表面化學論文范文10篇

時間:2024-05-08 02:08:40

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表面化學論文

工科類專業物理化學教學改革研究

摘要:在新工科建設的背景下,以培養應用型、創新型的新工科技術人才為目標,對工科類專業的物理化學教學進行改革與探索。將課程思政理念融入到教學過程中,建立全方位的教學改革體系及全流程的教學考核體系,以期能樹立學生的理想信念,夯實學生的專業知識,培養學生的工程意識及科研素養,為國家培養具有更強實踐能力、更強創新能力的高素質型新工科人才。

關鍵詞:物理化學;教學改革;新工科

為積極應對世界范圍內的新一輪科技革命與產業變革,支撐一帶一路”、“互聯網+”、“中國制造2025“等國家重大戰略,我國積極推進“新工科”建設,先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”,著力培養實踐能力更強、創新能力更強、并具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才[1-3]。在新工科建設的背景下,高等學校工科類專業應以培養創新型、應用型高素質人才為宗旨,大力推動專業內涵建設,加快人才培養方案、課程設置、實踐教學環節等的改革創新。物理化學是基于物理和化學兩大基礎學科發展起來的,運用物理學的基本理論方法去研究化學體系的性質和行為,并建立化學體系中的特殊規律的學科[4]。物理化學課程是工科類專業必修的專業基礎課程之一,是后續學習更高層次專業課程的基礎,在工科類人才培養體系中有著舉足輕重的作用[5]。因此,在新工科建設的背景下,為培養符合社會需求的創新應用工科專業人才,對物理化學課程教學的改革與探索勢在必行。

1融入課程思政內容

在建設新工科的背景下,高校工科類專業應著力于以科學教育、人文教育、工程教育的有機融合方式,培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高且能實現跨界整合的人才[6-8]。因此,高校教育不僅要培養學生的專業知識技能,還要重視對學生職業素養、道德情操的培養[8]。物理化學課程作為化學工程與工藝、制藥工程、環境工程、材料科學與工程等專業的專業基礎課程,同樣也是高校工科類專業的思政育人主陣地。為培養思想過硬,德才兼備的新工科人才,在物理化學課程教學中,要牢牢把握課程思政的內涵,以相關的知識理論為載體,充分發掘課程中的相關思政元素,將課程思政有機融入到教學中。例如在講授單組分三元相圖的相關知識時,介紹水的三相點是由我國著名化學家黃子卿老先生精準測量的,并將黃子卿老先生的愛國事跡引入到課堂教學中[9]。在上世紀30年代,為了建設祖國,黃子卿老先生毅然放棄了在美國的優渥待遇,回到祖國不懈奮斗,體現了為祖國發展不計個人得失的家國情懷,以此培養學生的愛國精神。在講授卡諾循環時,可以引入科學家從提出卡諾定律到找出提高熱機效率的根本途徑,孜孜不倦的鉆研了55年的故事[8],鼓勵學生們要有理想信念,要有奮斗不息的精神。還有在講授化學平衡的內容時,可以介紹發明了大規模合成氨技術的化學家哈伯的故事[6,10]。哈伯不僅是發明合成氨技術的諾貝爾獎得主,還是研制氯氣、芥子氣等毒氣的戰爭魔鬼。通過他的故事,告誡學生務必要恪守科學倫理的底線,保持高度的社會責任感。通過將思政元素融入教學過程中,有助于培養兼具專業素養及理想信念的新工科人才。

2建立全方位教學改革體系

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工科物理化學教學課程思政研究

[摘要]課程思政在實現價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體的高等學校人才培養目標中發揮著重要的作用。在工科物理化學教學中,以蘊含豐富思政元素的案例系統地進行了課程思政教學。內容包括個人成長篇、科學思維篇和工程應用篇三個部分。培養了學生的個人成長基本素養,創新性探索未知世界的科學思維方法,理論聯系實際的工程思維能力。

[關鍵詞]工科物理化學;課程思政;個人成長素養;科學思維方法;工程應用能力

高等學校人才培養必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體,要在知識傳授和能力培養之中融入價值觀引導,幫助學生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀[1],為民族復興和國家崛起培養德才兼備的后備人才。2020年5月28日,教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》,進一步細化了理工類專業課程思政的要求。理學類專業的課程,要訓練科學思維方法、加強科學倫理教育,培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。工學類專業的課程,要強化工程倫理教育,培養精益求精的大國工匠精神,激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當[2]。四川大學面向工科學生開設的《物理化學》課程,在大學二年級執行。經過一年的大學學習,有同學仍然沒有明確大學的學習目標,出現了學習熱情喪失、疲于應付學業的現象;有同學仍然沿用中學時期的題海戰術,沒有適應大學的學習方法?!段锢砘瘜W》是化工類各專業本科生一門重要的主干基礎課程,具有較強的理論性、系統性和邏輯性。由于學科公式繁多、概念嚴格及推導復雜,容易導致學生學習困難、理論與實際脫節等問題,不利于大化工類相關專業后續課程的學習。為了解決學生的學習動力與學習方法問題,長期以來,在教學過程中,經過反復錘煉,形成了一套較為完整的融合思政元素的教學內容。課程思政內容包括個人成長篇、科學思維篇和工程應用篇三個部分。目的是提升大學生創新意識和能力、工程應用能力及科學探索精神;在潛移默化中堅定學生實業興邦的理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養,提升學生的綜合素質;在教學中陶冶情操、溫潤心靈、激發創造創新活力。

