化學實驗教學創建與實踐

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化學實驗教學創建與實踐

摘要:

根據農業院校實際,提出了省級化學實驗教學示范中心的建設目標和功能、教學團隊、管理隊伍、管理制度以及網絡信息平臺的具體建設內容。通過優化整合全校的化學實驗教學資源,創建了具有農科特色的省級化學實驗教學示范中心。加強實驗教學的改革,構建了理論與實踐教學結合,課堂教學與課外創新結合,校內實驗與校外實習結合的多元化的教學模式。強化實驗室管理,實行實驗室開放管理的科學化,實驗內容開放的多樣化和開放時間的自主化。通過多年的建設,中心在促進實驗教學改革、培養學生的創新能力、推動學科建設、發揮對內的教學服務和對外的交流和輻射功能等方面取得了較好的效果。

關鍵詞:

農業特色;化學實驗教學中心;開放管理;創新人才培養;輻射作用

0引言

華南農業大學是一所以農業科學為優勢、生命科學為特色,立足廣東、面向全國,農、工、文、理、經、管、法等多學科協調發展的教學研究型大學,目前共開辦本科專業94個,其中每年有30多個專業6000多名學生學習化學實驗課程?;瘜W實驗室在培養農科學生的化學綜合素質和提高應用創新型人才質量方面具有十分重要的地位[1-2]。早在2005年,廣東省教育廳根據教育部頒發的《關于開展高等學校實驗教學示范中心建設和評審工作的通知》[3],開展了省級實驗教學示范中心的申報和評審工作。學校整合全校的化學教學資源,積極創建省級實驗教學示范中心。2005年10月被確立為廣東省第一批高等學校實驗教學示范中心立項建設項目。通過多年的建設,中心在優化教學資源、促進實驗實踐教學改革、提高實驗中心儀器設備的利用率、培養學生學習的創新能力、發揮中心對內的教學服務功能和對外交流和輻射功能等方面取得了一定的成績,并達到了預期的建設目標。2014年9月,中心的建設項目順利通過廣東省教育廳省級實驗教學示范中心驗收,并被認定為省級實驗教學示范中心[4]。

1中心建設背景

21世紀初期,學校根據各學科人才培養和科學研究的發展要求,以學科建設和實驗教學體系改革為先導,以實驗室內涵建設為核心,對實驗室組織結構進行了新一輪的整體優化、系統構建和重組整合。將校級實驗教學中心納入學?,F代化實驗室新體系建設。實驗室實行校、院二級管理,并在2001年的“華南農業大學實驗室規程實施辦法”中明確了學校實驗室的管理體制,實驗室管理部門和實驗室工作人員的職責。實驗中心實行主任負責制,實驗室主任由學校聘任。實驗中心對教育教學資源進行統籌調配,對各功能實驗室的進行管理,打破了“學科壁壘”,實現了資源共享,提高了實驗室和儀器設備的使用效益。

2中心建設目標

堅持以現代教育思想為指導,以學校優勢的農業學科、特色的生命科學、應用化學省級重點學科和化學工程與技術碩士點為依托,以本科教學為中心,以實現實踐教學資源的優化、共享與開放為基礎,以實踐教學改革為核心,以培養學生的實踐能力和創新能力為目的,以開放性、創新性、先進性和示范性的建設思路為導向,加大投入,聚合人才,突出重點,強化特色,將實驗中心建設成教學理念新穎、教學體系先進、實踐教學條件和隊伍一流、教學和管理水平較高、教學效果和特色顯著,在廣東省乃至全國有一定影響的實驗教學示范中心。

