3.课程教学改革.doc

三、课程教学改革 3.1 教学内容与课程体系改革 3.1.1 教学内容与课程体系改革所承担的课题自 1995 年以来，承担国家教育部及世行贷款关于高等工程教学内容和课程体系改革的课题有：“面向 21 世纪应用化学专业化学基础课程体系和教学内容改革研究”、“面向 21 世纪工科化学基础课程教学内容与课程体系改革的研究和实践”、 “应用化学（本科）基础课程体系和教学内容改革与实践”、“一段式（理工融合类）的课程体系实践、完善与总结”、“开展绿色化学实验研究，培养创新性人才”等 5 项；承担了湖南省教育厅关于“化学主干课程教材体系和内容改革与实践”（重点）、“深化基础化学实验教学和管理改革，建设国内一流的实验中心”等 2 项教改课题和 6 项校级教改课题。 3.1.2 教学内容与课程体系改革的基本思路与指导思想基本思路（1）教学规律不完全等同于认识规律,教育更应该突出理论的指导作用, 使学生在较短的时间内获取更多的知识,在认识能力和知识水平上能产生较大跨度的飞跃. （2）加强基础是本科教育的核心,有了雄厚的理论基础,才更有利于拓宽专业内涵,扩大知识面,也才能做到强化能力,提高素质. （3）根据现代化学既高度分化又高度综合的特点,必须全盘考虑、宏观定位、整体优化，重新调整原有课程的教学内容，使其更具有系统性和逻辑性。（4）构建以基本理论为基础，以化学实验为支柱，化学主干课程为核心构件的化学教育大厦模型。指导思想进行化学系列课程的教学内容和体系改革的指导思想是：以理论化学为先导；加强基础、拓宽知识；培养能力、提高素质；压缩学时、精选内容；加强渗透、重组课程；更新教材、反映前沿；理工融合、突出应用。 3.1.3 创建并使用以理论化学为先导的理工融合的基础化学教学新体系重组教学内容以教改项目的实施为依托，以改革的基本思路与指导思想为准则,突破四大化学壁垒,对基础化学教学内容进行了重组、优化与更新。将原无机化学中的热力学、动力学等 8 章内容和分析化学中的四大平衡等并入物理化学，在物理化学中增加超强酸与超强碱、高级相变等新内容；将无机化学、仪器分析和有机化学等课程中的原子结构、分子结构和晶体知识纳入结构化学课程，在结构化学中增加原子簇化学、分子生物学、分子设计和分子工程学等新内容；将物理化学和结构化学中较深的内容，如统计热力学、非平衡态、分子反应动态学、表面科学及群论在量子化学中的应用等合并在一起作为近代物理化学，在高年级开课；将原分析化学中的定性分析放在无机化学中，与元素的性质紧密结合、浑然一体，再将分析化学和结构化学中的配位化学合到无机化学中集中讲解；同时在无机化学中增加溶剂化学、固体化学和无机材料、无机合成、生物无机化学等新内容；在分析化学中，将各种滴定分析方法合并到一章中讲授，并增加分离分析、提纯技术和新分析方法等新内容；将原来分散在各课程中的谱学内容集中到仪器分析中，并予以加强；有机化学按大类进行讲授，强化构效关系，增加了生物有机化学、周环反应与有机合成等新内容。为启发学生思维，提高创新能力，将相关学科中著名科学家的思维方法、学科前沿等作为教学内容，纳入到相关课程之中。理论化学为先导的开课顺序在重组、优化与更新基础化学教学内容之后，形成新的授课顺序为：第 1 学期开设基础化学操作性实验，第 2、3 学期在先修数学、物理的基础上不失时机地开设基础物理化学（含结构化学），第 4 学期开设无机化学和分析化学，第 5 学期开设有机化学。从而将所设计的化学大厦建造在坚实的理论平台之上，以便无机化学、分析化学和有机化学课程能在微观和定量的基础上，高起点、高水平地讲授新知识、新理论，并将数理知识和化学基本原理加以应用、巩固和提高。