實踐、社會發展需要相結合的培養方案。
改革實驗課程體系。結合現代高分子材料發展狀況,及時完善高分子材料與工程專業實驗課程內容,補充高分子材料新技術、新工藝,參考國外知名大學的具體措施,我們在實驗課程體系與教學內容等方面進行全面的改革,建立有利于學生實驗創新能力培養的教學體系。根據學生認知能力的不同階段和理論課程進度計劃,按模塊化設計優化實驗教學內容。形成了由“化學基礎實驗”、“高分子化學與物理基礎實驗”、 “高分子工程實驗” 和“高分子綜合設計實驗” 四個實驗模塊組成的高分子材料與工程專業實驗教學新體系。其中化學基礎實驗模塊不僅包括無機化學、有機化學、分析化學和物理化學四大基礎化學實驗,而且還涵蓋儀器分析和化工原理實驗,在編制新的實驗課程體系時,結合高分子材料與工程專業的特點,對傳統實驗進行有目的的篩選、分類、整合和更新,突出學生基本技能的培養和訓練。高分子化學與物理基礎實驗包含高分子物理和高分子化學實驗內容,不僅鞏固學生所學的高分子科學實驗的基本理論,而且培養學生制備高分子材料、測試材料物理性能及高分子的結構表征和測試等技能。高分子工程實驗模塊包括橡膠、塑料、膠粘劑、涂料四大實驗,從材料加工、成型、性能測試以及應用,獨立設計實驗內容,旨在培養學生的實際操作能力,分析和解決實際問題的能力。高分子綜合設計實驗模塊是教學的最高層次,結合學生實際情況,有針對性選取實驗內容,應體現實驗的知識性、綜合性和創新性。
2.2 加強實踐教學建設與改革,強化學生實踐創新能力
摘要:“材料科學基礎”是本科院校材料類專業較為重要的專業基礎課程,是專業課和公共基礎課之間的橋梁。為適應高等教育改革的要求,本文根據安徽建筑工業學院材料類專業的培養目標和方案,對“材料科學基礎”大平臺教學進行了探討,堅持加強基礎、拓寬專業、注意理論體系的貫通融合、與專業課的銜接等原則,對材料類專業“材料科學基礎”的教學內容進行了優化重組。
關鍵詞:材料科學基礎;課程體系;優化
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)09-0119-03
隨著現代科學技術的高速發展,自然科學之間更加相互滲透、融合和交叉。陳舊的基礎課教學內容和體系與新的科學前沿理論的矛盾日益突出,因此,有必要對現有的知識體系和專業格局進行調整和重組,建立綜合性材料科學與工程專業,以適應未來知識經濟的發展對材料類專業人才的需求。“材料科學與工程”專業在教育部1998年正式頒布的本科專業目錄中作為引導性專業提出,體現了材料科學與材料工程相互交叉與相互滲透綜合的發展趨勢,也符合社會所需復合型人才成長的要求。“材料科學基礎”是該專業的一門重要的專業基礎課程,擔負著公共基礎課和專業課程之間的銜接作用,也是研究生入學的必考課程。該課程對材料科學與工程專業人才運用理論知識解決實際問題的能力的培養、創新能力的培養、科學的思維方法的培養和整體知識結構的構建具有奠基作用。因此,我們在教學內容方面進行了改革與優化整合。
一、教學內容優化的動因
根據教育部提出的拓寬專業口徑、按專業大類進行人才培養的基本思路及1997年國務院學位辦頒發的新專業目錄中提出的引導性專業——材料科學與工程專業,部分高校材料類的專業設置不再分為無機非金屬材料工程、高分子材料與工程和金屬材料,而是按照材料科學與工程一級學科進行重新設置,“材料科學基礎”作為材料科學與工程專業的專業基礎課,其教學內容和教學體系也進行了相應的改革。安徽建筑工業學院作為建筑類一般本科院校,其材料類專業是按二級學科進行課程設置,設高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學與技術(電子材料方向)三個材料類專業,各成體系。其中關于材料科學基礎的教學從各專業課程的安排上看,無機非金屬材料工程專業和電子科學與技術(電子材料方向)專業開設“無機材料科學基礎”,其重點是無機材料的結構、組成和性能之間的關系及其變化規律,內容相近;而高分子材料與工程專業未單獨開設材料科學基礎課程,材料科學基礎中大部分相關的理論分散在專業基礎課程“高分子化學”和“高分子物理”中,其中涉及較多的是制備科學而關于高溫燒結、擴散、固相反應和相變過程及晶體結構和缺陷理論則涉及的較少。然而,社會需要的人才正向著復合型人才發展,材料也正在向著功能型和復合型發展,因此為了滿足社會對材料類人才的要求,培養人才應具有大材料專業的理論基礎,故必須對無機材料科學基礎的教學內容進行合理的優化和整合,同時考慮安徽建筑工業學院的特色,構建具有自己特色的“材料科學基礎”一級學科平臺課程體系。
二、教學內容的優化原則
圍繞材料科學與工程專業培養目標和人才培養規格構建具有建筑類一般本科院校辦學特色的材料科學基礎學科基礎平臺課程,其重點是“厚基礎、寬口徑”,夯實學生的學科基礎知識,強化實驗技能的培養,增強學生對社會的適用能力;加強相關課程的綜合,一起考慮高分子材料與工程、無機非金屬材料工程以及電子科學與技術(電子材料方向)三個專業的相近課程,根據無機材料科學基礎、高分子物理和高分子化學課程在人才培養中的作用,對其重新定位,整體優化課程體系;同時堅持先進性原則,突出高、新、精、實的特點,緊跟學科發展前沿。
三、課程教學內容的優化
1.理論教學內容的優化。材料科學的核心內容是對結構的認識以及結構對性能的影響。性能是由結構決定的,而外界條件則控制著結構的形成,因此,研究過程是理解結構的重要環節。搭建一個合理的材料科學與工程的知識平臺,達到突出共性教學的目的,根據制定的本專業培養目標、要求及培養方案,對教學內容進行了優化整合,將課程教學內容分為三部分:①相圖及其應用部分。包括一元、二元、三元相圖及其應用等內容。主要從熱力學方面介紹物相的形成及轉變的條件和規律,為材料設計和制備過程中工藝條件的確定奠定科學基礎。②材料動力學部分。包括擴散、固態反應、相變及燒結等內容。該部分涉及的是高溫下材料的動力學過程,是材料在生產、加工及使用過程中所必須掌握的物理化學理論基礎,該部分四個過程的控制對材料的結構形成及材料性能的控制起著決定性作用。③材料的結構與性質部分。包括結晶學基礎、晶體結構和晶體結構缺陷、非晶態結構與性質及固體的表面與界面,全面介紹材料的內部結構及與性能的關系。我們在課程體系的構建方面注意了如下幾點:加強基礎、拓寬專業、注意理論體系的貫通融合、與專業課的銜接、課程內容的先進性。充分體現寬基礎,打破三大材料的原有界限,從材料科學與工程專業的角度優化整合教學內容。從各種材料的共性規律和材料科學與工程一級學科的基本原理出發,同時兼顧不同材料的個性特征,從理論范疇和科學體系層面上進行整合貫通。從固體物質的內部與表面,微觀與宏觀,靜態與動態過程等不同角度不同層面,闡述固體材料質點的空間排列規律,晶態、結構缺陷和非晶態結構,固體的表面與界面,以及相平衡、擴散、相變、固相反應及燒結等理論基礎知識,使學生掌握材料的結構,了解材料結構、組成與性能間關系的基本規律,為今后專業知識的學習和研究打下扎實的寬專業口徑的理論知識基礎。另外教學內容突出高、新、精、實的特點,緊跟學科發展前沿開闊學生視野。如在講金剛石和石墨的晶體結構后補充講解碳納米管和石墨烯的結構;在“燒結內容學習中,簡單講述微波燒結、熱等靜壓燒結等新型燒結工藝等。通過介紹這些科學前沿研究成果,增大學生的學習興趣,更深的了解和認識材料專業的地位。在教學中,教師可以講授自己的科研成果和相關領域當前的科研發展動態,將教學和科研結合起來能很大程度地激發學生的學習興趣,拓寬學生的知識視野,提高學生的創新動力。
關鍵詞:功能高分子材料;教學探討;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)32-0139-02
一、引言
《功能高分子材料》是材料化學、高分子材料、復合材料和應用化學專業的主干綜合性課程,同時是一門以高分子化學和物理為基礎,與生物學、物理學和醫學等學科都有交叉的交叉學科。隨著科技迅速發展,當前社會領域內對功能高分子的應用更為普遍,因其種類多、內容豐富成為新技術革命中不可或缺的關鍵材料并充斥在人類生活中,這使得《功能高分子材料》課程的教學顯得尤為重要。高分子材料的功能化主要體現在對其組成及結構上的設計,而《功能高分子材料》的教學目的就是讓學生在掌握關于功能高分子材料基本知識的基礎上,可以制備和設計功能高分子材料。因此,提高對《功能高分子材料》課程教學方法的重視,打破傳統的教學方式,對于培養出運用功能高分子材料的高素質優秀人才尤為重要。
二、教學內容和課程特點
《功能高分子材料》是一門專業選修課,同時是一門重要的核心主干課程,不僅要求學生了解并掌握高分子材料的基礎知識,更要求學生具備動手設計和制備有關的功能高分子材料的能力。而這也就要求在功能高分子材料的教學過程中,始終貫穿高分子材料的分子“設計―結構―性能”之間的關系,這往往需要學生運用和掌握大量的高分子化學與高分子物理的基礎知識。
三、目前《功能高分子材料》課程教學現狀與存在的部分問題
首先,功能高分子是一門結構復雜、跨學科性強的專業學科。因此,該門課程在教學內容的選擇上不能拘泥于在傳統模式中選取某一本教材內容進行教授,而是應需要進一步的去完善和提煉綜合各版本的優勢內容,再進行教學內容的選取;其次,晦澀難懂的教學重點是要求學生理解高分子材料是怎樣從組成、結構上進行設計而使材料功能化的,但理論知識往往比較刻板生硬,使得學生學習興趣低下。那么,如何提高學生學習積極性是教學關鍵。傳統的“填鴨式”教學并不適用于這門課程,因為在缺乏以學生興趣作為保障的前提下,我們很難將內容多、更新快、知識點晦澀、難點較多的功能高分子材料這門學科講清楚。因此,教師應充分考慮更新教學手段、教學方法以及考核方式,提高自身專業素養并調動學生積極性來克服這一困境。
四、《功能高分子材料》課程教學改革方法與實踐
