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茶学专业基础化学实验教学改革

发布时间:2020-05-04 17:19 论文编辑: 价格: 所属栏目:毕业论文

基础化学实验课程涉及到无机化学、有机化学、分析化学和统计学等课程内容,是茶学专业的一门重要的基础课程。根据地方高等院校茶学专业的特点,基于应用型人才培养的要求,本文探讨了基础化学实验传统教学方法的不足以及进行教学改革的必要性,并对实验教学

  基础化学实验课程涉及到无机化学、有机化学、分析化学和统计学等课程内容,是茶学专业的一门重要的基础课程。根据地方高等院校茶学专业的特点,基于应用型人才培养的要求,本文探讨了基础化学实验传统教学方法的不足以及进行教学改革的必要性,并对实验教学内容和方式进行相关改革和实践。在教学过程中理顺化学理论课程和实验课程关系,强调理论-实验一体化;引入专业特色自主设计性实验,提高学生科研实践能力和积极性;结合武夷山当地茶产业优势资源以及高校科研平台,推进产-教-研融合,利用企业生产实例和学术活动丰富和延申教学内容。实践表明,通过教学改革,促进了理论课程与实验课程深度融合,突出了课程与专业、产业的相关性,使课程符合茶学专业应用型本科人才培养的要求。

  【关键词】基础化学实验;教学改革;茶学专业;实践教学

  一、引言

  随着国家经济的不断发展,产业结构不断转型和升级,对人才的需求提出了更高的要求,高层次应用型专业人才逐渐供不应求。与此同时,大学专业开设同质化严重,专业没有及时对接产业发展,大学毕业生的就业难的问题却仍然突出。2015年教育部、发改委、财政部联合提出“关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见”[1]。如何紧密地把握地方产业发展趋势,加强产学研融合,提高应用型专业人才培养质量,是地方高校顺利向应用型转型面临的重要问题[2]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》强调“深化教学改革,支持学生参与科学研究,强化实践教学环节”[3],实践教学在高等教育应用型人才培养过程中发挥着不可或缺的作用。基础化学实验是茶学专业的一门重要的必修实验教学课程,该课程是在无机化学、有机化学、分析化学基础上开展的一门实践课程,对于学生加深对化学知识的综合理解,提高动手能力以及养成良好实验习惯具有重要作用,同时为学生后续学习茶叶生物化学、茶树栽培学、制茶学、茶叶深加工与综合利用、茶树生理学等课程奠定基础。福建武夷山是乌龙茶中岩茶的发源地及主要产区,其丰富的生物多样性及独特的自然环境造就了武夷岩茶优异品质,其中大红袍、肉桂、水仙等品种享誉中外,得到了广大消费者的喜爱。近年来,随着社会经济发展,武夷山的茶产业已经成为武夷山当地乃至闽北地区的主要经济支柱。武夷学院立足于武夷山,作为新办本科高校,正在积极推进应用型本科高校转型和应用型学科专业建设,其茶学专业为国家级特色专业,一直致力于应用型学科的建设和茶产业应用型人才的培养,服务于地方产业经济的发展。消费的转型升级对茶产品的多样化及其品质、安全提出了更高的要求,茶叶不单只作为传统的饮料,茶树富含的茶多酚、咖啡碱、茶氨酸、茶多糖、茶皂素等天然功能成分在食品、医药、日用化工领域具有巨大的应用价值。因此,具备茶树内含物质定量、定性、提取、纯化的化学知识和实验能力,对于茶学专业本科生是至关重要的。为适应学校的转型发展和学科建设,茶学专业基础化学实验的教学改革应从提高教学质量出发,紧密联系茶学专业特点,利用地方茶产业资源推进产教融合,实现培养高层次应用型人才的目标。

  二、茶学专业基础化学实验教学中存在的主要问题

  基础化学实验是大多数理科专业学生必修的一门课程,要求学生具备一定的化学基础知识,在掌握实验原理的基础上,学习掌握实验设计、实验准备、实验技能、数据记录、数据分析、结果讨论以及完成实验报告的能力,对于学生养成良好的实验习惯,为将来顺利开展相关科研工作奠定重要基础。对于综合性大学,诸多教学改革措施已经取得了显著进展,构建了较为完善的教学体系,然而,并不完全适用于地方新办本科高校特色茶学专业的应用型人才培养,出现的具体问题如下。第一,茶学是集茶经济、茶文化、茶科学的综合性学科,在招生上文理兼收,学生的化学基础知识不一致,传统的教学程式化方式不利于部分化学基础较差的同学对教学内容的掌握。第二,传统的教学方式较为单一,教师过度主导,学生参与度低,缺乏互动,导致学生学习积极性低。第三,实验内容与茶学专业关联性不强,无法调动学生自主学习的热情,没有很好地为后续学生开展专业实验以及参与教师科研项目提供基础。第四,对于实验室使用、仪器操作、使用后维护规范强调不足,不利于学生日后融入企业、高校的研究团队,甚至带来实验室安全隐患。基于以上问题,充分了解学生基础水平,全面考虑化学相关课程的安排情况,结合学校和校外资源,提出和开展了基础化学实验的教学改革。

