面向“卓越計(jì)劃”的無機(jī)化學(xué)教學(xué)改革探索

張春燕 羅建新 胡漢祥

（湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程學(xué)院，湖南 衡陽421002）

2009年12月教育部正式啟動(dòng)了“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”。湖南工學(xué)院在2011年成功入選教育部第二批“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”高校。無機(jī)非金屬材料工程是我校實(shí)施教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的專業(yè)之一。無機(jī)化學(xué)是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)卓越工程師教學(xué)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，承載著服務(wù)后續(xù)基礎(chǔ)和專業(yè)課程的功能，對(duì)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)骨干課程的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用，在整個(gè)課程體系中具有重要地位。正因?yàn)闊o機(jī)化學(xué)是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，老師面對(duì)的是剛剛步入大學(xué)、思維方式和學(xué)習(xí)方式仍然停留在中學(xué)階段的大一新生。同時(shí)，無機(jī)化學(xué)發(fā)展早、內(nèi)容多，而課時(shí)一般較少，學(xué)生學(xué)習(xí)壓力較大。為了減輕學(xué)生學(xué)習(xí)壓力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、順利推進(jìn)卓越計(jì)劃，針對(duì)卓越工程師培養(yǎng)要求和無機(jī)化學(xué)自身特點(diǎn)，作者在課程內(nèi)容、教學(xué)方式、考核機(jī)制等方面進(jìn)行了積極的改革探索，并在教學(xué)中加以實(shí)踐。

1 夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，突出實(shí)踐應(yīng)用

無機(jī)化學(xué)是無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)，其理論教學(xué)的基礎(chǔ)性不能忽略。其教學(xué)內(nèi)容非常豐富，主要包括化學(xué)基本理論和元素化學(xué)兩大類?；瘜W(xué)基本理論是化學(xué)和材料學(xué)科的基礎(chǔ)，真正起到承載其它基礎(chǔ)課程的奠基作用。其中，酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配合平衡、化學(xué)平衡、氧化還原反應(yīng)是分析化學(xué)化學(xué)的基礎(chǔ)，原子和分子結(jié)構(gòu)等是材料物理化學(xué)的基礎(chǔ)。盡管課時(shí)有限，但是這部分基礎(chǔ)內(nèi)容不能弱化，需要加強(qiáng)。但是，化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等部分內(nèi)容可以少講或不講（物理化學(xué)課程重點(diǎn)講解）。元素化學(xué)部分往往容易被大家忽略。對(duì)于無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)，特別是針對(duì)我校的傳統(tǒng)方向“水泥工藝學(xué)”的學(xué)生來說，元素化學(xué)特別是其中氧、硫、硅、鈣、鐵、鹵素等元素的結(jié)構(gòu)性質(zhì)尤為重要，與水泥生產(chǎn)息息相關(guān)。因此，在教學(xué)過程中要改變以往無的放矢，課時(shí)分配一刀切的狀況。

夯實(shí)基礎(chǔ)并不意味著理論知識(shí)的難度和深度，而是要突出理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合，為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。教學(xué)內(nèi)容要精選素材，加強(qiáng)針對(duì)性，注重實(shí)用性，以必需、夠用為度。突出對(duì)學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，堅(jiān)持理論性和實(shí)踐性的有機(jī)結(jié)合，使其符合卓越計(jì)劃專業(yè)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的需要。案例教學(xué)——結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例講解理論知識(shí)，是實(shí)現(xiàn)理論性和實(shí)踐性有機(jī)結(jié)合的一種教學(xué)方法。例如,在元素化學(xué)教學(xué)中，需特別強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)與環(huán)境、生產(chǎn)、生活的聯(lián)系；注意基礎(chǔ)理論在元素及其化合物各章節(jié)中的應(yīng)用與滲透，并對(duì)物質(zhì)的某些性質(zhì)規(guī)律加以適當(dāng)?shù)目偨Y(jié)；注意滲透工程意識(shí)，不僅介紹重要無機(jī)物的實(shí)驗(yàn)室制法，還適當(dāng)介紹工業(yè)生產(chǎn)方法。此外，注重知識(shí)的更新,將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)科前沿相聯(lián)系，把該學(xué)科的最新研究成果滲透到課堂教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在講課時(shí)增加無機(jī)化學(xué)中最新的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，如石墨烯材料、高溫超導(dǎo)材料、多孔晶體材料等與納米科技相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，提高近年來無機(jī)化學(xué)的新成果、新理論在教學(xué)中所占的比例，開闊學(xué)生的視野，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2 改革教學(xué)方式，做到因材施教