1.教材的選定和內容的精講。目前多數學校對于這門課程安排的課時、學時較短,主要集中于學生找工作和考研的大四階段。那么,這就有賴于授課教授前期對課程教學內容的精心設計,更要求教師掌握當代先進的高分子材料的前沿知識和發展進程,不斷更新自我的知識結構,對課程內容進行系統的分析和歸納,突出課程重點,授課時選擇精練重點,深入淺出進行授課,從而解決教學內容多與學時少之間的矛盾。其次,功能高分子是一門相對新興的前沿學科,因此選擇其內容要跟隨時代的發展,不可將陳舊的知識拿來反復陳述,而是要跟上科學步伐不斷更新、充實和完善授課內容,教師應多方面的關注功能高分子材料領域的前沿動態,不斷積累并更新自己的知識量,將先進的學術成果及時應用到平時的教學過程中,使得學生對高分子材料充滿好奇,從而提高學生學習功能高分子的積極性,進而牢固掌握高分子材料的基礎知識。
2.多媒體教學與傳統教學方式相結合。多媒體教學越來越廣泛的應用于現代教學中,相比傳統的板書口述的傳輸途徑,多媒體具有生動形象的圖片和模型、涵蓋的信息更廣、交互性更強的特點,更容易令學生理解和接受教學過程中復雜的知識難點。近些年,越來越多的課程都已經實行多媒體教學,由于功能高分子材料這門課程的新概念多并且涉獵領域廣,引入多媒體輔助教育將更有利于學生直觀感受有關功能高分子設計的實例,尤其是教師可利用各種軟件、網絡資源和視頻,生動地展示各種原理模型,把抽象枯燥的功能高分子材料課程變得更加具象、具體,以此調動學生的各種感官、啟發學生思考,從而激發學生參與到功能高分子學習中來的興趣,加強學生對高分子材料中的教學難點的理解和掌握。然而任何事物都是具有兩面性的,不能過分依賴多媒體教學,在教學過程中,對于某些特別重要的理論公式的學習和推導,通過多媒體教學難以使學生在較短的時間內完全理解,這時教師就應該采用傳統的板書教學方式,通過板書并逐漸講解過程使得學生能夠慢慢理解,加強學生的記憶。總之,多種教學方法有機的結合才能達到完美的理想效果。
3.強化理論與實踐緊密結合,培養創新性思維。教師在傳授功能高分子材料的理論知識的同時應開設與此課程相關的開放實踐課程,如開放性的設計實驗。在教師指導下,學生自己動手設計、操作并最終提交實驗結果,在整個實驗操作中不僅需要現實性的應用學到的理論知識,還可以鍛煉學生的自主創新能力。這種自己動手操作設計實驗的方式不僅培養了學生的動手能力,更加深了學生對所學知識的理解;還可以帶學生去功能高分子材料的工廠參觀,切身感受理論結合實際的生產過程,開闊學生的視野,教學實踐相結合使得教學成果更為顯著。
4.從生活實際出發,激發學生學習動力。教師在教學活動中介紹功能高分子材料的時候,可以以生活中的實際例子或新聞報道中的最新科技進展為例子,讓學生認識到功能高分子材料的重要性,同時讓學生對最新的研究成果有所了解,從而提高學生們對科學研究的興趣。例如,教師可以以環保問題為切入點,介紹對于廢水、廢氣處理方面的功能高分子材料;在講解導電高分子材料時,可以用“諾貝爾化學獎科學貢獻―導電聚乙炔發現”的案例切入;在講電致發光功能高分子材料時,可以先從熟悉的智能計算機談起,慢慢講解其屏幕發光機理和應用機制;講解吸波材料時,教師則可以從各國隱身戰斗機的發展入手,從材料的特殊功能入手,再慢慢引出高分子材料的不足之處,從而引導學生主動思考、發掘原因,引導學生獲取解決問題的方法,感受到成功的樂趣增進自信,提高學習功能高分子的學習動機。總之,要讓學生在學習中建立起功能高分子材料與現實生活的緊密聯系,感受到功能高分子學習在未來職業和社會生活中的作用。
5.教學手段多樣化,增強教與學的互動性。采取多種教學手段并用,增強互動性教學在功能高分子材料這門學科中是非常重要的,尤其是教與學的互動性,在一定程度上可以促進學生的學習興趣,在互動中得到對知識的理解和掌握。在互動性教學中,教師可以提出一些問題并適當的給學生安排一些課下查閱資料的任務,鍛煉學生的文獻檢索能力,并能在文獻中了解和掌握更為前沿的學科知識;更可以放手安排讓學生在講臺上講授,這樣不僅可以促進學生對知識的掌握,還可以鍛煉學生的膽量和演講能力。此外,還可以鼓勵學生撰寫一些功能高分子材料相關的綜述性論文,在培養學生論文寫作能力的同時也對功能高分子材料領域有一個廣博的認知。總的來說,互動模式可以督促學生主動對知識進行獲取,增強學習的效果。
6.科研與教學相融合,以科研促進教學。在功能高分子材料教學過程中,應將教學和科研有機的結合起來。科研教學一體化不但能夠提高教師水平,把握前沿的功能高分子材料的知識,更能豐富關于功能高分子材料的教學內容,為學生營造濃郁的學術氛圍,提高學生的科研素養和創新能力,進而全面提高關于功能高分子材料的教學質量。
7.改革考核方式,端正學習態度。學生的考核情況是反應教學效果的標準,教師應該隨時注意自己的教學效果,隨時做好查漏補缺的工作,并積極調整教學方式以達到預期的教學效果。傳統的考核方式主要是通過考試成績來評價這門課的教學效果,而在這種情況下,學生往往是陣前磨槍,突擊復習,這種瞬時記憶導致學生知識點很快被忘卻。因此,改革考核方式變得尤為重要。首先,重視課堂表現力和出勤率,培養學生上課的紀律性和交流思考能力,該方面要占總成績的30%;其次,要注重課堂報告和文獻檢索能力,從而鍛煉學生檢索資料、撰寫報告以及演講能力,并占總成績的20%;再次,為了培養學生理論聯系實踐的創新性思維能力,那么設計性試驗和課后作業要占總成績的20%;最后就是考查學生對概念、原理、性能以及實驗設計方案的掌握,占總成績的30%。這種全新的考核方式能夠有效促進學生素質的提高,使得分數不再是衡量學生的標準,對功能高分子材料課程教學效果的提升起到了重要的作用。
五、結語
在隨著科技的發展,功能高分子材料科學也在飛速發展,這就要求高分子專業的人才的素質也要與時俱進。因此,在功能高分子材料的課程教學過程中,教師要不斷提升自身素質,并及時掌握高分子材料研究的前沿內容,系統歸納課程內容,改變教學觀念運用多重教學手段,采用理論與實踐結合的教學思路,培養學生獨立思考、解決問題的能力,調動學生自主性和積極性,為該科研領域不斷輸送優秀人才。
參考文獻:
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關鍵詞:雙語教學 材料科學與工程 教學模式
在世界進入21世紀的今天,隨著中國加入WTO,我國改革開放日趨深化,中國正走向世界,世界也在向中國走來,國家和社會發展使得對雙語人才的需求程度迅速提高。如何在材料學科本科教學中培養學生專業英語的應用能力,使之具備綜合素質,是當前高分子材料與復合材料專業教育與教學改革中需要深入探討的問題之一。
我校自1997年開始招收復合材料專業,每年基本上招生2個本科班,在原有的高分子材料基礎上進行有機整合,分為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業。從共性知識體系中提煉出基本問題,建立起材料科學與工程的基礎教學體系,從寬基礎角度加強專業基礎課教學,使一部分專業課趨于向專業基礎課的調整,在這樣的教改思路下,原來各專業方向的專業外語課程面臨著向大材料專業的過渡,從而產生了一門新的課程――《材料科學與工程基礎》,并設為雙語教學示范課程,作為高分子材料與工程專業與復合材料與工程專業六大平臺課程之一,材料科學與工程基礎的內容因雙語教學而偏向于基本概念和基本應用,為避免重復,材料科學與工程基礎將不涉及各材料方向的具體理論。
一、材料科學與工程基礎雙語教學的必要性與目的
專業外語(實際上多為專業英語)是以往的專業設置下各專業開設的一門專業必修課,其目的在于提高學生對外文文獻的閱讀與理解能力,而主要以專業英語作為整班授課內容。目前,由于高校近年來開設了雙語教學課程,所以專業外語面臨著被取消的可能或過渡為雙語教學課程。我校高分子材料科學與工程專業即以雙語教學的《材料科學與工程基礎》課程來代替專業外語,但兩者之間又存在著本質的區別。
以高分子材料科學與工程專業為例,專業外語課程為32學時,分兩部分在第五和第六學期兩期授課,其學習內容主要涉及的是專業基礎常識和后續專業課程的部分內容,如高分子化學中的合成部分,高分子物理中的結晶部分等,而上課主要以翻譯形式為主,課上一般較為單調。由于所涉及的內容學生還沒有學過,對學生來講內容較深,學生不能夠以英語完全了解本專業,而從專業外語課程中學生對專業內容的領會往往不完整,因此專業外語課程一般難以取得非常良好的授課效果。為了讓學生能夠理解并應用外語進行專業知識的表達,并實現寬基礎教學,《材料科學與工程基礎》首先從授課內容上進行了大幅度調整。考慮到雙語教學的《材料科學與工程基礎》將被安排在第五學期教學,是最早與學生接觸的一門專業基礎課,學生還未接觸各方向的基礎理論,所以本課程計劃從材料基本結構出發,根據材料的不同結構特點分類,介紹三大材料及功能和復合材料的主要品種及其應用,其內容自成體系,不再依賴各專業方向。從以上意義上講,以雙語教學的《材料科學與工程基礎》代替專業外語是必然的趨勢。
二、材料科學與工程基礎雙語教學的基本模式存在的問題
雙語教學是近年來出現的一種新的教學模式,它所遇到的問題在其它課程的雙語教學中已經體現出來,就我校高分子材料科學與工程專業來講,所遇到的問題可能還來自于以下這方面:就是不能找到合適的授課教師精通所有三個專業方向的內容,我校的現任教師分別來自于高分子、無機和金屬三大材料專業,不具備全部專業方向的材料基礎知識的能力,每位只能講授自己專業熟悉的一部分內容,而學生要接受至少三位教師的講課,這樣一來課程缺乏系統性,但從另一角度講,授課教師分別來自于三大材料專業,所以他們會對本材料十分了解,而使得學生可以學到更充實的知識。
三、材料科學與工程基礎雙語教學模式
