时间:2023-08-30 16:38:32
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇计算机在化学化工中的应用范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
目前,随着我国生产力水平的提升和计算机技术的发展,计算机已广泛应用于生产、流通、消费等领域。面对部分技工院校计算机毕业生实际动手能力差、不能满足企业需求的现状,建议技工院校改革传统教学模式,推广教学做一体化教学模式。
一、传统教学模式的弊端
传统技工院校的计算机教学分为理论教学与实践教学,理论课在教室上,实践课在机房上,这种教学模式存在许多弊端。
1 分离理论知识与实践操作。在传统教学模式下,学生的理论课学完了,等到去机房上操作课的时候,有的理论已忘记,有的课堂理论与实践操作不匹配、不同步,无法实现理论与实践的紧密结合。由于备课内容、授课方式不同,容易出现学生在课堂学的理论在实践课上用不到或已陈旧过时的现象。
2 限制学习情绪与职业情感。技工院校学生的学习是为将来的职业做准备,学习具有明显的职业倾向。理论教学与实践教学分开进行,使学生不清楚理论的应用价值,容易造成理论学习的动力不足,难以激发学生的探索创新精神。
3 影响个人发展与企业需求。现代生产活动要求技术人才不仅能操作机器,而且具有进一步改革创新能力。脱离了理论指导的实践教学,会把学生教育成只会简单重复的操作,不能有效改进生产工艺和适应技术进步;脱离了实践操作的理论教学,难以满足企业对员工实践操作能力的需求。
二、教学做一体化的特点
所谓教学做一体化,就是理论与实践相结合,在教中学,在学中做,在做中练,在练中学,在实践中检验和提升理论知识,使学生尽快掌握操作技能,以实现计算机教学质量与效果的最大化。该教学模式具备不同于传统教学模式的三个特点。
1 理论教学与训练操作同步进行。通过教材一体化、场地一体化、教师一体化等措施,使教师授课与操作、学生听课与操作同时开展,教、学、做同步进行、相互推动、一并提高。通过教师的理论讲解,操作演示、巡回辅导等手法,让学生通过听、看、记、做等方式全面调动学习热情,在做的过程中记忆和检验理论知识,使学生更快、更牢固地掌握所学理论知识与实践技能。
2 重点突出实践操作的主导地位。教学做一体化就是按照“服务专业,实用为主”的思路,确定教学内容和要求,设置教学环节和进度,有效解决了理论教学和实践教学脱节的问题,减少了理论课之间及理论与实操课之间知识的重复和空白,增强了教学直观性,有助于教学质量的提高和技能人才的培养。
3 掌握实践操作技能为教学目的。教师“教”的目的是为了学生“学”,而“学”的目的是为了“做”。教学做一体化正是将学生掌握实践操作技能作为教学目的,高度重视学生的实践操作。这种教学模式更容易发现问题、解决问题,更有利于将所学理论应用于实践,提升实践操作技能水平。
三、教学做一体化的应用
结合我市技工院校计算机一体化教学的作法,笔者认为,通过做好以下工作,能够实现教学做一体化的实际应用。
1 培养一体化教学的教师队伍。实施一体化教学,需要对原有的理论教师与实践教师进行系统教育培训,大胆取舍,建设一支能同时教授理论知识和操作技能的教师队伍。一体化教学的教师要认真思考,精心准备,主动加强学习,认真探索研究,提高自身技能,把社会真正需要的理论与实践知识传授给学生。
2 编写一体化教学的教材内容。坚持与时俱进,及时改革更新计算机教学内容,舍弃繁琐冗长、陈旧过时的理论,增加实用性、先进性和可操作性的科学理论。编写一体化教材时,要力求反映企业用工现状和趋势,力求以学生就业为导向,力求教材内容科学规范,使学生更容易、更快速地掌握所学知识内容。
3 筹建一体化教学的教学场地。一体化教学场地是实施一体化教学的保障,技工院校要补充和更新计算机设备,增加计算机、投影仪、打印机、传真机等相关设备投入,努力创造一体化教学条件,让教师、学生都能够在一体化教学场地完成理论学习与实践操作,努力保证一体化教学效果。
4 规范一体化教学的教学秩序。实施一体化教学过程中,需要现场操作,容易出现课堂秩序不易管理的问题。因此,必须严格课堂纪律,严格要求,规范行为,防止学生利用计算机玩游戏、闲聊天或做一些与一体化教学无关的事情。
参考文献
[1]熊发涯,计算机一体化教学中要解决好的几个问题[J].中国职业技术教育,2008(16)
受现阶段技工院校中教学改革的影响,计算机教学的重要性也逐渐凸显。为了提高学生计算机水平,利用模块化的教学方法对学生进行计算机教学十分必要。传统的计算机教学已经不再适用于现在的学生,而现在信息化的发展也需要技工院校的计算机教学进行完善。现阶段学生只是掌握基本的计算机技术已经无法满足快速发展的社会。为此,技工院校要逐渐改革教学方法,运用先进的模块化教学法进行教学。因此,文章中笔者针对技工院校中计算机教学模块化的运用进行了研究。
一、计算机教学模块化概述
1.计算机模块化教学的含义
模块化最早是被应用于建筑行业,即将建筑工程细化为很多独立的部分,施工队分别施工完成,最后再整合成为完整的工程。而在计算机教学中运用模块化教学,也就是将计算机教学过程分为教、学两个部分,再将其过程逐步细化分为众多独立的部分,在教学的过程中与学生的实际情况进行结合,采用有针对性的教学方法,对不同计算机水平的学生进行分层教学,通过模块化计算机教学方法提高技工院校计算机教学质量,培养社会所需要的全面发展型人才。
2.技工院校中运用模块化教学的意义
(1)计算机模块化教学与学生实际学习状况相符。现阶段高中学生逐渐扩招,给技工院校的招生带来了一定的影响。一些家庭条件较差的学生接触计算机的机会较少,因此计算机水平便会与其他学生形成一定差距。在学习计算机的过程中,由于计算机掌握水平不同,这些学生便会由最初充满学习兴趣,逐渐感受到学习计算机的困难,最后便会失去学习兴趣。因此技工院校在计算计教学中运用模块化教学,在细化计算机教学内容的过程中,将复杂的教学内容简单化,让学生更加容易地学习计算机知识,提高了计算机学习水平。(2)有利于教师计算机教学的顺利开展。传统形式的计算机教学往往缺少一定的针对性,教师在教学时尽管教学内容十分全面,但是因为教学受学制的影响,教师在教学的过程中无法将计算机知识详细讲解,尤其是对学生今后就业时可能会面临的问题,教师也只是为学生讲解面临问题时应该怎么办,却无法详细解释为何这么做,导致学生在面临问题时无法有效解决。因此教师在计算机教学时运用模块化教学方法,在教学内容细化的基础上,能够帮助教师顺利开展计算机教学,提高技工院校计算机教学水平。(3)有利于促进学生的全面发展。技工院校在计算机教学中运用模块化的教学方式,在教学过程中将教学内容细化,不同的教学模块代表不同的工作情境,与其对应的便是工作相关的问题。学生在不断解决问题的过程中能够提升自身的观察能力、思考能力,同时在学习的过程中强化了学生的合作意识,促进全面学生发展。
二、技工院校计算机教学中模块化的运用
1.充分了解计算机教学,细化计算机教学内容
技工院校在进行计算机教学之前,需要提前对学生的计算机掌握水平进行了解,掌握学生兴趣爱好,按照学生对计算机教学不同的需求将计算机教学内容进行细化,分为不同的模块,便于教师开展计算机教学计划。如果技工院校计算机教学内容太过全面,学生在学习的过程中很难快速将知识消化并掌握,所以,教师在进行计算机教学时运用模块化教学的方法,让学生对计算机某一方面进行侧重学习,从而激发了学生学习的积极性。计算机教学内容比较丰富,其中包括计算机的维护、编程、网络管理、计算机办公自动化以及多媒体程序设计这五个模块。这五个模块的内容比较独立。教学模块多也就意味着着教师的教学内容多。如果系统地对学生进行教学,学生并不能将其完全消化,对于计算机内容的掌握也不具体,对提升学生计算机水平造成一定不利影响。长此以往,学生的社会竞争力也会受到影响,进而影响技工院校教学质量。所以,为了提高学生的社会竞争力,技工院校在计算机教学中运用模块化教学方法,对计算机教学内容进行细化,有利于学生掌握计算机教学内容。学生通过有针对性的教学,促进了自身的全面发展,从而成为社会所需要的全面发展型人才。