2.1 以學(xué)生為主體，實(shí)行啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)

人的求知欲和創(chuàng)造欲是需要外界激發(fā)的，作者在無機(jī)化學(xué)課堂教學(xué)過程中，提倡啟發(fā)式和互動(dòng)式教學(xué)方式，從根本上改變以往呆板的教師填鴨式教學(xué)模式。為使學(xué)生學(xué)透并且學(xué)以致用，結(jié)合每章教學(xué)內(nèi)容，授課前主講教師根據(jù)科研和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際提出一些實(shí)際科研或生產(chǎn)問題，啟發(fā)學(xué)生帶著實(shí)際問題聽課思考，并隨著教學(xué)內(nèi)容的展開，自己討論形成問題的答案。在整個(gè)過程中，教師起到引導(dǎo)作用，而學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體。例如，在講述沉淀反應(yīng)時(shí)，首先向?qū)W生提出：為什么沉淀反應(yīng)是工業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)重要反應(yīng)？什么是分步沉淀？什么是沉淀轉(zhuǎn)化？這類問題同樣讓學(xué)生們自由討論、自由回答，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，帶著問題去認(rèn)識(shí)所學(xué)的知識(shí)。經(jīng)過討論后為進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，告知大家，沉淀反應(yīng)在制備難溶化合物、除去溶液中雜質(zhì)和離子鑒定等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。在沉淀反應(yīng)過程中溶液pH的控制非常重要，舉例說明，如何除去1mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+？如何利用溶度積規(guī)則界定pH范圍？進(jìn)而提出分步沉淀概念，如在濃度均為0.010mol·L-1的Cl-和CrO4-溶液中加入AgNO3溶液，哪種物質(zhì)先沉淀？并以鍶鹽的生產(chǎn)為例講述沉淀轉(zhuǎn)化的概念。在整個(gè)教學(xué)過程中，采取案例教學(xué)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生才能真正理解無機(jī)化學(xué)沉淀反應(yīng)的內(nèi)涵和外延，才能利用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題。經(jīng)歷這樣的教學(xué)互動(dòng)，基礎(chǔ)理論與生產(chǎn)實(shí)際的結(jié)合，不僅讓所學(xué)的理論不再成為空中樓閣，而且又實(shí)實(shí)在在地增加了學(xué)生的工業(yè)生產(chǎn)知識(shí)。

2.2 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，切實(shí)做到教學(xué)相長

MOOC、愛課程、網(wǎng)易大學(xué)公開課、國家精品課程等網(wǎng)絡(luò)課程為學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)提供了新的途徑。同時(shí)，小木蟲等論壇上也有較多的無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)資源。此外，還有中國知網(wǎng)、維普等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫資源。如何利用好網(wǎng)絡(luò)資源，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力仍然有很大挑戰(zhàn)。多數(shù)學(xué)生面對(duì)豐富的網(wǎng)絡(luò)資源不知如何下手，有的只是走馬觀花式學(xué)習(xí)一下，缺乏系統(tǒng)學(xué)習(xí)，造成了資源的浪費(fèi)，有些精品課程點(diǎn)擊率極低。主要原因是學(xué)生自主學(xué)習(xí)和自我約束能力差，因此上課時(shí)需要教師正確引導(dǎo)，要教會(huì)學(xué)生如何利用網(wǎng)絡(luò)資源，適當(dāng)把一些優(yōu)質(zhì)課程的學(xué)習(xí)當(dāng)作課外作業(yè)。