1課程思政的主要內容

1.1個人成長篇

通過介紹杰出校友的成功案例及科學家的生平事跡,培養學生在個人成長中需要具備的基本素養,提升學生綜合素質和能力,陶冶情操、溫潤心靈。1.1.1案例一:實業興邦、規劃和積累、技能和方法物理化學是所有其他化學課程共同的基礎,需要學生一方面學會從理論的高度來認識精彩紛呈的化學現象的本質,另一方面又學會如何通過物理量的測量,來了解某些物理化學過程,從而能夠有效地調控其中的關鍵步驟或整個過程。它對于學生科學思維、工程應用能力、綜合素質的培養和提高起著至關重要的作用[3]。因此,要求學生在開始接觸物理化學時,就要重視本課程的知識框架和學科的思想方法。在緒論中,以2011年四川大學的杰出校友海普瑞公司董事長李鋰致我校校友會的書信開篇;從書信中的“一九八四年的春天,開始了對糖化學和肝素的興趣和研究。”及李鋰的簡歷推斷,一九八四年的春天正值李鋰大學一年級下期學習階段,引出“規劃與積累”思政元素;從書信中“系統地受學術思想的影響并且受到適當的技能的培訓?!睂С觥凹寄芘c方法”思政元素;結合李鋰個人的成長歷程,引導學生重視個人能力的成長,并將自身的成長規劃與國家的長遠目標結合起來,融入自身的思想和行動中,激發科技報國、實業興邦的家國情懷和使命擔當。1.1.2案例二:如何讓生命充滿生機與活力?在學習吉布斯函數時,介紹對物理化學作出杰出貢獻的物理學家吉布斯(GibbsWG)的生平故事。1836年他因為《幾何學研究設計火車齒輪》的研究獲得美國歷史上第一個博士學位,同時也給他帶來了巨大的名氣和財富之后,不計名利地投身于基礎科學問題“如何描述功與熱量的關系?”的研究[4]。吉布斯研究的動力是什么?同時也給學生提出思考問題:如何讓你的生命充滿生機與活力?在課程結束時,分享本人的觀點和方法。引導學生在困境中堅強努力、積極向上,陶冶情操、溫潤心靈、激發創造創新活力。本人觀點如下:首先要發現美,介紹中國科學技術大學先進技術研究院和清華大學出版社聯合出版的《美麗化學》視頻[5],發現化學中的美;進而發現物理化學的美,如邏輯之美、簡約之美等。例如:統計熱力學處理紛繁復雜的微觀粒子組成的系統,用概率最大的玻爾茲曼分布代替平衡分布,進而根據粒子的能量得到系統的能量,方法之精妙而簡潔。其次需要創造成就感,以肺炎爆發時鐘南山院士被急招赴武漢動車餐車上的照片和總書記為鐘南山院士頒發“共和國勛章”的照片為思政元素,體驗成就感有助于享受學習的過程,激發生命的激情與活力。最后需要好的方法,大量時間精力的投入收獲不到良好的效果會挫傷學生的積極性,產生學習懈怠與疲憊感。學生的學習需要有以下幾個層次,首先向有經驗的人學習,然后向書本系統地學習,最后在實踐中學習,要向小馬過河一樣摸索著前進,并不斷地自我總結與反思。此外,在講解可逆過程的概念時,引申出秦始皇派徐福去尋找長生不老的仙藥的歷史故事,結合李白“君不見高堂明鏡悲白發,朝如青絲暮成雪”的詩句,給出“人生就是一個不可逆過程”,規勸年輕的同學們,珍惜生命中的每一天。

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分析化學實驗綜合能力探索

摘要:“分析化學”是衛生檢驗與檢疫專業的專業基礎課,該課程實踐性強,對提高學生實驗技能、培養學生自主學習能力意義重大。實驗課是其中很重要的有機組成部分,對實驗課采取綜合能力考核評價的方式可以有效促進學生動手、自主學習以及團結協作等多方面能力的培養。文章以山西醫科大學衛檢專業“分析化學”課程學生自主設計性實驗為例,對實驗綜合能力考核評價的必要性、模式、效果及存在的問題和整改措施進行了總結。

關鍵詞:分析化學;設計性實驗;實驗綜合能力;考核評價

實驗教學不僅是課程的有機組成部分,也是課程的內化部分。大學實驗的開設通常有兩種形式:一種是獨立開設實驗課,一種是附屬于課程。任何一種形式的實驗都是由目標、內容、過程、條件等構成的完整體系[1]。實驗教學評價貫穿于實驗教學體系所有環節,它是從教與學的角度對實驗教學的效果作出判斷,是高校實驗課程教學評價體系的一個重要組成部分[2]。然而,以往的實驗教學評價以終結性評價為主,主要以實驗報告為依據,從而忽略了學生自主學習能力、分析問題和解決問題能力等綜合能力的培養,以及在實際操作過程中能動性的激發和創造性思維的體現。實驗性質的課程中考核評價作為教學中不可或缺的一個環節,不僅可以在最后的實驗報告中體現,也可以滲透于實驗設計、操作以及問題解決等各環節。加強實驗課綜合能力的考核評價,應綜合考慮各環節,將形成性評價、過程性評價與終結性評價三者有機結合起來,具體就是不僅要看實驗報告,更重要的是要綜合考慮學生對實驗的設計、操作、問題分析與解決以及總結等一系列過程。這樣就使得實驗教學評價由注重結果轉為注重過程,評價的取向由注重成績的獲得轉為注重能力的培養,從而有效促進學生綜合能力的培養。為此,本文以山西醫科大學衛生檢驗與檢疫專業(以下簡稱“衛檢專業”)2014級學生為研究對象,對“分析化學”實驗綜合能力考核評價進行了初步探索。

一、實驗綜合能力考核評價的必要性

“分析化學”是“衛檢專業”必修的核心基礎課程之一,該課程的實驗不僅可以幫助學生進一步理解理論知識,更重要的是培養學生動手能力和實驗操作技能,為今后學習和工作打下扎實的基礎。然而在以往的教學中,內容以驗證性實驗為主,學生常常不加思考、照方配藥,致使學生自主分析問題和解決問題的機會較少,對實驗的細節也沒能引起足夠重視,如試劑濃度、用量不知由何而來等;考核評價以實驗報告為主,學生通常是將教材內容照抄一遍,實驗結果與總結也是進行表面化分析而對本質性分析似乎無所適從。這種教學形式尤其是評價方式枯燥單一乏味,加之“衛檢專業”學生化學基礎薄弱,從而影響了學生積極參與實驗的興趣,對提高學生實驗規范化操作、培養其動手能力和解決問題的能力極為不利[3]。“分析化學”實驗在整個“衛檢專業”中占據著重要的地位,教學考核評價的方式直接影響學生學習的取向,同時對學生后期的學習也會產生影響。完善以往“以實驗報告為依據”的單一能力考核評價模式,加強對本課程實驗綜合能力的考核評價,不僅可以促使學生加深對本門專業基本理論的理解,更好地掌握各種基本實驗操作技能,為后續課程的學習和工作打下扎實基礎,更重要的是可以培養學生嚴謹的科學態度、實事求是的實驗作風和創新意識,有利于提高分析問題、解決問題、自主學習、創新以及合作等綜合能力。

