化学软件类课程教学模式探索与改革
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教学微观“CDIO”是包括构思、设计、实施和运行等四个环节的工程教育体系,注重引导学生积极主动地学习课程知识,有利于提升学生利用知识解决问题的能力。
“EIP-CDIO”教育理念将道德、诚信和职业素质与“CDIO”相结合,注重学生工作能力和道德素质的培养。
“EIP-CDIO”教育理念引入到有机化学教学中,将有利于有机化学教学内容和教学形式的改善和提高,下面将对基于“EIP-CDIO”理念的有机化学教学改革进行深入探索。
一、“EIP-CDIO”教学理念“CDIO”是集构思、设计、实施和运行为一体的工程教育体系,在教学过程中注重激发学生学习的积极性和主动性,通过团队的实践操作来提升学生运用知识解决问题的能力。
总体而言,“CDIO”更注重学生能力的培养,该工程教育体系属于当前先进的教学模式。
“CDIO”于2005年由汕头大学从国外引入。
汕头大学在CDIO的基础上,结合我国自身的工程教育体系现状,创造性地提出了“EIP-CDIO”教育理念,就是将道德、诚信和职业素质与“CDIO”相结合,在注重学生能力培养的同时,也强调道德修养和文化素质的提升,让学生不光学会做事,也要学会做人。
“EIP-CDIO”工程教育模式的项目设计具有实践性和探索性,更注重于学生个人能力、团队能力以及统筹协调能力的培养,最终的目的就是要培养出具有政治意识、大局意识、核心意识、看齐意识的高素质人才,同时还应当是具有强烈的社会责任感、健全的人格、良好的职业素养的专业技术人才。
二、有机化学教学现状有机化学是化学教育领域的重要分支,其中有机化学理论是有机化学教学中的重要内容。
有机化学理论课程注重有机化学基本理论以及化合物的名称、结构、性质、制备方法、应用领域和反应机理等有机化学基础知识的教学。
有机化学教学目前的困境具体为以下几个方面:1.有机化学课程的内容多。
大学有机化学的教学内容繁多,但是很多大学有机化学的教学课时却十分有限,不利于学生系统、详尽地学习有机化学课程内容,对于有机化学的教学是一项重要调整。
化工教学化 工 设 计 通 讯Chemical TeachingChemical Engineering Design Communications·103·第46卷第12期2020年12月2020年春季学期伊始,突如其来的一场新冠病毒所引发的疫情打乱了各所高校的教学安排,阻断了学子归校的脚步,给教学活动带来巨大挑战。
为响应国家号召,做好防疫期间“在学不在校”线上教学工作,辽宁大学化学院基础实验教学中心基于以往虚拟实验建设经验,及时更新在线课程建设,努力做到“三变三不变”。
但由于实验类课程的特殊性,仅仅通过线上讲授理论部分,并不能替代线下的实践操作,学生对实验内容缺乏切身体会。
而以前通常作为预习手段的虚拟实验,在这个特殊时期大显身手,发挥了巨大作用[1-2]。
但是如何能更加有效的利用、整合线上教学资源,激发学生兴趣,更好地培养学生科研创新精神,这就迫切需要对实验课教学模式进行创世新探索与改革,以便于更加适应现代化、智慧化教学需求。
1 概论随着互联网和大数据等科学技术的快速发展,能够充分利用中国大学MOOC (慕课)平台、微信公众号moolsnet 、移动虚拟实验室Mlabs 和国家虚拟仿真实验教学共享平台的优质在线教学资源。
通过不断丰富和完善教学资源,辽宁大学化学院基础实验教学中心优化教学设计,采用雨课堂+腾讯会议“双截棍”模式展开线上网络教学,力争“停课不停教,停课不停学”。
这些丰富的线上资源,包含实验基本原理和操作的讲解,有课件、有视频、有测试,更有虚拟仿真实验来助力。
