少課時背景下無機化學教學改革的探索

劉曉莉，張 穎，梁 萍

(河北工業(yè)大學 化工學院，天津 300130)

隨著經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，人才供給與需求關系也發(fā)生了深刻的變化，面對經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的深刻調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級步伐的加快，特別是創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，對高等教育的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容要求重新進行調(diào)整和定位。在教育部、國家發(fā)展改革委、財政部關于引導部分普通本科高校向應用型方向轉(zhuǎn)變的指導意見的引導下，一批高校開始實施戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在本科生階段確立應用型人才培養(yǎng)目標的定位。

目前，為適應上述要求，很多高校的化學、化工類專業(yè)，本科階段課程教學的改革也逐步向著應用方向轉(zhuǎn)變。教學與實踐的結(jié)合越來越緊密，教學過程中，在強調(diào)學生學業(yè)理論水平的基礎上，通過強化實踐教學，加強學生對理論知識的應用能力培養(yǎng)[1]。同時，為了滿足擴大學生自主學習時間，充分保障學生個性化發(fā)展要求，各個高校又普遍采取了縮減專業(yè)課學時的措施。以河北工業(yè)大學無機化學課程為例，由兩學期共72學時縮減至一學期48學時。在課堂教學學時數(shù)大幅度減少的情況下，利用有限的學時數(shù)，實現(xiàn)高效的課堂教學效果，是擺在每一位授課教師面前的新考驗。為了提高課時效率，優(yōu)化教學過程，推動課堂教學改革，我們作了如下嘗試：

1 知識體系的優(yōu)化重構(gòu)

無機化學是面向化學、化工、生物、環(huán)境等專業(yè)一年級本科生開設的一門基礎課，教學內(nèi)容、教學效果直接影響到后續(xù)課程的學習，在整個課程體系中有著舉足輕重的地位。同時，無機化學與有機化學、分析化學、物理化學并稱為四大基礎化學。這四門課程從來都不是孤立的，課程之間互相交叉，互為基礎，密不可分[2]。

無機化學課程主要內(nèi)容包括三大模塊，即化學反應基本原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎和元素化學，課程內(nèi)容平面化，知識點多，內(nèi)容零散繁雜。課時縮減后，每一個模塊更不可能再像原來那樣展開揉碎去分析講解。我們就把所有內(nèi)容和知識點進行梳理，整合優(yōu)化，重新分配了各知識模塊的學時，內(nèi)容如表1 所示，整理出一條提綱挈領的清晰脈絡，引導學生沿著這條脈絡主動探索各個模塊的內(nèi)容，實現(xiàn)自主學習。

表1 改革前后三大知識模塊課時分配對比

化學反應基本原理模塊涉及到化學熱力學、動力學、化學平衡，這部分教學內(nèi)容和物理化學緊密結(jié)合，是后續(xù)物理化學課程中講授的重點內(nèi)容，容易被理解為重復講解而被忽略[3-4]。這就需要對無機化學和物理化學進行整合優(yōu)化，確定兩門課程講授的重點和難點，分別對各自重點講授的內(nèi)容重點強化。比如熱力學部分，無機化學從影響反應方向的各種因素進行討論，最終引出吉布斯函數(shù)的概念，并以此作為反應自發(fā)方向的判據(jù)，而在物理化學學習中，學生有了一定的高等數(shù)學基礎，能夠?qū)虒W中出現(xiàn)的各種公式進行詳細自主推導，我們就把這部分內(nèi)容放在物理化學課程中作引導性講授。無機化學側(cè)重于介紹基本概念，使學生充分認識公式的意義和重要應用。而在后續(xù)學習物理化學的過程中更加深入的體會公式的來源以及重要物理意義，將課程的重復性轉(zhuǎn)為關聯(lián)性和遞進性。

平衡理論包括酸堿平衡、沉淀-溶解平衡、氧化還原平衡、配位平衡等內(nèi)容，既是無機化學的理論基礎，又是分析化學中四大滴定的理論依據(jù)。無機化學從理論根源出發(fā)，討論平衡原理，分析化學從應用出發(fā)，將其理論拓展，分析方法設計，分析結(jié)果的確定都是以平衡理論為基礎。二者有機結(jié)合，相輔相成[5]。在課程設計和講授內(nèi)容分配上就需要針對這一要求認真梳理，重新定位，各有側(cè)重。