二、實驗綜合能力考核評價的模式

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新經濟時代煤炭企業探索論文

論文關鍵詞:煤炭企業企業文化再造

論文摘要:新經濟時代的企業競爭是文化的競爭,是理念的競爭。煤炭企業作為傳統型企業要想更好的取得競爭優勢、戰勝競爭對手,必須對其企業文化實施再造。論文將就這一問題展開分析和研究。

2l世紀人類經濟形態已經進入了以知識、速度、創新、文化理念為根本特征的新經濟模式。新經濟條件下,企業文化成為一種重要的企業能力,是一種現代企業管理的重要途徑,是一種為企業生成價值的重要來源。一個企業要打造具有自己獨特優勢的核心價值觀和核心理念,就必須要從企業文化建設和管理著手,培養具有個性的企業文化。企業文化管理是新世紀重要的企業管理模式。煤炭行業作為能源基礎性行業,其作用和地位不容質疑。不久前國家為了力促煤炭工業持續穩定健康發展,出臺了《國務院關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》,明確指出:煤炭是我國重要的基礎能源和原料,在國民經濟中具有重要的戰略地位。由于歷史和現時的一些因素積淀,煤炭企業發展遇到許多困難與挑戰。煤炭企業正經過著歷史性轉化過程:即從“制度+控制”型轉變成為“學習+激勵”型。最近幾年隨著國民經濟發展速度加快和國際原油等替代性能源價格上漲等因素的綜合作用下,煤炭行業的形勢開始出現好轉。在這樣的歷史機遇下,煤炭企業必須牢牢抓住時機、適時掀起企業變革、塑造新型企業文化,推動整個煤炭行業和企業自身的可持續化發展。

l企業文化理念的產生與實質

企業文化理念的產生源自美日兩國不同管理模式的比較。20世紀60~80年代日本經濟迅猛發展,一躍成為世界第二號經濟強國,并在各個領域與世界經濟第一的美國展開強有力的競爭。美國學界在驚呼“狼來了”的同時,分析思考認為日本的成功在于其“管理軟件——文化因素”的成功。從1981年到1982年間美國管理學界連續推出了四部重要著作:《z理論——美國企業界怎樣迎接日本的挑戰》、《戰略家的頭腦——日本企業管理藝術》、<企業文化》、《尋求優勢——美國最成功公司的經驗》。系統精辟的分析構成了企業文化這一新的理論系統,標志著企業文化理論的誕生。一般認為企業文化是指企業在其內外環境中長期形成的以價值觀為核心的行為規范、制度規范和外部形象的總和,是激發企業員工積極性的唯一源動力。企業文化的核心是價值觀,價值觀為企業職工提供了一種共同意識,以及日常行為的指導方針。企業文化通過以價值觀為核心的文化意識觀念,說服、感染、誘導、約束企業成員,用一種共同的價值觀把全體職工凝聚在一起,最大限度地調動職工的積極性和創造性,促進生產力的發展。

2煤炭企業文化以往建設中存在的一些問題

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現代煤炭企業文化構建創新論文

論文關鍵詞:煤炭企業企業文化再造

論文摘要:新經濟時代的企業競爭是文化的競爭,是理念的競爭。煤炭企業作為傳統型企業要想更好的取得競爭優勢、戰勝競爭對手,必須對其企業文化實施再造。論文將就這一問題展開分析和研究。

2l世紀人類經濟形態已經進入了以知識、速度、創新、文化理念為根本特征的新經濟模式。新經濟條件下,企業文化成為一種重要的企業能力,是一種現代企業管理的重要途徑,是一種為企業生成價值的重要來源。一個企業要打造具有自己獨特優勢的核心價值觀和核心理念,就必須要從企業文化建設和管理著手,培養具有個性的企業文化。企業文化管理是新世紀重要的企業管理模式。煤炭行業作為能源基礎性行業,其作用和地位不容質疑。不久前國家為了力促煤炭工業持續穩定健康發展,出臺了《國務院關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》,明確指出:煤炭是我國重要的基礎能源和原料,在國民經濟中具有重要的戰略地位。由于歷史和現時的一些因素積淀,煤炭企業發展遇到許多困難與挑戰。煤炭企業正經過著歷史性轉化過程:即從“制度+控制”型轉變成為“學習+激勵”型。最近幾年隨著國民經濟發展速度加快和國際原油等替代性能源價格上漲等因素的綜合作用下,煤炭行業的形勢開始出現好轉。在這樣的歷史機遇下,煤炭企業必須牢牢抓住時機、適時掀起企業變革、塑造新型企業文化,推動整個煤炭行業和企業自身的可持續化發展。

一、企業文化理念的產生與實質

企業文化理念的產生源自美日兩國不同管理模式的比較。20世紀60~80年代日本經濟迅猛發展,一躍成為世界第二號經濟強國,并在各個領域與世界經濟第一的美國展開強有力的競爭。美國學界在驚呼“狼來了”的同時,分析思考認為日本的成功在于其“管理軟件——文化因素”的成功。從1981年到1982年間美國管理學界連續推出了四部重要著作:《z理論——美國企業界怎樣迎接日本的挑戰》、《戰略家的頭腦——日本企業管理藝術》、<企業文化》、《尋求優勢——美國最成功公司的經驗》。系統精辟的分析構成了企業文化這一新的理論系統,標志著企業文化理論的誕生。一般認為企業文化是指企業在其內外環境中長期形成的以價值觀為核心的行為規范、制度規范和外部形象的總和,是激發企業員工積極性的唯一源動力。企業文化的核心是價值觀,價值觀為企業職工提供了一種共同意識,以及日常行為的指導方針。企業文化通過以價值觀為核心的文化意識觀念,說服、感染、誘導、約束企業成員,用一種共同的價值觀把全體職工凝聚在一起,最大限度地調動職工的積極性和創造性,促進生產力的發展。

