“科学—技术—社会—环境”教育理念渗透在《无机及分析化学》教学中的探索*

张婷婷，任 颖

(山西师范大学化学与材料科学学院，山西 临汾 041000)

“科学—技术—社会—环境”(STSE,Science、Technology、Society、Environment)教育是STS教育和环境教育的融合, 是一种新型培养创新性人才的教育模式。2018年国家提出要开展跨学科研究[1-2]，STSE教育理念就涉及了多个学科，积极实施这一理念，有利于高素质人才的培养。我校在教学改革的相关文件中明确指出，要 “继续深化以课堂教学改革为突破口的人才培养模式改革”，从而“推动价值塑造、知识传授、能力培养‘三位一体’的人才培养目标全面落实”[3]。所以培养学生的创新精神、创新意识、创新思维、创新能力为目的的教育，STSE教育的重要性已为越来越多的人所认识。

1 《无机及分析化学》专业公共基础课的教学现状

《无机及分析化学》是生物学专业在大学一年级第一学期开设的一门公共基础课。作为基础课，首先是学习基础理论和相关实验，在此基础上，培养学生发现问题和解决问题的能力，特别是利用化学知识去解决生物学中的相关问题。采用良好的培养模式有助于学生创新思维和能力的培养。但是在实际教学过程中，学生认为不是专业课，重视程度不够。教师往往存在着仅重视科学知识传授而忽略科学态度、科学精神、人文素养等的培养问题。另外大学一年级学生的化学基础参差不齐，甚至有的学生在高二以后就没有学习过化学，所以学习吃力，学习兴趣不高。因此在本课程中探讨人才培养模式的教学改革工作势在必行。《无机及分析化学》的教学内容涉及到科学、技术、社会、环境等，与STSE教育理念十分吻合，采取恰当有效的教学措施将会显现出较好的教学效果。

2 STSE教育理念渗透在《无机及分析化学》教学中的意义

大学教育是创新性人才培养的重要阶段。《无机及分析化学》在生物专业可以说是一门交叉课程，培养综合素质的理念十分重要。目前此课程教学内容多[4-5]，涉及的领域广，然而就一个学期的学习时间，时间紧，紧任务中重，教学内容很难引起学生共鸣，从而失去学习兴趣和主动参与课堂的热情。将STSE教育理念渗透在教学中尤为重要。STSE教育从生活中遇到现象为引导，将课本中的理论知识应用到实际生活中，解释实际问题，这样容易引起学生学习兴趣，还可以提高学生学以致用的意识和能力。将科学知识与生活、科研联系起来，是该理念的目的，也是培养大学生各方面素养和能力的体现，是创新人才的培养模式[6]。

3 STSE教育理念在《无机及分析化学》教学中的教学策略

以STSE教育理念为指导，计算化学知识为基础，互联网技术教学为手段，虚拟仿真实验为实践，在《无机及分析化学》教学中采用互联网技术，结合科学前沿，多角度进行人才培养模式探索，具体教学策略如下。

3.1 结合互联网教学模式

互联网正在推动教育的开放创新[7]，如网络教学、慕课、微课程等多样的教学方式。特别是疫情期间结合互联网教学模式，可以把相关知识用适合学生的方式呈现给学生。笔者在超星泛雅平台上建立了《无机及分析化学》课程的线上学习内容，起到课前预习，课后复习和检测的目的。线上的签到、选人、抢答、讨论等活动内容，使学生学习主动性明显增强，也可以督促学生的学习。

3.2 重视教学与科研相结合

教学过程中积极以先进的科学技术、最新的科研成果等作为引入点，有利于提高学生的学习兴趣。结合自身的科研方向，将计算化学结合《无机及分析化学》课程培养学生科学素养。一个与众不同的介绍能吸引学生的注意力，同时又能使学生对教学内容有所了解。一个形象的表述能勾起学生对该课程学习的巨大兴趣，这样就能能让学生积极主动的投入到教学内容的学习中去。例如结合计算化学的优势，结合生物专业学生熟悉的DNA、蛋白质结构与性质，通过相关软件设计一个计算小视频。如有关化学合成的非天然碱基对DNA识别过程，引出化学在超分子层次上的定义，这样会使化学的概念更加丰富，而且与生物学更加息息相关。