3中心建設內容

3.1功能實驗室的建設

(1)公共基礎化學實驗室。該實驗室主要承擔農學、園藝、茶學、林學、園林、草業科學、資源環境科學、森林資源保護、植物保護、動物科學、動物醫學等農科專業,生物科學、生物技術、生態學等理科專業,生物工程、食品科學與工程、環境工程、材料科學與工程和能源與環境系統工程等工科專業的“基礎化學實驗”課程[5]。每年參加基礎化學實驗的本科專業有30多個,學生人數超過4000人。(2)化學類專業基礎實驗室。該實驗室主要承擔應用化學、材料化學、制藥工程和動物藥學等專業的“無機化學實驗”、“有機化學實驗”和“分析化學實驗”等基礎課程實驗。(3)物理化學和計算化學實驗室。該實驗室承擔應用化學和材料化學等專業的“物理化學實驗”、“理論化學實驗”和“結構化學實驗”等相關課程,以及化學工程與技術等專業研究生“晶體結構解析”課程。(4)化學合成實驗室。該實驗室一方面承擔化學工程與技術等專業研究生的“現代化學化工實驗技術”課程,應用化學、材料化學、制藥工程和材料科學與工程等專業的無機合成、有機合成學等專業課程實驗教學;另一方面還承擔應用化學專業的“設計性實驗”、“研究性實驗”和“綜合性實驗”等課程。(5)化學生物學實驗室。該實驗室承擔化學工程與技術等專業研究生的“天然活性成份的分離鑒定”課程,化學生物學專業方向的“植物化學成分的提取分離”、“化學生物學實驗”和“生物化學實驗”等課程。還可為學生的畢業論文和創新活動服務,用于天然產物的提取與分離,抗菌和抗病毒等生物活性測定。(6)現代分析與測試實驗室。該實驗室承擔化學工程與技術等專業研究生的“現代儀器分析方法與原理”課程,應用化學和材料化學專業的“現代分析測試技術實驗”和材料化學專業的“材料物理性能實驗”課程教學,還可以供研究生和本科生進行化合物結構表征,材料的光學、電學和熱學等性能的測試。(7)材料化學實驗室。該實驗室承擔材料化學專業的“無機材料實驗”、“高分子材料實驗”、“設計性實驗”、“研究性實驗”和“綜合性實驗”等課程,還可以為從事固體材料的制備、加工和成型等研究的學生提供服務。(8)學生開放和創新實驗室。實驗中心根據專業特點和學生的需求,建立了無機功能材料、聚合物材料、天然產物提取和精細化學品等多個開放和創新實驗室,在老師和實驗技術人員的指導下,由學生進行管理,為本科學生的畢業論文和創新活動、研究生的學位論文的開展提供平臺[6-7]。

3.2重視教學團隊建設

實驗中心加大人才培養和引進力度,優化實驗教學隊伍,重點加強中青年教師隊伍建設,通過國內培訓與國外研修、校內培養與企業實踐鍛煉相結合,提高了教師的業務水平和綜合素質。同時建立校外企事業專家到實驗中心兼職授課的制度和機制,鼓勵教師到企業進行合作研究,形成了一支結構合理和實踐經驗豐富的高水平、高職稱、高學歷、強能力的專兼結合的實驗教學團隊[8-9]。現有實驗教師40人,其中教授15人,具有博士學位教師27人,占67.5%,研究生導師26人,聘請兼職教師10余人。

3.3加強管理隊伍建設

實驗技術隊伍在實驗室建設和管理中發揮的重要作用[10]。根據化學實驗中心的特點,采用專職與兼職、教師與學生、本科生勤工助學崗位和研究生教學實踐崗位相結合的管理模式。通過建立多樣化的培訓渠道和合理的聘任制度,提高了實驗管理人員的技術水平、業務能力和服務意識[11]?,F有的10名實驗技術人員中,5人具有高級職稱,為全校的研究生和本科學生的化學實驗教學和創新創業等活動的開展提供了重要保障。