打破原基础课程教学体系中理工分离的传统，在工科基础教学中加强高等数学、工程数学、物理化学、现代波谱学等重要理论基础课。在理科基础课中增设化工过程开发与概念设计、化工制图等 6 门工程类课程，加强工程观念的训练。实现了理工融合，创建了以理论化学为先导的理工融合的基础化学教学新体系，其教学体系、专业方向和课程设置如下: 高等有机化学有机合成化学精细化学品化学精细化学品工艺学等精细化工工程高分子化学高等有机化学有机合成化学材料化学材料物理等政治理论类课程英语高等数学工程数学大学物理计算机类课程电工电子学管理类课程生态学与环境保护历史、艺术、文化类课程物理化学（含结构化学）无机化学有机化学分析化学谱学与仪器分析化工原理生物化学在物理化学基础上构建化学化工大厦是国际化学教育发展的新趋势化工制图化工过程开发与概念设计反应工程分离工程化工工艺学等精细化学与化工方向材料科学方向化工工艺方向现代物理化学化学动力学多相催化基础电化学量子化学等应用物理化学方向高等无机化学无机合成化学配位化学稀有元素化学生物无机化学等应用无机化学方向化学与应化、化学工程与工艺、材料专业课程教学进程及学分学时分配见附录。新体系的特点（1）改变了传统的基础化学教育体系，提前开设物理化学（含结构化学），显著加强了数学、物理的应用及其与化学的紧密联系和渗透，使化学系列课程建筑在坚实的理论基础之上，有利于向高深发展，提高化学基础课程的理论水平。（2）打破化学基础课程教学体系中理工分离的传统，加强对工科学生的理论基础的教育和理科学生工程观念的训练，建立并实施理工融合的工科基础化学教学新体系，有利于拓宽知识，提高素质。（3）先修课奠定理论基础，能高起点、高水平地讲授后继课程，避免了不必要的重复，精减了学时，加强了各课程之间的联系与渗透，提高了化学课程的科学性和系统性，有利于学生自学和思维能力的培养。（4）引入现代化学的新知识、新理论，使化学教育紧跟本学科的发展水平。新体系实践效果（1）随机组建试点班自 1997-1999 级，以理论化学为先导的理工融合的基础化学教学新体系和新教材已在我校应用化学、化工工艺、材料专业设立试点班进行了试点。试点班都是高考录取后随机组合而成，如化学 97 级和 98 级试点班和非试点班高考录取分数情况见表 1：年表1 化学专业试点班与非试点学生高考成绩状况级高考录取分化学—1 班化学—2 班最高分 563 576 566 最低分 430 429 413 生均分 529 521.6 531.2 最高分 625 586 610 最低分 445 492 491 生均分 559.2 551.9 543.5 97 级 98 级化学—3 班（试点班）显见，试点班并非尖子班。（2）试点班与非试点学习效果的比较新教学体系的关键是物理化学和结构化学分别提前到第二、三学期开设，如果这 2 门难学课程的教学能顺利进行，学生也能接受，则新的教学体系便能正常运行。并能显示其优越性。因此，我们在试点中将学生学习物理化学和结构化学的效果列入观注的内容之一，侧重比较试点班与非试点班学生有关这 2 门课程的考试成绩，为使其“比较”具有真实性，均采用化学高等教育研究中心研制的试题库中的试题组卷，难度系数均为 0.75，并按同一标准、流水作业式集体阅卷，根据标准答案统一评定分数，使试卷水平、阅卷标准尽可能一致。