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求实创新 创建国家优秀工科化学教学基地
2004-04-03 供稿单位:新闻网

北京化工大学国家工科基础课程化学教学基地是全国首批9个同类基地建设单位之一。自1996年底正式启动基地建设以来,按照21世纪社会发展和科技进步对高素质创新性人才培养的需求,对工科化学系列课程进行了卓有成效的建设与改革,主要体现在基地建设目标明确,指导思想正确,保障措施有力,教改成果突出,工科特色鲜明。

一、基地建设目标

总目标为建成优秀的国家工科基础课程化学教学基地,具体体现在以下八个方面:

1.先进的教育思想:引导学生“在学习中研究、在研究中学习”,把学习的主动权交给学生;

2.高水平的教师队伍:建设一支学术和教学水平双高,学科、学历、学缘、年龄和职称结构合理的师资队伍;

3.科学的课程体系:造就学生适应当代社会发展和科技进步的基本素质,融知识传授、能力培养、素质教育于一体;

4.先进的教学方法和手段:使用信息技术提高教学效率,教学资源上网并免费开放;

5.一流的实验室:达到国家级基础课实验教学示范中心的建设标准;

6.一流的教学质量:学生基础知识扎实,发现问题、分析问题和解决问题的能力强;

7.可持续发展的保障机制:制定“教学改革特区”政策,鼓励教师、教学管理人员和学生积极参加教学基地的建设和改革工作;

8.宽广的示范辐射作用:能为全国高校工科化学教学提供可供借鉴的、具有较高理论水平和推广价值的教学研究成果,成为工科化学师资培养、交流教学经验的基地。

二、基地建设的指导思想

以先进的教育理念为指导,深化教育教学改革;

以加强学科建设为龙头,造就学生适应当代社会发展和科技进步的基本素质;

以科研与教学的紧密结合为突破口,促进科研成果转化为教学生产力;

以课程结构调整、教学内容更新、教学方法的改革为重点,构建研究型的教学模式;

以精品课程建设为核心,为学生提供优质教学资源,促进教育教学质量的提高。

以国家级定位为目标,建立具有我校特色的优秀教学基地。

三、基地建设的保障机制

化学作为我校重点发展的化学工程和材料学学科的重要科学基础,学校在各项政策上一直对化学学科的发展给予特别的重视。国家工科基础课程化学教学基地作为培养人才的摇篮,学校十分重视基地的国家级定位,在基地建设过程中,从组织、经费、人员和政策等方面建立了一整套保障机制,主要机制有:

1.组织落实

学校成立了以校长为组长、主管教学的副校长为副组长,由职能部门(教务处、人事处、财务处和国有资产处)以及理学院领导为成员的基地建设领导小组。

由学校学术委员会、学校教学指导委员会、理学院教学指导委员会和学校本科教学评价专家组的相关成员构成基地建设学术委员会,并下设四个工作小组:化学系列课程体系改革小组、实验教学体系改革小组、现代化教学手段研究和应用小组和师资队伍建设小组。

2.政策落实

学校历来十分重视教学工作,出台了一系列向教学倾斜的政策。例如,教改经费乘以7折算成科研经费计算教师的业绩点;教学成果奖的业绩点和奖金比同级科技成果奖高一个等级;校级精品课程奖励1万、市级奖励2万、国家级奖励4万;教改论文和教材等也予以倾斜性支持。

除此之外,学校对化学基地的建设还给予了更多支持。例如,在学校岗位聘任中,对化学基地的设岗数量和等级予以倾斜,化学基地建设负责人岗为学校最高岗一级岗、国家精品课程建设岗为二级岗和化学教学实验中心建设岗为四级岗等;在学校或国家资助基础课教师出国进修方面,每次都分配基地至少1个名额;为鼓励基地教师开展教学改革研究,除资助项目研究经费外,还额外予以津贴补助,平均每年的津贴费达3万元之多;对基地的教学名师每年划拨4万元的专项教改经费,用于自由选题研究,无须立项审批;对基地教师的学术交流费用予以资助。

3.人员落实

采取引进人才和学院内部调整,形成了一支学科、学历、学缘、年龄和职称结构合理的46人的教师队伍。

4.经费落实

自1996年底正式启动建设以来,学校历年划拨专项经费,保证了基地建设的顺利开展,总计已经投入资金近1300万元。新建总面积约3100m2的化学教学实验中心基本达到国家级基础课实验教学示范中心建设标准,实验中心除添置和更新了一大批常规实验仪器外,还购置了一批现代化大型仪器。学校共投入150多万元资助了各级教改项目、精品课程建设、精品教材出版和教师进修提高等。

