纺织工程专业“无机分析化学”课程教学的改革及探索

黄姝姝 彭利满 孟祥玲 陈思

关键词：纺织工程；教学方法；课程思政；教学改革

我国提出“中国制造2025”以来，与之相关的新行业和新产业随着卫生安全、环境保护与治理、新材料、新能源、人工智能等领域的发展应运而生，同时带动了一批传统产业的转型升级。为适应新经济和新行业产业技术的发展，与其紧密联系的纺织科技和纺织产业必须要作出一定的调整和转型[1]。在“新工科”背景下，纺织工程专业作为典型的工科类专业，目标是培养适应国家社会经济与科技发展的需求，具备良好的思想素质、人文科学素养和职业道德，在纺织工程及相关学科领域具有扎实的专业基础知识、实践创新能力、团队协作精神、国际视野和适应发展的能力，成为德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人，能够在纺织及相关行业从事新产品研发、技术研究、生产及经营管理等工作，具备解决复杂工程问题能力和创新精神的高级应用型人才。因此，化学和材料类理论知识的学习为纺织工程专业本科生学习后续专业课以及工作提供了坚实的理论基础。

“无机分析化学”是纺织工程专业的一门化学基础课，以提高学生的知识水平和创新素质为目标，确定基础与发展、理论与应用、知识传授与能力培养并重的教学原则，通过阐明化学基本原理和基础分析方法，使学生牢固掌握基础化学知识，为后续“纺织材料学”“纺织化学”“染整工艺学”“纺织品功能整理”等核心课程的学习奠定坚实的基础。同时，在课程教学中注重基础理论的发展过程和联系，培养学生的思考能力、解决问题的能力。学生通过系统学习掌握无机分析化学的基本原理和方法，用于解决生活、与纺织工程专业相关的生产实际和科研等领域中的问题。在遵循教学规律和科学发展规律的基础上，介绍科学创新思维方法和科学研究方法，使学生在掌握无机分析化学基本理论的同时，能主动学习，提高学生自觉接受新信息、新思路的科学素养以及逻辑思维能力、表达能力、计算能力、分析和解决实际问题的能力。“无机分析化学”课程开设在大学一年级，总学时为32学时，理论知识主要包括无机化学和分析化学两个方向，参考教材为张玲撰写、化学工业出版社出版的《无机及分析化学》。针对纺织工程专业特点，结合教材中各章节对纺织工程专业后续学习的支撑作用，其教学内容主要包括化学热力学与化学平衡、定量分析化学、电离平衡及酸碱滴定、沉淀溶解平衡和沉淀滴定法、氧化还原反应及氧化还原滴定法、配位反应与配位滴定。本门课的重点讲授内容为“四大滴定反应”在纺织工程专业相关领域的应用。

1 “无机分析化学”课程教学中存在的问题

我国高考制度的改革使部分地区对高中化学的重视程度有所下降，有些学生缺乏良好的化学基础。“无机分析化学”课程中涉及过多的概念和公式推导等内容，还有部分公式需要死记硬背，导致学生对课程学习缺乏主动性。大多数非化学化工类专业学生不愿意机械地学习化学相关非专业课，认为这类课程的学习与日常生活联系不起来，在专业领域也没有重要作用[2]。此外，教师往往按部就班地讲解教材内容，未能将实际生活与教学内容很好地结合，学生难以在学习过程中体会到乐趣。因此，针对纺织工程专业的学生，需要利用不同于化学专业的教学理念和教学方式，提高学生学习的主动性和学习兴趣，达到事半功倍的效果。

2 “无机分析化学”课程教学改革

2.1 改进教学方法

根据纺织工程专业的培养方案，“无机分析化学”的课时为32学时。以传统教学模式讲授并让学生掌握所有知识是很困难的，所以教师要在实际教学中考察教学效果并不断调整教学方法，实现本课程的教学目标。

基于本门课的知识内容特点，传统的课堂讲授和多媒体演示仍作为主要教学方法。但是在教学过程中要增加互联网教学的比例，使学生在课下也能进行课程学习，并与授课教师保持沟通交流，在一定程度上提升学生学习的主动性。在保证教学质量的情况下，教师要鼓励学生在课余时间利用手机等工具观看慕课、哔哩哔哩等网络平台上的精品课程，预习或者巩固课上内容。多平台的课程学习不仅能提高学生的自主学习能力，增加本门课的学习多样性，还能拓展学生的视野。例如，“热力学”“化学平衡”“氧化还原反应”等知识的简单概念及应用都是高中化学的重点，因此，教师在教授这部分内容时，课前可安排学生在网络平台进行知识的回顾，课堂上直接讲解更深入的内容，提高课堂效率。

教学方法改革要树立“以学生为主体、教师为引导”的观念，强调学生是学习的主人，强调教学是教与学的双边活动，强调教为学服务，实现从“以教学为主”向“教学互动、以学生为主”的理念转变并落到实处。反转课堂被认为是实践专业认证中以学生为中心、产出导向教育和质量持续改进三大理念的有效教学手段之一[3]。在当前的信息化时代背景下，学生可在各个网络平台搜集与課程相关的资料。因此，传统教学模式无法很好地吸引学生的注意力。在反转课堂模式下，学生与老师互换角色，能使学生积极参与课堂教学，有利于学生对课程知识的深入理解以及自我能力的培养。例如在氧化还原反应的学习过程中使用反转课堂教学，学生需要搜集实际生活和纺织行业中与本节课相关的资料，做好充分的课前准备，培养学生的自主学习及团队协作能力。在课堂讲解过程中，教师可为学生提供互相交流的机会，达到知识和心得互换的目的。最后，教师进行知识补充、分析和总结，进一步加深学生对本节课内容的理解和掌握。课前预习、课中讲解和教师总结3个阶段使学生对氧化还原反应有了更深入的理解，最终获得良好的学习效果。

