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下面文章主要針對地方院校硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題加以研究,比如培養(yǎng)模式與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、教學(xué)方法陳舊以及考核標(biāo)準(zhǔn)不合理等問題,并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及教學(xué)法等方面進(jìn)行了改革和實(shí)踐。而且始終貫徹以學(xué)生為中心的思想,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性以及培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐的能力,為培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才打下基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:硅酸鹽分析化學(xué),教學(xué)改革,創(chuàng)新應(yīng)用型
一、概述
硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)是我校無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的一門主干課程,是分析化學(xué)在硅酸鹽工業(yè)分析中的具體應(yīng)用[1,2],與理論教學(xué)具有同等重要的地位。近年來,隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快,各種硅酸鹽工業(yè)制品如水泥、玻璃、陶瓷等產(chǎn)量增速明顯,行業(yè)對具有扎實(shí)的硅酸鹽基礎(chǔ)知識、熟練的硅酸鹽分析技能以及較強(qiáng)的解決實(shí)際問題能力的人才需求很大。
根據(jù)韶關(guān)學(xué)院“特色鮮明,優(yōu)勢突出,面向基層,服務(wù)地方”的辦學(xué)宗旨,加快我校硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,對于提高教師自身教學(xué)實(shí)踐水平,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力、專業(yè)技能以及綜合素質(zhì),培養(yǎng)具有創(chuàng)新應(yīng)用能力的硅酸鹽化學(xué)分析人才具有積極的意義。為此,我們在本課程教學(xué)中進(jìn)行了一系列富有成效的改革探索,建立了硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)完整體系,為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展與素質(zhì)和能力培養(yǎng)創(chuàng)造了良好的條件與環(huán)境,為學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)搭建了廣闊的平臺(tái)。
二、教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題
由于硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般涉及多學(xué)科知識,且與實(shí)際聯(lián)系緊密,因此對學(xué)生的知識儲(chǔ)備和實(shí)踐動(dòng)手能力要求較高。雖然,之前借鑒分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一些經(jīng)驗(yàn)也對硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)也進(jìn)行了相應(yīng)的改革,如對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整,增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)等。但教學(xué)效果還不能令人滿意。主要存在以下幾個(gè)問題:
(一)培養(yǎng)模式與實(shí)際生產(chǎn)脫節(jié)
硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置根本宗旨是服務(wù)企業(yè),但從學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果以及畢業(yè)生信息跟蹤調(diào)查和企業(yè)對學(xué)生反饋信息中發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)生缺乏綜合分析解決問題的能力。主要原因是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏重基本操作,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)只是簡單模仿和照本宣科。而硅酸鹽工業(yè)原料及制品本身成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要較強(qiáng)的綜合分析能力,因此學(xué)生實(shí)際工作遇到問題不知從何下手,感到無能為力。
如硅酸鹽試樣的鐵鋁含量滴定中,硅對鐵、鋁元素的干擾,鐵對鋁元素測定的干擾在非實(shí)際樣品的基礎(chǔ)操作中是不需要考慮的。不僅如此,不同硅酸鹽試樣,考慮試樣本身特點(diǎn)和其干擾程度,處理干擾的方法選取也不同,需要測試人員對試樣組成非常熟悉,并對分析方法十分了解,再加上熟練的分析操作過程,才能完全一個(gè)實(shí)際硅酸鹽樣品的分析測定工作。
(二)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、缺乏創(chuàng)新
目前該課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是化學(xué)專業(yè)分析化學(xué)課程的縮減版,實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是以傳統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主,教學(xué)組織的格式化培養(yǎng)特征明顯,系統(tǒng)性特征不足。欲提高本專業(yè)學(xué)生硅酸鹽分析化學(xué)的實(shí)際操作技能和水平,則需要進(jìn)行大量重復(fù)而系統(tǒng)的實(shí)際硅酸鹽樣品的全分析實(shí)驗(yàn),耗時(shí)很長。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的組織管理形式難以支撐課程培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),因此,需要更加靈活彈性地組織實(shí)驗(yàn)教學(xué),并探索和實(shí)施工作量的計(jì)算新方法。
(三)教學(xué)方法陳舊
