工业工程在国内企业,尤其是大型企业的应用研究,作为一个具有很强的理论和实际意义的课题,被推到前所未有的显要位置。下面是我为大家整理的工业工程系研究 毕业 论文,供大家参考。
任务导向工业工程实践研究
1实践过程
小组成员进入企业生产现场实地观察、观测、搜集与企业相关的文档资料,并多次与企业相关部门负责人讨论,通过与企业生产现场6S管理的标准做对比(例如生产现场作业地面和容器货架的标准要求:地面物品摆放时应有定位、标识,地面应无污染、无积水、无油污、无卫生死角、无杂物、主干通道畅通,标志线清晰、区域划分合理,区域线与标识清晰无剥落、安全警示区划分清晰并有明显的警示标志、容器、货架本身标识明确,无过期及残余标识等、容器、货架无破损及严重变形等),发现生产现场生产线工位器具定置以及生产线功能区域划分等方面存在很大的问题,因此企业生产现场成为我们的重要目标,经过反复研究最终我们把调查对象锁定在生产现场的中层领导和生产现场基层工作人员。
1.1基层工作人员调查
根据对企业负责人的访谈,我们发现生产现场存在问题具有代表性的有以下几个部门,机加车间、装配车间、连杆车间、动力处和物流处。我们小组分别针对这几个重点部门,并且运用工业工程基础、精益生产、统计学的相关知识,设计了6S管理问题调查问卷。对调查问卷做出以下要求:问卷设计的方面有整理、整顿、清扫、素养、办公室清洁和安全。对于整理方面,主要从作业场所、休息区和物品摆放情况展开;整顿方面,从物品的定位、标识问题进行调查;清扫重点从作业场所、设备完好情况、通道线、周转车、周转器具和动力总成出库、零部件入库进行;素养,主要从工作人员的着装、个人行为习惯、休息室的环境和工作人员食堂就餐环境就行调查;办公室清洁从工作室的固定物品摆放情况、文件资料的摆放以及室内的卫生等进行;而安全问题主要从工作人员的 安全 教育 知识掌握情况进行调查。问卷设计内容,一部分是属于被调查者能够直接回答比较浅显的内容;另一部分是需要被调查者经过仔细思考才能得到的内容,这部分的问卷设计就是符合5W2H的应用 方法 。之后分别对五个典型部门的生产现场基层工作人员进行问卷调查,成功发放调查问卷,并对问卷进行统计汇总,与企业生产现场6S管理的标准做对比。
1.2企业相关负责人调查
对现场工作人员展开问卷调查的同时,我们小组成员对机加车间、装配车间、连杆车间、动力处和物流处五个典型部门相关负责人进行了交谈。通过交谈,了解企业生产现场管理中存在的问题:上级任务下达的及时性、基层工作人员完成作业的有效性之间存在的矛盾,生产现场管理政策执行力度不到位,管理制度不完善、检查部门之间的互检性差、作业现场无效劳动人员普遍存在,生产无计划以及物料浪费严重等。并依据企业相关文件资料介绍,更深层次的发现问题,以便提出高质量的解决对策。
2 总结
本次调研达到了6S管理改善管理的目的,企业在实施改进 措施 时取得了一定的效果。这次实践提高了学生的 社会实践 能力,增强了运用知识解决实际问题的能力,有利于对理论知识的转化和拓展。
神经人因实验工业工程论文
一神经人因实验在工业工程学科中的应用
Kim等将影响生产系统的因素主要分为四大类,即人的因素、技术因素、结构因素和任务因素,并认为其中人的因素处于系统中四大因素之首的地位。当今的生产系统要能在新的复杂环境下进行有效决策和响应,应当对人的因素投入更多新的研究技术。这其中就包括神经人因实验的技术。神经人因实验以其能深入人的大脑思维和身体的生理反应层面所表现出的优势在工业工程领域备受瞩目。目前,各国学者在尝试运用神经人因实验来研究工业工程学科中的各项主题,神经人因学的提出者Parasuraman将神经人因实验的发展方向主要归纳为:多任务下脑力负荷的研究、个体认知差异的研究等。工业工程学科的实验教学与研究正由过去主要运用传统的行为学的研究方法向主要运用现代的神经人因实验的研究方法转变。
1神经人因实验在多任务脑力负荷研究中的应用
脑力负荷,是指工作者为达到作业标准而付出的注意力大小,其影响因素包括工作任务量的大小、工作时间要求、工作者素质和能力要求、工作者工作意愿以及工作环境和由环境引发的工作情绪等。在当今高度现代化的生产中,生产人员从过去大部分需要自己手工操作机器设备到现在更多地是监控自动化系统的运行。分布式的大型生产系统要求监控者管理更多的机器设备,各种工作任务以并行的方式将各种信息传送给高级的人机交互集成系统,人机交互集成系统将信息融合后以各种通道的方式呈现给监控者。在这种分布式的多任务并行处理的生产模式中,监控者需要监控大量的机器设备,感知和分析各种类型的数据信息,其脑力负荷较过去成倍增长,传统的行为学实验已经难以对多任务下的平行加工进行研究,而神经人因实验恰能对由过去经典的聚焦型注意转向分散型注意的多任务下脑力负荷进行有效测量。