大学的职能表现在3个方面，即教学、文化与科研。教学可教给学生学习知识的方法和研究问题的思路，指导学生获取知识、探求真理。在教学过程中，开展研究式教学可使学生认识真理发展的过程，培养学生的科学精神和科研能力。针对“无机分析化学”课程的特点，教师可精心设计一些与纺织领域相关的研究性课题，组织学生有针对性地查阅资料、撰写小论文、进行课堂讨论或通过网络平台进行交流，引导学生独立思考，培养学生良好的思维习惯，既有利于知识的传授，又有利于学生获取知识的科学方法和思维品质的培养，使传授知识与智力开发、能力培养、素质提高有机结合。纺织工业的发展离不开化学工业的支持，纱线织布、染色加工及成衣制作中的每道工序都有化学品的加入[4]。例如，为了使纱线能承受多次拉伸、弯曲和摩擦，以聚乙烯醇、淀粉等为主的化学浆料和化学品起到关键作用[5]。为了消除织物的静电作用或使织物具有一定的柔软性，常在浆料中加入适量除静电试剂、渗透剂和消泡剂，但要在一定酸碱条件下使用。在讲解溶液酸碱度的过程中，教师可让学生查阅相关资料，探究在纱线上浆过程中控制浆料酸碱度的原因，同时组织学生以小组形式进行讨论。印染作为纺织工业的一个生产部门，是改变纤维的化学和物理性质，以提高纤维制品服用性能的一种加工方法[6]。染色前，织物的漂白是较重要的过程，其目的是进一步除去织物上的色素，提高织物的白度，从而使染料更容易上染，获得良好的染色效果。常用的漂白剂主要为次氯酸钠、双氧水等氧化剂。因此，在氧化还原反应章节的学习中，学生可查阅与织物漂白相关的文献资料，深入理解氧化剂作为漂白剂对织物的漂白作用原理，从生产实例中理解氧化还原反应。

2.2 融入思政元素

教书育人是教师的本职工作，教书是传授知识和技能，育人是培养学生正确的人生观、世界观、价值观，教导学生今后如何做人、做事。教学改革要以育人为根本、以知识为武装，教书育人双管齐下才是为国家输送优秀人才的保障。因此，切实做好大学生思想政治教育的全课程覆盖是构建全方位育人体系、落实立德树人、培养具有社会责任感和担当意识的社会主义事业建设者和接班人的有效途径。“无机分析化学”作为纺织工程专业的专业基础课，必须要在课程中融入一定的课程思政内容，以激发学生的学习、爱国与科研热情。在课程教学中，教师要挖掘蕴藏在知识中的教育精髓，将爱国教育、责任教育、职业素养教育等融入教学体系，注重案例式教学的应用，加入科学家们的奋斗故事、国家发展与化学息息相关的各种政策以及纺织与化学相关的行业动态等案例，如学习热力学第二定律指出“在孤立体系中发生的任何化学反应总是向着熵值增大的方向进行”，即熵增定律。在生活或个人成长过程中同样遵循“熵增定律”，如果人们什么都不做，所有的事情终将变得越来越差。但是，为了对抗可怕的熵增定律，人们不断学习获取信息、不断调整心态、不断从外界吸收能量，从而达到一定程度的熵减效果。教师可通过对抗熵增定律的讲解，教会学生“生如蝼蚁，当立鸿鹄之志；命如纸薄，应有不屈之心”的道理。在讲解溶液电离平衡和酸碱度时，教师讲述染料与纤维结合过程中依靠分子与分子间的相互作用力。染液的酸碱度是影响分子间相互作用力的重要条件。在溶液酸碱度的测定中，最重要的是选择合适的酸碱指示剂。在讲授过程中，教师要从指示剂结构变化的角度让学生掌握酸碱指示剂变色的实质，即透过现象看本质，启发学生对待任何事情都要看到其实质，不能只看到表面现象。在定量化学分析导论中，教师可通过视频的方式向学生展示分析化学如何发展到以实验设备的仪器化和现代化为特点的现代式分析化学，培养学生的科学探索和创新精神。同时，在现代仪器分析中融入充满爱国情怀的施一公院士团队利用先进设备“冷冻电子显微镜技术”为生物化学领域作出重大贡献的例子，培养学生的爱国主义情怀和科技报国精神。

2.3 实验课程与理论课程相辅相成

化学是一门以实验为基础的自然学科，实验是化学理论和發展的基础。因此，在“无机分析化学”教学过程中，实验教学是必不可少的一环。化学实验的教学大多停留在“老师教，学生看”的阶段，并没有真正实现动手操作、观察实验过程中反应物转变成为生成物的变化。作为纺织工程专业的一门化学基础课，必须让学生借助实验达到感官认识，清晰掌握每个实验的原理及操作步骤，从而考察自己对所学知识的掌握程度。同时，实验过程可以提高学生对知识点学习的参与感，有助于学生深刻理解理论知识。

3 结语

化学是能源、环境、材料、生命科学等自然科学的中心学科，与其他学科之间相互影响、相互渗透、相互综合，推动了化学及其他自然科学的发展。因此，将“无机分析化学”这门专业基础课有效地与纺织工程专业相融合，增加学生学习本门课的兴趣性和自主性，是教师作为引导者的重要任务和责任。通过本门课程的改革，学生可掌握一定的化学技能以解决纺织工程领域实践问题，培养科学探索和创造能力。同时，通过课程思政元素的融入，学生的文化自信和专业认同感得到强化，对科学研究的热情得到激发，成长为“德才兼备”的纺织工程专业人才。