化学院基础实验教学中心一共开设了28个虚拟实验,包含无机化学实验、有机化学实验、分析化学实验、物理化学实验和综合化学实验。
这些虚拟仿真实验内容丰富,涵盖化学实验的基础操作和大型仪器的使用,更有综合型辽宁省级虚拟仿真实验:1,3-癸二烯的制备与表征、催化加氢制备对苯二胺。
将多种元素、不同形态与教学手段相结合,呈现了一个更为立体的、开放的教学模式,不但提高了学生学习的积极性与趣味性,还锻炼了学生的实验能力,拓宽了他们的视野,培养了他们的创新精神。
教学教法 广东教育·职教 2018年第8期中职《化学》探究教学策略及模式文/广州市增城区职业技术学校 蒋鼎新 《化学》课程是中职学生学习知识和技能、体验科学探究过程、提高创新意识和实践能力的一门重要课程。
在化学教学过程中,教师要以学生自身的学习潜能为基础,积极引导学生自主探究、合作探究,构建探究教学模式,研究探究教学策略,逐步提高学生的化学探究能力和科学素质。
一、中职《化学》探究教学探究教学源于“二战”后,“知识爆炸”所带来的时代要求。
上世纪60年代,苏联人造卫星上天激起了世界性的科学竞争。
人们把关注点移向了教育,引起了由知识型到智能型转变的教学改革。
探究教学的代表人物萨其曼提出“探究方法的训练”模式,旨在帮助学生根据实际,建立科学的概念,形成假设,并以此诠释新接触的现象或事物。
布鲁纳倡导的“发现学习”,与探究教学也有异曲同工之妙。
探究教学是指教师根据教学内容的需要,科学地创设问题情境,引导学生主动发现问题、分析问题,自觉寻找问题的答案,从而获得知识,提高探究兴趣和探究能力的教学活动。
通俗地讲,探究教学是要让学生像科学家一样经历感受体验、感悟发现、猜想论证的科学探究、发现规律的全过程,其目的不仅在于使学生获得科学知识,还在于培养他们的探究能力和科学素质。
化学是人类探索物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学,是中等职业学校学生选修的一门公共基础课。
中职《化学》也是探究教学的重要学科。
一方面,中职化学教材中有大量的基础知识、研究方法及分析测试技术可采用探究教学;另一方面中职学生虽然知识基础比较差,但他们的探究兴趣还育,潜移默化中提高学生的基本能力,所以中职管理学教学需要对案例教学法的地位加以重视,并且改变传统教学模式与方式,鼓励学生对问题进行探究与思索。
其中值得注意的一点是在整个案例教学当中,无时无刻都要体现出学生的主体地位,让学生从传统的被动思考转变为主动思考,这样一来,通过反复积累,可以获得自主学习的经验。
1经验交流高职化学实验类课程“课堂革命”的探索与实践——以溶液的配制为例郑伟(济源职业技术学院,河南济源,459000)摘 要课堂革命是职业教育由“量”的增长向“质”的提升的必经之路,也是高职院校“双高”建设的重要内容。
本文在剖析高职化学实验类课程教学现状的基础上,将“问题导向、任务驱动的翻转课堂” 教学模式应用于“溶液的配制”课堂教学,全面深化现代信息技术与课堂教学融合,根据学生学习需 求因材施教,极大地提高了学生的课堂参与度和积极性,有效提升了课堂教学质量,对高职化学实 验类课程开展课堂教学改革,推进实施“课堂革命”的途径和方法具有一定的借鉴意义。
关键词:高职课堂革命化学实验溶液的配制2017年,教育部部长陈宝生提出“加快教育由量的增长向质的提升转变”,强调课堂作为教育发 展的核心地带和人才培养的主渠道,课堂教学改革是教学改革的核心2019年,高职院校开始扩 招;2020年两会上,政府工作报告中明确提出“今明 两年高职扩招200万的任务”。