物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊主要有原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，是歷年來學生普遍反映比較難以理解的知識難點。這些都是學生后續(xù)學習有機化合物幾何構(gòu)型、材料化學晶體結(jié)構(gòu)過程中必備的基礎知識，要求學生在充分掌握理論知識的基礎上調(diào)動空間想像力，在頭腦中建立化合物的三維空間構(gòu)型的概念，這對學生來說有一定的難度，在授課過程中，我們利用多種教學手段，生動的描述微觀的現(xiàn)象，幫助學生輕松掌握原本非常抽象的理論。

元素化學部分的教學內(nèi)容涉及元素及其化合物的存在、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途，知識點分散，化學反應眾多[6]。為保證授課效果，我們根據(jù)實際情況對這部分知識點進行調(diào)整，在教學過程中體現(xiàn)相關章節(jié)的重點和難點，以點帶面、化繁為簡。比如對副族元素，教學時重點講授第一過渡系的鉻、錳、鐵、銅、鋅，不僅解決了課時減少與教學內(nèi)容增加的突出矛盾，又有效避免了授課時面面俱到、泛泛而談的現(xiàn)象。針對中學階段已經(jīng)掌握的知識點，采取課下自學課上測驗的形式，教師在點評過程中總結(jié)和補充。實踐表明重構(gòu)教學大綱，明確教學目標，統(tǒng)一教學內(nèi)容的深度和廣度，有效保證了教學質(zhì)量的提升。

2 實現(xiàn)教學方法多樣化

2.1 強調(diào)培養(yǎng)學生自學能力

無機化學的授課對象是剛剛進入大學的一年級新生，普遍保留著中學階段的學習方法和慣性。面對學時少和信息量劇增的新形勢有著強烈的不適應，甚至感到茫然，不知所措。針對這些情況，我們首先對大學學習方法進行介紹，強調(diào)大學更加注重培養(yǎng)學生的自學能力，讓學生積極適應新的教學方法。例如：通過舉辦學習方法交流會、安排導航課等系列養(yǎng)成教育，幫助他們盡快完成角色轉(zhuǎn)變，適應大學學習方式。

2.2 充分利用智能化教室，實現(xiàn)小班授課

目前，全國各個高校中，無機化學是很多相關專業(yè)的基礎課，開課班級多，學生人數(shù)多。多采用合班的方式授課，這顯而易見地會影響教學效果。在條件允許的前提下，我們向?qū)W校申請了智能化教室，采取小班授課。這樣，每個自然班學生人數(shù)基本在30～35人，由于學生人數(shù)少，教師對每位同學的關注度提高，更有利于“以學論教”，從而改變傳統(tǒng)教學中學生只是消極被動地接受知識的狀態(tài)，把教學視為學生通過自主活動主動建構(gòu)學習意義的過程，使學生真正成為知識意義的建構(gòu)者。在教學過程中，再將學生分為若干小組，每組確定一個主題，學生根據(jù)相關章節(jié)內(nèi)容自行設計考點，并通過查閱相關文獻，讓學生參與到教學過程中，真正體現(xiàn)學生為中心、成果導向的OBE理念。在教學討論中通過頭腦風暴，進而激發(fā)出新的靈感，為教師更好的去講解課程中的重難點提供了新的思路，也可以培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。

