無機(jī)與分析化學(xué)課程教學(xué)改革初探*

李秉正，楊穎超，雷 濤，鄭 偉，張 珂，王五洲，張 嬋

(太原科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太原 030024)

無機(jī)與分析化學(xué)是為生物、化學(xué)(或化工)、環(huán)境、材料等專業(yè)開設(shè)的一門重要的基礎(chǔ)課程[1]，也是高校學(xué)生科學(xué)素質(zhì)教育的主要課程之一。我院也為環(huán)境類專業(yè)開設(shè)了此課程，其由原來的無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩門基礎(chǔ)課程整合而來。在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)效果不甚理想。為提高教學(xué)效果，在調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合新時代(尤其是00后)學(xué)生樂于使用智能移動工具進(jìn)行學(xué)習(xí)的新特點[2-3]，嘗試探索無機(jī)與分析化學(xué)課程線上線下混合教學(xué)模式和考核方式改革，有機(jī)地融合課程知識、思政元素以及社會熱點，并細(xì)化、拆分和重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，依托互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)平臺和開發(fā)全新的互動主題模塊化教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力，引導(dǎo)他們樹立正確的學(xué)習(xí)觀和價值觀。這些課程改革在學(xué)科知識及創(chuàng)新前沿自然融合、讓學(xué)生成為教學(xué)“主體”、實現(xiàn)課堂內(nèi)容的拓展具有較為重要的意義。

1 課程與考核中存在的問題

1.1 課程教學(xué)存在的問題

為優(yōu)化本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從2017級開始，我院為環(huán)境工程專業(yè)一年級學(xué)生分別開設(shè)《無機(jī)化學(xué)》和《分析化學(xué)》兩門課程(32學(xué)時/門，總計64學(xué)時)，在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)《無機(jī)化學(xué)》課程學(xué)時不足，且兩門課程內(nèi)容在酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)基礎(chǔ)方面出現(xiàn)較大重復(fù)。因此，在借鑒開設(shè)《無機(jī)化學(xué)》和《分析化學(xué)》兩門課程的經(jīng)驗及不足基礎(chǔ)上，我院生態(tài)類專業(yè)人才培養(yǎng)方案將該部分內(nèi)容整合、縮減為48學(xué)時，也是一種嘗試。然而，在課程教學(xué)出現(xiàn)如下問題： (1)學(xué)生學(xué)習(xí)方式、模式陳舊；由于本課程開設(shè)在本科第一學(xué)期，授課對象為剛從高中步入大學(xué)的大一學(xué)生，其思維活躍、求知欲強(qiáng)、但是學(xué)習(xí)方式仍停留在傳統(tǒng)的督促式且重復(fù)式教學(xué)模式中，學(xué)習(xí)依賴性強(qiáng)，自主學(xué)習(xí)意識薄弱，且習(xí)慣于課堂內(nèi)容少，練習(xí)多的學(xué)習(xí)模式。(2)課時不足與授課內(nèi)容多的矛盾突出。該課程內(nèi)容龐雜(包括：化學(xué)平衡、四大滴定原理與滴定分析方法、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與元素化學(xué)等)、難度高，故課時不足與授課內(nèi)容多的矛盾尤為凸顯，對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)都成為一項挑戰(zhàn)。(3)教學(xué)“量”與“質(zhì)”不協(xié)調(diào)。受課時量限制，教師在教學(xué)過程中，忽視教學(xué)的“質(zhì)”，片面完成教學(xué)的“量”，即課堂上教師借助多媒體授課(以講解PPT為主)，教學(xué)節(jié)奏快，課程知識點多，最終變成“滿堂灌”的教學(xué)模式；其次，教學(xué)過程中師生互動少，輔導(dǎo)答疑少，方法傳授少，容易使學(xué)生感受到課堂枯燥乏味，缺乏學(xué)習(xí)該課程的興趣，導(dǎo)致課堂學(xué)習(xí)效果不佳，同時任課教師亦感到授課壓力大，教學(xué)整體效果不甚理想。

1.2 考核存在的問題

由于線下期末閉卷筆試與平時成績結(jié)合的方式具有操作簡便的特點，所以本科課程?？己瞬捎眠@種考核方式。需要注意的是，隨著我國高等教育的改革和快速發(fā)展，該考核方式日益暴露一些弊端：(1)線下期末閉卷考試在整個考核中占70%～80%，且考試內(nèi)容基本源于課本的內(nèi)容，較為簡單，導(dǎo)致在備考中學(xué)生常突擊學(xué)習(xí)課本內(nèi)容，所以這種考核方式僅測試了學(xué)生的瞬間記憶力，沒有充分考核所學(xué)知識實際掌握力和知識面的拓展力；(2)平時成績(以作業(yè)或出勤為標(biāo)準(zhǔn))在整個考核中占20%～30%，且作業(yè)可以求助于現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)資源，起不到鞏固學(xué)習(xí)效果的功能，這些情況都會直接傷害學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，出現(xiàn)浮躁、急功近利的不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣，進(jìn)而降低課堂學(xué)習(xí)效率，阻礙了學(xué)生掌握課程內(nèi)容及其應(yīng)用能力的培養(yǎng)，最終無法達(dá)成課程目標(biāo)。