高职院校的招生对象既包括了应往届高中毕业生、中职毕业生,还新增了社会考生,通过降低高职入学门槛,实现了高职教育量的 &由 高 生 , 学生学差不齐,给高职教学带来了极大的挑战因此在高职教育普及化阶段,如何提高高职人才的培养质 量,做到“宽进严出”,就势必需要来一场“课堂革命”,进行教学变革与创新&1化学实验类课程教学现状高职化学实验类课程传统的教学方法一般是按照“学生课前预习-教师讲解、演示-学生模仿操 作、书写实验报告”的顺序完成。
该教学模式存在着较多的教学弊端:首先,教师讲解、演示占用了课堂时间,变相挤占了学生的操作、练习时间;其次,学生在教学全程始终处于被动地位,未充分发挥其主观能动性;再次,该教学模式不能兼顾到每一位学生, 不利于学业基础本就参差不齐的学生技能水平的个性化成长。
2化学实验类课程教学开展“课堂革 命"的思路为了改变传统化学实验类课程教学中学生比葫芦画瓢完成实验操作、不认真思考实验原理和实验、不积极 堂的现 " 学生的 、 技 能迁移能力,就必须充分发挥学生在化学实验类课程课堂中的积极性和主动性,进行以学生为中心的 课堂教学改革&通过采用“翻转课堂”教学模式,学生课前自主学习,教师课中根据学生个性化学习需 要,引导、启发学生深度思考、项目练习⑷,从而实现 学生技能个 化提 。
《软件需求工程》教学改革与探索摘要:社会的进步、专业学科的发展和软件开发人才需求的转变,给《软件需求工程》教学任务提出了新要求。
作为教师,应紧跟时代的步伐和发展趋势,及时更新知识、教育理念和教学观念,对教学方法和教学手段进行研究和讨论,坚持以改促教、因材施教,从而推进《软件需求工程》教学的不断发展。
关键词:软件需求工程;教学改革;教学方法随着软件规模的不断扩大和软件应用领域的不断拓展,软件开发的前期工作越来越重要。
需求分析已经从软件开发周期中的一个阶段,演变成为左右一个软件项目开发成功与否的核心和关键,且贯穿于软件系统开发的整个生命周期。
《软件需求工程》的开设有助于提高学生的专业综合知识水平,为学生自主学习和思维扩充提供了一个良好的平台。
一、《软件需求工程》教学面临的主要问题1.授课的条件不足《软件需求工程》是20世纪80年代中期在软件工程逐渐发展的基础上形成的子领域。
国外的相关研究起步较早,相对来说较为成熟,国外教材在理论的准确性和创新性等方面有着较大的优势,内容较为详细,案例较为丰富,但是国内外的思维方式有所差别,国外翻译过来的教材通常不能很好地为学生所使用。
国内的研究主要集中在科研院所,虽然取得了一定的研究成果,但由于相关理论和知识多为国外引入,其理论和研究在课程上的发展、转变和应用时间较短,在培养学生的过程中缺乏有针对性的教材和授课方法。
2.课程知识较为抽象《软件需求工程》包括需求开发和需求管理两部分,每一部分又分为若干子部分,课程中涉及大量的概念、技术和方法模型等,这些事物比较抽象。
因此,很多学生在学习该课程时,经常感到内容抽象枯燥,有时似懂非懂,甚至觉得课程没有什么实用价值,失去学习的兴趣。
3.学生的接受力差别较大学生的接受力差别主要表现在两个方面。
一方面是学生的计算机基础知识差别很大,另一方面是学生参与软件开发的经验不同。
4.课程内容与其他课程存在重复从内容上来说,《软件需求工程》是《软件工程》的一部分。
新课程标准理念下初中化学实验教学的探索与实施一、引言随着新课程改革的不断深入,教育教学模式也在不断更新,而初中化学实验教学作为化学课程中不可或缺的一部分,也需要不断地探索和改进。
本文将围绕新课程标准理念下初中化学实验教学的探索与实施展开探讨,并提出一些新的理念和思路,以期为初中化学实验教学的改革和发展提供一些新的思考和见解。