试点班和非试点班学生的物理化学和结构化学成绩见表 2、表 3：表2 化学专业学生物理化学和结构化学成绩分析班课程物理化学别非试点班试点班非试点班结构化学试点班班级全班平均最高最低不及格总不及格率人数分数分数分数人数化学 97-1 30 76.3 95 57 1 6.67% 化学 97-2 30 72.7 94 40 3 (4 人) 化学 97-3 30 72.7 93 32 3 5.56% 化学 98-3 24 74.4 97 60 0 (3 人) 化学 96-1 28 74.5 98 60 0 4.7% 化学 96-2 28 74.1 97 60 0 (4 人) 化学 96-3 29 60.5 90 43 4 化学 97-3 30 74.5 94 46 1 3.3% (1 人) 表3 班工科学生物理化学成绩分析级学时班平均分数不及格人数和不及格率材料 97-1 100 78.5 3(11.1%) 材料 97-2 100 69.8 11(42.3%) 材料 97-3 100 77.7 3(10.0%) 材料 97-4 100 78.5 5(16.13%) 化工工艺 97-1 76 70.8 5(19.23%) 化工工艺 97-2 76 70.7 4(15.38%) 化工工艺 97-3 76 77.6 2(7.4%) 环保 97-1 76 70.0 4(13.33%) 环保 97-2 76 65.5 5(16.67%) 合计 42(16.6%) 材料 98-1(试点) 76 65.6 4(13.7%) 材料 98-2(试点) 76 66.1 7(22.58%) 材料 98-3(试点) 76 72.0 3(10.34%) 材料 98-4(试点) 76 73.9 3(10.71%) 合计 17(14.53%) 由表 1、表 2 可见，学生的学习成绩是试点班稍优于非试点班，我们认为一个教学新体系的启用，能够获得这样的效果，说明该新体系是可行的。（3）部分师生对使用新教学体系的评议物理化学蔡炳新老师认为： “基础化学课程教学新体系加强了基础，避免了不必要的重复，具有较强的系统性、逻辑性。物理化学提前开设，并没有增加学生学习的难度，只要教师在备课上下功夫，教学能顺利进行。新体系中，使数学、物理能与物理化学紧密衔接，这样既可及时运用数理知识，又能较早地构建化学的理论基石，为以后高水平、高起点讲授其他化学知识作好了准备。” 结构化学李扬老师认为： “新课程体系尽量消除了同一概念的低水平重复，加强了各课程之间的联系与渗透。教材更加注重培养学生用简单物理模型分析问题，训练学生数理分析的能力。在新体系中，比较注重学生的科学思维和创新能力的培养。” 有机化学张伟强老师认为： “化学学科中，物质的性质是重点和难点。要掌握物质的性质，必须深刻理解物质的结构，即所谓‘结构决定性质，性质反映结构。’新的课程体系以基本理论为中心，符合化学学科学习的客观规律，是科学、合理的。………，从本人的教学实践来看，学生的理论基础有了显著的提高，对知识的理解更加深入透彻。更为可贵的是，学生能够初步将理论与实践相结合，能够以理论来指导实践，并在实践中验证理论，具有一定的分析和解决问题的能力。这些在课堂教学和实验中都有所体现。总之，新的课程体系是科学的，卓有成效的。” 无机化学何凤姣老师为认为： “由于无机化学发展迅速，无机化学内容越来越多，学时少和内容多的矛盾非常突出，急需改革。我校提出的以物理化学为先导的教学改革体系巧妙地解决了此矛盾。无机化学与物理化学重叠的内容归于物化，这样可腾出时间讲无机化学的前沿内容，………。化学 97-3（应化）班陈江山同学认为： “……，通过亲身实践，深刻体会到我校教改方案的优越性，特别是在考研复习时，对比旧体系的参考教材，感觉到我们的课程安排更为连贯、更加合理。 ” “……，以物理化学和结构化学为基础是新体系最大的特色，有人认为物理化学和结构化学的学习比较难，应在高年级开设，其实不然，须知数学也难，不也在低年级学习？