四、基地建设的主要成绩

1.课程体系

针对不同专业大类的人才培养要求,构建化学学科(或跨学科)的框架体系以及本领域核心内容的课程,为文科类学生开设“化学与社会”课程,为非化工类工科专业开设“大学化学”课程,为化学化工类专业开设以物理化学为枢纽的两阶段化学系列课程。

以基础化学(原无机化学和分析化学整合优化)、有机化学作为基础,物理化学作为枢纽,有分工、有联系、由浅入深,从定性为主到定量为主,有目的地扩展现代化学理论基础,为学生进入专业课学习奠定了坚实的理论基础。基地以国家级精品课程物理化学建设为龙头,带动有机化学、基础化学及大学化学实验课程建设,建成了校、市、国家三级精品课程的化学系列课程新体系。

为适应新世纪化学学科的发展趋势,基地开设了交叉性、综合性和实践性强的《计算化学》新课程,并编写了相应的立体化教材,在三届14个班学生中进行了教学实践,受到学生们的广泛欢迎。这项改革实践对培养具有高素质创新能力的化学化工人才具有重要的意义,必将在全国工科高校化学系列课的改革中起到重要作用。

2.教学内容

1)教学内容体现工科特色(应用性与实践性),教学与科研紧密结合,紧跟学科前沿知识

在教学的同时,基地全体教师积极参与科研,1997年以来承担了国家及省部级基金项目47项,横向项目30多项,科研总经费达1800多万元。科研不仅提高了基地教师的学术水平,而且极大地丰富了教学内容。通过科研实例教学,让学生尽早从事类似科学家发现真理的学习与研究活动,以调动其学习的主动性和创造性,掌握学习与发现的方法,启蒙学生的科研兴趣。

例1:在统计热力学中,根据系统的正则配分函数(Q)与系统宏观性质压力的关系:

(公式)

结合教师对实际流体的正则配分函数Q的研究,提出了实际流体在高压状态下的状态方程式:

(公式)

例2:在表面热力学及胶体化学的教学中,结合纳米材料在化学、化工中的应用实例,应用物理化学原理,理解纳米材料的尺度效应与空间效应所产生的特殊性能。

例3:在化学动力学的复合反应动力学教学中,通过对峙放热反应动力学的最佳控制温度曲线及平衡转化率的温度曲线,确定工程实例中多段反应器的设计及工艺参数。

例4:将物理化学中的数值计算,与计算机技术有机融合。利用现代计算技术,深化物理化学教学内容。如非理想系统的各种热力学性质的计算;实际气体在高压下的逸度系数计算;二组元非理想液态混合物气-液相平衡中,任意组分在任意浓度下的活度系数的计算等,增加了实际系统的内容,改变了过去重点介绍理想系统,使新的教学内容更贴近科研与生产实际。

2)积极开展双语教学,跟踪国外先进的教学内容

基地要求教师学习和借鉴国外大学的优秀教案,确保每年更新教学内容达到10%以上。选用国外优秀原版教材和一些参考书,由国外留学回国的教师和接受出国教学培训的教师进行双语教学,受到学生欢迎。

3)正确处理课程内容的基础性与先进性、经典与现代、系列课程相关内容的关系

在充分反映当代化学发展的趋势和特点的同时,突出化学系列教育的整体性。重新编写了新的教学大纲,突出教学大纲的三个功能:一是作为一种契约,二是作为一种永久性保存的记录,三是作为一种辅助学生学习的工具。

3.教学方法

1)利用先进的现代化教学手段开展循序渐进式的教学

第一层次以激发学生学习化学系列课的热情为目的,投资2万元,由我们编导、委托中央电视台制作了“化学与现代科技”电视资料片;第二层次为配合理论课与实验课教学,调动学生学习的主动性,研制了多媒体课件,PowerPoint教案,实验教学课件,人机交互测试软件和网上教案等。其中研制的高校工科第一部物理化学MCAI课件,由高等教育出版社出版;第三层次,为使学生学会综合知识,应用多学科解决化学实际问题,培养他们的创新思维,研制了具有一定知识深度与广度的“统计热力学MCAI课件”和“计算化学MCAI课件”(由高等教育出版社出版)。第四层次实行讨论式、研究式、参与式教学,引导学生“在学习中研究、在研究中学习”,启迪并实现学生独立思考。

2)化学系列课程的教学资源全部上网并免费开放

建立了基于互联网的WebCT教学平台,该网络教学平台为美国公司开发,其销量全球第一。平台采用开放式的、可扩展的技术,集世界一流的课程设计、海量交付能力、完善的课程管理功能、学习数据动态管理及高度的客户化与个性化一体。目前,化学系列课程的教学资源全部上网并免费开放,网上教学资源丰富,不仅包括全方位的课程内容,个性化的课程组合,扩展性的应用实例,还有互动性的网上实验预习,扩大了学生学习的知识面,更好地发挥了学生在学习中的主体作用。