二、新课程标准下初中化学实验教学的意义1. 培养学生的实践能力新课程标准提倡以学生为主体,以问题为导向,以实践为基础的教学理念,初中化学实验教学正是符合这一理念的重要途径。
通过化学实验,学生不仅能够巩固和深化化学理论知识,还能培养观察、实验操作、数据分析和实验报告撰写等实践能力,提高学生的科学素养和问题解决能力。
2. 培养学生的创新思维新课程标准强调培养学生的创新意识和创新能力,而化学实验正是学生进行科学探究和创新实践的重要方式。
通过化学实验,学生可以自主设计实验方案,根据实验结果进行数据分析和结论推理,培养学生的创新思维和探究精神,引导学生理解科学方法和科学态度。
3. 提升教学效果传统的化学教学大多以讲授为主,这种教学方式难以激发学生的学习兴趣和主动性,而化学实验则可以通过生动直观的实际操作和实验现象,激发学生的学习兴趣和探究欲望,提升教学效果,增强学生的学习体验。
1. 设计符合新课程标准的实验内容在实施初中化学实验教学时,需要结合新课程标准的要求,选取符合学生实际水平和学科发展规律的实验内容,注重培养学生的实践能力和探究精神。
实验内容应注重贯穿化学概念的主题实验,注重培养学生的问题提出能力和解决问题的能力。
2. 注重实验流程和实验环境的规范管理在进行初中化学实验教学时,需要注重实验流程和实验环境的规范管理。
实验流程设计应合理、清晰,实验操作应安全、规范,实验环境应整洁、安全。
教师应严格按照实验要求进行实验指导和管理,引导学生做好实验前的准备工作,确保实验操作规范。
3. 引入现代教学手段和工具在进行初中化学实验教学时,可以适度引入现代教学手段和工具,比如多媒体教学、虚拟实验软件、科学仪器设备等,以丰富化学实验的教学形式,提高实验教学的趣味性和互动性,激发学生的学习兴趣,增强教学效果。
化学教育中数字化教学模式探索随着时代的发展,我们逐渐意识到数字化教学已成为重要的教学方式。
在化学教育领域中,数字化教学模式也得到了广泛的应用。
数字化教学模式不仅可以有效提高学生的学习兴趣和教学效果,还可以节约教学资源,提高教育的公平性。
一、数字化教学模式对化学教育的意义数字化教学模式不仅可以提供多媒体的学习资源,而且可以结合虚拟实验、模拟实验和现实实验,让学生实践性学习。
数字化教学模式还可以通过在线学习平台、网络授课等方式,打破时间和空间的限制,使学习变得更为灵活。
数字化教学不仅可以大大提高学习的效率和质量,还可以将学习过程变得更为轻松愉快。
由于化学实验具有危险性、昂贵性和环境污染性,传统的化学教学往往需要大量的实验室设备和资源。
数字化教学模式可以在保证教学效果的前提下,节约教学资源,减少实验室消耗,提高教育的可持续性。
二、数字化教学模式在化学教育中的应用1.虚拟实验虚拟实验是将实验过程以数学或计算机语言的形式表达出来,在计算机软件中进行模拟操作的一种实验方式。
虚拟实验可以克服实验设备的限制,让学生可以在没有实验设备的情况下,进行实验操作。
虚拟实验还可以提供一种安全和可控的实验环境,避免学生实验中出现意外情况。
虚拟实验还可以提供统一的实验操作方法,避免因不同的实验操作方法而导致的误差。
2.模拟实验模拟实验是以实验为基础,通过计算机技术实现实验的可视化和数字化,模拟实验过程的一种方式。
模拟实验不仅可以模拟真实的实验过程,还可以提供更多的实验参数和实验条件,增强实验的可控性。
模拟实验还可以在实验过程中提供实时数据分析和处理,帮助学生更好地理解实验原理和分析实验结果。
3.在线学习平台在线学习平台可以实现对教育资源的数字化整合和共享,提供海量的学习材料和教学视频,方便学生随时随地进行复习和练习。
在线学习平台还可以提供一对一的网络辅导,让学生在问题解决上更加便利和高效。