神经人因实验针对工作者在多任务监控过程中涉及到的对多种工作信息的自动感知、选择性注意以及敏捷操控,能够有效度量同时应对多项工作任务的脑力负荷。近年来,在工业工程的人的因素研究领域中,北京航空航天大学的人机与环境工程系运用神经人因实验系统地开展了多模式飞行模拟任务下飞行员的脑力负荷测量与评价。实验人员使用脑电的事件相关电位实验技术,选取听觉失匹配负波脑电成分为实验指标,采用oddball的神经人因实验范式,将听觉失匹配理论用于飞行员的脑力负荷评价中,在9种模式的飞行模拟任务条件下进行飞行员的脑力负荷测量,通过让被试者完成模拟飞行任务的同时,测试非注意条件下飞行员的听觉失匹配指标,得到脑力负荷与脑电的听觉失匹配负波同向变化的规律,为飞机座舱显示界面的设计提供了依据。除了航空领域,神经人因实验也能应用于道路交通、船舶航行、高危行业工作人员的脑力负荷度量。
2神经人因实验在个体认知差异研究中的应用
工业工程学科的主要任务是要对生产及服务系统中的人、机器、物料、环境和信息进行整体设计、评价和优化,在这些过程中,个体认知差异在感觉、动作和情绪过程中形成对各项任务的胜任力和局限性,由此产生的人的不同行为作用于技术系统和环境系统,最终影响整个系统的工作绩效。Karwowski从“人—技术—环境”3个系统之间的关系出发,认为人的不同行为是整个系统工作的核心,因此个体认知的差异是工业工程研究的重点。由于过去受实验技术条件的限制,对于人体认知的差异只能从外在行为学观察的角度进行实验。随着对被试的无损伤的神经测量技术的进步,神经人因实验现在能在大脑思维的层面从人的内在生理数据采集出发,进行基于人的生理与心理分析的个体认知差异实验。近年来,众多学者开始引入神经人因实验的技术,针对个体认知差异开展工作过程中个体和群体的心理与行为反应规律的研究。浙江大学神经工业工程团队通过采用神经人因实验中的事件相关电位技术,进行工作人员对安全标志信号词的感知和评价的神经过程实验。研究发现:人对安全标志信号词的处理过程分为早期感知和信息评价两个阶段,安全标志信号词的主观风险感知存在差异,不同的安全标志信号词能够传递不同的风险信息,人对安全标志信号词的认识会受到情绪的影响。这些研究结果为安全管理中的安全培训、安全标志信号词的设计及使用提供了依据。神经人因实验将在 系统安全 、产品可用性、职业安全等领域的个体认知差异研究方面有着广泛的应用前景。
二神经人因实验实例神经人因实验的过程
一般分为实验前的实验设计、实验实施和实验后的数据处理和分析。相较于以往的工业工程实验,神经人因实验的不同之处在于:在实验前的设计阶段,要根据实验目的选取合适的神经实验技术,比如事件相关电位技术、生物反馈技术、眼动技术、功能性核磁共振技术、脑磁技术、近红外脑成像技术等。在明确了具体的神经实验技术后,采用相应的实验范式设计实验,比如go-nogo范式、oddball范式、等概率范式、n-back范式等。在实验过程中,需要严格按照神经实验的国际规范开展神经人因实验。实验后要根据神经实验的统计分析方法进行神经测试数据的统计分析,在此基础上进行讨论并得出神经人因实验的结论。下面以笔者开展的一例关于船舶数字化界面测试的神经人因实验来展现神经人因实验的一般过程和方法。该实验使用真实的海洋工程船拖缆机的自动化控制界面作为刺激材料,通过模拟拖缆机的现实工况,让被试者在执行监控拖缆机卷筒转速变化任务的同时,感知自动化控制界面中的事故报警信号的变化,通过认知神经实验测试应急人员对事故报警信号的反应能力,从大脑思维的层面直接揭示船舶操作人员在事故信号变化下的应急反应机理。
1实验前准备
参考神经人因实验中关于视觉失匹配的论文,实验被试的数量分布在8~12名。本实验选择12名健康人员参加实验(6位男性,6位女性,年龄24~30岁,平均年龄25.5岁,均为右利手),所有被试者实验前24h内未曾服用镇静催眠药物或者精神活性类物质。均向每位参加实验人员支付了被试费(20元/h)。每位被试均具有正常的视觉敏锐度和正常的色彩分辨力。本实验遵守《赫尔辛基宣言》,每位被试在实验前均签署了实验信息的知情同意书。被试在充分理解实验内容和进行练习后进行正式实验。实验刺激材料由E-Prime0软件编写和呈现,刺激材料采用的是海洋工程船拖缆机的自动化控制界面,显示于19寸液晶 显示器 中央。所有刺激材料的大小、亮度、对比度等指标一致。在实验刺激材料中,界面中央的数字表示拖缆机在正常工作情况下的卷筒速度为7.5m/min,界面两侧的图形符号代表拖缆机的系统压力报警信号,正常状态下为绿色,形成实验的标准刺激。异常报警时为红色,形成实验的偏差刺激。界面中的报警信号有5种类型的变化,分别为颜色、持续时间、朝向、形状和大小的不同变化。5种类型刺激融入一个完整的oddball实验范式中,在同一实验环境下测试这5种类型刺激变化下被试者的视觉失匹配指标。
2实验过程
