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2013浙江高等教育教学改革项目一流化学专业学生科研实践体系

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    • 1、,热烈祝贺浙江省高校化学实验教学中心主任联席会成立十周年! 衷心感谢衢州学院为本次会议召开付出辛勤的劳动!,强化内涵发展 提高实验教学质量,2013 年11月30日,浙江大学化学实验教学中心 方文军,提要: 实验教学的期望 实验教学存在的一些问题 实验教学的层次和体系构建 实验教学改革的重点、难点 浙江大学的实践 总结,1.实验教学: 指学生利用仪器设备等,在人为控制条件下,引起实验对象或现象的变化,通过观察、测定、分析、综合、设计等获得知识、发展能力、养成素质的教学活动。 启始阶段:训练基本操作为特征 学生在教师指导下,通过基本操作训练,掌握基本知识、基本方法和基本技能。 高级阶段:自主实验为特征 随着教学进程的不断深入,学生主动实验的意识逐步增强,自主实验的要求不断提高,实验教学活动逐渐转变到学生自己设计实验方案,自己控制实验过程,自主分析实验结果和系统撰写实验报告 。让学生自主构建知识、增长技能、发展能力。,一、实验教学的期望,2.实验教学的作用: 科学实验作为认识世界最重要的方法之一,是大学研究学问的主要优势所在,也是大学培养人才的重要途径。 实验教学应该成为大学教学的重要方式

      2、、教学建设的重要内容、教学创新的重要领域。 学生在实验室的时间、效率、效益以及对实验室的依赖程度应该成为大学人才培养质量的重要标志。 相对于理论教学,实验教学更加有利于: 突出主体地位,手脑并用,有助于学生构建科学的知识体系。 突出研究探索,有助于培养学生创新意识和能力。 突出观察思考、综合设计和多元分析结合,有助于提高学生综合科学素质。 突出知、情、意、能的高级复合作用,有助于学生得到全面综合发展。,3.实验教学与创新人才培养,(1)激发学生的创新意识 实验教学激发学生的兴趣和求知欲,是培养学生在承传与创新、规范与突破、发展与改革、理论联系实际、独立思考与交流借鉴相结合的过程中激发和强化创新意识的有效途径。 (2) 拓展学生的创新思维 实验的过程,不仅需要学生动手操作、感官观察,还需要充分调动自己的思维去想象、思考、推测结论。学生从实验中发现问题、分析问题,并利用所积累的理论和实践知识解决问题,为创新思维的拓展提供了必要的条件。,(3)增长学生的创新技能 实验教学具有直观性、实践性、综合性、探索性和启发性。在实验中要选择、安装和调试实验仪器、设计实验方案、测量和记录数据、排除实验故障

      3、,这些操作过程可以使学生的创新技能得到充分发展。 (4)涵养学生的创新品格 实验可以锻炼和培养学生不畏艰难、坚韧不拔的勇气和毅力,积极探索、勇于创新的精神。这是创新人才所必备的品格。 实验中训练出的自信、自律和责任感,则是推动学生继续创新的强大的情感力量。,二、实验教学存在的一些问题 教育部实验教学指导委员会整理2013.9,1.围绕创新人才培养,实验教学改革的重中之中:改革实验教学模式,引导学生养成自主学习的习惯 让学生自主营造:营造以学生为中心的大学教学文化,引导学生的学习模式尽早从中学向大学转变。 让学生自主体验:体验以问题为切入点、以实验为解决问题的具体途径。 让学生自主构建:构建知识体系、增长技能、发展能力。 引导学生:适应大学的开放环境。 引导学生:自主提出问题、自主设计课题、自主解决问题。 引导学生:自主到实验室做实验、参与课题。 引导学生:习得促进自我发展的学习方法,促进自我发展。,三、实验教学的层次和体系构建,2.实验教学的层次,(1) 基础练习型实验 承担的认知任务是“了解”和“理解”。 是检验课程中某单一理论或者原理的验证性实验,或是练习基本实验方法、基本操作技能