針對雙語教學存在問題,我們首先采取了分章節專業教學模式,即每部分專業知識都有該專業教師授課。我們學院整合全院的教師資源,形成了材料加工、金屬材料、高分子材料、復合材料及無機非金屬材料五個專業教師組成的教學團隊,負責該課程的全院教學,合理安排教學時間與內容,各專業的知識都有該專業的老師授課,通過幾年的實踐,獲得了很好效果。
其次,課堂形式主要采用多媒體教學,用將課堂的主要內容以全部英文的形式演示給學生,并且配備了與原版教材相配套的多媒體課件,以圖文并茂的方式對學生進行授課,使學生從視覺聽覺多角度來獲取知識信息,增強了學生的學習興趣。為了充分發揮主體性參與學習的使用,在教學過程中我們積極開發學生的學習潛力,在資料的查詢、英文寫作與翻譯、語言的表達方面進行了培養鍛煉,注重培養學生的綜合能力的提高。
在教學中結合材料科學最前沿科學與研究領域,將學生分成若干小組,且給各小組分好一個關于最新研究成果的英文題目,指導學生主動利用圖書館和網絡等資源搜索所需信息對該英文題目進行分析與評價,并提出問題與展望未來研究發展趨勢,培養學生對材料信息的收集能力、閱讀能力、理解能力與寫作能力。學生可以根據自己的個人情況將論成形式上臺進行演講,使學生鍛煉了膽量,提高了表達能力。這樣大大增強了學生英語的思維能力,提高了學生們英語學習本專業的興趣,拓寬了學生們的專業知識視野,為他們未來從事本專業的科學研究奠定了堅實的基礎。
通過材料科學與工程課程雙語教學實踐,發現無論對學生還是教師在英語水平的考驗和專業知識的講授和學習都是一個考驗,只要采用適當的方法,教師具有駕馭英語和專業知識的能力,積極調動學生的學習積極性,變被動學習為主動學習,用雙語進行專業課的教學是可以完全達到用中文講課的同樣目的。
參考文獻:
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【關鍵詞】塑料;材料;教學體會;教學方法
塑料材料科學是當今世界的帶頭學科之一,而高分子材料是材料領域的新秀,目前高分子材料在尖端科技、國防建設和國民經濟各領域都得到了廣泛的應用,已成為現代生活中衣、食、住、行、用各個方面所不可缺少的材料,近年來,隨著高分子材料應用領域的發展,單一的材料已不能滿足許多性能要求。塑料材料學已成為科研、技術開發和實際生產中各個環節必不可少的技術手段[1-3]。
《塑料材料學》課程是我校高分子材料加工專業最重要的核心課程之一,該課程的教學目的是希望學生通過學習掌握聚合物的化學改性、聚合物的填充改性、纖維增強改性聚合物復合材料、聚合物的共混改性及聚合物/無機納米復合材料這幾個方面的改性技術。為以后走向工作崗位,適應社會人才需求打下良好的基礎。因此,本課程在材料學科中,有著十分重要的地位。在本文中,我們首先介紹該課程的教學特點,并結合近幾年塑料材料學技術發展的新情況和我們在該課程中的教學經驗,談一談該課程的教學體會和教學方法。
1 該課程的主要特點
《塑料材料學》課程實際上是一門綜合了高分子物理、高分子化學、高分子成型加工[4-6]等基礎知識的實踐運用課程,它不僅講述了各種改性方法的基本原理,更重要的是傳授如何運用這些技術手段對已有高分子材料進行改性;可直接指導以后的生產和科研工作,促進高分子材料科學與技術的發展。因此,這是一門要求綜合運用高分子材料學科的各種知識、并要求進行實際操作的具有較強的理論聯系實踐的課程,它具有綜合性和實踐性較強,及知識前沿性的特點。
2 該課程的教學體會和教學方法
2.1 教學內容有所側重
在授課過程中,教師并非要將其內容全部灌輸給學生,而是重點突出和注重課程銜接。教學內容要符合實際生產應用及科研的需要,并結合最新改性技術技術在本專業的主要應用情況及前沿發展動向。因此,目前本課程教學主要立足于聚合物的化學改性、聚合物的填充改性、纖維增強改性聚合物復合材料、聚合物的共混改性及聚合物/無機納米復合材料這幾個方面,同時,還研究各種改性技術的基本原理及實際應用要求,選用有代表性的示例,更好地向學生傳授,以培養他們對實際生產和科研工作中存在問題的分析和處理能力。
2.2 理論聯系實際,增加實踐性教學環節
為了調動學生的學習主動性,培養高素質的創新型人才,在教學方法上采用理論聯系實際和講授與討論相結合的方式。《塑料材料學》是一門實用性較強的課程,要求結合實際問題來分析和理解理論知識,死記硬背和生搬硬套,都不利于學生對知識的理解和接受,因此,適當增設一些實踐操作課,開展實踐性教學也是教學內容中必要的部分,在教學實踐上,讓學生參與樣品的制備及儀器的實際操作,并結合課程內容來獨立分析和解決問題,是實踐性教學的目的所在。在老師的指導下,讓學生學會親自操作一些儀器,并對得到的圖譜進行解析,使學生的科研能力得到初步的培養和鍛煉。也培養了他們分析問題和解決問題的能力。
此外,還可以開設小型科研活動,結合實際問題通過一兩個系列實驗,激發學生發散思維。如提出請同學們“研究PE材料表面熱氧老化的機理”,這樣教學形式從過去單一的驗證轉變為學生自主資料查閱、交流、思考、設計實驗、制備樣品,并對材料進行綜合性能評價及結構的分析,包括利用熱分析、全反射紅外光譜技術、差譜技術及表面能譜技術等,分析在不同溫度、不同時間及有氧和無氧條件下,PE材料表面老化前后的結構變化,從而推斷其熱氧老化的機理,學生通過一系列的學習和實踐,不僅掌握了高分子材料的制備,研究的基本原理和方法,更重要的是培養他們自覺學習、獨立思考及獨立科研的能力。
2.3 靈活運用多媒體教學手段
多媒體教學是將文字、圖像、聲音等集合在一起通過課堂教學來實施的一種手段[7],目前,用來制作課件的工具有PowerPoint Author Ware以及Flash,不僅能夠使課件圖文并茂,而且可以產生動畫效果,將枯燥乏味的理論知識直觀化和形象化[8]。這樣,一方面可以充分調動學生在整節課堂上的學習積極性和興趣;另一方面,使學生能夠更加容易地理解所講授的內容,雖然多媒體課件能夠起到很好的教學效果,但是并不能完全地替代板書。對于需要重點強調的內容以及一些重要反應式和理論公式的推導,我們必須要在課堂上進行板書,以加深學生們的印象。因為雖然塑料材料學更偏重于應用,但是其應用卻是建立在理論學習的基礎之上的,只有奠定了堅實的理論基礎,才能夠更好地開發和應用已有的改性技術。因此,我們在課堂上進行多媒體教學的同時,絕不可忽視板書所起的作用。
2.4 注重教學效果反饋,提高教學質量
建立健全配套的教學管理制度是課程建設的重要內容,它應與學校整體管理制度結合起來,在管理內容方面涉及教學質量的評估、教學質量的監控、學分制管理、考試考核以及教師的聘用、考評、獎懲等[9]。我們在講授塑料材料學試課程時,是把教學效果和教學過程的管理有機結合起來的,在嚴格教學管理的同時,充分調動教與學的積極性。目前,我們采用的方法主要是通過定期問卷調查的形式來跟蹤教學質量。有兩種問卷,一種是不記名的問卷,一般有2個問題:(1)你對該課程的學習興趣如何?提供5個答案供選擇,分別為:很“感興趣”、“比較感興趣”、“一般感興趣”、“不感興趣”和“很不感興趣”;(2)對課程講授的合理化建議。另一種是記名的問卷,有3~4個問題,內容與當節課堂講授的知識相關,并且至少有2個問題是延伸性的。通過這兩種問卷的調查,可以較好地認識教學環節中存在的不足之處,了解學生課堂學習的狀況,并進一步改進教學方法,提高教學效果。在以后的教學過程中,我們還計劃采取另外一種方法,即首先在課程講授前期提供一些塑料材料學相關的題目,然后將學生分為不同的小組,讓其選擇感興趣的題目并利用空余時間制作PPT,在課程后期派出各個小組的代表上講臺進行演講,每人講3~5min,講完后大家提問題,然后再由教師進行點評,總的時間限定在2個學時。這樣做的目的,也是想充分調動學生的學習積極性,進一步加深他們對高分子改性技術的認識和理解。
3 結論
塑料材料學課程是一門應用性較強的綜合性課程,并隨著我國材料應用領域的發展而快速發展,在高職高專院校高分子材料加工專業開設該課程以及提高其教學質量的要求愈加迫切。因此,我們需要積極地采取各種措施去適應這種新的要求,改進教學方法,提高教學質量,為高分子材料加工行業培養出優秀的專業技術人才,以推動其更加健康有序地發展。
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針對《紡織化學》課程體系及教學中存在的問題,對安徽工程大學《紡織化學》課程進行改革,變更課程體系,采取開放的教學氛圍、互動的教學環節,注重實驗教學。實踐證明《紡織化學》課程改革取得了較好的教學效果,開拓了學生的思維,提升了學生實踐技能和綜合素質。
【關鍵詞】
高校;紡織化學;課程改革
0引言
紡織工業在我國國民經濟中占有重要地位,隨著新型紡織材料的不斷開發應用,紡織行業向生態化、功能化和清潔化方向發展,各種新技術日益向紡織工業滲透,紡織專業技術人員掌握基本的《紡織化學》基礎知識和加工技能,就顯得更加迫切[1]。《紡織化學》將有機化學和高分子科學的基礎知識與現代紡織技術緊密結合,介紹紡織生產領域應用到的化學問題。紡織專業的學生掌握處理這些化學問題的基本原理和方法,學會當代紡織生產所必需掌握的化學知識和技能,對今后的學習和工作都具有非常重要的意義。《紡織化學》是紡織工程專業必修課程,課程具有內容豐富、知識點多、系統性強、教學要求高和學時少等特點,而不少學生不重視該門課程的學習,因而如何在課堂教學的有限學時內使學生扎實地掌握《紡織化學》的基本理論知識,為學生打下良好的基礎,是《紡織化學》任課教師所需要解決的實際問題[2]。通過對國內重點高校《紡織化學》課程教學的調研發現,在《紡織化學》課程理論教學中,很多教師雖然進行了適當的教學改革,但均以教師課堂教學為主、配合實驗教學的授課方式,未完全達到預期的教學效果。在此,以安徽工程大學紡織工程專業基礎課———《紡織化學》的教學改革實踐為基礎,從《紡織化學》課程的特點及教學方法等方面來談一談《紡織化學》課程體系改革及教學體會。
