無機(jī)化學(xué)中元素化學(xué)的教學(xué)改革探究

張曉凡 吳文劍

摘? 要：針對無機(jī)化學(xué)課程尤其是元素化學(xué)部分目前存在的問題，以鹵素章節(jié)為例，分別從教學(xué)模式、教學(xué)方法和課程思政設(shè)計(jì)等三個(gè)方面進(jìn)行無機(jī)化學(xué)中元素化學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與改革。通過上述教學(xué)設(shè)計(jì)與改革，有利于增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，提高學(xué)生的積極性和課程參與度，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，以期滿足新工科背景下對復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求。

關(guān)鍵詞：元素化學(xué);教學(xué)模式;教學(xué)方式;課程思政

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）20-0092-04

Abstract： Aiming at the existing problems of inorganic chemistry course， especially element chemistry， taking halogen as an example， the teaching design and reform of element chemistry in inorganic chemistry was carried out from three aspects： teaching mode， teaching method and ideological and political design of the course. Through the above teaching design and reform， it is beneficial to enhance students' professional identity， improve students' enthusiasm and curriculum participation， and cultivate students' higher-order thinking， so as to meet the needs of compound innovative talents under the new engineering background.

Keywords： chemical element; teaching mode; teaching method; curriculum ideology and politics

一、無機(jī)化學(xué)課程現(xiàn)狀分析

無機(jī)化學(xué)是化學(xué)、高分子材料及其他相關(guān)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門專業(yè)必修課，是其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。無機(jī)化學(xué)分為上篇化學(xué)原理，中篇元素化學(xué)和下篇繼往開來的無機(jī)化學(xué)等三大部分內(nèi)容。其中，上篇化學(xué)原理是基礎(chǔ)，為中篇元素化學(xué)的學(xué)習(xí)和理解服務(wù)，最終為下篇繼往開來的無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，該課程中的元素化學(xué)部分是無機(jī)化學(xué)的核心組成部分，但是由于其內(nèi)容豐富、體系繁雜、知識點(diǎn)多且分散，具有需要記憶的知識點(diǎn)多等特點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)多采用羅列、舉例，敘述性或重復(fù)性地對其存在、制備、性質(zhì)和用途等進(jìn)行介紹，課堂沉悶，學(xué)生感覺枯燥難學(xué)，使得學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高[1]。學(xué)生普遍覺得所學(xué)的知識無用，甚至產(chǎn)生想轉(zhuǎn)專業(yè)的念頭。此外，目前大學(xué)生普遍存在懶惰，課前不預(yù)習(xí)的情況，結(jié)果學(xué)生聽講跟不上老師的節(jié)奏，有的學(xué)生甚至都不知道知識點(diǎn)在課本什么位置。而為元素學(xué)習(xí)服務(wù)的無機(jī)化學(xué)理論教學(xué)在前，因此學(xué)生不能及時(shí)地將理論與元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相互聯(lián)系，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)困難[2]。

作為步入高校的第一門化學(xué)相關(guān)專業(yè)課，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課程參與度，引導(dǎo)學(xué)生建立一套屬于自己的學(xué)習(xí)方法，增加學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和高階思維能力是教學(xué)改革的方向之一。結(jié)合基礎(chǔ)性、前沿性和實(shí)用性等多角度分析，以元素化學(xué)中的鹵素為例，從教學(xué)模式、教學(xué)方法和課程思政設(shè)計(jì)等三個(gè)方面優(yōu)化了元素化學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐——以鹵素為例

基于無機(jī)化學(xué)課程現(xiàn)狀和學(xué)情分析情況，具體的教學(xué)改革內(nèi)容主要從教學(xué)模式、教學(xué)方法、課程思政設(shè)計(jì)三個(gè)方面開展，具體改革與實(shí)踐方案如下。

（一）教學(xué)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師講授為主，學(xué)生的積極性和主動(dòng)性差，學(xué)生上課容易走神，學(xué)習(xí)興趣不高。此外，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生的懶惰，亦或是參與團(tuán)學(xué)活動(dòng)太多，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生都沒有時(shí)間進(jìn)行課前準(zhǔn)備和課后復(fù)習(xí)，大多都是臨到考試進(jìn)行突擊復(fù)習(xí)備考，最終導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果很差，甚至有部分學(xué)生掛科。