2.提高学生在课堂中的主体地位,激发学生学习兴趣
技工院校在开展计算机教学的过程中,教师应该充分考虑学生学习的意愿与兴趣,提高学生在计算机教学中的主体地位,允许学生结合自身兴趣选择计算机教学模块,以此激发学生学习计算机的兴趣,提高学习质量,进而促进学生计算机水平的提高。兴趣是学习的基础,学生在技工院校中学习计算机技术也是一样,只有足够的学习兴趣才能为学生学习计算机奠定基础。在传统的计算机教学中,由于计算机教学内容过于繁琐且枯燥,学生在学习的过程中缺乏学习的兴趣,但是为了考试又不得不勉强学习,这就失去了技工院校进行计算机教学的意义,同时也会对学生心理造成影响。在技工院校的计算机教学中运用模块化的教学方法,通过将计算机教学内容细化,结合学生兴趣进行教学,可以全面提高学生学习计算机的兴趣,提高学生在课堂中的主体地位,让学生结合自身的兴趣爱好选择计算机教学内容,全面提高学生学习计算机的效率,为学生未来的发展奠定基础。
3.加大计算机模块化教学的应用力度,提高计算机教学质量在技工院校计算机教学中,除了要运用模块化教学方法之外,也要运用其他教学方法进行巩固,例如分组学习法、社会实践法等等。不同教学方法的运用,能够提高技工院校中计算机教学的质量。教师在运用计算机教学方法的过程中,要注意与实际相结合,充分结合教学环境与教学内容,例如教师在模块教学的过程中同时运用分组教学的方法。如果在教学的过程中学生面临困难,可以采用小组讨论的方式进行解决,这样不仅提高了学生学习计算机的兴趣,同时也有利于促进学生合作意识的提高,从而推动学生的全面发展。
三、小结
综上所述,掌握计算机技术成为学生未来成功就业的一项重要条件。在技工院校计算机教学中运用模块化的教学方法,不仅有利于激发学生对于计算机的学习兴趣,同时也提高了学生计算机水平。笔者针对技工院校中计算机教学中模块化运用的问题,从充分了解计算机教学,细化计算机教学内容,提高学生在课堂中的主体地位,激发学生学习兴趣,加大计算机模块化教学的应用力度,提高计算机教学质量等方面进行了分析。模块化的教学方法通过对计算机教学内容的细化,有效避免了教师在教学时的重复,提高学生在教学中的主体地位,提高学生对计算机学习的积极性,进而提高了技工院校中计算机教学质量。
作者:姚菊娣 单位:镇江技师学院
参考文献:
[1]吴芳.浅谈技工院校计算机网络基础模块化教学[J].职业,2015(29).
一、会计电算化
通俗的说,会计电算化的本质其实就是电子计算机与现代化电子信息技术结合所产生的一种产物,主要作用是利用电子计算机与现代化电子信息技术记录、核算、处理财务相关的数据。近些年来,电子产业信息化发展的速度越来越快,会计电算化的应用也不再仅仅局限于核算数据,人们将多种学科技术融入到会计电算化中,升华了会计电算化,并使之成为一项综合性的新型技术。采用新型化的数据库技术会计电算化实现了数据库内数据的科学、合理分类。这种数据存放模式可以保证财务数据的真实性。利用会计电算化对财务数据进行整理,有利于财务资源共享目标的实现。值得一提的是,虽然会计电算化是由系统、人、计算机以及程序等组成的、集多项功能于一身,但是会计电算化的落实是由会计工作者负责落实的,会计工作者的操作熟练度会对会计电算化的效果产生影响。
二、会计电算化在学校财务管理工作中存在的问题
1.现阶段的学校财务管理会计制度比较落后
对现阶段的学校财务管理工作进行分析,可以知道传统的、以手工核算为主的会计制度仍旧是大多数学校财务管理的主要模式。出现这种现象的最根本原因是因为电算化的会计工作需要账户登记,会计工作的组织等,涉及的问题比较多,在处理财务管理的时候灵活性也比较的强。又因为现阶段的学校财务管理制度缺乏健全性,导致学校财务管理会计电算化一直停留在预算、报账、核算等工作层面上,会计的电算化应用徒有其表。基于以上讨论,必须采取有效的措施强化学校内部财务管理工作,修改不合理的财务管理制度。
2.现阶段的学校财务管理会计系统太过陈旧
虽然会计电算化现在很多学校的财务工作中落实了应用,但是由于财务管理缺乏必要的会计信息系统,在应用的方面仍存在一定的问题。有的学校在原有的信息系统上落实新的会计电算化,导致学校信息处理缺乏时效性,进而影响管理的效率,使会计电算化在学校财务管理工作中获得的数据失真。此外,还有些学校对会计电算化进行了“随意”的调整,虽然调整的根本目标是想要让会计的电算化与学校的财务工作相匹配,但是实际的调整效果却并不尽如人意,再加上调整的不到位,凭白增加了会计电算化落实工作的难度,还在一定程度上混乱了学校的财务管理。
3.学校财务管理会计人员不专业,缺乏必要的专业知识
由于思想认识的不达标,学校内部从事财务会计管理工作的人员不专业。由于缺乏必要的专业知识,在落实财务管理的过程中,不清楚会计相关知识和会计相关制度,更不能合理运用会计相关知识和相关软件落实会计工作,信息系统的维护及软件的更新也不能够及时地进行,严重阻碍了会计电算化工作的落实。
三、解决会计电算化在学校财务管理工作中问题的对策
1.完善学校财务管理的会计制度
想要发展学校的财务管理,想要促使会计电算化更好地发挥作用,学校财务管理部门必须对现阶段的会计制度进行修改;充分考虑自身实际情况,制定出与会计电算化相匹配的制度;强化学校财务管理,将会计电算化的多极化管理机制合理的应用,完善财务内部制度,改进相关规定,使学校财务管理“法制化”。此外,还需要采取有效措施,让学校财务管理的流程明确化,对财务管理工作人员的工作权限进行明确,使之清楚自身的责任和义务,用多极化的管理模式为学校财务管理数据的准确性打下坚实的基础。
2.改进学校财务管理信息系统
建立网络系统,保障学校财务信息准确、及时、有效,用优质的财务信息,为学校的财务系统提供保障。建立专门的财务部门,对财务相关的数据进行跟踪研究,及时公布财务支出情况,不仅能够方便大家查询财务,更能够及时反映学校财务中的问题,遏制不良的财物事件发生。
3.培养财务管理复合型人才
中图分类号:TP399 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 13-0000-01
Information Age the Scientific Applications of Computer Office Automation Systems in Land Management and Urban Planning and Construction
Wang Yue
(Guilin Institute of Surveying and Mapping,Guilin541001,China)
Abstract:The era of computer-based information system,the combined strengths of office automation capabilities of its land management in the construction industry and urban planning and construction of scientific application goals,the application of advanced technologies and innovative application of ideas,the promotion of China Urban Planning and Construction with the orderly conduct of scientific land management,efficient,automated,integrated development of practical significance.