1課程體系改革
1.1加強基礎化學知識的訓練
《紡織化學》作為專業基礎課一般在大三第一學期開設,根據多年的實踐教學發現,此時學生大部分基礎化學知識模糊或者遺忘。而該課程是以基本化學知識為前提,涉及高分子化學知識,因此在講授大綱要求的知識點時不得不回顧基礎化學,使得教學內容不能按時完成,無法深入講解知識點,而基礎化學知識的講授又使部分化學知識較扎實的同學認為課程枯燥乏味,甚至失去了對該課程的興趣。通過調查了解到,大一學生化學基礎知識都較熟悉,由于沒有開設和化學相關的其他課程,到大二、大三時期部分化學基礎知識淡忘。針對這種現象,本校紡織工程專業的學生在大二專門開設了《大學化學》這門課程,鞏固了學生的基礎化學部分,又學習了高分子化學基本知識,到大三再學習《紡織化學》就有了堅實的基礎。通過兩年的課程體系改革發現,雖然《紡織化學》總課時由原來48縮減為40,但是學生學習效率和課程興趣明顯提高,所有大綱要求的知識點均能按時按質完成。
1.2根據專業方向選擇授課內容
《紡織化學》涵蓋與紡織品加工有關的化學過程,如紡織助劑、粘合劑、紡織漿料化學和纖維的初加工化學等。本校紡織專業設有紡織工程方向、針織方向和非織造方向,各方向開設的《紡織化學》課程的地位不同,教授內容及側重點有所區別。如紡織工程方向和針織方向,《紡織化學》為專業基礎課,前期開設《大學化學》,課堂講授以紡織漿料化學和纖維初加工為主,要適當加入麻纖維改性及毛纖維功能整理等內容;而對非織造工程專業,《紡織化學》為專業選修課,因前期開設了《纖維化學與物理》,課程講授要以紡織助劑、粘合劑和纖維初加工中的化學處理為主,因此《紡織化學》課程的設置及講授要靈活安排。
1.3強調學科思想
每一門學科都有自身的特點和學科思想,利用學科思想去學習會起到事半功倍的作用。《紡織化學》知識點多,相互之間沒有緊密的關聯,初學者很容易混淆,且考核只能靠死記硬背的方式,故很大程度上消弱了學生對該門課程的興趣。“結構-性能-應用”是《紡織化學》的核心思想,授課老師在第一堂課引導學生掌握學科思想,并在之后每一知識點講解時,著重分析學科思想的具體應用。比如化學纖維種類多、性能差異大,講授該部分內容時,就可以從化學纖維單元結構、基團入手,先分析基本的化學結構特點,再由此推出基本物理和化學性能,繼而判斷該纖維構成面料的性能特點,最后確定使用領域。利用好學科思想,學生可以輕而易舉地掌握繁多的授課內容,并領悟整個課程的知識體系。
2教學方法改革
2.1創設開放的教學氛圍
由于國內大學師生比例的限制,很多課程均以教師為主導的大班授課方式進行,屬于封閉式教學,這種以教師為主的“說教型“教學方式缺乏與學生的互動,課堂氣氛不夠活躍。在《紡織化學》授課過程中,根據內容和課時的安排,邀請本地企業有一定經驗的管理者、工程師或技工做專題演講,有的演講人從事紡織行業,他們和同學們分享自己的人生經歷和經驗,并對如何正確看待專業課在以后工作中的重要性等各種問題進行講解,為學生從各個方面答疑解惑,這種講演雖然表面看起來和本課程關聯不大,但通過這些生動的真人真事在給學生帶來創意與啟迪的同時,給予他們在人生理想方面的激勵。有些同學通過和演講人的課后交流,解開了對所學專業的思想癥結,這種開放的教學方式、活躍的教學氛圍受到學生的歡迎。
2.2互動的課堂教學環節
《紡織化學》涉及理論部分內容的講授,一般以教師板書配合多媒體方式進行,但是由于《紡織化學》理論部分內容較多,課堂講授中,學生認知差、效果不理想,因此理論部分采取啟發互動教學方式。教師先簡單介紹知識點,然后提出問題,學生以3~4人為一個小組進行討論,每個小組提出討論結果,教師再根據小組討論結果進行分析和講解。帶著問題去思考和聽講的方式使學生對知識點的理解更為透徹。適當轉換課堂角色,體現出以學生為主體的課堂教學方式。對于紡織生產中涉及到的化學技術問題采取學生講授的方式進行,一般學生講授的內容需提前一周布置,學生以5人為一組,將知識點分成若干模塊,每一組講授一個模塊。該組可以選派代表講解,也可以每一組員分別講解,其他組員補充,講解形式多樣,可以是板書、多媒體或視頻,也可以課堂討論,根據內容自由選擇。教師鼓勵學生積極參與到小組討論及講授中去,才能真正參與到學習過程中。以學生為主角的課堂氣氛活躍、思維開闊,提高了學生自主學習及課外查閱資料的能力。比如為了講述麻纖維整理,學生要查閱相關的文獻資料和相關企業網站信息,了解到市面上各種麻織物的名稱和相應的整理工序,增加了對《紡織化學》課程的興趣。
2.3注重實踐能力的培養
安徽工程大學紡織專業培養的是應用型人才,而《紡織化學》是一門和實際生產緊密聯系的課程。以往課程設置重理論輕實踐,比如48課時只有8課時的實驗課,實驗課由于場地和設備的限制,有些實驗課變成了演示課或觀摩課,部分同學甚至不清楚該實驗的目的是什么,更不用說實驗原理及方法。課程改革后總課時降為40課時,實驗課課時增加到了18,有些實驗內容根據教學要求采取現場教學的方式進行。實驗課借用其他院系的場地和儀器設備,保證每個學生都能動手操作。《紡織化學》涉及的實驗有羊毛洗滌、苧麻脫膠、苧麻整理、洗滌劑的配制和絹紡原料精煉等,每次實驗前都要求學生就相關內容進行設計。比如羊毛洗滌有很多種方法,以5人為一小組,通過查資料確定一種洗滌方法,設計出詳細的方案及配方,每一小組在課堂上對其配方進行講解,其余同學提問,在同學及老師的幫助下最后完善設計方案。根據設定的實驗方案安排實驗教學,對不同組方案的實驗結果進行總結分析,使學生更深入理解課堂講授的理論知識,并學會應用所學的原理,就相應的實驗設計內容布置學生撰寫成小論文,代替原來的傳統的實驗報告形式,避免了學生相互抄襲、報告內容雷同的弊端,使學生初步了解科學研究的一般方法,培養其撰寫科技論文的基礎。
2.4靈活的考核方式
課業成績采取靈活的考核方式,除課程結束后的試卷考核外,課堂討論、小組授課、實驗設計和操作以及論文撰寫等也是課業成績重要的一部分,另外還要考慮學生在課堂上學習表現的活躍度。教師還可以根據學生的具體情況,當某一章節內容結束,為檢驗學生的掌握程度,安排課堂小測試,通過測試及時掌握學生對知識點的掌握程度。
3結語
3.1現代紡織教育要以培養學生的優良素質、綜合能力和就業競爭力為重點,《紡織化學》課程為學生后續專業課程的學習和工作提供了不可缺少的基礎知識,因此提高教學水平、培養學生創新思維和實踐能力具有重要意義[3]。通過教學改革,課堂氣氛活躍,師生關系融洽。
3.2改變課程體系,營造開放的教學氛圍、采取互動的教學環節,注重實驗教學,實踐證明《紡織化學》課程改革取得了較好的教學效果,提高了學生專業課學習興趣,學習由被動變為主動,提高了文獻查閱、整理及團隊協作能力。
3.3研討環節和實踐教學環節開拓學生的思維、提升了學生實踐技能和綜合素質,為以后從事相關工作奠定了良好的基礎。
作者:閆紅芹 儲長流 單位:安徽工程大學紡織服裝學院
參考文獻
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關鍵詞 汽車表面防護專業 應用型 人才培養體系 實踐教學
隨著我國的汽車工業的迅速發展,汽車制造相關專業人才的需求量也迅速增加。相比機械類、車輛工程等專業,汽制造四大工藝之一的涂裝專業,在人才市場為緊缺專業,但開設此專業的高校寥寥無幾。為了適應市場需求、拓寬學生的就業面,湖北汽車工業學院材料科學與工程學院籌建了汽車表面防護專業,并于2011年正式招生。
汽車表面防護專業的設置面向汽車行業,其培養目標是為國內汽車行業輸送和培養理論基礎扎實,專業知識面廣,動手能力強,具有創新和實踐能力的應用型、復合型人才。汽車表面防護專業作為一個應用性實踐性很強的專業,更應以應用型人才為培養目標,積極進行人才培養課程模式的創新,開展相關理論研究和實踐,培養出能夠適應和支撐產業發展的汽車工程人才。因此,我校依托產業優勢,并從學校實際出發,對汽車表面防護專業應用型人才培養體系的建設做了一些有益的嘗試。
1辦學現狀
湖北汽車工業學院是一所以培養普通工科應用型本科專業人才為目標的本科院校,學校地處湖北省十堰市(東風汽車公司所在地),長期立足于汽車行業,依托東風汽車公司大型企業,堅持教學與實踐并重,產學研用相結合,不斷進行應用型人才培養模式的探索與創新,培養出一批又一批汽車行業優秀的專業人才。基于我校多年積累下來的辦學經驗和依托的大工程背景,2011年我校入選教育部第二批卓越工程師教育培養計劃高校,并以此為契機,更加重視工程教育與實踐內容,為培養既有理論知識又具備良好工程背景的應用型人才提供保障。
學校以汽車產業鏈為導向,開設了與汽車生產、管理、銷售和售后等方面相關的專業。我校的材料科學與工程學院經過三十年的發展,已經形成了材料成型、金屬材料、高分子材料三個專業方向,其中金屬材料和高分子材料兩個專業在金屬材料加工、腐蝕與防護、組織性能檢測、高分子材料合成、改性及其成型加工等領域積累了豐富的教學和研究經驗,已經具備了汽車表面防護(涂裝)專業所需的基礎理論知識背景,為本專業的開設和發展提供了前提和保障。目前,材料學院正在大力發展傳統優勢專業方向,整合并新增如本專業這樣的朝陽專業方向,并依托和服務于汽車制造行業,努力構建具有本校特色的汽車表面防護專業應用型本科人才培養模式,從而培養出具有行業背景的應用型高級工程技術人才。
2汽車表面防護專業的定位
汽車表面防護(涂裝)在現代汽車生產過程中具有重要地位,對汽車質量、外觀和使用壽命、生產周期、成本及維修費用均有很大影響。但是,相對于汽車制造的其他工藝來說,涂裝發展的較晚,給予的重視不夠,不過隨著人們對汽車外觀質量的要求越來越高,涂料及涂裝工藝的研究將得到足夠的重視,相應的涂裝方向的人才需求也將迅速增加。
