集成电路设计专业人才培养模式探索:集成电路设计与集成系统专业人才培养模式的探究 摘 要:结合当前经济形势,分析了我国集成电路设计与集成系统专业人才的供求关系以及该专业人才培养模式的局限性,以现有集成电路设计与集成系统专业的课程体系为基础,提出了基于CDIO理念集成专业的人才培养目标。以培养“具有扎实理论基础,宽扩的知识面,善于分析和解决问题的集成电路设计与集成系统专业及相关专业高级专门人才;具有专业技能、很强的实践和科研创新技能的高级人才”为目标,制定了以项目为导向的人才培养模式的具体实施方案。 关键词:CDIO;集成电路设计;人才培养模式 随着经济全球化的飞速发展,现代企业急需高技能人才,企业的用人标准逐渐提高,毕业生的就业形势越来越严峻。同时,又有相当一部分毕业生动手能力差,分析问题、解决问题的能力弱,难以满足社会要求。为了缓解企业人才的需求和大学人才培养模式之间的冲突,国内外各高校都开始积极调整现有的教学模式,提出工程创新教育与课程教学模式相结合的全新理念,即CDIO(构思,设计,实施,运行)理念。它是“做中学”和“以项目作为核心的教育和学习”的集中体现,以产品的生命周期为载体,让学生将理论知识和实践有机结合起来。在CDIO理念的指引下,培养学生的工程能力,通过对项目整个过程的构思、设计、实施和运行作为载体的操作来提高学生的工程实践能力,这些能力包括个人的学术知识,个人的终身学习能力,团队的沟通能力和系统的控制能力等[1]。 作为一门新兴专业,集成电路设计与集成系统专业具有门槛高、内容新、发展快、属于交叉学科、与产业联系紧密、实践性强等一系列突出特点。它还没有像其他专业一样形成完成的知识体系,也没有制定出专业的人才培养规范,导致我国各高校培养出来的集成电路专业人才无法适应现代企业的需要,造成高技能人才的紧缺[2]。因此,研究基于CDIO理念的集成电路设计与集成系统专业人才培养模式,切实做好集成电路设计与集成系统专业的工程教育,改革高校的工程教育模式,培养出能适应经济和社会发展需要的专业人才是十分必要的。 一、集成电路设计与集成系统专业人才培养模式的局限性 作为具有很强的工程性和实践性的专业,集成电路设计与集成系统专业的人才培养目标应定位于具有较高的工程素质、很强的实践和科研创新技能的高级人才。但由于我国集成电路专业人才培养模式存在局限性,导致企业需求与人才能力相脱节,具体局限性表现如下。 1.教学严重学术化,过分重视学生的理论教育,而轻视实践教育。在教育教学过程中,忽视了学生的自学能力和实际的动手能力,使得教学与实际相脱离。 2.专业课程之间存在知识的冗余,课程内容之间的相关性、相承性、互补性得不到有机整合,使得学生对项目的思路混乱,阻碍了学生构思能力的提升。 3.实验与实践环节缺乏系统的规划,导致实验内容陈旧,实验方法单一,实验模式过于呆板。而实验内容大多为针对理论教材的验证性实验,呆板的实验模式和实验内容很难使学生对学习产生兴趣,不能充分挖掘学生的创新能力。实践环节没有明确的培养目的,缺乏整体规划,实践环节是学生工程实践能力提高的重要环节。因此,实验与实践环节应与教学大纲相辅相成。 4.专业教师缺乏企业管理经验和工程训练能力。大多数教师虽然学位和学历很高,但一直从事教育教学工作,缺少实际工程背景和实践经验,带领并指导学生做实际工程项目时,学生遇到的实际问题得不到很好的解决。 二、基于CDIO理念集成专业的人才培养目标 集成电路设计与集成系统专业旨在培养具有良好的科学素养和国际竞争力,适应社会主义现代化建设需要的高级人才。通过基础与专业、理论与实践相结合的培养模式,培养既具有良好的文化修养和科学素质,又具有坚实的理论基础,同时具有丰富的集成电路开发、设计和工程管理能力的应用型高级人才[3]。通过大学四年的学习,使得集成专业学生毕业后掌握得以下几方面的知识与能力。 1.具有深厚的理论修养、扎实的专业基础知识、开阔的视野和高尚的职业素养。 2.具有良好的科学素养和较强的外语应用能力,对全世界科学和技术的发展动态有敏锐的观察力。 3.具有工程推理与判断、发现问题和解决问题的技能,能够进行科学研究和开发应用实际的项目。 4.具有良好的沟通、组织协调、团队合作的能力。 5.能够掌握集成电路的基本设计原理,熟悉制造工艺,能从事或参与集成领域产品的研究、开发、设计、制造、测试、应用、销售和管理工作。 三、CDIO理念下集成专业的人才培养模式的具体实施 (一)制定基于CDIO理念的专业教学大纲和实验大纲 将CDIO理念融入到专业教学大纲和实验大纲中,结合具体实际的项目制定集成专业课程大纲。大纲应体现以下四个方面的内容:基本技术和理论知识、个人的专职技能、人际交往能力和在现实社会环境中的CDIO能力。因此,制定专业教学大纲时,首先考虑在低年级引入导论课程,使学生对专业前景、发展方向有清晰的认识和了解。其次,要充分考虑课程导论与其他相关课程之间的内在关系。考虑课程的教学对象与教学目标、课程的内容、学时具体分配及主要的教学方法、实践环节的要求、课程与教师考核等问题。大纲制定过程中,自始至终都要充分体现CDIO理念、本专业的教学课程同企业项目之间的紧密关系。在制定实验大纲时要结合教学大纲,明确实验目的,将每门课程的实验按照基础类型、设计类型、创新类型和综合类型的比例合理划分,充分考虑实验学时、实验内容、使用的工具及具体方法等问题,培养学生的动手能力、创新能力和应用能力。 (二)制定基于CDIO理念的模块化课程体系 按照CDIO理念的教学大纲对学生能力的要求,结合集成专业培养应用型人才的定位,建立了以“基础课程、专业课程、实践课程、核心特色课程”相结合的模块化课程体系[4]。其中,基础课程主要由公共基础课程、素质课程、学科基础课程三部分组成,通过基础课程的学习,使学生具有良好的科学素养和文化修养的同时,又具有坚实的理论基础。专业课程主要包括专业平台课程、专业方向课程,由教师课堂传授专业知识。实践课程主要包括课程设计、生产实习和毕业设计。培养学生具有良好的科学与工程素养,具有较强的自学能力和分析解决问题的能力。核心特色课程主要包括专业选修课程,聘请国内外集成专业资深教授、企业高级人才以实际项目作为案例进行授课。 (三)举办基于CDIO理念的电子设计竞赛 电子设计竞赛是在教师启发引导下,学生通过竞赛来提高自己的自主学习能力、创新实践能力。围绕指定的竞赛题目,或学生以小组形式自主选择的题目,让学生进行构思,设计,实现和运作,将所选题目进行产品化。通过构思,分析客户的需求,预估产品的功能,设计技术方案,制定技术程序,并对小组成员进行分工,细化每个成员的任务。设计的任务主要包括产品的规划、原理设计、技术方案等。以构思和设计为基础,将最终的设计方案转变成实际产品,并对产品进行测试的过程即为产品的实施过程。对产品的运作主要包括对产品的前期程序调试,对系统功能进行改进。通过电子设计竞赛,将CDIO理念的构思、设计、实现和运作融为一个有机的整体,提高学生的工程实践能力,充分培养学生独立发现问题、解决实践问题的能力,培养学生团队合作能力和大系统掌控能力。 (四)基于CDIO理念的教学方法改革 改变传统的教学手段和教学方法,在教育方法上力求做到教师讲授与学生实践相结合,个人学习与团队合作学习相结合,让学生“主动学习”。将案例教学引入到课堂中,采用 “探究式”的授课方法,引导学生主动思考,并分组进行讨论,确定解决问题的方法,给学生创造实验环境去验证方法的可行性[5]。聘请校外专家、学者或企业工程管理人才为学生做专题讲座,进行辅导与授课,并定期派学生到企业去学习与实践锻炼。 (五)加强教师队伍建设,提高教师的CDIO能力 为教师提供去国外或者企业学习与交流的机会,让教师亲自参与到项目实训中,通过与企业项目工程师学习与合作提高教师自身的工程实践能力。聘请集成领域的国内外专家、学者、企业的项目经理、工程管理人员、工程设计人员,与本专业教师共同组建一支“多样性、复合型、高精端、产学研”的师资队伍,一起承担集成专业的人才培养任务。 针对我国目前集成电路设计与集成系统专业工程人才紧缺的现状,本文提出了CDIO理念下的人才培养模式,强调高校学生的专业知识技能和实践创新的工程能力,有效地解决了企业和人才能力相脱节的问题,从而为社会和企业培养更多合格的“专业型、创新型、应用型”的工程人才,更好地推进高等工程教育的改革,使我们的创新实践教育更上一个台阶。 集成电路设计专业人才培养模式探索:集成电路设计与集成系统专业创新型人才培养的课程体系研究 摘要:集成电路设计与集成系统本科专业是国家特设专业,又是一个多学科交叉、高技术密集的新兴专业。目前国内没有形成完善的专业规范,因此如何合理、有效地设置课程体系成为本专业建设的重点和难点问题。本文对集成电路设计与集成系统本科专业人才培养特点进行了研究,确定了创新型人才培养目标定位,根据学科交叉融合发展规律,确定了人才培养规格,提出了一种理论与实践并重融合的课程体系。该课程体系具有系统性、完备性、交叉融合性,通过教学内容的有机组织,实现知识的连贯性、内容的先进性和实用性,将为集成电路设计与集成系统本科专业的创新型人才培养奠定良好的基础。 关键词:集成电路设计;集成系统;本科专业;创新型人才;课程体系 一、引言 集成电路产业是信息产业的基础和核心,是推动信息产业发展的源泉和动力。国务院于2000年6月25日颁发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策(18号)》,大力支持和鼓励我国集成电路产业的发展。在国家政策的扶持下,我国集成电路设计业发展迅猛,伴随着国内集成电路的发展,对集成电路设计相关人员的需求也日益增加。教育部于2003年开始批准设置“集成电路设计与集成系统”目录外本科专业,2012年普通高等学校本科专业目录中调整为特设专业,以适应国内对集成电路设计与应用人才的迫切需求,截止2014年,全国已有28所高校设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。国务院于2011年1月28日颁发了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策(新18号)》,要求高校要进一步深化改革,加强集成电路设计相关专业建设,紧密结合产业发展需求及时调整课程设置、教学计划和教学方式,加强专业师资队伍、教学实验室和实习实训基地建设,努力培养国际化、复合型、实用型人才。 “集成电路设计与集成系统”专业涉及的新概念、新技术、新方法不断涌现,是一个工程性和实践性很强的本科专业。集成电路领域技术和管理人才严重不足、人才质量普遍不高已成为制约我国集成电路产业健康、快速发展的瓶颈。国家集成电路产业“十二五”发展规划提出加强人才培养,着力发展芯片设计业,2014年6月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》进一步指出,要着力发展集成电路设计业,加大人才培养力度。因此,研究适合本专业的理论与实践并重融合的课程体系,培养创新型集成电路设计人才具有十分重要的现实意义和历史意义。 二、集成电路设计与集成系统专业人才培养的特点 集成电路是推动当前经济发展的重要技术,由于集成电路设计与集成系统领域发展迅速且新知识、新技术层出不穷,多学科交叉融合,毕业生就业具有国际性,要求教学体系和实践平台建设必须跟上最新的产业需求,才能培养出适合社会和企业需要的集成电路设计与集成系统创新型人才。在进行集成电路设计与集成系统领域创新型人才培养时我们需要紧紧抓住以下几点。 1.集成电路设计与集成系统专业是新兴专业,国内还没有形成该专业的人才培养规范,目前国内各高校该专业的教学计划是从国外或者相关专业延伸来的,系统性、完备性差,还没有形成完整的知识体系。 2.集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科,因此要利用综合性学科知识为该类人才的素质培养服务,从注重单一知识和能力的培养,要转变到注重综合知识和能力的培养。 3.集成电路设计与集成系统是国家特设专业,根据高校自身办学特色和市场需求设置的专业,需要针对企业对该类人才的需求,将企业需求融入课程体系,与企业联合制定培养方案,建立核心课程体系,实时调整专业课程教学内容。 4.集成电路设计与集成系统专业具有较强的工程性和实践性,不仅要具有较强理论知识基础,而且要具有较好的工程实践能力以及一定的创新能力,需要建立一种基于项目驱动的多层次的实践教学体系,保障四年工程实践训练不断线,逐步提升学生的工程实践能力和创新能力。 三、集成电路设计与集成系统专业课程体系的构建 根据集成电路设计与集成系统专业人才培养特点,按照通信、计算机和集成电路融合发展的科学规律,结合我校学科专业优势特色,确立了本专业人才培养的课程体系。 (一)人才培养目标 2006年全国科技大会上提出,到2020年,我国将建成创新型国家,使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。具有较强的自主创新能力是创新型国家的主要特征之一,只有培养具创新精神和创新能力的人才,才能提升自主创新能力。集成电路产业是关系国民经济和社会发展全局的基础性、先导性和战略性产业,是最能体现科技进步对创新型国家贡献率的行业。 因此,本专业旨在培养德、智、体、美全面发展,适应社会主义现代化建设和信息领域发展需要,掌握宽广的人文知识、坚实的自然科学知识以及扎实的专业知识,具备工程实践能力和创新能力,具有自主学习集成电路与集成系统领域前沿理论和技术的能力,能在集成电路与集成系统领域从事研究、设计、实现、应用的高素质创新型人才,为全面实现创新型国家提供强有力的支撑。 (二)人才培养规格 集成电路设计与集成系统专业是一个涵盖通信、计算机、集成电路等多领域的交叉学科,如图1所示。其中,图1中①就是通信算法(应用)的直接IC(实现)化的ASIC、FPGA电路或者可重构电路;②就是算法(应用)的指令集合(体系结构)化的目标程序;③就是指令集合(体系结构)的IC(实现)化的处理器;④就是集成电路技术发展推动的先进处理器。 根据多学科融合发展和人才培养目标定位,确定了本专业知识、能力、素质的人才培养规格如下。 1.知识结构要求。(1)具有坚实的自然科学理论基础知识、电路与系统的学科专业知识、必要的人文社会科学知识和良好的外语基础。(2)具有通信系统、计算机系统结构、信号处理等相关学科领域的基础知识。(3)掌握集成电路与集成系统领域的基础知识和工程理论。(4)掌握集成电路与集成系统电子设计自动化(EDA)技术。 2.能力结构要求。(1)具有使用电子设计自动化(EDA)工具进行集成电路与集成系统设计的能力。(2)具有较强的科学研究、工程实践及综合运用所学知识解决实际问题的能力。(3)具有了解本专业领域的理论前沿、发展动态和独立获取知识的能力。(4)具有自主学习能力、创新能力、协同工作与组织能力。 3.素质结构要求。(1)具有良好的思想道德修养、职业素养、身心素质。(2)具有奉献精神、人际交往意识和团结协作精神。(3)具有一定的文学艺术修养、科学的工程实践方法。(4)具有一定的国际化视野、求实创新意识。 (三)课程体系 集成电路系统设计涵盖“系统设计、逻辑设计、电路设计、版图设计”四个设计层次,课程体系应覆盖四个设计层次需要的所有知识点,各知识点之间要具有连贯性、系统性和完备性。集成电路设计与集成系统专业具有很强的工程性和实践性,通过计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养,强化学生的工程实践能力和创新能力。集成电路设计与集成系统专业是一个多学科的交叉新兴专业,课程体系中应该包含通信、计算机和集成电路的相关知识点,各知识点之间要具有交叉融合性。集成电路系统设计是一个高速发展的学科领域,知识和技术更新速度非常快,课程体系应该体现先进性,使得学生能够接近先进的技术前沿,同时课程体系中也应该包含一些面向企业的工程设计与实践的实用性课程,进一步提高学生的就业竞争力和工程创新能力。 因此,根据人才培养规格和特点以及课程体系的连贯性、系统性、完备性、融合性、先进性和实用性,结合我校自身优势特色,构建了如下页图2所示的知识、能力、素质协调统一的理论与实践并重融合的课程体系。课程体系以能力培养为导向,集中实践环节为支撑,核心课程为基础,一组集中实践环节和核心课程培养一种能力。同时,设置综合素质教育模块和课外科技创新活动模块,提升学生的工程素质和创新能力。 课程体系主要突出计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力以及工程创新能力的培养,进行分学年重点培养。第一学年主要培养学生的计算机应用能力,第二学年主要培养学生的电子技术应用能力,第三学年主要培养学生的嵌入式系统设计能力和集成电路设计能力,第四学年主要培养学生的工程创新能力,通过设置“数字集成电路”、“混合信号集成电路”、“嵌入式系统”三个方向课程模块,实现人才的个性化培养。 通过嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力和工程创新能力培养过程中的集中实践环节和核心课程设置,将集成电路设计与通信/计算机相结合,体现课程体系的交叉融合性。将集成电路系统设计层次中的“系统设计”贯穿于工程创新能力、嵌入式系统设计能力培养,“逻辑设计”体现在电子技术应用能力培养中,通过“电路设计”与“版图设计”实现集成电路设计能力的培养,实现了课程体系的系统性和完备性,通过教学内容的组织实现知识的连贯性。 课程体系设置了一系列集中实践环节和独立设课实验(集成电路EDA技术实验、微处理器设计实践)以及课内实验,在教学内容的组织上将软件无线电(SDR)系统(包括算法、体系结构、集成电路)设计与实现的科研成果融入教学过程,实现四年工程实践训练不断线,体现课程体系的工程性和实践性。同时通过下一代无线通信系统的核心器件――SDR系统处理芯片设计为牵引,设置通信集成电路系统工程设计与实践相关课程,采用世界主流EDA厂家先进EDA工具完成集成电路EDA技术实验以及集成电路系统设计,实现课程体系的先进性和实用性。 (四)教学内容组织思路 以“高级语言程序汇编语言程序机器指令序列计算机组成(CPU、存储器、输入输出、数据通路与控制单元)计算机部件设计计算机部件(FPGA和专用集成电路)实现整机(FPGA或专用集成电路)实现面向通信、信号处理领域系统(嵌入式系统、数字集成电路、模拟集成电路)设计与应用”为主线组织教学内容,体现知识的连贯性,培养学生的计算机应用能力、电子技术应用能力、嵌入式系统设计能力、集成电路设计能力。通过通信集成电路系统工程设计与实践(包括数字集成电路工程设计与实践、嵌入式SoC工程设计与实践、模拟集成电路工程设计与实践等),将软件无线电(SDR)系统的设计与实现的科研项目成果融入课堂教学,贯彻我校“教研统一”办学理念,突显我校信息通信行业优势特色,培养学生的工程创新能力。 四、结论 课程体系设置是专业建设中的关键核心问题,对人才的培养质量起决定性的作用。本文充分考虑了集成电路设计与集成系统专业多学科交叉融合、工程实践性强等特点,结合我校本专业在通信专用集成电路设计、专用处理系统设计方面的优势特色,形成了通信、计算机与集成电路设计相结合、理论教学与项目实践相结合的课程体系。以能力培养为导向,以集成电路设计和嵌入式系统设计融合为主线组织教学内容,培养学生的集成电路设计与嵌入式系统设计(计算机应用、电子技术应用、微系统设计)能力,通过面向通信领域的集成电路与嵌入式系统工程设计与实践,提高学生的工程创新能力。 集成电路设计专业人才培养模式探索:集成电路设计专业创新型人才培养模式探索 摘要:集成电路产业是电子信息产业发展、促进社会信息化的基础。创新型人才是集成电路产业发展的重要因素。随着集成电路设计相关人员需求的日益增加,国内很多高校都开设了集成电路设计相关本科专业。针对目前集成电路设计本科人才培养模式存在的问题,结合长沙理工大学实际,通过改革课程教学、完善实验实践环节、增加就业相关知识三个措施增强学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,逐步建立集成电路设计专业创新型人才培养模式。 关键词:集成电路设计;创新型人才;培养模式 集成电路的产业规模和技术水平已成为一个国家综合国力的重要标志之一。近年来,我国集成电路产业发展迅速。2004年,我国集成电路产量为211亿块,销售额为545.3亿元。2011年一季度,我国集成电路总产量达到191亿块,销售额达348.4亿元,中国已经成为全球集成电路产业发展最快的地区之一。 我国集成电路产业经过多年的发展,已基本形成了四业(设计业、制造业、封装业和测试业)并举协同发展、四个相对集中的产业集群(长江三角洲、珠江三角洲、环渤海地区和京津地区)和多个国家集成电路产业化基地。[1,2]一直以来,国家对集成电路产业的发展高度重视,《中共中央国务院关于加强技术创新发展高科技实现产业化的决定》中将IC产业放在了电子信息产业的第一位。[3]随着我国集成电路设计产业突飞猛进地发展、繁荣,对集成电路设计相关人员的需求也日益增加,仅靠国内少数高校的研究生已很难满足产业发展的需要。为满足快速发展的集成电路产业对人才的需求,2001年教育部开始批准设置“集成电路设计与集成系统”本科专业。[4]集成电路设计在国内众多高等院校都由原来纯粹的研究生教学逐渐转为由本科教学开始。 本文从课程体系设置、实验实践教学等多方面详细分析了目前集成电路设计本科教学存在的问题。在此基础上,从三个方面提出了集成电路设计本科人才培养的改革措施,探索集成电路设计本科创新型人才培养模式。 一、集成电路设计本科人才培养存在的主要问题 1.课程设置及课程内容不合理,从而降低了学生的学习热情 目前,国内多数院校的集成电路设计专业在本科阶段主要开设有“固体物理”、“半导体物理”、“晶体管原理”、“数字集成电路设计”和“模拟集成电路设计”等专业课程。对于这些课程的开设主要存在下列问题: (1)不重视专业基础课程的教学。“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是集成电路方面的基础课,为后续更好地学习集成电路专业课提供理论基础。如果这些基础课程没学好,学生在学习后续相关专业知识时就会比较困难,进而直接导致学业的荒废。但有些高等院校将这些课程设置为选修课,设置较少的课程教学课时量,甚至少数院校不开设这些课程。 (2)课程开设顺序上存在很多问题。在部分高等院校的培养计划中,“固体物理”课程和“晶体管原理”课程同一个学期开设,造成了学生在学习“晶体管原理”课程时没有“固体物理”课程的基础,从而很难快速地进入状态,学习兴趣受到严重影响。 (3)基础课程的理论性太强,学生学习的兴趣不高。“固体物理”、“半导体物理”和“晶体管原理”是专业基础课程,理论性较强,公式推导较多,并且要求学生具有较好的数学基础。然而,一般来说,本科学生都比较厌烦复杂的理论分析和繁琐的公式推导,特别是基础相对较差的学生,再加上较强的数学基础要求,学生学习的积极性受到极大打击。此外,部分高校设置的专业基础课程教学课时量较少,学生不能全面、深入地学习,进一步削弱了学生的学习热情。[5] 2.实践教学量不足,学生动手能力差 电子设计自动化(Electronic design automatic,EDA)是集成电路设计技术的必备基础手段。集成电路设计专业的本科毕业生必须掌握一些常用的EDA工具,对将来工作和继续深造学习都具有很大的促进作用。为了推广EDA工具的使用,许多EDA公司实施了专门的大学计划。我校购买了CADENCE软件以及高性能服务器,搭建数/模混合集成电路设计EDA平台,并与ALTERA公司共建了EDA/SOPC联合实验室。但学生的实际使用情况却喜忧参半,难以实现软件使用量的最大化。一方面,购买的软件等资源主要供学生实验课上使用,其余时间学生很少使用。另一方面,教师在上实验课时一般都采用填鸭式灌输方式,而不是学生自己摸索,从而难以理解、使知识融会贯通。因此,学生很容易忘记实验课上学到的知识点,在后续的工作或学习中要用到相关软件工具时需重新学习。动手能力差成为了集成电路设计方向本科生择业时的一大障碍。[6] 3.门类分科不合理,属性不一致 无论是从专业内容还是专业性质上分,集成电路设计方向都应该属于工科性质。然而,我校将该专业划归理科专业。这将导致虽然学习的课程与内容和其他高校工科性质的集成电路设计方向基本一致,毕业时学生却是获得理学学士,造成很多学生在就业时遇到问题。许多单位招聘时首先看的是毕业证和学位证,使得很多学生错失了就业的好机会。最终直接导致下一学年选择该专业的学生越来越少,只能靠调剂维持正常教学。另一方面,学生对集成电路产业现状和发展趋势了解甚少,对集成电路设计专业的优势了解不够,对集成电路设计人才市场需求和该专业的良好就业形势认识不清,从而不能充分激发学生的学习兴趣。 二、创新型人才培养的具体措施 1.改革课程教学,增强学生的创新能力 建立由公共基础、专业基础、专业方向和工程实践四大模块组成的集成电路设计专业课程体系。压缩公共基础课,取消与集成电路设计方向关系不大的基础课程(比如计算机文化基础课程)。合理安排专业基础课程和专业方向课程的开课顺序、课时量。在教学内容和教学方法上,集成电路设计的教师应该做到“授之以渔,而不是授之以鱼”。对于集成电路设计方向的本科生而言,其学习的内容是集成电路相关的最基础理论知识、电路结构及特点。其学习重点应该是掌握基础的电路结构以及分析电路的基本方法等,而不是电路各性能参数的具体推导。因此,教师在讲授“固体物理”和“晶体管原理”等集成电路设计专业基础课时,应该尽量避免冗长的公式及繁琐的推导,以免影响学生的学习兴趣。另外,适当减少理论教学中复杂的公式推导,而着重半导体器件工作原理和特性的物理意义的学习,既可使学生容易接受又有利于后续专业方向课程的学习。 2.完善实验实践环节,培养学生的创新能力 实验实践教学是培养学生的知识应用能力、实际动手能力、创新能力和社会适应能力的重要环节。对于集成电路设计专业而言,完善实验实践教学环节需要从以下三个方面着手: (1)增加实验教学的课时量。目前,集成电路专业本科教学中的实验教学量过少。以“模拟集成电路设计”课程为例。总课时量为48学时,其中理论课38学时,实验教学仅10个学时。38学时的理论课包含了单级运算放大器、差分运算放大器、无源/有源电流镜、基准电压源电路、开关电路等多种电路结构。仅10个学时的实验教学还包括2~4学时的EDA工具学习,留给学生独自进行电路设计的就只有6~8个学时。学生不可能很好地理解理论课所学知识,更谈不上融会贯通,极大地削弱了学习兴趣。因此,增加本科教学的实验教学课时量可以有效地促进教学效果,激发学生的学习兴趣。 (2)完善和优化由课程设计、课程实训、生产实习、毕业实习和毕业设计构成的专业实习实践教学体系。该实习实践教学体系具备分级教学和多层次教学的特点,对集成电路专业创新型人才的培养具有重要作用,尤其是其中的课程设计和毕业设计。课程设计和毕业设计是理论基础和工程实践的有机结合,可以很好地培养学生的工程素质和创新能力。在这两个环节中,选题是关键,也是难点。选题既要具有一定的工程背景又要让学生感兴趣,从而不但培养学生的工程能力,而且激发学生学习的主动性、积极性和实践创新能力。 (3)应该将以CADENCE软件为主体建立的数/模混合集成电路设计EDA平台,以及与ALTERA公司共建的EDA/SOPC联合实验室作为开放式电子设计训练和综合创新性实验基地的重要组成部分,成为学生进行课程设计和毕业设计以及课外实践活动的平台,从而实现软件资源使用的最大化。 3.增加就业相关知识,增强学生的竞争能力 据相关部门统计,极少数集成电路设计专业的本科毕业生会从事集成电路设计方向相关工作,多数选择改行或继续学习深造。这是因为一方面本科生基本知识储备不够,更主要的原因是设置集成电路设计专业研究生课程的高等院校越来越多。然而,集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等与集成电路设计相关的工作岗位对集成电路设计知识的要求较低。从事上述几个工作岗位若干年将有助于从事集成电路设计工作。因此,就个人的长远发展而言,集成电路版图、集成电路工艺以及集成电路测试等工作岗位对于本科生而言更具有竞争力。因而,教师在讲授集成电路设计方面知识的基础上应有重点地讲授基本的集成电路版图、集成电路工艺流程、芯片测试等相关内容。 再者,定期举办学术报告会,让学生了解集成电路产业的最新发展现状和发展趋势,了解集成电路产业的市场需求,了解集成电路设计及相关人才市场需求,了解集成电路设计专业就业前景,从而激发学生的学习兴趣,充分调动学生的学习积极性。 三、结论 集成电路产业是我国的新兴战略性产业,是国民经济发展与社会信息化的重要基础。创新型人才是发展集成电路产业的关键。因而,大力推进集成电路产业的发展必须提高集成电路设计人才的培养质量。目前,我国内集成电路设计本科教育尚处于孕育发展阶段,虽适应IC产业发展的需求,但仍存在很多问题需要解决。本文根据调研结果分析目前集成电路设计本科人才培养存在的问题,结合我校实际情况提出了几项改革措施,但远没有涉及集成电路设计本科创新型人才培养模式的诸多方面。但是,可以预测,有政府的大力扶持和相关教师及学生的共同努力,我国的集成电路设计本科人才培养定会逐步走向成熟,最终建立完善的集成电路设计本科创新型人才培养模式。
生物医学工程论文:生物医学工程创建及人才培养 1明确专业方向和目标 由于生物医学工程专业是新兴发展起来的新学科,大众缺乏对其的了解,因此实际工作中我们发现,部分考生报考专业时带有盲目性,往往对专业的名称产生误解,致使入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;另外,由于全国的生物医学工程专业毕业生比例较小,社会知名度不够高,学生入校后也容易产生消极心理,不知道学了有什么用,将来到哪里就业等等疑问,因此我们除了加大宣传力度,在招生时将学科的发展规划、课程设置、社会需求等作大力宣传,使学生真正了解专业的定位而根据自己的兴趣和特长选择报考外,更注重对入校后学生的思想教育,如定期开展一些交流活动,请一些专业领域的专家学者作学术报告,使学生了解生物医学工程领域的前沿发展方向;邀请已经毕业的生物医学工程专业的本科生、研究生以及博士生等与同学们座谈,了解他们现在从事的职业、研究的内容等,提供给学生一个发展的目标和方向;带领学生到一些与生物医学工程产业紧密相关的公司、企业、医院等参观,组织学生参加深圳每年一届的医疗器械博览会,让他们通过实地感受和了解,从而热爱生物医学工程专业,增强信心,也极大提高了学习兴趣,学习更有了动力和目标。 2合理设置专业课程 我们坚持“重人品、厚基础、强能力、宽适应”的人才培养模式[1],要求学生在学习期间能接受先进的理论和技术,培养较强的分析、解决问题能力。课程设置除学校规定的政治理论、外语等公共课程外,专业课程分为四条主线:1)医学仪器与生物医学信号处理,还包括:电子技术、电路分析、信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、医学图像处理等;2)微机原理及其应用,还包括:单片机(ARM、MCU、DSP)技术、算法语言、网络技术、计算机在生物医学中的应用等;3)医学基础知识,包括:解剖与生理学、临床医学概论等;4)生物医学工程专业课程,包括:生物医学测量、医学传感器原理及应用、生理系统建模与仿真、医学成像技术、生物力学、生物材料等,以医学仪器与信息为主轴,兼顾力学、材料等其他主干领域,满足涉及面广的生物医学工程综合人才培养的要求,让学生在接受多方面全方位专业基础教育的同时,也可以根据自己的喜好选择在感兴趣的领域继续深造。 3开展教学改革生物医学工程专业注重培养复合通用型的应用人才,这就要求我们在教学过程中必须方式多样,注重培养学生的实践能力。 3.1采取多种教学方法 改变过去单纯的“教师讲、学生听”的注入式教学方式,转变为“学为主,教为导”的方法,课堂多以启发式、讨论式教学[2]。这样可以活跃气氛,教会学生自己学习、自己思考、自己发现的能力。 3.2采用多媒体和板书教学结合使用 多媒体的使用可使过去枯燥的纯粹手写教学内容变得直观、形象、生动,但单纯的多媒体教学可能会造成学生产生偷懒情绪,一晃而过的幻灯片并不能让学生印象深刻,因此在课堂教学中应适当结合黑板书写,加深记忆并鼓励学生适当笔记。 3.3加强教材建设,整合课程及网络资源 我们在课程教学中以书本基础理论为主线,辅以参考资料和自编讲义,并开发了一个生物医学工程专业的网络教学平台,以信息技术为手段,以优化课堂教学、提高课堂教学的效率为目标,在网络环境下进行了生物医学测量、医学成像技术等部分专业课程的辅助教学。我们充分利用和整合网络资源,在教学平台上开设了包括课程讲义、答疑讨论、在线测试、试题试卷库、参考资料下载等教学内容,教师与学生之间、学生与学生之间能通过此平台开展教与学的互动交流,培养了学生自主学习、协作学习,创新学习、学会质疑、学会探讨以及终身学习的能力,大大调动学习兴趣和积极性。 3.4重点突出实验、课程设计、毕业设计和实习等实践环节 我们将实验分为基础性实验(如工程生理学实验)、综合性实验(如医学测量与传感器实验、医学仪器与信息处理实验等)和创新性开放实验,分阶段、分层次锻炼学生的实践能力,例如综合性实验将几门课程的知识融合在一起,提高学生的综合应用能力;创新实验由教师拟定实验目标,实验过程由学生自己设计和动手创造,改变过去学生盲目被动的按照规定步骤进行实验,缺乏思考,不能达到实验目的的情况,真正培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力,并安排时间让学生分组讲述本组实验或设计的思路和过程,以及遇到的问题和解决方案等,这样的方式不仅能让学生相互交流心得体会,而且学会总结经验,锻炼逻辑思维和语言表达,真正突出学生综合能力的培养。 3.5注重产学研的结合 我们秉承“科研带动教学,研究带动教育”的理念,积极与省内有关医疗器械公司、医院、生产厂等密切联系,建立良好合作关系,加强了实习基地建设,为学生提供良好的实践机会。与美国NationalInstrument公司合作建立“华工-NI虚拟仪器联合教学实验室”,有效地提高了学生参与课外实践的积极性。同时积极组织引导学生参与教师的课题研究中,学生从大学一年级开始就可以进实验室参与项目,同时鼓励学生发表学术论文,使学生的综合专业技能得到极大锻炼。 4改进考核方法,全面客观评价学生成绩 在考核方式上改变过去传统的“一纸定乾坤”的考试模式,在总评成绩中加重平时实践环节的比重。例如,关于生物医学工程各领域发展的综述报告、各种观摩、实验、设计、实习等都体现在期末的各科考试总评成绩中,并加大其比重。