OBE理念導(dǎo)向下無機化學(xué)理論及實驗教學(xué)改革研究*

張 譜

(太原科技大學(xué) 晉城校區(qū)，山西 晉城 048000)

OBE理念是spady于1981年提出的，通過逆向設(shè)計，反推如何培養(yǎng)學(xué)生，怎么培養(yǎng)學(xué)生，為誰培養(yǎng)人才的思路[1]。國際工程教育認證正是以O(shè)BE理念為核心。2016年我國加入《華盛頓協(xié)議》，中國工程教育認證正式與國際教育接軌[2]。聚焦OBE理念的化學(xué)教學(xué)改革成為研究熱點，大部分研究是從廣義角度上，以整個課程體系作為研究焦點，以學(xué)生的畢業(yè)能力和社會需求為最終達成目標(biāo)[3-5]；而我們更應(yīng)該從狹義角度思考，當(dāng)具體到每一門課程時，即基于OBE理念探索具體一門課程的教學(xué)改革：學(xué)生學(xué)完這門課程應(yīng)具備什么樣的能力，達成什么樣的目標(biāo)。

無機化學(xué)及實驗作為化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生步入高校的第一門化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，肩負引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)思維的轉(zhuǎn)變的重大責(zé)任，同時要實現(xiàn)中學(xué)化學(xué)到大學(xué)化學(xué)教育的順利銜接過渡?；A(chǔ)學(xué)科是國家創(chuàng)新發(fā)展的源泉、先導(dǎo)和后盾，所以培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才是高等學(xué)校的重大戰(zhàn)略任務(wù)[6]。因此以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，以學(xué)生的形成發(fā)展為核心，探索無機化學(xué)課程的持續(xù)改革創(chuàng)新，對培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖人才、提升教育教學(xué)質(zhì)量意義重大。

1 學(xué)情分析

維果斯基的最近發(fā)展區(qū)理論研究表明：在學(xué)生原有知識水平基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)慕逃绞?，深度挖掘?qū)W生內(nèi)在潛力，能夠幫助其超越現(xiàn)有水平，邁進更高階的水平[7]。最近發(fā)展區(qū)理論遵循學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，有利于學(xué)生身心健康成長。故對學(xué)生的學(xué)情進行調(diào)查分析，了解學(xué)生現(xiàn)有的認知水平非常有意義，不僅有利于大學(xué)四年課程的意義學(xué)習(xí)，更有利于學(xué)生健康的形成發(fā)展。

高中化學(xué)教材包括兩本必修和六本選修，選修包括化學(xué)與生活、化學(xué)與技術(shù)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)原理、有機化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)實驗六個模塊。化學(xué)反應(yīng)原理都選修，有機化學(xué)基礎(chǔ)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)大部分學(xué)校選修其中一本。雖然必修一、必修二中涉及不少探究實驗，但基本是講實驗而非做實驗。高中化學(xué)實驗開放情況不容樂觀，甚至有的學(xué)校不開設(shè)化學(xué)實驗。盡管高考設(shè)置實操考試，但基本屬于通過性考試，學(xué)生基本操作技能幾乎是零起步。

高中與大學(xué)的教學(xué)方式差異，高中教學(xué)重在強化訓(xùn)練，內(nèi)容會反復(fù)講解鞏固。而大學(xué)教學(xué)速度快，知識范圍廣。因此高中與大學(xué)的學(xué)習(xí)方法與方式也就不同，高中更多是在被管理的狀態(tài)下學(xué)習(xí)，而大學(xué)更加注重自主學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)學(xué)會加強自我管理。

2 無機化學(xué)及實驗教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 學(xué)生發(fā)展意義上的教育銜接斷裂

從實驗教材內(nèi)容設(shè)置上看，高中與大學(xué)無機化學(xué)教材內(nèi)容基礎(chǔ)知識基本一樣，包括化學(xué)實驗室安全知識，以及儀器的認識、洗滌，過濾、萃取、蒸餾等單元操作，溶液配制等。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，高中實驗設(shè)施條件基本具備。化學(xué)實驗基本知識與基本技能理應(yīng)在高中得到訓(xùn)練以及掌握，步入大學(xué)前理應(yīng)已形成自己的最近發(fā)展區(qū)，但從學(xué)情分析結(jié)果顯示，高中化學(xué)實驗開設(shè)頻率非常低，實驗沒有得到應(yīng)有的重視，造成了學(xué)生發(fā)展意義上的教育銜接斷裂。