三、数字化教学模式的优化策略数字化教学模式需要一定的设计和优化才能发挥其最大的教学效果。
关于“大学化学”课程教学改革的探索与建议一、科技创新与实践教学相结合大学化学课程应紧密结合鲜活的科技创新实践,改变传统的教学方法,强化实践环节。
由于化学实验不仅对环境和安全要求高,而且对设备和材料有较高的要求,有些学校只能将实验内容简化,甚至取消实验操作。
这对于学生真实地了解化学理论知识、培养实验能力和创新意识,以及增强实践能力和解决问题的能力造成了很大影响。
因此,大学化学课程应引入更多的实验内容,为学生提供实验室实践课程,使学生真实体验化学知识并理解科技创新的原理。
同时,可以借鉴网络化学实验,通过虚拟化技术,实现真实实验的再现,并通过3D技术让学生亲身体验和理解现代科技进步所依托的细节和创新。
二、多元化课堂教学模式传统的大学化学教学往往是由教师在课堂上对学生进行系统有序的讲解,而学生需要大量消耗时间来接受教师的讲解。
这种教学模式过分注重知识的传输,而忽视了学生思维的激活和创造性的发展。
因此,大学化学课程应该采用多元化的教学模式。
首先,在教学内容上,应进行生动、有趣的知识呈现,设置实际例子和生活应用案例,引导学生积极思索和探索化学知识应用的可能性。
其次,教学形式上,应扩大大学化学实践和讨论的比例,利用学生主动性和积极性,倡导小组互动和师生互动,促进知识的理解和探究,同时达到知识的转化和深入。
三、面向“应用型”人才培养如今,化学学科在生产、环境等各领域有着广泛的应用,大学化学课程教学应更加注重建设“应用型”人才的培养。
课程的内容、形式和目标都应该与社会需求相结合,以创新为主线,不仅关注理论知识的学习,更注重学生的实践操作能力和联合科技的应用技能。
优秀的大学化学人才应该不仅有扎实的基础知识,也应该具有创新思维、实践能力和创新运用能力。
建议大学化学课程教学应在教学内容、教育方式和教学评价等方面进行改革。
在课程内容上,应突出实践环节的重要性,加强科技创新的实践,激发学生兴趣和创造性;在教育方式上,充分调动学生的学习自主性和学习动力,使用多元化的课堂教学模式,以营造积极学习的氛围。
改革有机化学课程教学管理模式的探索有机化学是培养化学、化工、制药、生物、环保、材料等专业创新人才的重要基础课。
如何强化有机化学课程的教学效果,使其在培养创新人才过程中发挥更大的作用?我们认为研究改革有机化学课程的教学管理模式是关键。
为此,从两个方面进行探索。
一、以学生为本,因人辅导,培养多层次创新型人才我国高等学校人才培养目标由服务型人才正在向创新型人才转变,这就要求教师改变传统的教学方法,建立系统讲授与探索研究相结合的教学模式,在教学过程中注重讨论式教学,个性化培养。
但目前工科院校的基础课多数为大班上课,听课人数多,最多可达180人,实施讨论式教学、个性化培养比较困难。
过去大学生毕业由国家统一分配,整齐划一,现在不同,学生出口多渠道、多层次,自主择业。
高考时,有部分学生化工专业不是报考的第一志愿,调剂录取到化工专业;有部分学生不了解专业内容,或家长或老师替其报考化工专业;还有部分学生受偏见专业宣传,进校后对化学没有兴趣,毕业后也不想从事这方面的工作。
这一类学生只要求及格,达到基本要求就满足了。
而有的学生非常喜欢有机化学,学习目的明确,毕业后就是要从事与有机化学相关的工作,或报考化学研究生。
但目前学校在大的范围内还难以满足所有学生个性化学习的要求。
习题讨论课对提高有机化学教学质量,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题、创新能力的培养起着重要作用。