  三、整合教学内容,改革教学方法

  (一)优化和理顺化学理论课程与实验课程教学,推进理论-实验一体化。学生在高中阶段普遍重化学理论教学轻化学实验教学,化学基础知识不一致,缺乏基本的实验素养,为避免化学理论知识学习与实践相脱节,保证学生在学习化学相关课程的连贯性,在制定茶学专业培养计划时,要全面考虑化学相关课程的教学顺序问题,在课程安排上,无机及分析化学和有机化学应提前于基础化学实验。同时,在教学过程中推进理论-实验一体化教学,在理论教学过程中,以实验项目作为课堂实例;在实验原理讲解过程中回顾理论课程相关内容,这样不仅巩固了学生所学理论知识,而且有利于指导学生顺利完成实验。例如,无机化学理论课程中的酸碱质子理论可以紧密联系酸碱滴定实验,指示剂的变色原理紧密联系共轭酸碱知识内容,指示剂的选择以及变色过程紧密联系化学平衡移动与突跃范围计算;在水的硬度测定实验中,结合理论课中沉淀平衡、配位平衡知识内容;有机萃取实验与理论课中的共价键理论、分子极性、相似相溶原理进行结合;实验数据统计分析结合分析化学课程内容等。通过课程的有机结合,让学生能深刻理解保证实验顺利完成的背后原理和前提条件。(二)改变传统教学模式,提升实验教学效果。基础化学实验教学中,以培养应用型专业人才为导向,应注重对学生自主学习能力和实验素养的培养。这有利于学生养成严谨认真的科学态度和良好的实验习惯,为学生后续深造学习或参加研发工作奠定良好的基础。一个完整的基础化学实验应包含:实验前期的实验方案预习、药品仪器器皿准备、工作溶液和试样准备;实验中的试样测定分析并进行数据记录;实验后期的仪器维护、器皿清洗归位、药品归位、废液处理、实验数据统计分析和讨论、完成实验报告。由于实验课时数有限(36学时),在保证课程进度前提下,大多实验教学通常只能以教师为主导,教师进行手把手教学,学生进行“饭店就餐”式被动学习,教学完整度不够,只考虑了实验操作训练,忽略了学生自主学习能力和实验综合素养的培养。1.翻转课堂教学法。在“互联网+”的时代背景下,在教学中引入翻转课堂(FlippedClassroom)教学法。依托于现代互联网中的慕课和论文数据库,教师在课前将准备好的教学视频、PPT、相关论文、图片等资料发给学生。根据实验项目要求,学生形成2~4人团队,通过前期材料学习,理解实验原理,完成实验预习报告,提交实验所需的药品、仪器、玻璃器皿规格和数量的备料表,与教师讨论方案可行性后,学生自行完成实验筹备;在实验教学过程中,教师着重对课程中的重点、难点进行深入讲解,师生间进行深入讨论,直到学生理解透彻;实验后学生自行完成实验室的维护工作,在教师的组织下,团队之间对实验过程和结果中的问题进行讨论,总结经验和教训,完成实验报告。经过翻转课堂(FlippedClassroom)教学法的应用,有机整合了课内外时间,学生全程参与并成为实验课程中的主体,逐渐养成利用互联网学习资源和学术数据库的习惯,自主学习、团队合作和思维能力得到充分锻炼。2.PBL教学法。在翻转课堂应用的同时,改变教师单向授课模式,引入问题为导向的教学方法(problem-basedlearning,PBL),教师在课前准备问题,与学生进行讨论,在互动的过程对实验原理、操作要点、实验现象进行讲解。学生在实验中遇到的问题,不直接给出答案,而是引导学生查阅资料寻找原因,激发学生自主学习和思考的能力。比如,同样是水的硬度测定实验,由于武夷山当地水的硬度偏低,利用现有的实验方法,在测定中无法满足相对平均偏差小于2%,这时引导学生自行回顾理论课中影响配位滴定突跃范围因素并找出解决方案。同时,设置启发性课后习题:“水的硬度对茶叶冲泡以及茶叶深加工的影响”、“钙镁离子含量对速溶茶和茶饮料品质的影响”、“土壤的酸度对茶树生长的影响现状”等,让学生认识到较为枯燥实验与自己的专业有着紧密联系。通过在教学中理论-实验一体化的推进,结合专业特点,把抽象的化学知识形象化,同时,翻转课堂和PBL的应用又激发了学生的探索和创新意识,真正实现以学生为主体的教学模式。