况且，在学习过一部分数学和物理后，马上开设物理化学，这样现学现用，就不要学生再花过多的时间去复习数学和物理。完全符合‘教改模型’中‘紧密嵌接’的条件，也达到了‘效率高’的目标。 ” 化学 98-3（应化）班毛娇同学认为： “……，我了解了一些非试点班的同学在学习无机化学时的感受。他们普遍认为：无机化学课时少，数学、物理等基础课程没学，对很多理论一知半解，只知道它们的存在，不知道其来龙去脉。这对后部分的元素知识的学习没有多大的帮助，学生对元素性质还是死记硬背，过后忘得一干二净。很少有人能运用已学的理论来分析它的结构，关联它的性质。” 化学 99-3（应化）班李强同学认为： “我们化学化工学院的教改工作做得非常出色。编写的基础物理化学（物化和结化）教材非常好，内容完整、全面。课堂上的教学内容基本上学生都可以理解、接受和吸收。而且每一章节的衔接也非常紧密，增强了教材的条理性、系统性和逻辑性，避免了同层次重复。适当地介绍科学发展的辩证过程和著名科学家的思维方法，能激发学生的科学思维和创新精神。我个人认为是很好的教材。 ” 化学 99-3 班边文亮同学认为： “……，在课程的安排上、教材的使用及能力的培养上，都接近现代社会，符合现代大学生的学习口味。……，对课程的安排，我认为确实较以往的班级要优越、要合理。……，旧的教学和教学体系，将许多时间和精力都浪费在知识的重复学习上。新的教学和教学体系不但与数学、物理紧密衔接，既可及时运用数理知识，又能较早地建造化学理论基础，避免了烦人的重复。与其他教材比较，增加了许多新内容，而且教材内容编排清晰、衔接紧密、语言准确、逻辑性很强，公式的推理易懂。有内容提要、章后小结作指导，有典型例题做说明，益于我们对所学知识进行概括、总结和串联，……。当然，在新体系和新教材的实施和使用过程中，也出现了一些问题，如有个别老教师由于对情况不是十分了解而极力反对，甚至造成了不小的阻力。出现这种现象的原因有二，其一，改革力度如此之大的新事物一下难以接受，特别是触及到个人利益时，更是如此；其二，按新体系开课，到第三学期时，学时多，难度较大，影响英语 4 级的考试，在出版的系列新教材中也有一些印刷错误，个别内容在课程间还需作进一步的调整。这就表明新体系和新教材还有待进一步地完善。从试点、实践的整体情况来看，新体系还是切实可行的，且优于旧的教学体系。因此，从 2002 级开始在相关专业推广实施了化学教学新体系。 3.1.4 建立非化学化工类的化学教学新体系新体系的培养目标新体系要求非化学化工类学生掌握必须的化学基本理论、知识和技术，了解化学在学科专业上的应用及与其他学科相互交叉、渗透的特点，运用所学的化学知识和方法，解决各学科中相关的实际问题。建立两种不同的基础化学教学新体系根据我校非化学化工类各专业对基础化学教育不同的要求，本基地构建了两种不同的基础化学教学新体系。根据工民建、给排水、微电子、应用物理、材料成型、暖通、机械等工程专业的特点，对基础化学教学内容进行了精选、重组与更新，构建了普通化学的“理论基础—物质性质—应用讲座”新体系，即将热力学、动力学、电化学、物质结构归并为理论基础教学；将金属、非金属、配位化合物、有机化合物归并为物质性质的教学；将化学在各工程专业中的应用归并为应用讲座教学。同时为给文科学生开设一窥视自然科学之窗口，实施化学素质教育，构建了适应文、法、政、经、财、数学、外语等专业的“化学基础—单元讲座”教学体系。通过几年的教学实践，于 2002 年改造成以化学基本知识与原理为基础；化学与能源、材料、信息和生命为主线；化学在推进人类精神文明和物质文明建设中的重要作用为核心的教学新体系。