針對上述情況筆者進(jìn)行了相應(yīng)的教學(xué)改革，主要采用以學(xué)生為中心的講授與小組討論相結(jié)合的教學(xué)模式[3]。

具體的改革實(shí)施方式為：在課前將章節(jié)的知識點(diǎn)框架做成思維導(dǎo)圖發(fā)給學(xué)生，學(xué)生可以利用10分鐘左右時(shí)間進(jìn)行簡單的課前預(yù)習(xí)，通過思維導(dǎo)圖讓學(xué)生對即將講授的課程內(nèi)容進(jìn)行基本了解。然后，教師設(shè)計(jì)不同的課堂教學(xué)模塊，對各個(gè)章節(jié)中的知識點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解或展開學(xué)生討論等方式，重點(diǎn)講解或討論章節(jié)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生充分利用課堂上的時(shí)間翻書學(xué)習(xí)、做筆記并隨堂總結(jié)。

具體流程如下：課前給每位學(xué)生發(fā)一張白紙，要求學(xué)生隨堂同步實(shí)時(shí)做筆記，讓學(xué)生自己總結(jié)討論，從中探索知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律，做好記錄。課程結(jié)束后，學(xué)生上交筆記（如圖1所示）。由教師查閱批注后再還返給學(xué)生復(fù)習(xí)。在查閱學(xué)生筆記的同時(shí)對學(xué)生隨堂筆記上標(biāo)記的問題進(jìn)行線上一對一答疑。

（二）教學(xué)方法

在教學(xué)方法上的改革主要有以下幾個(gè)方面。

1. 知識分類講解

將知識點(diǎn)按照“學(xué)生自查用途→由應(yīng)用引發(fā)思考，提出問題→找出關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)→理論與元素化學(xué)知識點(diǎn)講解與內(nèi)容拓展→學(xué)生總結(jié)規(guī)律→反思應(yīng)用與注意事項(xiàng)”的知識架構(gòu)進(jìn)行知識點(diǎn)分類講解，不僅提高學(xué)生的參與度，而且增加內(nèi)容的實(shí)用性、生動(dòng)性，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感。比如，在學(xué)習(xí)鹵素時(shí)，先由學(xué)生自查“你認(rèn)識的鹵素？鹵素的應(yīng)用”。根據(jù)學(xué)生自查內(nèi)容，隨堂提出問題，如“生活中的漂白粉可以廣泛用于酒店、學(xué)校、家庭、醫(yī)院、衣物玩具等，它的作用原理是什么？與我們學(xué)習(xí)的鹵素有什么關(guān)聯(lián)？”引發(fā)學(xué)生思考與討論，繼而導(dǎo)入學(xué)習(xí)內(nèi)容——鹵素的化學(xué)性質(zhì)。結(jié)合課程知識點(diǎn)與學(xué)生專業(yè)背景，將鹵素與高分子專業(yè)連接在一起，增加學(xué)生的學(xué)科認(rèn)同感。

2. 巧設(shè)小組討論話題

設(shè)置生活化、實(shí)用化和場景化的小組討論話題，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識點(diǎn)分組進(jìn)行討論或辯論，最后進(jìn)行知識點(diǎn)和規(guī)律總結(jié)。比如，在講解氫鹵酸的性質(zhì)時(shí)，設(shè)置討論話題“84消毒液與潔廁靈可以混用嗎？”將學(xué)生分成不同小組，由各個(gè)小組組長組織組員進(jìn)行討論和總結(jié)發(fā)言，差錯(cuò)或遺漏之處先由其他小組補(bǔ)充說明，必要時(shí)教師補(bǔ)充，最后學(xué)生按小組自我總結(jié)并寫成案例上交。

3. 根據(jù)學(xué)生需求進(jìn)行分析，適當(dāng)增加隨堂練習(xí)