如何充分的利用網(wǎng)絡(luò)資源？這個(gè)問題包括兩個(gè)方面：一是學(xué)生有沒有利用網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)力；二是學(xué)生有沒有利用網(wǎng)絡(luò)資源的能力。成立學(xué)習(xí)興趣小組，以3～5個(gè)學(xué)生為一組。教師定期給各興趣小組布置任務(wù)，讓各組利用網(wǎng)絡(luò)資源深入學(xué)習(xí)課程并了解學(xué)科前沿知識(shí)。作者曾嘗試成立了無機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣小組，對(duì)學(xué)科知識(shí)更新、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力等起到了很好的作用。具體做法是在化學(xué)基本理論講完后，給出幾個(gè)方向，如二氧化碳分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、氧氣分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)、硅酸鹽的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、硅酸鹽水泥的元素組成及其作用、常見金屬元素對(duì)硅酸鹽水泥的影響、鹵素元素的性質(zhì)及其用途等。讓學(xué)生自由選擇方向與內(nèi)容，通過查閱文獻(xiàn)，或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，形成報(bào)告，并在定期舉行的小組研討會(huì)上演講和交流。由教師組織并參加的課外活動(dòng)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較高，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，積極查閱、整理文獻(xiàn)資料并演講與討論。該活動(dòng)的開展，既有效培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還擴(kuò)充了教師的新知識(shí)，切實(shí)做到了教學(xué)相長。

3 完善考核機(jī)制，強(qiáng)調(diào)能力測試

對(duì)本門課程的考核方式進(jìn)行改革。課程考核成績由平時(shí)成績和考試成績兩個(gè)部分組成。對(duì)于平時(shí)成績，改變以往評(píng)價(jià)主體為教師的狀況，吸收學(xué)生加入到平時(shí)成績考核的主體中來。因此，平時(shí)成績又由兩個(gè)部分組成：一是教師評(píng)分，主要針對(duì)學(xué)生到課情況、作業(yè)完成情況、課堂表現(xiàn)；二是學(xué)生互相評(píng)分，主要針對(duì)學(xué)習(xí)興趣小組參與情況和團(tuán)隊(duì)合作情況。平時(shí)成績?cè)黾恿苏n題論文的考核形式。題目在學(xué)習(xí)完相關(guān)章節(jié)后學(xué)期中段發(fā)放給學(xué)生，給予學(xué)生充分的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備。由于是按照學(xué)習(xí)興趣小組為單位進(jìn)行課題，也方便學(xué)生在課余時(shí)間對(duì)課題進(jìn)行討論。并促進(jìn)學(xué)生充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)文獻(xiàn)資料查閱和課題論文撰寫能力。通過制作并對(duì)課題內(nèi)容的闡述，鍛煉了學(xué)生的語言組織及表達(dá)能力。

總之，在我?！白吭接?jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)下，作者根據(jù)“卓越工程師”的培養(yǎng)要求，積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核機(jī)制的改革，更新教學(xué)理念，深入推進(jìn)多方位、多層次、多模式的課程改革實(shí)踐，探索面向“卓越計(jì)劃”的無機(jī)化學(xué)教學(xué)之路，為后繼課程的改革實(shí)踐和學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)奠定了一定基礎(chǔ)，為國家和社會(huì)培養(yǎng)一批材料工程領(lǐng)域的卓越工程師做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

［1］趙平,趙紅,潘育方.以“卓越工程師”為培養(yǎng)目標(biāo)，深化《無機(jī)化學(xué)》課程改革[J].時(shí)代教育,2014(17)：61.

［2］張建會(huì),史蘇華.以培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為目標(biāo)的獨(dú)立學(xué)院無機(jī)化學(xué)課程改革與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇,2015(5)：135-136.

［3］王永東.“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)下無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)的思考[J].東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,18(5)：114-116.

［4］王琪.《無機(jī)及分析化學(xué)》教學(xué)改革研究[J].電子制作,2013(17)：166.