实验在隔音、光线事宜和电磁屏蔽的房间中进行,被试者取舒适坐位,距离显示器1m。被试者被要求注视屏幕中的拖缆机控制界面。界面中央为拖缆机在工作情况下的卷筒速度,正常状态下为7.5m/min,超过允许的速度范围后,要求被试者尽快和尽可能准确地进行相应的反应动作,规则为:当速度由7.5增大为7.9时按键盘“Z”键,当速度由7.5减小为7.1时按键盘“/”键。这一工作任务代表拖缆机的监控者对卷筒工作速度的实时调整。在实验的过程中,被试者被要求专心完成拖缆机卷筒速度的监控工作,忽视界面两侧系统压力报警信号的变化。界面中央数字的变化与两侧报警信号的变化无关联性。通过这一设定,形成对报警信号的非注意,真正做到对任务不相关的刺激材料变化的视觉失匹配的检测。实验包括3个块(Block),每个块开始的前15个刺激为标准刺激,以形成一个记忆模板。每个块之间有一个休息过程,中间休息的过程由屏幕中的休息提示呈现,被试休息好后,按空格键继续。整个实验用于记录和分析的标准刺激有450个,每种类型的偏差刺激各有90个。整个实验大约用时18min。
3实验后数据处理和分析
使用脑电分析软件对实验数据进行离线分析。首先对原始脑电数据进行DC校正,然后进行脑电预览,拒绝具有明显漂移或杂质的脑电数据。接着去除眼电对 其它 导联数据的影响。然后进行脑电分段,分析时程为刺激后400ms,基线为刺激前100ms。接着进行基线校正,然后去除伪迹,波幅大于±100μV者被视为伪迹去除。接着分别对标准刺激和各类偏差刺激的脑电进行分类叠加平均,然后进行20Hz无相移低通数字滤波,最后将偏差刺激与标准刺激相减,得到视觉失匹配脑电波形(时间窗口:150~200ms)。统计分析时采用SPSS17.0统计软件对视觉失匹配数据采用重复测量方差分析,因素分别为视觉失匹配类型(颜色、朝向、持续时间、形状、大小)×大脑半球(左、右)。可采用Greenhouse-Geisser法进行校正。分别列出了五种视觉失匹配的均值、标准误差和95%置信区间。描述性统计结果显示,视觉失匹配脑电波幅由大到小排列依次为:朝向偏差引起的失匹配、形状偏差引起的失匹配、颜色偏差引起的失匹配、持续时间偏差引起的失匹配和大小偏差引起的失匹配。根据球形检验(Mauchly’sTestofSphericity)的统计结果,Mauchly的W=0.451,Sig.=0.592,表示各组间的方差矩阵接近相等,故接受球形假设,应接受“SphericityAssumed”的分析结果:各类型视觉失匹配脑电数据的重复测量结果之间的差异显著(F=193,p<0.05);大脑左右半球间的差异不显著(F=336,p>0.05);“视觉失匹配类型”与“大脑半球”的交互作用差异不显著(F=1.296,p>0.05)。根据实验的重复测量方差分析结果和脑电图(见图1),五种类型的视觉失匹配的主效应差异显著。实验结果说明采用oddball实验范式在同一个刺激序列中,不同类型的自动化控制界面的报警信号分别成功诱发出相应的视觉失匹配脑电波;各种类型的视觉失匹配之间的差异显著,视觉失匹配脑电波幅由大到小排列依次为:朝向偏差引起的失匹配、形状偏差引起的失匹配、颜色偏差引起的失匹配、持续时间偏差引起的失匹配和大小偏差引起的失匹配。2D脑电电位分布图可看出,视觉失匹配在人脑的颞枕区最为明显。根据实验结果,可以指导设计人员在设计自动化控制界面时,优先选用视觉失匹配强的信号作为自动化控制界面的安全报警信号,以提高安全报警信号的感知效果,从而提升人—机系统的应急反应能力。
三结语
神经人因实验以其能深入探究生产作业中人的生理和心理的技术优势而在第三代工业工程的实验教学中占据重要地位。相较于以往工业工程以行为观察和问卷调查为主要手段的实验技术,神经人因实验不仅能有效将人的认知过程与行为过程相分离,避免认知与行为两者在实验测度上互相混淆,而且能研究工作中的人的内隐行为,解除人类内部认知过程的黑箱,通过神经人因实验揭示生产信息加工中各环节内隐行为的认知机理。因此,神经认知实验借助最新的神经测量技术手段和设备,突破过去工业工程实验教学的局限,满足第三代工业工程的教学与研究要求。随着当今生产自动化的程度日益提高,人机系统中的人的因素逐渐成为系统优化的瓶颈,随之而来的是人的注意力分散、警戒水平下降、人误概率增加等一系列问题凸现。神经人因实验能有效进行多任务下脑力负荷、个体认知差异等研究,揭示上述问题形成的机理,提供测度和评价指标,为改进和优化薄弱的人的因素提供客观依据。神经人因实验有其自身独特的研究方法和过程。本文通过一例具体的关于船舶数字化界面测试的神经人因实验展现了该类实验的实验范式选择、实验数据采集与分析等一般过程和方法。
本科生培养模式下工业工程论文
1国内外工业工程本科生培养模式对比
1.1国外工业工程专业本科生培养模式