Keywords:Computer office automation system;Land management;Urban planning
一、信息时代对城市规划建设及土地管理的强烈冲击
从广义角度讲,城市规划建设及土地管理的根本目标在于促进人类社会的和谐、秩序化、先进性与持续性发展,从宏观整体层面来看,城市规划及土地管理则主要将城市发展进程中的各类空间关系作为主体处理对象。由此不难看出,信息化时代各类先进的信息技术对城市规划及土地管理的最强烈与直接的冲击便体现在其是现代化、数字化城市建设的有力工具,能有效推进各类设施的整全建设、优化基础配置,协调经济发展、稳定社会环境,为广大人民提供人性化服务,充分满足他们的各类丰富需求,令生态环境得到最合理的保护,并最终实现可持续的全面发展。随着信息化建设进程的逐步成熟化发展,当前众多行业办公自动化系统均朝着应用多样化的方向不断提升,令承担的服务事项日趋复杂,集成化水平远远超过传统自动化办公系统的服务范畴,综合了人、物、财、知识与信息等诸多优势的企业资源,并逐渐形成了一个纳入员工办公、各职能部门中层管理与领导层决策管理的协同知识平台。
二、计算机办公自动化系统在土地管理与城市规划建设中的科学应用
计算机办公自动化系统在土地管理与城市规划建设中的科学应用旨在全面实现规划管理相关部门的办公自动化,令其各项行政公文的查询、收发、督办管理能高效进行,通过部门内部的消息、邮件及文档信息化管理实现跨时空的信息交流及无纸化办公的科学目标。在各项规划业务开展中图文一体化的综合审批主力包含一书两证的审批、批后管理、综合监督检查等业务,在办公自动化系统的辅助下该业务可实现全过程的带图作业,令管理人员全面开展针对业务图形的形象化浏览、实时查询、综合编辑、精细化计算机全面分析,当然该系统同时包含针对图形操作的权限管理功能。另外计算机办公自动化系统还具有针对复杂业务数据强大灵活的统计查询功能,可根据管理者、操作人员的不同需求将各类资料按照既定文档格式进行打印及输出。同时其具备综合的自动建立归档的档案管理功能,可将各类行政办公及业务审批构成的资料、文档、图形等重要的文件进行自动归档处理,并随时根据需要进行灵活的查询、调阅及统计处理。该计算机办公自动化系统同时兼具对土地管理及城市规划各类图形、审批业务数据、局内信息的,为相关规划部门构建门户平台,创设动态新闻、服务指南、规章制度、办事规程等综合栏目,从而充分满足人们对各类信息浏览查询的丰富需求。依据规划数据的相关建库规范及要求,我们可利用计算机办公自动化系统对各类规划图形及属性数据进行整理收集、综合应用,展开空间层面的信息统计、查询、浏览及分析编辑处理,对各项编制及研究起到科学辅助作用,并提供丰富的图形信息综合等优势功能。
三、计算机技术在土地管理与城市规划建设中的适应性应用
随着计算机技术的不断更新与人性化发展,其为各类办公自动化系统的构建注入了新鲜血液,为实现土地管理、城市规划及审批的办公自动化创造了有力条件。例如C/S模式结构的科学应用,令计算机系统各类瓶颈问题得以合理解决,与B/S模式结构相比,前者应用的一大优势在于不过分依赖企业的外网环境,即无论能否连接外部网络,其均会正常发挥自动化服务职能,因此我们应依据不同的网络环境及功能需求进行适应性应用。Visual Basic是一类集可视性、面向对象技术与实践驱动方式于一身的结构化程序设计语言,可广泛应用于Windows环境的程序中,具有效率高、简单、可操作性强等优势,可快速、准确的开发既定环境下图形界面生动、丰富、功能强大的各类应用软件系统,因此在城市规划及土地实践管理中我们应对其进行合理应用及综合开发。
四、结语
信息化建设进程的不断深入,令新一代办公自动化系统更全面融合了知识、协同管理、门户等精髓内容。由此不难看出办公自动化系统的建立再也不是老生常谈,而是全面纳入了崭新的信息化、网络化、数字化思想,重新展现了优势价值,因此我们只有用发展、辩证的眼光重新审视其应用管理,才能切实提升城市规划及土地管理建设工作水平。
《计算机在化学化工中的应用》是由计算机和化学化工等多个专业交叉融合而成的新课程,旨在使学生掌握利用计算机技术解决化学化工领域问题的基本方法,提高学生利用现代技术去解决本专业问题的综合能力。这就要求大学生不仅要掌握计算机的基本理论知识,熟悉常用化学化工专业软件的运用,还要提高通过互联网获取化学化工信息的检索能力等。
(2)课程的实践性特点。
《计算机在化学化工中的应用》与其它课程的不同之处在于其实践性非常强。除了规定的上机练习实践教学外,在计算机命令和执行的演示,化学化工软件程序说明和运行的示范,计算机网络技术应用和信息资源检索等都需要教师指导学生通过反复实践练习才能掌握,所以采用传统的单纯理论讲授的教学方式难以达到应有的教学效果。
(3)课程的前沿性特点。
《计算机在化学化工中的应用》是运用计算机技术来解决化学化工领域中问题的一门新课,而计算机科学与技术在现代科技领域中又是更新换代最快的一个学科,再加上化学化工行业本身飞速发展的特点,势必要求在教学过程中不断探求相关知识前沿,及时注入最新的科技成果才能确保教学的质量和效果。
2不断拓展《计算机在化学化工中的应用》课程的教学内容
《计算机在化学化工中的应用》所涉及的范围异常广泛,所应用到的计算机软件也相当繁杂,而目前各个高校并没有一套较权威的专门教材。为了确保教学质量和教学效果,我们对该课程的教学内容进行了动态的设计与管理。
(1)电子讲义取代纸质课本。
随着科学技术的迅速发展,计算机技术在化学化工上的应用也日新月异。因此,为了开拓学生视野,把计算机技术在化学化工应用的新信息、新知识和新动向及时充实到教学内容中,以反映当前该学科领域的新理论和新动态,我们结合实际编写了本课程教学的电子讲义,取代了传统的纸质课本,不仅方便了学生课前预习与课后复习,而且博众家之长,有效避免了一书独大的局限性。
(2)师生共同设计学习内容。
传统的教学方法是教师根据教学大纲来设计和安排教学的具体内容,学生只是被动地接受知识。我们结合《计算机在化学化工中的应用》的课程特点,由主讲教师公布教学大纲和重点,广泛征求往届学生和应届学生意见,采取了教师主导,学生参与,共同完成学习内容设计的方法,受到了学生广泛好评。
3积极推进《计算机在化学化工中的应用》课程的教学形式及教学方法改革
教学质量的提高依赖于教学手段改进和教学方法创新。在《计算机在化学化工中的应用》的教学实践中,我们采取了多种形式和方法进行了教学改革与探索:
(1)理论教学与实践教学相结合。
《计算机在化学化工中的应用》课我们采用了2/3理论和1/3实践的模块教学形式。理论教学以教师课堂讲授为主,课堂讨论为辅的交互式教学模式。与课堂上的教学相比,学生对于实践教学表现出更大的兴趣。通过上机练习实践教学不仅能巩固和融会贯通理论知识,更重要的是能反映出学习过程中存在的问题。
(2)现代技术与传统模式相结合。
《计算机在化学化工中的应用》课的理论教学模块中,我们采用多媒体与传统模式并用的课堂教学方法。对于涉及计算机技术方面的内容,我们多采用多媒体演示的形式进行教学,而对于化学化工知识方面的内容,我们又运用了一些传统的板书和实物模型展示的方式进行教学。这种现代技术与传统模式相结合的教学方式,丰富了课堂教学形式,提高了学生的学习兴趣和学习效率。
(3)自主探究与课外辅导相结合。
培养学生的主体性是现代大学的基本理念,也是我国当前高等教育改革的重要内容。大学生的主体性是需要通过教育实践来培育、弘扬、规范和定型的。为此,我们通过探究式教学方法,让学生带着问题积极参与到教学的各个环节中,使其成为课堂学习的真正主人。在课后,教师要布置相应的课外练习作业,并辅导学生巩固课堂教学内容。
(4)大辅导与小专业相结合。
《计算机在化学化工中的应用》课是化学化工所有专业学生的选修科目,选修的学生人数较多,但专业方向不同。在教学中,我们采用了基础知识大辅导,模拟实践与具体小专业方向相结合的方式,做到了个性与共性的有机统一。
(5)师生面对面与网上互动相结合。
在《计算机在化学化工中的应用》教学中,我们不仅在课堂上面对面辅导学生学习,课下还通过QQ群、电子邮箱、微信群等多种形式与学生进行课程内容的交流与互动,从而激发了学生的自主学习的兴趣,拓展了传统教学的内容和空间。
4优化创新《计算机在化学化工中的应用》课程的考核方式
