基于STS教育理念的工科院校《无机化学》课程教学研究

杨耀彬,张 健,袁阳阳

(吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

近年来,科学技术得到了前所未有的进步,对人类社会发展产生了极为深远的影响,科学与技术的融合成为人类社会发展的一个重要方向,在这种发展趋势下,STS教育应运而生[1]。这是一种将科学、技术、社会三者相互融合的新型教育模式,不仅可以激发学生解决问题的主观能动性,还可以培养学生拥有更加适应社会需要的科学态度和创新能力,同时有助于提高教师的业务水平和教学素养[2]。吉林化工学院是一所化工类大学,为顺应我校特色高水平应用型大学建设的发展方向,努力培养适应社会需要的具有科学、技术、社会综合能力和良好科学素养的创新应用型人才,必须在人才培养过程中加强STS教育理念的融合。我校《无机化学》这门课程是针对化学专业大一学生开设的一门专业基础课,为实现从高中单一理论化教学模式向大学多样化人才培养的过渡,应在重视知识传授的同时,强调科学价值观及综合能力的培养,促使学生在学习中主动地将所学知识与社会、生活联系起来,改变理论与实际脱节的现象,最终培养出具有STS意识的优秀人才。因此,结合吉林化工学院工科应用型大学背景,在《无机化学》课程教学中深入实施STS教育,对增强科学知识与生产实践、社会需要的联系,打破传统重自然科学、轻技术和能力培养的陈旧教学观念,全面提高学生的科学素养,具有重要理论价值和现实意义。

一、STS教育相关概述

STS教育(Science科学,Technology技术,Society社会)是一种以研究科学、技术、社会三者相互关系为目的,以培养学生具有科学素养为目标,以全面普及STS意识,培养能参与科技决策的应用型人才为宗旨的新型素质教育[3]。这种教育模式内涵丰富,具有明显的灵活性、广泛性、实践性、综合性等特点,不仅重视科学知识在社会生产和生活中的应用,同时坚持以人为本的教育原则,对教学内容、方法以及课程结构做出了新的诠释,使受教育者在接受教育的过程中增加科学技术认知的同时,培养科学兴趣,从而实现个人生存与社会需求的有机统一[4]。《无机化学》课程作为化学专业一门基础学科,在日常社会生活中无处不在,如工业、农业、医疗、国防等领域均有涉及。但是,在传统教育理念的影响下,我校理科教学中,偏重单一理论知识体系的讲解,使学生缺乏用科学知识解决社会实际问题的能力。为改变这种现状,使科学教育与当前社会发展实际相结合,培养出具备雄厚理论基础和较高实践应用能力的复合型人才,在《无机化学》教学中引进STS教育理念势在必行。

自20世纪20年代美国教育家杜威提出“学校即社会”“教育即生活”的观点,美国教育界开始涉足STS思想[5]。到了20世纪80年代,越来越多的国家引入STS教育,开设相关课程的同时出版相关出版物,如美国开设的《环境教育》课程、澳大利亚的《普通理科》课程、英国的《社会范围的科学》(SISCON)课程、德国的《综合理科》教材、加拿大出版的《Science Plus》刊物等等[6]。1999年在我国福州召开的全国第六届STS学术研讨会指出：我国高校应开设STS课程,使STS教育与理科教育相结合,以提高受教育者的综合科技素质。自此,STS教育在我国走上初级探索阶段,但要使STS教育进入全面实施阶段,达到规范化、系统化和科学化,成为科学教育改革的主流,仍需不断努力[7]。

二、STS教育视域下无机化学教育改革的具体实践策略

(一)优化教学内容

《无机化学》是大一新生接触的第一门化学专业基础课程,与后续诸多专业课都有内容的交叉和衔接,因此知识体系的建立至关重要[8]。而该课程内容普遍呈现繁、杂、难等特点,为使学生更好地进行知识学习与消化,我校教师团队通过对教材原模块内容的详细分析,按照不同的体系进行合理拆分重组,分别按照化学动力学、热力学、四大平衡、原子与分子结构、化合物的性质五个部分进行讲解,使每一部分内容衔接更加紧密,改进了传统教学中知识构架单一、固化和衔接跳跃的问题。同时需要在内容讲解中充分融入STS教育理念,将基础理论知识和社会实践联系起来,增加知识点在实际应用中的介绍,改变传统教学中一味对知识点进行罗列,而忽略提升学生理解能力和实践应用能力的现象。例如在讲解化学动力学相关知识时，可结合化肥厂实际合成氨生产中Fe做催化剂、硫酸生产中使用V2O5催化剂来讨论催化剂对反应速率影响；在讲解配位化合物的异构现象时,除了对相关理论知识的全面介绍,还可以与其在医疗卫生行业中的应用进行联系,通过[Pt(NH3)2Cl2]的顺式结构可以作为治疗癌症的药物,而反式没有抗癌作用,使学生了解几何异构的神奇之处。在《无机化学》教学中运用STS教育理念充实课程内容,使科学知识与社会中的实际问题紧密联系,让学生真正地认识到了化学与人类生产生活的密切关系,挖掘了学生潜在的科学研究意识,不仅有利于改变“高分低能”的社会现象,同时还推动科学和技术在社会中的运用。

