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应用型人才培养的《绿色化学》课程教学改革
编辑:admin   时间:2019-08-08 16:43

一、引言
随着经济的迅猛发展和科技的不断创新,人们的生活水平和生活品质不断提升,这与各种各样化工产品的出现是密不可分的。然而,化工行业(尤其是精细化工)在为人类创造财富与衣、食、住、行、用的同时,还带来了全国乃至全球性的环境污染与破坏。据统计,全球环境污染事件中,90%的事件与化工有直接关联,而其余10%的污染事件虽与化工行业无直接关系,但也有不可否认的间接关系。按照上述的逻辑推断,环境污染的“罪魁祸首”主要是化学与化工行业。
在这种新的形势下,化学应该放慢脚步或停滞不前,等待环境治理使大自然回归原貌,或是整装待发,探求一条环保、绿色、可持续的道路继续发展。在挑战与机遇并存的时代,绿色化学应运而生,并为不断完成其历史使命而不懈努力。
随着国家对绿色、安全、环保、可持续等理念的重视,为了培养应用型人才,化学工程与工艺专业《绿色化学》课程已引起了学者们更多的关注和兴趣。《绿色化学》课程是化学工程与工艺专业的专业选修课之一,该课程是基础知识、专业知识、设计和管理的有机结合。通过该课程的学习,学生需掌握绿色化学十二条基本原理的基础知识,并且掌握绿色原料、绿色溶剂与助剂、绿色催化剂、绿色化学品的评价原则与选取原则,掌握绿色化学反应的设计原则以及各种化工过程的绿色化学管理等专业技术知识,为毕业后从事绿色化学品的开发、绿色化学工艺的设计与管理等工作做好知识和能力储备。根据国家对绿色、环保、可持续发展等理念的重视,笔者在修改该课程的教学大纲过程中发现,其教学内容不完整,且部分内容之间有冲突。由于该课程的涉猎面非常广,知识抽象繁杂,如何优化教学内容和强化教学效果显得非常重要。为了适应形势发展和应用型人才培养的需要,本文针对常州工学院化学工程与工艺专业原有的《绿色化学》课程大纲,从完善和优化教学内容、改进教学方法和改革考核方式等方面对《绿色化学》课程进行了教学改革实践研究,旨在培养学生运用绿色化学基本知识解决化工领域实践问题的能力,并且开展在自然科学的教学中渗透保护环境和可持续发展的绿色教育理念。
二、完善和优化教学内容
常州工学院化学工程与工艺专业原有的《绿色化学》课程大纲中主要存在的问题有:教学内容知识体系不完整,基础知识对实践能力的支撑不足,部分内容杂乱有重复。针对以上问题,本文特作以下改进。
1.完善知识体系。与传统化学相比,绿色化学的基本理论与知识仍旧是依赖于四大基础化学(无机化学、有机化学、分析化学和物理化学),但是其核心内容是遵循绿色化学十二条基本原则,并利用基本理论与知识探索绿色、环保、安全和可持续发展的道路。《绿色化学》课程的教学核心内容应包括绿色化学原理、绿色有机合成技术、绿色化学反应、绿色溶剂与助剂、绿色催化剂、绿色化学品等部分。同时,绿色化学相关的最新科研成果(如新的高效无毒的催化剂体系、绿色溶剂、原子经济性反应等)也应体现在教学内容中,让学生切实体会绿色化学带来的成就。其他所需的相关知识,学生可通过《有机化学》《无机化学》《物理化学》及相关专业实验等先修课掌握。
2.重构知识结构。《绿色化学》课程涉猎面较广,知识抽象繁杂。其中,绿色化学基础知识部分的理论性较强;绿色化学反应、绿色原料、绿色溶剂与助剂、绿色催化剂部分涉及绿色评价与设计,以及绿色反应过程的管理,则偏重实践应用。因此,我们可将该课程的知识结构分为理论知识和实践知识两类。以理论知识和实践知识为两翼,以基础理论为支撑,循序渐进地提升学生的知识能力、实践能力和创新协作能力。