学生的课程成绩评定是对其学习成果的一个总结,学习过程是一个动态变化的过程,课程考核方式对促进学生学习起着重要的导向作用。通过优化考核方式,使教师由课程成绩评定的仲裁者转化为课程学习的鼓励者。因此,优化考核方式是教学改革的重要组成部分,是实现优质教学效果的有力保障。在《计算机在化学化工中的应用》课的考核中,我们改变了一张卷子定成绩的传统方式,开展了学习过程评价和学习结果评价相结合的多种形式并举的考核方式探索。为提高学生对上课、作业、上机操作等各个教学环节的重视程度,也为了能科学合理的评定课程成绩,达到全面客观考核学生掌握知识情况的目的,该课程的考核方式采用平时考核、上机操作考核和期末考核相结合的方式。学生的成绩分为平时成绩、上机操作成绩和期末考试成绩三个部分,其中平时成绩占20%,上机操作成绩占20%,期末考试成绩占60%。平时成绩包括上课考勤、课堂互动表现和平时作业等;上机操作成绩包括预习报告、上机操作报告和师生互动信息反馈等;期末考试成绩由理论卷面成绩和上机实践成绩两个部分组成。通过考核方式的优化,一方面促使教师做到多策并举、因材施教,另一方面也激发了学生自主学习的积极性,达到了既关注学习过程又重视学习结果的目的。
中图分类号:G710文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)08-0101-02
随着计算机软件和硬件技术的发展,计算机模拟仿真实验室辅助教学的应用日益广泛。然而计算机模拟仿真化学化工实验室建设受到办学理念、教学场地、投人资金,以及人员水平等条件的制约,发展水平差别很大。
一、计算机仿真实验技术的概述
计算机仿真实验是利用计算机创建的一个可视化实验操作环境,其中的每一个可视化仿真物体代表一种实验仪器或设备,通过操作这些虚拟的实验仪器或设备,即可以进行各种实验,达到与真实实验相一致的教学要求和目的。计算机仿真实验是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识多方面结合的结晶。各种仿真实验室一般具有两个基本特点。
(一)仿真性
实验环境和实验仪器具有高度真实感,学生在计算机上进行操作就如同置身于真实的实验环境,面对真实的实验仪器进行操作。
(二) 交互性
仿真实验使实验成为学生与计算机的双向交流,学生利用鼠标或键盘自由地对仪器进行操作,自由地选择实验内容和实验进程,极大地调动了学生的学习积极性。
二、技校专业技能培养的现状
由于培养目标和知识结构的要求,技校教育课程设置具有应用性、实践性和综合性等特点。技校教育强调对学生进行专业核心技能的培养,对教学内容的设置、教学手段和教学设施的要求较高。但是,当前技校化工化学实习教育还不能满足技能培养的要求,其中主要影响教学质量的因素如下:
(一)教师的知识体系结构不合理
目前多数技工学校的专业实习指导教师是从学校毕业后又直接走进学校,缺乏实际工作经验,因此相当比例的专业教师需要知识更新。
(二)教学内容陈旧
改革开放三十年,使我国工业现代化进程加快。以电力、化工及石油化工为例,工业自动化水平已进入计算机为核心的集散型( D C S ) 控制时代。现代工业的特征是,高科技含量大、系统复杂程度高、涉及知识面广。相比之下当前化学化工实习教育的内容显得有些陈旧。
(三) 教学设备不足
化学化工实验所须的设备投入很大,而且跟踪技术发展逐年更新,而当下多数技校受资金的限制的投入不足,实验室仪器设备台数不足,一直是困扰实验教学的瓶颈。如仪器分析实验室的气相色谱、液相色谱、原子吸收、红外光谱仪等仪器。
综上所述,专业技能培养的过程有大量的实践教学环节,需要大量的教学设备及教学指导人员。其中许多化学化工实验由于装置复杂、药品稀贵、操作技术要求高、危险性大、反应速率过慢等原因而无法进行,在一定程度上影响了实习教学过程的完整性。模拟化学化工实验室将为开发此类实习教学提供了一个有效途径。此外,建立计算机模拟化学化工实验室,有利于化学化工实验的绿色化改革;有利于培养学生综合实验能力;有利于提高化学化工实验室建设的投资效益。
三、 仿真化学化工实验室的建设
(一)硬件配置
对计算机要求:一般配置的电脑就能满足要求
(二) 软件配置
仿真实验室的软件平台由系统软件、应用软件和专用的仿真软件构成。
系统软件:主要为服务器和工作站的两大系统软件。服务器采用Windows 2003 Server或以上操作系统,工作站操作系统为Windows XP或更高版本。
应用软件:主要有FLAS播放软件,常用视屏播放软件以及OFFICE办公软件等。
专用的仿真软件分为以下两大类:
1、专业素材库类:以flash和3D为主制作的电子挂图,将各类化工设备和化学仪器的内部结构、工作原理、工作流程等均以立体或平面的动画形式呈现出来, 利用仿真室的网络多媒体系统在各终端机上进行演示和讲解。
2、实验类仿真系统:主要包括化工类仿真系统和化学类仿真系统。北京东方仿真软件技术有限公司开发的化学化工类仿真软件已广泛应用于学校和企业。
(三)建设过程及费用
仿真实验室从筹划到初步建成历时数月, 由于软、硬件市场提供了丰富的产品, 只要统一谋划, 精打细算, 充分了解市场行情, 引进招标机制, 按高性价比购买, 30万元人民币基本上可以完成上述工作。
四、仿真化学化工实验室的应用
(一)形象化教学
仿真实验的运用,改变了传统的实验教学模式,模拟化学化工实验室可以拓展传统实验教学的领域,将信息技术融入化学化工实验教学,对传统的教育思想和教学方法无疑是一场革命。将抽象的知识转变为动态的具体的形象,以使技校教育向现代化、信息化发展。
计算机强大的信息处理能力,使教学中枯燥的理论和设备得到形象化的表达,精确地反映对象的内在本质。仿真技术不但可以模拟对象的视、听等外部形态,而且可形象地描述其内在的本质。大型仪器的仿真软件,将常用的原子吸收、气相色谱、液相色谱、红外光谱仪的工作原理、操作过程等立体地呈现在学生面前,可调动学生的学习兴趣;对这些仪器的结构和工作原理有了深入的了解,能解决传统教学中平面图形难以解决的问题 ,同时也可增加师生互动,节省课时,提高教学效果和设备利用率。
(二)节省了实验经费,保证了实验的项目和数量
传统的实验教学方法,通常是在学生自己动手操作前,教师花费较多的时间板书或利用挂图对实验原理及步骤进行讲解,然后再进行实验操作的简单示范,教学手段单调,学习枯燥 ,效率不高,实验操作过程的演示不够全面及细致,有的学生甚至看不到教师的演示操作,对理解整个实验过程及掌握规范的分析操作技术有很大的影响,学生的学习效果不够理想。
模拟实验作为一种现代化的教学手段,具有形象直观、生动便捷、经济省时等多种优点。如典型化工设备的模拟软件,通过设计友好的对话窗口,可使学生根据自己的需要和水平,选择不同的学习内容或不同的学习层次,从而使学生能真正自主地控制学习进程,并给不同水平的学生以不同的帮助。自动跟踪模拟实验的进 展,对操作信息进行分析和校正,如操作过程的提示、错误操作的危险警告等。学生用模拟实验室进行操作,不仅可巩固所学知识,而且可增加学习的趣味性和灵活性,调动了学生学习的积极性。
(三) 实验技能评测
实验技能的掌握对学生来说有着重要的意义,然而,当前实验技能测评的主要手段仅限于纸笔测验、实验报告、表现性评定和检核表等几种,远不能满足教学的需要,但是仿真实验室能够实现基于计算机仿真的实验技能测评。仿真实验室构建了一个可以协同工作的虚拟实验平台,根据集体测评的要求,学生在该虚拟实验室中完成各种规定的试验内容,该内容可以是封闭的,如提供实验指导下的实验操作,也可以是开放的,如没有任何约束的物质鉴别等,在学生完成实验的过程中,计算机将记录整个实验过程,其中包括实验操作的过程,协同工作的过程,实验操作的结果等,在测评的最后,计算机根据已有的评分规则和主体的操作过程及结果,给出一个正确的评价。
(四)仿真实验与传统实验教学相结合能大大提高实验教学质量