3.3 重视教学与实践应用结合

单纯讲解一些化学理论知识容易使学生学习无目标和兴趣低下，此时老师在上课的时候通过在相关知识点上引入一些生活中或是会热点问题，利用现代手段制作的小视频或小动画，给学生展示，以提高学生的学习热情。例如，在讲解化学平衡时，将日常生活中存在的化学平衡的例子，如交警用仪器测司机是否酒驾，菠菜炒豆腐，生物体中的稳定pH，都可以用化学平衡的原理来解释。此外，在周末、假期、科技活动月给学生提供一些参观本校科研平台，或是相关科技展、工厂、检测机构等的机会，让学生了解与专业相关的研究动态，提高学习兴趣和动力。另一方面，结合虚拟仿真平台，设计一些综合实验[8]。在设计实验中，可以以研究课题为基础，吸引更多更优秀的学生加入研究课题组，从小实验逐步过渡到前沿性实验，逐渐培养学生主动探索和动手能力。

3.4 加强课程思政与教学内容的融合。

课程思政在提升学生人文素质方面起到十分重要的作用。积极开发《无机及分析化学》中课程思政点，有利于学生的身心发展。其中将化学史渗透在《无机及分析化学》理论教学中是其中一种方式。科学的进步离不开科学家的努力奋斗，将他们的真实科研经历渗透到教学内容中，不仅可以极好地调节上课的节奏，改善课堂气氛，同时让学生感受到科学精神，有利于学生建立人生的标杆。比如在介绍原子轨道近似能级图时，引入我国著名科学家徐光宪院士总结的n+0.7l规则；在讲授碳酸钠的工业制备时，介绍候德榜先生创造性地将制碱和合成氨工业结合起来发明了“联合制碱法”，以及他们的伟大的科研人生，这就无形为学生树立了榜样，培养了爱国情怀。

3.5 采取分类教学模式

分类教学模式应用在《无机及分析化学》教学中以提高实践能力[9]。分类教学通俗说也可以是因材施教，但是具体做法有待提高。不同专业的学生一直采用这种教学理念。但对生物学专业学生来说，虽是同一个专业，但由于全国各地高考科目有所不同，中学阶段有的学生并未选修化学课程，所以化学基础明显不同，所以采取分类教学更有必要。具体的方法可以采用问题导向，不同难度的问题让不同基础的学生作答。我们还应意识到，学生基础虽然不同，但肯定有各自的特点待于发现，这样学生将会发现自我价值。要实现这一教学目标，以毕业要求为目标，反向设计，针对不同基础的学生精心分类设置课堂内容和检测习题，潜移默化提升学生学习能力。

3.6 加强与知名院校的合作与交流

创新型人才的培养是一项复杂的系统工程，授课教师需要不断参加教学改革会议，积极向一流大学学习培养模式，提高教学能力，改进教学手段和方法。目前已经和北京师范大学化学学院建立良好的线上和线下沟通机制，不定时向有关专家请教教学经验，同时学习先进的教学方法以及虚拟仿真平台的使用。

从以上讨论看出，以STSE教育为指导，通过以上几种方法可以多维度培养学生的综合素质。特别是部分教学内容采用线上教学后，一些简单的知识放在课前让学生主动完成，同时向学生提供更多丰富的学习资源，上课时加强学生之间，师生之间的交流和讨论。其他的综合实验也是类似的目的，教学内容不再是简单的讲解，而是提出问题或是帮助学生在解决问题中去巩固知识。线上线下融合、实验中的参与可以使得课堂质量提升，学生学习能力和创新能力也不断提升，新课堂的主要活动如图1所示。

图1 新课堂的主要活动

4 结语

STSE教育渗透在《无机及分析化学》的教学改革中，体现了以学生为中心的教育任务，让学生认识到科学、技术、社会、环境四个要素密切相关。在具体教学过程中发现STSE教育理念的实施，学生的学习态度明显改变，对于部分化学基础薄弱的学生来说，学习主动性增加，提高学生科学素养和创新能力的作用已有所显现。本文涉及的一些STSE教育实践方法，在以后的教学中将进一步优化，相信将会在全面培养学生素质方面发挥更大的作用。