研究生課程《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》建設(shè)實踐與思考

張國俊 徐世東 紀(jì)樹蘭

[摘要] 北京工業(yè)大學(xué)研究生課程《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》在建設(shè)實施過程中取得了一些可喜的成果,但也僅是一個起步階段。隨著膜分離技術(shù)在國家環(huán)境與能源領(lǐng)域重要性的體現(xiàn),高等學(xué)校課程體系將不斷更新與發(fā)展,《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》課程建設(shè)還需要與時俱進,希望能與兄弟院校一道迎來膜技術(shù)和化工課程群發(fā)展的更大空間。

[關(guān)鍵詞] 《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》 建設(shè)實踐 思考

化學(xué)化工是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),滲透到人們的衣、食、住、行等各個領(lǐng)域?，F(xiàn)代材料學(xué)、環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、電子和食品學(xué)等的發(fā)展與科技進步都與基礎(chǔ)化學(xué)化工密不可分?；A(chǔ)化學(xué)化工類課程是高等工科院校最重要的基礎(chǔ)課之一。北京工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)是北京市重點建設(shè)學(xué)科,在學(xué)校“211”工程理、工交叉學(xué)科建設(shè)發(fā)展中具有重要的支撐作用。其中,不斷豐富和補充新的課程是實現(xiàn)跨越式學(xué)科發(fā)展的重要組成部分。作為一種新型高效化工分離單元,膜分離技術(shù)近年來正在化工、環(huán)境、醫(yī)藥、食品、電子等行業(yè)的脫鹽、超純水制備、污水處理,以及各種分離純化過程中扮演著越來越重要的角色。基于膜分離技術(shù)的重要性,很多理工科高校從2000年以后陸續(xù)在本科生和研究生單獨增設(shè)了有關(guān)分離膜的課程。從2007年開始,北京工業(yè)大學(xué)開始為應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程的研究生開設(shè)《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》專業(yè)選修課,制定和實施了新的教學(xué)大綱。考慮到膜分離技術(shù)在一些普通院校本科階段尚未獨立設(shè)課,以及部分應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程研究生的學(xué)科背景,本課程主要涵蓋了現(xiàn)有主要分離膜技術(shù),并重點從高分子膜材料設(shè)計、分析表征、膜科研及應(yīng)用案例等方面展開。2008年學(xué)校專門對《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》研究生課程進行立項建設(shè)(項目編號:),現(xiàn)結(jié)合自己的教學(xué)工作和課程建設(shè)實踐談幾點體會,希望能為相關(guān)學(xué)科與課程建設(shè)提供一些借鑒與參考。

一、“三維一體”的課程建設(shè)內(nèi)容和實踐

膜材料設(shè)計與應(yīng)用是一門新型邊緣學(xué)科,內(nèi)涵非常豐富,既涉及高分子化學(xué)與材料,又涉及化工工藝設(shè)計與過程工程,是一門理論與實踐結(jié)合非常緊密的課程。因此,我們與北京工業(yè)大學(xué)教育技術(shù)中心合作,實現(xiàn)了PPT課件、Flash動畫、案例錄像的“三維一體”課程建設(shè),重點確定建設(shè)內(nèi)容包括:

1.課件框架設(shè)計和規(guī)劃

由授課教師、教育技術(shù)中心教師及相關(guān)研究生組成多媒體課件制作團隊。在教學(xué)大綱的框架范圍內(nèi),同時廣泛征求了選課研究生以及過往研究生對課程內(nèi)容的有益建議。精心對課程內(nèi)容進行分類、歸納,設(shè)計出課件制作的框架結(jié)構(gòu),明確職責(zé)和建設(shè)內(nèi)容。

2.Flash動畫制作

由于本課程涵蓋的知識面非常寬,有些知識又非常抽象。Flash動畫可充分利用信息、圖、文、聲等的交互作用,調(diào)動學(xué)生的各種感官,充實教學(xué)容量,提高課堂教學(xué)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如,在講授膠團強化超濾過程時,課程建設(shè)過程中將膠團形成過程及其與膜耦合分離制作成Flash動畫,這樣更利于學(xué)生很好的理解這一過程。本次課程建設(shè)完成類似的Flash動畫10余個。