仿真实验是计算机技术飞速发展的必然产物, 是一种现代化的教学手段, 它能弥补传统实验教学的不足, 具有许多优点, 但是我们也不能将实验教学完全建立在仿真实验的基础上, 因为仿真实验毕竟也有自己的缺陷, 比如完全用仿真实验来进行实验教学会淡化学生对真实仪器的感受, 减弱学生的基本操作技能。学生长期缺乏必要的实际操作体验无疑会影响他们的实验技能。最理想的情况是仿真实验与传统实验相结合。可以先用仿真实验进行预习, 熟悉实验仪器、实验原理、内容和实验操作, 等对实验有一定感性认识后再进行实际操作, 课后学生也可用仿真实验系统对该实验进行复习, 这样不仅可以加深学生对该实验的理解, 提高实验质量, 也能提高实验效率。仿真实验与实际实验操作相结合是今后实验教学发展的必然趋势。
(五) 促进网络教学
模拟化学化工实验室与互联网对接,可以成为网络化学化工实验室。学生可以不受时间和地点的限制,完成模拟化学化工实验,上传实验报告,与教师交流等。还可以实现跨单位、跨地区乃至全国范围的教学协作。建设高水平的大型计算机模拟化学化工实验室,可以使优势的教学资源得到共享。
五、 结论
计算机仿真模拟实验是计算机技术飞速发展的必然产物,是一种现代化的教学手段,可以弥补传统教学手段的不足,具有传统教学手段无法比拟的优点。将计算机仿真模拟实验与传统实验操作相结合,能够加深对实验过程的理解,提高实习教学的质量和效率。
参考文献
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随着计算机应用的普及和发展,计算机技术已深人到各个学科和技术领域,计算机辅助教学也成为当今教育科学及教学手段的重要组成部分,具有教学与辅助双重功能,为教学研究与改革注入了新的活力。它的发展和应用,是教育领域的一次信息改革,也是信息社会对教育的挑战和要求。实践证明,计算机辅助教育在推动教育改革中的作用是显著的,代表一种教学思想和教学方式。因此,我们必须正视计算机辅助教学在应用化学专业的中应用。
1 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的必要性
应用化学专业是在传统的化学专业基础上发展起来的集基本知识、基本理论、基本技能与工程技术于一体的应用型专业,理论性和实践性都比较强。在学习过程中经常会遇到利用计算机进行网上文献检索、处理化工实验数据、实验模型参数的确定、非线性方程的求解、化工图样的绘制、化工论文的编辑、化工信息的多媒体以及一些常用化学化工软件如CAD、ORIGIN、MATLAB、ASPEN使用等方面的问题。而现阶段应用化学专业课程教学计划表中,与计算机有关课程一般有《计算机应用基础》、《微机化工应用》等,存在课时少、课程内容广而杂;同时因为硬件原因,学生进行实践的机会少,学生很难通过上述两门课程的学习解决实践过程中遇到的与计算机有关的问题。而计算已成为化学化工生产中不可缺少的工具,作为一名传授知识的高校教师,努力将这一现代化技术应用于教学,培养出适应时展需要的化学化工技术人才,责无旁贷。因此,我们要积极提倡在应用化学专业教学中开展计算机辅助教学。
2 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的优势
应用化学专业有些课程具有抽象、对数学要求比较高等特点,学生学起来存在一定的困难。计算机辅助教学能帮助专业教师解决用其它方式不易解决的抽象繁杂的问题,提高课堂效率和教学效果。例如,在化工原理,分离工程等理论课的教学中,数学推理、化工计算以及作图求解等数学物理方法应用很多,教学中处理不当就容易把化学课变成数学课,学生看到满黑板的数学公式也容易产生烦躁情绪,分散注意力。利用MATLAB语言,微分、积分甚至数学推导和作图都变得易如反掌,数学问题变得非常简明,老师就可着重讲解化工过程的计算原理和方法了。又如,在化工机械与设备教学中,学生很难建立立体感,这样就造成一部分学生不会识图与绘图。利用计算机BASIC语言,以一定的程序把三视图显现在屏幕上,再把三视图回原为立体图,这样可以大大帮助学生从感性认识飞跃到理性认识,从而建立了立体感,为识图与绘图莫定了良好的基础。这样,教师就可增加了课堂教学密度,把多出的时间留给学生,做到当堂操练、当堂消化、当堂巩固、并且能达到抛砖引玉的效果,激发学生学习的兴趣,多渠道地学习计算机知识,以适应更高的化工生产及管理的需要。
3 计算机辅助教学在应用化学专业教学中的实践
3.1 在基础化学理论课教学中的应用
在基础化学理论课中有许多内容是研究物质的微观结构、性能和变化,如有机化学、结构化学等,这些内容抽象、枯燥,学生较难掌握,教师讲授时也难以描述。传统的教学方法中一般是借助于模型教具帮助学生理解,但模型也是静态的构型,不能进行动态体现。在计算机辅助教学中,用动画来模拟物质的微观结构和运动变化过程,不但可以帮助学生理解复杂的化学微观概念,而且可帮助学生解决可视化理解和记忆动态化学过程中所遇到的困难。
3.2 在实验课教学中的应用
实验教学是应用化学专业教学中一个十分重要的环节。但在实际教学中常因大型仪器或昂贵药品的缺乏,或实验中存在有毒、有害物质等原因,使得许多重要实验无法正常开设。运用计算机辅助教学软件开设实验课可以解决上述问题。学生在模拟软件上进行实验,操作错误时,系统会提示警告或扣分,以引起学生的重视,在培养学生创新精神同时保证了教学效果。
3.3 在数据处理教学中的应用
在实验教学中,实验数据的处理是整个实验的重要组成部分。在开设数据处理课程时,在计算机辅助教学课件中增加程序框图以提高学生对数据处理的认识,进一步在练习中让学生自主编写程序,对于提高学生的逻辑思维能力、计算机应用水平及教学质量均会起到事半功倍的作用。如在分析化学中让学生编程绘制多元弱酸分步电离pH-C图,在化工原理实验中让学生自编程序绘制精馏实验的M-T图等。
3.4 在专业实习教学中的应用
专业实习是辅助专业课学习的一个重要环节。目前各工厂出于生产的安全、管理和经济等方面的原因,并不欢迎学生到工厂实习。学生即使到了生产现场,除了感受到现代化生产的气氛外,难以了解生产工艺流程的组织原则、设备内部结构及工作原理、工艺条件的控制手段等更深入的内容,学生自己动手操作更是不可能的事。因此,下厂实习效果势必大打折扣,有时甚至会流于形式。开发仿真模拟实习系统,将其应用于工科院校学生的生产实习也许是解决当前下厂实习困难的最经济有效的方案。仿真模拟实习系统采用声音、图片、动画及录像等将生产现场生动、真实地展现在学生面前。通过对流程的深入剖析,利用二维和三维动画形象地描绘出设备的内部结构、物料流动状态及作用原理。学生可以在屏幕前进行开车、停车、模拟运行及改变设备运行条件等一系列操作,甚至可以制造事故运行状态学着自行排除故障。仿真模拟实习系统虽不能完全代替现场实习,但作为一种重要的辅助手段也能比较接近教学目标的实现,对于培养技术型人才有明显的作用。
3.5 在工艺设计教学中的应用
工艺设计是学生在学完部分或全部专业课程后进行的实践性、综合性相当强的教学环节,主要包含单元操作设备的设计和流程设计。在常规教学模式中,存在理论与实践的脱节及学生由于设计条件不同,运算量很大,容易出错等问题。在这种条件下,要求教师进行一对一的教学是不可能的。从而使教师很难发现学生在设计过程中的每个错误及准确校核学生的设计结果,于是造成设计过程中学生乱编数据现象,严重影响了科学严谨的治学态度和教学效果。计算机辅助教学的应用,很好地解决了这些问题。在设计开始时,通过学习、测验阶段,进入设计阶段,在整个设计过程中,数据处理通过计算机程序完成,减少了繁杂的计算过程,保证计算结果的准确性,在培养学生创新精神的同时,保证了教学效果,刹住了不求实的治学作风。
4 计算机辅助教学在应用化学专业教学中应注意的问题
4.1 理解计算机辅助教学在应用化学专业教学中的内涵
很多教师在教学过程中都有这样的思维定势:使用计算机或者多媒体教学就是所谓的计算机辅助教学。他们只是简单的把原来需要板书的内容,制成多媒体课件;用的软件也比较单一,如PowerPoint或者AuthorWare等。其实,在应用化学专业教学中,计算机辅助教学包含的内容非常广泛,包括多媒体课件的制作、计算机网络的使用、各种化工软件的应用等。当然,这对任课老师提出了很高的要求。要强化计算机辅助教学,当务之急,就是要在教师中普及计算机辅助教学的知识,提高计算机业务水平,增强计算机辅助教学意识,使他们自觉地成为推动计算机辅助教学工作的鼓动者和实施者。
4.2 处理好“主导”与“辅助”的关系