美国佐治亚理工学院在1924年建立了工业与系统工程系。他们认为,在当今信息社会中,传统的工业工程专业技术已经不能满足现代制造业和服务信息系统等企业的分析、设计和改善等多方面需求,只有借助计算机技术才能更好地发展工业工程技术。通过调整工业工程本科生的培养模式,更好地为社会提供具有复杂系统的监测控制和优化能力的工业工程师。该校重点培养学生的专业技术,开设众多具有特色的专业课程,其中包括:基础统计方法学、工程经济学、质量工程、随机制造与服务系统、仿真系统、供应链建模概论、工业工程建模、工程优化、健康系统概念、人机集成系统设计、物流学、技术预测与评价、机器人与自动化数据采集应用等课程。英国诺丁汉大学的工业工程专业主要开设制造工程和管理专业有关课程,他们致力于培养制造和管理工程师,使之能够通过生产和管理等措施达到降低生产成本、改进产品质量和提高生产率的目标,从而保持并提高企业的竞争力。第一学年主要安排制造工程和管理的基础课程以及分析方法的课程。第二学年制造工程领域的课程包括基于制造的设计模块,自动化模块和制造过程模块;管理领域的课程主要有工业关系模块,质量工程模块以及商业会计模块。在第三学年,学校安排了广泛的选修课程,使学生可以根据各自的 兴趣 爱好 选择所修课程。而在第四学年,诺丁汉大学加强了实践教学,通过与众多企业建立合作关系,为学生安排与本专业相关的实践活动,对实际研究项目进行调研、分析和答辩,进一步培养学生应用专业理论知识解决实际问题的能力。
1.2国内工业工程专业本科生培养模式
上海交通大学的工业工程专业设置在工科院系,学生具有扎实的专业技术,有较好的工科基础,不仅掌握工程专业技术还掌握计算机、管理和工业工程专门技术,是社会急需的既懂技术又擅长管理的复合型专业技术人才,主要研究方向包括:
(1)生产与服务系统工程;
(2)现代物流工程;
(3)生产与服务系统规划、设计与控制;
(4)质量与可靠性工程。但是,学校安排的实践课程和去企业实习课程少,学生动手实践能力不足。天津大学工业工程专业隶属于管理学院,这种模式的专业基础为管理学、管理经济学、系统工程学、运筹学和一门工程学科(以机械工程为主)。本科毕业生需掌握工作研究、生产计划与控制、先进制造系统、物流工程、质量管理与控制、工程经济学、成本控制、人因工程和管理信息系统等工业工程专业知识和技能,成绩合格毕业授予管理学学士学位。其专业培养目标是旨在培养具有管理学、经济学和系统工程理论与方法的坚实基础,懂得自然科学和社会科学的基本理论,拥有扎实的专业工程技术。
主修课程:管理学、 市场营销 学、运筹学、应用统计学、经济学、企业 财务管理 、会计学、管理信息系统、经济法、工程经济学、系统分析、机械设计基础、现代制造技术、基础工业工程、质量管理、成本控制、生产计划与控制、精益生产、物流工程、可靠性工程、人机工程学、实验设计、制造系统仿真、工业工程应用与实践等。由此可见,学校基础课程比例高,而专业工程类课程比例较少。
由上述典型高校工业工程培养模式可知,我国高校工业工程专业的课程设置中管理类课程所占比重较高,而国外高校的工业工程专业课程安排大多以工程学科内容为主,管理类内容为辅。从专业实践能力来看,美国高校的工业工程专业更注重培养学生的实践动手能力。许多学校都安排了与机械有关的工厂实习和实际项目研究等方面的学习,使学生有机会获得生产第一线的基础 经验 ,不仅为以后工作打下了良好的基础,也使学生对所学专业内容有了具体的认识,对以后学习工作都有很大帮助。学习最终是为了投入实践,我国的工业工程专业也应该进一步加强学生实践能力的培养,真正做到理论与实践相结合,为国家和社会培养出优秀的工业工程专业人才。
2对国内高校的几点教学建议
根据各大高校的调查研究,我国现存教学方案存在以下不足: 教学方法 古板;教学实践环节薄弱;课程结构不合理;学生学习目标不明确。针对以上不足,现提出以下改革建议:(1)大力推行以学生为主体的启发式教学,改变学生思维模式。在国外经济发达国家,实行以学生为中心的启发式教学,以启发学生的思维为核心,促进他们生动活泼地学习,而我国采取的是以教师为中心的灌输式教学。启发式教学的特点是调动学生的主动性,启发学生独立思考,发展学生的 逻辑思维 能力。美国本科教育采取启发式互动教学方法,教师提问,学生分组讨论。只有每个学生都积极地进行讨论,才能真正参加到学习过程中。他们把学生在课堂上的活跃度作为平时考核很重要的一部分;
(2)将课程设计作为考核科目,锻炼动手能力。首先,手的操作不仅可以促进视觉、触觉、感知能力的发展,还可以增加身体协调性。其次,通过动手设计,可以掌握其产品原理和方法,对理论的理解更加深刻。再次,通过具体的实践操作把知识从课堂延伸到具体研究项目的执行、完成,为未来的学习、工作做好准备;