为此,我们总结多年的教学经验、借鉴国外通常采用的教学方式,采取大班授课,开展小班多层次讨论课,满足不同层次学生要求的尝试,受到学生欢迎,取得了很好的教学效果。
具体做法是大班授课,分三个层次上讨论课,学生根据各层次讨论课的特点及自己的需要自主选择讨论课的类型。
各层次讨论课的设置及特点如下:1.知识巩固型适用于对达到课程基本要求有困难的学生。
注重基本概念、基本原理、基本反应的理解,引导这部分学生尽快掌握有机化学的研究方法、学习方法和基本要求。
讨论的典型内容如:例1.有α-氢的酮与无α-氢的酯发生缩合反应时,为什么得到的主产物是酮酯交叉缩合产物,而不是酮酮缩合产物?例2.为什么醛、酮与亲核试剂反应按亲核加成机理进行,而羧酸及其衍生物按亲核加成-消去反应机理进行?例3.总结碳正离子的反应类型并各举一例。
化学课堂改革实施方案
随着教育的不断发展和社会的不断进步,化学课堂的教学方式也需要不断改革
和创新。
为了提高学生的学习兴趣和学习效果,我们制定了以下化学课堂改革实施方案。
首先,我们将注重培养学生的实验能力。
化学作为一门实验性很强的学科,实
验是化学学习的重要组成部分。
我们将增加化学实验课的时间,让学生亲自动手操作,提高他们的实验操作能力和实验设计能力。
通过实验,学生可以更直观地感受化学知识,增强他们对化学的兴趣和理解。
其次,我们将注重培养学生的创新思维。
化学是一门需要创新思维的学科,我
们将鼓励学生在化学课堂上提出问题、进行探究、进行讨论,培养他们的分析和解决问题的能力。
我们将引导学生进行化学实验设计和化学问题解决,培养他们的创新意识和创新能力。
另外,我们将注重培养学生的跨学科能力。
化学是一门与生活、与其他学科密
切相关的学科,我们将引导学生将化学知识与生活实际相结合,培养他们的跨学科思维和能力。
我们将组织化学知识与其他学科知识的交叉探究活动,拓展学生的学科视野,提高他们的综合素质。
最后,我们将注重培养学生的实践能力。
化学知识需要通过实践来巩固和提高,我们将引导学生积极参与化学实验和化学活动,提高他们的实践能力和动手能力。
通过实践,学生可以更深入地理解和掌握化学知识,提高他们的学习效果。
总之,我们将以培养学生的实验能力、创新思维、跨学科能力和实践能力为重点,全面推进化学课堂改革,提高学生的学习兴趣和学习效果,培养他们的综合素质,为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人做出贡献。
“新工科”背景下应用型本科高校化学实验教学模式的探索与创新*陈芳,胡军,杨文卿,邱雪芬,饶清华*[近海流域环境测控治理福建省高校重点实验室(福建技术师范学院),福建福清350300]摘要:在高校大力推进“新工科”建设的环境下,应用型本科高校以创新型、技术型人才培养为目标,加快本科院校的转型发展。
文章以化学实验课程为开展对象,从教学大纲的修订、教学模式的更新、实验考核的细化、师资队伍的培养、产学研的融合五个方面探索和创新化学实验教学模式,进而构建五位一体的创新人才培养模式,提升高校化学实验教学效果,培养具有创新能力与实践能力的复合应用型人才。
关键词:新工科;化学实验;教学模式Doi:10.3969/j.issn.1007-550X.2024.04.015中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1007-550X(2024)04-0079-052017年教育部提出了“新工科”的教育理念,开启了高等教育人才培养模式改革的序幕。