3.4規范管理制度建設

根據國家、廣東省和學校有關實驗室的管理政策和制度,結合化學實驗中心實際,制定了“化學實驗中心主任崗位職責”、“化學實驗中心指導教師崗位職責”,“化學實驗中心技術人員崗位職責”,“化學實驗中心研究生教學實踐崗位職責”和“化學實驗中心本科生勤工助學崗位職責”等制度;在儀器管理方面,制定了“化學實驗中心儀器管理制度”、“化學實驗中心低值耐用品管理辦法”,“化學實驗中心大型儀器管理辦法”,“化學實驗中心實驗器材損壞、遺失賠償制度”和“化學實驗中心維修管理辦法”等制度;在安全與環保方面,制定了“化學實驗室安全衛生制度”、“化學危險品管理制度”、“化學實驗室突發事件應急處理方案”和“化學實驗室“三廢”處理辦法”等制度,這些措施和辦法的制定和執行,使化學實驗中心的實驗室管理更加精細化、規范化和科學化[12-13]。

3.5加快網絡信息平臺建設

①制作了化學實驗中心網站,用于中心的儀器設備操作規程介紹、中心日常管理和信息的,并開設了化學開放實驗室預約平臺和儀器設備網上預約系統;②建立了廣東省精品課程“基礎化學實驗”[5]、“無機及分析化學(含實驗)”和“有機化學(含實驗)”網站,內容包括課程和教學團隊介紹、建設目標和實施計劃,教學目標、教學大綱、內容體系結構、組織方式、教學方法與手段和考核方法,電子教案、教學視頻、實驗教學資源庫和師生互動平臺等,促進了課程改革和建設,提高了實驗教學質量[14-15]。③與校內其他實驗中心和省內其他高校建立了大型儀器共享平臺。

4中心建設特色

(1)平臺建設。通過優化整合教學資源,建立了具有一定特色的農科類化學實驗教學平臺。化學實驗教學中心面向30多個本科專業的基礎或專業化學實驗教學,受益面大、影響面寬。(2)教學模式。加強實驗教學模式的改革,以“面向產業需求,創新培養模式,優化教學體系,注重實踐能力,突出應用特色”的教育理念,構建了理論與實踐教學結合,課堂教學與課外創新結合,校內實驗與校外實習結合的多元化的教學模式。(3)教學體系。通過加強實驗教學改革,突破了多年來化學實驗按照無機化學、有機化學、分析化學和物理化學四大化學實驗開課的固定模式;在實驗教學內容上,強化基本實驗操作和技能訓練,增加綜合性、設計性實驗項目,注重最新的科研成果與實驗內容的有機結合,化學與農業、生物和材料科學等的交叉融合,充分體現農業院校的特色與優勢。(4)實驗室開放。通過加強實驗室管理,實行了實驗室開放管理,實驗內容開放的多樣化和開放時間的自主化,提高了學生的創新能力。實驗教學中心具有開放性和示范性,不僅加強我校農學、生命科學等優勢或特色學科的化學基礎,而且發揮化學實驗教學中心對內的教學服務功能和對外交流和輻射功能。

5中心建設的成效與成果

5.1改善了實驗教學條件和環境

通過多年建設,新增實驗教學場地約2600m2,新增儀器設備固定資產總值800余萬元,新增儀器設備數750余臺件,承擔實驗課程的門數由原來的12門增加到29門,實驗項目由原來的128個增加到近300個,面向的專業由原來23個增加到43個,年實驗人時總數由原來的21.25萬達到46.36萬。

5.2促進了教學與管理隊伍建設

現有專任實驗教師中,具有教授職稱的教師比例由原來的10.2%提高到37.5%,具有博士學位教師的比例由41.0%提高到67.5%。教師隊伍中有1人獲得省級教學名師稱號,4人被列為省級及以上“千百十”培養對象,16人列為校級“千百十”重點培養對象。應用化學實驗教學團隊于2015年7月被列為廣東省本科高校教學質量與教學改革工程立項建設項目。通過實驗室的建設,實驗技術人員管理水平和服務意識明顯增強,管理隊伍中具有高級職稱的比例由10%提高到31.2%。