教师在教学中主导地位不能被计算机辅助教学模式所取代,计算机“辅助”教学不能变为计算机“替代”教学。它作为教学的一种手段,只能起辅助教学的作用,不能完全代替教师的教,更不能代替学生的学。它虽然可以不受时间和空间的限制,将讲课内容呈现在学生面前,收到原来的教学方式所不能达到的教学效果。但教学过程是一个复杂的双边活动过程,是教师“教”和学生“学”相结合的活动,只有在师生共同参与下才能实现,计算机辅助教学只能在师生交互的某些方面起到促进作用。
4.3 处理好“仿真”与“现实”的关系
现在很多高校都有仿真控制软件,学生可以在学校利用仿真系统学习各种实验和生产技能。但有的教师利用计算机“仿真”的特点,即使是常规实验,也用计算机来模拟,学生做实验成了看实验,被动地接受实验结果,这就不利于学生能力的培养。有些实验,学生不仅可通过颜色和状态的变化来观察某一化学反应,而且还可以通过嗅觉进行辨别判断。如果用计算机模拟实验.学生只能看到颜色和状态的变化,无法嗅到反应时发出的气味,这就很难达到实验教学的效果。再次,在“仿真”系统下没有危险,也就没有了一种对失误的担心,这样会造成学生责任心的缺失,认为即使错了也无所谓这样一种完全错误的观点。那么我们老师在应用计算机辅助教学中就应该强调“仿真”不是“现实”,它只是对“现实”的一种模拟,不能与“现实”等同,要建立更为强烈的责任心。
参考文献
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首先,详细了解一下金融类实训项目案例的具体建设及授课情况:金融类包括会计学院的财务管理、会计电算化及经济学院的金融学等专业,针对培养目标中要求学生具备财务决策、财务控制、财务分析、财务核算的能力,在课程中设置了财务管理系统实训项目案例,实现财务管理系统的信息化、智能化。此项目案例采用C/S架构,涉及两个计算机相关技术,一个是前台开发语言,如VisualBasic或C#,另一个是后台Access数据库管理系统软件。图3为“财务管理系统”项目案例体系结构示意图。由图3可见,在项目案例创建过程中,无论后台数据库的创建、前台功能实现,还是使用此系统的用户都需要有财务方面的基础知识作为前提,用户通过客户端与后台数据库进行信息交流。如财务管理的应收账款模块,属于总分类账中的资产类账户,跟踪和记录客户购买公司产品以后应该支付给公司的款项。在进行教学时,首先运用财务基础知识分析、设计项目案例的数据结构并创建后台数据库,这部分需要向学生讲解Access建库部分知识;
其次,用户通过客户端进行查询、购买产品,完成这项功能需要向学生讲授VisualBasic或C#语言的相关语法知识;这样学生针对这项功能,需要同步学习两方面计算机技术,其它知识点的授课也是遵循这种方法。虽然知识点有难度,但是由于直接和一个项目案例结合讲授,学生反而更容易接受。根据上述项目案例的建设思想,以下给出管理类、机电机械类和化学化工类三类实训项目案例的概要建设情况:
(1)管理类:如工商管理学院的工商企业管理和人力资源管理、旅游学院的旅游管理和酒店管理等专业,针对培养目标中对管理系统商务化要求,在课程中设置了电子商务系统实训项目案例。此案例系统客户端采用B/S架构,选用功能强大的ASP.NET做前台网页设计,并配置C#或VisualBasic做网页功能代码编写,服务器端采用C/S架构,数据库也选用Access数据库管理软件。此案例教授学生如何实现大量数据的电子商务化管理。
(2)机电机械类:如机电学院的测控技术与仪器、数控技术与应用、应用电子技术专业,针对培养目标中对单片机系统开发的要求,开设KeilC51课程做单片机及接口功能开发,如KeilC51对非编码键盘的软件实现。
(3)化学化工类:如化工与材料学院的化学工程与工艺,针对培养目标中化工过程模拟优化的要求,开设了MicrosoftC语言课程完成模拟模块设计,如利用C程序仿真酯化反应过程,从而降低实验风险,提高实验精确度。上述各类专业的相应专业知识点都合理的结合了计算机技术,其中金融类和管理类的实训项目与以往计算机技术课程实训项目的区别是增加了前台的功能设计,让学生掌握更多软件开发技能;机电机械类和化学化工类的实训项目则摆脱以往计算机技术课程实训内容的无针对性,结合本专业开设了实践性很强的实训项目。由此,让学生学会利用计算机技术开发更加专业化、具体化、实用化的项目系统。
2计算机应用技术课程实施的教改效果
计算机应用技术课程方案实施后,取得了良好的教学效果,主要体现在以下两方面:第一,由于课程内容设置向着学生本专业方面调整,更加符合学生的思维模式和专业特性,使学生摆脱了对计算机学科的陌生感,极大提高了学生的学习积极性和学习热情。通过对近两年学生座谈会资料发现学生对课程的兴趣极大提高,明确了计算机应用技术课程对自身专业的重要性,从以往的“被动学习”变为“主动学习”。
第二,对四类专业的专业课程和计算机应用技术课程的考试成绩进行了跟踪分析,表3为教改后计算机应用技术课程执行效果数据一览表。由表3可见,教改后无论是专业课程还是计算机应用技术课程,考试通过率明显高于教改前,可见教改后的计算机应用技术课程更加有利于学生巩固本专业知识,同时也易于计算机知识的理解、掌握。在教学过程中,学生对课程的掌握程度是一个高低起伏的波形图,总会有部分学生对知识的领悟优于其他同学,实训项目案例可以增强课程的直观性、可操作性,应注意积累学生对不同知识点的接受情况,适当调整实训项目内容,以适应更多学生的课程学习,不断完善课程体系建设。
湖南师范大学化学化工实验教学中心源于1938年成立的我国第一所独立设置的国立师范学院的理化系化学实验室,已故中国科学院院士吴浩青教授是创始人之一。1953年,学校进行院系调整,成立了附属于二级学科教研室的实验室。1998年,合并各教研室管理的实验室,组建基础化学实验室和应用化学实验室,实行校院二级管理,并通过了湖南省实验室合格评估。2002年,整合基础化学实验室、应用化学实验室和原隶属于医学院的医用基础化学实验室,成立湖南师范大学化学实验中心。2003年,湖南师范大学化学实验中心被国家财政部列入中央与地方共建高校基础课教学实验室。2006年获批湖南省实验教学示范中心。2012年,整合化学实验中心和化工原理与制药工程专业实验室,成立了湖南师范大学化学化工实验教学中心。经过70多年几代人的建设,中心已发展为一个资源高度共享的先进的现代化实验教学中心。中心依托湖南师范大学化学化工学院,有国家化学特色专业、国家理工教融合化学化工人才培养模式创新实验区、国家化学专业综合改革试点和国家大学生创新实验计划等国家级教学平台以及“石化新材料与资源精细利用”国家地方联合工程实验室、现代合成与分离分析化学国家“211工程”重点学科和化学生物学及中药分析省部共建教育部重点实验室等重要科研平台作支撑,有一支以中国科学院院士姚守拙教授领衔的国家级化学实验教学团队为主体的实验教学队伍。中心一直秉承湖南师范大学“仁爱精勤”的优良传统,坚持以“理论与实践并重,以高素质团队培育高素质人才”和“理工教融合”为特色,提出并实践着“以学生为主体,以教师为主导,以实验专职技术人员为主力,以培养学生的实践能力和创新精神为核心,理―工―教融合,使学生的知识、能力、素质协调发展”的新型教育理念。为湖南区域经济和全国基础教育发展培养了一大批高素质人才。
建设理―工―教融合的高素质实验教学团队
在实验教学与实验室建设改革的实践中,中心领导深深感受到,传统的各教研室分散管理的实验教学队伍,只能站在各自的二级学科平台上思考问题,不能综观全局,这种弊端严重阻碍了实验室的建设与发展,阻碍了新的实验课程体系的建立与完善,阻碍了实验教学内容的改革与教学水平的提高,因而必须在化学化工一级学科平台上组建知识结构、学缘结构合理,能综观全局、协调发展的实验教学团队。自2002年开始,中心探索用新的理念、新的思路指导化学化工实验教学团队建设,在化学化工一级学科平台上建设了一支实验与理论互通,教学、科研、技术兼容,理―工―教融合,结构合理,核心骨干相对稳定的综合型、高素质教学团队。这支化学实验教学团队于2008年被评为湖南省级教学团队,于2010年被评为国家级教学团队。
(1)落实团队组织机构,明确岗位,稳定核心骨干
