少课时背景下无机化学教学改革的探索

2020-07-20刘晓莉

山东化工 2020年12期

刘晓莉，张颖，梁萍

(河北工业大学化工学院，天津 300130)

随着经济发展进入新常态，人才供给与需求关系也发生了深刻的变化，面对经济结构的深刻调整、产业结构升级步伐的加快，特别是创新驱动发展战略的实施，对高等教育的结构和内容要求重新进行调整和定位。在教育部、国家发展改革委、财政部关于引导部分普通本科高校向应用型方向转变的指导意见的引导下，一批高校开始实施战略转型，在本科生阶段确立应用型人才培养目标的定位。

目前，为适应上述要求，很多高校的化学、化工类专业，本科阶段课程教学的改革也逐步向着应用方向转变。教学与实践的结合越来越紧密，教学过程中，在强调学生学业理论水平的基础上，通过强化实践教学，加强学生对理论知识的应用能力培养[1]。同时，为了满足扩大学生自主学习时间，充分保障学生个性化发展要求，各个高校又普遍采取了缩减专业课学时的措施。以河北工业大学无机化学课程为例，由两学期共72学时缩减至一学期48学时。在课堂教学学时数大幅度减少的情况下，利用有限的学时数，实现高效的课堂教学效果，是摆在每一位授课教师面前的新考验。为了提高课时效率，优化教学过程，推动课堂教学改革，我们作了如下尝试：

1 知识体系的优化重构

无机化学是面向化学、化工、生物、环境等专业一年级本科生开设的一门基础课，教学内容、教学效果直接影响到后续课程的学习，在整个课程体系中有着举足轻重的地位。同时，无机化学与有机化学、分析化学、物理化学并称为四大基础化学。这四门课程从来都不是孤立的，课程之间互相交叉，互为基础，密不可分[2]。

无机化学课程主要内容包括三大模块，即化学反应基本原理、物质结构基础和元素化学，课程内容平面化，知识点多，内容零散繁杂。课时缩减后，每一个模块更不可能再像原来那样展开揉碎去分析讲解。我们就把所有内容和知识点进行梳理，整合优化，重新分配了各知识模块的学时，内容如表1 所示，整理出一条提纲挈领的清晰脉络，引导学生沿着这条脉络主动探索各个模块的内容，实现自主学习。

表1 改革前后三大知识模块课时分配对比

化学反应基本原理模块涉及到化学热力学、动力学、化学平衡，这部分教学内容和物理化学紧密结合，是后续物理化学课程中讲授的重点内容，容易被理解为重复讲解而被忽略[3-4]。这就需要对无机化学和物理化学进行整合优化，确定两门课程讲授的重点和难点，分别对各自重点讲授的内容重点强化。比如热力学部分，无机化学从影响反应方向的各种因素进行讨论，最终引出吉布斯函数的概念，并以此作为反应自发方向的判据，而在物理化学学习中，学生有了一定的高等数学基础，能够对教学中出现的各种公式进行详细自主推导，我们就把这部分内容放在物理化学课程中作引导性讲授。无机化学侧重于介绍基本概念，使学生充分认识公式的意义和重要应用。而在后续学习物理化学的过程中更加深入的体会公式的来源以及重要物理意义，将课程的重复性转为关联性和递进性。

平衡理论包括酸碱平衡、沉淀-溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡等内容，既是无机化学的理论基础，又是分析化学中四大滴定的理论依据。无机化学从理论根源出发，讨论平衡原理，分析化学从应用出发，将其理论拓展，分析方法设计，分析结果的确定都是以平衡理论为基础。二者有机结合，相辅相成[5]。在课程设计和讲授内容分配上就需要针对这一要求认真梳理，重新定位，各有侧重。

物质结构模块主要有原子结构、分子结构、晶体结构等内容，是历年来学生普遍反映比较难以理解的知识难点。这些都是学生后续学习有机化合物几何构型、材料化学晶体结构过程中必备的基础知识，要求学生在充分掌握理论知识的基础上调动空间想像力，在头脑中建立化合物的三维空间构型的概念，这对学生来说有一定的难度，在授课过程中，我们利用多种教学手段，生动的描述微观的现象，帮助学生轻松掌握原本非常抽象的理论。

元素化学部分的教学内容涉及元素及其化合物的存在、制备、结构、性质及用途，知识点分散，化学反应众多[6]。为保证授课效果，我们根据实际情况对这部分知识点进行调整，在教学过程中体现相关章节的重点和难点，以点带面、化繁为简。比如对副族元素，教学时重点讲授第一过渡系的铬、锰、铁、铜、锌，不仅解决了课时减少与教学内容增加的突出矛盾，又有效避免了授课时面面俱到、泛泛而谈的现象。针对中学阶段已经掌握的知识点，采取课下自学课上测验的形式，教师在点评过程中总结和补充。实践表明重构教学大纲，明确教学目标，统一教学内容的深度和广度，有效保证了教学质量的提升。