二、煤炭企業文化以往建設中存在的一些問題

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中等職業學校德育教育論文

一、中職學生思想道德現狀

1.文化基礎差,厭學情緒較重。

近年來,高等教育招生人數的急劇增加在拉動以升學為主的普通高中教育大發展的同時,也不可避免的壓縮了中職院校的生源群體,導致中等職業學校生源的平均文化基礎一落千丈。據統計,目前有2/3的新生未達到普通高中的錄取分數線.其中相當一部分甚至沒有達到九年義務教育的文化水平。這些學生文化素質普遍偏低,更有甚者,數學、語文、理化、英語、政治等科目加起來都不足百分。由于生源質量偏低,加之社會上“職高無用論”的盛行致使他們厭學情緒普遍高漲。

2.自我約束能力較差,法制觀念淡薄。

目前在讀的中職學生都出生于上世紀90年代初期,大部分是從小就被全家人視為掌上明珠,稱作“小太陽”的獨生子女。由于長期生長在家人百般呵護的溺愛環境當中,這些孩子普遍養成了任性、自私、唯我獨尊的性格,在行為上缺乏自我約束和控制能力,做事率性而為,不計后果。相當一部分學生法制觀念淡薄,視校規校紀于無物,將違反紀律當作家常便飯。遲到、曠課、上課睡覺、甚至逃學、夜不歸宿等現象在許多學生身上表現突出,且屢教不改。

3.一切以自我為中心,挫折承受能力差。

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材料專業物理化學實驗改革研究

摘要:基于“新工科”和“雙一流”建設的背景及要求,針對材料專業物理化學實驗教學中的問題,通過教學內容、教學模式、課程思政及英文教學等方面對于實驗課程進行改革探索,兼具“科學”與“工程”特色,不斷革新實驗內容、改革教學模式、融入課程思政及探索留學生培養模式,對于工科專業基礎實驗課程改革提供參考,并為“卓越工程師”的培養奠定基礎。

關鍵詞:材料專業;物理化學實驗;教學改革

自2017年2月以來,教育部積極推進新工科建設,先后形成了“復旦共識”,“天大行動”和“北京指南”。隨著2019年以來“雙一流”建設的如火如荼開展,對于新工科建設提出了進一步的挑戰,特別是高校的實驗教學,這種實踐性要求比較高的課程[1-2]。物理化學實驗作為化學、化工、材料、藥學等專業的必修基礎實驗課程,是一門兼具理論知識和實踐應用的課程,特別突出強調實踐性,是培養學生一絲不茍的科學態度、嚴謹認真的實驗作風以及靈活創新的分析和解決問題能力的重要教學環節。然而,現在的物理化學實驗內容多為較傳統實驗,以驗證性實驗為主,且與實際生活關聯性較小,不利于激發學生的學習動力;教學模式較單一,多為“填鴨式教學”,課堂上教師講解和演示操作,學生只是掌握了基本的實驗操作技能,不利于思維創新能力的培養;課堂講解多為枯燥的實驗相關的單一理論知識點,很難保證學生時刻集中注意力,不利于知識的學習及綜合運用知識能力的培養;此外,目前多為中文教學或者中英雙語授課,不利于留學生的培養及本土學生全球視野的培養[3-4]。因此,針對目前物理化學實驗課程的現狀,基于“新工科”與“雙一流”建設的背景及要求,通過對物理化學實驗課程教學過程中的經驗積累及學生反饋情況,對于材料專業的物理化學實驗課程進行改革已是當務之急,刻不容緩。本文主要通過實驗教學內容、教學模式、課程思政及英文教學等方面進行改革探索,旨在推動材料專業物理化學實驗課程的不斷革新,為新時代德才兼備的“卓越工程師”的培養助力。

1創新實驗內容,兼具“科學”與“工程”特色

傳統的物理化學實驗主要包括熱力學、動力學、電化學、表面化學(膠體化學)和物質結構五個部分的內容,從五個方面選取部分實驗讓學生進行操作及學習。實驗內容多為驗證性實驗,上課時學生只需根據實驗方案,并按照老師講解及演示進行操作,學生能夠掌握實驗操作技能,但缺乏對于實驗的認知與思考,不能激發學生的思考與創新思維。由于實驗內容偏理論,且實驗試劑多為日常生活中并不常見物質,不利于激發學生學習興趣,從而導致學生學習缺乏積極性和主動性。因此,我們通過“燃燒熱的測定實驗”對于物理化學實驗內容改革進行初探。傳統且經典的“燃燒熱的測定實驗”測定的物質為苯甲酸和萘,通過測定一種物質的恒容燃燒熱,計算出量熱計的比熱容,然后再通過測試和計算得到另一種物質的燃燒熱。本實驗可以培養化學專業學生的一系列基本實驗技能,是理科的經典實驗,但是作為材料專業的工科學生,既要掌握基本的“科學”技能,又要具備“工程”實踐能力,因此,本實驗將苯甲酸和萘換成了木頭、煤炭和木炭,以日程生活最常見的“燒烤”引入,提出問題:為什么我們燒烤采用木炭作為燃料,而不使用煤炭和木頭呢?學生會從多方面進行回答,如木頭容易將食物表面燒糊,煤炭煙塵比較大等,進一步引導學生哪種燃料的熱值比較大呢,學生會猜測可能是木炭,那么我們通過實驗進行驗證,所謂的“熱值”就是實驗中我們要測定的“燃燒熱”,通過實驗測定三種可燃物質的燃燒熱,并從科學角度回答日常生活中的問題。為了充分鍛煉學生的動手能力,實驗準備了木棒、煤塊和木炭塊,并準備了刀鋸和錘子,學生需要自己將樣品制作成1克左右的小塊,因此,學生紛紛動手使用刀鋸將木棒鋸成1克的短棒,用錘子將煤塊和木炭塊分割成1克左右的小塊。學生在制備樣品過程中體會到了“勞動”的樂趣,也為以后的工業實習奠定了實踐基礎。實驗中通過稱量、充氧、使用量熱計測定溫度變化,將“科學”基礎理論與“工程”實踐相結合,通過實際動手操作并計算實驗結果回答了日常生活中的實際問題,提高了學生分析問題和解決問題的能力,激發了學生學習的積極性和主動性,并且有利于提升學生的思維和創新能力。