近年来,中心按照中心主任―课程负责人―实验主讲教师―实验指导教师的多层次梯队式结构,组建化学化工实验教学团队。中心主任全面负责实验中心的教学和管理工作,负责实验课改革的整体构想和规划,负责理论课与实验课间和各实验课程间的相互协调。每门实验课程聘请一名有高级职称、科研能力强、实验教学经验丰富并且有很强责任心的教师担任专职课程负责人,主持本课程的建设和改革,组织实施教学教研活动,从实验课教学的角度与理论课教师沟通,并对实验室管理和建设提出相应的要求。中心主任和课程负责人是团队骨干,属专职实验教学人员,编制相对稳定。实验教师是相对流动的团队成员。学院根据年度教学任务确定实验教师人数,采用公开岗位、自主报名、平等竞争和择优录用的实验教师选拔机制和人才流动机制,并同时确立理论课与实验课同等重要的理念,促进实验教学与理论教学队伍相互沟通,吸引了大批高水平教师担任实验课教师。
(2)理―工―教融合开展实验教学队伍建设
为满足现代高校培养的学生应具备一专多能与高素质的要求,中心在教师队伍建设中注重理、工、教多学科融合,按教学需要,同时引进理学、工学和教育学三类不同知识结构的人才,特别注重引进或联合培养高素质的工学类和教育学类人才。如近年从企业引进了工学类高水平教师5人,并先后从企业和中学聘请了31名兼职教师。目前化学化工实验教学团队成员既有来自北京大学、浙江大学、吉林大学、中山大学等综合性大学(理学)的,也有来自天津大学、华中科技大学、北京理工大学、华南理工大学等工科大学(工学)的,还有来自北京师范大学、东北师范大学、西南师范大学和湖南师范大学等师范大学(教育学)的,同时还有来自中国科学院大连化学物理所、山西煤化所和上海药物所等中科院系统的,既有理学博士,也有工学博士和教育学博士。
(3)以实验课程体系、教学内容的改革吸引高水平教师加入实验教学团队
近年来,围绕创新人才培养,中心全面开展了高师本科化学实验课程体系、教学内容、教学方法、教学模式等方面的改革研究,提出了系列研究课题,研究过程不是只依赖课题申请者本人,而是发动全院教师积极参与。如在进行“高师本科化学实验课程体系及教学内容改革的研究与实践”的研究过程中,课题组多次组织全院有高级职称或博士学位的教师对拟采用的新的实验课程体系中应包括的教学内容反复讨论;中心也不失时机地制定了《关于加强本科生实验教学的几条措施》和《化学化工学院关于具有高级职称和博士学位的教师必须在本科生中开设研究设计性实验的规定》等教学文件,从而有目的地把全院教师的目光吸引到实验教学及其改革创新工作上,吸引了大批高职称、高学历的优秀人才加入实验教学团队。
教学团队通过对国内外化学类专业培养目标、规格和课程结构的比较研究,在全国师范院校中较早创建了新型的大学本科基础化学实验三层次课程体系,将历年的实验教学研究成果应用于本科实验教学,固化进本科学生培养方案,并面向湖南地方经济和“四化两型”社会需求,根据化学化工学科和湖南师范大学的教师教育特色,进一步深化改革,建立了基于一级学科的既相对独立,又覆盖相关专业各门化学化工课程和知识领域的“三位一体”“立体交叉”式的理学(化学)、工学(化工)、教育学(教师教育)融合的实验教学体系(如图1所示)。新的实验教学体系包含理学类的化学基础实验教学平台(含基本操作技能训练、综合能力训练、研究能力与创新精神培训3个层次的7门实验课)、工学类的专业实验教学平台(含专业技能训练、专业设计、科技活动与社会实践3个层次)、教育类的化学教学论实验(含师范技能、实验教学、实验设计与化学奥赛研究实验)。不同平台之间、层次之间相互支撑、渗透与有机互动。理学类的化学基础实验注重化学类多专业的共性,重点传授实验基础知识,训练基本方法与基本操作技能,培养学生的综合实践和知识创新能力;工学类专业实验注重学生的专业特色,重视社会需要,与企业联合开展教学;教育类的化学教学论实验注重教育教学特色,重点训练学生的实验教学技能,培养学生创新实验教学方法与设计新实验的能力。不同专业的学生可根据自己的兴趣爱好和发展意向交叉选课,促进了学生完成毕业论文(设计)和开展大学生创新实验。
图1 化学化工实验教学中心实验教学体系
(4)以科研反哺教学为抓手,促进高水平教师加入实验教学队伍
中心注重科研与教学结合,促进科研成果向实验教学转化,利用科研仪器为本科实验教学服务,以此吸引高水平教师加入实验教学队伍。近年中心由教师的科研成果或在研项目转化而来的教学项目达40余项,其中30余项写入已出版的《化学研究与设计性实验》教材中,为新实验教学体系不同实验平台中第三个层次的实验课的开出提供了保障,同时壮大了本科实验教师队伍。长期以来,化学化工学院化学所、催化研究所、发光材料研究室等单位的博士生导师、特聘教授等在完成研究生教学任务的同时,均利用本单位的科研设备,结合自己的研究课题,为本科生开设研究设计性或综合性实验项目,如姚守拙院士实验室的实验项目导电聚苯胺薄膜的电化学合成和EQCM表征深受学生喜爱,潇湘学者苏胜培教授的纳米材料合成与表征实验成为专业方向必修实验。
(5)加强青年教师的培养
化学化工实验教学团队一直十分重视青年教师的培养,采取多种措施督促激励青年教师投入实验教学工作,不断提高青年教师的实验教学能力:①引导重视实验教学。一方面要求每位新到岗的青年教师首先过好实验教学关。规定新到岗的青年教师必须经过一轮以上的实验教学,同时担任对应理论课的助教工作,并得到实验课程负责人的认可,才可申请对应理论课程的主讲教师。另一方面加强青年教师的思想品德教育,规范教师言行,提高教师的道德修养,要求青年教师到岗即签字遵守学院教代会通过的《教师行为准则》。②配备指导教师,以传帮带的形式培养青年教师的实验教学能力。为了让青年教师尽快熟悉实验教学,实验中心为每位青年教师配一位实验教学经验丰富的指导教师(一般是对应实验课程负责人),以传帮带的形式进行指导。如首先安排青年教师与指导教师带同一实验,一同做预备实验,在青年教师撰写好实验报告后一起分析讨论如何解决实验中可能遇到的问题。在实际教学过程中,开始阶段由指导教师讲授实验,做示范教学,然后经过试教逐步过渡到由青年教师讲授并主持实验。实践证明这种方式不仅能迅速提高青年教师的教学能力,也密切了同事间的关系,培养了全体教师的团队精神。③鼓励在职攻读学位,构建可持续发展的实验教师队伍。按照学院理―工―教融合的办学特色,化学化工实验中心在青年教师培养方面也首先考虑如何构建理―工―教融合的实验教师队伍。中心在青年教师在职攻读学位和进修时进行了规划和导向,如根据学院理科教师比例较大的实际情况,鼓励青年教师到工科院校和师范院校攻读工学学位和教育学学位,先后选拔了4人在职攻读工学博士学位,1人攻读教育学博士学位。此外,中心还有计划地选派选送青年教师出国(境)或到国内名牌大学进修、访问。④支持教学研究和教学改革。除鼓励青年教师积极申报校级以上教改课题外,学院还设立教改课题重点支持青年教师进行实验教学改革,并规定青年教师申报高级职称时必须有教改论文,支持青年教师参加各种全国性的教学研讨班或研讨会。⑤要求青年教师积极为本科生开设创新实验,将科研成果转化为实验教学项目。实验教学团队中的青年教师大部分有博士学位,科研的生力军。中心要求每个青年教师都要担任本科生的科研导师,指导学有余力的大学生开展自主性创新实验。
提高实验仪器质与量,满足教学与科研需要
经过几年的建设,化学化工实验教学中心仪器设备的档次明显提高,满足教育部化学实验教学指导委员会讨论通过的综合性大学《化学专业化学实验教学基本内容》的要求,紧跟国际化学学科实验教学的先进水平,符合适用、先进、适当超前和可以扩展的原则,也满足了学校招生规模的要求。目前化学化工实验教学中心拥有各类仪器设备1 439台(套),总价值为2 808.89万元,其中单价10万元以上的大型精密仪器设备共47台(套)。中心对所有仪器设备实行统一购置、专人管理,有健全的仪器设备管理制度,仪器设备的完好率达到98%以上。近3年来,实验中心新购置仪器设备542台(套),总价值为1 048万元。化学化工学院各科研实验室共有科研仪器设备1 275台(件),总价值为1 501.77万元。科研仪器与教学仪器设备同时为教学与科研服务。气相色谱仪、高效液相色谱仪、紫外光谱、红外光谱等大型仪器设备均有5套以上,可让本科生直接上机操作,除化工大型实验装置外,保证了基础课实验每组1人,专业课实验每组不超过2人,每个实验项目其他仪器配套数均在5套以上。