基于湖北省為中國重要的汽車制造產業地帶,汽車表面防護(涂裝)專業學生就業去向主要為本省汽車整車及零部件的生產、制造、研究、管理等部門。根據學校提出的應用型人才的培養目標,結合社會需求和本省汽車產業發展,本專業定位為培養具有材料表面防護的基礎理論、專業知識與應用能力,能滿足汽車材料表面防護工藝工裝的設計與制造、生產試驗和生產經營管理的應用型高級工程技術人才。因此,探索建立與之相適應的人才培養體系是亟需研究與解決的重要問題。
3汽車表面防護專業應用型人才培養體系的建立
3.1理論課程教學體系
課程體系和教學內容是實現培養目標和提高教學質量的核心環節。一個專業的教學體系的建立需通過教學計劃的形式體現。本課題組成員結合培養目標和汽車生產發展的前沿技術,經過多次研討修改教學計劃,不斷完善教學體系,制定了以提高學生基本素質、培養學生學習能力為宗旨的教學方案和課程體系(如圖1所示)。
學科基礎課程是本專業學習之前必須了解和具備的化學、機械、工程等方向的相關知識,這也是工科專業學生必須具備的知識和能力,也是后續專業課程學習的基礎。其中的“高分子化學及物理”和“聚合物材料分析測試方法”是專業基礎課程,是在本專業學習之前必須要了解的高分子材料化學、物理性質,為后續學習涂料、涂裝等專業課程打下基礎。專業必修課程中的“材料表面防護技術”、“涂料化學”、“涂裝工藝”、“涂裝設備”、“涂料及涂層性能檢測技術”是核心課程,其內容涉及了涂料生產、涂裝工藝、設計、檢測和管理等方面的基礎知識和技能,是本專業必須要掌握的知識和技術;另外再加上“涂裝車間設計”、“電鍍原理及工藝”等選修課程,我們設置的所有專業課程已經涵蓋了汽車表面防護專業所需要的背景知識和專業知識,學生通過這些課程的系統學習,完全可以獲得本專業的較寬專業知識面和專業技能。
3.2與理論教學內容配套的實驗教學體系
針對本專業課程的教學內容,我們也開設了相關的實驗項目,讓學生學習理論知識之后,有機會親自動手做實驗,通過基本的實驗技能訓練對理論知識有更深的理解和掌握,并培養學生的動手能力和科研能力。本專業實驗室在材料科學與工程實驗室設備的基礎上,通過學校和省重點實驗室項目經費支持,專門購置了100多萬元的實驗儀器和設備,如刮板細度計、涂1和涂4黏度杯、旋轉粘度計、輪規、酸度計、電導率儀、鐵一鈷比色計、光電色差儀、光澤計、涂膜鮮映性儀、擺桿阻尼實驗儀、鹽霧實驗箱、人工老化機、氣相色譜儀等,基本滿足了汽車表面防護專業常規實驗的要求。在人才培養方案中,開設了多門實驗項目,如材料表面防護技術課程開設了極化曲線的測定、鹽霧腐蝕實驗等實驗內容;涂料化學課程開設了醇酸樹脂涂料的合成與制備等實驗;涂裝工藝課程開設了磷化、陰極電泳實驗等;涂料及涂層性能檢測課程開設了涂料黏度、細度的測定,涂膜附著力、硬度的測定等實驗內容。每項實驗都撰寫了實驗指導書,方便教師對實驗操作和教學進行規范和總結。這種理論與實驗教學合理銜接的形式,可以密切結合本專業的發展和社會需求,而且不斷更新實驗項目,使學生學得會、用得上,真正有利于學生創新能力和素質的培養。
3.3與工程實際相結合的實踐教學體系
3.3.1循序漸進的實踐教學內容
根據汽車表面防護專業的專業特點和培養要求,即讓學生逐步建立工程意識和創新意識,具有初步的工程經歷,并且將學生工程實踐能力的培養貫徹到四年培養計劃之中,于是我們構建了不少于40周的實踐教學體系(如圖2所示)。
整個實踐教學體系可以分為兩個部分,前一部分是工科類綜合實踐教學內容,如第一、二學年的機械制圖綜合訓練、課程設計、金工實習和電子電工實習,學生通過這些實踐學習,可以具備基本的工程制圖能力,熟悉機械制造的一般過程,掌握金屬加工的主要工藝方法和工藝過程,從而建立起工程應用的基本思維和能力,為后續本專業的理論學習和實踐打下良好的基礎。
后一部分是涂裝工藝類和專業綜合設計類的實習與實踐,其中認識實習、生產實習是安排學生到東風汽車公司專業廠實地參觀、學習,重點是汽車零部件的表面防護,如磷化、噴涂、電鍍等汽車表面涂裝工藝過程,并參與到實際生產中,與工人師傅或工程師共同完成生產任務。在此過程中,學校要做必要的檢查、指導,最后學生要提交實習報告。這些實習環節使學生了解和熟悉汽車表面涂裝及金屬零部件表面防護的工藝方法、設備和工藝參數,并結合課堂所學知識對實際生產過程產生更加深刻的理解和有益的新。另外,專業課程設計、綜合實踐主要是讓學生完成某汽車零部件或金屬材料的涂裝工藝及流程的設計,或者完成涂裝車間的設計。學生通過查找手冊,計算涂裝設備尺寸,撰寫工藝說明書,最后畫出涂裝車間示意圖。整個設計環節可以訓練學生利用所學的專業知識,解決涂裝工藝或涂裝車間設計問題的綜合能力,并且可以全面提高涂裝方向工程化設計制造的能力。這類訓練的內容具有綜合性和時代性,也是專業綜合技能訓練的重要實踐環節。最后一學期的畢業設計環節,可以培養學生綜合運用知識解決實際問題的能力,充分發揮學生的主觀能動性,給學生提供很好的自我發展空間。畢業設計選題也可以與學生簽約單位的實際狀況緊密地結合起來,或者直接做企業的課題,這樣使學生受到的訓練更有針對性,步入工作單位后能更快地進入工作狀態。
3.3.2依托產業優勢建立校外實訓基地
湖北省十堰市是以汽車制造為主要產業,又是國有大型汽車制造企業――東風汽車公司總部的所在地,整個汽車制造產業與市場都已經成熟,并具有相當規模。我校地處十堰市,植根于汽車產業,長期依托東風汽車公司的大工程背景,利用得天獨厚的外部環境開展與生產實際相結合的課堂教學,培養適應行業發展的應用型人才。經過幾十年的發展,我校已經成為汽車行業的應用型本科院校。
基于我校辦學特點,并依托十堰市產業優勢,對于涉及汽車表面防護專業的實習、實踐項目,我們積極與本市相關企業聯系和合作,目前材料科學與工程學院已經與湖北雙鷗汽車內飾件有限公司、隆泰源工貿有限公司、東風偉世通內飾件有限公司、東風汽車公司車架廠、林泓汽車配件有限公司等企業簽訂協議共建校外實習實訓基地,承擔本專業學生的認識實習、生產實習。這些企業具備優良的生產技術條件、管理理念及先進的工藝和設備,生產效益好,擁有許多高質量工程技術人員,學生在這些企業里實習可以接觸和感受實際生產過程,了解和學習生產工藝,把所學理論知識應用到工程實際當中,來提高工程實踐能力。
另外,學院與這些企業也建立了產學研和人力資源合作。企業在實際生產中遇到的問題可以讓學院的老師利用完善的理論知識加以解決,即把理論知識轉化為實際的生產技術,也是對企業的實際生產做一指導;同時老師可以通過解決企業的實際生產問題來提高自身的實踐能力,從而在教學中增加應用實例,提高教學水平;而且學院和企業可以進行合作,共同開發科研項目,既服務于學校教學,又促進企業生產,實現兩者雙贏的目的。另外,學校可以聘用企業的優秀高級技術人員到學校參與教學和科研工作,向學生傳授生產第一線的知識;同時為企業培養、輸送優秀的畢業生,激勵更多的學生努力學習。學院與企業建立互惠互利、協助雙贏的關系,這樣才能建設穩定和高質量的實習實訓基地。
4結語
我校在建設汽車表面防護專業時,以應用型人才為培養目標,積極開展相關理論教學與實踐教學相結合的人才培養模式的創新,通過構建本專業應用型人才培養體系,優化了專業課程理論教學內容、實驗教學內容,設計了完備的實踐教學內容,而且依托產業優勢與相關企業合作,建立了校外實習實訓基地等實踐教學體系,從而提高學生的工程意識,達到全面提高學生工程能力和綜合素質的目的,以及培養應用型人才的目的,來更好地適應現代化企業對工程技術人才的需要。
關鍵詞:理工科;專業英語;高分子材料與工程專業;教學探討
隨著社會的快速發展,具有國際化視野的復合型專業人才在就業市場中更具有競爭力。在培養這類人才的課程體系中,專業英語課程必不可少。專業英語課程作為重要的基礎課程,它側重于專業英語知識、專業詞匯、科技語法等方面的教學[1-2],通過該課程的學習,使學生能夠獨立完成由基礎英語向專業英語的過渡,能夠獨立閱讀專業相關文獻和技術資料,以及撰寫簡單的專業論文,為學生能夠順利完成畢業論文及將來就業或深造打下堅實的專業英語基礎。
一、專業英語教學存在的問題
專業英語教學與其他專業課程教學的教學語言環境、教學課時(更短)、教學重點側重于傳授專業知識的英語表達等不同,由此給專業英語教學帶來一些難題。以“高分子材料與工程專業英語”課程為例,在實際教學中普遍存在如下情況[3-5]。首先,學生基礎英語水平參差不齊,給專業英語教學帶來困難。專業英語以通識英語為基礎,而筆者所在地方院校的學生英語基礎普遍較差,對大量的專業詞匯、專業術語、派生詞和長難句的理解和掌握也較為困難,學生很難與教師進行教與學的良性互動,學習興趣和主動性不高,有挫敗感。其次,“高分子材料與工程專業英語”教材內容較陳舊,題材單一,學生在有限課時中獲得感不強。最后,通讀教材全文并逐句翻譯的常規教學方法強調了“教”,而忽略了學生為主體的“學”,學生在課程結束后,專業英語讀、寫、聽、說能力未見明顯提高,教學效果欠佳。解決專業英語教學中的上述問題,提高教學質量,需要“對癥下藥”。“癥”可概括為學生英語基礎水平薄弱、傳統“填鴨式”教學方法不符合學習的本質和內在規律,導致學生學習熱情和獲得感不足。筆者結合個人教學的思索和實踐,探討并提出了提高專業英語教學質量的方法和手段,給出對“癥”的“藥”。
二、提高專業英語教學質量的方法和手段