2融入“微課”和“雨課堂”的混合教學模式創新

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物理化學教學質量初探

[摘要]分析物理化學教學現狀,探討將科學研究與物理化學教學有機融合的教學模式,初步培養學生創新意識和科研素養,激發學生學習興趣,有效提升物理化學教學質量。

[關鍵詞]科學研究;物理化學;教學質量

在本科階段,人才培養不但要讓學生學會書本知識,更要的通過教與學的實踐過程培養和提高學生應用所學知識解決現實問題的能力,著力培養本科學生的學習能力與創新意識。以科研實踐為牽引提升物理化學教學的質量對于培養創新應用型人才顯得尤為重要。錢偉長院士曾說:“大學必須拆除教學與科研之間的高墻,教學如果沒有科研做底蘊,那就是一種沒有觀點和靈魂的教育”[1]。我們的前輩戴安邦院士也曾精辟地指出:現代的教學,既傳授科學知識和技能;還訓練學生的思維方法;更培養學生的科學精神和品德!這充分說明了教學活動與科研實踐之間的密切關系:教學是高??茖W研究的基礎;科學研究則是提高辦學質量和實現高校內涵式發展的關鍵??茖W研究實踐與物理化學教學有機結合,使任課教師在教學活動中從事科學研究,在研究背景下有針對性地實施物理化學教學,使教學和科研實現有機融合、互相促進[2],取得良好的教學效果。物理化學是化學工程與工藝、應用化學、環境工程、制藥工程、生物工程、材料成型、過程裝備與控制、給水排水工程、材料科學等專業四年制本科生開設的一門專業基礎課程。通過本課程的學習,其目的是使學生在已獲得的數學、物理、化學等基礎知識和實驗技能的基礎上系統地掌握物理化學的學習方法和基本原理,研究物質的性質特征和變化規律。對化學變化的一般規律性,能夠從理論上給予更本質、更深刻的說明;培養學生理論思維能力,能定量地描述和處理化學運動的規律與問題。使學生了解物理化學一般研究方法與特有研究方法,樹立正確的自然觀,掌握和應用科學方法論,增強他們在學習、科學研究中分析問題與解決問題的能力。然而,物理化學涉及高等數學、大學物理和大學化學等學科,并且公式的使用條件嚴格。同時,現代科研的最新研究進展進一步豐富了物理化學內容,與環境化學、能源化學、材料化學等其他化學學科結合非常緊密[3],出現了教學內容強度大、學時短、理解吃透難度大等問題,從而對物理化學的教與學增加了難度。因此,如何結合物理化學教師教學和科研實際,使物理化學的教與學變得高效、有趣和輕松,是任課教師始終努力的方向[4-6]。

1物理化學教學現狀分析

物理化學理論性、系統性和邏輯性都很強,對高等數學相關知識要求高,初學者往往感到理論性強,抽象難于理解,很容易產生畏難情緒。同時,目前教師上課以教材內容為主,教學方法相對單一,枯燥乏味,基本上為上課而上課,使得很多學生認為理論知識學了沒有用途,導致學生對物理化學課程學習興趣不濃、學習積極性不高及學習效果不理想等問題。究其原因,主要存在以下幾個方面:1.1引領物理化學教學的科研思想較為缺乏。在物理化學教學中,每講到新的一章內容時,必須思考并讓學生明白三個問題:為什么要教(學)這一章?教(學)什么?如何教(學)?。其中第一個問題尤為重要,使得學生在思想上就認為應該學好物理化學的內容,主動接受,積極學習。但在實際的物理化學教學過程中,由于只偏重于物理化學課本上所列舉的學習該章知識的重要性,沒有結合科學研究領域的新思想、新觀念、新變化、新熱點,特別是與該章知識相關的國際科學研究前沿的最新進展不能很好地介紹給學生,科研領域新思想的灌輸較為缺乏,導致學認為只是為了學知識而學習,不能從思想上真正意識到學習物理化學知識對科技發展的重要性,也就無法積極主動學習物理化學知識。1.2融入物理化學教學的科研實踐少之又少。在物理化學教學中,為了解決物理化學中抽象難懂的問題,教師講課時通常列舉一些與生活實踐結合緊密的現象,并利用物理化學相關知識加以解決。如講到多組分系統熱力學這一章的水溶液的依數性,通常例舉冰雪路面撒鹽來說明凝固點降低,鹽堿地莊稼長勢不良是由于滲透壓造成的等等。但這些只是對物理化學知識簡單的應用,并且借助于教材或者互聯網絡都能查到且容易理解,對于大學本科生已經具有一定知識水平,這樣的解釋似乎顯得過于簡單,并不能有效地激發他們的學習熱情和興趣,解決他們對物理化學知識學習的困惑。同時,任課教師很少將自己所從事的科學研究工作,包括研究背景、原理、思路、研究方案以及創新之處與相關的物理化學教學內容有機結合,沒有較好地將物理化學理論知識與科學研究和生產生活實踐緊密結合,從而無法真正讓學生感受到物理化學作為專業基礎課的價值。1.3與物理化學理論知識相關的實驗內容不夠豐富。物理化學實驗是面向化學工程與工藝、冶金工程、應用化學、材料科學、能源化工、環境工程等化學化工類相關專業開設的專業基礎課實驗。它是獨立設課并且與物理化學課程內容相匹配的實驗課程。物理化學實驗教學內容主要涉及與理論課程同步的熱力學、相平衡、電化學、化學動力學、表面化學等領域所涉及的基本研究工具和研究方法,在實驗教學過程中引導學生應用物理化學相關知識,解決實驗過程中出現的基本問題,培養學生基本的實驗技能和初步的科研能力,同時對學生的知識、能力和綜合素質的培養與提高起到促進作用。雖然實驗課程涉及的范圍較廣,但具體的實驗內容較少,特別是實驗課課時少(16學時),導致真正做好的實驗就更少了。很多物理化學理論課的內容本可以通過做實驗得到驗證,但由于實驗內容不夠豐富,導致無法很好的實現物理化學理論知識的有效驗證。從而使學生不能很好地通過實驗驗證來理解物理化學的基本原理和掌握物理化學基礎知識,也就激發不了學生學習物理化學的興趣。因此,在物理化學實驗課程之外,任課教師結合科學研究的實際,將部分科研實驗的內容展示或者讓學生參與進來,這樣一定程度上能夠填補物理化學實驗內容不夠豐富的不足,也能激發學生學習物理化學的熱情。