(3)实施开放式教学,完善课程结构。开放式教学的核心是学生自主探究,主动参与学习到过程中,突出展现了学生的主观能动性。教师在教学过程中不只是注重学习内容,重要的是从学生的实际需求和兴趣爱好出发,让学生选择所学内容,培养积极价值观。目前,开放式教学主要采用案例教学、项目教学和模拟教学等多种开放性的教学方法。案例教学法,一般来源于真实的生活环境,通过相似的组织结构、人员关系与时间,运用同样的资源约束、竞争压力、数据和信息,从总体战略的角度出发,培养学生的政策观点和解决实际问题的能力。
项目教学法,由学校和企业合作组成小组,深入实践第一线,在解决实际问题的同时,学习如何运用已有的知识,在实际操作中获取解决问题的能力。模拟教学法是计算机虚拟现实技术的使用,通过模拟企业实际的情况以及所面临的市场环境的复杂流动,来制定相应的营销策略,以培养学生解决问题的能力。在国外,一些知名大学几乎没有统一教材,学生也没有统一的课本。
教师总是想方设法地挑选最新的、最有发展前途的、就业率最好的内容来进行教学。毫无疑问,不局限于教材、注重实践能力培养的开放式教学更容易培养出适合社会需要的人才;(4)加大工厂实习力度,明确学习目标。注重理论教育的高校,很多学生不知道所学习的知识到底可以用在何处,以致最后渐渐失去了兴趣,没有了学习目标和学习动力。学校可以结合学生的就业,有针对性地选择典型的行业和企业,尝试建立校外实习基地。在学习过程中引导学生对企业生产经营中存在的实际问题进行分析,提出改革方案,实现校企共赢。
3结语
通过对国内外高校工业工程本科专业人才培养模式的对比研究,从而了解到国内外在工业工程专业人才培养上存在课程设计、培养目标等方面的差异,找出我国高校现存的工业工程专业人才培养模式的不足之处。从而调整现有工业工程专业的培养计划,不断优化培养方案,为制定和完善符合现代工业工程发展的专业人才培养模式提供参考。
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1、题目:毕业论文题目应简洁、明确、有概括性,字数不宜超过20个字。
2、摘要:论文摘要应阐述学位论文的主要观点,说明本论文的目的、研究方法、成果和结论。尽可能保留原论文的基本信息,突出论文的创造性成果和新见解。摘要以500字左右为宜,要有高度的概括力。
3、关键词:关键词是能反映论文主旨最关键的词句,一般3-5个。关键词之间需要用分号或逗号分开。
4、目录:目录既是论文的提纲,也是论文组成部分的小标题,应标注相应页码。
4、正文:专科毕业论文正文字数一般应在5000字以上,本科文学学士毕业论文通常要求8000字以上,硕士论文可能要求在3万字以上。毕业论文正文:包括前言、本论、结论三个部分。
前言是论文的开头部分,主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识,并提出论文的中心论点等。本论是毕业论文的主体,包括研究内容与方法、实验材料、实验结果与分析等。结论是毕业论文的收尾部分,是围绕本论所作的结束语。其基本的要点就是总结全文,加深题意。
7、注释:在论文写作过程中,有些问题需要在正文之外加以阐述和说明。
8、致谢:简述自己通过做毕业论文的体会,并应对指导教师和协助完成论文的有关人员表示谢意。
9、参考文献:在毕业论文末尾要列出在论文中参考过的所有专著、论文及其他资料,所列参考文献可以按文中参考或引证的先后顺序排列,也可以按照音序排列。
10、:对于一些不宜放在正文中,但有参考价值的内容,可编入附录中。
毕业论文致谢本论文是在导师**教授和**研究员的悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识,严谨的治学态度,精益求精的工作作风,诲人不倦的高尚师德,严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远
应用化学是介于理科与工科之间的一门理工结合型学科,应用化学专业的毕业生可服务的社会领域非常广泛。下面是我为大家整理的应用化学毕业论文,供大家参考。
摘要:在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。
关键词:应用化学;实验
1应用化学实验课程现状
从实验教学内容来看,大体上分为三个部分:其一,典型的物质合成,占实验教学内容的13.3%,从教学范畴上属于有机化学实验教学内容,不利于学生应用化学实验的开展;其二,系列产品的配制实验偏多,占实验教学内容的46.7%,咋一眼看上去,内容较为丰富,但都属于同一范畴,造成实验类型单一;其三,提取类实验,占实验教学内容的20%,操作方法基本上相同,很难体现出应用化学实验的真正目的。另外,从学科与地方经济发展的角度考虑,包头隶属于稀土产业的主产地,国家中长期发展纲要中,把内蒙古定位成国家重要的能源基地,尤其是在化工行业中尤为突出。然而,从应用化学实验教学内容来看,并没有突出化工行业中典型流程的分离,脱离了地方产业的发展,违背了应用化学实验在人才培养方法中的重要地位。同时,从大的环境来看,高校从事应用化学专业相关的人员很多,但在这个领域中具有技术型的人才偏少,往往因设备、技术和资金等原因只停留在理论阶段,很难实现校企合作,时间长了,理论就会偏离实践。鉴于以上原因,我校化学学院在12版人才培养方案修订的同时,着重对应用化学实验教学内容进行了改革,强化高校与地方产业的联系,重点突出校企合作平台建设,丰富应用化学实验教学内容。