两种不同基础化学教学新体系的使用效果普通化学教学新体系及教材已在校内使用 7 年，相关 6 个院系的教师和学生反映良好，同时国内也有长沙电力学院、长沙交通学院、南昌航空学院等多所高校采用了该体系和教材。化学素质教育新体系及教材也受到了学生的欢迎，2003 年，全校选修该课程的学生达 200 余人，其教材已列入湖南省面向 21 世纪建设教材。 3.2 教学手段、教学方法改革 3.2.1 教学手段的改革目前,我校已有多媒体教室 68 间,学院有专用的电脑房和多媒体研究室。几年来，充分利用多媒体等现代化教学手段和学校网络教育优势进行教学，提高了教学效率。（1）本基地教师与学生共同研制或引进的电子教案、CAI 课件、幻灯片和投影片物理化学：自制部分中文版电子教案、自制中文网络版、引进中文版 CAI 课件无机化学：自制中文网络版分析化学：自制中、英文版电子教案、自制中文网络版普通化学：自制中、英文电子教案、引进英文版 CAI 课件（Flash）有机化学：自制中文版电子教案、引进中文版电子教案结构化学：自制中文网络版晶体结构：引进中文版 CAI 课件基础一级实验：自制中文版 CAI 课件、自制英文版电子教案基础二级实验：引进英文版教学电影（部分）化工原理：自制中文版电子教案化工原理实验：引进中文版 CAI 课件生物化学：自制中文版电子教案化学计量学：自制英文版电子教案化学教学法：引进 6 个教学方法课件有机实验：引进中文版幻灯片；无机化学：引进中文版幻灯片有机化学：自制中文版投影片；结构化学：引进中文版投影片（2）本基地辐射点教学课件制作情况教师与学生共同研制并使用的 CAI 课件有：物理化学习题：CAI 课件（华侨大学，研制中）大学生综合素质教育：电子教案（长沙大学，研制中）有机化学：CAI 课件（湘南学院，研制中）同时，还引进一大批现代化基础化学实验教学仪器。 3.2.2 教学与考试方法的改革在教学方法与考试方法的改革中，注重发挥学生在教学活动中的主体作用，培养学生的“自学” 、 “自实践”、 “创新”及“双语言”能力并侧重考核与评价学生获取知识、综合运用知识的能力。具体做法是：（1）部分理论课程采取分组讨论式与启发式相结合的教学方法。如分析化学教学中将全班分成若干组，每组 5～8 人，让他们分别准备某个章节的内容，每人都写讲稿，经大家讨论后，推举 1～2 人上台讲解，然后，以答辩形式让其他同学提问，由该组同学给予回答。这种由被动变主动的学习方法使学生不仅加深了对所学内容的理解，而且提高了分析和解决问题的能力。（2）部分理论课程采取辩论与设疑激思相结合的教学方法。如有机化学、物理化学采取课后列出疑难问题，在下次授课时，让学生开展辩论，激发思维，这样可引导学生自己钻研问题、发现问题、发现规律，学会学习方法，培养创新能力。（3）学生参与实验设计、选择实验方案。要求学生根据已学的相关知识，自行设计某些物质的定量分析方案，提出计算方法，然后通过实验得出结论，并指出方案的优缺点。综合实验前要求学生查阅相关资料，拟定实验步骤，经教师同意后开始实验。（4）采取撰写课程论文与面试质疑相结合的考试方法。在结构化学课程考核中，由教师给出多个小论文题，要求学生在给定时间内通过查阅资料和钻研教材后，撰写小论文，然后进行面试质疑，并结合平时的小考和回答问题情况给出综合成绩。（5）采取开课前公开考试命题的考试方法。有机化学课程考试中尝试了开课前公开考题，让学生带着问题去学习，如给定产物让学生学会如何选择原料、路线去合成；或给定原料让学生学会如何改变路线获得不同的产物等。（6）部分理论课程采取双语言教学。