      4、等的实验。 其教学目的是培养学生的基本认知能力。 (2) 综合设计型实验 承担的认知任务是“应用”和“综合”。包括综合性实验和设计性实验。 综合性实验:利用多门课程或多个原理及概念,通过一种或多种实验方法实现给定的实验目的。通过实验内容、方法的综合,培养综合考虑问题的思维方式;运用综合的方法分析问题、解决问题,达到能力、素质的综合培养。 设计性实验:在教师的指导下,根据实验目的和实验条件,设计实验方案、选择实验方法、选择实验器材、拟定实验操作步骤,完成并对实验结果进行分析处理,实验结果具有定向性。培养学生自主学习、自主研究、综合运用知识的能力和组织能力。,(3) 研究探索型实验 承担的认知任务是“研究”,包括对新理论的研究,对实验方法、技术的改进和创新。 自主立项,或直接参与教师的科研项目。 学生在教师的指导下独立自主地完成实验。 实验结果具有非定向性。 是综合设计型实验,更是科学研究。 激发学生创新欲望、培养学生研究兴趣和创新能力。,3.实验教学体系构建的基本原则,实验教学设计注重贯彻“四性”原则,突出早入门引导 突出课内外一体 突出开放式教学 突出综合性设计 突出研究与探索 突出自

      5、主性创新,实验教学活动安排注重“六个”突出,优化实验教学体系和教学内容,凝练一批内容新颖、构思巧妙、技术先进、方法灵活的精品实验项目。 设置学科综合性实验课程,强化学科知识融会贯通的综合性实验教学,大幅度增加各种灵活的实验选修课。 创建实验研讨课(实验Seminar),促进实验教学内容与教学方法的改革,促进实验教学与学科前沿的紧密结合。 构建课外实验教学体系,包括大学生自主科研训练、学科竞赛等。鼓励学生自主提出课题、自主设计课题、自主研究与探索、本研结合、跨年级跨学科组队。 加强对综合性、设计性、研究性实验内涵和特征的研究,提高综合设计型、研究探索型实验的效益,着力培养学生综合实践能力、创新意识和创新能力。,1.重点实验内容建设,比如:,四、实验教学改革的重点、难点,观念是大问题:“实验”处于科研、理论之后。口头重视,行动上不重视。 存在管理体制与机制困难,资源集中综合配置有困难。 存在经费持续投入机制困难,难以维持设备运行、维护与更新,以及新课程开发与建设的投入。 缺少调动教师、学生精力投入,提高实验教学效率效益和水平质量的强力有效政策。 缺少进行全程科学评价引导的标准规范和评价指标

      6、。,2.难点之一:观念和体制机制,带头人:如何真正落实高水平学术带头人来引领实验教学改革与实验室建设方向? 核心骨干:如何建立相对稳定的、教学与技术兼容的、保障实验室教学高质量运行的核心骨干队伍? 技术队伍:如何建设数量合理、精悍干练、引领实验室技术开发、具有驾轻就熟技术保障能力的队伍? 指导教师:如何通过建立合适的评聘、考核机制,吸引一批教学水平高的教师来用心指导实验?,难点之二:实验队伍建设,1985年,实施化学实验课程体系和管理体制改革 1987年,在全国率先成立化学实验中心 2005年,成为首批国家级实验教学示范中心 2012年,国家级实验教学示范中心通过教育部验收,五、强化内涵发展以浙江大学化学实验教学中心的实践为例,1.实验中心体制的确立为实验教学提供了极好机遇 浙江大学是化学实验教学中心建制的开拓者 具有相对独立的人事、管理权 可以统筹实验教学、实验室建设,示范中心建设任务 (1)树立以学生为本,知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念和以能力培养为核心的实验教学观念; (2)建立有利于培养学生实践能力和创新意识的实验教学体系; (3)建设满足现代实验教学需要的高素

      7、质实验教学队伍; (4)建设仪器设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境; (5)建立现代化的高效运行的管理机制,全面提高实验教学水平; (6)为高等学校实验教学提供示范经验,带动高等学校实验室建设和发展。,21,2.构建具有自身特色的化学实验教学体系是核心 理念:“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越” 核心:构建和不断完善具有浙江大学特色的化学实验教学体系 重点:科学合理的实验教学内容,22,基本思路:强化基础、综合训练、突出设计、衔接科研、加强自主 体现相对稳定性:围绕实验基本操作和基本技能; 以不变应万变。 体现时代性:处理好学科发展与基础实验的关系;加强学科思想和现代化学技术。 体现可操作性:协调经典与创新的关系;“用老方法解决新问题,用新方法解决老问题”都是可取的。,23,实验教学体系:,教学体系的基本特点: 按大类、专业要求和学生个性需求,将全校(主要涉及理工农医40多个本科专业)的化学实验统一到三个平台中,体现“以人为本,整合培养”的理念。 每个平台的实验课程设计循序渐进,将以培养基本技能为主的基础性实验课与以培养学生创新意识和综合能力为主的综合性实验课有机结合,体