2应用化学实验课教学内容改革
2.1实验教学课时的变动
按照化学学院12版人才培养方案的修订,对于应用化学实验教学内容修订正处于尝试与完善阶段,在人才培养方案修订的同时,兼顾多方面考虑,将原有应用化学实验90课时,缩减为35课时,并且由原来的两学期变成一学期。在应用化学实验教学内容完善并走向正常化运行时,进一步修订补充应用化学实验教学课时,真正实现应用化学实验教学对应用化学专业学生走向社会的需求。
2.2实验教学内容的转换
对于应用化学实验教学内容的改革,我们在吸收原有实验教学内容的基础上,积极与周边化工企业、煤化工企业和环保局等多次接触,一方面了解这些企业岗位群体的实际需求以及对毕业生的要求,另一方面积极学习这些企业对化工原料、煤化工以及环境监测等方面的技术,组织相关专业任课教师依据应用化学实验课程改革要求,结合企业生产环节,充分调研,再通过相关文献检索与其他院校开设应用化学实验教学内容进行对比,初步对应用化学实验教学内容梳理为四个方面。就稀土元素分离与提取模块而言,学生在掌握基本无机化学实验的基础上,通过分层次教学手段,强化学生实验技能的培养,建立与地方稀土企业的密切联系,如与当地金蒙稀土集团有限公司和稀土研究院搭建校企合作平台,让学生形成实验—实践—再实验三者循环模式(见图1),杜绝因课堂实验教学的单一性和程序化给学生实验造成不良的惯性学习习惯。煤化工实验模块,也是应用化学实验尝试引入教学环节的新举措。最近几年来,随着包头新型煤化工企业相继入驻,对煤化工类的人才需求越来越多,学校也非常重视与这些企业的联系,每年利用化工专业见习和专业实习机会,加大拓展实习基地的建设,目前已经与内蒙古乌海化工、鄂尔多斯大陆新区的煤制天然气和煤制油等大型企业建立了良好的合作关系。有必要尽快将煤化工实验模块引入到课堂教学中,除建立以理论教学促进实验教学体系以外,还应建立以实践基地建设来完善实验教学的新模式。既丰富学生教学实验内容,又能为相关用人企业培养具有专业背景的人才,实现学校与企业,企业与学生,学生与学校互利双赢的金三角格局。环境检测与分析模块是结合当前国家重视环境保护,促进生态环境建设而提出的。包头具有丰富的煤炭资源,新型的能源化工企业规模正在逐步扩大,对节约资源、实现环境与效益双赢的意识也越来越高,环境治理与检测相关专业的人才也逐步受到重视。但从现实来看具有这方面的专业人才相对匮乏。为此我们在应用化学实验教学中加大环境监测与分析方面的教学内容,进一步拓宽学生视野,掌握一定的专业技能,为社会输送可用人才。
2.3实验教学设备的完善
在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。对于一些大型的、一时无法满足教学实验的仪器,采取积极与临近科研院所沟通的形式,转移课堂教学,通过现场学习的方式进一步完善应用化学实验教学体系。目前,按照我校12版人才培养方案的修订,结合多方面的努力,应用化学实验教学内容已经修订完成。以11级的学生作为研究对象,正在实施运行当中,根据学生的反馈与实际教学效果,反响很理想。当然,在实际实验教学中也发现一些问题,正在积极总结经验,争取进一步完善应用化学实验教学改革。
参考文献
1、应用化学专业建设与实践研究张群正化工高等教育2004-09-30
2、走理工融合之路 培养应用化学专业高素质创新人才杨屹; 陈咏梅; 白守礼; 许家喜; 李蕾; 李保山中国大学教学2013-07-15
摘要:经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。
关键词:应用化学;仪器
1仪器分析实验课程设置
1.1课程设计理念