2科教融合的途徑與方法

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學術期刊評價與發展

在知網收錄的報刊中,搜索“學術評價”關鍵詞,檢索到的文章多達3900余篇,輸入其他相近關鍵詞會有更多文獻。隨著“核心期刊”“來源期刊”“權威期刊”等目錄的一次次周期性地強勢推出,一般兩三年的周期輪轉,社會上對其認可度不一,但評價機構基本發展到成為凌駕于學者、編者之上的支配力量。2017年2月“SCI之父”尤金•加菲爾德的不幸離世,再次引發了學術界、期刊出版界對“核心期刊”“影響因子”的爭議。當前以“影響因子”為主要衡量指標的學術期刊評價爭議激烈,伴隨著不絕于耳的批評與討伐聲,“期刊榜單”的花樣不斷翻新,學術評價機構的數量不降反升,聲勢越來越大,然而,透過表面繁榮,隱約看到的是學術評價利益盤根錯節、學術評價創新一次次蛻變以及學術期刊發展的困境。

1學術期刊評價量化的理論基礎及在中國的發展運用

布拉德福在20世紀30年代最早提出“核心期刊”的概念,1934年,身為英國科學圖書館館長的布拉德福首次提出了定量描述文獻分散規律:如果把科技期刊按其刊載論文專業數以遞減順序排列,可以發現這些期刊分出一個核心區域和接連幾個區域,且每個區域的論文數相等。[1]這一定律成為核心期刊遴選最為原始的理論基礎,由于該定律還存在一些缺陷,直到1948年,該研究才開始逐漸贏得學術上的贊譽,后經英國著名文獻學家維克利等人的修訂、補充和傳承發展,最終形成了包含兩個不同學派、十余個經驗公式和4個數學模型的布拉德福分布理論體系,用于核心期刊測定的基本理論依據,并逐漸成為文獻計量學史上最負盛名的“經典定律”。20世紀40年代末,國際科學計量學領域著名的學者普賴斯便開始關注并投入到對文獻增長現象的研究中,1949年他敏感地發現“一沓沓的《哲學匯刊》堆放在圖書館的閱覽室,竟然靠墻堆成了一條完美的指數曲線”。繼而,他驚喜地發現,在過去的200余年,科學期刊、科學文獻的數量幾乎是每50年增長10倍,這就是“文獻指數增長規律”。l961年,普賴斯正式出版《巴比倫以來的科學》,他用坐標軸的形式繪制出文獻指數增長曲線。后來他進一步研究并認識到,科學文獻的增長并不會瘋狂按指數規律無限制增長,[2]而是會趨于飽和,由指數增長轉為線形增長。原有文獻利用價值也在減退,1971年,普賴斯提出“文獻老化指數”,用以度量文獻的老化速度。隨著深入研究,他還發現,后兩年內被引用的頻率最高,之后會慢慢減少,并逐漸進入老化期,被稱為“引文峰值理論”。[3]美國文獻計量學著名的加菲爾德教授經過長期研究,1953年他發現了“期刊文獻引用規律”。20世紀60年代初,他發現767種期刊在所有學術論文的引用文獻中占了75%,152種期刊在所有學術論文的引用文獻中占了50%,25種期刊占了24%,開創性地創立了引文索引系統。[3]1963年他編制出版了《科學引文索引》(簡稱SCI)單卷本,第二年開始正式按周期出版發行SCI。被引文獻在期刊上的分布,同樣具有布拉德福所揭示的聚散特征,這就是著名的加菲爾德“引文集中定律”,后來很多引申指標的運用都是以此理論為基礎,也是他對布氏定律的重大超越、突破和發展。1972年,加菲爾德設計、提出了多個基于“引文數”測度的指標,如最負盛名的“影響因子”。它能夠有效評價期刊的整體學術影響力和文獻被利用程度,這不僅在更廣泛的意義上證實了布拉德福定律,而且從理論上進一步發展和豐富布氏定律,后來逐步成為國際通行的一種學術期刊定量評價指標。1973年《社會科學引文索引》(簡稱SSCI)、1978年《藝術與人文社會科學引文索引》(簡稱A&HCI)相繼正式出版,由此,他的“引文索引帝國”逐漸形成,覆蓋多學科、國際性和綜合性的引文索引體系和引文分析理論體系。[4](1)《中文核心期刊要目總覽》,1990年以北京大學圖書館牽頭的幾家單位,按文獻計量學的基本原理評選出一些“核心刊物”,以蔡蓉華研究館員領銜,1992年版至今已出版7屆,2014年版共評選出1983家核心期刊,其指標內涵更加豐富:不但有反映期刊規模和容量的指標,還有反映期刊質量和影響力的指標;既有絕對量指標,又有相對量指標;既有引證指標,又有網絡傳播指標,還有信息資源管理指標。(2)《中國社會科學引文索引》(CSSCI),這是在直接引入SCI模式基礎上發展的,由南京大學中國社會科學評價中心1998年研制,基本每兩年一次(其中2016年因各種原因未)。2017年1月最新版CSSCI(2017-2018)收錄來源期刊554種,收錄擴展版來源期刊200種,收錄集刊189種。(3)《中國人文社會科學核心期刊要覽》,以姜曉輝研究員領銜,2000年開始編制,目前已不定期出版三次:2004年版、2008年版、2013年版。隨著AMI2014年強勢推出,中國社科院內部就有兩家單位參與人文社科期刊評價。(4)《中國學術期刊影響因子年報》(CNKI—JIF),作為知網每年定期的重要數據性報告,受到廣大期刊界的好評,是中國科學文獻計量評價中心、同方知網和清華大學圖書館等單位共同研制。(5)《中國學術期刊評價研究報告》(RCCSE),是武漢大學中國科學評價研究中心、武漢大學圖書館等部門2008年發起的,以邱均平教授領銜的團隊研究報告,作為期刊評價領域的后起之秀,2009年版至今已連續出版5屆,2017版共6193種學術期刊評價結果。(6)《“復印報刊資料”重要轉載來源期刊》,首次于2012年10月,是人大人文社會科學學術成果評價研究中心和人大書報資料中心共同研制;[5]2014年版共有747種期刊最終入選;2016年3月首次研制并了另一評價成果《“復印報刊資料”重要轉載來源機構(2015年版)》;之后又《“復印報刊資料”重要轉載來源作者(2016年版)》。(7)《中國人文社會科學期刊綜合評價指標體系》(AMI),2014年11月在人民大會堂舉行“首屆全國人文社會科學評價高峰論壇”上,是中國社會科學院中國社會科學評價中心研制,首版對733種中文人文社會科學學術期刊進行評價。