整個(gè)教學(xué)改革后的方案都采取以學(xué)生為中心的模式，因此課前對學(xué)生的需求和興趣點(diǎn)分析顯得尤為重要。

學(xué)生需求的調(diào)研方法有很多種，比如：（1）通過課前發(fā)布調(diào)查問卷，對學(xué)生的需求和興趣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研分析（如圖2所示）。根據(jù)調(diào)研結(jié)果在進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮學(xué)生的興趣點(diǎn)和需求，做到因人而異，因材施教。（2）召開學(xué)生代表交流座談會(huì)，精準(zhǔn)把握學(xué)生對教師的教學(xué)反饋信息，了解學(xué)生們的實(shí)際想法和困難。學(xué)生就任課老師的教學(xué)方法等方面給出良好的建議、意見與期待。例如，根據(jù)學(xué)生反饋，了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)困難是學(xué)習(xí)到知識點(diǎn)卻不知怎么理解和應(yīng)用，幾乎和沒有學(xué)效果一樣。因此，在講解含氧酸的性質(zhì)時(shí)，筆者在課堂上適當(dāng)增加了一些隨堂練習(xí)，讓學(xué)生學(xué)有所用。同時(shí)可以促進(jìn)師生和生生互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)。再如，在講解化學(xué)反應(yīng)方程式時(shí)，引入討論話題“84消毒液與潔廁靈可以混用嗎？”及其他生活小貼士，加深學(xué)生對知識的理解。

（三）課程思政設(shè)計(jì)

課程思政的內(nèi)涵注重的是教育方法和教育體系，蘊(yùn)含著一種教育理念和責(zé)任。2016年，習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”，繼而開啟了高校課程思政改革的熱潮。課程思政的提出，豐富了思想政治教育的內(nèi)涵，要求高校教師要實(shí)現(xiàn)全員、全程和全方位育人（即“三全育人”）。在此背景下，專業(yè)課程思政融于教育教學(xué)全過程成為了當(dāng)下教學(xué)改革的熱點(diǎn)之一。

基于“三全育人”理念，筆者將其滲透到整個(gè)教學(xué)過程中，有效地挖掘了元素化學(xué)中的思政元素，將課程思政潤物無聲地貫穿于全員學(xué)習(xí)過程[4-6]。

1. 引入生活化場景小故事，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維

根據(jù)上述無機(jī)化學(xué)課程現(xiàn)狀分析可知，元素化學(xué)部分具有內(nèi)容繁雜、知識點(diǎn)多且分散等特點(diǎn)，在教學(xué)實(shí)踐過程中，如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)科認(rèn)同感是本課程亟待解決的問題之一。因此，在進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，筆者引入了不同的生活小故事，一方面，采用情景式教學(xué)方法吸引學(xué)生的注意力和學(xué)習(xí)興趣;另一方面，通過生活案例與教材知識的融合有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。比如：在講解F元素時(shí)，基于“what-why-how”黃金圈法則，引出“我們身邊的F元素”生活小故事。一方面引導(dǎo)學(xué)生積極參與思考身邊的F元素物品有哪些，另一方面根據(jù)學(xué)生回答拋出更深層次的問題“為什么要含F(xiàn)，有哪些功效，如何實(shí)現(xiàn)這些功效”。這既有利于學(xué)生掌握知識點(diǎn)，又促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生遇到問題時(shí)采用多元思維模型去思考問題、剖析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

2. 挖掘科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的科研和創(chuàng)新意識

比如在講解鹵素的通性時(shí)，涉及很多變化規(guī)律。但是學(xué)生理解不了，更不知道這個(gè)規(guī)律有什么用，容易遺忘。為此，結(jié)合目前的研究熱點(diǎn)“有機(jī)鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池”，講解有機(jī)鹵化鉛ABX3中鹵素X對光譜吸收的影響。講解知識點(diǎn)的同時(shí)，提醒各位大學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)初期要給自己找準(zhǔn)定位和合理安排大學(xué)四年生活，做好職業(yè)規(guī)劃，并積極鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生考研，從事科學(xué)研究工作，同時(shí)還要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3. 結(jié)合名人事跡，培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷

“知責(zé)任者，大丈夫之始也;行責(zé)任者，大丈夫之終也。”責(zé)任和擔(dān)當(dāng)，是家國情懷的精髓所在。在元素化學(xué)的教學(xué)過程中，筆者通過融入名人事跡引導(dǎo)學(xué)生要敢于擔(dān)當(dāng)，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感和愛國主義精神。比如，在講解鹵素單質(zhì)的制備時(shí)，通過講述“氟的悲壯史”，引導(dǎo)學(xué)生要敢于承擔(dān)責(zé)任，勇于擔(dān)當(dāng)。又如在講解鹵素的氧化物時(shí)，引入“ClO2龍頭企業(yè)——山大華特科技股份有限公司”，講述了該公司用于麥草漿漂白的二氧化氯制備裝置是自主研發(fā)的，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)二氧化氯制備裝置在紙漿漂白領(lǐng)域的重大突破，填補(bǔ)了國際空白。這樣做是在培養(yǎng)學(xué)生的愛國精神，增強(qiáng)民族自信，引導(dǎo)學(xué)生要敢于擔(dān)當(dāng)，為社會(huì)主義事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量。