3)采取分级教学,实现优秀生重点培养

在物理化学教学中实施了两种优秀生试点教学方案,均受到学生欢迎。一是对优秀生集中授课,提高教学的深度和广度,开发创新思维能力;二是对英语水平比较高的学生,选用国外优秀的原版教材,进行双语教学。

4)开发第二课堂,扩展学生知识面,把学习的主动权交给学生

邀请专家讲座、院士报告,培养学生的创新能力;学生通过查阅文献将学到的化学知识同科研生产实践相结合,写出读书报告,文献综述等,组织同学进行读书报告宣讲并编辑学生读书报告论文集,调动了学生的学习主动性,激发了学生的求知欲;组织校内外的化学实验竞赛,每年在校内外组织化学实验竞赛,约有300多名学生自愿报名,每两年参加一次全国大学生化学实验竞赛,2002年7月获该项竞赛的全国二等奖。****我校大学生参加第七届(2001年)、第八届(2003年)全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛,以Zn/Fe碱性电池和碱性卤素电池为主题分获二、三等奖各一项。在2002年第三届全国“挑战杯”大学生创业计划竞赛中获铜奖。

5)改革考试考核方法

注重学习过程的考核,最终成绩由作业、阶段测验、期中和期末考试、小论文等加权评定。

4.师资队伍

几年来,基地一直注重教师队伍的培养和引进,强化教师结构的调整。已经形成以国家级教学名师为带头人的教师群体。在这支群体中,有1名长江学者、6名博士生导师、18名正教授、20名副教授,近50%的教师具有博士学位。

这是一支教学、实验、科研三位一体的高水平研究型队伍,承担全校约50%专业的化学系列课程教学工作,90%以上教师的教学质量评价为优秀。在承担繁重的基础课程教学任务的同时,人人参与科研,每人年均科研经费达7万元。几年来,在国内外核心期刊上发表学术论文450篇,获国家级科技奖3项、省部级奖11项,通过省部级鉴定项目3项,国家发明专利18项,获国家级教学成果奖2项、省部级奖3项,发表教改论文25篇,出版教材及专著共15部。

5.实验体系

基地按照21世纪经济建设和社会发展对高素质创新性人才培养的需求,同理论教学紧密结合,科学地设置实验项目,并注重先进性、开放性和将科研成果转化为教学实验,形成了适应学科特点及自身系统性和科学性的、完整的实验课程体系,全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力,使学生具有创新、创业精神和实践能力。

1)打破化学二级学科的壁垒,构建工科化学实验新体系

改革原有的四大化学实验教学模式,构建以培养学生能力为核心的新体系。即以化学研究为主线,按照“化合物制备→分离→成分分析→结构鉴定→性质测试”来组织实验教学内容。突出大学化学实验的研究方法,如:热力学方法,电化学方法,化学动力学方法等,并以研究方法命名实验室。让学生尽可能地使用和掌握现代化的大型仪器(原子吸收分光光度计、红外光谱仪、紫外光谱仪、气、液相色谱、差热分析仪、比表面吸附仪等),培养学生从事科学研究的能力。

2)实现以学生自我训练为主的教学模式,培养学生的工程实践能力

实验安排由浅入深,由简单到综合,即基础训练实验—→综合实验—→设计实验,充分调动学生学习的主动性。学生通过基础训练实验教学掌握基本实验操作方法,能够正确地使用仪器设备,准确地采集实验数据。具有正确记录、处理数据和表达实验结果的能力;通过综合实验,培养学生分析判断、逻辑推理、做出结论的能力;实验室开放让学生完成设计性实验,通过查阅手册、工具书及其他信息源获得信息,正确选择实验方法、实验条件、仪器和试剂等,培养解决实际问题的能力。

3)将科研内容转化为化学实验,使实验内容紧跟学科发展

现已研制11个由科研内容转化的大学化学综合与研究性实验。例如:将纵向科研课题“脉冲色谱法研究分子筛催化剂催化异丙苯裂解反应动力学”中的反应物转化率、反应速率常数、反应表观活化能的测定,转化为物理化学的综合性实验;将“镁铝水滑石清洁合成、组成分析及其晶体结构表征”(新型插层结构功能材料项目)转化为物理化学的设计性实验。在2003年4月全国大学化学新实验交流会上,化学基地有7个科研转化为综合研究型的新实验入选论文集,3个综合、研究性实验入选大会实验交流内容。