2.3 講授知識專業(yè)化和趣味化結(jié)合

無機化學課程知識點多，而且理論性很強，單純的講授和推導會使學生感到枯燥。在教學過程中，我們及時跟蹤相關文獻中最新的研究成果，以及新聞報道中的化工行業(yè)新成就，將教材中的理論與有關的科技研究成果和生產(chǎn)、生活中的具體事例相結(jié)合。在避免教學內(nèi)容抽象、枯燥的基礎上，拓寬學生的知識面。讓學生意識到，所學的理論知識不僅能夠解釋一些生活中常見的自然現(xiàn)象，同時還是解決生產(chǎn)實際問題的基礎，更是日后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的必備能力，這就不僅激發(fā)學生的學習興趣，更會極大地提高他的學習動力[7]。讓學生更加深入了解化工，熱愛化工。在這次抗擊新冠肺炎疫情的戰(zhàn)役中，我們在教學中從口罩和防護服的制作過程入手，強調(diào)從治療、消殺、防護的全過程中，無時無刻都有化學、化工的存在，在這一點上，我國的化工、醫(yī)藥這一關鍵領域具備世界最全的產(chǎn)業(yè)鏈和最大的產(chǎn)能，不僅將理論知識融入到實際中，又在課堂融入了思想政治教育，激發(fā)學生的愛國熱情。再比如元素部分的知識雖然瑣碎零散，重點不突出，系統(tǒng)性不強，但恰恰是和我們生活聯(lián)系最為緊密的科學。很多元素都是人體必需的常量元素和微量元素，它們直接或間接地決定了人體的生理功能和人體健康，在教學過程中講授一些與身心健康直接相關的元素，激發(fā)了學生的主動性和學習興趣[8]。

3 改革評價方法，注重過程管理

堅持成果目標導向，提升培養(yǎng)質(zhì)量，對學生學習過程和綜合能力的考核尤為重要。過程管理應充分利用教學資源，通過網(wǎng)絡教學平臺對學生的課前預習、課堂在線測試、互動討論以及課后作業(yè)、學習筆記的全面統(tǒng)計和掌握，為過程考核提供了詳細的基礎數(shù)據(jù)[9]，充分的利用了信息技術的優(yōu)勢，將過程考核納入平時成績的考核，在最終課程考核中提高平時成績所占比例，這樣學生也重視平時學習過程和綜合能力的鍛煉，避免了以往有的學生只是在考試前突擊復習以應付考試。

4 雙基并重，充分發(fā)揮實驗教學的優(yōu)勢

化學是以實驗為基礎的自然科學，想要學好化學就離不開實驗，實驗是化學的靈魂，是化學的魅力和激發(fā)學生學習興趣的主要源泉，更是培養(yǎng)學生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段，對于學生來說，實驗操作能力也是未來化學學習和工作的必備技能。教學過程中實驗教學與理論教學相輔相成，相互促進。因此，實驗課程安排要與理論教學同步，在保證理論知識有機銜接的前提下，可以適當調(diào)整理論內(nèi)容的順序。我們針對大一新生開設的第一個實驗是無機物制備，該實驗包括很多基本操作和技能，學生通過努力，由生疏到熟練，失敗再重來，最終制出產(chǎn)品，都非常興奮，這也極大的激發(fā)了學生的興趣。我們最大程度的利用實驗室資源，為學生增加了綜合性和自主設計性實驗，例如針對實際生產(chǎn)中常見的廢水、廢氣等問題，給學生提出問題，讓他們自主提出解決方案，以此培養(yǎng)學生的工程實踐思維，體會學有所用的快樂。通過項目式教學和團隊合作等方式，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和獨立解決問題的能力。

5 結(jié)論

在學時減少背景下，通過重構(gòu)教學大綱，優(yōu)化教學內(nèi)容，改革教學和評價方式，統(tǒng)一教學內(nèi)容的深度和廣度等系列措施實現(xiàn)由“教”到“學”的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過一個學期的學習，學生逐步適應了自主學習的過程，特別是在教師的啟發(fā)下能夠利用熱力學，物質(zhì)結(jié)構(gòu)，電化學等知識來分析化合物性質(zhì)，比如利用電極電勢分析其氧化還原能力相對強弱，利用價層電子構(gòu)型分析物質(zhì)穩(wěn)定性，善于發(fā)現(xiàn)總結(jié)規(guī)律，繪制元素化合物之間聯(lián)系的框架圖[10]，即使在元素模塊學時縮減比較多的情況下，依然保證了教學效果。

以我院某專業(yè)2017、2018、2019級班級無機化學課程成績分布(班級人數(shù)均為33人)為例，總成績分布如圖1所示。

圖1 某專業(yè)近三年無機化學課程班級成績分布

從圖1中可以看出， 經(jīng)過一系列教學改革嘗試，學生成績分布明顯變化，而且成績分布更加集中，充分說明在少課時背景下，我們采取的教學改革措施是成功的。