      8、现“求是创新”的理念。 在平台实验课(必修)基础上,安排了选修性实验课和科研实习,结合学生科研训练计划(SRTP)、学科竞赛等,全面开放实验室,为培养卓越人才提供基础。,24,(1)新建大类平台课程:在化学一级学科层次上开设化学实验,充分展示化学的魅力,吸引优秀学生。兴趣 (2)加强基础化学实验:强化基本操作和规范性,坚持基础与创新并举。规范 (3)优化中级化学实验:加强现代仪器实验教学,增加学生实做、实践机会。衔接 (4)凸显综合化学精品特色:突出设计,衔接科研,综合培养,强化创新意识和学科思维。综合 (5)发展化学生物学实验:新建交叉课程化学生物学实验。做到全年开课,努力扩大学生受益面。交叉,25,3.落实科学合理的实验教学内容是重点,大类平台实验“我们的成果”,26,基础化学实验规范与创新并举,多种实验方案与方法: 同一类化合物采用不同的方案进行合成 同一种化合物采用不同的方法纯化 一种基本操作通过多种途径训练 同一目标化合物,相同原料,不同的实验技术合成 同一产物在不同催化剂催化下合成 用同一方法提取不同物质中的香精油 从同一天然产物中提取不同的物质,27, 大气中挥发性有机物

      9、的监测 泰诺片剂中乙酰氨基酚及盐酸伪麻黄碱的含量的研究 食品中微量元素Cu、Zn的测定研究 同步荧光法测定复合维生素片中的B1、B2、B6 循环伏安法快速评价碱性二次电池正极活性材料电化学性能,对乙酰氨基酚与盐酸伪麻黄碱3D光谱图,自行制备Ni电极循环伏安特性曲线,同步荧光法测定维生素B1、B2、B6,28,中级化学实验理论联系实际,工厂里超临界流体萃取技术,实验室CO2的pVT关系测定和临界现象观测,29,合成/制备分析/表征性能/应用,综合化学实验 综合性、设计性、研究性、开放性,时间开放 空间开放 内容开放 资源开放,30,化学生物学实验,细胞对药物的吞噬实验,对照组 给药组 活体动物的化学荧光实验,31,32,科学实践课 有学分 介于实验教学与科研之间 在实验中心集中时间完成 全程录像 有些成果可望转化为新实验,提出问题 查阅文献 设计方案 实验操作 分析讨论 研究报告 答辩交流,4.推进学生自主实验实践是重要模式,33,科研训练暑期班 本科生能力提高项目培育基金项目,学生立项: 1. 天然手性物质脯氨酸不对称催化合成光学活性分子-氨基醇 2. M(II)Salen 配合物的制备及其催化苯乙烯环氧化 3. 由虾蟹壳制备壳聚糖亲和树脂及其在溶菌酶分离提纯中的应用 4. 高分子复合絮凝剂的合成及其对实验室废水的处理 5. 食品包装材料中的塑化剂的快速甄别和定量检测 6. 气相色谱法测定食品中的反式脂肪酸 7. 非均相共沸精馏分离乙二醇及丙二醇 8. 壳聚糖的制备、改性和吸附性能研究 9. 抗肿瘤药H8的合成 10. 合成颜料黄138新途径 11. 工业废渣中提取钯(铂或铑)等贵重金属 12. 洗涤剂样品剖析及研制 13. 石墨烯功能催化材料的制备和应用 14. 由锌灰泥制备七水硫酸锌的研究 15. 电镀废液中镍的测定和硫酸镍制备的研究 16. 二茂铁酰化衍生物紫外吸收和电化学特性研究 17. 多组分串联1,4-偶极环加成反应合成含氮杂环化合物 18. 猫薄荷及其精油中荆芥内酯非对映体的提取、分离、表征和差向异构化研究 19. 槐米中芦丁、槲皮素的提取、分离和抗氧化性能研究,34,2013年浙江省高等教

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