“仪器分析实验”是应用化学专业必修的基础课程之一,它是分析化学不可分割的重要组成部分。通过本课程的学习,学生比较系统地掌握仪器分析的基本理论和操作,能根据不同仪器的性能、不同分析对象选择合适的分析方法。能够运用分析技术解决生产和科研的实际问题,并初步具备从事仪器分析方面研究工作的方法与能力。为此,我们的设计理念是“夯实基础,综合训练,创新提高,实践应用”。“夯实基础”要求所有学生都要完成基础性实验,加深理解仪器分析的基本原理,掌握大型仪器的使用方法;“综合训练”是指每个学生必须完成部分综合性实验,能够综合运用所学的知识和各种仪器分析测定实际样品,掌握常用的样品前处理方法;“创新提高”是指学生自主选择1-2个创新性实验,课下完成,针对生产生活实际中的某个问题,查阅文献,设计实验方案,优化实验条件,得到产品,进行表征或测定,并评价其使用效果,无论成功与否,都要给出合理的解释。通过这样的训练,可以培养学生的问题意识和创新能力,为下一步毕业论文和今后的研究生学习奠定基础。“实践应用”是指学生通过见习实习,加深理解课堂上所学的知识;更重要的是利用学到的基本理论和分析方法去解决生产生活中遇到的实际问题,增强综合应用能力。
1.2课时安排
在2011版应用化学专业培养方案中,仪器分析实验在第5学期与仪器分析课同时开设,安排在无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验等基础课程之后,48学时,开设12个实验项目,教学大纲提供了26个项目,其他实验项目作为开放实验,供有兴趣的学生课下完成。
1.3课程体系
近年来,我们紧紧围绕应用型人才和创新型人才培养目标,按照仪器分析实验的要求,课程组以教育部精品课程建设宗旨为指导,以学生实验能力和创新能力培养为切入点,对仪器分析实验课程目标和教学内容进行了一系列改革,形成了相对独立的由基础性、综合性与创新性实验以及实践实训构成的课程新体系,体现了从易到难、从简单到综合、从基本技能训练到创新能力养成的认知发展规律。
(1)基础性实验
共有8个基础性实验,其中6个为必做实验。该类实验针对基本的分析方法,选择常用的仪器,开设较为简单的实验,目的是让学生学习和掌握大型仪器的使用方法和基本操作,了解仪器的基本结构,学会记录和分析处理数据,为养成良好的科学素养打下基础。通过第一层次的实验,强化了学生的动手能力和操作技能,并为后续实验奠定了基础。
(2)综合性实验
2个综合性实验为学生必做实验,其余10个为选做实验。综合性实验包括样品前处理和分析测定两部分。目的是让学生进一步熟悉原有仪器的使用,学习新型仪器的操作,如气质联用仪、液质联用仪、X-射线衍射仪等,掌握常用的样品前处理方法,培养学生综合运用知识解决问题的能力。
(3)创新性实验
该类实验难度较大,教师精选生产生活实际中的问题,只给出实验要求。学生必须进行社会调查、查阅文献、设计方案、独立完成实验、分析数据、得出结论。这类实验以开放性实验开出,与大学生创新训练项目、教师科研课题相结合,培养学生的创新能力和科研意识。
(4)实践实训
为了实现应用型人才的培养目标,课程组非常重视学生的实践实训工作,积极开展第二课堂。结合环保主题开展临沂市水质调研、土壤中重金属污染情况的调查,对水质的各种指标和土壤中重金属离子的含量进行测定。学生查阅文献设计方案,不同小组可以选用不同的仪器进行测定,进一步熟悉气相色谱仪、液相色谱仪、ICP-OES光谱仪、原子吸收光度计和原子荧光光度计的使用,掌握样品的前处理方法。比较不同小组的测定结果,并与国家标准对照,确定水或土壤是否被污染。2011年,我们组织的临沂大学沂河水质调研团获山东省暑期“三下乡”社会实践优秀服务队。充分利用现有的实习基地组织学生进行参观学习或实习,在实践中开阔视野,学习了解先进的分析仪器。学生在学习仪器分析之前,接触到的分析仪器都是玻璃仪器,复杂一点的就是紫外-可见分光光度计,所以对于大型仪器非常陌生。开始新课前,我们组织学生分组到仪器分析实验室和分析测试中心,见识将要用到的大型仪器,对于学校没有的较先进的仪器,就带学生去实习单位参观,了解分析化学的应用领域,大型仪器在现代分析中的重要地位,明确仪器分析要解决的问题,让学生带着实际问题学习,增强学习的目的性和针对性,提高学习效果。教学结束时,部分有兴趣的学生,可以再去实习基地见习或实习1~2周,用学到的知识去解决问题,对实际样品进行处理和测定,深刻体会学有所用、学有所成的道理。大四下学期,所有的学生都要去基地实习2-3个月,实习期间,学生进行系统的训练,从设计方案,到优化条件,最终建立一种灵敏度较高、选择性较好的分析方法,或者对已有的方法进行改进,在校内教师和基地老师的指导下完成毕业论文。
2仪器分析实验课程内容
为了适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要,我们积极吸收行业企业参与课程内容和课程体系改革,临沂市环境监测站、临沂市出入境检验检疫局、临沂市产品质量监督检验所、临沂市药品检验所等监测部门、山东金正大生态工程股份有限公司、鲁南制药集团股份有限公司、天津药明康德新药开发有限公司、山东潍坊润丰化工有限公司等企业对仪器分析实验项目的设置提出了修改建议。我们主要从以下几方面对实验内容进行了修订。
2.1从生产生活实际出发选择实验内容