(一)夯實學生通識英語基礎,同步提高通識和專業英語水平筆者在教學過程中發現,大部分學生通識英語基礎較差,表現在英語詞匯量不夠,常用的一些固定搭配、介詞組合和一詞多義掌握不扎實,復雜句型結構分析能力不足。建立在通識英語上的專業英語屬于更高的應用層次,但基礎不扎實,何談應用。因此在日常的教學中,需要花一定時間強化學生的英語基礎,并且可結合相對簡單的專業英語表達,消除學生和專業英語的距離感,提升他們的學習信心。以下面的句子為例,“Polymermaterialscanbeusedasplastics、fiber、rubber,coatingsandadhesives.”此句中既復習了usedas的固定搭配使用,也學習了polymer(聚合物)、plastics(塑料)、fibre(纖維)、rubber(橡膠)、coatings(涂料)和adhesives(膠黏劑)等專業詞匯,句子雖簡單,但學生學習時可獲得事半功倍的效果。除了提供教材或教師自創的一些簡單專業英語例句外,課堂內外布置經過精心設計的有針對性的作業,如詞匯默寫或復雜句型劃分等,可有效鞏固基礎英語和專業英語知識。同時,課堂上鼓勵學生進行以通識英語為基礎的專業英語口頭或書面表達,進而通過創造性地學習鞏固通識英語和提高專業英語水平。
(二)整合專業英語中的零碎詞匯,系統化和專題化教學專業英語中大量的專業詞匯、術語和派生詞是學生理解專業英語語義的最大阻礙,雖然教材中每篇課文后面都給出了專業詞匯的中文解釋,但僅靠教師在課堂上的講解或學生課前的預習來掌握并不理想。這主要由課時以及學生可分配學習時間有限的客觀原因導致。雖然專業英語中的專業詞匯和術語量多而雜,但學習和掌握并不是沒有規律可循。任課教師可根據專業詞匯的內在聯系和邏輯關系[6-7],將分散在各章節中的專業詞匯和術語等進行總結、整理、歸納、補充,進而將專業詞匯分成諸如單體—聚合物命名、聚合方法、聚合物結構(近/遠程結構、凝聚態結構)、性能(包括溶解性、力學、熱學、電學等)、加工成型方法等若干專題,列出相關聯詞匯以及它們的派生詞,進行系統化的學習。例如在聚合方法專題的學習中,可以以polymerization一詞為中心,構建如圖1所示的邏輯思維導圖,并利用專業知識的邏輯關系強化專業詞匯和詞組的記憶。教師可引導學生依此思路,構建其他專題的詞匯邏輯思維導圖,強化專業詞匯的學習和記憶。相比分章節的詞匯教學,專題詞匯學習受到學生的肯定,教學效果更好,這主要是得益于專題詞匯學習的方法更能體現學生學習的主體性和創造性,也更符合學習規律。
(三)拓展教學題材和內容,增強學生學習獲得感“高分子材料與工程專業英語”目前使用的教材內容涵蓋高分子化學與物理、聚合反應工程和高分子成型加工等內容[8],教材原文大部分選自20世紀70~80年代的介紹性專業英語文獻,題材相對單一,內容較陳舊。僅僅學習教材內容,對提高學生專業英語水平仍顯不足。學生在未來就業或深造中,極可能會接觸到諸如PCT專利、進出口產品技術參數說明書、最新研究性英文文獻等題材的專業英文資料。在專業英語課程中,教師有選擇性地增加這些題材的內容,有助于學生了解各類題材專業英語的行文特點和結構,增強專業英語的廣泛閱讀及翻譯能力,甚至是寫作能力。如以增加研究性英文論文題材的教學內容為例,考慮到學生畢業設計中要查閱相關課題的英文文獻,因此可結合學生的畢業設計任務來完成該題材教學。在教學中,可以先介紹研究性英文論文的文章結構以及寫作要點,然后要求學生自選與畢業設計課題相關的英文論文進行精讀,最后通過簡短的課堂展示(presentation)環節考察學生對論文的理解程度,或者要求學生就自己的畢業課題進行英文介紹。結合教學內容題材和合適的教學設計,可以使學生學到更廣泛的專業英語知識,提高專業英語閱讀和運用能力,學習有獲得感。
(四)提高學生的自主學習能力學生對專業英語課程學習自主性相對較差,也是其英語水平提高不明顯的主要原因之一。在有限的課時內提高專業英語的教學質量,教師教學業務水平是一方面,學生學習的熱情和自主性又是另一方面。平時表現和平時作業納入課程考核指標,一定程度上可促使學生被動或主動學習,但對促進學生扎實掌握專業英語知識還不夠。教師可利用現代信息技術,收集專業相關的、有趣的網絡視聽資源(例如元素周期表之歌、塑料瓶回收加工利用講解視頻、科技文獻中重要的實驗視頻介紹等),并對這些視聽資源作一定加工和中文注釋,制作成微課,在課堂上或課間播放;或者通過慕課、多媒體教學平臺向學生開放時長較長的一些視聽資源,學生利用課余時間觀看,既可增加學習的趣味性,又可學到課本外的專業知識。教師亦可向學生推薦一些信息網站,發動學生在網絡資源中搜索專業相關的英文資料、文獻以及視聽資源,并與全班同學共享。通過這些手段和方法,學生自主學習能力明顯提高。
關鍵詞:物理化學 藥物制劑 教學內容 教學方法
物理化學是學生在具備了高等數學、普通物理、無機化學、分析化學等基礎理論課后,一門必修的理論基礎課,是藥學院藥物制專業的一門主干基礎理論課程。現代物理化學是研究物質體系的化學行為的原理、規律和方法的學科,物理化學作為化學學科的一個重要分支,它所研究的內容主要包括三大塊:(1)化學的反應方向和限度問題,(2)化學反應的速率和機理問題,(3)物質的結構和性能之間的關系問題。特別是有關相平衡、化學動力學、膠體化學以及表面化學的知識,為后續專業課程如藥劑學、藥理學、藥物化學和藥物動力學等專業課程的學習提供理論指導和方法。因此物理化學在藥物制劑專業的基礎課和專業課之間起到了橋梁和紐帶的作用。
一、藥物制劑專業學生在學習物理化學課程存在的主要問題
吉林醫藥學院(我校)自2004年藥物制劑專業招生以來,經過了十多年的物理化學教學工作,我們的實踐經驗表明在藥物制劑專業的課堂上,針對物理化學的教學模式主要存在以下四方面的弊端。首先,教學內容上強調面面俱到,沒有注重精華素材的重點講解,忽視了物理化學與藥物制劑專業知識的聯系與銜接。其次,學生基礎參差不齊,基礎相對較差的學生失去了學習物理化學的興趣,從而導致對后續專業課的學習不夠深入。再次,實驗數據處理過于復雜繁瑣,理論教學與實驗內容存在脫節現象。最后,在考核方式上側重對理論知識的考核,弱化學生的平時表現和實驗操作成績。這些缺點,制約了學生綜合素質的提高,脫離了高校對藥物制劑專業人才的培養要求,限制了本學科的發展,因此,對于物理化學的教學改革勢在必行。
二、物理化學教學改革的初步探索
1.提倡知識的“少而精”、注重與專業課的聯系
正確的教育思想是課堂教學的靈魂,在教學活動中盡量減少與專業課程聯系不大的知識的講解,而應該側重構建物理化學與藥劑學相關的理論框架。物理化學所包括的公式較多而且公式推導繁瑣,可以有針對性地對相關內容進行刪減;無機化學中講過的知識點也可以略講,以學生自主學習為主。例如,針對多組分系統熱力學的這一章節,在無機化學中已經對稀溶液的四個依數性(蒸汽壓下降、沸點升高、凝固點降低和滲透壓)做了比較詳細的講解,只要安排幾道習題鞏固相關的知識,就能夠使同學們比較容易地掌握這部分內容;而應該把剩余的時間分配給新的知識-化學勢,因為它是后續課程的基礎,對藥物的配伍、新材料和納米藥物機理的研究起著重要的指導作用。采用少而精的教學方法,可以使教師更加靈活地合理分配學時,對于與藥物制劑專業結合密切的重點內容如果講授得越深入,那么學生對知識的理解就越透徹,他們在解決實際問題的時候才能夠舉一反三、觸類旁通。再比如,化學動力學這一章節一共包含二十多項教學內容,講授者應選擇與藥物制劑專業有緊密聯系的知識點進行詳細地講解。其中涉及反應級數的知識點很多,但只有對簡單級數反應掌握的比較熟練,同學們在解決其他復雜反應的時候才會更有信心。而且一級反應是必須重點講解的知識點,許多熱分解反應、分子重排反應、藥物在生物體內的吸收、分布、代謝和排泄過程,常常被看作一級反應或者準一級反應來處理。表面現象是自然界中隨處可見的現象,特別是從藥物的合成、提取、分析、制劑的準備、制劑的性質、藥物在體內的作用和代謝均與表面現象有關。而表面活性劑及其重要作用是藥劑專業應該重點掌握的內容,它們對藥物制劑的生產工藝及藥劑的質量都具有重要的指導作用。
2.重視理論聯系實際,激發學生學習興趣
美國心理學家和教育家布盧姆說過:“學習的最大動力,是對學習材料的興趣。”物理化學的原理枯燥難懂,單單講授物理化學中書本的知識,而缺少與實際生活的聯系,或者授課者忽視了物理化學與專業知識的聯系,學生們學習的興趣就不大。然而針對晦澀難懂的理論要點既要講清楚又要講透徹,因此為了激發學生的學習興趣,務必要注重理論聯系實際,通過物理化學知識的學習來解決本專業或者生活中常見的問題。比如,應用熱力學第一定律和第二定律是學好熱力學的基礎,講授者可以通過解釋人體能量的新陳代謝作用幫助學生理解內能與熱量和功之間的關系;熱力學第二定律引入熵的概念,對于孤立體系可以利用熵增加原理來判斷自發過程,實際上如果一個健康的生物體應該保持deS0的條件,才能夠維持生命的延續。表面上看這與熵增加原理存在相互矛盾的地方,但實際上生物體屬于一個熱力學開放體系,處于非平衡態,以攝取食物并加以分解為代價而成長,使生物體從無序進入有序的耗散狀態,這與熱力學學第二定律理論并不沖突。對于分歧較大的問題和較難的知識點,可以通過小組討論的方式,結合教師的最終講解,確定正確的理論觀點,使同學們加深對知識點的理解。為了激發學生的學習興趣,我們教研室也嘗試著通過學生主動參與科研課題的研究工作,幫助學生建立科研小組,讓他們在了解科學前沿的基礎上,通過主動學習與科研課題相關的知識來增加對物理化學的興趣。例如我們科研小組通過測定不同復合材料對廢水中的染料或者重金屬離子的吸附能力,對材料的最大吸附量、吸附等溫線和熱力學曲線等相關數據進行研究、分析和處理。要想對實驗結果做出比較合理地解釋,這就要求科研小組成員有主動學習的能力,能夠較好地掌握吸附等溫線以及熱力學函數的相關知識。通過理論與實踐的聯系,不僅培養了學生對學習物理化學的興趣,同時也提高了學生的動手能力、邏輯思維能力和解決實際問題的能力。
3.引入計算機軟件處理技術,優化物理化學實驗