考试的形式也多样化,我们在部分专业课程的考试方式上还采取了一种半开卷的形式[3],所谓半开卷考试就是在考前准备一张与试卷等大的16K纸,学生可以事先在这张纸上摘抄(必须手写)书上的概念性理论和重点难点,并且准许学生将其带进考场,考完后将这张纸同试卷一并交上,作为考评成绩的一部分。学生在考前亲自抄写一遍这些内容是对这些知识的一种复习和回顾,同时要自己整理这些重点难点就必须平时注意学习和听讲,因此这种方式不仅极大提高学生的学习热情和积极性,也使学生真正通过考试来及时发现和补救学习上的漏缺,同时也使考核方式更灵活,结果更客观。对我校生物医学工程专业人才培养模式改革的实践结果表明,学生乐于接受,教学效果也令人满意,03、04级同学在校期间已在国内外学术会议及学术期刊上3篇,学生就业情况良好,用人单位给予了较高的评价和肯定。学生的学习积极性也高涨,社会影响力正在不断扩大。不足之处在于,学科建设中仍存在一些问题,比如:缺乏适合的专业教材,如何在工科院校有效开展医学课程教学等,我们将继续在教学中不断探索和完善,培养出满足社会需求的生物医学工程专业人才。 生物医学工程论文:生物医学工程发展现状与未来发展方向 [摘要]随着越来越多的科学技术应用到疾病的诊治中,现代医学的发展正经历着颠覆性的变革,人们对疾病的诊治技术也提出了越来越高的要求,也愈发的苛求完美的治疗效果,正是基于这样的背景生物医学工程被更多的临床医师和研究者们所重视,而在生物学、工程学及医学的完美结合下诞生的介入超声学技术则近乎完美的实现了人们对微创的追求,这些高端的微创诊疗设备是结合物理、工程、技术的综合发展。本文首先简要介绍生物医学工程在医学中的运用情况,然后结合我们的实际工作回顾生物医学工程在临床及介入超声医学中的研究进展和医学生物工程在临床工作中未来的发展前景。 [关键词]生物医学工程;介入超声学;微创技术 生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科,研究内容涉及:探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理,并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来,各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进,新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高,生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精,生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。 1生物医学工程在临床中的应用及发展 1.1微创技术 “微创技术”始终贯穿于整个医学发展,是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念[1]。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的,其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术,实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”,如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明,都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。 1.2内镜技术 我国内镜技术起步较晚,但发展较快,目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展,内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善,诊疗过程也越来简便、微创化,是微创技术发展中最为全面和成熟的,如目前有更轻便的胶囊内镜等,无处不体现生物医学工程的重要性。 1.3腔镜技术 腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃,其中最为突出的是腹腔镜技术的发展,自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后,腔镜技术在国内发展迅猛,直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域[2],目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。 2生物医学工程在影像及介入医学的应用 2.1影像介入技术 随着医学技术的进步,影像学科也在不断发展,尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同,透视微创技术主要包括在X光/CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。 2.2介入放射学 介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的,此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注,从此,世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点,世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科,介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施,甚至取代了外科手术。 2.3CT引导下的微创-数字技术与医学的融合 生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步,而且在诊疗模式也发生了根本性的改变,这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的[3]。主要体现为CT辅助的立体定位技术,例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。 2.4超声引导微创技术 我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断,相对于其他医学影像学,超声有其诸多优势(如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等),而且还可以动态观察机体或脏器情况,对体内病理改变比较直观,故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视,尤其在小肿瘤的治疗优势更明显,其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向,而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年,由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术,正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用,这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展,同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高,而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点,并取得了很大进展。大量的研究结果表明,金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质,在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景[4~7]。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务,同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化[8],而这些恰恰需要有生物医学工程的参与,才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。 3生物医学工程展望 3.1生物医学工程学与其他学科的多学科合作 微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”,“会治病”更重要,这就要求我们必要要培养一种临床思维模式,这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式,即微创技术的创新-微创医学的长远发展[9];在微观上,借国家医改大好政策,展望未来5~10年微创技术将会进一步发展及普及,如现有各种微创技术的全面、系统提升,以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是,微创医学发展到今天仍挑战巨大,特别是学科之间竞争激烈,这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来,故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养,而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作,更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐,最终使各个学科受益,各个患者、医生受益。 3.2医疗整合 近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化,国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主,这虽然在一定程度上提高了诊疗水平,同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头,脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展?樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称:实现医学模式转变不仅要进行医学整合,而且未来医学发展的方向,更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念,而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学,前提必须是以人的整体为基础,根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合,使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系,医疗服务不仅使得心身并举、防治结合,而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康,医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合,医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务,为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合,使其更好的为人类健康服务,形成生命医学高度融合的乘法效应。 3.3精准医疗 美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲,宣布美国正式启动“精准医学”研究计划[10]。早在2011年,由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议[11~13]。其最高规模4大研究机构的联手倡议,为未来的医学指明方向,代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的[14,15],这不仅和临床距离大,而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学,精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备,而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合[16]。展望未来,所有疾病的治疗最终都将走向精准医学,医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。 作者:张瑞敏 单位:包头市第四医院 生物医学工程论文:应用型生物医学工程人才培养模式 摘要: 科研与教学的互动是高校的重要特征,是提高人才培养质量的重要手段。针对当前高校科教融合中所存在的问题以及生物医学工程学科背景与特色,桂林电子科技大学依托生物医学工程领域的优势科研资源,凝聚老师与学生的科教相融的共识,将老师的科学研究与本科教学过程、学生第二课堂紧密结合,培养学生的专业实践能力,探索并实施科教融合的应用型生物医学工程人才培养模式,取得了良好的成效。 关键词: 生物医学工程;科教融合;人才培养模式 全面提高教育教学质量,必须不断拓展人才培养资源与渠道,将多方面的办学优势转化为人才培养的优势。人才培养与科学研究是高校的主要职能,实现两者的有机融合,对于提高人才培养质量具有重要的意义[1,2]。科教融合是指科学研究与教书育人有机地结合,充分发挥高校科学研究的优势培育高素质专业人才。生物医学工程是一门理、工、医高度融合与交叉的学科,应用型生物医学工程专业主要培养具有扎实的生物医学、电子技术理论基础以及医学与电子信息相结合的工程技术能力,能在医疗器械、医疗卫生等相关行业从事工程技术开发、服务、管理和教育等工作的应用型人才[3]。全面推进科教融合,可以有效地培养生物医学工程本科生的创新能力和动手实践能力,进而提高其专业基本能力与素质。但在高校人才培养过程中,科学研究与人才培养往往没有得到很好地结合,主要表现在三个方面。一是学校重视科研而轻视教学,提升高校科学研究能力与水平,学校可以获得更多地经费、吸引大量地生源、获得更高的声誉。同时,在教师职称评定、岗位聘任、年终考核,甚至资源分配的过程中,以承担科研项目的数量、的情况等作为考察重点,而授课内容、课时量甚至教学方式和效果仅仅作为参考方面不起决定性作用。二是老师往往重视科研、忽视教学工作。部分老师教学热情不够,为教学而教学,没有站在人才培养的高度去教学,由于科研任务繁重,占据了大师的工作时间,在教学上面所花的时间与精力相对较少。三是本科生参与科研项目的机会相对较少[4]。一方面大学期间学生的课程学习压力比较大,很难有地时间参与专业方面的科学研究;另一方面本科期间在专业知识的掌握程度还不高,基础还不扎实,在老师的科研项目中所起到的作用甚少,老师更希望研究生来参与科研项目。针对当前高校科教融合所存在的普遍的问题以及生物医学工程学科背景与特色,我校生命与环境科学学院利用广西生物医学工程重点学科、八桂学者岗位、广西工程技术研究中心等生物医学工程专业相关的优势学科研究平台,以及以国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等主要的重大科研项目和以广西八桂学者为带头人的高端师资队伍为主的科学研究资源,积极制订相关措施与政策,将学科平台和科研资源带入到人才培养过程中去,切实提高人才培养质量。 一、定期举办以科教融合为主题的讨论活动,凝聚专业老师与学生的共识 科教融合,思想先行。不仅要让专业老师认识到科教融合的重要性,更要让学生在思想上认识到科教融合是提升学生专业实践能力,提高人才培养质量的重要途径。因为学生是科教融合的主体,只有学生愿意参与,老师愿意参与指导,才可能实质性地提高人才培养质量。学院定期举办学院层面的专题讨论,围绕科研服务本科教学的模式与途径这一主题展开讨论,甚至将一些典型案例在会上进行分享。在讨论会上,除了专业老师参与外,学生代表也应出席,通过老师与学生面对面的交流,可以逐步凝聚大家对科教融合模式的共识,还可以让老师与学生进行相互地了解,为更好地贯彻科教融合专业实践活动奠定基础。科教融合对于老师与学生双方面都是受益的。一方面,科教融合可以让学生接受到最新的前沿专业知识,既可以培养学生创新能力和专业实践能力,还可以培养学生的社会适应能力,可以成为课堂教学的有效或者不可或缺的补充。另一方面,学生的思维方式比较活跃,跳跃性较强,老师可以在与学生的交流过程中获得新的科研思路。科教融合的实施不仅是提高人才培养质量的有效途径,更是推动“大众创业、万众创新”的重要举措和动力源泉。 二、将老师科研成果引入理论与实践教学,实现科学研究与教学过程的有机融合 课堂教学是实施专业教育的主要阵地,是教师给学生传授知识和技能的全过程。要求任课老师在课程教学内容上进行改革,结合自身的科学研究实施课堂教学和专业教育,既可以提高学生的学习兴趣,同时增强的课堂教学效果[5]。我校生物医学工程专业定位于培养生物医学电子仪器行业的工程应用型人才,在课程教学内容上要求老师围绕这一核心安排教学内容。在教学计划的制定和实施中,结合老师的科学研究,充分体现解决医疗器械产业关键工程技术问题能力的培养要求,在课程体系设计、教学活动组织、教学方式的探索、学生成绩的考核等方面,增加科教融合方面的内容。比如在有限的课时内,改革了生物医学工程专业基础课《算法与数据结构》的授课内容,增加与生物医学仪器研制直接相关的算法方面的知识点,如插值、拟合等,在课程教学过程中结合老师在生物医学信息检测方面的科学研究组织教学内容。又比如在《传感器原理》、《医学仪器原理》等专业课程的教学中,要求老师有一定的科学研究的经历,并在医学仪器的研究中取得了一定的科学研究成果。改革实验课堂教学和课程设计的组织形式,要求教师在教材的编写与选择、教学内容与方法、作业布置与评改等环节与领域贯彻工程实践能力培养要求,注重理论与实际的紧密结合,特别鼓励专业老师结合科学研究中的关键技术问题设计实验项目,在实践教学环节培养学生的科学素养。 三、让学生参与科研项目研究,实现科学研究与学生第二课堂的有效融合 第二课堂的作用是培养学生专业兴趣,拓宽专业知识面,培养专业思维能力、动手能力和创新能力。第二课堂的开展必须遵循适应性、创新性和主体性原则,即第二课堂应当与大学生的专业培养目标相适应,要以提高人才培养质量为目标,同时应注重培养学生的创新性,过程应有一定的挑战性。老师的科学研究与学生的第二课堂活动有效融合,对于提升学生专业工程实践能力具有重要的意义[6]。它既体现了“教师主导,学生主体”的指导思想,也由于科研项目本身具有一定的创新性,学生实质性地参与老师科研项目的过程具有一定的挑战性,对于培养学生创新能力和专业素养具有重大地促进作用。我校生物医学工程专业的第二课堂活动的开展主要是围绕学生参与生物医学传感与仪器、生物医学信息处理等方面科研项目的研究。第一,定期向学生公开教师科研课题,让学生选择参加老师科研项目。要求老师认真指导学生专业科技活动,让学生实质参与。要求大学一、二年级的学生以阅读文献、参与学术讨论等方式参与课题,大三和大四学生可以参与科学实验、数据分析等项目研究过程。第二,鼓励老师从科研项目中凝练大学生创新项目由学生承担,除了承担国家级和广西自治区级大学生创新项目外,学院还设立专项经费,定期支持一批院级大学生创新项目,并明确鼓励学生结合指导老师承担的科研课题的研究内容组织申报。第三,鼓励老师从科研项目中根据毕业设计的要求,拟定毕业设计题目,供学生承担。在2015届本科毕业设计题目中,有超过50%的题目与老师的科研项目有关,还有20%左右的题目与学生承担的大学生创新项目有关。第四,积极组织学生参加学校组织的科协协同育人计划项目。依据我校《科教协同育人计划项目管理办法》的规定,学生参与老师主持的科研项目,完成一定的科研工作,通过学校的考核后可以替代部分课程设计、实习甚至毕业设计的学分。一方面大大地激发了学生参与科研项目的兴趣,另一方面由于需要完成一定的科研任务才能获得相应的学分,这给了学生一定的责任与任务,同时也可以协助老师完成科研项目的研究。第五,依托生物医学电子领域的企业和大型医院建立完善的专业实习实践基地,为学生提供更多地来自于生产实际的科研资源,依托合作企业或医院的专业技术人才,建立指导学生科学研究的专业师资队伍。加强校企医合作,充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力,派出学生到企业或者医院通过实习、做毕业设计等方式实质性参与专业领域的科学研究。 四、扩大学科科研平台的开放,实现科学研究与人才培养过程的无缝对接 对于生物医学工程这一工科专业来说,实验室既是实验教学的重要阵地,也是培养工程实践创新人才的基础平台。学科科研平台面向本科生开放,建立健全实验室开放机制,切实增加学生专业工程实践的机会,是实施科教融合过程,保障科教融合效果的重要手段[7]。学院立足专业办学实际情况,加强实验平台硬件保障,构建实践教学共享平台,出台了《实验室开放的管理办法》,完善了学院的实验室管理制度,规范了本科生进入实验室的管理,既为学生进入实验室从事专业实践活动提供了方便,也加强了学生的安全责任意识以及实验室的有序管理。经过近几年的实践,已经构建并形成了符合学院学科专业特点的学生进实验室模式与制度。在周末、在晚上都会有学生在实验室进行实验。专业老师经常在实验里直接指导学生参与专业实践活动。总之,通过近几年鼓励生物医学工程专业学生融入老师的科研项目研究活动中,取得得了良好的成效,提升了学生的专业实践能力。学生参与科研项目研究的积极性得到了大大地提高,直接参与老师科研项目的比例达到了30%以上,还有大约40%的学生通过大学生创新项目、毕业设计的形式参与了科学研究。学生在科学研究的过程中取得了良好的研究成果,近3年,本科生发表科研论文30余篇,申请各类专利15件,获得各类科技竞赛奖励20余人次,而且这些本科生研究成果在逐年提高。 作者:陈洪波 单位:桂林电子科技大学生命与环境科学学院 生物医学工程论文:我校生物医学工程专业的专业建设现状分析与对策初探 摘 要:简要分析我校生物医学工程专业建设现状及问题,并针对医学院校的特点,探索相应的对策。 关键词:生物医学工程;专业建设;问题;对策 我国生物医学工程自上世纪70年代创建以来,发展相当迅猛,其学科定位、产业效益和发展前景越来越得到社会认同和重视。截止目前,全国约90余所高校设有生物医学工程专业,其中医学院校约13所。如何充分发挥医学教学资源优势,积极探索适合生物医学工程专业的教育培养模式,建设具有鲜明医学院校特色的生物医学工程专业,培养复合型高级工程技术人才,是医学院校值得思考和探讨的重要问题。 1 生物医学工程学科特点 生物医学工程学科是运用现代自然科学和工程技术原理与方法,从工程学的角度研究生物体(特别是人体)的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象、探索生命本质,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的一门综合性学科,是理工类学科与生物医学学科深度交叉、高度融合的边缘性学科,所涵盖的领域十分广泛,具有“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等其他学科不具有的特点。 2 当前我校生物医学工程专业情况 1)招生情况 我校2010年4月申报生物医学工程专业,2011年正式招生。2014年首届生物医学工程专业学生顺利毕业,到2015年本专业在校生共169人。 2)主要专业课程 生物化学、人体解剖生理学、生物医学工程导论、C语言、电工学、信息技术、模拟电子技术、机械制图和AutoCAD、数字电子技术、计算机原理与接口技术、临床医学概论、信号与系统、医学影像技术学、医学检验仪器、医学图像处理、医学影像学、医学传感器、医学影像原理与设备、医学电子仪器原理与设计、医用激光仪器、放射物理原理与肿瘤治疗技术等。 3)就业方向 本专业学生毕业后适合从事医院设备的操作、管理和维护,在医学设备经营公司从事经营管理和技术服务,以及在相关的研究机构、生产企业从事产品的辅助开发、制造和技术管理等等工作。 3 我校生物医学工程专业建设的问题分析 医学院校具有很深厚的医学大背景,具备丰富的医学类学科教学资源和优越的临床设备实践条件等优势,生物医学工程学科和临床医学能紧密结合,但同时因学科体系不完善、教学师资力量比较薄弱、专业实验室建设投资大等影响因素,一定程度上制约了生物医学工程学科专业的高效快速发展。 1)理工学科体系不完善。我校是地方性医学院校,王牌专业当然是基础医学和临床医学等医学类专业,而工科专业都相当“年轻”。而生物医学工程专业学科涵盖面非常广,几乎可以用“包罗万象”来形容,如果用“学科频谱”来描述学科涵盖面宽度,生物医学工程无疑是88个一级学科中“频谱宽度”最宽的学科。我们学校尽管针对医学类专业的学生一直有开设了医用物理、医用高等数学等基础学科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自动化、电子等重要工程学科的有力支撑,这些支撑学科的缺少会导致相应课程设置不完善以及综合性实践训练平台缺乏,学生无法系统地学习工程类课程,得不到系统扎实的工程技术训练,影响人才培养目标的整体实现。 2)复合型师资严重缺乏。要实现培养医工结合与交叉的复合型高级工程技术人才目标,首先要建设一支医工结合与交叉的复合型师资队伍。在我校,具有医学教育背景的教师资源比较多,而具有理工科教育背景的老师却不多,既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型、融合型师资就更加少之又少,教师队伍知识结构普遍不够合理,与各相关学科交叉融合能力弱,这些现状一定程度上影响了课程体系构建以及教学质量和人才培养质量。 3)学生专业思想不牢固。生物医学工程作为一门新兴的边缘学科,知名度不高,社会、家长、学生都不是很了解生物医学工程是个怎样的行业,甚至容易和其它名字相近的专业如:生物工程、医学工程、生物技术等专业名称混淆,导致第一志愿填报的学生寥寥无几,第一志愿填报医学院校的生物医学工程专业的更是几乎为零。统计我校几年来招生情况可见,几乎所有的生物医学工程专业的学生都是调剂生,也就是入学时专业思想就不太稳定。加之其专业知识覆盖面广,涉及领域跨度大,专业知识体系复杂,专业课程内容在各学科之间交叉频繁,本科学生对本专业缺乏深入的了解、足够的信心和学习热情;生物医学工程专业学生所学知识普遍存在“宽瓜不精”,“广而不细”等问题,相比医学影像技术学专业,就业时处于劣势;部分学生由于学习任务重、压力大,导致学习积极性、主动性不高,专业思想不够牢固,甚至影响到专业整体的学习风气。 4 对策初探 医学院校要紧扣医工结合的复合型高级工程技术人才培养目标,突出学科交叉综合培养、工程技术意识培养、创新能力素质培养,加强学科之间的有科学融合,深化教学改革,加大教学投入,改善教学环境,加强队伍建设,充分发挥医学院校资源优势。积极探索具有医学院校特色的生物医学工程专业教育培养模式,构建科学合理的课程体系和实践教学体系,不断提升生物医学工程人才培养质量。 1)积极探索与理工院校联合培养的教育模式。综合性大学与医学院校在生物医学工程专业学科建设方面优势互补、劣势互存。综合性大学具有完善的理工类学科体系,工科师资队伍力量比较强,基础课程比较成熟,实践教学条件平台比较完善,在工程技术人才培养方面具有完善的培养体系和成熟的培养经验,但缺乏医学类学科教学资源和临床实践条件,缺乏与临床需求紧密结合的先决条件。因此,医学院校要在充分发挥自身资源优势的基础上,积极探索与理工院校联合培养的教育模式,实现优势互补。校校联合培养实现资源共享、优势互补,提高育人质量。 2)积极探索与知名医疗企业联合培养的教育培养模式,实现产学研相结合。与医疗企业联合培养本身就可以很大程度上扩大专业的影响力,同时优化教学体系,解决学生实习就业等问题。学校有诸多附属医院,为医疗企业提供更多的产品使用方,同时为企业输送专业人才。是一个双赢的合作培养模式。另外,通过实施产学研相结合的培养模式,医学院校可强化与科研院所和医疗卫生机构的联系和沟通,充分发挥产学研各方主体优势,有效解决师资力量不强、支撑学科不完善、创新能力培养不扎实等瓶颈问题。实践证明,实施产学研结合,是生物医学工程高等教育的成功经验,也是培养高素质生物医学工程技术人才的必由之路。高等医学院校应树立研究与产业化并举的教育培养理念,深化教学改革,积极探索产学研相结合的教学培养模式。构建产学研一体化的最佳运行机制。 生物医学工程论文:工科院校生物医学工程专业生物学实践教学改革与实践 摘要:工科院校生物医学工程专业生物学实践教学存在的师资力量缺乏、实验平台和资源薄弱、课时有限等问题,针对这些问题,本文从师资建设、实验室建设以及教学内容和教学手段改革等方面入手,对生物学实验教学提出了一系列的改革措施,并在实践中有效地激发了学生的参与热情和学习兴趣,提高了学生的动手能力和操作能力,并培养了学生的团队精神,取得了良好的教学效果。 关键词:工科院校;生物医学工程专业;生物实践教学;教学改革 生物医学工程(Biology Medical Engineering,BMI)是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的,其主要是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科,多学科的高度综合交叉是生物医学工程的特点[1]。自上世纪70年代末以来,国内许多医学院校、综合性大学、理工科大学及相关科研机构都设立了生物医学工程专业,涵盖了生物信息、医疗仪器、生物材料、生物工程等多个专业方向,课程设置主要包括工程类课程和医学类课程,旨在培养具有各方面能力的复合型人才[2]。 在生物医学工程专业的培养体系中,实践教学是培养大学生的创新意识、创新思维和创新精神、提高整体教学质量的根本保证和有效途径[3]。南京邮电大学生物医学工程专业是在学校原来的信号与信息处理等优势学科的支撑下发展起来的,因此在医学信号处理、医学图像处理、生物传感和生物信息学等领域积累了雄厚的师资和科研力量,上述领域的实践教学体系完善、教学平台完备。比较而言,学校在生物医学领域的教学和科研上相对薄弱,特别是在生物医学方面的实践教学有明显的不足,存在着师资力量缺乏、教学平台薄弱、课时有限等问题。针对上述问题,我们从师资队伍建设、资源优化配置、教学内容改革和教学方式更新等方面入手,对生物医学工程专业的生物学实践教学提出一系列改革措施,取得一定的效果。 一、生物学实践教学存在的问题 南京邮电大学是传统的工科院校,信息学科是学校的办学特色。在工学为主体,以及“大信息”的背景下,学校的通信、电子、图像和计算机等学科的科研氛围浓厚、师资力量较强,相关课程的教学体系成熟、教学特点鲜明。上述相关学科的实践教学已经构建了包括课内实验、专题实验、综合训练和生产实习一系列完善的实践教学体系结构。但随着我国生物医学工程学科建设工作的开展,以及生物医学领域研究和应用的快速发展,迫切的需要将更多的生物医学知识融入到工程学知识中。为了扩展生物医学工程专业学生在生物医学领域的知识,激发学生的学习兴趣,在生物学教学方面,我校目前开设了几门生物学领域的课程,包括现代生物学、定量生理学和解剖生理学等。 由于学校在生物医学相关学科的科研和教学缺乏基础,因此这些课程的师资力量较为缺乏,实验教学平台也比较薄弱。此外,生物医学课程多属于理论加上实验的课程,要求课时较多。以解剖与生理为例,理论课要讲51个学时,实验课也需要51个学时[4,5]。但我校生物医学工程专业大纲,对解剖与生理课程只设置了36个学时的理论课以及4个学时的实验课。因此,在这些课程的理论课教学上,需要大幅的调整以适应本专业学生的培养要求[4,5]。在实验教学上,由于课时的限制,大多为演示实验或参观,学生缺乏动手实践机会[6]。 笔者在调研学生对解剖与生理课程兴趣、期望和要求时,有68.1%的同学表示对这门课程感兴趣或非常感兴趣(表1),并且有30%的同学希望能有动手实践的机会(表2)。但我校目前现有的师资力量、实验教学平台和课时设置都不能满足学生的这一要求,因此,必须采取有效的改进措施提高教学平水,满足学生的学习要求。 二、生物医学实验教学改进办法 1.培养专任教师队伍。为了提高我校生物医学领域的教学和科研水平,近几年来,已引进多个生物医学相关专业的博士和高级人才,构建了一个高学历的教师队伍。教师的专业和研究方向包括了分子生物学、蛋白质工程以及纳米材料毒理等,这些教师的专业背景和知识体系完全满足了现有的生物课程教学和实验教学的需要。 2.完善实验教学条件。为了提高实验教学水平,同时为了满足学校科研项目发展的需要,我校已于近几年建设完成了生物医学实验室。实验室的建设目标是建立一个以生物技术为核心,结合医学诊断以及生物信息处理的多层次性和综合性实验基地,使学生系统化地学习和掌握全面的生命科学综合实验技能,以培养生物医学工程领域创新性人才,同时为生物医学工程专业的师生提供一个高水平的细胞、分子生物学实验研究平台,以加强不同学科间的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物学、细胞生物学操作平台和蛋白结构测试和信息处理的表征平台。在此平台上,我们为学生设立了核酸分离和检测,核黄素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指标测定等一系列的实验。让学生走进实验室,观看并亲自动手操作,极大激发了学生的对生物学课程的学习兴趣。 3.改革实验教学内容和方法。除了加强教师队伍和实验平台的建设,我们还通过多种教学方法和途径改革实验教学内容。针对生物类课程实验课时不足的问题,许多教师针对生物领域的热点方向开设了一系列的开放实验项目,通过开放性实验,让学生走进实验室和动物房,让学生跟着老师学习一些基本的生物学实验以及动物实验的操作技能和方法[7-9]。 