2 实现教学方法多样化

2.1 强调培养学生自学能力

无机化学的授课对象是刚刚进入大学的一年级新生，普遍保留着中学阶段的学习方法和惯性。面对学时少和信息量剧增的新形势有着强烈的不适应，甚至感到茫然，不知所措。针对这些情况，我们首先对大学学习方法进行介绍，强调大学更加注重培养学生的自学能力，让学生积极适应新的教学方法。例如：通过举办学习方法交流会、安排导航课等系列养成教育，帮助他们尽快完成角色转变，适应大学学习方式。

2.2 充分利用智能化教室，实现小班授课

目前，全国各个高校中，无机化学是很多相关专业的基础课，开课班级多，学生人数多。多采用合班的方式授课，这显而易见地会影响教学效果。在条件允许的前提下，我们向学校申请了智能化教室，采取小班授课。这样，每个自然班学生人数基本在30～35人，由于学生人数少，教师对每位同学的关注度提高，更有利于“以学论教”，从而改变传统教学中学生只是消极被动地接受知识的状态，把教学视为学生通过自主活动主动建构学习意义的过程，使学生真正成为知识意义的建构者。在教学过程中，再将学生分为若干小组，每组确定一个主题，学生根据相关章节内容自行设计考点，并通过查阅相关文献，让学生参与到教学过程中，真正体现学生为中心、成果导向的OBE理念。在教学讨论中通过头脑风暴，进而激发出新的灵感，为教师更好的去讲解课程中的重难点提供了新的思路，也可以培养学生创新意识。

2.3 讲授知识专业化和趣味化结合

无机化学课程知识点多，而且理论性很强，单纯的讲授和推导会使学生感到枯燥。在教学过程中，我们及时跟踪相关文献中最新的研究成果，以及新闻报道中的化工行业新成就，将教材中的理论与有关的科技研究成果和生产、生活中的具体事例相结合。在避免教学内容抽象、枯燥的基础上，拓宽学生的知识面。让学生意识到，所学的理论知识不仅能够解释一些生活中常见的自然现象，同时还是解决生产实际问题的基础，更是日后创新创业的必备能力，这就不仅激发学生的学习兴趣，更会极大地提高他的学习动力[7]。让学生更加深入了解化工，热爱化工。在这次抗击新冠肺炎疫情的战役中，我们在教学中从口罩和防护服的制作过程入手，强调从治疗、消杀、防护的全过程中，无时无刻都有化学、化工的存在，在这一点上，我国的化工、医药这一关键领域具备世界最全的产业链和最大的产能，不仅将理论知识融入到实际中，又在课堂融入了思想政治教育，激发学生的爱国热情。再比如元素部分的知识虽然琐碎零散，重点不突出，系统性不强，但恰恰是和我们生活联系最为紧密的科学。很多元素都是人体必需的常量元素和微量元素，它们直接或间接地决定了人体的生理功能和人体健康，在教学过程中讲授一些与身心健康直接相关的元素，激发了学生的主动性和学习兴趣[8]。

3 改革评价方法，注重过程管理

坚持成果目标导向，提升培养质量，对学生学习过程和综合能力的考核尤为重要。过程管理应充分利用教学资源，通过网络教学平台对学生的课前预习、课堂在线测试、互动讨论以及课后作业、学习笔记的全面统计和掌握，为过程考核提供了详细的基础数据[9]，充分的利用了信息技术的优势，将过程考核纳入平时成绩的考核，在最终课程考核中提高平时成绩所占比例，这样学生也重视平时学习过程和综合能力的锻炼，避免了以往有的学生只是在考试前突击复习以应付考试。

4 双基并重，充分发挥实验教学的优势

化学是以实验为基础的自然科学，想要学好化学就离不开实验，实验是化学的灵魂，是化学的魅力和激发学生学习兴趣的主要源泉，更是培养学生思维能力和创新能力的重要方法和手段，对于学生来说，实验操作能力也是未来化学学习和工作的必备技能。教学过程中实验教学与理论教学相辅相成，相互促进。因此，实验课程安排要与理论教学同步，在保证理论知识有机衔接的前提下，可以适当调整理论内容的顺序。我们针对大一新生开设的第一个实验是无机物制备，该实验包括很多基本操作和技能，学生通过努力，由生疏到熟练，失败再重来，最终制出产品，都非常兴奋，这也极大的激发了学生的兴趣。我们最大程度的利用实验室资源，为学生增加了综合性和自主设计性实验，例如针对实际生产中常见的废水、废气等问题，给学生提出问题，让他们自主提出解决方案，以此培养学生的工程实践思维，体会学有所用的快乐。通过项目式教学和团队合作等方式，培养了学生的创新意识和独立解决问题的能力。

5 结论

在学时减少背景下，通过重构教学大纲，优化教学内容，改革教学和评价方式，统一教学内容的深度和广度等系列措施实现由“教”到“学”的转变。经过一个学期的学习，学生逐步适应了自主学习的过程，特别是在教师的启发下能够利用热力学，物质结构，电化学等知识来分析化合物性质，比如利用电极电势分析其氧化还原能力相对强弱，利用价层电子构型分析物质稳定性，善于发现总结规律，绘制元素化合物之间联系的框架图[10]，即使在元素模块学时缩减比较多的情况下，依然保证了教学效果。

以我院某专业2017、2018、2019级班级无机化学课程成绩分布(班级人数均为33人)为例，总成绩分布如图1所示。