(二)改善教学方法

(三)改进教学模式

《无机化学》课堂教学效率的提升以及教学目标的实现都离不开科学合理的教学模式。长期以来在局限于单一的传统教学模式影响下,学生学习的需求早已没有办法满足,甚至在一定程度上影响到了教学质量的提升,导致学生对知识的应用能力止步不前[11]。为更好地提高理科学生对知识的理解应用能力,提升教师对学生及课堂的掌控程度,可以充分结合学科发展前沿,并运用现代科技辅助教学,引入“渗透式教学”“线上线下相结合”等授课模式。应用该新型授课模式,教师可以在讲解过程中随时渗透，通过学术期刊、网站检索等途径了解到的《无机化学》课程最新发展成果和发展动态,如讲解水的解离平衡一课时,结合水解产氢作为氢能源,为交通运输、建筑等领域提供助力的相关成果,使学生在学习理论知识的同时了解社会的发展状况,提升对社会的关注度和社会责任感。使用线上平台进行签到、抢答、讨论等活动不仅能够督促学生保持注意力高度集中,教师还可以根据平台数据快速完成考勤、课堂参与、学习效果等信息梳理来掌握学生情况,进而合理完善教学内容。在教学中将线上、线下两种教学模式有效结合,并随时渗透人类日常生产生活中的应用,让学生切身体会社会通用技术功能性的同时,创设优良的STS教育环境和氛围,激发学生对于知识探索的欲望,培养学生在实际问题中的理解、分析、应用能力和关注社会发展的意识[12]。

(四)实践教学

1.丰富实践教学,培养学生将理论知识转化为动手能力。搭建理论知识与实际应用之间的“桥梁”,充分结合STS教育理念,在实验及实习教学中增设注重考察和培养学生综合实践能力的无机化学实验竞赛、工厂观摩、社会调研等,不仅贴合生活、贴近社会,而且可以帮助学生将课堂上所学到的理论知识与实际应用结合起来,开阔学生眼界和头脑,使其适应科学知识在社会生活中的多种变化,自觉将实践带入理论学习中,逐步形成STS意识。

2.培养科研能力,鼓励学生参与教师的无机化学相关科研课题。大学教育不仅仅是要传道授业解惑,更重要的是培养具有科研精神和实践能力的创新应用型人才,因此,大学教师应倡导本科生到实验室进行科研锻炼,培养学生对于知识的全面性理解能力和科研兴趣[13]。例如在讲解《无机化学》中半导体材料的能带理论时,建议学生到教师研究室参与和观摩TiO2光催化降解废水的科研课题,使同学们认识到利用TiO2光催化降解废水依据的正是能带理论。将理论知识与涉及社会相关问题的科研项目相结合,开拓学生思维,锻炼学生科学创新意识和实际操作能力,达到“授学生以渔”的教学效果。

(五)科学考核评价

在学生成绩评定方面,改进传统的单一期末成绩考核方式,明确评价的反馈、检测、导向、激励等多种功能,与STS教育目标高度一致,即增加学生能力、意识、行为、科学素养层面的着力点,从而采用多元化、透明化、全程化的方式进行考核[14]。建立“平时30%+期末70%”的综合评价体系,使平时成绩不仅包括学生的出勤率、随堂测试成绩、作业完成情况,还要参考平时课堂讨论、实践课程及竞赛情况、科研参与度等相关表现。这样注重将科学、技术、社会三者相结合的科学考核评价有利于对学生的各项能力进行科学评价和考量,避免传统 “一刀切”现象的同时,锻炼学生理论知识与实践能力的结合,提高人才教育质量。

三、结 语

目前,STS教育已得到我国教育界众多人士的认可,但在工科院校化学专业的《无机化学》课程教学中,STS教育的思想落实还需要教师做更多的工作。教师应该坚持STS教育理念,不断深化《无机化学》课程改革,将理论讲解与社会生活实际问题相融合,培养学生树立“知识-能力-素质”三位一体的教育观。通过优化教学内容、改善教学方法、改进教学模式、丰富实践教学以及科学考核评价,使STS教育理念在《无机化学》教学环节中的应用不仅可以让学生全面掌握科学知识,还可以在今后的社会实践中更好地将所学知识运用起来,成为社会需要的具备雄厚理论基础和良好科学素养的创新应用型人才。