在教学中,教师积极鼓励对生物医学相关实验有兴趣并且有能力的本科生申报创新项目,鼓励教师和学生并将毕业设计与创新项目相结合,以教师的科研项目为载体,让学生在实践中创新[10]。实践以学生为主体,让学生独立查阅中外文献,了解项目最新的国内外研究进展,设计实验方案,学习各种新的实验技术,掌握科学研究方法,这不仅有利于学生自主学习、解决问题的能力,培养创新思维,同时还加深例如学生对各种专业课程的理解以及对生物工程专业的认识。实践证明,上述教学方法激发了学生的学习兴趣,提高了学生的动手能力和操作能力,并培养了学生的团队精神,取得了良好的教学效果。 同时学校还积极与南京大学、南京中医药大学、江苏省中医院等单位建立合作关系,带领学生参观实验室,让学生对生物医学各领域的实验室构成、具体运作有更直观的认识。通过在大学和医院等实习基地的参观和关系,让学生充分认识到生物医学工程专业的学习目的和专业知识的应用价值。 生物医学工程专业作为一门为生物学和医学服务的交叉学科,生物学实验课对生物医学知识的学习和理解掌握领域非常重要。针对我校生物医学工程专业的生物学实验教学中存在的问题,我们开展一系列的教学改革与实践,取得了很好的效果。极大地激发了学生的学习兴趣,调动了学生的参与热情,提高学生的实践能力,并且为学生今后的工作和科研奠定了坚实的基础。希望能在此基础上,继续完善现有的生物学实验教学体系和教学方法,从而更好地促进生物学实验课程建设和发展。 生物医学工程论文:医学院校生物医学工程专业电子类基础课程教学探究 摘要:电子类课程是生物医学工程专业非常重要的专业基础课,电子技术知识始终贯穿专业课程学习始终。根据学科专业特点和毕业生的就业形势,分析电子类课程在实践教学中的现存问题,并对教学方法与培养模式提出几点建议,希望对今后教学工作有一定启示。 关键词:生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法 生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识,具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。 生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员,但经过近50年的发展,四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领,或是提供了理工科和医学学习经历,将各学科知识叠加,学生很难将各学科融会贯通,并应用于实际工作中。为此,如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色,脱颖而出是值得我们思考的问题,课程建设是专业培养的基础,在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。 生物医学工程专业众多门专业基础课中,电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系,本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此,电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性,现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足,提出几点思考与建议。 一、电子类基础课程特点 电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课,也是多门专业课程的先行课,为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点:第一,具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程,并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二,课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强。这一特点导致学生出现两极分化,理论扎实的学生,学习兴趣越来越浓;而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习,实践动手能力也得不到提高,更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。 二、教学中存在的问题 1.学生缺乏学习兴趣 由于学生报考时对所报专业不了解,盲目选择,使得原本爱好医学的学生选择了该专业,入学后开始抱怨选错了专业,继而也把这种情绪带到了学习中;另外,电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路,以及对各种电路的结构和工作原理分析,电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的,如果学生电子类某一科学习不好,会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。 总之,一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点,使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣,甚至在学习中出现倦怠情绪,要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的,对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下,我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣,使他们对这个专业充满希望,对电子技术类课程提高重视程度。 2.教材选择对电子类课程的影响 生物医学工程专业具有知识覆盖面广,但每科研究深度浅等特点,因此在教材的选择上也要配合专业特点,选择难易程度适度,能为专业课服务的合适教材。 我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用,但知识的深度和难度偏大,学生在计划学时内很难消化理解。课时少,授课内容多,难度又大,无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见,教材的选择对于适应教学需求,学科体系的建设,学生学习兴趣的培养都很重要。 3.医学院校理工科教师医学知识薄弱 医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景,而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关,导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此,医学院校理工科教师应该普及医学知识,这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例,为医学仪器课程的开展做好准备,为专业课奠定基础。 三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法 1.采用多种教学方法相结合 对于电子类课程,由于具有课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强等特点,采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味,教学效果不明显,教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来,尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习,教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题,教师仍然是课堂的主导,学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习,既完成了任务,达到教学要求,又提高了学生学习和思维能力。 2.实验课程采用项目教学法,激发学生学习兴趣 与其他学科不同,每一门电子类课程都有相关的实验课程,学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外,还需要开展一些综合性实验环节,以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目,如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分,各部分再组成一个设计项目,有能力的学生任项目组长,其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路,由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下,学生学习的积极性会被充分调动,实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高,为日后走向工作岗位积累经验。 四、结论 本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策,实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处,该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此,生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展,借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式,实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展,为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。 生物医学工程论文:提高生物医学工程专业学生职业认识之探讨 摘要:以安徽中医药大学生物医学工程专业为例,以市场需求为导向,以专业特点为基础,以岗位职能为目标,以教师能力为依托,以学生能力为根本,从五个方面就如何提高生物医学工程专业本科生职业认识作了探讨,使学生实现充分就业,完美择业。 关键词:生物医学工程;职业认识;医学影像技术 作为一个理工医相结合的高度综合性边缘交叉学科,生物医学工程崛起于上世纪60年代,并从80年代开始,全球生物医学工程医疗器械类产品销售额每年保持6-10%的增长率,因而被誉为产业界的“常青树”,是国民经济可持续发展的生长点。如此大的规模和市场,对人才的需求自然不言而喻。所以,大多医科类院校都开设生物医学工程专业,由于是新开设的专业,难以在较短时间内形成一套系统的人才培养模式。这就造成了经济社会的求贤若渴、高校教育的捉襟见肘、专业人才的凤毛麟角互相矛盾的局面。所以,有针对性地作好思想教育疏导工作,并循序渐进地指导学生根据主客观条件进行未来职业规划,发挥学生主观能动性,圆其成才梦,是新设专业的班主任、辅导员和任课教师以及学校各有关部门必须面临的重要课题。 经过调查研究,学生在不同阶段身心状态的突出表现为:初期缺乏对专业的认知,导致思想困惑迷茫;中期课程学习任务繁重,导致心理压力加大;后期就业前景不明朗,导致缺乏学习动力[1]。为了帮助学生消除以上的顾虑,本文以安徽中医药大学生物医学工程专业为例,对如何使学生对于未来求业择业有一个清晰而理智的认识作了探讨。 1 以专业特点为基础,培养什么人才 安徽中医药大学生物医学工程专业(医疗器械方向)是一个集数学、物理学、计算机科学、信息技术以及医学科学于一体的新兴专业。所学跨学科的课程,既有医学成像原理和电离辐射防护的知识,又有图像重建算法和图像后处理内容;既有理科工科知识,又有医科内容。合理的教学计划和科学的培养方式以具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识、熟练的实验操作技术,可以从事各类医学影像设备的研制、开发、技术支持的复合型高级专业技术人才为培养目标,使毕业生具备在医学影像技术及相关领域,从事产品研发、设计制造、经营管理、技术服务、教育培训等工作的能力。 此外,当今的医学影像学科向数字化、网络化、融合化、标准化的方向发展,高级人才也要与时俱进,掌握专业国内外学术发展动态,富有科学思维能力,勇于在专业前沿领域探索与创新,应具有使用新型功能设备和应用新颖科学技术的能力。 2 以市场需求为导向,需要什么技术 医学影像技术主要是指为开展医疗或医学研究,以非侵入方式获得人体某部分内部组织影像的技术与处理过程,为临床疾病诊断提供重要参考依据[2]。其中出现最早的装置是X线机,随着影像技术在不断地探索中改进,超声、磁共振、单光子等断层成像技术和系统的大量涌现,为医生在出示诊断中提供更为详细、精确的信息依据,涵盖了解剖、病理、功能、代谢等多个领域,更早、更准确地发现病变,也为临床制订治疗方案、评价治疗效果提供帮助。具体体现在:现代医学影像率先建设并实现了数字化与网络化体系,成为数字化医院建设的基础和重点;数字成像技术将数据远距离传输,实现远程诊断;从传统的显示宏观结构发展到反映分子、生化水平的变化,为彻底治愈某种疾病提供了可能;从单一的诊断学过渡到了诊断与治疗并举的临床学科[3];从简单的信号传导跟踪到实现定量成像;电阻抗成像作为无创无放射损伤的成像技术,既能显示形态改变又能反映功能变化;利用多模成像技术实现对疾病的早期诊断和活体病理成像;单光子发射成像和正电子成像根据医学的放射性核素示踪原理实现影像;无创、无害性的检查技术不断发展,辐射剂量的控制逐步得到强化等等[4]。时至今日,医学影像的应用领域已经遍布人体主要的器官和疾病类型,从神经疾病、代谢紊乱到心脑血管疾病、传染疾病,肿瘤诊治方面的应用也有相当进展。医学影像技术逐渐成为临床研究的可靠工具和活力平台。 3 以岗位职能为目标,从事什么工作 总结近些年生物医学工程专业本科生的就业去向分析可知,从事本专业相关工作的毕业生主要集中在三大领域,综合性医院、医疗器械企业和医疗器械监督管理部门。 3.1 综合性医院的放射科、放疗科、设备科、核医学科 从事医学影像设备的应用、管理和维护工作,主要涵盖以下4个方面内容:①具有常规放射学、超声医学、核磁共振及CT等系统理论知识与操作技能;②具有临床医学、基础医学及电子学等有关理论知识;③在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用;④比较熟悉医学影像学各专业分支前沿技术及发展趋势[2]。其中,理论知识内容在本科教学过程能够充分体现,而技术应用及操作技能则必须在各功能科室第一线长期工作并积累经验才能够获得,两者是相互制约相互促进的关系。对前沿技术的关注是医学影像技术工作者对自我提升的一个必然要求,也是为良好开展工作必须做到的知识储备。 3.2 中外医学影像设备研发机构和生产经营企业、教育培训机构 相关工作岗位主要包括市场和销售、研发和技术支持,产品注册和产品质量检测。前两者对从业者个人能力的整体水平要求较高,如沟通交际和处事应变能力,从事产品营销和市场推广等工作;中间两者看重专业素质,从事产品研制、开发设计、维修保养等工作;后两者主要是在品管部门,需要熟悉产品质量监管相关的法律法规,从事质量检测、控制和监督工作,了解产品注册要求和撰写标准并能独立完成产品注册、申报、体系认证等工作。 3.3 医疗器械监督管理部门 主要工作职责包括:组织拟订医疗器械注册管理制度并监督实施;组织拟订医疗器械标准、分类规则、命名规则和编码规则;拟订医疗器械注册许可工作规范及技术支撑能力建设要求并监督实施;组织拟订医疗器械生产、经营、使用管理制度并监督实施,拟订医疗器械互联网销售监督管理制度并监督实施;组织开展医疗器械不良事件监测和再评价、监督抽验及安全风险评估;拟订问题医疗器械召回和处置制度等[5]。 4 以教师能力为依托,具备什么知识 生物医学工程本身是一门多交叉学科,教师具有多元化的学科背景对于研究和教学是至关重要的。在注重多种知识和技能的复合的同时,将生物医学与药学、化学、统计学、材料学、电子信息学等相关学科有机结合起来,努力将其他学科的思维方式引入到生物医学领域中来,并将这种优势带到学生的学科设置以及综合实验当中,去启发学生的思维。理工科背景的教师深入临床接触病例,医科背景的教师参加理工科理论培训,任课教师深入行业调研,企业专家走进校园,充分利用不同学科、不同领域间的优势进行教学和科研,为共同促进学科发展起到了强大的推动作用。 5 以学生能力为根本,锻炼什么技能 理工医相结合是生物医学工程的专业特色,在知识结构上培养既懂医学又掌握工程技术的复合型人才,也是社会的需求。学生主要学习电子学、机械学、光学、计算机,医学等基础理论知识、医学电子仪器的系统设计、医学影像设备的系统设计以及产品质量检测标准和风险评价方法,接受典型医疗器械应用的训练,系统地掌握生物医学工程领域宽广的基础理论知识和专业技能,成为具有较强实际动手能力的应用型人才。他们的特点应该是具有较强的技术思维能力,擅长技术的应用,能够解决实际中的具体技术问题,他们是现代医疗技术的应用者、实施者和实现者[6]。 此外,以能力为导向的职业素质、可持续发展能力和为产业服务的技能,这些综合素质在学生的未来的职业生涯中影响深远。尤其是对科学教育和人文社会科学教育方面的深切关注,会为学生今后在广泛领域发展创造条件。 总之,以生物医学工程专业为代表的新兴边缘学科自身特性决定了该专业毕业生就业面临诸多挑战。学校要在学生的职业规划工作上下功夫,多管齐下解决生物医学工程专业本科毕业生就业问题。同时,学生要多角度充分认识专业背景及就业前景,根据市场行情及时调整就业预期,实现完美“择业”。当然,新兴边缘学科的毕业生要想实现充分就业,还有很多功课要做。我们只有以市场需求为导向,结合生物医学工程的专业特点培养学生,才能早日实现才尽其用。 生物医学工程论文:生物医学工程专业学生创新能力培养的探讨 摘要:新时期国家现代化建设和科学技术发展的需要对人才的培养提出了更高的要求,尤其对于生物医学工程专业来说,如何培养高素质创新性人才是专业建设的重大命题。本文通过其他高校该专业创新能力培养模式的对比,从制度保障、创新实验室建设、学生基础三方面对广东医学院生物医学工程专业学生创新能力的培养进行了初探。 关键词:生物医学工程;创新能力;人才培养 在科学技术飞速发展的今天,创新意识和创新能力越来越成为一个国家竞争力和国际地位的最重要的决定因素。改革开放以来,我国创新能力有了很大提高,特别是2015年我国药学家屠哟哟获得诺贝尔医学奖,更加坚定了我国工作者在创新道路上的信念和追求。但是,我国创新能力和国际先进水平的差距较大,因此培养青少年特别是大学生的创新能力,对我国的发展具有重大意义。 生物医学工程学是一门理工医相结合的交叉学科,它旨在培养工程技术基础好、医学基础知识扎实、具备医学与工程技术结合能力的高级技术人才,要求学生具有生物医学领域中的研究和开发的基本能力。而作为本专业的在校大学生,如何培养其的创新能力和动手能力,是一所大学最重要的教学改革内容之一。 一、高校生物医学工程专业创新能力培养模式的对比 目前,我国约有110所高校设立了生物医学工程专业[1]。很多学校依托自然科学、工程技术或医学等方面的优势,结合其他学科发展该专业,因此不同学校在生物医学工程专业人才的培养上会各有侧重与特色,这种特色也体现在人才创新能力的培养上。如较早开设生物医学工程专业的东南大学最早开创了一贯制本硕连读,并不断探索复合型人才培养模式,采用早期独立实验教学去提高学生的科研创新能力和综合实践能力[2]。第三军医大学旨在培养合格的军事生物医学工程人才,以适应部队卫勤保障建设需要。通过构建基本技能―综合技能―设计技能―创新技能4个层次、基础课程实验―综合实践课程―创新性课外科技活动―实习―毕业设计5个类型的课程培训体系培养学员的创新实践能力,并建设了创新实验室服务于学员专业学习阶段,进一步提高其应用军事生物医学工程方法解决相关问题的能力和创新实践能力[3]。华南理工大学对该专业学生的培养则体现了理工类院校的特色,形成了以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系,并充分利用珠江三角洲医疗器械及技术服务产业密集的优势,开办校企合作,为学生实践能力和创新能力的培养提供更大的平台[4,5]。南京医学大学针对医疗卫生行业对工程技术人才日益增长的需求,确立了“医用导向型”创新人才培养目标,搭建“医工融合”式的课程教学平台和实验教学平台,并实施了“认知体验,实践锻炼,深化拓展”三阶段递进式创新能力培养体系,为医疗卫生系统培养并输送适合行业需求的人才[6]。 我校的生物医学工程专业创办于2003年,在借鉴老牌院校办学经验的同时,结合我校实际情况不断探索更适应医学院校培养工程应用型人才的办学经验,并从三方面构建了本专业应用型人才的工程实践能力培养体系[7]。首先通过理论课教学的改革,如电子类课程的改革,重点引导和培养学生运用所学知识去解决问题的能力;其次,在实践教学改革中突出工程实践能力的培养,如独立开设专业课程设计,以设计某个典型的医疗仪器为主线,培养学生工程实践能力的综合素质和创新精神;最后,改革传统的毕业设计方式,得益于珠江三角洲的有利条件,我们开辟了一批实习基地,学生的毕业设计将与现实的工作需要相结合,增强了面向市场的技术应用意识和学以致用的综合能力。近年来,在培养学生工程实践能力的基础上,为加快培养适应区域经济社会发展需要的拔尖创新人才,我们开始着力于学生创新能力的培养。 二、我校生物医学工程专业创新能力培养模式的探索 1.制度保障。我校于2010年颁布了《广东医学院大学生创新实验项目管理办法》、《广东医学院大学生创新实验项目实施方案》等相关章程,指导我校大学生创新实验项目的实施。章程规定每年评审立项一批校级大学生创新实验项目,以校级项目为基础重点申报一批省级大学生创新实验项目。该项目的实施激起了本校学生对创新实践活动的热情,并于2014年版的学生手册中添加了“广东医学院大学生创新创业能力培养与素质拓展学分认证实施方案(试行)”去进一步提高学生参与该活动的积极性。同年,在本科专业教学计划修订中,生物医学工程专业的培养目标及培养要求也体现了重视学生创新能力培养的精神。此外,学校配套了相关经费支持并保障项目的顺利开展,开放各类实验室与重点实验室向参与项目的学生免费提供实验场地、实验仪器设备和技术服务。 2.创新实验室建设。我专业原有基础实验室、综合实验室各3间,大型医疗设备实验室1间,主要用于实验教学;另有生物医学工程研究室、生物医学工程光电子实验室各1间,是教师进行科研项目的场所。前者的实验内容体系由原来的“基础型、验证型”扩展至“设计型、综合性”,此种改革在一定程度上锻炼了学生的实际动手能力,但对于学生创新能力培养的力度不够深入,因为其只在上课期间面向学生开放。后者教师会吸收部分优秀学生参与自己的研究项目,但受众面小,也不利于培养大多数学生的创新意识及创新能力。鉴于此,在学校及学院领导的指导和支持下,我们于2013年12月开始筹建生物医学工程创新实验室,并于2014年5月投入使用。 创新实验室的一个最大特点是采取全天式开放,确保最大化地提供学生的实验学习时间,而且它面向本专业的所有学生开放,这种模式充分调动了学生的积极性和主动性,让每一位学生都有平台进行工程实践和科技创新。创新实验室在管理上采取了“专业教师指导为前提,医学电子协会自主管理为主,技术人员管理为辅”的方法。医学电子协会的会员是来自于本专业的学生,其负责实验室的日常开放管理,包括安排学生值班、出入人员的登记、仪器设备的使用管理和实验耗材的使用登记等。技术人员每周对实验室的设备进行检查维修,以确保仪器的正常使用。良好的设备是培养学生动手能力、创新能力必要的物质条件,创新实验室在创建之初配备的设备就综合考虑了它们的实用性和先进性。另外,其他实验室的专业实验设备除了满足正常的教学和科研外,也会提供给创新实验室。 3.学生基础。创新实验室的使用者为本专业的所有学生,包括大一、大二、大三和大四,因此其掌握开展相关训练项目的理论基础,并具备一定的仪器设备使用基础。针对一年级学生,医学电子协会定期举办单片机、JAVA语言等的培训活动,考核结束后学员将进入大二、大三学生的项目组学习,在实践中培养其分析问题、解决问题的能力。这种方式既打消了一年级学生不自信的心理,为其独立开展创新实验活动打基础,又对项目研究起到了传承的作用,使其能往更深入的方向展开。在相关的竞赛活动结束后,医学电子协会举办专门的经验交流会进行切磋学习。对于学生的创新实践项目,我们还配备了专业教师提供指导。这些举措培养了学生的创新意识,提高了实践能力,吸引了越来越多的学生参与到各项竞赛项目中,如每年的广东医学院大学生创新实验项目、各级别(校级、省级、国家级)的大学生创新创业训练计划项目、信息工程学院项目设计大赛等。近年来,本专业代表我校赴赛的团队在东莞市大学生电子设计竞赛、广东省大学生电子设计大赛等竞赛中都取得了不错的佳绩。 三、结语 目前,我们对本专业学生创新能力的培养主要基于创新实验室平台,以参加各种活动项目为途径去锻炼学生的创新思维能力、自主学习能力和解决实际问题的能力,并取得了一定的经验和成效。经过创新实践培养的学生获得了用人单位的广泛认可,但在创新实践能力培养的深度上还需进一步加强。因此,我们下一步计划与研发力量较强的公司企业达成联合培养协议,启动本专业的“卓越工程师”培养计划,构建符合我校特色、体现区域优势的创新型人才培养模式。 生物医学工程论文:生物医学工程(再生医学)专业本科生联合培养模式的建立 摘 要 生物医学工程(再生医学)专业是以“再生医学”为主要内容的特色专业,该专业在国内外属于前沿学科,具有独创性和先进性。此专业是一门创新能力要求非常强的专业,要求从事该专业的人要具有“创新性思维”;此专业又是一门多学科有机融合的专业,要求学生综合掌握生物学、医学、工程学等多学科的理论知识并加以综合运用。 关键词 生物医学工程 本科生 联合培养 建立适合的培养模式,以培养“创新性思维”人才为目标,建设一个以现代生物医学工程技术为基础、以再生医学为主要内容、以服务于生命科学领域的创新性研究和临床再生医疗实践为宗旨、面向21世纪的生物医学工程专业显得尤为必要。 1联合培养生物医学工程(再生医学)本科生模式的建立 本专业的学制为五年,学生有13个月的时间进行毕业实习。因此我们积极鼓励学生到其它单位进行毕业实习,尤其是中科院系统,参与所在单位的科研项目,从而提高学生的培养质量。同时与部分科研院所和高校签订了联合培养协议,保持良好的人才输出状态。为拓展学生的思维、提高学生的实践能力搭建了一个良好的平台。目前毕业实习校内实践基地包括再生医学科学研究所、白求恩医学院、生命科学院、病理生物学教育部重点实验室、分子酶学工程教育部重点实验室;校外实习基地包括中科院广州生命健康与医药研究院、复旦大学遗传工程国家重点实验室、协和医科大学生物医学工程研究所、中科院遗传与发育生物学研究所、中科院北京基因组研究所、北京大学生命科学学院、中国协和医科大学药物研究所、北京师范大学生命科学学院、中科院上海神经所、中科院高能物理所纳米生物效应与安全性联合实验室、复旦大学神经生物学研究所等,每年按期派出1-2名本科实习学生到各基地实习。 2继续深化人才培养模式改革 为了满足我国“再生医学”事业对专门人才的需求,我专业将继续深化教学改革、在总结以往教学经验的基础上,合理调整课程体系,根据该领域对人才的需求搭建人才培养模式平台,为经济建设和社会发培养高素质、创新型的研究人才,满足日益增长的生物医学工程专门人才的需求。 2.1加强教师队伍建设 加强教师队伍建设,改革教师培养和使用机制。建立一支了解社会需求、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专兼职结合的教师队伍。在未来几年,本专业拟充分利用各种条件,采取走出去、请进来的办法,有计划、分步骤地选拔优秀教师到国内外知名高校和科研院所进修学习,邀请知名学者来院讲学,加强交流与合作。进一步加大外聘客座教授、兼职教授、长期及短期外聘教师进行授课的力度。另外,学院与合作单位中科院广州生物医药与健康研究院已达成意向,拟充分利用该单位的资源优势,与吉林大学共建再生医学系。 2.2建立学校、用人单位和行业部门共同参与的学生质量考核评价机制 建立学校、用人单位和行业部门共同参与的学生质量考核评价机制,对每个毕业生都进行素质和能力的跟踪调查,为进一步改革教学方案提供依据。具体方案是:采用深入用人单位调查,邀请用人单位座谈,请毕业实习指导教师、用人单位及行业部门主管填写毕业生质量调查表等多种形式,进行学生质量考核评价。对每个学生给出具体评价结论和评价结果。 3人才培养质量及社会评价 经过几年的实践和努力,我院生物医学工程(再生医学)专业本科毕业生取得了可喜的成果。有超过四分之一的学生被免试推荐攻读硕士学位研究生或硕博连读研究生;有5名毕业生获英国爱丁堡大学、美国新墨西哥大学、加拿大女王大学等国外著名大学全额奖学金,攻读博士学位。其余大部分毕业生考取硕士研究生,录取单位都是国内重点高校或中科院系统国家级重点实验室,大部分是国内生命科学研究领域的权威单位;指导教师中,有多名院士、“长江学者奖励计划”特聘教授。 (1)2008届毕业生李坤同学于2013年8月在Science上以第一作者身份发表研究论文。 (2)2008届毕业生任婧同学于2011年6月在神经科学领域SCI影响因子最高的期刊Neuron上以第一作者身份发表研究论文。 (3)2012届毕业生骆一铖应邀赴美国冷泉港实验室进行为期13个月的毕业实习,毕业后留在美国冷泉港实验室工作。 (4)2014届毕业生白扬同学成功获准赴美国哥伦比亚大学进行毕业实习。 (5)2008级生物工程专业本科生张旭浩同学,于2012年10月参加在俄罗斯阿穆尔州布拉戈维申斯克举办的“第二届阿穆尔地区国际科学大会”,其主持完成的本科生大学生创新性实验计划成果“DCC-ADD基因转染诱导结肠癌细胞凋亡及其机制”在会上进行学术交流,并获“学术成果创新奖”一等奖。该研究成果以第一作者身份发表SCI收录论文及国内核心期刊论文各1篇。 以“再生医学”为主要内容的生物医学工程学,是21世纪生命科学的主要发展领域。由于其对于阐明生命本质和在国民经济发展中的重要地位,世界各国都在竞相加强该领域的理论探索和应用研究。我国在“十二五”规划中,更是将其列为优先发展的重点领域。但是,由于我国的教育体系中尚未设立“再生医学”专业,95%以上的从事“再生医学”研究和实践的从业人员,是由生物学、临床医学或生物化学等专业改行的,真正接受过“再生医学”生物医学工程专业系统训练的人员极少,高层次研发型人才尤其匮乏。因此如何建立科学合理的再生医学人才培养模式,是我们今后主要面临的一个课题。 生物医学工程论文:根据兴趣培养生物医学工程专业本科生的教学探讨 摘 要: 生物医学工程本科专业方向成为专业建设中的重要问题,通过组建生物、医学、物理、化学、实践方向的兴趣小组,本专业学科建设和学生能力都得到极大提高,对新专业学科发展起到极大的促进作用。 关键词: 新专业建设 学科发展 兴趣小组 生物医学工程 生物医学工程是一门新兴的交叉学科,综合生物学、工程学和医学理论和方法,在各层次上研究生物系统的状态变化,并运用工程技术手段解决临床医学中的关键问题。要求学生掌握宽广而扎实的电子学、生物学、医学理论基础,能在理、工、生、医等学科高度交叉中进行前沿科学研究、知识创新,产学研结合,并推动相关科学技术发展,以满足我国对生物医学工程领域高级人才的需求。生物医学工程属于工学门类,是生物医学工程专业一级学科。 本学科是利用生命科学、医学、电子信息科学等领域的最新研究成果用于生物信息工程、生物电子工程、大型医疗仪器系统、现代医疗监护系统等领域的科研工作。工程硕士学位授权单位培养从事生物医学信息检测、医用仪器、医学影像、生物电子学、生物医用材料等方面研究开发、生产制造、检测与控制、管理与维修的高级工程技术人才。生物医学工程领域研究和人才培养侧重于生命科学、电子信息科学、医学等的交叉和渗透。该领域是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新基地,是与21世纪生物技术产业形成和发展密切相关的工程领域,是关系提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。 天津工业大学生物医学工程专业是一个年轻的、处于高速发展中的理、工、生、医交叉融合的新兴学科方向。生物医学工程专业作为电信学院的新兴专业,近年来发展迅速,有较大的发展潜力。专业下设5个实验室,医学仪器及设备实验室、医学成像及光谱成分分析实验室、生物医学电子学实验室、医学建模与仿真实验室、膜片钳实验室,拥有一批踏实肯干、敢于创新、勇于攻关的年轻科研人员,并将不断吸引其他相关学科的硕士、博士研究生、博士后等进行学科交叉的研究工作。科研方面利用人体信息检测技术与智能服装相结合,设计出检测、监控、调节人体状态的一体化智能服装;膜片钳方向主要进行生物物理和生物化学方向研究,同时与天津大学和天津各大医院开展密切合作,在医疗仪器研制和临床实验等方面积累一定的经验和成果。 本专业开设的主要课程有:C语言程序设计、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、大学物理、分析化学、高频电子技术、医学基础、工程光学、信号与系统、数字信号处理及DSP技术、通信原理、嵌入式系统、生物医学电子学、生物医学光子学、医学成像新技术、无线传感网络、生物医学仪器设计基础等。本专业毕业生可以在国家机关、医院、国防、科研机构、学校、工厂等企事业单位从事医疗产品设计、研发和管理工作,服务于天津医疗产业联盟的发展需求。本专业学制四年,学生毕业后可获得工学学士学位,本专业具有硕士学位授予权。 在本科生人才培养方面,本专业也是广开思路,在大一刚入学就进行思想教育,根据学生兴趣对其未来发展进行规划,由于本专业是一门新兴的交叉学科,因此学生喜欢的专业方向也不一样,有生物、医学、电子等设计物理、化学等不同方向的需求,学生提出的就业方向也不完全一致,区别于传统的专业学生,如电子信息工程专业学生虽然兴趣不统一,在专业方向上容易把握,而生物、医学、物理、化学等涉及的学科更多,对新专业教学提出新挑战。