4. 結(jié)合生活與現(xiàn)實(shí)案例，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維

在安德森的《學(xué)習(xí)、教學(xué)和評估的分類學(xué)》中，認(rèn)知目標(biāo)分為兩個(gè)維度，即“知識”和“認(rèn)知過程”。其中“認(rèn)知過程”這個(gè)維度包括了記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價(jià)和創(chuàng)造。在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐時(shí)，要將低級思維和高階思維活動(dòng)共同構(gòu)成多樣化，設(shè)置由低到高的遞進(jìn)式的課程活動(dòng)，幫助學(xué)生發(fā)展低階思維的同時(shí)，推動(dòng)學(xué)生的高階思維發(fā)展，提高課堂教學(xué)的有效性。而高階思維的培養(yǎng)靠的是學(xué)生自主學(xué)，因此在課程教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，采取“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式[7]，設(shè)計(jì)不同難度系數(shù)的生活案例調(diào)研與解析，讓學(xué)生通過自我知識構(gòu)建，深度學(xué)習(xí)，進(jìn)而有助于學(xué)生高階思維的養(yǎng)成。比如，“你認(rèn)識的鹵素及應(yīng)用”的課前導(dǎo)入與課后反饋總結(jié)。在講解鹵素時(shí)，通過課前導(dǎo)入“你認(rèn)識的鹵素及應(yīng)用”，學(xué)生結(jié)合自己調(diào)研情況回答，提高學(xué)生的參與度。在對課程知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，課后學(xué)生再結(jié)合自己的調(diào)研內(nèi)容和課程知識點(diǎn)，根據(jù)知識點(diǎn)與調(diào)研自我構(gòu)建知識體系，培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力，實(shí)現(xiàn)對知識的創(chuàng)造與再加工[8]。

三、教學(xué)改革的效果

對授課班級使用“問卷星”進(jìn)行問卷調(diào)查（如圖3所示），結(jié)果顯示65.22%的學(xué)生喜歡“教師知識點(diǎn)講解+學(xué)生隨堂翻書標(biāo)記+隨堂練習(xí)+小組討論和總結(jié)”這種授課方式。學(xué)生普遍認(rèn)為改革后的授課方式，有助于提高學(xué)習(xí)注意力和積極性，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣。

四、教學(xué)改革總結(jié)與反思

通過學(xué)生交流座談會(huì)，學(xué)生反饋了幾點(diǎn)：（1）教師自身的人格魅力，積極努力勤勉的工作和學(xué)習(xí)態(tài)度在無形中影響著他們。（2）增加隨堂測驗(yàn)后的學(xué)習(xí)效果明顯提高，如果建立線上題庫就更完美。（3）課前導(dǎo)入的豐富內(nèi)容，比如視頻，可以有效提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)熱情。（4）教師引入的生活案例，通過增加與師生/生生互動(dòng)，增進(jìn)師生感情。（5）希望增加學(xué)生的平時(shí)成績比重，課堂表現(xiàn)和互動(dòng)可以積分。（6）希望老師可以在課前發(fā)PPT和思維導(dǎo)圖等學(xué)習(xí)文件，提前公布課程的活動(dòng)安排與要求，包括知識的重難點(diǎn)。

結(jié)合上述問卷調(diào)研、學(xué)生座談會(huì)和實(shí)際教學(xué)效果來看，通過教學(xué)模式、教學(xué)方法和課程思政設(shè)計(jì)的改革后，取得了一些好的成效，但仍需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)。在以后的教學(xué)過程中，還需要更細(xì)致地進(jìn)行學(xué)情分析，更深一步地挖掘?qū)W生的需求與課程知識點(diǎn)之間的聯(lián)系，關(guān)注問題學(xué)生，完善教學(xué)評價(jià)體系，更大程度地讓學(xué)生受益，著力培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

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