開放實(shí)驗(yàn)對《工業(yè)催化原理》課程教學(xué)的促進(jìn)作用

宋偉明 張 哲 陳朝暉 荊 濤 鄧啟剛

(齊齊哈爾大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

《工業(yè)催化原理》是高等學(xué)校化工相關(guān)專業(yè)重要的理論課程之一。高校《工業(yè)催化原理》課程學(xué)時(shí)有限, 相關(guān)交叉學(xué)科多，講授內(nèi)容豐富, 如何能在完成教學(xué)計(jì)劃、保證教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)重視學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高, 已成為《工業(yè)催化原理》教學(xué)改革中日益重要和緊迫的工作[1～3]。

開放實(shí)驗(yàn)是為培養(yǎng)學(xué)生科研能力而專門設(shè)置的實(shí)踐環(huán)節(jié)。目的是通過開放實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生將專業(yè)的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、方案論證、數(shù)據(jù)采集、分析表征、結(jié)果討論等步驟，使學(xué)生掌握科學(xué)研究的基本方法[4～6]。開放實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的總體思路、提高獨(dú)立分析解決問題的能力等方面, 具有比一般的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)更加重要的作用, 因而近年來高等學(xué)校普遍加強(qiáng)了對該類實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和建設(shè)[ 7～9]。為此，我們設(shè)置了針對《工業(yè)催化原理》課程教學(xué)的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鼓勵(lì)學(xué)生深入實(shí)驗(yàn)室，通過參加開放實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施，加深對課程內(nèi)容的理解和掌握，取得了較好的教學(xué)效果。

1 開放實(shí)驗(yàn)設(shè)立

針對2005年-2010年考試試題分析，我們發(fā)現(xiàn)，死記硬背的內(nèi)容學(xué)生普遍得分較高，比如名詞解釋，總分20，學(xué)生平均得分15，而設(shè)計(jì)分析題，總分也是20，學(xué)生平均得分為4.5，由此我們感到學(xué)生普遍存在只會(huì)記憶不會(huì)分析論證，由此我們設(shè)計(jì)了如下6類開放性實(shí)驗(yàn)課題，每一類課題可以自擬子課題。

(1)考察焙燒溫度對催化劑比表面積的影響

(2)設(shè)計(jì)一種固體酸催化劑并表征

(3)設(shè)計(jì)一種半導(dǎo)體催化劑并研究其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系

(4)考察負(fù)載型催化劑制備與性能之間的相互關(guān)系

(5)光催化劑的制備、結(jié)構(gòu)及催化性能

(6)絡(luò)合催化劑的設(shè)計(jì)及催化性能

2 開放實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施方案

(1)學(xué)生報(bào)名參加開放實(shí)驗(yàn)，自己分組，每組選一個(gè)課題,自擬子課題。

(2)規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成課題，提供實(shí)驗(yàn)記錄本，并完成相應(yīng)的內(nèi)容。按完成情況計(jì)入平時(shí)成績。

(3)選出優(yōu)秀組5個(gè)，組織答辯，專業(yè)教師做評委，其它所有參加開放實(shí)驗(yàn)的學(xué)生觀摩提問。

(4)找出完成質(zhì)量較差的5個(gè)組，組織討論，找出主要問題，每個(gè)組撰寫一份心得報(bào)告，第二次納入平時(shí)成績。

3 工業(yè)催化原理期末考試成績統(tǒng)計(jì)

參加考核學(xué)生為202人，表1列出了考試得分在各個(gè)區(qū)間的考生人數(shù)及占考核總?cè)藬?shù)的比例。從中可以看出，60分以下的學(xué)生為23人，占學(xué)生總數(shù)的11.4%。而開放實(shí)驗(yàn)為優(yōu)秀的5組學(xué)生總計(jì)25名，成績均在及格以上，由此可見開放實(shí)驗(yàn)做的較好的學(xué)生學(xué)習(xí)成績明顯高于全班其它學(xué)生。全班平均成績71.5分，而25名開放實(shí)驗(yàn)成績突出的學(xué)生其《工業(yè)催化原理》期末考試成績平均分為83.5。

表1 分?jǐn)?shù)區(qū)間學(xué)生成績統(tǒng)計(jì)

為了進(jìn)一步分析開放實(shí)驗(yàn)對《工業(yè)催化原理》教學(xué)的促進(jìn)作用，我們針對考題類型進(jìn)行詳細(xì)分析。期末考題一共有四個(gè)大題，其中第一題為填空題，每空一分共計(jì)15分，第二題為簡答題，每小題5分，共計(jì)40分，這兩個(gè)題考察學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)及基本概念，以記憶為主，第三題為簡述題，每小題10分共計(jì)30分，以理論分析為主，第四題為綜合分析題，考核學(xué)生分析問題解決問題的能力，滿分15分，25名開放實(shí)驗(yàn)獲得優(yōu)秀的學(xué)生成績調(diào)查(見表2)顯示，學(xué)生前兩道基礎(chǔ)知識(shí)題得分與全班平均成績基本持平，后面綜合分析得分明顯提高。

表2 學(xué)生成績對比

4 進(jìn)一步改進(jìn)措施

4.1 豐富開放實(shí)驗(yàn)課題

將開放課題按照催化劑制備、催化劑表征、催化劑設(shè)計(jì)、催化化學(xué)研究、催化功能材料化學(xué)等五個(gè)類別進(jìn)行分類，每個(gè)類別下設(shè)5-10個(gè)課題，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣進(jìn)行選擇，同時(shí)要求學(xué)生自擬子課題。這對于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究興趣、充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性、培養(yǎng)基本科研素質(zhì)具有重要意義[10]。

4.2 改革教學(xué)方法

系統(tǒng)地整合了教學(xué)內(nèi)容，通過工業(yè)催化原理網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，將相關(guān)的教學(xué)指導(dǎo)性文件、參考材料、發(fā)展概況、學(xué)術(shù)質(zhì)疑等展現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)上，這樣便于學(xué)生自學(xué)和掌握本課程的框架和具體要求，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題聽課。通過參加開放實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、化工設(shè)計(jì)大賽、學(xué)生創(chuàng)新競賽等等開闊視野，培養(yǎng)興趣，啟迪智慧，提高能力[11,12]。

4.3 采用多種考核方法

采用多種計(jì)分方式并舉的方法，將考試成績、開放實(shí)驗(yàn)考核、分組討論積分等納入學(xué)生綜合成績，采用這種方式進(jìn)行考核, 不僅能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性, 活躍課堂氣氛, 而且可以有效查找學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié), 及時(shí)加以引導(dǎo)[13]。

5 結(jié) 語

研究性學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)是長期的過程，以團(tuán)隊(duì)方式組織學(xué)生實(shí)踐，以工程應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生思維，巧妙穿插基于問題的項(xiàng)目式教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣。為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目標(biāo), 使學(xué)生更深刻、更好地掌握《工業(yè)催化原理》, 作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課,《工業(yè)催化原理》課程的教學(xué)中應(yīng)更多地融入一些與社會(huì)、生活相關(guān)的內(nèi)容, 加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系, 以幫助同學(xué)們更好地更早地了解化工單元操作過程, 為其更好地投入現(xiàn)代化化學(xué)工業(yè)建設(shè)打好基礎(chǔ)。

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