如何适应不同学生不同需求,我们系的老师进行了深入探讨。 在建立新专业的过程中为了适应课程体系建设,教师队伍组建没有按照传统电子通信方式,而是从生物、医学、物理、化学几个方面引进不同背景、不同专业的教师,他们中的大部分都具有海外研究背景,更了解各个方向的国内外发展方向,因此最终我们决定由具有生物背景的老师建立生物组,具有医学背景的老师建立医学组,具有物理背景的老师建立物理组,具有化学背景的老师建立化学组,实践能力强的老师建立实践组,一届共招收50人左右,这样每个组的人数定在10人左右,实践组人稍多,这样可以弥补生物、医学组由于设备仪器不足带来的问题,这两个组规模稍小,大约5~7人左右,在大一下学期进行兴趣小组分组,根据不同需求,各个小组配备了不同老师和学生,这样学生由于兴趣不同在学习上的态度问题就解决了,老师可以有更好的学生资源,学生也愿意学,老师也愿意带,新专业组建不到两年的时间,我们专业取得了很大的成绩,由于老师有人,学生愿意学,设备资源得到了充分利用,以前用得少的设备得到了极大的利用,在最近1年多时间中,老师在科研上取得了很多成绩,拿到了国家级、省部级项目5项,30余篇,学生在各类不同类型竞赛上获奖10余项,在教改立项、师生合作教学资源建设、师生合作项目、全国大创上都取得了很多成果,并且与中国科学院生物医学工程所拿到天津市医学电子诊疗技术工程中心,为本专业建设提供一个更高的平台。 因此,本文认为生物医学工程学科专业跨度大,学生带着更多方向学习这个专业,老师方向更为广泛,我们通过兴趣引导学生,结合教师的专业特点,可以提高学生学习兴趣,让学生大一就进入实验组中,不仅可以提高学生的实践能力、专业能力,而且促进整个学科发展。因此从兴趣出发组建不同兴趣小组是生物医学工程专业本科生培养的更好思路。 生物医学工程论文:生物医学工程专业实验室建设与管理探究 摘 要:在生物医学工程专业的本科教学中培育具有创新能力的学生对于我国生物医学工程学科的发展与进步具有重大现实意义,培养具有创新能力的本科生也是提高学生就业能力的需要。该文通过对生物医学工程专业实验室现状的分析,提出了实验室建设的目标和基本思路,探讨了有利于学生研究性学习与实践的环境等方面进行实验室建设的方向,管理制度的建立,以及仪器设备管理等的规范化措施。向实验室建设与创新人才培养机制的科学化和规范化迈进,更好地满足国家对专业化创新人才的迫切需要。 关键词:生物医学工程 实验室建设 实验室管理 人才培养 在生物医学工程专业的本科教学中,如何培养不仅具备专业基础理论知识而且具备科学研究能力等的高级工程技术人才,对专业的发展和进步有着重大的意义。而实验室建设在学生的科学研究能力的培养上发挥着重大的作用。在实验室内,学生可以将课堂所学理论知识与实践相结合,培养学生动手动脑能力,发现课堂所学原理的真正所用,并在此基础上进行创新。因此,建立设备齐全、技术成熟以及管理科学、创新的实验室对于提高教学水平具有重要作用。 2 专业实验室的发展现状 十余年来随着生物医学工程专业实验室的不断发展壮大,管理方法落后、管理体系不健全、管理制度不完善等各个方面的弊端也不断暴露。 2.1 实验室设置理念陈旧 生物医学工程专业实验室的设置是根据培养方案的课程设置,分类归纳后对应相关课程建立的。这类实验室对于多学科交叉融合的专业在实验教学中显出力不从心。有些实验室所承担的教学任务太少;有些实验课程安排混乱,上课时间交叉,导致学生实验连续性差,不仅造成实验器材的浪费,同时学生的实验效果也会受到影响。 2.2 实验室管理人员的短缺 由于高校学生扩招及专业让人才的短缺,导致专门的实验室管理人员的缺乏。目前,生物医学工程专业实验室的有些实验室是由理论教师兼顾管理,这就在一定程度上造成了管理上的混乱,严重影响了实验室功能的发挥和完善。 2.3 实验设备的购置不合理 专业实验室的实验设备的购置,不仅要满足实验课程所需,还需要在专业性、实用性和创新性方面有所考量。目前,有些仪器设备使用率太低,不能充分运用到本科教学和科研活动中,造成了资源浪费。 3 专业实验室的建设与管理措施 实验室建设包括硬件建设和软件建设两个方面,硬件指的是实验室环境、实验设备等[1],软件管理包括建立健全实验室的各种规章制度,培养具有较高业务水平和高素质的实验室技术人才等[2]。根据生物医学工程的学科特点及实际情况出发,提出了几点改革措施: 3.1 教学团队型实验室设置 为了避免实验室使用不当、管理混乱的状况,提出利用实验教学团队来配置实验室的措施。由执行实验教学的骨干教师,可进行实验设备开发、维护的实验技术人员和进行实验室日常管理的实验人员组成的一支结构合理、相对稳定、业务过硬的实验技术队伍[3]。每个教学团队配置一个教学研究实验室,必修课程之外,各个实践环节由团队教师带领指导。这样,学生能够始终跟随教师参与到真正的科学研究当中,对于实验仪器也能充分利用,充分发挥实验室的功能。 3.2 完善设备管理机制 实验仪器设备的管理直接反应整个实验室的水平和管理效果。实验仪器从采购、收货、入库、验收到使用等各个环节都必须明确到个人,不要采购一个人,验收又一个人,导致有些设备在各个环节上都容易出现问题,而追根溯源却无从查起。仪器设备的专人负责到底制度,避免了乱买仪器,验收松懈,责任推诿等现象,充分实现仪器设备的功能,提高使用效率。 3.3 利用科研牵动实验教学内容改革 当前,单一的实验课程教学已经不能满足专业化创新型人才的培养,光靠一些经典成熟的实验已经不能激发学生学习兴趣和创造能力。在理工类的专业中,科研项目是教师提高业务水平,推动学科发展的重要手段,在科研项目中挖掘专业实验项目必然成为实验教学内容改革的重点。 4 结语 实验室建设是一项长期的、基础性的工作[4]。同时。实验室管理工作又是一项技术性很强的工作,有许多问题需要进一步探讨。该文针对生物医学工程专业实验室的管理提出了四个方面的改革建议。期待生物医学工程专业实验室建设改革的探索将继续在实践中不断完善,在完善中不断发展。 生物医学工程论文:生物医学工程专业临床带教体会 [摘要]结合现代数字化的医学影像技术学的发展特点,探讨生物医学工程专业临床带教的的心得体会和方法。在实际工作,努力做到有的放矢、针对临床带教中存在的问题,不断的改进带教方法,不断提高学生综合素质。达到在生物医学工程专业临床教学中收到良好效果的目的。 [关键词]生物医学工程 影像技术 数字化 带教体会 临床实习是学生理论联系实际的重要桥梁,是医学知识从理性认识到感性认识的飞跃。如何将书本的知识应用于临床,为影像技术服务,是影像技术专业学生的职责。现阶段影像技术已从传统的X线摄影技术发展为CT、MRI、CR、DR、DSA、PACS 等高端影像技术,正逐步从单一学科向多学科交叉渗透的方向发展。需要掌握医学影像、外语、计算机、电路等多门专业知识的复合型影像技术人才。我院为集医疗、教学、科研、预防等为一体的三级综合性医院,是省内多所大专院校的临床教学医院及临床实习基地,每年有多所大专院校实习生来院进行临床实习,现就如何带教好医学影像技术专业实习生进行探讨。 一、生物医学工程专业实习的现状 现在一般生物医学工程专业学生的临床实习时间为三到六个月,进行医学影像专业全科学习。学生进入各实习科室后,由教学秘书进行各科室轮转安排,当值的技师指导参与日常的医疗行为。在工作中,发现生物医学工程专业的学生实习工程中存在着一定的问题:1)对学生要求不严,临床技师忙于医疗服务,不能系统的讲解仪器的性能、操作等,只能遇到具体的病例具体指导,就会导致学生掌握细枝末节,不能整体掌握仪器的情况出现。2)由于生物医学工程专业的学生毕业后不一定从事影像技术操作,学生学习的热情度不高,组织纪律性不严。3)学生的基本功不够扎实,对影像技术的综合运用,比较影像学的知识掌握的比较欠缺。 二、生物医学工程专业实习过程中的注意事项 1)实习前的服务理念培训 实习生在学校接受的是专业知识学习,很少有服务理念,而进入实习医院后,将成为医院员工的一部分,实习生言行举止将直接影响医院和科室的形象。其中,个人形象、与患者的语言交流、如何接听电话、如何应对常见的投诉或意外情况是培训的关键,是带教的重要部分。我的体会是实习生的服务意识培训要达科室的标准才能进入专业岗位,才能与患者及带教老师交流。 2)严格详细的带教计划 大型综合医院影像科一般X线、CT、超声、MRI等专业岗位。各专业岗位的工作内容和实习要求不同,实习生又分为专科和本科两个层次,实习时间又有三个月、半年,每个实习年度进入影像科的实习生人数也不一样,因此,要使每个实习生能够相对公平地在各专业岗位获得相当的实习机会。即每天进入一个岗位的人数、实习时间、实习教师、实习资源等基本一致,实习前制订严格详细的带教计划十分关键,计划包括《全体实习生年度实习安排总表》和根据总表制订的《每个实习生实习安排及考核表》,总表将每个实习生对应一个唯一编码按照实习时间长短及专业岗位编入表中。保证实习机会的公平和实习秩序。个体表则严格规定了各实习生在各专业岗位的实习次序、进人时间、结束时间、专业组长确认签名、实习评价、备注中的实习要求等,个体表由实习生进入新岗位时交给岗位组长.以保证实习过程的完成和实习效果[1]。 3)实习生进入专业岗位相关的课题组 操作标准化并不意味着影像技术操作不能创新。新指标、新技术的临床应用价值探讨,同一疾病不同影像设备的诊断效果研究,疾病扫描参数的变化研究等,这些研究几乎是 无穷无尽的,需要影像技术及实习人员的参与。实习生通过一些简单实用的与专业岗位工作有关的研究的锻炼,一方面能更深入掌握实习知识,另一方面学习到了医学研究的方法。 4)强调专业英语和计算机学习的重要性 随着高新技术在影像技术领域的广泛应用,使得CT、MRI、CR、DR等医学影像技术进入高速发展的时期.在这些众多的高端仪器里,键面多是英文显示,并且计算机的功能和软件也在不断更新和提高,因此,有必要加大学生专业外语和计算机课程比重,提高影像技术人员的外语和计算机水平[2]。 5).适当增加到设备科轮转的时间 生物医学工程专业的学生毕业后会有相当一部分人从事大型仪器设备的售后维修工作。而临床实习过程中,实习生基本都在影像科轮转,掌握大型影像设备的同时对维修技能的培养有所欠缺。实习生到设备科学习,可以全面的了解医院的医疗设备情况,学习小型仪器设备的维修,更好的掌握维修方法,锻炼维修技能,对以后的工作有所帮助。 6)医院应加强师资队伍的培养 随着医疗竞争的激烈,医患纠纷的紧张,部分教师感觉到压力很大,少数教师会应付的心理,感觉教学任务,应付完就行了。还存在一些客观因素,比如影像科是按各功能单元划分,磁共振、超声、CT、X线诊断等各成体系,难免造成教师对各单元掌握知识的不全面,造成知识传输过程中的错误。加强师资队伍的培养可以从两个方面进行:一是实行影像科大轮转,可以使教师全面掌握大型影像设备的知识,掌握常见故障及解决办法;二是固定实习带教老师,医院制定实行带教老师培养政策,拓宽青年教师的知识面,加强对带教老师能力的培养。同时,在工资待遇方面给予奖励,提高带教老师的带教热情,增强责任感,带教效果将会有很大的提升。 三、总结 生物医学工程专业是理、工、医并重的工学学科, 培养的学生不仅能掌握大型医疗设备的影像技术操作、还要掌握仪器设备的维护、研发等,是未来医疗技术领域变革的先驱者。因此,21世纪培养的生物医学工程人才,不再是那种只会照片的操作技术人员,而是要既会操作各种先进仪器设备,又要会故障维修,要成为工程与技术兼修的影像技术人才。这也对生物医学工程的教学工作者提出了更高的要求,教学内容和教学方式也应不断更新和改进。 (作者单位:1.徐州医学院第二附属医院 影像科 江苏 徐州,2.徐州医学院 医学影像学院 江苏徐州) 生物医学工程论文:创新教育视角下生物医学工程专业医用物理学课程教学改革与实践 摘 要 以创新教育为目的,从教学内容、教学模式、实验教学和评价体系等方面对生物医学工程专业医用物理学课程的教学进行改革,取得良好的教学效果。 关键词 创新教育;生物医学工程专业;医用物理学;教学改革;实验教学 同志曾指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。”创新的主体是人才,人才的培养靠教育。唯有积极主动地实施创新教育,才能培养出具有创新精神和实践能力的高素质人才。创新教育就是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。 《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》(教高〔2007〕2号)和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》都强调,要着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。教育部、卫生部2012年5月联合的《关于实施临床医学教育综合改革的若干意见》(教高〔2012〕6号)中指出,更新教育教学观念,改革教学内容、教学方法与课程体系,创新教育教学和评价考核方法,推进以学生自主学习为导向的教学方法改革,完善以能力为导向的形成性与终结性相结合的评定体系。其根本目的是培养适应国家医学创新和国际竞争需要的高水平的复合型创新人才。 在创新教育视角下生物医学工程专业医用物理学的教学目标:不仅使学生掌握学习专业课程所必需的医用物理学基本理论、基本知识、基本技能,而且帮助学生树立正确的科学观念,启迪学生的创新思维,训练学生掌握科学的思维方法,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力。医用物理学是生物医学工程专业重要的基础课程之一,该课程的教学改革对该专业学生创新能力的培养至关重要。但由于学生对该课程不够重视,学习兴趣不高,再加上各章节之间联系不大,学生普遍反映很难学;而且学生刚刚进入大学不久就开始学习该课程,难以适应课程学习要求。如何在创新教育视角下搞好该课程的教学改革,就成为要不断探讨的重要课题。 1 更新教学内容、丰富教学资源 教学内容的更新与教学资源的丰富是教学改革最基本、最重要的途径之一,也是创新教育的基础与前提。传统的教学资源就是教师手中的几本书,非常匮乏。 教材建设 在创新教育视角下,对原有教材内容不断进行优化、重组、更新,多次修订出版《医学物理学》和《医用物理学》。这些教材适当降低了对高等数学的要求,删除了与医学联系不紧密的内容,精选了物理与医学结合的案列,压缩了篇幅;充分考虑到了教材的实用性、科学性、先进性和前沿性;重点阐述物理学的基本思想、概念、原理和方法,加强基础理论和基本知识在医学上的应用,克服了理论化、公式化等枯燥乏味、繁琐的内容[1],让学生在学习过程中真正体会到学有所用,更有利于学生自主学习。 将物理学史、医学史引入教材 在创新教育视角下,在传授物理知识的同时,特别注重物理思想和物理方法的介绍,其特色是“溯源通今”,将物理学史、医学史引入教材。在每一章后面介绍与本章内容有关的物理、医学、生命科学等诺贝尔奖获得者的成长经历及重大理论发现的经过或相关的新概念、新方法及新技术应用等,帮助学生树立正确的科学发展观,培养创新思维,提高综合素质及独立分析问题、解决问题的能力。通过问卷调查发现,学生普遍对改革后的教材反映良好。特别是每章后面的阅读材料,对学生来说,极大地开拓了视野,丰富了知识,提高了学习兴趣[1],激励了他们奋发向上、永攀高峰的信心和斗志。 将教研、科研成果充实教学内容 在创新教育视角下,将教研、科研成果及时充实到教学内容中,使教学与学科前沿相结合,从而形成科研促进教学的良性发展。出版适合PBL教学、案例式教学、任务型教学的《医用物理学》《医学物理学实验》等教材。在教学过程中,确保将最新的知识和信息传递给学生,根据医学中出现的新技术、新方法和医学生实际需要及时调整教学内容,拓展教育途径,促进教学质量和教学效率的不断提高。制作多媒体教学课件及建立网上教学资源库等,构建以纸质教材、电子教案和网络课程等为一体的立体化教材体系,极大地丰富了教学资源。 2 创新教学方法,丰富教学手段 在创新教育视角下,在转变教学思想,更新教育观念和教学内容的同时,还必须进行教学方法的有效改革,才能更好地发挥育人功能。传统单一的教学方法是以教师讲授为主的“填鸭式”教学,即以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心。传统的教学手段是一张嘴、一块黑板、几支粉笔、几张挂图,学生只能被动接受知识,导致学生缺乏学习主动性与自主性,缺乏发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力,缺乏创新意识与创新能力。 运用多种教学方法 在创新教育视角下,教学过程因材施教,提倡以学生为中心、以教师为主导的教学模式[2],如启发式、讨论式、提问式、PBL、CBL、基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学等。这些教学方法有利于培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及创新能力,真正达到“授人以渔”的教学目的,真正做到让学生不仅是“学会”,更重要的是“会学、乐学”,实现“要我学”向“我要学”的转化。 多种教学手段并存 在创新教育视角下,合理而有效地使用计算机多媒体辅助教学,做到多媒体辅助教学与传统教学手段的有机结合。通过PPT将各种声音、图像、视频等多种资料应用到教学中,使得教学内容富多彩,在一定程度上增强了学生听课的兴趣,提高学生学习的主动性,也增强了互动性,从而能够达到教学效果的最优化。还部分地开展了双语教学的尝试,教师的教案、讲稿及多媒体课件中的各级标题、专业名词等均采用中英文对照形式,讲授时以英文形式读写。通过双语教学,促进师生学习英语的积极性,提高学生阅读专业英文文献和技术资料的兴趣和能力,从而提高学生专业英语水平。构建讲授法、启发式、讨论式、PBL、CBL和基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学等多种教学方法并存,融计算机多媒体辅助教学、双语教学为一体的适应21世纪人才培养需要的新型教学模式。 3 改革实验教学,提高创新能力 传统的医用物理学实验存在内容陈旧、教学模式单一、方法简单等问题,而且医学特色不突出,过分强调本课程的系统性、完整性,忽视整体培养目标。这在很大程度上束缚了学生学习的主动性和创造性,不利于学生创新能力的培养。 改进实验内容 在创新教育视角下,组织教师每年编辑修订《医用物理学实验》讲义,使之更贴近医学实际:1)充分利用现有实验仪器和设备对原有实验进行改革,如非正常眼的模拟与矫正实验;2)减少过时的内容,增加新的生物信息测量技术内容,如生物机能实验系统的原理与应用、心电图机的性能测定、霍尔效应医用换能器原理与实验等;3)增加综合性实验和设计性实验的比例,进行创新性实验的尝试等,注重学生实践能力和创新能力的培养。并通过实验室开放,让学生多做实验,进一步培养学生的综合应用能力、创新思维和创新能力。 改革实验教学方法与手段 在创新教育视角下,在更新实验教学内容的基础上,又进行教学方法改革的尝试,将国际上流行的任务型教学模式(Task-based teaching,TBT)引入医用物理实验教学中,打破传统的实验教学模式,而代之以“设计任务―明确任务―完成任务―评价任务”[3]模式,采用多媒体技术和黑板板书、示教相结合的教学手段,从而培养学生提出问题、独立分析问题、解决问题及创新的能力。构建内容与医学实际联系紧密,采用国际上流行的任务型教学法和多样化教学手段,提高学生的综合素质和培养学生动手能力和创新能力的新型物理实验教学体系。充分发挥医用物理学实验课在提高生物医学工程专业学生自然科学素质、激发创新意识、培养创新精神、启迪创新思维和提高创新能力方面的重要作用[3]。 4 改革评价体系,发挥导向作用 传统的考核方式是单一的期末闭卷考试,注重对学生学习结果的评价,缺少对学生学习过程的监控,考核内容侧重于基本知识的记忆、理解,缺少反映知识的运用能力、创新能力的综合性、提高性题目,不利于学生分析问题、解决问题能力和创新能力的培养。 物理学课程考核评价体系 在创新教育视角下,按照医学生创新能力培养的要求,在对教学效果的评价中,突破传统的单纯期末闭卷考核的方法,采用开卷和闭卷相结合,加强对学生学习过程的监控,构建知识评价与能力评价相结合、形成性评估和终结性评估相结合的多元化评价体系,使评价内容多元化、评价方式多样化。课程考核分为理论考核、实验考核和平时考核三部分:理论考核占70%,着眼于考查学生的综合分析能力和解决问题的能力,并实行教考分离,期末由教务处统一组织;实验考核占20%,其中实验报告占10%,操作考试占10%,操作考试由教研室在课程学习结束后安排;平时考评占10%,包括上课考勤、课程作业(平时作业和写小论文)、课堂测验、抽查提问等。 PBL等教学模式教学考核评价体系 在创新教育视角下,在PBL、CBL、基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学及任务型教学模式教学评价中,采用有效评估标准进行。在以上模式的教学活动中,学生通过演讲报告会以PPT课件,或者通过小型展览会以书面报告形式来展示他们的学习收获与体会;评价主体上采用学生自评与互评、教师评价相结合;教学活动之前、教学活动过程中、教学活动结束后分别采用诊断性评价、形成性评价、终结性评价;评价内容上尽可能地将知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观目标纳入评价体系中,形成评价主体、评价方式及评价内容等多元化评价体系。经过几年的实践证明, 实施多元化评价较为客观、全面地反映学生对本门课程的学习情况,充分发挥教学评价体系的导向和激励作用,促进学生全面综合发展,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力,提高教育教学质量。 5 结论 创新教育视角下对生物医学工程专业医用物理学课程在教学内容、教学模式、实验教学、评价体系等方面进行改革,通过课后访谈和问卷调查发现,效果良好。学生感到医用物理学不再枯燥无味,而是非常有趣,与身边的生活和医学现象都密切相关[1];医用物理学课程不仅是生物医学工程专业学生学习后继专业课程的基础,而且对启迪学生的创新思维,训练学生掌握科学的思维方法,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力起着至关重要的作用。目前,潍坊医学院医用物理学课程已成为深受学生欢迎和喜爱的、在全院有较高知名度的校级精品课程。
物理化学论文:物理化学实验教学中绿色化学的渗透 摘要:科技为人类带来幸福的同时也带来了严重的环境污染问题,学生的化学实验也对环境产生着危害。保护环境必须深入人心。作为教育工作者,我们需要在教学过程中注重环境保护措施的实施,对学生进行绿色化学理念的教育和渗透,培养学生环境保护意识。物理化学实验教学过程中,我们从各不同角度进行绿色化学理念的实施和渗透,培养学生良好的环境保护意识。 关键词:物理化学实验;绿色化学;环境保护 科技将人类带入一个全新的时代,化学制造悄然的丰富着我们的生活用品、改变着我们的生活条件,我们生活在化学产品的世界。但是,化学在给人类带来幸福的同时,也为人类提出了一个严峻的问题-化学制造产生的环境污染:空气污染、水污染、核污染、白色污染等等这些同时也在威胁着人类的生存,因此,保护环境刻不容缓。绿色化学又称“环境友好化学”,是美国环保局于1991年首次提出,是指在制造和应用化学产品时应有效利用原料,消除废物和避免使用有毒有危险的试剂[1]。其宗旨是“利用现代化的相关方法与技术,从根源上减少以至消除在化学产品设计、制造与应用等一系列过程中伴随使用和产生的有害物质,使整个化学产品及其生产过程能最大程度的对环境友好”。社会的不断发展给环境带来越来越严重的污染,我们每个人需要尽自己最大的努力教育每一位学生从身边小事做起,这既是品德的教育,又是实施可持续发展的需要,更是对我们每个人的生命和健康负责。高校实验项目广,所用试剂繁多,很多重要实验都会使用有毒试剂,在这种情况下,只有将绿色化学观念融入到实际实验教学中,加强学生环境保护意识才能尽可能的减少污染源[2-3]。在药学等各专业学生的物理化学实验中,我们多角度的加强绿色化学理念的渗透和影响,培育学生的绿色化学和低碳环保意识,使学生在潜移默化中感受到绿色化学教育,降低对环境的污染。 1进行绿色化学教育的措施 1.1规范实验流程操作教育 在化学实验中,从实验的准备到实验完成,我们都需要使用化学药品,如学生不能自觉遵从相关规定和要求,如随意倾倒药品或废弃物,回收分类敷衍,则会对后续处理增加难度,因此,整个实验过程教师对学生进行实验室和实验操作规范教育非常重要。学生实验过程中,很多实验操作流程存在不规范的现象,例如做实验时仪器的润洗、洗涤等,学生往往易于用大量的溶液或水冲洗或润洗仪器,造成化学药品和水的大量浪费,排入下水道后污染水资源。因此,在每一个实验开始之前,教师需要对学生强调规范的操作过程,合理的用药量,这样既规范了学生的实验操作水平也提高了实验结果的准确性,培养了学生良好的实验习惯。 1.2合理改变实验条件,减少药品排放 微型实验具有仪器装置微型化和试剂少量化两个基本特点,是一种以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理和技术[4]。结合我校的物理化学实验室施资,我们对部分实验进行微量化改变。药学专业所开设的电导测定实验是测定两个不同浓度0.1mol/L和0.01mol/L醋酸溶液的电导率,我们以往在实验中往往使用的是50mL的小烧杯,学生润洗烧杯、电极往往随意的使用较多溶液,然而在本实验中,测定的溶液量只需要浸没电极即可进行电导的测定,过多的溶液造成了浪费,本着绿色化学的理念,我们采用规格更小的烧杯进行实验,这样同样可以很好的完成实验,同时可以减少学生对实验药品的过度浪费。溶解热测定实验中,一定量的硝酸钾或者氯化钾溶解在300mL水中进行实验,所用水和药品量较多。实验使用的测温装置是数字式贝克曼温度计,该温度计比一般的水银温度计具有更高的精度,只需要把感应探头端部插入溶液中即可进行温度的测定,不需要把整个感应探头都浸没在被测液中,我们调整实验测定药品的比例,减少用水量,同时保证实验的正常进行。 1.3进行药品的回收利用 化学实验过程中产生的废弃物如果直接排放会对空气、水、土壤等造成严重的污染。对废弃物的处理我们应该尽量变废为宝、化害为利,采用不同的处理方法。固-液吸附实验是一定量的活性炭对不同浓度溶液中醋酸分子的吸附,本实验中,大家往往把实验用后的活性炭轻易的丢掉垃圾桶,或倒入下水道,造成污染。实际上,活性炭是一种具有多种功能的药品,由于其具有强的物理吸附和化学吸附作用,常用于净水、脱色、过滤净化液体和气体等。活性炭可以反复使用,因为活性炭吸附到一定程度就会饱和,不再吸附,经过再次活化即可激活其吸附性能。本实验中,溶液中醋酸浓度比较低,吸附后过滤出来的活性炭,我们用水进行净化,然后再高温烘干即可重复使用或用作实验室的干燥剂。 1.4进行实验药品的循环使用设计 化学实验所产生的废气、废液等会对环境产生污染,随着高校招生规模的扩大,化学试剂的用量和实验室废物的排放量增大,培养学生的绿色化学意识,对我们环境保护具有重大意义。根据不同的实验特点,有些实验所使用的药品可以重复使用。如最大泡压法测溶液表面张力实验中,我们目前的学生实验中,实验室老师将不同浓度乙醇溶液配好,学生分取溶液进行实验操作,并在测完一个样品后即将测定液倒入下水管,在这个过程中,其实存在着很大的药品浪费。实际上,已用过的不同浓度的乙醇溶液可以重复使用。如果我们把每一组学生做完实验后的乙醇溶液进行回收,按不同的浓度收进不同的回收瓶中,后面做实验的学生可用这些溶液润洗毛细管和测定管,这样药品可以重复使用,减少浪费。在两组分气-液体系相图绘制实验中,需要测定不同组成的环己烷-乙醇体系的沸点,如果各实验小组每一次测定后的药品均倒入废液缸中,则会增加废液处理成本,增加水的污染和浪费。我们采用由实验室老师预先配置好不同组成的环己烷-乙醇体系,学生实验时直接由试剂瓶中取样进行测定,测完一个体系后再倒回试剂瓶中进行重复使用,由于该体系没有水,所以不存在测定药品被污染的现象,这样直接减少了废液的生成和药品的浪费及环境的污染。在化学平衡常数的测定试验中,反应体系水层含有碘化钾、碘、三碘化钾等药品,由于水与四氯化碳不互溶,因此,实验体系中四氯化碳层只含有碘单质,结合实验,我们可以把四氯化碳层溶液回收循环利用,通过改变浓度,当其它组做该实验时可以用回收的四氯化碳层溶液进行各不同实验体系分溶液的配置,从而减少四氯化碳溶液的排放。 1.5学生回收废液的实验设计 学生实验中,往往会存在大量药品排放,造成环境的污染,因此,我们在实验教学中,要注意教导学生节约药品,减少排放,降低对水及环境的污染。但是,说教并不能使学生在内心产生共鸣,只有亲自参与,认识才会深刻。提倡学生在预习实验内容阶段,思考如何减少废液的排放和药品的浪费,并在每一个实验的初始阶段作为题目让学生进行思考。例如化学平衡常数的测定中,我们要求学生思考并回答如何处理实验中使用的四氯化碳废液,学生可以根据自己认识,把自己的答案写在实验报告中,这个过程虽然看似无关紧要,但是可以起到减少浪费的警醒作用,并可促使学生在实验过程中注意各个环节对药品的合理使用。鼓励学生自主设计化学药品的循环回收利用流程,有利于提高学生的自主性,同时可以使节约环保观念及减少污染的理念深入学生内心,产生深刻的环境保护意识。 2结语 《21世纪议程》中明确指出:“教育是促进可持续发展和提高人们解决环境与发展问题的能力的关键”。可持续发展的关键问题是生态环境保护,而环境保护大计,环境教育为本[5]。在实验过程中,一个小小的实验环节的改变或许即可为环境减少一些被污染的压力。面对着日益严重的环境问题,我们每一位教师在抓教育知识的同时也要注重环境保护意识教育,向学生渗透绿色化学理念,使环境保护上升为一种素养。 作者:惠华英 雷志丹 范习之 张晓青 黄莺 李红 单位:湖南中医药大学 物理化学论文:多媒体在大学物理化学教学中的应用 一、多媒体在大学物理化学学科中的发展背景 物理化学是以实际的物理化学为原理,并以科学实验为基础,对产生的物理化学反应进行探索与归纳,并且对物理化学规律与理论进行研究的过程。多媒体教学是指现代化技术及手段在教育领域的扩展,现代化教学技术就是利用投影仪、摄像机及计算机多媒体设备的网络教学技术,多媒体教学改变了传统教学的面貌,使教学方式与教学结构发生了质的飞跃。在信息技术高速发展的时代,多媒体教学已引起了各大教育机构的高度重视,而且已经普遍应用于教学课堂之上,多媒体教学改变了以往教学中“学生难学,老师难教”的现象,并且利用动态形式将课本枯燥、规范的内容以动态的形式形象地展现在大家面前,改变了传统的“一支粉笔、一本教科书”的教学方式。多媒体教学为课堂教学增添了想象的空间,同时激发了学生对学习的兴趣,但是多媒体教学也是一把双刃剑,多媒体教学虽然提高了教师的教学效率,但是也存在一定的弊端,因为传统教学可以根据学生对知识的吸收情况随时调整学生的学习进度,更改教学计划,但是多媒体却具有高效率、高吸收的特点,降低了学生学习的兴趣。如何把学生对学习突发的灵感运用到教学中去,注意教学质量的同时提高教师的教学效率是我们亟待解决的问题。 二、多媒体教学是时展的必然趋势 物理化学是一门以实验为基础的学科,实验教学质量的好坏直接影响着整个教学过程。而采用多媒体教学是实现现代教学的必然趋势,能够使教学程序向多样化及科学化发展,为教学事业带来质的变革。(一)多媒体教学更新了实验书本教学的理念。传统教学以巩固与掌握知识为出发点,对理论进行分析与探讨,书本教学学习气氛枯燥,让学生产生了逆反的心理。而多媒体教学能够利用视觉轻松的文字效果绘声绘色地在多媒体上勾画教学理念,把握教学重点,能够在教学的同时轻松愉快地与学生进行交流,增加了物理化学教学的生机与活力,大大提高了教学效果,同时也提高了老师的教学效率。(二)多媒体动态教学也可以形象地表现物理反应过程及物理外压变化系统内部分子变化的规律,让学生深刻地认识到事物反应产生内部空间变化的密切关系,建立了学生的空间想象力,为巩固研究结果奠定了理论基础。多媒体教学打破了书本知识抽象难懂的理论模式,为教学提供了有力的教学模式保障。(三)多媒体教学让物理化学理论数据更加准确,同时使数据处理层面更加简单化。多媒体教学加强了学生实验操作的规范性,解释了物理化学的探索研究性。实验带有失败及危险的元素,而多媒体技术的模式实验工程,可以更加深刻地让学生正确理解实验操作的流程与重要性。 三、多媒体教学发展的不足 多媒体教学解释了物理化学的探索研究性,分解并简化了物理化学实验的可操作性,但由于多媒体教学的多样复杂性,多媒体教学也存在一定的弊端。(一)传统教学可以根据学生对知识的吸收情况随时调整学生的学习进度,更改教学计划,书本理论知识对于物理化学公式的推理要求必须具有严密的逻辑理论性,对教学的实际反映情况进行有效反馈,但是多媒体却具有高效率、高吸收的特点,让学生与知识沟通之间产生了沟壑,容易让学生产生逆反的心理。(二)多媒体教学不利于青年教师的全面发展,青年教师通过网络实现了教育知识的共享,但忽略了对传统科学技术知识的钻研与探讨。 四、多媒体教学的注意事项 (一)多媒体教学课件制作中需要花费大量的时间对图形颜色及版面动画的渲染效果进行修改,在实际教学中,教师应根据教学实际情况决定是否利用多媒体,做到因课制宜,不能过分依赖多媒体技术,而忽略了实际教学中对理论知识的探讨与研究。(二)多媒体教学只是辅助教学的一种手段,教学中必须遵循教师为主导,学生为主体的教学方式,多媒体必须在符合教学下使用。 五、如何发挥多媒体教学优势 (一)教师要明确多媒体教学的目的及意义,将多媒体使用与传统课本相结合。多媒体教学是教学现代化手段,但是它只是辅助教学的一种手段而已,教师在教学中必须全面掌握教材、教学的实际情况,结合多媒体教学,将教学中的难重点充分展现到多媒体教学中,让学生在享受课堂气氛的同时也能够掌握知识的重点。(二)注意教学进度,关注学生参与的互动性。由于多媒体教学课堂容量大、教学进度快的特点,容易造成学生的学习压力,使教师忽略了其对知识的掌握程度。所以教师必须在教学的同时加强学生的互动操作能力,满足学生学习各层次的需求。多媒体教学以图文并茂、生动形象的形式将教学带入了一个全新的领域,不但提高了学生对知识的兴趣与渴望,而且为传统教学增添了新的光彩,将传统教学与多媒体教学相结合,推动了可持续教学事业的发展。