教師在上實(shí)驗(yàn)課程時(shí),通常是講解很多實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)方法等,而且實(shí)驗(yàn)操作步驟解釋很清楚,甚至操作步驟演示一遍,這種以老師講解,演示操作為主的填鴨式教學(xué)方法,讓學(xué)生被動(dòng)接受的學(xué)習(xí)感受不好,感覺實(shí)驗(yàn)課程枯燥乏味,只是機(jī)械的重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作,得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而教學(xué)活動(dòng)是一種師生互動(dòng)式活動(dòng),教師感受到學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低也會(huì)影響到教師上課情緒,長此以往,教師的主體地位和大學(xué)生的被動(dòng)消極狀態(tài),導(dǎo)致大學(xué)生沒有主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。改進(jìn)教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)講授方法,使大學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中獲得良好的體驗(yàn),進(jìn)而自主學(xué)習(xí)獲取知識對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)顯得十分重要。
(四)考核標(biāo)準(zhǔn)不合理
實(shí)驗(yàn)考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)的重要手段,通過實(shí)驗(yàn)操作考核,可以了解教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”的具體情況,為今后的教學(xué)決策提供可靠的依據(jù),考核也對學(xué)生的“學(xué)”起到刺激和促進(jìn)作用。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)考試一般選擇操作考試,或操作考試與理論筆試相結(jié)合的方式。要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi),完成某一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù),著重考核學(xué)生的操作能力和動(dòng)手能力。
三、創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)改革
(一)課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
以使本專業(yè)學(xué)生獲得國家頒發(fā)的硅酸鹽化學(xué)分析行業(yè)準(zhǔn)入資格為現(xiàn)實(shí)目標(biāo),根據(jù)有所為、有所不為的工作思路,以分析化學(xué)為基礎(chǔ)、以現(xiàn)有的硅酸鹽專業(yè)分析國家標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本,組織課題組老師對現(xiàn)有的硅酸鹽分析課程的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選凝練、優(yōu)化重組,制訂與課程建設(shè)目標(biāo)相適應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)、編寫具有本專業(yè)特色的實(shí)驗(yàn)教材。突出課程教學(xué)的應(yīng)用性和針對性。
該項(xiàng)工作的主要內(nèi)容,一是課程標(biāo)準(zhǔn)制訂,二是實(shí)驗(yàn)教材(講義)編寫。在制定課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí),一是要對課程所涉及到的實(shí)際工作進(jìn)行調(diào)研,對課程準(zhǔn)確定位,確立課程的具體能力目標(biāo),知識目標(biāo);二是確定課程設(shè)計(jì)的理念和思路;三是精心安排課程內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,注重理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的銜接,突出學(xué)生技能的培養(yǎng),強(qiáng)調(diào)完成課程總目標(biāo)的可行性和可操作性,使整個(gè)教學(xué)過程不再是單一的學(xué)科化教學(xué),而是瞄準(zhǔn)目標(biāo),圍繞項(xiàng)目開展的理實(shí)一體化教學(xué)。
目前,市面上未見與無機(jī)非金屬專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)相契合的硅酸鹽工業(yè)分析專門教材,因此,在教材編寫時(shí),我們將本著廣譜和特色相結(jié)合的思路,結(jié)合我校無機(jī)非金屬科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)長期從事固體廢棄物高效利用的課題研究,對課程內(nèi)容進(jìn)行整合凝練、優(yōu)選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)每個(gè)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)確定課時(shí)分配、有重點(diǎn)地進(jìn)行講解。同時(shí)根據(jù)畢業(yè)生就業(yè)調(diào)查的反饋結(jié)果,對講義不斷修訂,使得講義內(nèi)容與行業(yè)的當(dāng)前需求和未來發(fā)展趨勢相一致。
(二)探索和試行實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)新模式
本課程實(shí)驗(yàn)擬采用單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——綜合分析實(shí)驗(yàn)_自擬方案實(shí)驗(yàn)三段式的教學(xué)模式[3-6]。第一階段的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn),主要完成分析天平稱量、容量器皿的使用、酸堿滴定、配位滴定、氧化還原滴定操作等基本技能訓(xùn)練。該階段的教學(xué)要求是:掌握什么是正確操作,什么是錯(cuò)誤操作,獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程:自己配制標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液,自行標(biāo)定,自己用。根據(jù)樣品中某組分的含量判斷操作誤差的大小。
如此反復(fù),使學(xué)生的基本操作技能熟練化,使標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的配制、標(biāo)定操作熟練化,并結(jié)合工廠分析控制項(xiàng)目實(shí)際選擇合適的單項(xiàng)測定練習(xí)。第二階段的綜合實(shí)驗(yàn),主要指導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識和技能進(jìn)行系統(tǒng)的組合運(yùn)用,完成硅酸鹽樣品(水泥熟料、生料、水泥、粘土、石灰石)中SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO含量的全分析,因?yàn)槭蔷C合分析,學(xué)生需要全面考慮,先做什么后做什么,測定時(shí)各組分之間是否存在干擾,怎樣有效地去除干擾。使學(xué)生初步具備硅酸鹽工廠化驗(yàn)室技術(shù)人員的基本技能,提高操作技巧。