2 改革的措施

2.1 教學(xué)改革

2.1.1 教學(xué)目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的目的物，其具體分為課程目標(biāo)、單元目標(biāo)及課次目標(biāo)[4]。在制定某一教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)從知識、能力、思維和思政多維度通盤考慮。知識目標(biāo)(包括低階目標(biāo)和高階目標(biāo))是教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)，其是指能夠說明、解釋無機(jī)與分析化學(xué)的基本概念、基本原理及基本方法；高階知識目標(biāo)則為關(guān)注學(xué)科前沿，能夠?qū)o機(jī)與分析化學(xué)知識應(yīng)用于生產(chǎn)、生活實踐，用于分析、識別、評價生活及環(huán)境中出現(xiàn)的復(fù)雜問題，并提出解決方案。能力目標(biāo)和思維目標(biāo)旨在提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、溝通能力、邏輯思維能力、分析問題解決問題能力、批判性思維能力、團(tuán)隊協(xié)作能力及創(chuàng)新能力。思政目標(biāo)是促使學(xué)生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)作風(fēng)、方法論和行為，樹立生態(tài)環(huán)境及人類社會可持續(xù)發(fā)展理念。

2.1.2 教學(xué)方式

據(jù)統(tǒng)計[5]，《無機(jī)及分析化學(xué)》理論知識點多，內(nèi)容相對枯燥，約50%的學(xué)生在其學(xué)習(xí)中的注意力集中時間低，學(xué)生聽課過程中很容易疲乏。通過其他高校在無機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)改革實踐[5]來看，通過趣味故事和生活中的案例分析引出化學(xué)概念。例如，在講解化學(xué)平衡移動時時，先引入“室內(nèi)裝修后，人們常使用活性炭吸附去除室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)來防止VOCS威脅人的健康”事實，并描述活性炭使用一段時間后VOCs濃度不變時，需要采用高溫再生活性炭以恢復(fù)其VOCs去除能力，為什么必需采用再生處理，這是因為化學(xué)平衡的存在，再生處理可以降低活性炭表面的VOCs濃度或含量，進(jìn)而降低反應(yīng)商，推動吸附反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，這些(處理)操作可以通過平衡理論來解釋。通過上述事例分析，學(xué)生不僅了解理論知識對生活的重要性，而且增加其對課程的認(rèn)同感，因此顯著激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和提高注意力，從而顯著提高學(xué)習(xí)的主動性，并可以逐步培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。同時，結(jié)合線上教學(xué)手段進(jìn)行輔助教學(xué)，即通過線上平臺補(bǔ)充一些課堂中未講授的知識點(如，熱力學(xué)基本概念(如焓變、熵變、吉布斯自由能變)及熱力學(xué)定律(Hess定律等)；再如講解元素化學(xué)時，引入使用氰化鈉(NaCN)參與的絡(luò)合反應(yīng)提煉黃金過程及其原理等)的視頻或圖片資料(補(bǔ)缺不足學(xué)時)，每次課后線上布置適量習(xí)題。習(xí)題包括測試題和討論題。每次習(xí)題中測試題數(shù)量及難易程度適中，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)及自我檢驗，討論題可以增加難度，允許學(xué)生自由發(fā)揮和拓展，提高其分析、判斷、解決問題能力。任課教師可以通過平臺其監(jiān)管任教班級同學(xué)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，分析和整理不同時段學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)及行為[5]來提高教學(xué)效果。

2.2 考核方式

教師不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，更是激活者，當(dāng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性被激活后，學(xué)習(xí)行為將變得積極起來，整個學(xué)習(xí)過程更能培養(yǎng)學(xué)生各種能力、素養(yǎng)和充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)效果。然而，傳統(tǒng)終結(jié)性(注重期末考試成績)的課程考核方式已不再有效，因此，重學(xué)習(xí)過程評估考核方式[6]的轉(zhuǎn)變勢在必行，后者中學(xué)習(xí)過程占比60%，期末考試成績占比40%。過程考核方式具體有：(1)線下課堂考核，占20%，即通過測試、互動討論手段，活躍課堂氣氛、提高學(xué)習(xí)注意力，提高學(xué)生的分析、解決問題能力、溝通能力及團(tuán)隊協(xié)作能力；(2)線下課后作業(yè)考核，占20%，即通過完成作業(yè)手段，增強(qiáng)學(xué)生的邏輯思維能力；(3)線上自學(xué)、互動討論、小測試可以促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)能力，占比20%。這種過程考核法，既可以克服終結(jié)性考核的弊端，有利于教師全面客觀、公正評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，又可以使學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動性和提升自身能力。

3 結(jié) 語

《無機(jī)及分析化學(xué)》是為環(huán)境類本科一年級學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。為提高短學(xué)時教學(xué)模式的教學(xué)效果，任課教師在分析傳統(tǒng)線下教學(xué)的存在問題后，嘗試采用線下線上混合教學(xué)模式安排教學(xué)內(nèi)容(線上內(nèi)容作為線下的補(bǔ)充和拓展)和過程考核方式，力求全面掌握學(xué)習(xí)狀態(tài)，并應(yīng)用互動方式激發(fā)、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和開拓學(xué)生視野，提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。