由于教师在多媒体教学中起着主导与决定性的作用,应采取依据教学的实际情况以书本知识为主、多媒体教学为辅的教学方针,调动学生的学习积极性,同时提高教师的教学效率。总之,多媒体教学是一项辅助教学手段,不但提高了教学质量,而且为教育事业奠定了坚实的师资技术基础。 作者:李锦莲 于连生 单位:佳木斯大学药学院 物理化学论文:物理化学课堂教学改革探讨 [摘要]本文结合物理化学的课程特点和近几年教学经验,从多方面探讨了物理化学的课堂教学改革。实践证明:学生对课程的重视和兴趣,多种教学手段并用,师生课堂互动和理论联系实际应用可明显提高物理化学的课堂教学效果。 [关键词]物理化学;课堂教学改革;教学手段 物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为研究对象,大量采纳物理学的理论成就与实验技术,探索、归纳和研究化学的基本规律和理论,构成化学科学的理论基础,也是本科教学中四大基础化学之一[1]。物理化学的形成与进步得力于数学、物理学两大基础科学的基本理论与技术,同时反过来也推动了它们的发展,丰富了它们的内涵。物理化学的水平在相当大程度上反映了化学发展的深度。对于非化学相关专业本科生,例如:建筑工程、环境专业,物理化学也是这些专业的必修课程之一,并且我校安排的授课学时为48学时,授课时间为一学期。目前各化学基础课的学时在缩减,而对学生创新能力和素质的要求则在提高,这就要求对基础课教学内容大胆改革,与时俱进,不断地进行整合与更新。由于该课程是一门概念性、理论性、系统性和逻辑性都很强的学科,涉及的公式多,应用条件严格,且比较抽象,因而对于本科初学者感觉《物理化学》难学难懂,就连教师也感觉难教难讲。在这种情况下,如何使得教师讲好此门课程,充分带动学生的主观能动性,提高教学质量?通过《物理化学》课程的学习,培养学生新的思考问题,解决问题的能力,培养学生独立工作能力,培养学生更多、更好地掌握新的理论、新技术的能力。因此,主要在以下几个方面做了些有益的尝试。 1强调学习物理化学的重要性 对于非化学化工专业的学生来说,物理化学不属于本专业的基础课程,所以学生会有只要考试考及格就可以的想法。面对这种局面,教师在上课的时候就要首先强调物理化学课程的重要性以及与学生专业的相关性,以期改变学生的这种想法,这对以后的上课是非常有益的。目前对化学分为“无机化学、有机化学、分析化学、物理化学”四个分支,有人比喻说:无机化学、有机化学是化学的躯体,分析化学是化学的眼睛,物理化学是化学的灵魂,可见物理化学的地位有多重要。这些学生虽然没有接受化学专业学生系统的各种化学基础课的学习,但是大部分学生都学习过无机化学或者工程化学基础,这些课程里面已经包含了简单的物理化学基本知识,特别是热力学的一些基本知识[2]。物理化学的任务是把化学领域中各种现象联系起来,对其中的一般规律予以更深刻、更本质的探讨,所以学生学习起来会有种看不见、摸不着、抽象难理解的感觉。所以,教师的第一堂课是非常重要的[3],根据学生手中的课本,简单介绍各章节内容之间的联系,使学生对整个课程安排有个基本的了解。同时,由于物理化学概念多公式多,学生按照以往死记硬背的学习方法达不到较高的学习效率。所以,第一堂课中教师要帮助学生建立正确的学习方法,使学生尽快地进入物理化学的学习状态。 2多种教学手段并用 随着近年来多媒体教学在课堂教学中的普及,从小学到大学,多数教师上课时会使用多媒体教学[4]。多媒体教学的关键是课件制作。每个教师都有自己独特的教学风格,因此教师自己编制课件也会体现自己的教学风格,使课件具有自己的特色。这在教师备课的过程中尤为重要,通过自己制作课件,可以有意识地突出课程的重点、难点,并将各种知识按照自己的习惯连贯起来,这样在讲课的时候才会得心应手。目前,各门课程在网上的课件都有很多,很多教师会直接下载网上的课件或拷贝其他教师的课件,这对于课程整体的把握没有帮助,因此教师自己制作课件也是对课程系统性和连贯性的把握。任何新生事物有利也有弊,多媒体教学也不例外。经过大量的教学实践,多媒体教学的弊端也显现了出来。例如,信息量过大,导致学生对文字、公式的印象不深;课件讲解太快,不利于学生理解和简化晦涩难懂的数学公式,缩短了学生的思考时间。同时,这门课程的内容又较多较难,48学时仅仅够教师按照课件快速讲解。如果多些板书或者讲解再深入些、和学生互动多些,那么这些学时就完全不够了。为了尽量避免这些弊端,作者在授课时会采用多媒体和板书相结合的方式,特别是一些难点、重点,边讲边板书可以放慢讲解速度,使学生有足够的时间思考,有助于学生对各知识点间的逻辑关系有清楚的理解。按照学校的教学大纲要求,在教学时所有知识点都要涉及,但是可以选择性的将一些重点、难点课上详细讲解,而一些易懂易学的内容留待学生自己学习,教师讲课时可以尽快的一带而过,这也锻炼了学生自学的能力。 3活跃课堂气氛,提高学生的兴趣 课堂教学中,师生之间除了知识信息的传递外,情感的交流与互动也是很重要的一个方面。如果一个学生喜欢这个教师,也会“爱屋及乌”的喜欢这个教师所上的课,在课堂中就会积极主动的按照老师的要求去完成,变被动学习为主动学习。那么,如何增加课堂的吸引力呢?兴趣是最好的老师,尤其对物理化学这种理论性强,抽象难懂公式多的课程更是如此。学生在上课时往往很难长时间集中注意力和保持较高的兴趣。因此,教师在讲课时要通过一些技巧来增加课堂的吸引力。例如,讲课时声音洪亮,音调抑扬顿挫,语速适中,语气亲切。使用富有感染力、丰富多彩的语言来提高学生的兴趣。其次,注重课堂提问与讨论。将“教为中心”的课堂转变为“学为中心”的课堂,让课堂真正成为学生学习的场所,让学习成为课堂活动的核心。许多教师会发现随着学生年级的增长,学生的课堂活跃性越差。长久以往,教师在课堂上不再提问,学生不再回答,完全变成了“教师讲,学生听”的模式。往往低年级的学生对于老师的课堂提问都非常踊跃的回答,但是高年级的学生就不是这样。作者在课堂上也遇到这种问题的时候没有气馁,而是继续鼓励学生积极讨论和回答问题。采取了让学生主动回答或者坐在座位上回答问题,而不是选择某个同学站起来回答问题,这样可以摒弃学生心理上害怕回答问题出错而觉得丢脸的想法。通过多次课堂实践,这样的方式确实会起到提高课堂教学气氛的效果,学生也能接受这样的方式,同时在学习新知识的时候也复习了旧知识。 4理论和实践相结合 由于物理化学学科的特点,学生在学习过程中很难有直接的感官认识,认为物理化学知识只是书本上的知识,与日常生活无关,导致学生在学完课程后除了应付考试,好像不知道这门课到底有什么用处。因此,教师除了讲授书本知识之外,还要结合生活生产中的各方面介绍应用,真正让学生做到学为所用。例如讲解稀溶液的依数性时,公式讲完后顺便介绍依数性的应用,加深学生印象[5]。利用凝固点下降原理,将食盐和冰(或雪)混合,可以使温度降低到252K,所以,北方的下雪天会在地上撒些食盐。溶液的渗透压在生物学中有很重要的作用,为什么土壤中的水分可以运输到植物的顶端?为什么海水中的鱼不能在淡水中生活?为什么人类静脉注射生理盐水的浓度一般都是0.9%?这些都与渗透压有关。再比如,新房装修后使用活性炭来除甲醛,荷叶上的小水滴近似呈球形并且能够滚来滚去,日常生活中各种表面活性剂(洗涤、农药喷洒)的使用,人工降雨,纳米材料等都离不开界面现象的知识。在讲授物理化学基础理论知识的同时,也可以将物理化学基础知识与教师自身的科研内容相结合,进一步巩固课堂上所学的知识,鼓励学生培养自己的科研兴趣。例如,催化是物理化学中很重要的一个分支,在化学、化工生产、能源、环境、医药、生命科学等领域都有及其重要的意义。实现一个化学反应需要两方面的因素—热力学可行性和动力学可行性。一个热力学上可行的反应如果反应速度太慢也是不能实现的。催化剂在化学反应中的作用不仅可以加快反应速度,也可以提高反应的选择性。目前大部分催化剂都属于纳米材料,纳米材料巨大的比表面积,以及大量表面原子的过高表面张力使纳米材料与常规材料表现出性能的差异。因此,催化剂可以加快反应速度主要因为催化剂可以改变反应的路径,降低反应的活化能。由此可以看出,催化研究包含了物理化学中热力学、动力学、界面等多方面知识的应用。通过简单的讲解,让学生认识到枯燥、难懂的物理化学基础知识在生产生活中的应用也有如此之多,从心里上消除这门课程无用的想法,重新燃起学习物理化学知识的兴趣。 5结语 经过几年的物理化学教学工作,事实证明:要上好这门课,就要不断的进行物理化学教学改革的尝试和探讨,努力培养学生对这门课程的学习兴趣和学习热情,充分调动学生学习物理化学积极性和主观能动性,通过学习物理化学训练学生的逻辑思维能力,培养学生发现问题和解决问题的能力。为今后学习其它学科打下坚实的理论和实践知识基础。 作者:徐红 范果红 叶明富 单位:安徽工业大学 物理化学论文:物理化学教学学生积极性方法 摘要: 目前网络和智能手机已在大学生中被广泛应用,并影响着他们的生活和学习。本文主要探讨了在物理化学教学中引入网络和手机的教学新方法,即利用网络资源,将微课作为第二课堂,让学生参与课堂讲解以及利用社交软件进行沟通交流。通过以上四种新方法的尝试,课堂教学效果得到提升,学生学习积极性增加,课堂学习效率提高,有效促进了物理化学“教”与“学”的效果。 关键词: 教学方法;网络;积极性;参与度 物理化学是化学、化工、食品、生物、制药等专业重要的基础课之一,学好物理化学对学生后续专业课的学习至关重要。同时,物理化学又是一门理论性、抽象性、逻辑性非常强的学科,学生学习难度较大[1]。目前,物理化学教学主要采取多媒体方式,以教师课堂教授为主。在这种模式下,学生主要负责“听”和“记录”,缺乏对问题本身的思考,对知识的理解也多数是接受式,学生思维的创造性、发散性得不到发挥,容易对课堂失去兴趣,所以,出现很多的“低头族”,这些学生或者自己看书、或者玩手机、或者做其它与课堂无关的事情。另外,由于物理化学课程本身的特点以及课时的限制,部分学生学习吃力,通常在听不懂之后就干脆放弃了该门课程的学习,对后续的学习造成较大压力。因此,努力调动学生学习积极性,帮助学生建立学习信心,创建以教师为主导、学生为主体的教学模式,在物理化学教学中尤为重要。近年来,网络和智能手机的广泛应用改变着人们生活、学习、工作的方方面面,这样的改变同样影响着大学生,他们更加普遍的应用手机交流,利用手机网络了解信息、进行学习等[2]。笔者在教学中关注到了学生的这种改变,将网络、微课等电子资源引进物理化学教学,并且在课堂中充分发挥学生的主动性,调动了学生的学习积极性,提高了教学效果。 1利用网络资源,丰富教学 现代社会,网络早已渗入到生活、工作和学习的方方面面,教学也不例外。为了使课堂教学更加生动,教师经常利用网络资源,比如图片、视频、课件、文件等来丰富课堂,利用视觉、听觉、触觉等多种感官促进学生对课堂产生兴趣,提高教学效果[3]。但是,网络资源绝不仅限于此。目前,网络上有很多关于物理化学教学的免费课程,比如网易公开课中的可汗学院讲述了很多关于热力学、电化学和动力学的内容,加利福尼亚大学和麻省理工学院开设的《热力学和功力学》课程,国家级精品资源共享课爱课网中的《身边的物理化学世界》以及很多大学的《物理化学》MOOC课程(比如大连理工大学、天津大学、南京大学等)。这些课程每个视频的课时较短(大多15~20分钟),一般每个视频只讲解一个知识点,针对性强,可以在手机中下载APP进行学习,学习方式灵活,能够反复观看学习。网络课程的这些特点使它成为传统课堂教学的有利补充。教师在讲到某些知识点时,可以随时将相关的网络课程介绍给学生,由学生自愿在课后学习。这样不但可以作为课堂学习的补充,给予不同层次的学生多次学习的机会,而且使学习方式多样化,调动学生的学习兴趣,还扩充了学生的视野,使学生可以接触国内和国际名校的教育,提升了学生的学习效果。 2将微课输入手机,建立第二课堂 随着教学改革的进行,《物理化学》课程的课时被缩减,为物理化学教学带来了一定困难。微课的出现为克服这一困难带来了希望。微课的特点是内容少、时间短、针对性强、使用方便、易于传播[4]。教师将部分知识点制作成微课,并由学生输入手机随时学习,微课就成为了课堂的延伸———师生的第二课堂。这种“微课”的学习方式灵活,可以只占用学生的碎片时间,并且使个性化教育成为可能,受到学生的喜欢。笔者所录制的微课主要分为三类:(1)对重点概念、重点公式的讲解[5]。比如公式ΔU=Cv(T2-T1),针对不同系统,使用范围不同,那么,教师就可以将公式的推导过程及应用单独录制成一个专题供学生反复学习;(2)章节内容的概况总结。热力学是物理化学的核心,概念多、公式繁杂,学生在学习时通常不能很好的将知识点链接,为了让学生对热力学知识有个整体的了解,教师可将热力学知识以思维导图的形式进行总结并录制成微课,供学生学习;(3)典型例题的讲解。由于学时的限制,课堂上讲解例题的时间几乎没有,而练习对于物理化学的学习是必不可少的[6]。因此,教师将例题的讲解录制成微课,让学生在课后学习,并辅助一定的练习起到事半功倍的效果。 3适度交出课堂,提高学生参与度,帮助学生建立信心 课堂教学是教学活动的重要环节,课堂教学的质量关系着整个教学效果的好坏。教师除了改进教学方法,提高学生学习兴趣,还要想方设法提高学生的课堂参与度,而由教师适度将课堂时间交给学生是一个有效的方法。笔者在教学中做了一些尝试。首先将学生进行分组,5~6人一组;然后教师梳理教学中的知识点,挑选适合学生讲解的内容并分成不同模块,比如,典型习题、难度较小的知识点等;其次,安排合理的教学计划,将少量课堂时间交给学生;最后,由学生担任教师角色讲解知识点。这样的课堂安排可以帮助学生彻底消化吸收所学知识,提高学生对课堂的参与意识,帮助学生树立自信心,有效提升学习效果。下面就以胶体化学一章的溶胶制备、光学性质、动学性质、电学性质为例,讲解如何交出课堂,让学生化身“教师”。(1)学生分组。笔者所教班级人数较多,由四个班级组成。在课程之初,将每个班级的学生分为5个组,每组6人,这6个人每次选取一个代表在课堂上进行讲解,其他五人可以分工进行资料搜索、制作PPT、阅读教材梳理知识点等,每组学生的分工可以轮流进行,比如甲同学在第一次时负责搜集资料,第二次时制作PPT。(2)分配讲解内容。教师将所要讲解的四个知识点,即溶胶的制备、光学性质、动学性质、电学性质以自愿和随机结合的形式分配给不同班级的小组同学,并告诉学生大纲对所讲知识点的要求,及讲解和制作PPT时需注意的问题。(3)小组同学准备。小组同学课后搜集资料,制作PPT(PPT制作好后要先发给教师,由教师修改PPT,把握知识的正确性),梳理讲解思路,然后负责讲解的同学要在小组同学和老师面前进行试讲,并且由教师和同学给出建议,根据建议对PPT和讲解内容以及思路再次进行调整。(4)课堂讲解。由于所讲内容对每个学生均为新知识,因此,教师在学生讲解时要给予鼓励,听讲的同学也要给予一定的包容。负责讲课的同学在全体学生面前进行讲解,听课的同学认真听讲。为了鼓励学生的参与,教师可以将课堂讲解作为“奖励分”计入平时成绩。(5)教师点评。学生讲解难免会出现各种各样的问题,因此,教师在讲解后要进行适当的点评,可以是讲解内容方面的补充,也可以是对学生讲解的肯定等。 4利用社交软件,建立沟通、展示和分享平台 教师和学生间的沟通在教学中非常重要,好的沟通可以事半功倍,有效促进教学效果,促进师生间的感情。师生间的沟通交流,不应仅仅局限于课堂,课后也应建立一定联系,多加沟通。由于教师和学生都有自己的工作和学习安排,因此,建立方便、有效的沟通平台是实施良好沟通的前提。通过调查了解[2],绝大多数学生使用QQ和微信软件进行同学间的联系,并且很多班级建有自己的QQ群和微信群。因此,教师在教学中也可以利用这两个软件建立与学生间的沟通平台。比如:通过QQ软件,教师将制作的微课传至物理化学学习群,供大家学习,而学生可以在群里畅所欲言,进行对知识点的交流学习;学生也可以将网络资源传至平台,供彼此学习,还可以分享自己制作的视频、ppt等。微信主要以手机为媒介,更适宜沟通、交流。教师可以通过微信群及时了解学生的学习动态,发现学生在学习中遇到的问题给予实时的帮助,了解学生对课程的意见、建议等。教师和学生利用社交软件进行沟通,可以是多对一的形式,也可以是一对一的形式。通过网络沟通可以拉近师生间的距离,有效消除学生的紧张情绪,避免面对面沟通带来的尴尬,使沟通更加接近学生的内心。当然,沟通不能仅限于网络,师生间面对面的沟通是必不可少的,也是必须的。 5结语 随着时代的进步,网络和智能手机成为教师和学生日常工作学习中必不可少的部分。因此,顺应时代潮流,将网络、微课等电子资源引入物理化学教学可以满足学生的学习需求,迎合学生的学习特点,扫除学困生的学习障碍,并且通过学生熟悉的网络沟通方式进行交流,可以拉近师生间的距离,增强师生间的感情。另外,让学生参与课堂讲解可以提高学生的课堂参与度,有效发挥学生的主动性,增强学生自信心。 物理化学论文:物理化学实验创新能力改革 [摘要] 物理化学实验教学是高校基础化学实验教学的重要组成部分。为提高物理化学实验教学质量,文章对近十年来高校物理化学实验教学存在的主要问题进行了系统梳理和归纳,并针对这些问题提出相应的解决措施,从而充分激发学生学习兴趣,深入挖掘学生学习潜力,促进学生创新精神和创新能力的培养。 [关键词] 物理化学;创新能力;实验教学;教学改革 物理化学是高校化学工程与工艺、食品科学与工程、应用化学和制药工程等本科专业的必修基础课程,它是以物理学原理和实验技术为基础,借助于数学运算工具来探究物质体系的化学反应规律的一门科学[1]。实验教学是物理化学学科教学中不可或缺的教学环节,对培养学生的创新思维、实践动手能力和综合素质起着举足轻重的作用。但是,随着时代的进步和现代科技水平的快速发展,高校物理化学实验教学逐渐凸显出一系列问题[2-3]。本文对近十年来高校物理化学实验教学过程中主要存在的问题进行了梳理和总结,在此基础上提出了相应解决措施,对培养具有创新意识、创新精神和创新能力人才有重要意义。 1物理化学实验教学中主要存在的问题 目前,普通高等学校物理化学实验教学中普遍存在一些共性问题,现归纳总结如下: 1.1实验教学内容陈旧,反映不出学科发展新趋势 近十年来,物理化学学科发展迅速,但实验教学部分内容较为陈旧,在实验安排上通常以验证性实验为主,对提升培养学生的学习兴趣和探究事物现象背后科学规律的好奇心不足,且对学生实验技能的培养不够重视[4]。综合性实验开设则较少[5],尤其设计性、探究性实验更是微乎其微。因此,实验教学内容无法反应物理化学学科发展的现状。 1.2实验教学方法单一,未能有效激发学生的学习兴趣 传统的物理化学实验教学大多数采用“灌输式”的教学方法,即教师讲解实验目的、实验原理、操作步骤和实验注意事项,然后学生根据实验教材按部就班地进行实验操作,再对实验结果进行数据处理,最后完成实验报告[6]。近年来,大多数高校普遍采用多媒体教学,教师将黑板变成了屏幕,但大多数并没有改变传统“灌输式”教学方法,多媒体教学信息量大,甚至灌输地更为严重[7]。在整个“灌输式”实验教学过程中缺乏启发式引导,学生缺乏积极主动思考问题,学生在实验过程中积极性不高。 1.3理论与实验教学严重脱节,造成部分学生存在厌学心理 物理化学的理论教学和实验教学在相当长时间内分别由不同任课教师担任,再加上理论课与实验课教学教师之间没有沟通,造成实验课已经开课了,但理论课程却尚未讲到,亦或理论课讲到该部分内容时,学生已经忘记相应实验内容,从而导致理论教学与实验教学出现严重脱节现象[8]。实验课脱离了理论课的指导,学生难以全面、深刻理解实验教学内容,严重打击学生通过实验探索科学规律的学习积极性,长期以往滋生学生的厌学心理,难以达到实验教学过程中理论与实践相结合的目的。 1.4实验考核评价体系较为简单,未能全面客观评价学生实际实验能力 传统物理化学实验教学主要采用教师评价的考核方式[9],其考核评价体系相对较为单一,其考核缺乏层次性和多样性[6],未能充分调动学生的学习主动性和创造性,不利于学生创新思维和创新能力的培养。 2物理化学实验教学改革措施 2.1更新实验教学内容,构建多层次实验教学新体系 根据学生所学专业的特点和需要,教师在实验教学过程中不断更新物理化学实验的基本内容,依据物理化学领域的最新研究成补充物理化学的前沿理论、新方法和新应用,构建“基础性-综合性-设计性-研究性”四层次的实验教学体系。第一层次为基础性实验,主要训练学生掌握物理化学的“三基”,即基本原理、基本知识和基本技能,规范操作得出正确的实验数据和结论。通过基础性实验的系统训练,让学生较好地掌握物理化学的基础知识和实验操作技能,为后续综合性实验打下扎实基础。第二层次为综合性实验,主要培养学生分析问题和解决问题的能力,进一步巩固。综合性实验是在第一层次的实验基础上开设,如设计常见钾盐对水比热容的影响[10],先检测量热计的热容,再采用不同电热发测定不同钾盐水浓度的比热容。通过综合性实验,一方面可以帮助学生巩固前面学习的基础性实验知识,另一方面提高学生综合运用所学基础知识的能力以及提出问题、分析问题和解决问题的能力。第三层次为设计性实验,主要综合训练学生的实验设计、数据处理和综合运用所学基础知识的能力。教师作为主导,学生作为主体。在教师的引导下,充分发挥学生自身的主观能动性,学生提出问题,查阅相关资料,独立进行实验方案的设计,执行实验,处理实验数据,得出实验结论,且学生尽可能自行解决实验过程中碰到的技术问题。学生通过设计实验,灵活运用所学知识研究新问题,必将大大激发学生的学习兴趣和内在潜能。第四层次为研究性实验,主要培养学生的创新意识、创新精神和创新能力。研究性实验内容可源自教师申请的科研课题,也可以是在教师的指导下,学生根据自己的专业特长和兴趣爱好申请的大学生创新实验计划(校级、自治区级、国家级)或挑战杯项目,学生须通过查阅国内外跟课题相关文献资料,撰写申报书并独立进行科学实验。学生通过课题申报、中期考核和结题答辩等系列过程,使学生经过系统严格的科研训练,逐渐形成勇于创新、科学严谨、求真务实的科学品质,进而学生的创新意识和创新能力得以显著提升。 2.2建立问题为核心的教学模式,采用多元化教学方法 问题式教学法是一种以问题为核心,教师为主导,学生为主体的教学模式,其中问题的设计是关键[11]。实验教学过程中,教师可以科学设计“系列问题”。根据问题的覆盖范围,问题可分为普遍性问题和特殊性问题。普遍问题是面向全班大多数学生的问题,涵盖实验中要求全体学生要掌握的基本知识、基本操作和技能;特殊性问题是针对少数学生实验过程中碰到的问题,引导学生积极思考,分析问题的原因,激发学生探究问题的好奇心和求知欲。实验开始前,学生写好预习报告后进行谈论实验过程中可能出现的问题,探讨问题出现的原因,避免问题出现的措施。实验过程中,学生应注意观察实验现象,鼓励学生灵活运用所学知识解释实验过程中碰到的现象,深入探究实验现象背后隐藏的化学机制。实验结束后,全班同学积极讨论实验过程中遇到的难题,结合启发式教学方法,鼓励学生踊跃发言,培养学生的分析、归纳和表达能力。项目教学式教学法是以实验项目为对象,学生为中心,在教师的引导下,学生对项目进行处理,从资料收集、方案设计和项目执行到项目的结束都由学生讨论协作完成的一种新型教学方法[3]。与传统灌输式教学法相比,该方法特点在于以项目为主线,学生为主体,教师为引导,教师不仅是知识的传播者、引导者,同时也是项目的共同参与者和监督者。项目教学法中项目的设计是关键,根据学生的认知水平和知识结构,采取由简单到复杂,由浅入深设计实验项目,充分调动学生学习的积极性,让学生去发现问题,分析问题和解决问题。开放式教学法是将实验室对外开放的一种教学方法。开放式实验教学允许学生选择自己感兴趣的实验项目,开放式实验室为学生提供开放、宽松、自由的学习环境,让学生充分发挥自己的想象力和创造力,培养学生实验过程中关注重要实验细节,养成科学、严谨地记录实验数据的好习惯,同时为学生从事研究性项目打下良好基础。 2.3理论与实验教学相对接,使学生喜欢理论爱做实验 物理化学实验对深入理解物理化学基础理论具有重要作用,而物理化学基础理论对解释物理化学实验现象有指导作用。因此,物理化学实验课和理论课是有机结合、密不可分的有机结合整体。为达到理论课和实验课相结合的目的,担任物理化学理论课教学的教师尽量担任物理化学实验课的教学;若理论课和实验课分别由不同教师担任,那么理论课教师和实验课教师之间应及时沟通,以保证理论课在和实验课相对接。当开设物理化学理论课后应紧接着开设实验课,以加强学生对物理化学基础理论的深入理解;教师在物理化学实验教学过程中采用多媒体教学结合黑板板书,可以使抽象的物理化学基础理论变得生动有趣,学生通过物理化学实验课,可以激发学生学习理论知识的兴趣,充分挖掘学生的学习潜力,使学生喜欢理论爱做实验,以达到理论和实验相结合的目的。同时为了让学生较多地接触物理化学发展的前沿,掌握先进的实验技术,学校不断加大投入更新物理化学实验试备,让学生接触和使用更多先进的实验仪器。如在“凝固点降低法测定葡萄糖的摩尔质量”实验中采用数字式精密温差测量仪代替了贝克曼温度计;在“氨基甲酸铵的分解平衡”实验中用数字式低真空测压仪代代替了U形管水银压力计。这些仪器采用新型传感技术,精确度高、稳定性好、操作简单、使得整个物理化学实验的测温测压手段更加先进,从而提高学生做实验的兴趣。 2.4建立综合考核评价体系 传统的实验教学考核方法,通常注重物理化学实验理论要点的考查,将实验报告作为考核的主要依据,这样的考核方式侧重笔试,忽视了对学生实验操作能力的考核,具有单一性和片面性,很难如实地反应出学生的真实水平。因此对物理化学实验课成绩的考核做了改革,制定了“物理化学实验学生成绩考核细则与评分标准”,明确实验成绩考核的具体内容为平时操作(含预习情况、操作的熟练程度、纪律、安全)、实验报告、期末实验考核(含实验操作考试、理论考试)七部分。其中平时操作成绩(含预习、操作的熟练程度、纪律、安全)占30%、实验报告成绩占30%、期末实验考试成绩40%。重点增加了期末实验考试,主要对基本原理、基本操作、数据计算及处理进行现场抽题考试,抽题是由学生本人随机抽签,一人一题,考试内容含物理化学实验仪器的使用、物理化学参数的测定、实验数据的计算及处理。通过以上改革,避免了以往只凭实验报告评定成绩的弊端,使实验教学的考核趋向科学化,提高学生学习的兴趣和竞争性。同时为了更加客观全面评价学生的实际情况,我们拟将学生引入考核主体,在平时操作成绩的评定中,采用学生自评(权值10%)、学生互评(权值30%)和教师评价(权值60%)的多元评价评价体系,突破传统的单一教师评价方式,以体现以教师为主导、学生为主体,提高学生对实验成绩的认可度,激发学生的学习兴趣。 3结语 综上所述,物理化学实验教学改革是一个长期不懈努力的过程。物理化学实验教学只有通过不断更新教育理念,紧跟现代科技水平的步伐,不断更新自身实验教学内容,同时实现理论教学和实验教学的有效对接,综合运用多种教学方法、手段,构建科学合理的综合考核评价体系,考核实验过程与实验结果并重,建立学生在实验过程中的主体地位,激发学生的学习兴趣,充分调动学生学习的主动性和创造性,深入挖掘学生的学习潜力,才能真正意义上提高学生的创新意识、创新精神和创新能力。 作者:刘纯友 程谦伟 田玉红 单位:广西科技大学生物与化学工程学院 物理化学论文:表面物理化学教学改革实践 摘要: 为满足学术型和应用型研究生以及交叉学科研究生培养的需要,对我校研究生全校公选课“表面物理化学”进行了教学改革和实践。建立了满足研究生分类培养的课程内容体系,基于不同类型研究生的学习需求和本科基础来组织实施教学和考核,教学中注重教学与科研相结合、理论与实践相统一,使课程适应两类研究生和交叉学科研究生人才培养的需要。 关键词: 全校公选课;硕士研究生;表面物理化学;分类教学 2007年,哈尔滨工业大学(哈工大)开始在一级学科进行硕士研究生分类培养的改革试点工作[1,2]。2009年,哈工大化工学科开始实施硕士研究生培养模式改革,确定了学术型和应用型研究生培养方案,其中“表面物理化学”既是学术型研究生的学位课程,也是应用型研究生的学位课程。同时由于表面、界面科学在化学、化工学科和其他交叉学科研究中作为共性的基础理论支撑作用,“表面物理化学”在研究生院统一协调下确定为全校公选课,除化学、化工学科外,还服务于其他交叉学科研究生的培养。那么,“表面物理化学”成为全校公选课后,针对各种类型学生的学习需求和研究生分类培养的需要,如何确定课程内容体系?如何组织和实施教学?以及如何在教学过程中实现教学与科研、理论与实践的有机结合?这些问题则成为“表面物理化学”课程建设和改革的关键。针对以上问题,我们基于“表面物理化学”课程特点,从学术型和应用型人才培养以及交叉学科研究生培养的具体要求出发,进行了全校公选课“表面物理化学”分类教学改革和实践。 1“表面物理化学”分类教学内容体系的确立 表面科学因其学科交叉特色突出,越来越受到人们的重视。国内外各理工科类高校一般都为研究生(材料、化学、化工学科居多)开设了表面科学类课程。从课程内容看,主要是讲授表面科学基本原理及应用和表面科学分析方法,并有针对性地对表面科学不同应用领域(如催化、纳米材料等)进行深入介绍。各个学校讲授的内容侧重各不相同,课程名称也不一致。我校化工学科从20世纪80年代起就为化学、化工学科研究生开设了“表面物理化学”课程,在长期的课程建设和发展过程中形成了适于(学术型)研究生培养的课程体系。 1.1分类教学的必要性 研究生分类培养是教育发展过程的必然选择[3,4],它涉及研究生培养的各个方面和环节,其中也包括课程内容体系的确定及教学的组织和实施。虽然2009年制定的培养方案中“表面物理化学”作为全校公选课,供化学、化工学科以及其他交叉学科的研究生选修。但是,在开始的教学实施过程中仍然为各类学生集中上课。在教学过程中,注重表面物理化学原理的讲授以强化基础,还注重将基本原理与能源、材料、生物、环境等国际热门领域和学术前沿相结合,启发学生的科研思路和创新意识。在教学过程中,采用了多种教学方法(设立讨论课、自学报告和课程作业等),针对不同类型的研究生提出不同的学习要求:如学术型研究生在讨论课中要求讲述表面物理化学在当今学术前沿领域的研究成果和进展,应用型研究生要求讲述表面物理化学基本原理在工程实际中的具体运用,而交叉学科的研究生则要求讲述表面物理化学基本原理与本学科的交叉实例。在自学报告和课程作业方面也根据学生类型的不同而提出了不同的要求。这样,一定程度上满足了学生分类培养的要求。然而,从前期的教学实践效果看,该课程教学中存在如下问题:(1)这种统一集中上课的教学模式,存在着教学追求全面性与不同类型研究生学习需求不同的矛盾,使得分类培养的针对性不强。(2)从学生反馈来看,学术型研究生认为表面物理化学基本原理的学习过于简单,而交叉学科的研究生由于化学基础薄弱而认为理论介绍难度过大,内容偏多。这一问题还导致学生成绩分布不合理,交叉学科学生选课的积极性不高。因此,“表面物理化学”课程切实的分类教学改革势在必行。 1.2适应分类教学的“表面物理化学”课程内容体系的确立 “表面物理化学”分类教学要依据研究生培养目标所需要的知识结构,统筹考虑本科已有的基础和不同授课对象的需求。在研究生分类培养的新形势下,“表面物理化学”课程作为全校公选课,在教学内容上既要满足化学、化工学科学术型和应用型这两类人才培养模式的需要,又要满足非化工学科研究生选修本课程的新需求。在教学过程中,既要满足学术型研究生对表面/界面科学知识的深度和系统性的需求,又要满足应用型研究生将表/界面科学知识有效运用于工程实际的需求,还要使得其他交叉学科研究生能够建立界面观点、掌握表/界面基本原理并能运用于自身的科研工作中。此外,本课程还要为不同研究方向的研究生奠定理论基础。化工学科目前有9大具体研究方向(表面与界面化学,高分子复合与改性,化学电源,金属电沉积与化学沉积,功能材料制备与性能,催化剂与催化反应工程,生物合成与分离工程,生物分子工程,新能源化工),涉及到能源、材料、生物、环境四大国际热门领域和学术前沿。这些领域都需要从分子水平上研究材料、能源、生命中的相界面物理化学变化规律,这里涉及界面的共性知识和理论是本课程重要的内容体系。因此,本课程以表面/界面的物理化学原理和规律为基础,以界面科学及应用新进展为前沿,以拓展科研思路与方法、培养创新精神和能力为目标,把各具体学科研究方向要求的知识结构细化为知识点,用知识点间的逻辑关系,协调界面物理化学原理、规律、应用及前沿进展的内容,进行分类教学内容体系的构建。本课程从化工学科9大研究方向中,凝练出3个共性的表面科学知识和理论方向,即表面热力学基础、固体表面与界面以及表面活性剂。在此基础上,针对化学、化工学科的学术型研究生的需要,重点介绍固/液界面的电化学热力学与电结晶过程中成核与长大的影响因素及润湿规律等;针对化学、化工学科的应用型研究生及食品、航天、材料等交叉学科的研究生,重点讲授固体表面态和键合、表面层结构性质及表面改性技术,以及润湿现象的应用等内容。基于上述思路,修改了化工学院的研究生培养方案,取消了原来的“固体表面与键合”课程,将其有关内容纳入“表面物理化学II”,作为应用型研究生的学位课程及非化学、化工学科研究生的全校公选课;原“表面物理化学”改为“表面物理化学I”,作为学术型研究生的学位课。 2“表面物理化学”课程分类教学的组织和实施 在课堂教学组织与实施中,首要考虑的是学术型和应用型这两类研究生培养目标的不同及交叉学科研究生的学习需求。“表面物理化学I”是针对化学、化工学科的学术型研究生开设,重点在于基本理论的深度理解和掌握。在教学过程中偏重于演绎法,从解释表面现象开始,深入到基本原理的推导过程和基本规律的理论分析,注重知识体系的系统性和完整性;将表面科学的学术前沿与表面科学基本理论结合起来,提高学生对学术前沿中表面科学问题的认识深度;同时,在教学过程中注重培养学生的科研意识、科研兴趣和科学思维习惯。“表面物理化学II”是针对化学、化工学科的应用型研究生和交叉学科的研究生开设的。其教学过程中偏重于采用归纳法,从各类表面现象及工程实际应用入手,在物理化学知识的基础上介绍表面科学的基本知识和理论,注重基本理论与工程应用实践的结合,加强培养学生在工程应用过程中发现表面科学问题和运用表面科学原理的能力,突出表面科学原理在工程实际中的应用创新和实践创新。其次,在教学过程中还要考虑研究生原本科阶段的表面化学以及物理化学课程的知识基础。我校化工学科为本科生开设了表面化学类课程“应用表面化学与技术”,化学学科开设了“表面化学”,还有服务于全校本科生的创新研修课“应用表面化学基础”。但是化学、化工学科每年招收的硕士研究生有相当一定比例的学生在本科阶段没有学过表面化学类课程,而交叉学科的研究生学习过此类课程的人数更少。为解决这一类研究生表面化学基础薄弱的问题,我们建议有条件的学生选修相关的表面化学类本科生课程。