因此，在大一年級，必須夯實專業(yè)基礎(chǔ)知識與加強學(xué)生的基本實操訓(xùn)練，填補高中與大學(xué)的銜接斷層。如若一味的尋求創(chuàng)新，揠苗助長，基本操作不規(guī)范，基礎(chǔ)知識不扎實，即使有創(chuàng)新的想法，也只是紙上談兵。

2.2 應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變過程中理論課學(xué)時壓縮

2014年3月30日，教育部以教基二〔2014〕4號印發(fā)《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》[8]。該意見指出，高校應(yīng)堅持立德樹人根本任務(wù)，通過全面深化課程改革扭轉(zhuǎn)重智輕德現(xiàn)狀，培養(yǎng)具備綜合素質(zhì)的應(yīng)用型人才。因此，我門學(xué)校在向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變過程中，壓縮理論課時，適度增加實踐課時。大學(xué)無機化學(xué)課程是在高中化學(xué)基礎(chǔ)上進行的更高層次的學(xué)習(xí)，內(nèi)容更具深度與廣度。但從學(xué)情分析結(jié)果看，中學(xué)實驗開設(shè)情況不容樂觀，硬件設(shè)施條件好的學(xué)校學(xué)生有機會做實操，而條件一般甚至沒有條件的學(xué)?；揪筒婚_設(shè)實驗課程。因此造成學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)參差不齊。再加上步入大學(xué)后基本靠自主學(xué)習(xí)，此種學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致部分缺乏自我管理能力的學(xué)生更加跟不上大學(xué)的節(jié)奏。久而久之，大學(xué)作業(yè)與考試抄襲現(xiàn)象變得越來越嚴重。因此在高中與大學(xué)的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)習(xí)慣與學(xué)習(xí)思維都有很大的不同。在學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)參差不齊，缺乏自主學(xué)習(xí)性，理論課時縮減的現(xiàn)狀下，根據(jù)OBE理念重新進行教學(xué)設(shè)計與評價，幫助學(xué)生提高自我管理能力，縮小學(xué)生之間的差異性，最終每個學(xué)生都可以從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)。即使理論課時壓縮，也不會影響整個課程教學(xué)目標(biāo)的達成。

3 OBE理念導(dǎo)向下無機化學(xué)教學(xué)設(shè)計與評價方式

針對大學(xué)無機化學(xué)及實驗的現(xiàn)狀與問題，以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，依托建構(gòu)主義理論進行教學(xué)設(shè)計。建構(gòu)主義理論強調(diào)知識的動態(tài)性與主觀性，知識不是一成不變的，而是會隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展不斷變化的，學(xué)生通過主動探索知識，對吸取的知識進行編碼與重塑，最終建構(gòu)成自己的經(jīng)驗與知識體系[9]。故教學(xué)設(shè)計要重視學(xué)生現(xiàn)有的經(jīng)驗與知識體系，從學(xué)生熟悉內(nèi)容部分開始逐步延伸，幫助學(xué)生順利過渡。

3.1 無機化學(xué)理論教學(xué)設(shè)計與評價方式

我們選用天津大學(xué)無機化學(xué)教材，教學(xué)內(nèi)容主要概括為四個模塊，包含化學(xué)熱力學(xué)的基礎(chǔ)知識、化學(xué)熱力學(xué)在化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、元素性質(zhì)。無機化學(xué)理論教學(xué)共設(shè)計三個模塊，第一個模塊為學(xué)生自主學(xué)習(xí)模塊：首先在課前學(xué)生自主預(yù)習(xí)新知識、回顧以往學(xué)過的知識或者已涉及過的知識，并且各自課前提出至少三點疑問，并附上自己的思路與疑惑點，在上課前一天提交到云平臺；其次為引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成主動預(yù)習(xí)的習(xí)慣，在課前設(shè)置自主測驗環(huán)節(jié)，教師在課前完成批閱。第二個模塊為知識銜接引導(dǎo)模塊，教師將高中與大學(xué)相似但又有區(qū)別的知識進行對照講解，并將第一個模塊中存在的問題在授課過程中逐一滲透并完成解答。第三個模塊為總結(jié)歸納、匯報模塊，在學(xué)完每章內(nèi)容后，學(xué)生利用圖形組織形式進行歸納與總結(jié)，并在下節(jié)課前以小組形式進行匯報，根據(jù)匯報的成果，進行生生互評與師生互評，其中生生互評占比大于教師評價，更多發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。