中心先后研制开发出了大型纯水设备、化学实验室中央真空系统、差热分析仪等实验装置。中心主任何红运教授主持设计安装的化学实验室中央真空系统大型实验装置可供180名学生同时进行减压过滤、真空干燥、减压蒸镏等化学实验操作(如图2所示)。分布于不同楼层的3间大实验室共用1台主机。用户接口通过真空管道直接连接在实验台上,进行实验的学生每人1个用户接口,系统压强最低可至0.003 7 MPa,即使全部用户接口同时接上,系统压强仍可稳定低于0.02 MPa,完全满足常规化学实验的要求。多年的运行证明,该装置工作可靠、减压效果好、操作简便、使用成本低、管理维修方便、整体外型美观、占地面积小,深受师生好评,适合于高等院校化学实验室。
图2 学生使用中央真空系统做减压过滤实验
实验课负责人曾跃教授指导本科生创新实验,研制设计的差热分析仪(如图3所示)已用于该院本科实验教学。如图4所示,将样品(S)和参比物(R)放入差热电炉内的样品托盘上后,差热分析仪通过热电偶(A)将温度信号以及温度差信号转换成热电势信号,将样品的温度信号(1-2)和温度差信号(1-3),直接输入多通道计算机数据采集卡(如图5所示)。数据采集卡通过自行研究设计出的,由计算机USB口采样的差热分析计算机接口接入数据采集计算机(如图6所示),计算机通过软件控制并采集温度和温度差信号。自行选用设计的数据采集卡,进行了通道间的隔离,并有稳定放大设计,性能稳定(精度达到±4 μV),可以直接稳定记录温度差信号(几十到几百微伏)。此自制差热分析仪与从市场购买的能够满足教学要求且性价比较高的差热分析仪比较,每台可节省经费约4万元。
图3 HNU-DAT-1型差热分析仪
图4 差热分析信号
图5 多通道USB计算机数据采集卡 图6 数据采集计算机
安全、舒适的实验环境,让师生安心实验
中心现有实验教学用房70余间,使用面积3 000 m2,学生分时段分班次进实验室开展实验,实验时人均使用面积4 m2。实验室基础设施建设以人为本,配套设施完备,实验台、仪器台、试剂柜布局合理,有自主设计安装的统一的纯水设备和中央真空系统。实验室宽敞明亮,通风、照明设施完好,电路、水、气管道布局安全、规范、整洁卫生。中心在智能化建设方面做了大量工作,建立了网络化的实验教学智能管理系统平台(http:///)。该平台具有教师实验管理系统、实验预约系统、实验报告提交系统、师生交流平台、仪器设备管理及预约使用系统和信息等多项功能,实现了网上辅助教学和网络化、智能化管理,有丰富的网络实验教学资源。基于这种网络化管理平台,中心充分发挥了优质教学资源的延伸作用,提高了资源的使用效益。
为保证实验教学顺利进行,消除安全隐患,中心采取了如下措施:
(1)加强对学生安全意识的培养,在学生进实验室前对学生进行专门的安全环保教育,提高学生的安全意识。
(2)实验中心制订了实验室安全及检查制度,编写了《实验室环境与安全手册》《实验室安全规则》及相关安全制度张贴在各个实验室,同时编印了实验室安全检查记录本,要求各实验员每天对所管辖的实验室进行安全自查并记录,发现异常情况及时处理并上报学院。学院每周组织一次安全工作检查。
(3)易燃、易爆、剧保存在专门的仓库,剧领用时须经实验室主任签字,做到随领随用,未用完的当日返回专门的仓库。
(4)每个实验室都配备了废液桶。有毒废液由实验室统一处理:能够经氧化变成无毒物质的达到排放要求后再排放;部分不能回收或解毒的,处理成固态难溶物后,送往获环保与公安部门批准进行处理的工厂集中处理。中心向每个实验室发放了实验室处理废液废渣情况记录本,要求实验员对学生实验中产生的废液种类、数量、处理办法和处理结果及时登记。2013年学院针对教学和科研实验室产生的废液废渣品种繁多、成分复杂、处理难度极大等问题,基于培养学生结合社会实际,开展创新研究的能力的考虑,特设专项资金,鼓励师生立项开展综合处理实验室废液废渣的创新实验研究;经学院组织专家对全院师生申报的综合处理实验室废液废渣创新实验项目进行评审,资助了10个项目立项开展研究。
(5)实验大楼安装了消防报警装置,每个实验室均配有消防器材,药品室安装了防爆电源开关和防爆电灯。
上述措施保证了师生实验的安全和校园环境的优雅宜人。中心自成立至今没有出现安全事故。
丰硕的教学与科研成果回馈中心师生
实验教学曾获国家级教学成果二等奖1项,省级教学成果一等奖2项、二等奖3项、三等奖2项。近年来实验教师发表教研教改论文80余篇,主持省级以上教改课题和国家级、省级质量工程项目20余项,主编出版教材或教学指导书5本,参编3本。基础化学实验2008年被评为湖南省级精品课程。实验课教师谢青季教授撰写的教学在化学教育类国际顶级杂志"Journal of Chemical Education"上,得到了国际同行的认可。中心主任何红运教授撰写的《以“质量工程”为契机,深入开展实验教学改革》论文被评为全国高等学校实验室工作研究会第十次学术研讨会优秀论文(全国76篇,发表在《实验室研究与探索》杂志上)。中心主编的基础化学实验新课程体系系列教材获得了国内同行专家的好评―“我认为湖南师范大学《基础化学实验》的项目先进,对学生的培养目标明确,切实可行,特色明显”(湖南大学蔡炳新教授);“该课程基础良好、特色明显、成果突出”(中南大学罗一鸣教授);“将化学基础实验、综合训练实验和研究设计实验作为一个整体建立在一级学科水平上的独立实验课程体系教材还没有,《本科化学实验》教材的编写正好填补了这方面的空白,是一次大胆的尝试”(专家评审意见表);“这套教材集成了他们在学科建设和专业建设上的一系列成果,适应化学发展的潮流,具有如下特点:第一,理工教融合。作者们将过去在人才培养工作中创立的特色贯穿到该教材中,在内容上既包括了化学实验中合成、分离和分析等全部基本要求,又包含化工的一些基础实验,还有面向中学教学的实验项目,有利于复合型人才的培养。第二,继承与创新。该教材在化学一级学科基础上构建了与原四大化学密切联系,并能覆盖相关专业各门化学课程知识领域的化学实验课程新体系,经典方法与现代方法相结合,注重通用性和多样性,有利于学生学会学习和学会创造。第三,科研转化为教学。该教材的一些实验项目源于作者在基础研究、应用研究和技术开发中取得的科研成果,面向生活、面向生产、面向社会,有助于提高学生探索未知的自信心和创造力,促进研究性学习的开展”(姚守拙院士)。多年来,学生在校园网上对教师化学化工实验课堂教学质量的评价均在90分以上,全部为优秀。
近3年中心教师承担863项目1项,国家重点基础研究发展计划973子课题1项,国家自然科学基金重大研究计划1项,国家科技重大专项子课题1项,国家自然科学基金面上项目26项,湖南省杰出青年基金、自然科学基金等20项,其他合作项目31项,获科研经费2 185万元,发表科研论文310篇,被SCI收录222篇,其中影响因子大于3.0的论文65篇。研究成果获省部级以上奖6项,其中省科技进步奖二等奖1项、三等奖1项,湖南省自然科学三等奖1项,中国侨界贡献奖1项,其他2项。申请国家发明专利18项,获授权9项。2012年,湖南师范大学化学论文被引用的ESI排名在全球前1%的1 047所顶尖学术机构中排名第785位,进入国际先进行列。
化学化工学院在校本科生获批国家大学生创新实验项目33项、湖南省大学生创新实验项目16项,申请发明专利5项,发表科学研究论文15篇,在全国和湖南省大学生课外学术科技作品竞赛、全国和湖南省大学生实验技能竞赛、全国高校化学专业师范素质大赛、全国大学生化工设计竞赛和大学生课外化学化工创新作品竞赛中先后有130余人次获奖,特别是在“三井化学杯”全国第五届大学生化工设计竞赛中参赛的F1队,获得了该赛事举办以来全国师范院校唯一的特等奖。面向生物医药产业的制药工程专业自第一届开始,连续6届毕业生就业率均为100%,化学化工学院4个本科专业的毕业生初就业率一直保持在98%以上,连续5年在全校排名第一。
化学化工实验教学中心面向中学师生开放,硕果累累,声名远扬。每年暑假期间都有大批对化学感兴趣的中学生来中心学习,与在校本科生交流,并由在校本科生指导做部分实验。这既让对化学感兴趣的中学生提前了解了大学实验教学的环境与模式,又使我校本科生对如何从事中学化学实验教学提前获得了体验。近年来,除湖南省内大批中学生外,河北、河南、江西、广东、天津、海南等省市部分中学的学生也纷纷来中心学习。经中心培训的湖南中学生在国际奥林匹克化学竞赛中获得了15枚金牌、4枚银牌。
“教学做”一体化教学模式