第三階段自擬方案實(shí)驗(yàn),可將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課外大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐訓(xùn)練計(jì)劃、科學(xué)研究、社會(huì)服務(wù)等有機(jī)結(jié)合,使學(xué)生在類似實(shí)際工作的場景下,獨(dú)立地對已知/未知目標(biāo)樣品進(jìn)行資料查閱、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和分析檢驗(yàn),提高工作的熟練度和應(yīng)變性。根據(jù)設(shè)想,在本課程建設(shè)的第一年,可實(shí)施單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——綜合分析實(shí)驗(yàn)二段式的教學(xué)模式。以后再逐步過渡到單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——綜合分析實(shí)驗(yàn)——自擬方案實(shí)驗(yàn)三段式的教學(xué)模式。從而使學(xué)生掌握硅酸鹽分析化學(xué)的整體思路,圖1是學(xué)生擬定的硅酸鹽系統(tǒng)分析流程圖。
(三)改進(jìn)教學(xué)方法
硅酸鹽分析化學(xué),其教學(xué)對象是第四學(xué)期的學(xué)生,對于基礎(chǔ)型章節(jié),理論性較強(qiáng),采用傳統(tǒng)的講授法(LBL),要求學(xué)生理解四大滴定的基本原理,熟悉工業(yè)分析的基本程序和分析結(jié)果的審查方法,掌握試樣的采集、制備、分解以及數(shù)據(jù)處理與評價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)方法、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、質(zhì)量控制的統(tǒng)計(jì)方法,同時(shí)學(xué)會(huì)不同試樣的處理方法。采用LBL法可以充分發(fā)揮教師對課堂的掌控,利于學(xué)生系統(tǒng)性的全面學(xué)習(xí)。對于實(shí)踐綜合應(yīng)用型章節(jié),如硅酸鹽分析、鋼鐵分析等,采用LBL和PBL相結(jié)合的授課方式[7,8]。
PBL型教學(xué),教師以提問題為引導(dǎo),學(xué)生為主體以5-6人/組讓學(xué)生通過相互之間的交流討論、查資料等方式獲得知識,討論結(jié)果以組為單位制作成PPT,并至少推選一名學(xué)生在全班進(jìn)行課堂講解,同時(shí)回答其他小組同學(xué)和教師針對其講述內(nèi)容進(jìn)行的提問,不完善的地方由組內(nèi)其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充。在各組學(xué)生討論結(jié)束后,教師根據(jù)討論情況對各選題相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)分析,幫助學(xué)生解決疑難點(diǎn),使學(xué)生能夠進(jìn)一步完善該章節(jié)的知識體系以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐思維能力和創(chuàng)新能力。
(四)新型的考核評價(jià)體系的建立
作為本課程建設(shè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié),本課程將采取多元評價(jià)方式考核硅酸鹽化學(xué)分析和綜合實(shí)驗(yàn)成績。對于理論學(xué)習(xí),主要通過筆試考察學(xué)生對基本原理、基本知識的認(rèn)知能力;對于實(shí)踐環(huán)節(jié),從其工作的態(tài)度、檢測分析的質(zhì)量和水平進(jìn)行全程性考核、以及是否獲得硅酸鹽行業(yè)分析資格證書作為考核的主要依據(jù)。配合上述考核方法和內(nèi)容,在考核的組織和時(shí)間安排方面,結(jié)合學(xué)分制的施行,可以更加靈活彈性[9,10]。
(五)師資建設(shè)
作為本課程建設(shè)水平的保障,有計(jì)劃的安排專業(yè)教師利用假期到企業(yè)生產(chǎn)一線進(jìn)行實(shí)踐鍛煉,提高專業(yè)技能和專業(yè)視野,同時(shí)聘請2~4名企業(yè)工程技術(shù)人員和專家到校任教,保持課程內(nèi)容與實(shí)踐生產(chǎn)的緊密性。
四、結(jié)束語
硅酸鹽分析化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,直接關(guān)系到學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。硅酸鹽工業(yè)分析對于實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)和促進(jìn)作用,是化工、冶金、建材等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)部門不可缺少的生產(chǎn)檢驗(yàn)手段。隨著國家基礎(chǔ)實(shí)施建設(shè)的快速發(fā)展,必須強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力,以便更好適應(yīng)行業(yè)發(fā)展及崗位要求。
針對目前硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生應(yīng)用能力培養(yǎng)以及社會(huì)發(fā)展嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象,本文從課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)培養(yǎng)新模式改革、教學(xué)方法改進(jìn)、考核評價(jià)體系的構(gòu)建以及教師水平提升幾個(gè)角度對韶關(guān)學(xué)院的硅酸鹽分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)這門課程開展改革試點(diǎn)。通過問卷調(diào)查表明,該實(shí)驗(yàn)課程改革取得了明顯的效果,主要表現(xiàn)在:1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作能力顯著提升;2.學(xué)生學(xué)習(xí)和動(dòng)手的積極性明顯提高;3.學(xué)生對實(shí)際案例分析和解決的能力有所提高;4.增加了畢業(yè)生的就業(yè)競爭力。此次教學(xué)改革充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的思想,同時(shí)提高了教師的教學(xué)水平,真正實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長的目的。
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