新工科的内涵是以立德树人为引领,以产业需求为导向,以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径,多方协同育人,培养多元化、创新型卓越工程人才[1,2]。
在新的改革形势下,新工科教育更加注重工程教育理念,复合、创新、应用是新工科培养的人才的关键词[3-5]。
新工科的提出为应用型高校教育改革提供了一个全新的视角,是今后我国深化高校教育改革发展的新思路、新方式。
应用型本科高校作为复合应用型人才培养的主力军,应顺应新工科建设的时代要求,加快复合应用型人才培养方案的改革,为未来产业和行业发展培养更多应用型高素质人才,以满足我国在新形势下对人才的需求。
高校实验室是培养复合应用型人才的重要载体,是开展科学研究的主要阵地,是促进科技成果转化的重要平台,也是应用型本科院校办学实力的标志之一[6,7]。
实验教学作为教学理论与实践应用的纽带,是培养复合应用型人才的重要着力点,在应用型本科高校转型发展中发挥着重要的作用。
化学软件类课程教学模式探索与改革
作者:代昭纪妍妍卞希慧
来源:《科技视界》2016年第02期
【摘要】本文针对目前传统化学软件类课程教学中,课堂教学与上机教学分离的缺点,导致目前此类课程教学碎片化,学生学习与知识掌握脱节的问题,提出以复杂实例为讲解目标,学生在课堂中直接模仿教师操作过程进行学习,替代传统上机教学的改革模式,取得了良好教学效果。
【关键词】化学软件;课程教学;改革;教学模式
随着现在科技进步和计算机技术在专业和科研中的逐步应用和推广,专业软件成为科研、生产和教学中必不可少的素养之一[1],在化学与化工专业领域,Chemoffice和Origin成为最基础也是最重要的专业软件,而且目前用人单位也非常看重学生的计算机应用水平,但是大量研究生进入课题后,他们在撰写科技论文与毕业论文时,无法熟练使用这两款软件,这限制了论文的整体水平。
随着计算机技术的发展,各门学科内已经广泛使用各种专业软件,众所周知,图形化的描述要比文字等表达方式更为直接、详细和准确,因此计算机辅助绘图技术已经成为化学、化工、医学等领域的重要表达方式,在科技论文的撰写与数据处理方面非常重要。
随着生物信息学领域的进展,大数据与计算机模拟计算技术已经成为计算化学领域的重要基础。
本文作者累积了数年的国内化学软件类课程教学经历与国外留学经历,本文拟就此类课程的教学模式进行深入探讨。
1 传统教学的模式
目前,传统的软件类课程教学与普通课程并无太大差别,教师使用ppt等演示文稿首先进行课堂教学,在每章结束或者全部课程结束后,安排学生上机教学。
这种教学方式的优点是课时较容易掌握,整体课时量较大[2]。
缺点是每款软件都是从菜单功能讲起,然后进入某个模块,讲解某个简单实例后,进入下一个功能,讲述过程十分凌乱,学生学习过于碎片化,课堂教学后,所能记忆的信息有限,且都是碎片化的信息,不利于对软件整体的理解。
虽然在每章结束后,学生可以通过上机对教师的讲述内容进行复习和强化,但是教学与上机的相隔时间过长,学生上机时对内容依然非常陌生。
2 传统教学的课时安排
2012年我系面向化学工程与技术硕士研究生开设了《化学软件基础》课程,共计32课时,共讲述办公软件(office),绘图软件(Chemoffice,AutoCAD,Origin,Photoshop和
3Dmax),编程软件(Matlab),分子模拟软件(Gaussian)共计8款软件,平均每款软件讲授课时为4课时[2]。
由于国内众多兄弟院校均在本科生阶段开设类似课程,因此2013年,我系将《化学软件基础》课程开设为三年级本科生的选修课程,讲述内容依然为上述8款软件,
课时压缩为16课时。