另外,由于本课程对本科生的物理化学知识要求较高,因此针对没有物理化学基础的学生(主要是来自交叉学科的研究生),要求课外自学由授课教师指定的相关内容,或利用绪论课适当补讲相关内容。再次,通过累加式考核的导向作用,细化各项考核的要求,加强不同类型研究生的分类培养。“表面物理化学I”针对学术型研究生对系统的基础理论和学术前沿知识要求高的特点,确定考核内容如下:闭卷考试,占60分,考核基本理论和原理等;讨论课每名学生以PPT方式讲述与本人课程相关的表面科学前沿问题,占20分;以理论推导和讨论为主的开卷考试,占10分;以教材为蓝本自学其中的第二章固体表面的自学报告,占10分。“表面物理化学II”针对应用型研究生和交叉学科研究生注重理论与工程实际相结合的特点,采用如下考核方式:闭卷考试,占50分,考核基本理论和原理等;讨论课每名学生以PPT方式讲述表面科学问题或表面分析方法在工程实际的应用,占20分;作业占20分,包括运用表面基本原理对某一表面现象和问题进行解释和综述某一固体材料表面或界面的几何结构和电子结构两个方面;随堂开卷测验2次,共10分。 3通过教学与科研相结合、理论与实践相统一,服务于两类研究生人才培养 研究生的课程教学不仅是传授基础理论和专业知识,也是拓展科研思路与方法、培养创新精神和能力的有效途径。表面物理化学内容的学科交叉特色突出,使得该课程具有教学与科研、理论与实践相结合的优势。本课程在满足教学基本要求的前提下,利用界面化学涉及面广的特点,引导学术型研究生从界面的物理化学原理和规律走向学术前沿、应用型研究生将表面化学基本理论应用到工程实际,使“表面物理化学”课程教学有效地服务于研究生的分类培养。 3.1教学过程中注重教学与科研相结合 本课程在长期的建设和发展过程中形成了课程组,建立了适合于研究生培养,特别是学术型研究生培养的课程体系,在教学与科研相结合方面也进行了大量卓有成效的工作。本课程组的授课教师利用自身的科研优势,将自己与表面科学相关的研究成果运用于教学之中,启发学生的科研思路、培养科研兴趣;课程组成员的部分研究成果直接转化为与课程内容对应的实验项目,纳入学院的研究生实验平台[5]之中,建立学院层面的“表面物理化学”课程实践环节;此外,课程组教师在研究生培养环节上,服务于科研方向与表面科学密切相关的研究生导师,对研究生学位论文中与表面科学相关的内容进行把关和理论指导,反馈于科研工作。 3.2加强理论与实践相统一,强化应用型研究生工程实践能力培养 针对我国研究生人才培养和实际需求脱节的问题,2009年起教育部即宣布研究生培养将从过去的学术型为主转变为应用型为主,现在应用型研究生招生比例逐年增加[6]。为提高我校化学、化工学科应用型研究生的工程实践能力,化工学科在研究生院的支持下建立了校内外实践基地[7],并与“表面物理化学II”有机结合起来,工程实践活动成为课程的生动实例。如在课程组成员参与建立的“化工学科应用型研究生校内实践基地”,研究生可以在生产线上进行锂离子电池制造各个环节的实践活动,包括材料合成、电极制备、电池组装及电池性能检测,全面系统地掌握锂离子电池的制造技术,培养化工学科研究生的工程实践能力,提高其对产品设计、产品制造的系统观、全局观,特别是使学生体会到了本课程的基本原理和规律在电池制备中的理论指导作用,真正做到了理论与实践的统一。再如在化工学科的“上海山富数码喷绘复合材料有限公司校外实践基地”,研究生可以进行从胶水、涂料、涂布、贴合、分切,到产品包装的一条龙生产实践,使应用型研究生能真实了解企业生产和研发的基本过程,又深刻体会到界面问题的重要性。 4“表面物理化学”课程分类教学实践效果 全校公选课“表面物理化学”课程的分类教学在我校研究生院支持下正式实施以来,本课程的学生成绩分布更趋合理,学生选课情况和学习兴趣都呈现了良性的发展态势。从学习效果看,此前本课程闭卷考核中成绩优秀的学生都集中在化学、化工学科,并以学术型研究生居多;现在由于分类教学中基于不同类型学生的学习需求,调整了教学内容和考核要求,使得学术型和应用型研究生各出现一定比例的优秀生,特别是来自交叉学科的研究生成绩也出现了优秀。其二,分类教学实施后,选“表面物理化学II”课的交叉学科研究生从航天、食品、材料学院又增加了机械、电子和能源等学院,表明分类教学法的实施符合交叉学科研究生对表面化学类课程的学习需求。因此,可以预期“表面物理化学”全校公选课会吸引更多的交叉学科研究生选课,选课波及面也会进一步加大。其三,由于课程学习内容与各类研究生的培养目标更为一致,从而使得研究生的学习兴趣提高,学生主动学习的意识明显增强。特别是课间学生找老师讨论问题的现象明显增多,既有对课堂上课程学习内容的讨论,也有把自己课题方向中与表面科学相关的问题与授课教师交流。学生反馈结果表明,选修此课的研究生对“表面物理化学”分类教学普遍认可。另外,我院应用型研究生在培养上增加了校内外实践基地的实践与考核环节,从学生对校内外实践基地实践活动的总结报告中可以发现,有相当一部分学生将表面科学问题与具体的工程实践结合起来,将在“表面物理化学”课程中学习的知识原理直接运用到具体实践之中。在教学过程中设置的讨论课上,有一定比例的研究生将自己将要进行的硕士研究课题中的表面物理化学问题在课堂上与老师和同学直接交流,这样授课教师可以直接进行理论指导,使教学更好地服务于研究生的学位论文工作。 5结束语 我国高校研究生阶段人才培养的全校公选课一般为英语、数学或思想政治理论课等。而理论性较强的“表面物理化学”课程如何发挥其全校公选课的作用、有效地服务于研究生的分类培养,是“表面物理化学”课程建设的首要问题。哈工大化工学院“表面物理化学”课程组在我校研究生院和化工学院的支持下,对“表面物理化学”分类教学改革进行了有益的探索。但是要真正实现从原来单一地服务于学术型研究生培养到服务于学术型和应用型两类研究生的分类培养,还需要进一步的理论研究和实践。 作者:姚忠平 姜兆华 黄玉东 岳会敏 安茂忠 韩晓军 尹鸽平 单位:哈尔滨工业大学化工学院 物理化学论文:安全工程物理化学课堂教学改革 摘要: 西南石油大学培养以“油”和“气”为特色和优势的安全工程专业本科生。长期的教学实践证明,《物理化学》是安全工程专业必不可少的课程。本论文围绕我校安全工程专业特色对《物理化学》课堂教学进行了针对性的改革和探索。 关键词: 物理化学;安全工程;课堂教学;改革和探索 物理化学是化学学科的一个重要分支,被誉为化学中的“哲学”。物理化学综合运用化学、物理、数学等基础知识,剖析化学反应等过程的本质,并分析和解决化学变化和部分物理变化过程中遇到的理论问题,并上升为一般规律,为后续课程奠定坚实的理论基础[1]。绝大部分高校将物理化学作为安全工程专业本科生必修的一门基础课程。各个学校根据自身发展方向和特色,针对安全工程专业制定了不同培养方案。例如,西南石油大学及中国石油大学,以石油天然气为发展特色,因此,在制定安全专业培养方案时,主要围绕石油与天然气采输、油气化工生产等行业制定培养方案,力求培养出具备油气化工生产、石油与天然气采输等专业背景知识的安全工程与技术、安全设计与控制、安全教育与评价以及安全监察与管理等方面的适应我国发展的人才,能在企事业单位进行安全管理,能在政府部门进行安全监察,能从事安全工程与管理方面的研究、设计、评价和咨询等工作的高素质复合型专业人才。南京理工大学主要围绕燃烧、爆炸的理论及防治技术制定安全工程专业培养方案,力求培养出能从事危险源辨识与评价、安全技术研究与设计、安全检测与控制、安全管理等方面的高素质人才。中国地质大学(北京)主要围绕地矿、建筑、煤炭、化工、交通、民航等行业制定培养方案,力求培养出从事安全管理、监察和科研的“管理+技术”的综合性高级人才。从上述这些学校的培养方案可以看出,物理化学基本理论,如相平衡、电化学、化学动力学、表面物理化学、胶体化学等,在安全工程与技术领域有广泛应用,有的甚至是实际安全生产中的应用,比如燃烧、爆炸等等。因此,物理化学在安全专业课程教学中占有很高的地位。我们针对服务于油气行业的安全工程专业,针对物理化学课程,在教学内容和方法等方面做了一些思考和探索。 一、针对性的改革和探索 (一)教学内容的“舍”与“得” 我校安全专业注重定位培养,主要是培养具备石油与天然气采输、油气化工生产等专业背景知识的安全工程专业本科生,就业单位主要去往中国石油化工集团公司、中国石油天然气集团公司、中国海洋石油总公司以及壳牌等企业,主要从事油气采输、油气化工生产过程中的安全管理、安全评价等工作。为达到培养目标,主要设置了以下课程:无机及分析化学、有机化学、物理化学、工程制图、化工原理、钻采概论、燃烧与爆炸学、工程热力学、油气加工工艺学、工程流体力学、电气安全工程、安全人机工程、安全原理及安全管理学、安全检测与监测、安全评价和安全法学、安全系统工程、机械及特种设备安全技术。我们通过调研每个课程并结合与其他课程老师的交流,发现很多课程跟物理化学理论联系紧密,如表1,我们列出了部分课程章节涉及的物理化学理论。因此,我们对安全工程专业物理化学的教学内容进行了取舍,将多相平衡、催化反应动力学作为讲解的重点,减少了统计热力学、界面现象和胶体化学的学时数,舍去了量子力学基础的讲解。物理化学与其他化学(如燃烧与爆炸、化工原理、无机及分析化学)重叠的知识点让学生自学或者采用课堂讨论等方式减少不必要的重复,并注意与其他课程教学联系起来[2]。经过几年的教学表明,这种教学内容的“舍”与“得”取得了较好的教学效果。 (二)教学方式和教学手段的改革 物理化学是用物理学结合数学研究化学运动中最具有普遍规律的一门学科,内容相对其他化学课程枯燥乏味,知识点难于理解。课堂上学生经常“云里雾里”,很容易开小差,甚至产生厌学的状态。因此,如何将学生的“心”留在课堂,成为物理化学教师必须攻克的难关。 1.理论联系实际,提高学习兴趣 引导学生通过现象看本质,将物理化学理论与生活中常见的实际现象联系起来,激发学生的学习热情和学习兴趣,使枯燥乏味的理论变得丰富生动。例如,在讲热机效率的知识时,提问法拉利汽车的极限速度能达到多少;在讲卡诺定理时,提问空调制热或制冷的工作原理是什么;结合前沿研究方向,提问海洋温差能、地热能利用了什么理论;在讲电化学的知识时,提问土豆也能当电池是真的吗;在讲胶体化学的知识时,提问为什么用卤水点豆腐;为什么不同颜色的墨水不能混用;在讲到界面现象的知识时,提问为什么小草上水珠、雨后荷叶都呈球形;在讲到催化的理论的时候,结合前沿学科发展方向,讲解我国大连化学物理研究所在国际上的声望,列举李灿院士在光催化领域提出的异质结和异相结、包信和院士提出的限域效应、申文杰研究员提出的纳米催化形貌效应,鼓励和引导学生热爱科学研究。引导学生关注学科前沿,提高学习兴趣,鼓励学生去听一些报告,参加一些论坛,如我校化工院组织的“西油证道”论坛。让学生真正的体会到物理化学理论学习的重要性和实用性,激发学生的学习热情和学习兴趣[3]。 2.通过讲解代表人物讲授理论 物理化学理论其实质是不同时期科学家科研成果的集合,每一个理论背后都有科学家的故事。通过讲解历史人物来讲解理论,一是可以提高学生的兴趣,二是可以让学生记忆深刻。例如,在讲解熵的引出的时候,通过理论代表人物将知识点串联起来。同时讲解各个科学家的生平以及如何得出这些理论的过程,讲授他们成为伟大科学家的成长经历,激发学生探索科学真理的欲望,培养科学素养。同时讲解一些做人做事的道理。例如在讲化学热力学定律的时候,讲解“物理化学三剑客”:范特霍夫、阿伦尼乌斯、奥斯特瓦尔德的生平事迹,以及他们研究什么理论获得了诺贝尔化学奖。如在讲电化学的时候,讲解法拉第通过自学成为伟大的科学家的事迹。在讲催化知识点的时候,重点讲在催化领域获得诺贝尔化学奖的科学家,如因在手性催化氧化反应做出巨大贡献而获奖的三位科学家(Knowles,Noyori,Sharpless);因在固体表面化学与催化领域做出巨大贡献而获奖的GerhardErtl。在讲相平衡萃取时,讲解我国2015年获得诺贝尔医学奖的科学家屠呦呦。激发学生的求知欲望,把学生的“心”留在课堂。 3.多渠道引导学生自主学习 我们在物理化学考核方面也进行了尝试,进行多样化考核,将课前问答、课堂问答、课堂纪律表现、课堂作业、课后作业都作为平时成绩的一部分,平时成绩比例提高到30%。从而引导学生课前预习,带着问题来学;课后复习,温故而知新。经验表明,讲解物理化学理论应用于科学前沿的热点案例可激发学生对物理化学理论的学习兴趣[4]。因此,我们围绕“油气”特色,设定项目。让学生探讨项目所涉及的物理化学知识,充分调动学生的自主性,发挥学习的主体性。比如设定项目《三次采油中聚合物驱油所涉及的物理化学理论》,让学生知道在合成及表征聚合物过程中涉及的相态和在使用过程当中涉及的表面现象、静电现象、胶体化学等物理化学知识,让学生通过老师提示、自主学习的课本知识和查找的资料,来用物理化学理论解释现象。比如设定项目《海底天然气水合物的开采所涉及的物理化学理论》,让学生知道主要涉及多相平衡、化学热力学等相关理论。以项目为中心展开教学,使学生有兴趣,目的明确,给学生探索的机会。加强期末考试的客观性、科学性和公平性。教研室老师一起出题,统一阅卷,教考分离。增加小论文、小报告在总分中的比例,让学生的精力放在“学”而不是“考”,转变目前为考而学的应试模式,最终达到为解决问题而“学”的终身学习的方式。 二、结论 随着科学技术的发展和社会对人才质量需求的变化,各专业对物理化学课程的要求也不断改变,这就要求对物理化学课程的教学内容、教学方法及体系进行不断地完善与改革。在保留现有体系主干完整性的基础上,适当增加与专业紧密相关的物理化学知识,适当减少应用较少的或与专业联系不紧密的物理化学知识,优化课程体系。同时,根据不同专业,强化物理化学在该专业领域方面应用的知识,适当引入案例教学内容,才能提高学生学习物理化学的兴趣,激发学生的主观能动性。 作者:陈永东 朱元强 赖南君 单位:西南石油大学化学化工学院 物理化学论文:物理化学实验教学改革思考 【摘要】 针对目前的物理化学实验教学的现状,讨论了在物理化学实验课程教学改革中如何激发学生兴趣,拓宽学生视野,构建多样化的实验教学模式,以期达到培养具有创新意识和创新能力的人才目标。 【关键词】 物理化学实验;教学改革 物理化学实验课程是理工科化学专业教学计划中一门重要的基础实验课程,它既与物理化学课程有密切联系,又形成独立的教学体系。它综合了化学专业领域所需要的基本研究方法和技术,其目的是使学生了解物理化学实验的研究方法,掌握物理化学的实验技能,培养学生的分析问题、解决问题的能力。随着2l世纪科技飞速发展,社会对人才素质要求不断提高,不仅是要让学生掌握丰富的理论课知识,更要培养学生的创新能力。要实现这个目标,各学科就要根据其特点提出新要求,想出新办法。因此,物理化学实验的教学十分重要,必须予以高度重视。为此,本文首先剖析了在目前实验教学中存在的一些不利因素,结合本校的实际情况,在初步试行物理化学实验教学改革的基础上,谈谈自己的一些体会和做法。 1物理化学实验教学的现状和弊端 首先,传统的物理化学实验教学,教师常常从实验目的、原理、仪器的使用到实验的方法步骤进行逐一讲解,学生只需按实验教材上的步骤完成操作即可。只是重复学习的知识,少有真正的探索与创新,其次,从教学内容看,传统的物理化学实验项目以验证性实验居多,应用性、设计性和综合性实验占的比例很少。而教师对验证性实验的评价往往是“轻过程,重结果”,对那些动手能力很强但实验结果不理想的学生来说,无形中打击了他们的积极性,这样不能激发学生的积极性和创造热情,更不利于学生思维能力和创新能力的提高。为此,我们将重点分析讨论在教学过程中教师如何有效地改进教学方法以提高教学质量,从而使物理化学实验的教学适应时展的要求,为学生学习创造良好的学习环境,培养学生的创新精神和创新能力。 2重视实验理论课的讲座,培养学生严谨的科学态度 物理化学实验课的目的之一,就是培养学生严谨的科学态度。因此,为了加强学生的操作规范性,以及数据处理的准确性及严谨性,激发学生积极参与的热情,使学生能够很好地融入物理化学实验教学中,在实验课之前开设一定学时的理论课。通过理论课的学习,第一,使学生了解物理化学实验和其他实验课程的不同之处,要严格遵守实验中的各种规范。在理论课上还要告诉学生,要正确对待实验失败,对于实验中遇到的挫折,应该坦然面对,不应该畏惧或者逃避,正是由于这些问题的出现,才能锻炼我们独立处理问题的能力,通过发现问题、分析问题、解决问题才能真正意义上提高大家的实验能力;第二,要强调实验预习的重要性,要求学生在进入实验室之前要对所做的实验充分预习,仔细阅读实验教材的有关内容,了解实验目的和所依据的原理,明确需要测量的物理量和应该记录的数据,并据此写出预习报告,做到心中有数,有备而来。第三,强调利用计算机软件进行数据处理的重要性。物理化学实验中,大部分实验不仅数据繁多,计算量大,而且一些实验要求作图、拟合及求斜率等。采用手工绘图不仅费力费时,而且在曲线拟合或求斜率时造成较大的主观误差。为此我们利用理论课时间,结合实例,讲解Origin软件的使用方法及作图技巧。 3加大设计性实验比例,着重培养学生创新意识和创新能力 现行物理化学实验课程体系仍沿用“化学模式”。因此实验内容多为验证性实验,缺乏设计性和综合性实验,而验证性实验难以真正体现出物理化学的原理、技术在专业和实际中的应用,实验能力的培养应分为三个阶段或层次:首先是掌握基础知识、基本技能和基本方法;其次是能将“三基”融会贯通、综合运用的能力;第三是从实验过渡到研究及生产实践。因此,在选择实验时,使实验内容与代表科技前沿的现代科学技术和科研成果相结合。通过开设综合设计型实验,可以引导学生接触学科发展的前沿,开拓学生的视野,在培养学生的创新能力及实践能力方面十分有利。结合我校的资源环境,我们实验室可以选择与教师科研相关的一些前沿课题,比如,我们在做胶体制备的实验时,可设计利用水热或者共沉淀法制备磁性纳米材料,通过扫描电子显微镜观察纳米材料的形貌,还可利用X-射线衍射仪来测定纳米材料的结构,还可以让学生利用用磁铁吸附分离,观察纳米颗粒的磁性分离情况。根据实验结果,比较两种合成方法的优缺点。 4全面开放实验室,鼓励和引导学生自主设计科研性实验 实验室面向学生全面开放。在专业教学计划规定的有限实验学时数中,要达到既培养学生实验技能和动手能力,又要培养学生创新能力的目标是困难的。但我校每年都有大学生创新项目,再结合开放实验室,对于一些学有余力的同学,展开第二课堂教学,可充分利用学校现有的教学资源,发挥学生的主观能动性,提高其创新能力和自主意识。开放教学可以通过教师根据课程要求和自己的科研课题提出课题,也可以结合生产、实际生活中的问题,在探究中让学生试着用自然科学方法论为依据进行研究。这类实验由老师给出实验目的及要求,鼓励学生通过查阅资料,自行制定实验步骤,独立完成实验,并进行实验结果的讨论,最终实验报告以论文形式提交,通过这样一个比较完整的研究过程训练,使学生能够了解设计型实验的的基木过程和方法,从而对科学研究有感性认识。开放实验室需要学生灵活地和运用所学的物理化学基础知识和基本技能,需要学生掌握各种科学方法。具有严肃认真和敢于创新的精神,这不仅有利于学生科学方法的训练和科学态度的培养,而且给学生提供了充分的独立思考的空间,激发了学生的学习兴趣,极大的调动了其主观能动性,充分发挥其创造力,有利用培养创新人才。激发学生对该实验课程的兴趣,保证大部分同学的参与进来。 5结语 从我校的教学改革实践与探索过程的实效看,基本达到了预期设计的目的和要求。学生通过物理化学实验课程的学习,巩固了物理化学的基础理论知识,熟练地掌握了物理化学实验的基本技能,对培养良好的科学创新精神和独立的科研能力奠定了一定的基础。当然,物理化学实验教学的探索与改革是一项长期而艰巨的工作,还有很多有待研究的内容及发展的空间,也会出现一些新的问题。如何更深入的加大物理化学实验课程教学的改革力度,提高物理化学实验课教学水平,还需要我们运用先进的教育教学理念,不断地探索、研究、总结和实践。 作者:崔荣静 权英 陈梦玲 翟春 单位:常熟理工学院化学与材料工程学院 物理化学论文:物理化学实验教学方法改革创新 摘要: 在科技不断发展的当代社会,只有具备综合能力和创新思维的人才才能适应社会的快速发展。高等院校在培养学生创新能力和综合能力的过程中起着十分重要的作用,文章指出了目前在物理化学实验教学中普遍存在的一些问题,并提出了一些改革方案,重点强调动手能力和创新能力的培养。通过教改培养学生的综合能力,提高物化实验教学效果。 关键词: 物理;化学实验;综合能力;创新能力;改革 在化学教育中,化学实验是将理论转化为实践、激发学生的学习兴趣、培养学生创造性思维最有效的教育方式。物理化学实验在物理化学课程的教学中占有十分重要的作用,物理化学实验是研究化学基本理论和问题的重要手段和方法[1-2]。其运用基本物理方法和技术,锻炼学生合理设计实验的能力,培养学生分析及解决问题的能力以及建立科学思维方法,培养学生用理论知识来解释实验现象,并通过实验得出合理的、精确的数据,训练学生对实验数据的正确处理,培养学生对实验误差进行分析的能力[3-4]。当今社会的快速发展对人才培养提出了更高的要求,传统教育培养出来的被动型人才已经不能适应社会的发展,现代教育的目的是要以培养综合能力为主的主动型人才[5-6]。因此该课程内容和教学方法的改革愈发显得迫切、重要。 1目前物理化学实验教学中存在的主要问题 物理化学是一门有着悠久历史的基础课程,物理实验教学在我国高等学校教育中已经走过60多年的历程,课程体系虽然经过几次改革[7]。但由于实际情况,在目前的教学中还存在一些问题,主要体现在以下几个方面: 1.1物理化学理论教学内容与实验内容不同步,不利于学生实验思维能力的提高 在高校物化实验教学中,普遍存在着实验内容陈旧,更新速度缓慢,实验内容落后于教学内容的情况。按照传统的实验教学安排,学生在开始做实验的时候,连基本的理论知识都没有学习,这样导致学生在做实验的过程中只是简单的照葫芦画瓢,盲目的完成实验,草率的处理实验数据。这样既不能达到理论指导实践的作用,不利于培养学生科学思维能力,也不利于激发学生学习的积极性和创造性,更不能将所学理论知识通过实验进一步消化理解。这样也导致了学生对实验的热情大大降低,对知识的片面了解。 1.2物理化学实验的目标定位较低 当前高等学校教育里面,物理化学实验内容陈旧、大多以验证性实验为主,缺乏和现代科学技术的结合,缺乏与现代物理化学发展的前沿知识相接轨[8]。实验课的教学方法单一,学生多半只按照讲义被动式进行实验操作,缺乏对实验原理和实验内容的理解。不利于培养本科生在以后的工作岗位中解决实际问题的能力,也不利于其在工作中有所创新和突破。 1.3物理化学实验与其他学科交叉较少,忽略了物理化学的基础作用 物理化学属于化学四大基础课程之一,足以体现物理化学在化学学科中的重要地位,同时物理化学中的相关原理和药学等也有着密切的关系[9]。物理化学实验是将物理化学的基本原理以实验的方式体现出来,一方面可以进一步巩固学生有机化学实验、分析化学实验、无机化学实验的基本实验技能,另一方面也能让学生熟悉研究物理化学的方法,也可以进一步让学生巩固学习物理化学的基本理论。但是,目前在高校的物理化学实验课程设置和其他实验课程相关联的内容极少,忽略化学实验的整体性。 1.4物理化学实验内容设置缺乏灵活性与开放性,不利于提高学生的学习兴趣 传统的物理化学实验大都按照教学计划进行,授课方式大部分以老师板书讲解实验原理、实验过程以及仪器操作,然后学生按照实验讲义来完成实验[10]。同时,实验课时设置严重偏少,大部分学校为了完成教学计划,大都安排一些简单的验证性实验,几乎没有安排综合性实验和设计性试验。结果造成:一方面不利于培养学生的创造性思维,导致学生缺乏自主学习的能力;另一方面也不利于展示学生个性,大大降低了学生对实验的兴趣。综上所述,随着素质教育的不断改革,新世纪对人才的要求也越来越高,只有具有创造性思维、自主学习能力的综合性人才才能适应科技的不断发展。传统的物理化学实验课程设置已经跟不上时展的脚步,因此必须对传统的物理化学教学实验进行改革。 2对物理化学实验教学改革与探索 2.1提高实验前预习要求 实验前预习质量的高低是顺利完成整个实验关键之一。如果预习不好,对实验原理和仪器使用不够了解,很容易损坏仪器或者造成实验失败。为了提高同学们的实验兴趣、顺利完成教学实验,应该加强实验前预习要求。首先,要求学生认真写好实验预习报告,画好记录实验现象和实验数据的表格,将实验原理以个人理解的方式描述出来并画出整个实验的流程图;其次,为了让学生更快理解实验原理及过程,可以将与实验相关的教学资源共享在班级群里,如实验原理及仪器操作相关的动态图等。 2.2提高学生的动手能力 现代教学理念越来越重视学生的主体性,因此在实验教学中应当让学生参与到实验中去,培养学生的动手能力。这样不仅能提高学生的实验兴趣,也能使得学生在以后的工作岗位上能较快的适应工作要求。通过让学生认真理解实验原理以及仪器操作注意事项,使得学生独自完成整个实验,在整个实验过程中教师应当以旁观者的身份来指导学生。例如,我院第一个物理化学实验就是燃烧热的测定,在学生独自完成燃烧丝的缠绕、压片、装氧弹、点火等步骤之后,通过实验数据和实验现象的分析让学生明白在实验过程中哪些步骤会对实验结果造成较大的影响,如压片太紧时,会造成燃烧物燃烧不够充分,测得实验数据偏小。在此过程中不仅培养了学生的动手能力同时也使得学生对实验数据及现象的分析能力得到了提高。 2.3增加设计性实验,提高学生的创新能力及意识 创新能力是当今社会参与竞争最重要的技能之一,也是当代大学生必须掌握的重要能力之一。因此,大学教师有必要也有义务重点培养学生的创新能力。在学生基本掌握原理以及动手能力得到一定提高的基础上,教师可根据实验室已有的条件,让学生通过查阅文献等方式自行设计实验或者对原有实验方案进行改革创新。学生通过查阅文献、设计实验方案、完成实验以及数据处理和分析等过程,能较好的培养学生的综合能力与创新能力,激发学生对科学研究的兴趣。增加设计性实验,提高学生的创新能力及意识是本次教学改革的重点。 2.4建立科学的考核方法 考试是教学过程中很重要的一步,通过考试可以了解学生对基本知识的掌握,也有利于检查并改正实验教学中存在的问题。本次教学改革对以往的考核模式进行了较大的改革,考核成绩分布为平时成绩占80%和期末笔试成绩占20%,其中平时成绩的考核包括实验预习情况、实验操作能力、数据处理及分析等部分,对于设计性实验有重大创新点的同学给与酌情加分。本次考核方式的改革重在强调实际操作能力、综合能力以及创新能力的培养。 3展望 物理化学实验教学是一项长期又艰巨的任务,以上是我们对目前实验教学中存在问题的认识以及一些初步的改革方案。在改革中,我们将认真总结经验,制备出一套比较完善的教改方案,提高物理化学实验教学质量,提高学生综合素质。 作者:蒙君荣 单位:百色学院化学与环境工程学院 物理化学论文:物理化学教学方法改革研究 [摘要] 物理化学是一门理论性和实践性都很强的课程,是化学和其他相关学科的理论基础。文章从学生的思想上、启发式教学的运用、教学形式上对物理化学教学方法改革进行一些初步探索,提高学生的学习兴趣,以达到提高课堂教学质量的目的。 [关键词] 物理 化学教学 方法启发式教学 物理化学是高等教育化学化工类专业的主干基础课程之一,但由于物理化学所包含的教学内容多,概念抽象,公式多,计算多,逻辑性很强,推理十分严谨,而且还涉及数学、物理及其它化学的一些相关知识,对于化学化工类专业的学生,在物理化学课时量较少,而需要掌握的内容较多的情况下,如果前期没有奠定良好的基础化学知识,要想学好物理化学难度就更大了[1]。因此,采用何种教学方法让课堂教学内容引起学生的兴趣,激发兴趣,进而提高学习的效率是课堂教学的关键。在几年的物理化学教学实践中,笔者对课堂教学方法不停的进行改进,并取得了一定的成效,现将相关经验分享如下。 1思想上要重视物理化学的学习 物理化学是化学学科的四大理论基础之一,又称为理论化学,被誉为化学中的“哲学”,在高等教育课程中对化学、材料化学、制药工程等专业后续课程的学习起着承上启下的作用,而且在大部分的考研中,物理化学是化学化工类专业的必考科目,因为学习物理化学不仅能锻炼学生的逻辑思维,还会训练学生的思维方式,统计资料表明,从20世纪以来在132位获得诺贝尔化学奖的科学家中,有85位是物理化学工作者,约占64%,而在近49年中,这个比例增加到72%,可见物理化学不仅对学生今后专业课的学习起着至关重要的作用,也对学生今后的科研工作起着重要的作用,甚至影响其一生。通过这样的教育让学生了解物理化学的重要性,从思想上去重视他,去克服对物理化学的恐惧和厌学,从而变被动学习为主动学习。 2启发式教学在物理化学教学中的运用 物理化学概念多且抽象,逻辑性强,对数学和物理知识要求高,如果教师在课堂上只是单纯的按照“概念→公式→例题”进行讲解,很容易就会使学生觉得枯燥乏味,难于理解,或者即使理解了,面对不同的例题时,也无从下手,解决此问题的一个重要措施就是适当地引入与知识点相关的日常生活案例,拉近理论与生活的距离,将抽象的知识与生动具体的生活实例联系起来,调动学生学习的积极性,让学生体会到物理化学在现实生活中的重要性和实用性,激发学生的好奇心和学习的兴趣,实现“教学互动”,提高授课效率。 2.1将物理化学名人事迹引入课堂 我校位于贵州省黔东南苗族侗族自治州,学生以苗族、侗族为主,基础教育薄弱,而且学生自信心不强,所以在课堂教学中引入著名的物理化学科学家的奋斗史,一方面可以充实课堂教学内容,引起学生的注意,缓解学生学习的疲惫和紧张的课堂学习气氛;另一方面,通过了解科学家的经历,让学生明白成功离不开其自身坚持不懈的努力奋斗,从而增强学生的自信心。比如在介绍化学平衡的时候,可以介绍范特霍夫出身于荷兰的一个普通家庭,一生痴迷化学实验,因为当时选择化学研究作为职业的人,还要兼做其他工作才能够维持生活,面对父母的反对,范特霍夫仍然坚持学习化学,一点也没有放松,使其不仅在化学反应速度、化学平衡和渗透压方面取得了骄人的研究成果,还开创了以有机化合物为研究对象的立体化学,并且于1901年获得诺贝尔化学奖,是第一位获得诺贝尔化学奖的科学家,在他50多岁时,还经营着一家乡村牧场,每天清晨坚持亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”。范特霍夫没有显赫的家庭背景,仅是凭着对化学的狂热和对科学的执着,在物理化学领域取得了举世瞩目的成就。 2.2将日常生活与物理化学知识相联系 由于物理化学理论性强,内容抽象枯燥,而且概念多、公式多、计算多,让许多学生对其望而生畏,缺乏学习的兴趣和积极性,并且学生普遍认为学习物理化学没有任何用处,从而对其产生厌学的心理,因此,从生活实例出发,在课堂上简单的穿插一些生活中常见的实例,引导学生思考,让学生体会物理化学在现实生活中的重要性,进而提高学习兴趣,同时也能让枯燥的知识变得灵活起来,让难以理解的概念变得通俗易懂,下面笔者就重点介绍一下在课堂中引入的一些生活实例。 2.2.1稀溶液的依数性 在学习“热力学第二定律”章节的“稀溶液的依数性”时,可以引导学生思考,“北方冬天吃冻梨前,先将冻梨放入凉水中浸泡一段时间,取出来后冻梨表面会结一层薄冰,但是梨子里边却解冻了,这是为什么”[2]?等学生思考讨论后,提示梨中的水不是纯水,而是溶有糖和其他物质的溶液,然后公布答案当把冻梨放在水中浸泡时,凉水温度比冻梨温度高,冻梨就从水中吸热。使冻梨解冻。因为冻梨内含有糖分,是大量的糖水溶液,根据冰点下降规律冻梨内的温度必定低于零摄氏度,故其凝固点低于纯水的冰点,当冻梨内部解冻时,虽然要从周围吸收热量,但是解冻后的温度仍略低于纯水的冰点,所以冻梨内部解冻了而表面上凝结一层薄冰。这就是我们要学习的“稀溶液的依数性“中的“溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低”。“在大雪过后,环卫工人为什么在大街上洒盐,以及在化工生产中为什么经常用盐水溶液做冷冻液”?也是运用“稀溶液的依数性”中的“溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低”的性质,因为融化的雪与盐形成盐水,盐水的凝固点比纯水的凝固点低,所以加入盐可以使雪融化。而用盐水溶液做冷冻液也是因为盐水凝固点比纯水的凝固点低,相对纯水而言不容易凝固。 2.2.2相平衡 在讲到“相平衡”在药学中的应用时,举例说明“为什么用氯霉素与尿素形成低共熔混合物可以改善氯霉素的溶解和吸收”?因为低共熔混合物的熔点比纯氯霉素和纯尿素的熔点都低。 2.2.3化学动力学 在讲“化学动力学”时,可以先让学生思考为什么有的药一天吃三次,而有的药却一天只需要吃一次?有的药为什么需要常温保存,而又的要却必须在低温下保存?药厂生产的药品是如何预测药物的有效期(药剂学中的有效期是指制剂中的药物降解10%所需的时间)?人体内药物的浓度是如何随着时间而变化的?这些问题既与教学内容有关又与日常生活密切联系,学生非常好奇,想了解但又回答不上来原因,这就激起学生强烈的求知欲,让他们的思维一下子就活跃起来,此时再不失时机地转入“化学动力学”内容的学习。 2.2.4表面现象和胶体 在物理化学所有章节中,“表面现象和胶体”是离我们日常生活最近的一章内容,许多日常生活中看到的、遇到的现象都能用这一章的理论来解释,比如卤水点豆腐,因为豆腐的原料是含蛋白质丰富的黄豆,经水浸、磨浆、除渣、加热等一系列程序后,得到带负电荷的蛋白质胶体,由于负电荷之间互相排斥,导致蛋白质胶体互相分散在水中。而卤水学名盐卤,主要成分是氯化镁,属于带正电荷的电解质溶液,可以与带负电荷的蛋白质胶体发生中和反应,得到中性的蛋白质分子,使蛋白质分子因变成中性分子排斥力消失而互相凝聚起来得到豆腐。点豆腐就是设法消除蛋白质表面的负电荷,使其变成中性分子发生凝聚而与水分离。比如为什么防毒面具具有防毒功能,因为防毒面具里面含有活性炭,活性炭可以吸附有毒物质,从而引入物理吸附和化学吸附的概念问题[3]。再比如洗衣液为什么可以起到清洗衣物的作用,这是因为洗衣液的主要成分是由亲水的极性基团和憎水的非极性基团所组成的表面活性剂,能使污垢从衣物表面分离而进入水中,并且能使污垢分散在水中,以免这些污垢重新聚积到洁净衣物的表面,还有我们日常使用的化妆品、食品及药品也是使用表面活性剂的原理。这也是“物理化学”所涉及的内容。在江河入海处三角洲的形成也是“物理化学”现象,属于胶体的聚沉现象。在河流的入海处经常会有由随着河水长驱入海的泥沙形成的三角洲,因为这些泥沙颗粒细小能形成胶体状态悬浮于河水中,所以没有在中途沉降下来,但这些泥沙微粒带有阴离子,在与含有许多食盐、硫酸镁等带阳离子的电解质海水相遇时,微粒中的阴离子被海水中的阳离子所中和,微粒的胶体状态被破坏,变成了中性分子,从而结成较大的粒子沉淀下来。还有应用铺展与润湿的知识介绍软膏剂基质、片剂辅料的选择和应用开尔文公式介绍制药工艺常用的喷雾干燥法等等。