2學術期刊評價量化牽制學術期刊發展

不可置否,曾對推動學術發展起過重要作用的量化學術評價在理論層面具有一定的合理性,也難怪目前我國大部分高等院校都在積極推進量化考核,因為量化管理具有公正性、客觀性、便捷性等優點。事實上,過度量化的學術評價體系,抹殺了個人創造潛能的多樣性,制造了大批“學術垃圾”,嚴重阻礙了學術創新繁榮發展。首先,以量化評估取代質量評估從根本上違背了學術評價的真實內涵,會嚴重危害學術進步,造成學術虛假繁榮的景象。當前高校和科研院推行過度量化的學術評價體系,在執行過程中往往存在重數量輕質量的現象,不少高等院校與科研單位在年度工作考核中實行“工分制”,按照科研分統計,將學術評價與特定的量化指標綁定。在量化管理政策的激勵下,我國SCI論文總數已連續多年位列世界第二,但單篇論文平均引文數只有3.01次,且世界頂尖水平的學者寥寥無幾。2011年,中國入選“高被引研究者”的人數僅為28人,大陸的學者屈指可數,其余大多數均來自中國香港地區。不由得令人感嘆“國家每年投入巨額資金,換來的卻是大量‘垃圾’論文,學術科研創新嚴重不足。”在“一刀切”的數字量化模式下,往往只管數量不顧質量,千軍萬馬寫論文、拼數量,而質量如何,倒是其次。量化評價方式正在成為學術浮夸的“催化劑”,其結果使得學術創新匱乏、學術領域混亂、學術研究表面化,違背學術發展規律,有悖于學術的健康可持續發展。其次,期刊被劃分等級成為罪魁禍首,核心期刊制度因此遭到期刊界絕大多數人的討伐,[6]這種簡單化的以刊物級別評定學術質量、學術水平、科研業績,帶來了諸多嚴重后果,最明顯的就是核心期刊功能產生人為異化,發生了不應有的放大、扭曲、變形,學術期刊評價量化扼殺學術創新,對學術研究、期刊發展造成了極為不利的影響。再次,量化的學術考評機制的確促進過我國學術事業快速發展,卻營造了不良的科研文化。學術活動本質上是一種探索性活動,科學研究本身具有周期性和波動性,很多學者不得不最終屈從于這種崇尚數量的文化,但是量化標準并不考慮。此外,對于教師個人來說,其學術生涯也有高峰期和低谷期,一些研究成果的出現往往需要醞釀數年時間,在這種過度的硬性數量要求引導和刺激下,“不管白貓黑貓,抓到老鼠就是好貓”,一些學術研究人員為了提高自己的學術成就,拿到項目,評上更高一級職稱,往往不顧一切采取各種手段增加學術數量。最后,影響因子本身就是一種比較原始的、粗暴的量化標準,大量經費管理者以及科研院校紛紛將其作為學術水平的評估指標。是從自然科學移植而來的直接套用到人文社會科學領域,實際上,由于沒有考慮到不同學科間的基本特征及其差異性,對人文社會科學造成了極大傷害。此外,不同學科的引用模式也存在很大差異,即便同一學科內,不同研究領域之間有很大差異,[7]僅僅依靠“算術平均”這一數值來進行評判,顯然是有問題的。有學者不由得發出感嘆:量化評價成為“用最簡單的算術方法來管理世界上最復雜的腦力勞動”。學術期刊評價已被簡單的排行榜取代,必將給學術期刊帶來損害,因為其完全背離了科學發展規律。評價一本學術期刊的品質,原本就是要整體評價期刊的刊文水平和編校質量。學術期刊品質優劣,一是看刊文水平,包括所發論文的學術導向、學術價值等;二是看編校質量,包括錯別字、錯誤標點符號,所刊論文語言的通順、數據的準確、引證的嚴密、來源的可靠、撰寫的規范等等。首先,單純以復合影響因子、可被引文獻比和轉引率進行測評排序,忽略了從事某一學科學術研究群體的規模差異。由于量化評價體系按計算分值進行期刊排序,更加偏好一兩年內的短期指標,過分迷信量化分值,忽視很多長期性的指數,將復雜的分析內容和過程簡單地以幾個數字進行表達,難以考察期刊的歷史性學術貢獻和學術史價值。殊不知,正是這種已被大大弱化且遠離內容和特點的通適性純量化指標體系造成了其對學術期刊的評價結果難有說服力。這也在客觀上直接限制了某些期刊人對于長遠辦刊思路的布局,導致短視性、功利性、碎片化辦刊思路盛行。[8]其次,現實中最滑稽可笑的事,是學者的學術水平不進步卻要期刊的學術水平不斷提升。這種荒唐之事,也只能在當今這個時代才會出現??墒?,眾多人都在評價期刊,沒有水平的學者卻來評價學術期刊的高下。它們沒有別的辦法,就只好按照所謂的排名,尤其是“C刊”體系中的排名,在轉載體系中的排名。不評價好學者的水平根本就無法評價期刊的水平。換言之,沒有好的學者就不可能有好的期刊。學者是期刊的重要依托,學者的水平決定了期刊的水平。然而,中國哲學社會科學學術創新嚴重乏力,大多在從事中低水平重復的所謂研究工作,期刊的選稿是根據刊物的辦刊方針和學術定位來選稿的,并非完全是依據學術水平來選稿的,而是在辦刊方針的基礎上來選擇高質量的論文。再次,迫于嚴峻的定量排行榜壓力以及其他指標的壓力,一些期刊出版者唯“影響因子”馬首是瞻,置期刊的既有學科特色于不顧,決然朝著高被引學科與研究方向“努力調整”,甚至全盤“改革”,壓縮并削減了傳統學科、小眾學科學術期刊的成長空間,毅然改變學術期刊原有的很多優秀風格與特色,這有可能危及該類學科的生存與發展。其實,有時候甚至是一份小刊物也會因高水平的文章產生世界性的學術影響。21世紀初,俄羅斯一名從事數學研究的學者在互聯網上發表了自己的一篇論文,竟然因此獲得了菲爾茨獎。按照中國的標準,他根本就沒有資格參與申報。因此,發表的平臺并不重要,重要的還是內容。期刊是一個平臺,要打造好這個平臺,當然首先要有好的內容,好的內容來自于好的學者。學者的眼界和水平決定了研究的高度和深度,也決定了期刊的水平。最后,對于專業期刊來說,不同學科專業期刊的影響因子差別巨大最常見的期刊評價是人為地將學術期刊分為三六九等,導致出現學術期刊評價基本由外行主導的狀況。一般而言,社會科學學科的引文半衰期大多在2.8~3.8年,而以歷史、文學為代表的人文學科引文半衰期在10年以上,幾乎相差3倍。實際上,目前人文社科學術期刊的評價也主要采用影響因子等量化指標,已對學術期刊造成了嚴重傷害。以《歷史研究》和《經濟研究》為例,近年來,其復合影響因子分別為0.954、9.831,相差整整10倍,但《歷史研究》一點也不比《經濟研究》差。絕大部分人文社會科學學科論證過程不易計量,結果難以用統一標準評價,決定了對人文學科學術期刊的評價也不宜采取量化標準。從某種意義上說,學術期刊評價也是一種追求主觀與客觀相一致的過程,因為學術研究是追求真理的過程,從這個角度來講,學術期刊評價只能根據科學依據。目前在中國各種學術期刊評價中,這些評價標準表面上看非常科學,但幾乎全是以各種數據為基礎,其實質可能是最不科學、最不符合學術研究規律的。首先,評價標準的絕對數據化,導致學術評價以及期刊評價的偏頗并遭到學術界的詬病,甚至影響了中國學術在世界上的形象。因為定量評價固有的缺陷體現在:“客觀、公正、公平”的前提比較困難,只能是盡量,且僅僅體現有限性;專業的缺位也使評價的科學性大打折扣,為彌補這一缺陷,定量評價通過大量數據的采集和看似復雜的數學統計運算。[9]其次,通過對學術期刊進行分等分級,使得復雜的論文評價變得簡單。由于對學科分屬不同、數量巨大、價值各異的學術論文進行全面的學術評價、統一的價值判斷較難,量化評價導致評價創新缺失。而學術期刊評價是根據論文所發表的刊物等級來確定論文的質量,并可以直接作為分配和管理資源的重要依據。學術期刊評價的對象是多元的,主體也是多元的。在學術研究領域,學術研究正是在反復的批評與反批評中實現超越的,一成不變的評價幾乎不會存在,需要不斷進行創新發展。[9]再次,作為管理工具的評價所需的并不是學術批評的科學精神,而是工具化的使用。評價在成了資源分配的主要依據后,又成了科研管理的重要工具,而且這個工具應有良好的“操作性”。定性也好,定量也罷,都只不過是學術評價的一種具體方法,后來以“定量評價”的專業評價機構應運而生,并開始與學術共同體搶奪評價主體的資格。[9]基于此,定性評價和定量評價才由具體方法上升成為不同的評價類別。