无机化学和分析化学已进行多年的双语言教学，从 2001 级开始，无机化学采用英文原版教材，进行双语教学。（7）根据教育部关于高等学校基础课教师出国研修的指示精神，工科化学基地还选派了王玉枝副教授赴澳大利亚进行教学研究，该研修班共 25 人，她的结业论文报告获得唯一的金牌。（8）为探讨和借鉴相关学科的教学方法和经验，与其他院系联合举办多媒体、双语教学经验交流会和校、院督导团教学示范、评教会。 3.3 教材建设及教改论文 3.3.1 出版的教材和编写的讲义通过教学研究和实践，编写了与教学新体系相应的系列新教材共计 13 部，其中 8 部教材由科学出版社出版，2 部由湖南大学出版社出版，3 本讲义由学校教务处组织印刷。即：科学出版社出版：《基础物理化学》（上）《基础物理化学》（下、结构化学）《无机化学》《分析化学》《有机化学》《化学习题精解》（上）《化学习题精解》（下）《基础化学实验》湖南大学出版社出版教材及印刷讲义：《工科化学》《工科化学实验》《化学通论》《化学与人类社会》《现代物理化学》《微量和半微量基础化学实验》 3.3.2 专家对新编教材的评审意见（摘录）在系列教材中,物理化学、结构化学、分析化学等已送有关专家评审。对物理化学教材的评审：武汉大学屈松生教授认为：通过反复调研重组后的教材是有新意的、严肃的、合用的新教材，给学生提供了一本可认真去读的好教科书，具有题材精练、浓缩经典内容、扩增新近发展的优点。教材在科学性上内容可靠，在实践性上符合新课程体系教学规律，在基础性上富有启迪，对学生进一步学习（获取）专业知识作了必要准备。中南大学方正教授认为：教材突出了基本知识讲述，并将基本知识落实于实际运用之中。编写紧凑、突出重点，做到了“简明”二字，在写作技术上也作了一些独特的处理。对结构化学教材的评审：浙江大学俞庆森教授、北京大学高盘良教授认为：作者在关键的地方阐述思路清晰，由浅入深，深入浅出，层次分明，通俗易懂，特别是对低年级学生学习这样一门理论性很强且较抽象的内容可带来较大的帮助。有摘要、小结、科学前沿和科学家思想方法，能很好地启迪学生深入地思考一些问题，对培养学生的创新思维可起到很好的作用。是一本改革力度较大、颇具特色的教材。对分析化学教材的评审：中南大学周春山教授认为：从化学分析法、仪器分析法和分离分析方法三大方面全面、系统地介绍了分析化学的主要内容和最新成就，内容十分丰富。本书在内容选取、编排和布局上也进行了大胆而成功的创新。 3.3.3 系列新教材的使用情况与完善系列新教材在正式出版之前,经过了 5 年的试用与修改,于 2001 年正式出版，印数 4000 册，2002 年进行第 2 次印刷，印数 4000 册。今年暑期由科学出版社拟定在 2004 年 3 月再版发行。为搞好系列教材的改版工作，于 2003 年 11 月，工科化学基地组织各教材主编（6 人）专程赴华东交通大学（使用体系和教材的单位）进行了体系和教材使用情况的调研，侧重听取了该校教师关于教材修改与完善的意见。 3.3.4 正式发表的教学改革论文 1997 年以来，在《大学化学》、《化工高等教育》等公开刊物上发表教改论文 73 篇，在 17 届 IUPC 会议上宣读教改论文 1 篇。 3.4 教学获奖通过 6 年的工科基地建设，获得了如下教改成果奖：（1）《理工融合的基础化学教学新体系的研究与实践》获湖南省教学成果一等奖。（2）《加强基础体现“绿色” 建设立体化的基础化学系列新教材》获湖南省教学成果二等奖。（3）《面向 21 世纪应用化学专业教学内容与课程体系的改革》获上海市教学成果一等奖。（4）分析化学、有机化学电子课件教学比赛分别获湖南大学一、三等奖。