除此之外在文物遗产保护领域,比如纸质档案保护,照片、底片和电影胶片等影像档案保护,文物彩绘病害治理等方面[4],界面现象都起到了至关重要的作用。 3将课程内容与就业联系 就业问题是学生重点关注的首要问题,对自己将来可以去什么岗位工作,就业前景如何非常关心,因此教师在课堂上可以适当的介绍一下近几年国内外知名企业在岗位招聘时,对笔试科目的要求。比如在讲到“电化学”这一章内容时,可以简单介绍一下电池和电瓶生产企业比如理士国际技术有限公司和福建南平南孚电池有限公司在招聘时的要求,不仅能增加学生的兴趣,更能让学生认识到学好物理化学的重要性。 4采取板书与多媒体教学相结合的教学形式 随着多媒体课件的广泛使用,越来越多的教师依赖多媒体课件,导致传统的板书教学鲜少有人使用,也使许多教师产生懒惰的情绪,比如使用的多媒体课件是以前上课使用过的或直接从网上下载的,课前没有认真的备课,导致上课时思维混乱,知识点重点不突出,并且一味的使用多媒体课件会使课堂教学单调,学生思想容易走神,加上多媒体课件内容较多,学生一旦思想走神就不容易再跟上教师的教学思路。采用板书教学,可以将重要的知识点写在黑板上,由于知识点在黑板上的停留时间比多媒体教学放映的时间长,即使学生思想走神,也可根据黑板上的知识点摘要重新跟上教师的思路,还可以将重要计算例题的求解过程用板书进行演算,因为板书教学会降低授课的速度,可以让学生有足够的时间去思考,加深学生对所授相关知识的回忆和理解,通过例题去理解、记忆理论概念,降低学习物理化学的难度。但需要注意的是,多媒体课件具有形象直观的特点,在讲授比较抽象的概念时,可以让生硬难懂的理论,通过多媒体演示变得通俗化,易于理解,让人一目了然。因此板书与多媒体教学相结合起到互补的作用,可以使课堂教学变得生动活泼。 5总结 物理化学已经深入到我们生活的方方面面,在不知不觉间,对我们的生活方式产生巨大的影响,但在教学过程中教师很少将生活中的实例与物理化学联系起来,导致其脱离实际,失去了其真正的意义,因此在教学过程中教师要根据不同的教学内容将物理化学知识与生活实例联系起来,让学生认识到物理化学在我们生活中的重要作用,使枯燥乏味的教学内容变得丰富多彩,提高学生学习物理化学的兴趣,从而达到提高教学质量的目的。 作者:郑璇 单位:凯里学院化学与材料工程学院 物理化学论文:物理化学教学多媒体效果 1教学基本对象 以本校药学院2013级制药工程专业学生为对象,以多媒体及板书结合的教学模式进行教学。 2教学基本组织方式 教师课前做好充分备课,做好教学设计,制作合适的课件,做到课件脉络分明,前后连贯。在课程讲解过程中坚持多媒体与板书结合,①板书要进行设计,便于学生归纳记忆,比如在讲解热力学第一定律的一些基本概念时,系统与环境,系统的分类:孤立系统、封闭系统和敞开系统,系统的性质:强度性质和广度性质,状态与状态函数,过程和途径,功和热,这些重要的基本概念不妨将它们设计好写在黑板上,方便学生在课后再次梳理知识点,有利于总结复习。②对于课程中一些容易混淆的内容,用板书清楚地罗列出来,能使学生印象深刻。比如在讲几种热效应时,利用生成热和燃烧热这两个概念来计算化学反应热效应的公式,同学们经常记混淆,那么将两个公式板书出来,对照讲解,就会一目了然。③对于物理化学中一些重要公式的推导,教师板书的同时和学生共同推导,使学生的逻辑思维能力得到锻炼。再加上教师恰当地反问学生,形成了良好的师生互动,这样不仅活跃了课堂气氛而且提高了学生学习的积极性。最终学生更好地理解了公式推导过程及使用条件。比如在讲述反应的动力学方程时,二级反应的动力学方程分为两种情况,其中对于反应物A和B初始浓度不同的情况,需要分离变量积分才能得到最终结果,如果引导学生利用数学中分离变量积分的知识将公式推导出来,那么学生对公式的理解就会更加深刻,容易识记。④遇到重点、难点内容,单纯的放映幻灯片效果不良,若辅以板书对比将会收到良好效果。比如在学习相平衡这一章中二组分液-固平衡系统,采用热分析法绘制相图时,以Bi-Cd系统为例,板书出Bi-Cd系统的步冷曲线,然后根据步冷曲线的温度和浓度数据绘出Bi-Cd的相图,两者对比,将使学生更深刻地理解步冷曲线法,以达到掌握并灵活运用的目的。 3教学结果反馈 通过对学生的调查,绝大多数同学认为,多媒体与板书结合的教学方法,能更好地帮助他们学习物理化学,激发学习兴趣,提高课堂教学效果。 4结语 板书作为传统的教学方式,可以突出教学内容的重点和系统性,便于学生对课堂讲授的重点知识的领悟和掌握。同时,黑板粉笔黑白朴素的对比排除了无关诱因,书写的内容能在黑板上保持相当长的时间,方便学生做笔记。多媒体教学具有能够综合处理文字、图像、声音、动画的功能,能够培养和激发学生学习积极性;能使抽象问题形象化,便于学生理解和运用知识;抽象难懂的概念可借助多媒体插入图像、视频和动画,使教学深入浅出,便于学生理解和掌握。另外,多媒体教学还能节约传统的板书时间,增加信息量,扩充知识面,提高学生的学习效率。但在多媒体课件教学实践过程中,由于知识容量易于过大,教师为完成教学任务加快播放速度,学生没有足够的时间记笔记和思考,造成学生的思维跟不上教师讲课的步伐,不利于重、难点的理解和掌握。此外整节课下来,也会造成学生眼酸、头晕、倦怠等不适。同时,课程一些系统的知识也会被打乱,不利于学生归纳总结,最终使教学效果受到影响。总之,多媒体和传统板书二者各有优缺点,根据物理化学课程的特点,我们将多媒体课件和板书进行有机地结合。在使用多媒体课件时,适当地结合板书,方便学生做笔记的同时也促进了学生对知识的理解和消化,经对学生调查表明教学效果良好。因此只要制作出优质的多媒体课件,做到多媒体与板书有机结合,充分发挥二者的优点,取长补短,既能提高物理化学教学效率,获得良好教学效果。 作者:程迪 刘艳菊 单位:河南中医学院药学院 物理化学论文:物理化学教学论文 1改善教学方法,提高学生学习兴趣 传统的教学方法多以教师讲为主,偏重于灌输,忽略和限制了学生学习的主动性和积极性,引起学生厌学和逆反心理,导致教学效果不理想。因此,必须对教学方法进行改进。教学过程中,以启发式,讨论式教学方法为主,激发学生的学习兴趣,加深学生对所学内容的理解和掌握。比如,在讲克克方程时提出“在高原上煮鸡蛋能煮熟吗?为什么?”,在讲胶体分散系时,可以提出“江河入海口处的三角洲是如何形成的?”以及“明矾净水的原理是什么?”。在讲化学动力学时,提出“不同的药品为什么每天吃的次数会不同呢?”等问题。学生会给出不同的答案,教师就可以结合课堂内容,与学生一起分析并找出答案。此外,教师要对教材充分了解,深入分析,区分重难点内容,加深教学内容与医学专业之间的联系,这样不但教学重点突出,教学内容也更具有针对性。比如在讲热力学定律的时候,这部分内容与药学专业的联系不大,那么我们如何来提高学生的学习兴趣呢?可以将热力学内容和药物反应联系在一起,以药物为例,设计几道计算题,这样就达到了学以致用的效果。在讲授动力学内容时,可增加药物储存期,有效期的测定相关内容。同时,教师要引领学生学会归纳总结。由于物理化学课程知识点多,公式多,看似杂乱无章,其实各知识点之间存在着一定的逻辑关系。比如自发过程的判据包括三个,熵,吉布斯自由能,赫姆霍兹自由能,但是适用条件不同,在教学中,教师就可以鼓励学生自己总结,这样有利于调动学生学习的积极性。启发式,讨论式教学方法的运用,激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性,培养了学生分析问题,解决问题的能力,提高了教学效果。 2理论联系实际 虽然物理化学这门课程理论性比较强,但也是从大量实践基础上总结出来的,因此,在教学中,尽可能地把物理化学中的抽象的概念,理论与实际生活中的现象联系在一起,加深学生对这门课程内容的理解,提高教学效果。比如,在讲渗透压的时候,可以介绍临床使用的0.9%生理盐水,以及与血浆渗透压的关系。在讲电解质使胶体聚沉的机制时,可以介绍“卤水点豆腐”,卤水中主要含有MgCl2,豆浆中含有大量蛋白质,蛋白质具有胶体的性质,胶体遇到电解质会发生聚沉,所以豆浆遇到卤水会变成豆腐。在讲开尔文公式的时候,可以解释土壤含水保湿的机制。在讲表面张力的时候,可以和学生一起做肥皂膜的实验,让学生自己发现表面张力和力的方向。物理化学实验作为理论教学的重要组成部分,不仅实现了理论知识的具体应用,还培养了学生的动手能力和独立思考能力。比如在讲到多组分相图的时候,内容比较抽象,学生不能直观的理解这章内容,但是通过实际操作双液系相图的实验,加深了学生对这章内容的理解,使教学效果更加完善。比如在讲到燃烧热时,在强调只有1mol物质完全燃烧时放出的热量才是燃烧热,以及根据各物质的燃烧焓求算反应焓以外,还可以在课堂上播放《燃烧热测定》实验的视频,使学生更直观地理解课堂内容,加深知识点的理解。在物理化学教学中,将基础理论和实际生活联系在一起,能够充分激发学生的学习兴趣,达到学以致用的效果。 3教学与科研紧密结合 随着现代科技逐渐发展,教师在教学过程中不能只局限于课本的内容,应将教学知识扩展,将课内与课外知识有效结合在一起,把学科发展前沿的新技术和新成果渗透进来,充分激发学生的学习热情,让学生对物理化学这门课程不再敬而远之,而是自发地想要学好这门课。例如超临界流体萃取这一高新技术结合了物理化学中的溶解度定律,分配定律以及焦耳-汤姆生效应等理论;现代文明离不开磁性材料,如家用电器,磁悬浮列车,发电机等,目前得到广泛应用的铷铁硼永磁材料是利用凝固点降低原理和二组分体系相图等技术设计的。在介绍表面活性剂时,引入学生比较感兴趣的石油开采过程,简单介绍一次开采,二次开采等概念,使学生更加轻松地吸收新的知识点。学生还可以根据自己的专业和兴趣参与到教师的科研中,比如,在讲到催化反应动力学时,就可以介绍教师的关于催化剂制备的科研项目,学生也可以参与到其中,从查阅文献开始,设计实验方案,最后进行实验。充分调动了学生学习的积极性。 4结束语 实践证明,通过初步的改善教学方法,增加与学生的互动,将理论知识与生活实际相结合等方式,充分提高了学生的学习兴趣,调动了学习的积极性,提高了教学效果。今后我们会继续根据学生的反应,进一步对教学方法进行优化,完善教学方法和内容。 作者:薛莹雪 单位:吉林医药学院药学院 物理化学论文:林业物理化学教学论文 1教学内容改革 1.1所学内容紧扣学生专业特点 物理化学课程涉及的公式约有150个,教学时,要求学生掌握基本公式的推导和证明,能用基本公式去解决一些实际性问题.提倡学生平时自学,上课前复习巩固学过的知识,强调数学和物理基础知识的重要性,培养学生对所学知识进行综合应用的能力.利用高等数学知识,帮助学生掌握、理解物理化学公式.如从卡诺循环可以推导出可逆热温商之和为零;从理想气体发生PVT变化,可以求焓变、熵变、吉布斯函数变和吉布斯函数判据等参数;从肥皂可以了解润湿和乳化等概念.将现实生活中的某事件引入学习中,与物理化学紧密联系,加深学生对知识概念的理解,提高学生实际运用知识的能力. 1.2引入物理化学科学家的故事进行励志教育 在学习物理化学课程时,会涉及到很多著名的物理学家和化学家,讲到相关内容时,教师会讲解他们的个人简历和趣闻逸事.一方面,可以提高学生学习的积极性,集中他们的注意力,缓解课堂的学习气氛;另一方面,每一位科学家的成功都离不开其自身不断努力奋斗的过程,通过了解他们的经历,不仅丰富了课堂教学内容,而且学生对科学的发展也产生了兴趣,对科学家产生了崇拜,成为学生学习的榜样.如首次提出物理化学这个概念的是1901年和1909年先后获得诺贝尔化学奖的两位化学家:荷兰的范特霍夫和德国的奥斯特瓦尔德,正是他们的研究促成了物理化学学科的诞生.其中范特霍夫是首位诺贝尔化学奖的获得者,他50多岁时还经营着一家牧场,亲自送牛奶,被誉为“牧场化学家”.在讲到稀释定律时,介绍奥斯特瓦尔德的生平事迹,他出身普通家庭,求学时对化学产生浓厚的兴趣,1884年在博士论文中提出了电离假设,1888年提出了以他名字命名的奥斯特瓦尔德稀释定律,1909年因在催化作用、化学平衡和氨制硝酸等方面的杰出贡献而获得诺贝尔化学奖. 2教学方法与考核方式改革 2.1多媒体教学与传统教学相结合 传统教学采用粉笔板书的方式,书写需要一定时间,导致学生接受知识量较少.而利用PPT课件,结合Flash动画,能使教学内容生动、信息量大,给学生更直观的印象,提高课堂效率.物理化学课程公式多,逻辑性强,有些问题比较抽象,单纯采用多媒体呈现,导致学生思维跟不上文字显示的速度,因此不能仅用多媒体一种教学方式.结合教学实际,采用多媒体教学与板书相结合的方式授课,学生能充分地消化吸收所学的知识,教学速度适中,从而提高教学质量和效率. 2.2考核方式的改革与创新 物理化学课程考核方法普遍采用平时成绩加期末考试两大块的组合,存在期末考试成绩在总评成绩中比例偏重的问题.考核方式改革前,平时成绩占20%,期末考试成绩占80%.这种考核方式可能导致学生平时学习不认真,期末考试前突击,因而不能起到督促学生平时学习的作用.考核方式改革后,采取平时成绩占20%,阶段考试或考核成绩占30%,期末考试成绩占50%的形式.在原有基础上,降低了期末考试的比例,规定小于等于48学时的课程,期间加一次阶段性考试或考核;大于48学时小于等于64学时的课程,期间加两次阶段性考试或考核.虽然教师的工作量比改革前增加了,但学生学习的主动性和积极性得到了提高.学生要想取得优秀的成绩,就不能忽视阶段性成绩.另外,也尝试在总评成绩中增加其它一些(如课堂讨论、课程论文等)考核方式,从而促进学生积极学习. 3设计实验教学环节,培养学生创新能力 实验教学是物理化学教学中不可缺少的组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的重要手段.结合物理化学课程内容构建实验课程体系,该体系包括四部分:(1)基本操作和基本技能的训练.包括实验教学目的、要求、有效数字、相关实验技术、误差分析和实验数据的处理表达方法等.(2)验证实验训练.如燃烧热、液体饱和蒸气压测定,一级蔗糖水解反应速率常数测定等18个实验.通过实验训练,使学生对物理化学理论知识有更深入的理解和掌握,着重提高学生的实验技能,增强动手能力.如学生通过测定一定质量的蔗糖的燃烧热,将测试数据输入计算机,利用Origin或Excel软件绘雷诺温度校正图,计算蔗糖的燃烧热,研究系统与环境热交换的关系,从而理解摩尔恒容燃烧热和摩尔恒压燃烧热的差别.(3)综合及设计实验.结合化工企业生产的典型案例和教师的科研成果凝练实际项目,让学生能够发挥主观能动性,把所学的理论知识加以综合运用,增强独立解决实际问题的能力.如指导专业基础好、操作动手能力强的学生参加全国大学生化工设计大赛,通过参赛锻炼学生的实验思路和实验技能,培养学生的创新意识和创新能力.(4)物理化学实验中常用的数据表.物理化学的教学改革是一项长期而复杂的工作,需要不断地学习和改进.作为林业院校,在物理化学教学中已经做出一些尝试性的改革与创新,并取得了一定成果,但仍有一些工作需要做.如结合专业课程设置和专业培养目标来提高专业学生就业能力.物理化学课程的教学是一个需要长期研究的课题,只有不断地创新和改革,结合东北林业大学的发展,把不同专业的物理化学课程教学工作做好,才能培养出具有较强实践能力的实用型专业人才. 作者:方涛 王玉峰 孙墨珑 刘本才 张秀成 单位:东北林业大学理学院 物理化学论文:基础创新物理化学实验论文 1转变实验教学观念 传统的教学模式,整个实验按教材或教师预先设计的步骤和方案进行,学生被动参与,这样不利于学生创新能力的培养。物理化学实验是一门理论性、实践性和技术性都很强的课程,其实验内容更侧重于定量地解释化学过程的规律,提高运用其技术与方法去分析和解决实际问题的能力,从而形成科学严谨的思维方法,使综合能力得到提高。物理化学实验在培养未来化学工作者的教育中,占有特别重要的地位,对培养大学生的创新意识、创新精神和实践能力起着理论教学无法替代的作用。 2构建实验课程体系及优化教学内容 俗话说“万丈高楼平地起”,扎牢基础,利于提高学生的创新能力。我们构建了循序渐进型的物理化学实践课程体系“基础实验→综合性→设计性实验和开放性实验”,利于提高大学生的自主学习和创新能力。基础实验,按照已拟定的实验方案测得实验数据,用数学原理和方法科学地处理实验数据,使学生对理论知识有一个较直观和深刻的理解;综合实验主要培养学生自主学习和独立思考的能力;设计性实验、开放性实验及研究创新实验以培养学生分析问题、解决问题的能力。学生掌握不同层次的实验要求及实验技能,初步建立起研究科学问题的方法和态度。物理化学实验是南昌航空大学的应用化学专业、应用化学专业春晓班及材料化学专业等的基础课程。以春晓班为例,物理化学实验课程学时为64学时,分两个学期进行,是一门单独设立的实验课。实验内容由热力学、动力学、界面现象、设计性实验(表面活性剂的临界胶束浓度的测定及影响分析)、探索研究创新型实验(B-Z振荡反应的影响因素分析、不同体系钝化曲线的绘制及其钝化剂的影响、高聚物分子量的测定研究)等组成。其中基础性、综合性实验为40学时,设计性、开放探索性实验24学时。此外,为提高学生的兴趣,南昌航空大学组织学生可以申请“三小项目”即“小发明、小创作、小制作”,这些小项目具有一定的难度,使学生有机会了解本学科发展的前沿,激发学生的求知欲望和探索精神,提高实践创新能力。例如:结合物理化学光、电、磁及吸附等方面的知识,在2013年,2011级应用化学专业春晓班26名学生中有8名学生作为第一申请人申报第八届南昌航空大学“三小项目”成功,占30.8。其题目有:“去除水体中汞的选择性石墨烯—胸腺嘧啶复合物的合成与性能研究”“一种石墨烯复合纳米光催化材料的合成及其性能研究”“有色污水光电催化处理装置”等。 3改革实验教学模式及教学方法 向学生开放物理化学实验室是培养创新性人才的重要举措之一。开放物理化学实验室的教学模式,锻炼学生分析问题和解决问题的能力,让学生接触到科研前沿的很多最新的成果,从而从根本上引起学生对实验课的兴趣和重视。传统的灌输式教学过程中,教师对实验原理、实验步骤、数据处理都进行了详细讲解,学生的积极性和创造性得不到充分发挥。为此,我们将实验的顺序调整为:“基础实验→综合性→设计性→开放性实验”。在第一次实验时给定设计性和开放性实验题目,随后学生先做基础实验,在课后根据自己选定的实验项目积极地查找文献,寻找合适的方法在实验室进行,如果在课内没有完成实验项目,可以与老师预约时间来进行未完成的实验。逐步推行开放式实验教学模式,重在吸引学生主动参与科研实践活动。还充分发挥现代教育技术在实验教学中的作用。将一些仪器设备的操作、基础实验制成多媒体视频;鼓励学生用计算机来完成实验数据的处理,利用Excel或Origin软件进行数据处理不但速度快而且准确性高,规范物理化学实验数据处理过程,为学生将来从事实验或科学研究奠定基础。 4完善实验课程考核体系 为了较为客观全面地评价学生实验的真实水平,必须完善实验课成绩评定方式。考核内容包括预习、操作、纪律、实验报告和实验结果等;将考核的形式多样化,主要从操作前的提问、操作是否规范、是否有原始记录、对自己方案的可行性进行论证及可视化总结等方面进行综合考核。客观全面的考核评价体系有利于调动学生的学习积极性,培养其综合能力,养成良好的实验习惯和科学态度。 5学生培养成果 近年来我院本科生在国家级科研创新大赛中屡创佳绩,例如:在2012年第十二届全国“挑战杯”比赛中,聂珊珊等同学《磁性铜离子印迹聚合物的合成与性能研究》获得三等奖;在2013年第十三届全国“挑战杯”比赛中,冷乐辉等同学《新型复合光催化剂的合成及光催化降解有机染料性能研究》获得一等奖;李蕾等同学《废弃锂离子中钴酸锂的高效浸出技术研究》获得三等奖。这些成果大部分都与物理化学的知识息息相关,基础与创新并重的实验教学模式对学生科研兴趣的激发与创新能力的培养起到了积极的作用。 6结束语 加强物理化学实验教学的改革,更新教育理念,从物理化学实验课程体系优化、教学方法的改革及考核体系的完善等方面入手,以创新能力培养为核心,实验教学内容实行“基础实验→综合性→设计性→开放性实验”循序渐进教育模式,基础与创新并重,重视实验过程,建立科学的全面的考核评价体系,改善教学效果,利于把基础扎牢,提高学生学习兴趣和科研创新能力。 作者:陈萍华 蒋华麟 舒红英 邹建平 钟劲茅 吴美凤 王芊 单位:南昌航空大学环境与化学工程学院 物理化学论文:情景教学对物理化学课程教学的应用 摘要:传统讲授法在物理化学教学中难以激发学生的学习兴趣,严重影响教学效果。为了提高教与学的质量,本文结合笔者自身实践教学经验,阐述了情景教学在物理化学课程教学中的应用。采用情景教学法,可有效调动学生学习积极性,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,提高学生分析问题、解决问题的能力,适应培养高素质应用化学化工专业特色人才的现实需求。 关键词:情景教学;物理化学;课程教学 从2013年开始我国进入产业结构调整优化和转型升级的新阶段,产业结构的转型升级在数量、层次和结构上增加了对既具备扎实理论基础,又有实践操作能力的应用技术型人才的多样需求[1]。有研究表明:目前我国高级工、高级技师和高级工程师等技术应用型人才求人倍率分别高达2.34、2.25、2[2]。为满足新形势下对应用技术型人才的需求,我国对高等教育做出了新的部署,提出采取试点+示范引领等方式引导一批普通本科高等学校向应用技术类型高等学校转型。面对转型发展这个现实问题,地方高校以培养高素质应用型人才为目标,积极推进人才培养模式创新,逐步改革和完善人才培养体系。课程教学在人才培养过程中具有至关重要的作用,为切实提高应用型化学化工专业特色人才的培养质量,适应当前地方高校应用技术转型发展人才培养模式改革的需求,各位教育工作者在教学方面都在认真贯彻教学内容、教学方法和教学手段的改革[3],不断提高学生理论与实践相结合的能力,培养学生分析问题、解决问题的能力,强化学生创新意识和创新能力。物理化学作为化学化工专业的核心课程,其与物理学、高等数学和化学基础理论具有紧密联系,互相渗透。与其它专业课程相比,物理化学的理论性强,公式繁琐,模型抽象,内容枯燥,是一门公认的难教难学的课程。在传统的物理化学教学中,主要以课堂讲授为主,机械式地向学生灌输大量抽象的理论和复杂的公式,致使学生产生厌学情绪,严重影响物理化学课堂学习效果。如何通过物理化学课堂教学方法的改革,激发学生学习兴趣,提高学生分析问题,解决问题的能力是物理化学课程教学中亟待解决的问题。情景教学主要是教师围绕教学内容,有目的地引入或创设一个真实或虚拟的情景,让学生参与到教学过程中,激发其主动学习的兴趣,通过分析问题、解决问题和掌握问题能力的培养,提高学生的思考能力和实践能力,最终实现教学目标的一种教学方法[4]。笔者在物理化学课堂教学实践中广泛采用情景教学法,调动学生学习的积极性,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。现就笔者在实践教学中通过问题设置、实验探究、化学史实、多媒体技术、生活实际及社会热点等方法创设教学情境的应用作简要介绍。 1创设问题情景,激发学习兴趣 学生学习行为的开展是以其学习心理为基础的,抓住学生学习心理特点,合理开展课堂教学活动,有助于提高学生学习效果[5]。在化学化工专业本科人才培养方案中,物理化学课程基本开设在第五、六学期,此阶段学生平均年龄在21岁左右,不仅具有对未知事物强烈的探索欲望,而且具有较强的学习能力和理解能力。在课堂教学中引入积极有深度的问题,能够引发学生探求新知的积极性,培养学生自主学习能力。问题情景的创设不仅需要与教学目标相符,紧密联系教学内容,还需要基于学生已有的认知水平,具有启发性、条理性,同时符合循序渐进的认知规律才能逐步引导学生启发思维、探求新知。例如,热力学第一定律的应用是化学热力学基础内容中的重点,其包含功、热、焓、热力学能、热容等量值计算,涉及到简单的P/V/T过程、相变化过程和化学变化过程等。该部分内容抽象、枯燥,理论性强,如何引起学生对该部分内容的学习兴趣至关重要。鉴于现阶段学生好奇心强烈的特点,可以合理设问,引导学生自主探索知识,解决问题。在本学时内容讲解时,笔者首先向学生介绍科普知识,例如,近年来我国科学技术的发展突飞猛进,尤其是航空航天技术的发展可谓是日新月异,火箭主要依靠携带的推进剂(燃料和氧化剂)发生燃烧反应,释放大量热气从火箭发动机喷射出,产生推动力,直到火箭达到极高的运行速度。此时学生对航天技术的神秘性产生了情感升华,对航天技术和化学的联系产生了浓厚的探知兴趣,借此向学生设置问题:火箭这一庞然大物究竟要携带多少推进剂才可以完成预定的飞行计划?引发学生思考。随后向学生介绍热容、相变热、相变焓、标准摩尔反应焓、标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧焓以及盖斯定律等定义,协助学生逐步探讨化学反应焓变和热力学能变、温度的关系,最后逐步掌握化学反应过程中焓变和热力学能变的计算,破解火箭飞行需要携带多少推进剂的问题。在该过程中,通过科普知识设问,调动了学生学习的积极性,有助于引导学生自主学习,使学生掌握学习的重点,具备解决问题的能力,获得学习的成就感,提高学习效果。 2设计探究实验,分析解决问题 物理化学是一门实践性很强的学科,其学习目的不仅是理解和掌握物理化学的概念和原理本身,更重要的是将所学的知识应用于实践中,分析和解决实际问题,创造出新成果。教师可以设计与教学内容相关的探究实验,通过实验前的科学假设、实验现象和实验结果的分析,让学生在实验的情景中发现问题,获得科学理论、规律和事实。通过设置探究实验,既让学生在增强科学体验的过程中掌握了科学知识,又激发了学生探究科学和知识规律的兴趣。美国心理学家杰罗姆•布鲁纳认为,在教学过程中,学生是一个积极的探究者,教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境,而不是提供现成的知识[6]。在培养学生创新能力及实践能力的同时,培养学生通过实验方法分析理论和解决问题的能力亦具有重要意义。例如,精馏分离是有机化学实验中常见的分离方式,其分离原理是物理化学相平衡相关章节的重点学习内容。在课时内容学习前,让学生通过精馏的方式分别分离甲苯-苯混合溶液、乙醇-水混合溶液、氯仿-丙酮混合溶液,利用阿贝折射仪检测精馏塔顶、塔底馏分的组成。馏分组成差异性的结果致使学生对精馏原理产生浓厚的探知欲,引导学生绘制三种混合溶液的沸点-组成图,结合沸点-组成图分析得出精馏是一个部分冷凝和部分汽化过程的连续过程。通过对比甲苯-苯、乙醇-水、氯仿-丙酮三种组成的沸点-组成图得出混合溶液沸点组成图有无极大和极小值类型在精馏过程中塔顶、塔底馏分组成的规律。探究实验的引入使学生主动去思考,发现问题,分析问题,通过实践的方法获取抽象的理论知识,做到知识的融会贯通。 3结合化学史实,启发学生思维 理论知识体系的建立是科学家们不断发现、推测、实践与验证的过程,化学的发展史实际上就是一部运用物理和化学实验方法进行实验探究,以获取化学实验事实,进而建立学科理论的发展史。化学史料生动地向学生展现了科学家探知理论的艰辛过程。利用化学史实创设教学情境,可以使学生从发展的高度,以开阔的视野全面深刻地理解知识理论的演变过程,以辩证和发展的眼光去看待理论成果,激发学生完善和发展科学的兴趣和动机[7]。例如,人工降雨技术的发展,可以追溯到1920年南非科学家开展的“给云注射催化剂”的初步试验,后经全球各国近50年的实验,探索出利用强吸水性盐进行人工降雨解决干旱问题或降低冰雹灾害的有效方法。通过向学生播放“人工降雨”纪录片,使学生深入了解人工降雨的原理,利用强吸水性盐进行人工降雨的利与弊,人工降雨技术发展的前景。将表面物理化学理论与科技紧密联系起来,使学生直观地体会到所学理论知识的科学价值,启发思维,深化理论学习效果。 4利用多媒体技术,变抽象为具体,洞悉重点知识 多媒体技术的发展充实了课堂教学,其在教学中的应用,对教育教学改革起到了巨大的推动作用。多媒体辅助教学具有传统教学无法取代的优势,它能结合图、文、声、像、景等,创设逼真的教学情景,化抽象为直观,化静止为运动,将知识生动形象地展现在学生面前,使学习变得生动有趣,帮助学生理解抽象的物理化学概论及原理,启发学生思维,提高学生的探究能力[8]。例如,在中学化学及大学无机化学中均涉及到电解池的相关原理,相应课本内容均较简单。由于电解池相关知识点的重要性,物理化学在电化学反应的平衡与速率章节中再次重点介绍了电解池。心理学研究表明,人们对世界的感知认识总是首先注意那些新的信息,因为它们具有刺激性和吸引力,同样学生对学习的兴趣也在于它是否能提供新的信息[7]。笔者在教学实践中首先向学生展示电解铝工作车间的照片、生产过程的录像,然后推动学生猜测电解铝槽的结构,随后结合电解槽的侧面剖析图引导学生了解电解铝的原理,最后在此基础上概括总结电解池的相关知识内容。笔者通过利用多媒体技术,将电解池的工作原理具体到化工生产车间应用中,通过计算机模拟化学实验原理,不仅可以提高实践教学的质量,同时无形中调动了学生的学习兴趣,提高了学生的探究能力。 5联系生活实际,结合社会热点,做到学以致用 学习知识的最大价值在于能够应用所学知识解决其生活中遇到的实际问题,做到知识的迁移与应用。物理化学知识在实际生活和生产中具有重要应用,在环境问题、能源问题、食品安全和药品安全等方面与教学内容相关的教学情境比比皆是。在教学实践过程中联系生活实际,结合社会热点,创设真实的教学情景,有助于使学生了解所学知识的价值意义。例如,2016年山东警方破获案值5.7亿元非法疫苗案,涉案疫苗未经严格冷链存储运输销往全国18个省市,引起社会一片恐慌。疫苗是一种脆弱的生物制剂,对温度的要求敏感,温度的高低直接关系到疫苗的保质期。笔者在化学反应速率与温度的关系相关学时内容讲授过程中结合该教学情境,引导学生学习阿伦尼乌斯方程,利用阿伦尼乌斯方程的不定积分和定积分形式剖析速率系数与温度的关系,再结合已学的化学反应速率方程,计算出不同保存温度下疫苗的保质期。在该学习过程中,学生清晰地了解了疫苗冷藏储存的重要性,综合掌握了化学反应速率方程和阿伦尼乌斯方程的应用,学习目标得到明确,学习效果得到提高。 6结语 物理化学是一门重要的理论课程,传统教学模式已经不能满足当下应用技术转型教育的需求,如何进一步提高教与学的质量,培养具有创新能力的应用型人才,需要授课教师不断的探索、改革和实践。在物理化学实践教学中,通过创设丰富多彩的教学情景,有助于激发学生的学习兴趣,促使学生主动学习,提高教学效果。同时,在不同的情景教学中可以提高学生分析问题、解决问题的能力,培养学生的探究能力和创新能力。情景教学的形式多样化,如何创设与教学内容紧密联系的教学情景,做到有目的地组织教学,有目标地培养人才,对一线教育工作者提供了新的挑战和机遇。