3改進學術期刊評價助推學術期刊發展

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大學生創新創業項目的應用實踐

[摘要]創新創業教育是高校人才培養的重要途徑之一,針對大二學生處于基礎課程學習階段尚未進行專業課程學習的情況,在物理化學教學過程中強化學生對實驗原理的掌握,加強實驗設計的主觀意識,嚴格要求實驗報告的撰寫規范等方面著手,培養學生創新創業技能,并設計一個物理化學知識衍生的創新訓練模式,將物理化學基礎課程學習與創新實踐相結合,使得學生學有所用,也促進教師在后期的理論課程教學中提供生動的教學案例。

[關鍵詞]創新創業;物理化學;實驗教學;訓練模式;案例

2021年10月12日國務院辦公廳印發《關于進一步支持大學生創新創業的指導意見》,其中指出深化高校創新創業教育改革,將創新創業教育貫穿人才培養全過程,建立以創新創業為導向的新型人才培養模式。完善中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽可持續發展機制,鼓勵各學段學生積極參賽[1]。在分析大學生創新創業項目實施過程中,不難發現部分項目與學科專業脫節、學生參與度低等問題[2-5]。造成如此局面的原因主要有兩種,一方面很多學生申請或參與創新創業項目主要是為了獲得學分,并非是源于興趣,缺少了主動性。另一方面,對于大二的學生而言,仍處于基礎課程學習階段,缺乏專業知識儲備,對研究背景、研究方法和技術路線、研究手段及擬解決的關鍵問題等一知半解,使得學生在創新項目選題、執行方面具有一定的挑戰性,從而影響影響了參與度和申報參與項目的積極性[6-7]。在此背景下,依托中南大學化學化工學院教學和科研實驗平臺,在教學過程中強化學生創新創業能力的培養,引導本科生利用已學的物理化學理論知識和實驗技能孵化創新創業項目,通過教師科研平臺幫助學生將想法進行驗證和探索,設計一個物理化學知識衍生的創新訓練模式,將物理化學基礎課程學習與創新實踐相結合,促進學生對知識的學有所用,同時為教師在后期的理論課程教學中提供生動的教學案例。

1教學過程中強化學生創新創業能力的培養

如圖1所示,在本科生創新創業項目中,需要團隊具有項目選題-文獻檢索-實驗方案設計-數據獲取-數據分析處理-撰寫調研報告及學術論文等能力[8],因此在物理化學實驗教學中設計了實驗目的-實驗原理-儀器與試劑-實驗步驟和現象-原始數據收集-數據處理分析-實驗結果討論幾個部分進行相關的教學和能力培養。

1.1豐富的教學內容

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