3.树立团队意识。现代社会处于信息大爆炸时代,而个人的精力和能力都是有限的,因此在教学过程中尤其要注重培养学生的团队协作意识和交流沟通能力。例如在进行课外课题调研汇报时可以多人分工合作,要求团队中每个人分管各自最擅长或最熟悉的部分;在形成调研报告和汇报PPT时可成立调研组,要求团队所有人员都参与进来;而在进行调研结果汇报时更是考验团队协作和沟通能力的关键时刻。
三、改进教学方法
根据《绿色化学》课程教学内容和能力要求,可利用现有课堂,逐步探索并不断改进教学方法,并考察实际教学效果。为了实现上述培养目标,我们主要采取了课堂教学和多媒体演示、翻转课堂模式等教学方法。
1.课堂教学和多媒体演示。传统的课堂讲授和多媒体演示仍是该课程的主要教学方法,而我们讲授的内容是围绕一定的工作任务进行的,即将工作任务课程化。例如在进行原子经济性的教学时,通过理论学习使学生掌握方法后,我们会给学生布置工作任务(目前所学化学反应类型的原子经济性分析),让他们带着问题去学习,并在自己熟悉的知识中加以应用。
最后根据每位学生的问题进行答疑和讨论,完成由“师本课堂”向“学生自本课堂”的转变。对于任务量大的内容可以分组合作,共同完成。这样激发了学生的学习兴趣,使学生感到学有所用,大大提高了教学效果。
2.翻转课堂教学模式。这种教学方法是让学生利用共享平台的在线开放课程或国家、省级精品课程等公共教学资源进行学习。其优点是学习时间灵活,学生可以在线上和线下同时学习。由于该课程内容繁多且课时有限,传统的教学方式难以达到好的教学效果,为了充分调动学生学习的积极性,发挥好课堂主阵地的作用,探索出了翻转课堂教学模式。《绿色化学》课程实施的翻转课堂教学模式主要是利用网上在线共享课程资源、手机微信平台,通过课前、课中、课后三个环节开展教学。例如在讲解原子利用率计算时,课前先让学生通过网上在线共享课程学习相关原子利用率计算的内容、步骤等理论知识,若有问题通过手机微信平台讨论答疑;课中重点讲解共性问题,引导学生掌握计算内容;课后布置练习,辅导答疑。翻转课堂气氛活跃,学生参与度非常高,既提升了学生自我学习的主动性,又能锻炼学生的理解和表达能力。这是一种新颖的、受欢迎的、合作性学习的教学方法。但目前我国网上在线共享课程资源中专业课程较少,或者只对本校学生开放,这就需要各高校加快建设网上在线共享专业课程,并且不断提高开放程度。
四、改革考核方式
为了强调《绿色化学》课程对理论和实践知识的并重,我们分别采用不同的考核方式,即开卷考试、调研汇报和平时考核相结合的考核方式,对学生掌握该课程理论和实践知识的能力进行考核。
采取开卷考试方式考核理论类知识,主要考查学生对基本理论的掌握情况,可采用选择、填空、判断、简答、计算等多种题型;采取调研汇报方式考查学生对绿色化学原理的理解及应用能力,让学生自由组队(3—5人),由团队成员讨论确定一个有关绿色化学原理的课题为主题,通过查阅网上资源进行调研,培养学生的团队合作及沟通交流能力和语言表达能力;采用平时考核方式考查学生参与课堂的情况,可通过课堂回答问题、课后完成作业等实现。以上3种考核成绩根据内容量按一定比例综合构成课程成绩。这种考核方式可以加深学生对知识的理解和应用,改善了传统的“考前死记硬背、考后一片空白”的弊端。总之,高校要注重培养学生学习知识和应用知识的能力,真正做到授之以渔而不是授之以鱼,让学生掌握真本领、触类旁通,以便在踏入工作岗位后能迅速胜任不同的任务。
五、结语与展望
针对应用型人才培养的目标和《绿色化学》课程建设的要求,本文从完善和优化教学内容、改进教学方法和改革考核方式等方面对高校化学工程与工艺专业的《绿色化学》课程进行了教学改革实践研究。通过对该课程的改革,旨在培养学生运用绿色化学基本知识解决化工领域实践问题的能力,加快应用型人才的培养,使学生们掌握真本领,毕业后能够直接胜任工作任务,更好地服务于地方经济社会的发展。


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