物理化學實驗通常會產生大量的實驗數據,最常見的方法就是通過計算器處理非常復雜的實驗數據,然后將處理過的數據用坐標紙作圖,通過描點法確定線性或非線性關系。這種簡單的處理數據的方法受人為因素影響很大、重現性很差、浪費時間、獲得的實驗結果與理論值存在很大的偏差。采用傳統的數據處理方法使同學們產生很大的挫敗感,容易使學生失去對物理化學的學習熱情,因此在物理化學實驗課中引入計算機數據處理軟件顯得尤為重要。相對Excel、Powerpoint和Matlab等數據處理軟件,Origin具有功能強大、快速、靈活、使用方便等特點,在學術科研領域有著廣泛的應用。例如,物理化學實驗中的B-Z振蕩反應中求算振蕩反應的表觀活化能實驗:首先測定在一定的溫度條件下反應所用的振蕩時間t振,再根據阿倫尼烏斯方程ln(1/t)=-(E/RT)+lnA(式中E為表觀活化能,R=8.314J/Kmol,T為熱力學溫度,A為經驗常數),分別以1/T為橫坐標和ln(1/t振)為縱坐標,最后將獲得的具體數值輸入到Origin軟件里,選中數據在Plot菜單中選scatter選項得到散點圖,點擊Analysis菜單選擇FitLinear,就會得到經過計算機擬合后的直線。軟件會給出擬合直線的斜率、截距及相關系數,然后從已知直線的斜率求算出反應的表觀活化能E振=52.92kJ/mol,相關系數為R=0.9993。在物理化學實驗教學中也要注意與藥劑專業知識的聯系,例如將蔗糖水解速率常數測定的實驗改為同樣符合一級降解動力學的硫酸鏈霉素水解速率常數的測定,利用相似的教學方法也可以完成對硫酸鏈霉素水解反應速率常數的測定,以ln(αt-α∞])對時間t作圖,可得一條擬合的直線,通過計算機直接得出的斜率求算藥物的半衰期。以上實例說明:將計算機數據處理軟件引入物理化學實驗課堂,簡化了數據處理過程,得出的實驗結果更具有科學性,這不僅能夠提高學生學習的主動性和積極性,同時也能夠激發他們的學習興趣,為今后從事論文的書寫和科研實踐打下良好的基礎。
4.改革考核方式,注重能力培養
良好的課程考核方式能積極、有效地引導學生形成良好的學習習慣,激發學生的學習興趣。傳統的知識記憶性考試在一定程度上制約了學生的創新思維,使學生對知識的學習缺乏主動性;加之物理化學的公式較多,計算題的難度較大,學生往往會具有畏難情緒和挫敗感。因此,單純以終結性考試為主要形式的考核方式,并不能夠全面反映學生對物理化學課程的學習質量,只有對考核方式進行革新,才能讓教育評價真正發揮導向功能。考核成績由平時成績、實驗成績和理論成績三部分組成,針對藥物制劑專業物理化學課程的考核方式,應緊密圍繞該專業特點,針對與專業知識有重要聯系的章節進行平時成績的考核,要求學生獨立完成,把成績計入總分,其比例可占總成績10%-20%。物理化學實驗成績主要由出勤率、實驗操作技能、實驗報告的書寫和實驗臺面的整潔程度來全面評定,每次實驗結束后都要進行綜合評價,直接給出本次實驗分數。實驗分數的透明化使他們不僅對每次成績具有知情權,也使他們認識到自身的不足,督促他們在后續的實驗中繼續改進和提高,物理化學實驗成績占總成績的20%~40%。期末采取閉卷考試形式,命題時應盡量減少套用公式的題目,避免與專業知識的脫節,適當增加一些與藥物制劑相關的知識點,這樣可以有助于提高學生綜合解決問題的能力,避免學生搞臨時突擊學習而不注重知識積累現象的發生。
三、結語
物理化學教學改革必須從根本上改變“重理論、輕實踐”和“重結果、輕過程”的單一而陳舊的教學模式。藥物制劑專業的物理化學課程建設只有從培養目標出發,以提高學生的專業技能為根本,結合藥物制劑的專業特點進行教學改革,才能夠培養出適應行業需要的高素質復合型專業人才。為此需要加強物理化學教學與藥物制劑專業相關知識點的聯系,提倡“少而精”的教授方法;在實踐中強調科學技能與先進技術的結合,激發學生的學習興趣;考核方式上采用能全面反映學生綜合素質的評價體系。建立物理化學課程與藥物制劑專業融合的教學模式是一個長期的教學實踐過程,需要廣大教師在日常教學中堅持、改進和不斷完善。
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【關鍵詞】理科平臺課 基礎化學 課程體系
【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)10-0066-02
我國高校化學專業本科課程體系的基本框架形成于20世紀50年代,當時借鑒前蘇聯模式,以培養高級專門人才為目標,構建了四大化學課程體系,實驗依附于理論課程,實施專業教育。近年來,隨著高等教育的不斷發展和教育改革的不斷深入,對于大學化學教育提出了新的挑戰。這些挑戰包括:(1)社會需要創新型的人才,需要在快速變革下的社會里具有應變能力和高度競爭力的人才,國內大學的教育模式發生了顯著變化;(2)社會價值觀的多元化使得教育培養的目標開始多元化,從培養專門化學人才向培養具有化學背景的高素質人才過渡;(3)學生的自主意識逐漸增強,從被動接受轉為主動選擇。學生已經擁有更多選擇課程、選擇專業甚至選擇院系的自由。
此外,課程結構不盡合理的矛盾也越來越突出。學科專業課程中,四大化學基礎課比重大、學時多,內容重復嚴重,造成學時浪費,導致講的內容用不上,要用的內容沒有講。同時課程結構和課程內容有交錯重疊或銜接不緊密的現象,嚴重影響了課程結構整體功能的發揮和教學效果的提高。
在此情況下,國內一些實力較強的學校,紛紛開展教學改革,改變原有的本科教學思想和培養目標,在課程體系、教學內容和培養方法方面開展探索,建設適合大理科模式人才培養的基礎化學課程新體系。改革的出發點都是以“加強基礎、淡化專業、因材施教、分流培養”為辦學方針,充分利用本校學科齊全的優勢和良好的教學資源,實踐本科階段低年級通識和基礎教育、高年級寬口徑專業教育相結合的培養模式,突出基礎、能力、素質三要素的全面發展,為研究生教育輸送高素質、創新型生源;同時也為社會提供適應能力強的本科畢業生。這其中做得比較好的有北京大學、南京大學、南開大學、復旦大學等,而北京大學和南京大學的理科平臺課設置方案又最具有代表性。
一 課程體系概況
北京大學首先在元培計劃實驗班中開設了理科平臺課,而南京大學與此相對應的是理科強化班。這兩個實驗班均是在低年級實行通識教育和大學基礎教育,在高年級實行寬口徑的專業教育。一般是在第一學年設置大平臺課程,學生在第一學年學習完畢后,在對自身特點、學校的學科狀況、專業設置、培養目標以及其他情況有了進一步了解后,選擇進一步學習的專業領域。第二學年按模塊設置核心課程,學生可以選修數理類、化學生物類核心課程。從這一學年開始,無論是元培計劃實驗班還是理科強化班的學生,均開始按照各院系的教學計劃進行選修課程的學習,但還歸元培班或強化班管理。從第三學年開始,學生分流到各個院系,這一學年開設課程為各個專業的核心課程,第四學年為選修課程、科研訓練課程和畢業論文階段。由此可以看出,改革后課程體系建設的重心是第一學年的大平臺課程。
二 課程體系的設計與安排
北京大學理科平臺課中的化學課程為普通化學原理,課程開設對象為化學、生物、環境、地礦類專業方向的學生(數學、物理、信息、力學與工程專業方向的學生學學化學)。對于修化學專業方向的學生,隨后開設的主干課程有定量分析、儀器分析、無機化學、有機化學、物理化學、結構化學及相關實驗等。從課程內容上來講,他們所開設的平臺課普通化學原理類似于傳統授課方式中的無機化學(上),但在內容處理上又與傳統的無機化學(上)有較大的區別。普通化學原理教材為一冊,包含的內容主要有六部分:(1)物態(氣體、液體、溶液);(2)化學熱力學初步;(3)化學動力學初步;(4)溶液化學(四大平衡);(5)物質結構(原子結構、分子結構、晶體結構和配合物);
(6)元素化學導論。
他們在課堂教學中減少了新概念比較少的四大平衡、溶液等部分內容,而把更多的時間放在對理解化學原理更為重要且學生感到比較困難的原理部分,如熱力學、動力學和結構化學等。雖然這其中也列出了元素化學部分,但其課時數較少,僅僅是對元素化學進行簡單的概況介紹,更為詳細的內容放在了化學學院開設的后學的課程無機化學中。這樣的課程設計真正體現了普通化學原理作為理科平臺課的作用,因為對于非化學專業學生來說,過多地學習元素化學的知識沒有多大必要。
南京大學理科平臺課中的化學課程為“化學原理”,從字面意思可以看出,它們與北京大學一樣,都是著重化學原理的講授,但課程開設對象更廣,包括數學、物理、天文、化學、生物、地質、地理、大氣等專業方向的學生。后續的模塊課程包括有機化學、有機化學實驗(上)、譜學原理、物理化學實驗(上)、儀器分析實驗、生物化學為化生大類學生的必修課程。有機化學實驗(下)和物理化學實驗(下)為化學生物大類學生的選修課程。在通過大理科平臺課程和化生模塊課程后,專修化學方向的學生可以進一步修讀材料與結構、結晶化學、高分子化學、高等無機化學和高等有機化學等化學專業核心課程以及其他化學類選修課程。交叉方向如生物物理方向等在通過平臺課程后,根據需要可選修譜學原理、有機化學、生物化學、有機化學實驗中的部分課程。
從南京大學的課程設計來看,他們對原有的化學課程進行了充分的整合和充實。新設計的化學原理內容豐富,包括原無機化學、分析化學(化學分析部分)和物理化學三門課程的主要內容,分上、下兩冊出版,具體內容包括:(1)物態(氣體、液體、固體);(2)溶液化學(四大平衡)及定量分析化學;(3)熱力學基礎(包含統計熱力學簡介);(4)化學動力學;(5)物質結構(原子、分子、晶體和配合物結構);(6)元素化學。
由于化學原理涵蓋的內容很多,因此不再開設后續課程無機化學。這樣設計的主要優點有:(1)從基礎化學教學的總體要求出發,刪減了原三門課程中的重復部分和陳舊內容,融入了近現代化學的思想、內容和發展成就,增加了新的涉及學科前沿的內容。(2)該課程及教材的特色是注重全面系統地介紹化學學科的基本理論,使一年級學生對整個化學領域有全面的了解和認識,從而為進一步深入學習化學及其相關的知識打下良好的基礎。(3)大大縮減學時(從原先的240學時減至140學時),為學生的主動性學習提供了時間保證。(4)配置有系列后續理論課程,如譜學原理、有機化學、生物化學、材料與結構等,構成了完整、全新的基礎化學課程體系。