从目前课程的运行情况来看,本门课程主要面临两个主要问题:(1)讲述软件较多,讲述较为宽泛,平均每款软件只能讲述2个课时,教学效果较差,每款软件只能讲述最基础的内容。
(2)讲述内容单调,目前的讲述内容均为如何使用软件,但学生对目前这些软件在科研与生产实际中有哪些使用实例并不清楚。
后续学生每个软件4学时的上机课时并不能掌握课堂讲述内容。
3 课堂教学模式与课时改革
以32课时为例,在讲述内容方面,削减软件数量,共讲述ChemOffice,Photoshop,Origin,Matlab等4款软件。
其中,Microsoft Office属于目前最流行的办公软件,大部分学生对于该软件的使用已经非常熟悉,因此可不列为教学内容。
Chemoffice是Cambridgesoft公司的一款专门针对化学专业使用的软件包,其中ChemDraw,Chem3D,ChemFinder,ChemInfo 是最常用的模块。
Chemdraw的主要功能是用于绘制反应方程式和流程图,包含各种常用化学键、分子式等模板可供使用,是目前绘制方程式和流程图最常用的软件,并且可以根据所绘制的分子式生成该化合物的模拟核磁共振谱图,对于化学研究和工业生成有巨大的帮助。
而Chem3D的最重要功能是可将所绘制的二维分子式转化为3D视图。
ChemFinder是该软件的一个数据管理模块,可以用于检索化合物的结构,分子式等信息。
ChemInfo是一个化学数据库,包含数十万种化合物的化学结构,分子式,物性常数等信息。
因此,整个ChemOffice软件自身构成了一个庞大的化学系统,整合了大多数使用者所需的功能。
Origin是OriginLab公司推出的数据分析和绘图软件,现在的最高版本为2015版,它的主要功能包括:数据分析(排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合),绘图,与编程。
其特点是使用简单,采用直观的、图形化的、面向对象的窗口菜单和工具栏操作,全面支持鼠标右键、支持拖方式绘图等。
目前绝大多数的科学期刊都要求使用Origin软件进行图形的绘制,它是目前在全世界被广泛使用,被公认为是最快、最灵活、使用最容易的工程绘图软件。
具有强大的数据分析功能,包括线性回归,非线性拟合,插值,频谱分析,3D绘图等。
因此也成为化学专业学生必须掌握的软件之一。
Matlab软件是目前数据分析领域功能完备、使用较为简单的数学与计算分析软件,可以用于化学领域中的数据计算、结果处理、微分方程的数值解析等方面,且可以与Origin软件进行编程。
因此,本专业的主要课时用于最基础的Chemoffice,Origin,Matlab这三款软件上,其中最复杂的Origin和Matlab两款软件的课时均为10课时,达到深入讲述这两款软件的目的。
化学软件的使用主要是用来解决科研与生产中的数据统计,示意图,反应方程式,总结报告等方面,因此,在教学模式上,改革以往课堂教学与上机教学分开的模式,要求学生必须携带笔记本电脑上课;改变碎片化教学从菜单和功能讲起的传统模式,以现代高水平科技论文中所使用的化学软件为实际例子,结合实验设计、绘图、数据分析等方面,全方位分析高水平科
技论文中的软件使用技巧,绘图布局,数据分析以提高讲述效果,在课堂讲述时,要求学生必须通过个人的笔记本电脑模拟教师的操作,并完成全部绘图。
4 改革效果
目前上述改革已经实施一年,虽然总体上没有了单独的上机教学,从总课时量上减少了课时,但是教学效果避免了碎片化,学生至上课伊始就直接接触软件的使用,教学与学习效果有了极大的提高。
【参考文献】
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[责任编辑:王楠]。