5.3推進了實驗教學改革與研究

中心教師承擔校級及以上實驗教學改革項目20余項,其中省級8項,在《實驗室研究與探索》、《實驗技術與管理》和《實驗室科學》等期刊上發表教改論文近30余篇。其中“開放式農科化學實驗教學中心的建設與實踐”和“開放式農科化學實驗教學平臺的建設與學生創新能力的培養”分別于2008年和2013年獲得華南農業大學教學成果一等獎,2014年獲得廣東省教學成果二等獎。

5.4提高了人才培養的質量

(1)本科學生的化學實驗技能和創新能力明顯提高。近幾年來,學生參加化學實驗技能大賽、材料創新大賽和“挑戰杯”比賽等賽事,獲得校級及以上獎勵30余項,其中全國三等獎2項,廣東省特等獎2項,一等獎6項。學生承擔各級創新創業計劃項目120余項,其中國家級22項,省級24項。(2)研究生的科研能力明顯增強。近幾年來,研究生在《JournalofMaterialsChemistry》、《ChemicalCommunication》、《JournalofPowerSources》、《ChemicalEngineeringJournal》、《SyntheticMetal》、《JournalofSolidStateElectrochemistry》等國際期刊和《分析化學》、《無機化學學報》等國內期刊上發表科技論文120余篇,其中SCI、EI、ISTP收錄70余篇,中文核心期刊30余篇。獲得省級優秀學位論文1篇,校級優秀碩士論文12篇,多名研究生獲得“南粵優秀研究生”和“廣東優秀學生(研究生階段)”稱號。

5.5促進了學科和專業的發展

近幾年來,新開辦了制藥工程、材料科學與工程本科專業;應用化學專業分別于2005,2010和2014年被評為廣東省名牌專業、特色專業和應用型人才培養示范專業;材料化學專業于2014年被列為省級綜合改革試點專業,制藥工程于2015年被評為校級戰略新興產業特色專業;“基礎化學實驗”和“無機及分析化學“和”有機化學“獲得廣東省精品資源共享課程;化學工程與技術獲得一級學科碩士學位授權點,應用化學被評為省級重點學科。

5.6拓展了實驗中心的社會服務功能

通過化學實驗中心的建設與開放,教師獲得省級及以上項目明顯增加。近幾年來,獲得國家973項目子課題和國家自然科學基金16項,省自然科學基金12項,省科技計劃項目30余項。自從2011年承辦首屆廣東省大學生實驗室安全與環保知識競賽以來,實驗中心的基礎化學實驗室每年在新生中開展實驗室安全與環保教育,內容包括防火防爆、危險化學品的安全使用及防護、實驗室生物安全與防護、電氣安全與防護、放射性安全與防護、計算機信息安全、三廢處理、實驗室安全事故的緊急處理與救援等知識,普及了學生實驗室安全及環保知識,增強了學生安全與環保意識;僅2014年就有9000余新生參加了競賽,占總數的97.5%。實驗中心每2年舉辦一次化學實驗技能大賽,為提高學生學習化學的興趣,培養學生的化學實驗技能提供了良好的平臺。近幾年來,有10余所高校特別是農林院校來實驗中心交流,探討農科化學實驗中心的建設與發展。

6結語

通過整合和優化全校的化學實驗教學資源和多年的建設,創建了具有農科特色的省級化學實驗教學示范中心。中心在實驗教學條件和環境的建設、教學質量與教學改革工程的建設、教師的教學與科學研究、學生的創新能力和研究能力的培養等方面發揮了重要作用。在今后的工作中,我們將進一步加強對外聯系,共建協同創新平臺,加強化學實驗中心的內涵建設與精細化管理,促進中心的可持續發展。

作者:倪春林 劉英菊 楊樂敏 周武藝 黃鶴 董先明 華單位:南農業大學材料與能源學院化學實驗教學中心

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