從兩者的課程設計來看,南京大學的改革更徹底、更完善,課程體系中已經完全不見了無機化學和定量分析化學的蹤影。這樣的設計既有利也有弊,好處是大大縮減了學時,利于教授授課和學生自學,不利之處是這樣的課程設計極大地增加了一年級學生的學習負擔,對學生的知識接受能力要求較高。
三 實施效果
由上不難看出,通過理科平臺課模式培養出來的學生將具有知識面寬、創新意識強、對交叉、邊緣學科的適應性好的特征。學生有深厚的數理和化生基礎、獨特的知識結構,能夠在不同學科方向之間作選擇。如物理方向的學生可以在化學領域,特別具有向理論化學、量子化學等方向發展的潛力,在物理領域內也特別適合在凝聚態物理的某些方向發展;化學方向的學生也可以在物理、材料、生物、環境等學科發展,成為能適應邊緣學科和很快進入學科前沿的人才。這樣的學生將來走上科研道路后,與其他學生相比也將有更為出色的成就。據統計,南京大學強化班的學生在研究生階段普遍都有高水平高質量的于國內外科技期刊。
總之,南京大學強化班的課程設計同北京大學元培班的課程設計相比,向前邁的步子更大,培養出來的學生知識面更寬。但這種模式的推行至少需要兩個條件,一是學校的整體實力,二是學生的知識接受能力及智力水平,正因如此,這種理科平臺課的人才培養模式在短期內還不能在更多的學校內實行。
參考文獻
[1]教育部高等學校化學類專業教學指導分委員會.高等學校化學類專業指導性專業規范[M].北京:高等教育出版社,2011
關鍵詞:表面及界面化學;激勵教學法;多媒體教學;理論與實踐結合
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)20-0110-02
教學是由教師和學生為主體組成的教師教和學生學的育人活動,教師通過該活動有計劃、有目的、有系統地引導學生學習和掌握基礎科學知識和技能,使學生提高個人素質和能力,成為國家和社會所需的棟梁之才;所謂教學改革是指教師及時發現和了解過去教學過程中遇到的問題,并根據展現的問題對接下來的教學所做的調整,要以新的教學理念為指導,制訂改革方案,改革教學制度、教學內容和教學模式,以達到更好地教書育人的目的[1]。
表面及界面化學的研究對象是分散體系,該體系包括分散相和分散介質。從分子或原子的尺度上研究各種界面的組成、結構性質和吸附性質的變化過程[2]。要借助數學、物理、化學等學科的理論知識來理解和學習物體的表面性質、過程機理、化學結構等知識[3]。該課程的主要內容包括毛細現象、界面吸附、表面活性劑溶液化學等幾個方面,其中毛細現象是由最基本的界面性質――表面張力和界面張力所導致的界面現象[4]。
作為物理化學的一個重要分支,表面及界面化學還和高分子化學、油田化學、材料化學、生物學等其他學科相互交叉、滲透,并應用在石油生產、催化、紡織、印刷等生產領域[5]。課程基礎理論性強、應用范圍廣,近年來很多高校的化學、化工專業都將該課程開設為專業基礎課,其重要性可見一斑[6]。文章根據當前的研究熱點,結合課程內容講述以下幾個關于《表面及界面化學》教學改革的方法。
一、激勵教學法
近幾年來,教育界主張實施“素質教育”,素質教育著眼于人的全面、和諧、長遠、健康發展,強調的是知識的內化和人的潛能的發展,強調人的素養和品質的全面發展。高校素質教育是一種指導思想,重點關注學生的科學與人文,這就要求老師進行教學實驗,如情景教學、愉快教學等模式。最突出的教學方法是羅玲[7]提出的“激勵教學法”,該方法以激勵為主,以學生為本,通過激勵學生參與教學來提高和培養學生的學習興趣,從而達到理論教學與素質教育的結合,提高學生的創新和實踐能力。該方法有一個較完整的激勵教學過程,即“目標(問題)―激勵―自學―研討―測評”五步教學程序。教師上課時引入目標問題,激勵學生去思考并自學課本尋找解決問題的方法,引導學生討論,使學生都踴躍參與,最終老師再進行講評確保學生獲悉較系統的知識。許多教師認為激勵教學法只適用于中小學生,對大學生的效果不明顯。其實,大學生更需要激勵。激勵的本質是激發人的動機,激勵教學法可以幫助教師激發學生的學習動機,使其產生一種內在驅動力,誘發其積極參與學習和討論,可以提高課堂效率,促進教學任務順利地完成。《教育心理學》中的耶爾克斯?道德森定律揭示了學習動機和學習效率的關系:學習動機的最佳水平因學習課題的性質不同而不同。在比較容易的課題中,學習效率隨動機強度的增大而上升;學習任務的難度適中,最佳動機激起水平也適中;在比較復雜的課題中,學習效率隨動機強度的增大反而下降。大學生進入高校后,惰性增強,不愿意聽課,學習興趣不濃,學習動機不高,采用激勵教學法可以調動和發揮學生學習的積極性、主動性和參與性。
在《表面及界面化學》課程中講到固體―液體界面作用中的潤濕作用時,沒有按照課本的內容直接講授該作用的概念、機理,而是首先提出了自然界中可以很好表現潤濕作用的一些自然現象,如荷葉的出淤泥而不染;沙漠甲蟲在沙漠中積蓄水分并很好地生存;清晨青草上的“露似珍珠”;水澠號稱“水上漂”在水面上自由行走;等等。提出這些身邊常見卻又不知原因的現象,讓學生帶著問題去學習課程,成功激發了學生的好奇和求知的欲望,鼓勵學生積極地去自學課本,了解什么是潤濕作用,向課本找答案,進而學習了與潤濕相關聯的接觸角、楊氏方程、固體表面能等知識,提高了他們的自學能力,最終他們通過課本的學習表達了各自的見解,什么情況下發生沾濕,什么情況下發生浸濕,什么情況下發生鋪展,都一一做了討論,同學之間互相學習,成功地理解和學習了潤濕作用,也收到了很好的教學效果。在這整個過程中,巧妙地應用了激勵教學法,激發學生的自主性,鼓勵學生的自我實現,讓學生體驗到成功,肯定其學習的潛能,激發了學生的學習動機,較好地完成了教學。
二、互動式多媒體教學
隨著科學技術的發展,多媒體技術被廣泛應用于現代教學,多媒體教學可以將傳統教學手段下不易表達的內容,通過動畫、視頻等形象生動地呈現在學生面前,使課本上枯燥的理論知識更易被學生理解和吸收[8]。同時也解決了教師在黑板上不斷板書的辛苦,這樣在一定的教課時間內,教師可以輕輕松松地將大量的信息知識傳授給學生。多媒體教學逐漸取代了傳統教學,其局限性也日益凸顯。多媒體教學信息量大,教師備課時往往會把與講點相關的所有知識匯總在課件上,老師不斷地講,而學生忙著埋頭記筆記,這樣學生很難將課上的知識全部消化吸收,比如一些重要公式的推導,教師直接將過程展現在課件上,沒有帶領學生親自推導,就達不到給學生指導思路的目的,不能調動學生學習的積極性。結合多媒體教學的利弊將互動式教學吸收進來,改變多媒體教學機械灌輸的弊端,在課堂上教師要針對學生進行一些調整,將“問、答”部分作為教學的重點,將學生的思維、行動和情緒調動起來,使他們敢于向老師發問,勇于發言,教師也要多表揚課堂活躍的同學,從而建立活躍、愉快的課堂氛圍。Malamah-Thomas指出:互動就是指人/物之間通過行為互動,互相影響的過程。根據互動對象的不同,互動可以分為人機互動、人人互動,學習者與學習內容之間的互動。根據互動形式的不同,互動可以是一對一的,一對多的,也可以是多對多[9]。另外,互動的模式不僅是同時也可以是異時的。互動式教學是指教師和學生在課堂教學中為了達到一定的目標,相互影響,相互作用,共同推動教學的過程。互動式多媒體教學方式是將多媒體教學方式運用在互動式多媒體教學中,教師首先要做好角色的轉換,教師思考的重點不再是講授什么內容、怎樣講授,而應該是完成教學內容需要哪些條件,如何在課堂上創造這些條件,如何組織協調、引導好教學進程,從什么角度、哪些方面、如何為學生的學習充當顧問、提供資料幫助。教師要關注學生在課堂上的個體差異,傾聽學生的問題,深入了解學生。此外,教師還要不斷地學習,更新知識儲備,掌握新的技術和技能。
三、理論與實踐結合的教學
理論教學的主要目的是將知識的理論及原理傳授學生,有了知識儲備,使以后遇到一些現象時可以用學到的知識去解釋。為了使學生更好地記住和理解事物現象,就需要安排實驗課,讓學生親自動手實驗,去參與,這樣學生才更好地理解和記住所學的知識。理論是指導實踐的工具,而實踐是理論產生與發展的基礎。在教學過程中,無論是加強理論教學,還是加強實踐教學,都必須要很好地處理理論教學與實踐教學的關系。理論與實踐結合教學的前提是理論與實踐并重,不能偏廢任何一方。理論與實踐既相互獨立,又相互滲透,在每個教學階段,教育都是為了滿足不同層次的知識、技能需求。比如,可以分幾個階段進行教學,首先,叫學生查閱資料,使其了解知識的重要性;其次,學習專業課程知識,有針對地展開實踐訓練;最后,結合課程學習和已掌握的知識和能力,進行理論與實踐結合在一起的綜合訓練,全面培養學生的綜合素質。理論實踐結合教學模式下,要求教師不但要具備一定的理論知識,而且還必須具備豐富的實踐經驗,這就是雙師型教師。雙師型教師隊伍的構建是理論實踐結合教學的基礎和前提,是實行理論實踐相結合教學模式的核心之一。
四、結語
《表面及界面化學》是研究表面和界面現象的一門科學,與能源、材料、生物、化學制造和環境科學有密切的關系,滲透到國民經濟的各個主要領域中,涉及到其中的一些重大科學問題,如土壤改良、三次采油、人造血漿、油漆涂料等,與國家安全、能源開發、環境保護和人民生活等方面密切相關,在社會與經濟可持續發展中具有重要的地位。為了滿足科學技術的快速發展,需要深化《表面及界面化學》課程的教學改革,找到更好的教學方法,這要求任課教師大膽探索,積累經驗,因材施教。在教學中,講清基本內容,闡明基本原理,突出重點,解剖表面及界面化學的實際問題,使學生迅速掌握基本原理、基本內容,做到舉一反三、理論與實踐相結合,最終培養出基礎知識扎實,專業技能優秀的人才。
參考文獻:
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