3.科研及工程實例錄像拍攝

作為一門應(yīng)用型科學(xué),與科研及工程實例相結(jié)合能極大地激發(fā)研究生的科研和學(xué)習(xí)興趣。本次課程建設(shè)中,將有關(guān)教學(xué)內(nèi)容與授課教師的科研和工程經(jīng)歷相結(jié)合,對課題組的部分制膜和膜應(yīng)用設(shè)備攝影錄像,制成短片和標(biāo)準(zhǔn)的操作程序。例如重點拍攝了干/濕相轉(zhuǎn)化制膜過程,使學(xué)生能夠很清楚地看到高分子膜制備中,高分子從液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟娜^程,這樣可提高課堂講課和聽課效果。此外,對滲透汽化膜過程工藝的錄像拍攝也可以讓學(xué)生更準(zhǔn)確地了解到滲透汽化操作標(biāo)準(zhǔn)程序和科研過程中應(yīng)注意的一些細節(jié)。此外,本次課程建設(shè)還到相關(guān)工廠或工程現(xiàn)場進行了實景錄像和工程圖片拍攝,并剪輯成記錄短片,作為教師講授和學(xué)生學(xué)習(xí)資源。本次課程建設(shè)完成大型反滲透裝置裝配、超濾大型設(shè)備、微濾中試過程等工程實例拍攝5個,以此激發(fā)研究生對膜技術(shù)的科研和應(yīng)用的興趣,使他們對自己的研究方向的前景存滿信心。同時,上述實例錄像也能澄清研究生對膜技術(shù)術(shù)語和概念的理解。比如:很多學(xué)生對反滲透的工藝流程中“段”和“級”的概念模糊,結(jié)合反滲透實例錄像來介紹工藝設(shè)計,提高了研究生的學(xué)習(xí)興趣,并能很快將“段”和“級”的概念牢固掌握。

二、網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)建設(shè)及未來思考

當(dāng)前高校教學(xué)改革的主要目標(biāo)之一是要改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)結(jié)構(gòu),建構(gòu)一種既能發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用又能充分體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體作用的新型教學(xué)結(jié)構(gòu)。多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于能提供圖文聲像并茂的多種感官綜合刺激,能提供界面友好、形象直觀的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境(這有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和進行協(xié)商會話、協(xié)作學(xué)習(xí)),還能按超文本、超鏈接方式組織管理學(xué)科知識和各種教學(xué)信息,目前在Internet上按這種方式組織建構(gòu)的知識庫,這不僅有利于學(xué)生的主動發(fā)現(xiàn)、主動探索,還有利于發(fā)展聯(lián)想思維和建立新舊知識之間的聯(lián)系。

本次課程建設(shè)將建設(shè)成果上傳到校內(nèi)網(wǎng)作為學(xué)生的學(xué)習(xí)共享資源(http://ets.bjut.edu.cn/kejian/index.htm),此外通過設(shè)置一些交互意境,及時了解學(xué)生對本課程掌握程度及課程建設(shè)的改進意見。本次課程建設(shè)目標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)化,參照了國家精品課程和北京市精品課程的網(wǎng)絡(luò)資源,為今后申報精品課程奠定基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)重點設(shè)置了“課程介紹”“教師介紹”“教學(xué)大綱”、“授課教案”、“作業(yè)練習(xí)”、“參考書目”和“學(xué)生互動”等欄目。在“授課教案”欄目中還重點上傳了授課教師近年來在國外SCI源期刊上發(fā)表的有關(guān)“聚電解質(zhì)復(fù)合膜”和“膜法水處理”方向的一些研究實例,為研究生開展自己的科研工作提供示范和參考。由于《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》課程的授課對象為應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境工程的研究生,隨著課程發(fā)展,計劃在今后可結(jié)合授課教師的科研經(jīng)歷,再進一步增設(shè)“科研動向”、“技術(shù)新聞”等欄目。在上述欄目重點要體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的新動向。而且可以考慮與一些國內(nèi)外膜主要機構(gòu)及膜技術(shù)的主流網(wǎng)站相鏈接。如北美膜學(xué)會(http://www.che.utexas.edu/nams/NAMSHP.html),歐洲膜學(xué)會(http://www.ems.cict.fr/) 歐洲脫鹽學(xué)會(http://www.edsoc.com/),中國膜工業(yè)協(xié)會(http://www.membranes.com.cn/)和中國膜技術(shù)網(wǎng)(http://www.mem-china.com/)。這樣使研究生在瀏覽課程網(wǎng)站的同時能夠了解到更多與膜技術(shù)相關(guān)的知識,了解膜技術(shù)的學(xué)科前沿,拓展科研視野,為今后從事膜技術(shù)的科研奠定基礎(chǔ)。

總之,北京工業(yè)大學(xué)研究生課程《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》在建設(shè)實施過程中取得了一些可喜的成果,但也僅是一個起步階段。隨著膜分離技術(shù)在國家環(huán)境與能源領(lǐng)域重要性的體現(xiàn),高等學(xué)校課程體系將不斷更新與發(fā)展,《膜材料設(shè)計與應(yīng)用》課程建設(shè)還需要與時俱進,希望能與兄弟院校一道迎來膜技術(shù)和化工課程群發(fā)展的更大空間。

參考文獻:

[1]張國俊,紀(jì)樹蘭.《膜分離技術(shù)》課程特色與建設(shè)思考.教學(xué)交流,2008,(5):35.37.

[2]李銀芳.高校精品課程建設(shè)中應(yīng)注意的幾個問題.中國高教研究,2007,(1):91-93.

北京工業(yè)大學(xué)研究生課程建設(shè)項目資助(項目編號:CR2008-B-022)。