仪器分析实验教学的内容要贴近生活、生产实际,强调知识的应用和内容的开放性,这样才能激发学生的好奇心,从而引起对实验的兴趣。讨论问题不能一味地从理论知识开始,应注重从与知识相关的应用和技术以及社会的角度进行思考,从项目(主题)及应用性的问题出发,根据需要合理选择实验内容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以选择头发中微量元素含量的测定,双波长紫外分光光度法测定复方磺胺甲恶唑片中磺胺甲恶唑含量,循环伏安法可以选择各种饮料中葡萄糖含量的测定,既保证了实用性,又增加了前处理的内容。对于社会上出现的一些热点问题将其有选择性地融入仪器分析实验教学中,如假药的检测、苏丹红及三聚氰胺的分析等此类探索研究性实验,作为开放性实验,对一些有浓厚兴趣且基础较好的学生单独开放。学生通过实验可以体会到仪器分析实验在社会生产和生活中的巨大作用,以及给社会生活带来的便利,并且认识到,如果不合理地利用科学技术,它会给人类带来危害,甚至是灾难,让学生关注与科学有关的社会问题,增强社会责任感。
2.2删除陈旧的内容,增加新技术新方法
传统的仪器分析实验内容多是一些验证性和低层次的常规实验,与现代实验方法技术和现实应用等相差较远,无法调动学生学习实验课的兴趣和积极性。在实验课的教学过程中,必须结合科学发展前沿介绍本学科的新理论、新方法,以及本学科与其他相关学科的关系。以基础理论为主线,以典型的实验为重点,以实际操作为核心,在集中讲授研究成熟、应用性广泛的仪器方法的同时,要让学生通过查阅文献,掌握现代仪器理论的最新动态,了解本学科涌现的新知识、新技术、新方法,使学生受到现代科学技术的熏陶。基于这一想法,我们增加了有关新仪器、新方法、新技术的实验,如“吹扫捕集-气相色谱/质谱法测定水中苯系物的组成”、“松果菊中组分的LC/MS分析”、“流动注射化学发光法检测DNA”、“基于纳米金比色分析法测定中药材中的汞离子”等。
2.3提高综合性实验和创新性实验的比例
不少学生希望老师把更多的思维空间留给他们,让他们有独立思考的机会。为此我们尝试把学生的一些基础实验设计成研究型实验,把科学前沿领域的知识引入学生实验中来,增加创新性实验,旨在调动学生的积极性,培养学生的综合能力。例如“HPLC法测定中药材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌剂含量”、“叶绿素的提取分离及叶绿素金属络合物的合成与鉴定”、“固相萃取-HPLC检测土壤中的三嗪类除草剂”等。通过实验,学生很好的掌握了样本的提取与预处理,以及气相色谱、液相色谱、紫外-可见分光光度计、原子吸收分光光度计等仪器的使用和注意事项,初步具备了实验方案制定的能力,并对现代仪器的原理、结构和操作有了更深一步的了解。
2.4及时将教师的科研成果转化为实验内容
课程组教师坚持以教学为中心,教学与科研相互促进,积极开展科研工作,形成了几个较为稳定的研究方向:生命化学分析、纳米改性与传感、环境分析、天然产物分离与分析。课程组充分利用科研优势推动教学改革和实验内容的更新,部分教师的研究成果已经成为仪器分析实验的重要组成部分。例如,“流动注射化学发光法检测DNA”来源于生命化学分析研究方向,“毛细管电泳法测定阿司匹林中水杨酸的含量”、“松果菊中组分的LC/MS分析”等实验项目来源于天然产物分离与分析方向,“基于纳米金比色分析法测定水中的汞离子”、“稀土掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性的研究”来源于纳米改性与传感方向,“土壤中砷的形态分析”,“金属离子印迹聚合物的制备及水中镉离子的测定”等实验项目来源于环境分析化学方向。这些实验项目的实施,既完善了实验教学体系,又充实了实验内容,有助于学生了解科学研究的过程,激发参与教师科研课题的热情。
3结语
经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。紧跟学科发展前沿,力求教学内容科学先进,及时把新型的仪器手段、分析方法和教师的教学科研成果引入教学。教学过程中灵活运用多种教学方法,调动学生学习的积极性和主动性,学生的学习兴趣明显增强,动手能力和解决问题的综合能力显著提高,在各种大赛和科技活动中取得了优异的成绩。在山东省大学生化学实验技能大赛中获一等奖4人、二等奖7人、三等奖1人;在“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛中获二等奖5人、三等奖6人;6名学生获山东省优秀学士学位论文;27人在省级以上期刊发表学术论文;2012年,14人获国家级大学生创新训练计划项目,16人获校级大学生创新训练计划项目。
参考文献
1、浅谈应用化学专业实验教学改革与实践李凡修; 孙首臣; 邓仕英; 李克华实验室研究与探索2014-04-15