  四、开展专业特色设计性实验

  设计性实验的运行是当前实验课程教学改革的重点,对培养应用型人才的动手能力、理论知识应用能力、自主学习能力和创新能力具有十分重要的作用。然而,设计性实验的运行的前提是学生已经具备必要的化学知识储备和实验技能。因此,教师应将实验课程内容分为基础训练性实验和专业特色设计性实验,其中基础训练性实验主要是结合化学理论课中四大平衡知识内容进行,对于初接触化学实验的同学是不可或缺的基本训练。在完成基础训练实验的基础训练后,学生具备了一定的化学理论知识、实践操作、查阅资料、分析解决问题的能力。在此基础上,学校开设了两个专业特色设计性实验:茶叶咖啡碱的提取纯化实验、定量实验,不仅将基础化学实验与茶学专业特点有机结合,而且能把两个实验组合成综合性实验。在设计性实验课程的执行过程中,教师不再提供资料,而是学生根据之前学习的课程实验方法,自行利用图书馆、慕课、学术数据库收集材料,提出实验方案,采集茶叶样品,实施实验方案。教师在设计性实验课程中全程参与,主要是对实验方案的可行性进行把关,对实验中遇到的难点进行讨论指导,对实验结果进行讨论点评。实验结束后,在教师的指导下,要求学生按毕业论文格式完成实验报告。通过设计性实验的运行,达到学以致用的目的,充分调动了学生的积极性,激发了学生的自信心,培养了学生良好的实验素养。

  五、依托产-研-教融合,提升师资力量,开展第二课堂

  应用型专业人才的培养,应充分考虑企业在转型发展中的人才需求,并牢牢把握地方产业的发展方向。为不断深化本科人才培养模式改革,进一步提高本科人才培养质量,2018年武夷学院茶学系充分利用武夷山乃至全福建的产业优势,开始实施“本科生双导师制”。“双导师”制是在挑选地方优质企业进行校企合作的基础上,引入企业中茶产业相关技术专家进行合作教学,协同校内教师参与课程建设,共同打造高素质应用型专业的人才的培养模式。在校企合作中,企业技术专家参与教授实践知识,带领学生现场实训;高校教师协同学生对企业发展中的技术难题进行科研攻关,实现优势资源互补,产-学-研融合。(一)依托“双导师”制,开展产-学融合第二课堂。第一,邀请茶企业中品质控制专家开展讲座教学,介绍茶叶相关产品生产实践过程中风味化学物质的形成和转化及化学理论知识与化学实验分析方法在生产中的应用;第二,学生进入生产一线,直观感受茶产品在生产过程中气味和色泽特点的变化。尤其是对茶叶生产中焙火车间的参观,当学生在看到茶叶高温焙火过程中,咖啡碱受热升华并在车间顶部形成大量白色丝状结晶时十分兴奋,深刻地认识到学好化学理论和化学实验知识的重要性。通过以上第二课堂活动,补充了课堂学习内容,拓展了学生的知识面,增强了学生对自己所学专业的信心和认可度。(二)依托教师科研项目,开展研-学融合第二课堂。基于福建省高校工程研究中心、福建省院士专家工作站和福建省2011中国乌龙茶产业协同创新中心等科研创新平台,依托教师科研项目和学术报告,学生自主选择喜欢的研究方向,加入相关科技攻关团队,参与科研实践。该活动对本课程内容进行了延伸和强化,使学生所学的理论知识更好地应用于实际,进一步提高了学生的综合实验素养。

  六、结语

  在地方本科高校向应用型本科高校转型的大背景下,以提高应用型专业人才培养质量为导向。本文通过深入剖析《基础化学实验》的课程内容,结合学生专业特点,利用地方产业优势和企业人才资源,依托教师科研项目,提出了系列教学改革措施。这些措施完善了教学内容,改进了教学方法,同时延伸了教学内容,取得了良好的教学效果。

  【参考文献】

  [1]杨希.三部门联合印发《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》[J].陕西教育(高教),2015,12:33~35

  [2]马喆.高等教育内涵建设与地方产业集群的关联性研究———地方高校向应用型转变的视角[J].天津市教科院学报,2017,2:5~7

  [3]顾明远.学习和解读《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020)》[J].高等教育研究,2010,7:4

  作者:李奇松 黄丽娜