2010年,教育部推出《大力推进高等学校创新创业教育和大学生自主创业工作意见》,其目的是在高校中强化创新创业教育。随着互联网的涌动和兴起,如何在市场竞争中培养学生的创新和创业能力是高等教育中的一项严峻的新课题。毕业设计创作是需要艺术设计专业学生在导师的指导下,运用所学的知识,进行综合性创作的重要总结性教学环节。同时,也是学习成果得到全面检验和技能得到全面锻炼与提升的环节。为了与创新创业对接,培养出具有市场竞争能力的人才,作为最重要的全面提升学生综合设计能力的教学环境改革迫在眉睫。 一、在毕业设计教学中引入创新创业教育的意义 创新和创业的重要点都是落在“创”字上,其基本点都是培养富于开创、勇于探索的精神,勇于冒险创新才能够抓住改变现状的机遇才能勇敢迎接挑战。创新教育通常需要在思维能力、实践能力、协作沟通能力、执行能力等方向进行有针对性的开拓,其主要目标是培养学生着眼于时代、着眼于未来进行大胆开创。创业教育的重点是从专业设计与绘图能力转化为商业经营性行为的综合能力教育。更加注重人才从求职者角度向创业角度角色的转变能力的培养,特别是与商业经营行为密切相关的当代各个艺术设计专业,培养具有独立的工作能力,独立组织管理工作能力的创业类人才,创造出更多的工作岗位,更是时代赋予高等教育的一个重要使命。创新创业教育贯穿于艺术设计专业中的毕业设计教学环节,是能够从衡量学生专业综合水平出发,并激发学生创造力,鼓励学生大胆探索和团队协作并为未来就业和创业奠定基础的改革方向。 二、普通高校艺术设计专业中创新创业教育现状 创新创业教育始于美国,多年的实践已经形成了一套较为完善的模式。美国的模式从创业思路、吸引投资、设立机构、管理机构等角度入手,通常还将商业计划与法律法规、创业领导与教育培训、企业营销发展、创业营销、成长性企业管理等课程融入到教学中。我国的创新创业教育随着高校供给侧改革的新一轮提速,也得到了更多的关注,但是,与商业发展商业运行密切相关的艺术设计专业在创新创业教育的融合中,在进行创新创业教育中还缺少全方位的具有新意的改革。课程体系和教学内容和教学质量都需要教育者投入更大的精力去研究和改善。特别是在毕业设计这一考量和提升综合素质的环节,创新创业教育的引入仍然处于初级阶段,需要在实践中总结和提升。 三、创新创业教育下的毕业设计教学改革思考 设计类专业一直处于时代的前沿行列。毕业设计这一环节是培养考察检验学生综合创新能力的最后一环,因而,提升创作兴趣,体现个性和风格并适当拓展专业的外沿,是具有现实意义的改革。 (一)多种手段激发创新活力 要设计出具有前沿和时代精神的作品,把握精髓开拓创新是命脉。特别是在引领时尚前沿的设计领域更是需要大胆的尝试和开创。在毕业设计教学中应该考虑到当代大学生对前沿个性事物接受能力较强的特点,适当调整课题,设置开放性课题、交叉性课题,引导学生用符合时代特征的设计元素、多视野多角度进行设计创新。在此之上,继续转换角度、开放思维,从多方位、多手段激发学生创新思维。 (二)倡导个性发展、自主选题与自我更新 灵活命题下的自主发展方向选择是激发学生创新的有效方法。3年来,课题小组对3届毕业生毕业设计完成情况进行了汇总,给予学生更多的创作与想象的空间。发现,在选题是针对学生的爱好和特点,在选题方向定位的背景下适当放宽设计限制条件,允许学生结合自己的视角与观点提炼形式语言,大胆创作设计作品。此种方式,有效地提升了设计的前沿性和创新性。另外,部分学生对于商业开发类项目表现出极大的兴趣,此类课题的设置多具有市场应用价值,与企业商业运营联系紧密,是实用性较强的课题。 (三)倡导探索驱动下的创新动力 内化动力、好奇、创新是学生创作行为的主线。学习的动力,内化动力也被认为是设计创新的第一动力。细心观察,发现问题、解决问题,是设计革新的来源。好奇,被认为是低幼儿童阶段培养的主要任务,同样,青年阶段,好奇往往是学生深入设计细节和解决问题的内动力。好奇方能引发探索性的内在行为。创新,是对规则内外如何引导学生主动提出问题,是实现毕业设计创新的有效手段。以往的教学中,教师下达设计任务书,学生按照设计任务书要求创作,对于课题的理解和创新往往受到一定环境的制约,设计作品往往有一定的局限。毕业设计教改中,可以提倡有创新思维的学生进行适当的课题调整,即结合学生自身的爱好,调整课题的方向、调整课题的设计深度、调整课题的完成方式以及课题的表现形式,以此为学生提供更大的自由发挥空间。 (四)积极引导创新的成果转化 根据某大学2016年科技创新成果统计,该高校在校大学生共申请外观设计专利105项,实用新型专利23项,其中依托大学生创新创业项目31项,无项目97项,成果转化1项。以上数据表明,当代大学生关注当代热点话题的热情高涨,并且具有一定的创新能力和创新的愿望。但是,对于创新成果的应用、宣传以及商业对接的筹划都没有计划和运作。致使大量的创新成果只能长期停留在知识产权层面,无法通过转化实现经济上的受益和社会影响力的增加。成果转化属于创新实践的重要部分,其主要目标在于培养学生的创新实践能力。而毕业设计,作为大学生思考最全面而成熟的环节,是学生大学期间最完善的设计。高质量的作品如何实现产业化,使之走向市场得到推广,是高校改革的重要课题。因此,艺术设计专业,可以尝试在毕业设计教学中引入成果转化专题讲解环节,推动学有余力的学生从市场应用的角度学习方法,有效推动科技成果的应用。 四、促进创新创业成果拓展深化的辅助手段 (一)学科融合交叉与跨专业的合作交流 在以往的创作中,设计类专业学生毕业设计作品,往往强调设计的外部形态、色彩、材质等的处理,即多考虑的是作品外部的“皮肤”设计。由于课程设置或者常规探讨方向的问题,关于内部的功能、结构、机械运行方式都没有进行思考,致使设计作品在实施的过程中存在可实施性差等问题。在毕业设计的过程中,可以推荐阅读相关内容相关行业的参考文献和资料,并鼓励其它专业的学生合作设计相关课题,以此达到交叉学科互相学习、互补进步的目的。当然,如此设置虽然能够弥补不足,但更好的提升能力的方式应该是在低年级的授课中适当开设相关的机械设计、结构设计等选修类课程,使学有余力的学生掌握更多的拓展知识。 (二)以展览促推广、以展览促展示、以展览促对接 东西再好,没有适当的市场推广,也会使设计作品沦为快消品。“酒香不怕巷子深”的传统认知已经无法跟上互联网大数据时代的大潮。毕业设计是一个大学生大学四年所学的最高质量作品,能够代表一个学生在校期间的最高水平。互联网时代的毕业设计应该走出自我欣赏的旧模式。走出去,并实现毕业设计与市场的对接,也是一项重要的任务。如何运用最佳的运营方式使之得到展示并达到宣传推广,最终实现与企业对接,展览,无疑是最佳方式。任何一所高校的艺术设计类专业,都应该根据自身的实际情况,为学生提供展览的环境和机会。无论校内的展示还是校外的展示,都能够成为学生提高设计作品质量的动力。同时,还应注重校际之间的交流,可以适当组织学生与教师,到一流院校参观并学习优秀的毕业设计设计方法和展出方式,开拓眼界,放眼未来。 (三)促进企业合作,使企业课题进入毕业设计流程 高校与企业和地方的合作,是解决毕业设计课题脱离市场、脱离实际最有效的方法。传统的课题设定与市场实践相脱离已经成为制约设计行业发展的因素。高校需要转变等、靠的传统思路,主动制定校企合作计划,将优秀的企业宣讲引入课堂,将毕业设计的调研环节引入企业,以此成为协调企业与学生之间的有效链接纽带。设计行业的最终实现是与商业的对接。因而,在毕业设计过程中将企业营销理念宣讲引入毕业设计调研环节能够有效地促进毕业设计教学质量的提升。 综上所述,创新创业是近年来以及未来高等院校艺术设计类毕业设计教学重要的考核项目之一。创新是立足于未来的探索性课题,创业是立足于现实的应用性课题,二者协调共生才能够达到全面检验学生所学,全面培养学生综合能力的目的。从课题的制定到设计创作环节的设置,从设计创新的培养到设计应用的体现,都考验高等教育的教学能力和教学质量。通过学科融合交叉与跨专业的合作交流、以展览促提升与发展、加强校企合作、加强实题设计等方式全面引入毕业设计,并不断结合市场要求,转变教学方式,将具有创新的课题及能够带动创业的课题引入毕业设计,就会达到全面检验、培养、学生综合能力的目的。 参考文献: [1]罗云.创新创业教育理念下的艺术设计专业人才培养机制研究[J].美术教育研究,2016(3):136-137. [2]李菲菲,索继明,王玉云.高校艺术设计专业创新创业教育问题分析与对策探究[J].艺术研究,2016(1):150-151. [3]赵念念.艺术设计专业创新创业实践教学模式的研究与改革[J].美术教育研究,2015(13):147,150. [4]魏海春,齐兴龙,杨眉.艺术设计专业创新创业教育现状与发展研究[J].美术大观,2014(6):150. 作者:何兰 张旭 沈晓东 杨天舒 单位:辽宁工业大学
近几年,人工智能技术已经应用到了机械电子工程中去,因此这一产业也发生了决定性的变革,现如今很多从事机械电子工程行业的企业,要想在日益激烈的行业竞争中获得胜利,就必须将人工智能技术的应用全面化,这将决定了机械行业今后的进一步发展,从而获取非常惊人的利益。因此,本文就人工智能技术在机械电子工程领域的应用进行了研究,一方面阐述了机械电子工程及人工智能的相关概念;另一方面阐述了人工智能在机械电子工程中的应用。 现如今,每一个国家都特别注意机械电子工程的发展,只有提升了机械电子工程的水平,才能提高本国的生产力竞争水平。随着科技的进步,人工智能得到了实现以及快速发展,它的实现是各个学科的交叉综合,并将这些与机械电子工程进行了有机结合,使得近年来,各个国家高度重视机械电子工程的发展,以提升本国的生产力竞争水平。人工智能是科学技术不断发展的产物,也是各个学科交叉综合之后的成功尝试,将其融入到机械电子工程中,能够提高机械电子的工作效率。机械电子工程是传统机械工程与现代电子工程的有机结合,随着人工智能技术的不断发展,机械电子工程由传统的能量连接向信息连接转换,进入到了一个新的发展领域。机械行业竞争日益激烈,为了在激烈的竞争中取得胜利,机械电子工程企业需要不断提高智能控制水平,加强对人工智能技术的研发,以取得更多的经济效益。 一、机械电子工程及人工智能的相关概念 (一)机械电子工程的相关概念 进入二十世纪,机械电子工程学科开始出现,它是由机械工程与电子工程、智能技术等技术手段结合而成的新的发展领域。机械电子工程发展至今已经经过了三个阶段的发展,在初级阶段,主要通过人工来推动机械电子发展,通过人工来将相关的机械作业完成,这样的效率是非常低的,十分不利于生产力的提高。接下来的阶段就是工业革命的发生,出现了流水线作业的方式,这种方式的方便性就是让操作的工人不需要再了解整个的工序,只了解自己负责的这个环节就可以,这就是所谓的分工明确,既生产了更多的物质,又让工人的双手得到了解放。但是却出现了一种现象,就是批量化的生产让标准件的要求有了提高,也正是因为如此,流水线难以负荷社会发展的需求。最后阶段就是现代机械电子产业阶段,在这一阶段很多的工人被应用到机械设备中去,这些机械设备能够更好的满足人们的生活需求,让电子机械工程得到了迅速发展。机械电子工程与传统的机械工程相比更具优势,最为重要的表现就是,在设计和特性上有非常大的不同。机械电子工程依据系统配置和目标,与管理技术、制造技术等其他技术有机结合。作为机械电子产品,其结构是非常简单的,虽然他的内部非常的复杂,但是整个物体的体积是非常小的,产品的性能得到了迅速提高。 (二)人工智能的概念 进入二十一世纪,人类最伟大的发明就是人工智能,它是综合控制论、计算机科学、心理学、语言学等多门学科的交叉学科。发展到今天,人工智能的争议很大,没有形成统一的定义,人工智能主要就是研究用计算机模拟人脑的一种全新技术,核心是通过计算机模拟人的思维方式,利用这一点来帮助人们处理各种事物。现阶段,人工智能是今后很长一段时间内计算机发展的方向,也正是因为这个原因,成为了世界上最为先进的三大技术之一。随着互联网技术的进一步发展,各个行业里都应用到了人工智能,并取得了非常很好的成果,而且人工智能分布式主体方向的出现以及发展,让人工智能的发展找到了新的方向。 二、人工智能在机械电子工程中的应用 人类社会能够得到快速的发展,离不开最根本的两种因素,那就是信息和物质,人类社会初期,人们的生产能力非常低,也没有多少科技可以发展,这时人们的生活中最为重要的是物质。经过很长一段时间的发展,人类的生产水平得到了提高,人们已经开始知道信息的重要性,特别是文字的出现,让信息得到了更好的传播。近十几年来,互联网的出现以及普及,既给信息的发展带来了机遇,也给信息的发展带来了挑战,也正是因为如此,人类社会进入了信息社会的时代。人工智能技术的出现,又让人类社会进入信息化时代的速度得以加快。随着经济的不断向前发展,人们所需要的系统也越来越高,同时也要处理很多不同类型的数据,例如传感器需要传递数字信息和语言信息。因为人工智能进行处理信息时,有着很大的不确定性,所以这就导致了之前以知识为基础的信息处理方式将进行整改,转换为推导数学方程的方式。在机械工程中引用人工智能技术,建立相应的人工智能系统主要有两种方法:神经网络系统,通过模拟人脑的结构来分析信号和数据,并给出相应的参考数值;模糊推理系统,则是通过模拟人脑功能来分析语言信号。这两者是有很大的相同之处的,都是通过网络结构的形式使用各种精度来接近连续的函数,但是也存在着不同的地方,和神经网络系统相比较,模糊推理系统的物理意义更加的明确;神经网络系统的映射方式是点到点,模糊推理系统的映射方式是域到域;神经网络系统储存信息的方式是分布式,模糊推理系统则是规则的方式;神经网络系统计算量较大,模糊推理系统计算量较小;神经网络系统精度较高,模糊推理系统精度较低。 三、结语 综上所述,随着科技的飞速进步,作为机械电子工程,要及时的革新自己,结合两种方法之间的优点,机械电子工程可以提升自身的自动化水平,应用到人工智能,其智能化水平也得到了飞速提升,让机械电子工程能够快速准确的达到要求,这样才能更好的服务于整个人类。
浅析财政学科学理论:新时期财政学理论探讨 摘要:建设好新时期的财政文化,我们新一辈的财政青年在探寻财政文化本质的同时充分继承并发扬优秀的财政文化,更应赋予新时期财政文化以新的意义,问新时期财政文化注入新的活力。并突出监管重点,健全监管机制,在服务财政管理、保障财政改革顺利进行的同时,推动财监督事业发展。 关键词:财政;新时期;文化 一、财政文化的本质 说到为财政注入青春活力,我们必须先探寻文化的本质,而探寻文化的本质,就必须从文化说起。文化的定义也许谁也说不清楚,其实它本身的定义本就多种多样,它可以是人类所创造的精神财富,亦或者它是一种社会现象,也可能是人类长期创造所形成的社会产物,当然,它更是人类群体所共享物质观,价值观以及意义体系和行为方式。 而财政则是国家为了完成其相应职能对其资源所进行的汲取、管理、分配、以及使用的职能。文化融汇于财政,寓财政之精髓于文化。对一个群体来说,文化是具有灵魂性的,而财政则是具有导向性的,而财政文化不是宽泛意义上的文化,更不是简单的财政,而是财政发展中所形成的一种特殊的精神财富,从古时担任节用、赋役等职能的官吏,发展到现在新时期的财务人员数千年的文化传承造就了这种精神财富,并传承着财政人美好的愿望以及财政文化独特的内涵。而作为社会主义先进文化的必要部分,新时期财政文化无疑是一个行业风向标,是体现出社会生产力的一种状态,为了实现为广大纳税人提供高效而科学的服务以此来做好新时期的财政工作,当下的我们必须做的一件事就是大力加强并推动财政文化的建设,以此来推动财政事业的发展。 二、新时期财政监督工作的思路 当前,改革和创新已成为财政工作的主旋律,财政监督工作必须与时俱进,在构建公共财政体制的新的历史时期,财政监督工作思路可以概括为:立足监管,着力创新,服务改革,争做贡献。立足监管”,就是牢固把握中编办、财政部赋予专员办的工作职能,强化财政监督,加强财政管理,积极推进财政监督与财政管理的有机结合。“着力创新”,就是要坚持解放思想,实事求是,以与时俱进的思想观念和奋发有为的精神状态,探索监管新思路,丰富监管新内容,拓展监管新领域,尝试工作新方法,开创工作新局面。“服务改革”,就是要把握大局,抓住机遇,紧紧围绕国家宏观调控的热点、难点和重点问题,创造性地开展财政监管工作,建立健全事前审核、事中监控和事后检查一体化的财政监管新机制,服务财政改革和财政管理,服务专员办职能的调整和完善。“争做贡献”,就是要坚持讲政治、讲奉献,充分调动干部职工的积极性、主动性和创造性,为强化中央财政监管和专员办发展做出新贡献。由于财政监督涉及财政管理和改革的各个领域,专员办的工作不可能全面出击,而应该突出重点,统筹兼顾,整体推进。 1.把握全局 根据我国当下的国情已经今后的一个时期的主要表象,我国势必将继续推进财务相关的体制改革并加强社会保障体系的建设,加大财政收入支出的征管力度,强化有关部门的预算控制管理并完善税费制度,这些相关的财政政策宏观调控将是当下以及未来我国今后财政监督的重点工作。 2.抓住热点 专员办要根据财政支出在编制预算、资金拨付、管理使用等各个环节的不同特点,加大对部门预算的监管力度,强化国库集中支付监管,加强对财政支出的专项核查,真正建立起事前审核、事中监控和事后检查一体化的全过程监管机制并积极参与其中,认真的履行相关的审核调查并保证其的科学性,认真监管财政资金的管理情况。同时完善国库集中支付监管工作,按照“审查分离”原则强化初审调查以及监督检查,保证国库资金及时足额支付的前提下,建立起对资金申报拨付、管理使用等情况实施全过程动态监督管理工作模式。 3.突出重点 专员办作为履行中央财政监督职能的专门机构,要根据国家赋予的工作职责,结合财政改革的总体需要,重点从三个方面强化中央预算收人监管工作:一是加强对中央预算执法部门的监督,重点是税务、海关和国库等部门。这一点可以说是重点中的重点,要实施全面的专项检查并全面规范日常监管工作,健全中央预算收入报表报送制度,二是加强对预算外资金的监管,重点是积极参与“收支两条线”改革认真执行《中央预算单位银行账户管理暂行办法》,加强对中央预算单位银行账户管理,规范对中央级预算外资金的监管并纳人专员办日常监管范围,保证国家“收支两条线”政策顺利贯彻实施。三是继续抓好中央财政非税性专项收征管工作。加大征管力度,健全台账管理、专人负责和定期对账制度,定期对各项收人进行清算对账,确保专项收人“颗粒归仓”。 4.加强研究 随着财政改革的深化和财政管理的加强,财政监督工作也应根据国民经济运行和财政管理需要,有针对性地组织开展检查和调研,提高财政监督工作层次。这里面需要注意两点,首先是加强信息反馈,增加之间的交流,通过监督与交流发现一些重点的倾向性问题,充分发挥其“耳目”的作用。再次便是要积极建议,针对调研情况提出修订完善财税法规制度的建议并提出相对的改进意见促进被监督单位改善管理。 5.主攻薄弱 按照党中央国务院整顿和规范市场经济秩序的决定,财政部门的工作重点是“治乱”和“打假”,也就是治理财会基础工作混乱局面,加强财税监督和财会管理,打击会计信息虚假行为,规范行政、企事业单位的财会行为和社会中介机构的执业行为。为此我们应该继续强化会计信息质量检查工作,更要明晰会计信息质量检查的工作原则,把处理人和处理事结合起来,坚持疏堵并重,既要严格处理违法违纪问题,也要促进相关单位加强内部管理。而且最重要的是要讲究方法,实行“上下联动”,而最后更要注意的是要重点关注一些国家独资银行、国家控股商业银行、政策性银行以及部分中央军工企业的决算审查工作,依法检查处理群众举报案件。 6.加强建设 我国财政系统正在实施的“金财工程”是通过建立包括部门、单位、地域、序号等属性的数据字典,详细记录每个部门、单位每一笔财政资金收支来龙去脉和每一个时点的资金运动情况,涵盖财政收支管理的全过程,动态监控任一时点的财政收支状况,从根本上防止财政资金的体外运行和被挤占挪用。 三、着力构建新时代财政文化 财政文化作为财政所特有的文化,是财政领域所有别于其他领域的的文化。把财政文化建设置于党的“十七大”精神和公共财产精神的背景下,按照“心系群众,财政为民”的宗旨,做到取众人钱财,为众人办事尽财政之责,这是财政所特有的品质,也是财政核心内容“公共”所在,体现了“为公理财,为民服务”的财政文化核心理念。 组织国家收入,为支出筹集资金;公共支出,为满足政府职能需求所作的支付;财政管理,为收入和支出制定方针政策,促进经济稳定发展……财政作为一项国家职能,包括了很多的内容。甚至可以说它是国家之根也并不为过,而随着党的重点工作转移和财政体制改革的不断发展,财政工作的性质发生了根本性的变化,不仅取消了沿袭2600多年的农业“皇粮国税”,改向农民实行粮食直补、良种补贴等多项惠农政策,而且将民生工作、社会保障工作等也作为头等大事,列为构建和谐社会的重点,可以说这不仅是一种态度的转变,更是旧时期与新时期之间的重要的改变!财政知识是财政文化建设的支撑力,财政文化建设如果离开知识,将是无迹可寻的空话。在财政文化建设上,财政知识建设才是支柱和根本。财政工作者在保证完成工作任务的同时,应重视提高个人素质,积极开展理论调研、文艺演出、体育竟赛,丰富财政干部的精神生活,扩大财政文化的深刻内涵。对于财政青年来说,更应该把握住美好的青年时光,抓紧每一分每一秒业余时间,认真学习理论知识,关注政治时事,将实戏与理论很好地结合起来。 构建和谐财政文化应结合财政工作的特点和新的形势对财政工作的要求,着眼于长远。着力建设好为公的财政文化,做到公正、公开、公平、公共,时刻将公众的利益放在首位,着力建设好均等的财政文化,保持均衡的理念,达到和谐协调的状态;着力建设好权利与责任并重的财政文化,处处体现责任,为民理好每一分钱;着力建设规范与规则的财政文化;着力建设好服务与发展的财政文化,为民、为公做好服务,促进财政发展;着力做好和谐与合作的财政文化;着力做好勤政与廉洁的财政文化;着力做好诚实与信用的财政文化,讲诚信,树新风,构建诚信文化,做到为民为公。 新的时代赋予了我们财政青年新的任务和新的气象。作为财政文化的创造者、承载者和传播者,新时代的财政青年参与的深度与广度将直接关系到财政文化建设的成致和功效。推进财政文化建设,积极行动起来,投身到财政文化建设的讨论和实践之中,先进的文化必将把我们带入深刻而崇高的精神领地,使新时期的财政事业得到腾飞! 浅析财政学科学理论:中西财政学理论体系的发展与融合 【摘要】1776年,斯密在国富论中有关公共收支的理论和思想为财政学搭建了基本框架,随着研究领域的发展,财政学逐步由主要采用理论归纳的方法转变为运用数理和计量工具进行研究。与此同时,在对西方财政学理论的吸收和学习过程中,我国财政学理论的探索和发展,在经济实践的检验中,不断得到发展和深化。在财政学理论体系发展过程中,中西方财政学理论出现了日益鲜明的融合性。 【关键词】财政理论 国家分配论 公共财政理论 融合 一、中国财政学理论发展情况 新中国成立之后,在马克思主义政治经济学的指导下,中国财政理论迎来了理论研究的第一个高潮,其理论体系主要受前苏联财政理论和实践的影响,进而,初步形成了中国财政学理论的雏型,结合我国财政经济实践活动,对社会主义财政学理论体系的构建不断进行探索,既而逐步确立了具有中国特色的社会主义计划经济体制下的财政理论,即“国家分配论”。 80年代末90年代初,随着十四大提出了建立社会主义市场经济体制的目标,我国经济领域发生了重大的历史转折,传统财政学受到了前所未有的冲击,许多学者开始研究西方财政学,两派产生了激烈的交锋。有学者认为,“国家分配论”必须突破过去的认识,打造一种新的财政理论,以适应社会主义市场经济体制,指导不断向纵深发展的财政改革实践,于是,公共财政理论在中国正式作为一种财政理论出现。 随着公共财政理论体系建设的推进,对公共财政认识的进一步深化,我们认识到,“国家分配论”从根本上讲主要探讨在财政本质上的基本理论,然而“公共财政论”研究的则是财政运行形态的相关问题,两者不是直接对立的关系,而是相辅相成,对立统一的关系。 二、西方财政理论发展情况 斯密在《国富论》中,分析了财政收入和财政支出等财政活动,标志着财政学作为一个独立学科的出现。当时的国家财政理论适应当时的特定经济结构,倡导以国家不干预经济自由发展为宗旨,以固定财政收支的自身平衡为目标,主张将政府限制在政治领域范围内。 20世纪30年代西方国家经济危机的爆发宣告了在新的社会经济中自由经济理论的终结。于是新的财政经济理论——以凯恩斯为代表的功能财政理论便产生了。 20世纪50年代, 财政学进入黄金时期,公共经济学理论逐渐形成继而成熟。萨缪尔森采用数学方法对私人产品和公共产品进行了界定, 指出公共产品与私人产品的区别在于,每个人对公共产品的消费并不影响或减少其他人对该产品的消费;此外,蒂布特在一系列假设前提的基础上, 提出了著名的“用脚投票”理论, 即如果居民可以在社区间流动,他们就会选择居住在能够提供符合其偏好的公共产品的社区;罗森提出了鼓励政府间竞争说,他认为,地方政府对经济活动干预过多,会使积极投资活动转向政府干预较少的地区,因此,地方之间的竞争会减少不适当的政府干预,提高经济效率;马斯格雷夫提出了三部分模型:即资源配置,收入分配和稳定三个分支。 三、分化与综合-中西方财政理论日益鲜明的融合性 中西方财政理论在相同的经济运行机制——市场机制这一基础之上,呈现出日益明显的融合与趋同。当前中西方财政理论体系的基本思路都是:市场有效率、市场失灵、政府介入、公共财政这四个阶段,都认为市场经济是能够最大化利用稀缺的资源,将人们的个体利益和社会利益有机地结合并实现最大化的制度。但由于市场机制作用的根本假定是完全竞争市场,而纯粹靠市场机制的调节结果并不理想,会出现竞争的不完全、外部性、信息不充分、收入分配不公和经济波动的缺陷,导致市场失灵。20世纪30年代西方资本主义国家出现的经济大危机正是市场失灵的最集中体现。所以,当前中西方财政理论都认为光靠市场这只“看不见的手”不能自发调节经济至最有效率,所以需要国家进行宏观调控,需要政府去干预经济运行,发挥财政职能,弥补市场缺陷。 中西方财政支出理论也基本相似。中西方各国财政支出范围大体上均包括:各级政府机构、科教文卫事业、基础设施的投资和社会公平调节。 中西方财政除了在财政支出理论上近似以外,在财政收入理论方面也日益趋同。例如,都以税收作为财政收入的最主要形式,采用相同的税收分类方法、相同的税制设计基本原则,即公平与效率原则等等。 在处理国家各级政府之间的财政分配关系方面,中西方财政也有着相同的财政体制理论,均认为各级政府要明确划分事权、财权是由国家政权结构的层次性、公共产品的层次性和财政职能的层次性决定的。各级政权的事权应等于其财权,否则会引起某一级政权的功能越位或者缺位。在实践上,中西方各国也都采用分税制财政管理体制来处理各级政权间的财政分配关系。 中西财政理论关于财政本质的认识,既有一定的共性, 又有一定的区别, 即都以国家或政府为财政主体,而财政客体、财政形式、财政目的, 各有侧重, 社会经济发展需要是财政产生和发展的根本原因,财政职能决定于财政存在的依据, 同时又规定着财政活动的方向和范围。至此,中西方财政虽沿着不同的社会经济变迁过程发展而来,但当前二者在相同的社会经济基础—市场经济这一前提下,出现了基本理论的日益融合和整个理论体系的日益趋同。 浅析财政学科学理论:西方财政学理论研究论文 摘要:自1892年巴斯塔布尔(Bastable,C.F.)出版《公共财政学》以来,百余年间西方财政学有了很大的发展,但在其理论基础问题上则始终存在分歧。本文认为,财政学从根本上看属于经济学,但又包含有一定的政治学内容,是经济学与政治学的交叉学科;财政活动主要的和基本的是微观经济活动,但也包含着派生的宏观经济内容。 关键词:西方财政学;财政学理论;理论基础 财政学仅是经济学,还是政治学和经济学交叉学科? 最初的专著性西方财政学是从经济学角度展开论述的,巴斯塔布尔指出,“从最初意义上看,财政科学是经济研究的产物。”(注:Bastable,C.F.PublicFinance.London:Macmillan Co.,1892,P7.)汉特(Hunter,M.H.)1921年《公共财政学大纲》第一章第三节标题就是“公共财政学是经济学的一个分支”(注:Hunter,M.H.OutlineofPublicFinance.NewYork:Harper BrothersPublishers,1921,P4.),尽管作者接着于下一节“公共财政与其他学科的关系”中,也指出了财政学与政治学、历史学的密切关系,(注:Hunter,M.H.OutlineofPublicFinance.NewYork:Harper BrothersPublishers,1921,P4,PP5-7.)但并不否定他的关于财政学是经济学分支的观点。 与这种经济学观相反,西方财政学在其发展过程中,开始出现了经济学与政治学交叉学科观。道尔顿(Dalton,H.)1922年的《公共财政学原理》一书,第一句就指出,“财政学是介于经济学与政治学之间的一门学科。”(注:Dalton,H.PrinciplesofPublicFinance.London:GeorgeRoutledge Sons,Ltd.,1922,P3.)不过,由于英美早期财政思想传统的影响,直至本世纪50年代末为止,认为财政学是经济学分支的看法在西方财政学中占据了主导地位。这种主张随着社会抉择理论从60年代开始逐步被纳入西方财政学而发生了很大的变化,因为社会抉择论从威克塞尔开始,就是主张政治程序进入财政分析视野的。为此,作为社会抉择学派代表人物的布坎南,在1960年《公共财政学:教科书导论》一书“前言”中就指出,财政学是涉及经济学与政治学两个方面的学科。(注:Buchanan,J.M.ThePublicFinances:AnIntroductoryTextbook.Homewood:RichardD.Irwin,Inc.,1960,pvii.)此后尽管许多财政学著作不再指出财政属于何种学科,但由于它们所包含的有关社会抉择论的内容,总或多或少涉及到政治学的分析。所以,现代西方财政学尽管从根本上看属于经济学,但又具有经济学与政治学交叉学科的性质,将其视为纯经济学科的看法,显然是缺乏说服力的。 财政学仅属于微观经济学还是微观经济学与宏观学兼有? 宏观经济学是本世纪30年代凯恩斯主义出现之后的产物,在此之前西方财政学是谈不上以宏观经济学为基础的。财政政策是宏观经济学的重要内容之一,随着财政政策的成功运用,它逐步进入西方财政学中而成为其重要内容,就很自然了。这样,西方财政学除了原有的微观经济分析之外,同时出现了宏观经济分析的内容,威廉斯(Williams,A.)1963年的《公共财政与预算政策》一书,就鲜明地体现了这点。该书体系分为两大部分,即“A编:微观经济学”和“B编:宏观经济学”,前者分析的内容包括税收、政府支出和预算范围等问题,后者则分析了经济结构、经济稳定与增长、预算与经济政策等问题。(注:Williams,A.PublicFinanceandBudgetPolicy.NewYork:PrederickA.Praeger,Publisher,1963.)纽曼(Newman,H.E.)1968年的《公共财政学引论》指出,公共财政学所分析的政府三大任务,即穆斯格雷夫所指出的效率、公平和稳定,前二者属于微观经济学,而后者即稳定任务则属于宏观经济学。(注:Newman,H.E.AnIntroductiontoPublicFinance.NewYork:JohnWiley Sons,Inc.,1968,P223.)温弗雷(Winfrey,J.C.)1973年的《公共财政学:公共抉择与公共经济》,也将财政的微观与宏观问题分开论述,即该书第三篇为“微观经济学与公共部门”,分析税收与公共支出;第四篇为“宏观经济学与公共部门”,分析凯恩斯主义、货币主义等的财政政策。(注:Winfrey,J.C.PublicFinance:PublicChoicesandthePublicEconomy.NewYork:Harper Row,Publishers,1973.)此外,其后还有许多西方财政学也包括了财政政策的内容,表明传统地只局限于微观经济分析的西方财政学,已开始接纳宏观经济内容了。 但与此同时,许多西方财政论著仍坚持了原有的微观经济分析传统。这点,只要看一看许多西方财政学仍然不包括财政政策的内容就可明了。布朗(Brown,C.V.)和杰克逊(Jackson,P.M.)1978年的《公共部门经济学》就明确指出:“……公共部门经济学的发展,是限制在微观经济学理论的知识范围内的。微观经济学理论,尤其是一般均衡分析的发展,在20世纪50年代使公共部门经济学发生了质的飞跃。目前公共部门经济学的理论发展,应直接归功于微观经济理论。”(注:Brown,C.V. P.M.Jackson.PublicSectorEconomics.Oxford:MartinRober-taon,1978,P7.)瓦格纳(Wagner,R.E.)1983年的《公共财政学:民主社会中的收支》一书,也将财政学研究对象归入微观经济学中。他指出:“公共财政学的研究有两个主要分支:公共抉择和运用微观经济学。……运用微观经济学,检验的是公民个人对公共抉择的反映。”(注:Wagner,R.E.PublicFinance:RevenuesandExpendituresinaDemocraticSociety.LittleBrown Co.,1983,P4.)罗森(Rosen,H.S.)的《公共财政学》在1995年的第四版中,仍未将财政政策内容包括在内,并且也如同其他许多主张财政学仅属微观经济学的财政学论著一样,设有专门的微观经济学基本内容的篇章,作为全书的理论基础。(注:Rosen,H.S.PublicFinance.4thed,Homewood:Irwin,1995.)这些,都清楚地表明了作者的财政学属于微观经济学的主张。 进一步看,就是并不反对财政学也包括宏观经济分析内容的许多学者,也仍将财政学的分析基点和重点放在微观经济分析上。在西方财政学界有着很大影响的阿特金森(Atkinson,A.B.)和斯蒂格里兹(Stiglitz,J.E.),在其1980年的《公共经济学教程》引言中指出,“最认真地说,(本书)不打算包括稳定和宏观经济政策内容。……在穆斯格雷夫时代,他可以在其《公共财政学理论》(1959)中包括210页的有关稳定政策的内容。然而,自那时以来,经济学出版状况变了,人们在文献中对该问题作了大量的精彩描述。所以,我们的重点仅放在(政府)目标而不是稳定政策上。”(注:Atkinson,A.B. J.E.Stig-litz.LecturesonPublicEconomics.NewYork:McGraw—Hill,1980,pxv P4.)尽管这段话表明了作者并不反对财政学也包含有宏观经济学的内容,但至少表明了作者仍是将财政学重点和基点放在微观经济学上的。对此,米尔利斯(Mirrlees,J.A.)在奎格里(Quigley,J.M.)和斯莫琳斯基(Smolensky,E.)1994年主编的《现代公共财政学》中总结性地指出:“在穆斯格雷夫的《公共财政学理论》中,他以三个政策目标:配置、分配和稳定等术语,概括了他的主题,……。该书以超过200页的篇幅研究了稳定问题,即我们现在称之为宏观经济政策的问题。在较后的教科书即阿金森与斯蒂格里兹的《公共经济学教程》(1980)中,宏观经济政策问题被排除了。……公共经济学,甚至公共财政学,被认为仅涉及配置和分配问题。而稳定问题则被留给宏观经济学及其教科书。”(注:Quigley,J.M. E.Smolensky,ed:ModernPublicFinance.Cambridge,Massachusetts:HarvardUniversityPress,1994,P213.) 然而,西方经济学关于微观和宏观的划分,本身就存在许多问题而争论不休,这造成了西方财政学的争论和困惑。也是在奎格里与斯莫琳斯基主编的《现代公共财政学》中,由戴门德(Diamond,P.)撰写的第八章名为“配置与稳定混一的预算”,资源的配置属于微观经济学问题,而经济的稳定属于宏观经济学问题,因而该标题清楚表明了作者将宏观经济分析和微观经济分析两大内容统一于财政的意图。(注:Quigley,J.M. E.Smolensky,ed:ModernPublicFinance.Cambridge,Massachusetts:HarvardUniversityPress,1994,P213.) 附带应指出的是,即使在主张财政也应包括宏观经济学内容的西方财政学著作中,其体系内容的大部分以及基础部分仍然是微观经济分析。因此,西方财政学在这一问题上的分歧,不在于有没有包括微观经济学基础,而在于有没有包括宏观经济分析的内容。 总之,尽管现代西方财政学已或多或少地加入了宏观经济学的内容,但从根本上看,它沿袭的仍然是微观经济学的传统。此外,西方财政学在其上百年的发展过程中,还随着微观经济学的变化而变化。早期西方财政学专著已包含了福利经济学思想,这在道尔顿《公共财政学原理》第二章“社会利益最大化原则”中就有反映。作者在该章中批判了萨伊的“金律”,即“最好的政府是支出最少的政府,最佳的税收是数额最低的税收”的观点,反对了传统的“税收邪恶论”,提出了财政和税收的社会利益最大化原则。(注:Dalton,H.PrinciplesofPublicFinance.London:GeorgeRoutledge Sons,Ltd.,1922,PP7—15.)此后,作为微观经济学分支的福利经济成为西方财政学的理论基础,关于公共产品最佳供应问题的分析,最终落实到社会福利函数所确定的最大效用点上。这使得西方经济学关于公共经济学的效率分析,与私人经济学的效率分析一样,都统一到福利经济学基础上来了。这是西方财政学完全建立于市场经济基础之上的理论表现。 西方财政学的价值理论基础 不管是主张财政学具有何种学科性质,西方财政论著都必须对财政问题进行大量经济分析,因而必然要受到当时流行的经济学价值理论和概念影响,必然或迟或早地按照已变化了的经济学价值理论和概念来修正与重构自身的理论体系。 在英语财政学专著出现之前,西方经济学上的“边际革命”已经发生,边际效用价值论很自然地成为西方财政学的价值论基础。道尔顿的《公共财政学原理》鲜明地体现了这点。他在该书第三章第二节提出,私人分配支出所应遵循的边际效用相等原则也应运用到公共支出的使用分配上来,指出:“除了法律上的意义以外,公共当局并不是一个人,难以象一个人那样预计各种支出的边际效用。但政治家们据以开展行动的总原则仍是相同的。对于公共当局来说,各种公共支出的边际效用应该相等。从理论上看,既定支出总量在不同项目之间分配就是这样决定的”(注:Dalton,H.PrinciplesofPublicFinance.London:GeorgeRoutledge Sons,Ltd.,1922,PP17—18.)