4)建设科学、严谨的实验室氛围,以求实、奋进、创新精神感染学生

实验室是培养学生实践能力和科学精神的重要场所,基地非常重视实验室学术环境的建设。在实验室走廊悬挂化学发展史和历届诺贝尔化学获奖者介绍图片,以及实验室标牌中英文对照,以科学、严谨、求实、奋进的精神面貌感染学生,为实验教学创造良好的学术氛围。

6.基地建设和可持续发展机制

我校重点发展的学科是化学工程和材料学。化学作为支撑这两个重点学科的科学基础,本着“有所为,有所不为”的原则,学校始终坚持对化学学科的倾斜性支持,这是我校立足国内先进水平的必由之路。学校承诺将继续执行基地建设的各项保障机制,并且继续加大对基地建设的支持力度,为我国工科基础课程教学基地的建设树立榜样,为高素质人才培养和高校师资培训做出新贡献。

7.基地辐射成效

1)2项国家级、3项省部级教学成果奖的推广应用

1997年以来,全国先后有几十所高校的同行来我校交流学习。在工科基础课程教学基地研讨会、课程指导委员会年会及高教出版社组织的教材研讨会上,我校多次介绍了基地改革的成果;2002年10月我校主持召开了全国“新世纪工科化学系列课程教学体系及内容改革与实践研讨会”,华东理工大学、浙江大学、大连理工大学等17所学校参加了研讨会,我校向大会介绍了计算化学和化学实验等方面的教改经验。

2)物理化学MCAI课件是我国该课程第一部工科课件

2001年11月由高等教育出版社出版发行,此外基地研制的"化学与现代科技"(光盘),亦受到各高校的欢迎,很好地发挥了示范与辐射作用。

3)国家级精品课程物理化学等课程的教学资源免费向社会开放

从课程建设规划、队伍建设、教学内容、教学方法和手段改革、教材建设及实践教学等教学资料全部上网。此外上网的内容还包括:课程介绍、教学大纲、学习方法、授课教案、作业习题、实验指导、考核办法、参考文献、授课实况等,向全社会免费开放,实现优质教学资源共享,充分发挥了示范、辐射作用。

4)化学基地在校内的示范与辐射作用

国家级化学基地的建设为我校其它基础课程(物理、机械基础和电工电子)校级教学基地的建设以及专业实践平台的建设提供了成功的经验。在化学基地的示范作用下,3个校级教学基地也取得了长足进步,学校将于5月份对其进行验收评估,评估为优秀的基地,学校也将加大投入,为申报国家级基地铺平道路。

化学系列课和实验教学改革为应用化学专业学生打下坚实的实验基础,同时促进了我校应用化学专业建设。在此基础上,申请了北京市教学改革项目“应用化学专业实验课程体系和教学模式的创新与实践”,结合应用化学专业课程体系和内容的改革,建立了应用化学专业实验体系,并借鉴化学教学实验中心的开放式实验模式和管理体制,使应用化学专业实验教学上了一个新台阶。

五、基地建设特色

1.以物理化学精品课程建设为先导,积极推进化学系列课程改革,取得多项教学改革成果

经过多年的努力,以物理化学为枢纽进行了化学系列课程体系的整体改革,建成了学校、北京市、国家三级精品课程的化学系列课程新体系,共编写出版立体化配套教材15本;为适应新世纪化学学科的发展趋势,开设了交叉性、综合性和实践性强的《计算化学》新课程;在现代化教学手段的研究与推广、教学模式、教学方法的改革等方面取得了显著成果。

2.打破化学二级学科的壁垒,以化学的研究方法构建实验新体系,实现以学生自我训练为主的教学模式,培养学生的工程实践能力

新的实验体系注重先进性、开放性和将科研成果转化为实验内容,形成了适应学科特点及自身系统性和科学性的要求;添置现代化的实验仪器,让学生了解和掌握现代化仪器在化学测试、科学研究和生产实践中的应用;建成多媒体实验室和多功能室,为学生掌握最新化学信息提供了良好的学习环境;良好的实验室管理体制和运行机制,保障了实验教学改革的科学有序进行。

3. 举全校之力确保基地建设达优,各项保障机制健全

学校将化学基地视为与国家重点实验室、国家工程中心等同的国家级重大建设项目,并将基地建设和学科建设结合起来,作为重点项目纳入学校“211”工程建设的总规划。在基地建设过程中,从组织、经费、人员和政策等方面建立了一整套保障机制。学校定期召开校长办公会专题会议,听取基地建设的进展汇报,并及时研究解决建设中存在的问题。学校将化学基地视作教学改革的特区,既有政策保证,又可以特事特办。

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