從教學(xué)內(nèi)容上看，熱力學(xué)知識貫穿了化學(xué)課程體系始終，故以高中以有涉及的化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)知識部分為例進行理論教學(xué)設(shè)計，具體做法如下：首先第一個環(huán)節(jié)部分與高中知識聯(lián)系非常緊密，學(xué)生利用課余時間將已學(xué)過的內(nèi)容進行復(fù)習(xí)鞏固，如：什么是反應(yīng)熱？如何表示反應(yīng)熱？蓋斯定律的應(yīng)用？自發(fā)過程的判據(jù)等等？其次，在第二個環(huán)節(jié)部分為銜接環(huán)節(jié)，在學(xué)生已有認知的基礎(chǔ)上，教師通過講授如何定義焓，焓與焓變的區(qū)別？焓變熵變以及吉布斯自由能判據(jù)的區(qū)別與聯(lián)系？進而引出自發(fā)過程的判據(jù)。最后一個環(huán)節(jié)，通過邏輯圖形的方式由學(xué)生自主完成該部分內(nèi)容的歸納與總結(jié)，并且加以匯報，由教師與全體學(xué)生進行評判。

根據(jù)學(xué)生的認知特點改革后的教學(xué)表現(xiàn)形式為熟悉內(nèi)容由學(xué)生課前自主完成，而教師只需將延伸的部分進行引導(dǎo)講授，因此盡管課時壓縮仍然能夠完成該課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)。理論課程成績評定由線上測驗環(huán)節(jié)(10%)+繪圖歸納(生生互評25%+師生互評15%)+期末考試(50%)構(gòu)成，此種考核在于能夠削弱學(xué)生期末臨時抱佛腳的態(tài)勢，重在自學(xué)重在平時，學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動的情形下逐步轉(zhuǎn)為主觀意愿求學(xué)，在與同學(xué)之間的競爭與合作中建構(gòu)起自己的知識體系。

3.2 無機化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計與評價方式

中央全面深化改革委員會第二十四次會議審議通過了《關(guān)于加強基礎(chǔ)學(xué)科人才培養(yǎng)的意見》。意見指出基礎(chǔ)學(xué)科不能因為投入大、周期長、見效慢等“基礎(chǔ)性”特點而忽略和忽視相關(guān)人才的培養(yǎng)[6]。因此，高校應(yīng)厚植長遠發(fā)展的思想根基，足夠重視大一新生化學(xué)實驗習(xí)慣的培養(yǎng)以及基本操作技能的訓(xùn)練。為此，實驗課教學(xué)實施采取技能大賽驅(qū)動法實施，我們選用十二五規(guī)劃教材無機化學(xué)實驗教材，教學(xué)大綱共五個實驗，分別為CO2相對分子質(zhì)量的測定、溶液的配制和酸堿滴定、醋酸解離平衡常數(shù)的測定、溶度積常數(shù)的測定、化學(xué)反應(yīng)速度和活化能測定、硫酸亞鐵銨的制備。從大綱看，也是注重學(xué)生練就扎實的實驗操作技能，技能大賽驅(qū)動實驗教學(xué)，規(guī)范基本操作、練就心理素質(zhì)、培養(yǎng)安全意識，為國家和社會培養(yǎng)應(yīng)用型、綜合性人才。

實驗教學(xué)以典型的酸堿滴定為例，規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn)，樣品稱量依據(jù)天平水平是否檢查、取樣敲樣是否規(guī)范、是否有重新稱量、稱量完畢是否整理歸位占10%；溶液的配制依據(jù)容量瓶洗滌試漏是否規(guī)范、樣品溶解是否正確、溶液轉(zhuǎn)移搖勻與容量瓶定容是否正確占20%；滴定管操作根據(jù)滴定管洗滌、試漏、潤洗、裝液是否規(guī)范是否有排氣，滴定速度適當(dāng)與否，終點控制與判斷是否正確占40%；數(shù)據(jù)讀取是否規(guī)范正確占5%；數(shù)據(jù)及現(xiàn)象記錄是否完整準(zhǔn)確占10%；數(shù)據(jù)處理結(jié)果依據(jù)是否在誤差允許范圍占5%；整個實驗報告依據(jù)書寫是否完整規(guī)范清晰占10%；如果問題反思與討論環(huán)節(jié)酌情加分(1～10分)。

實驗前通過學(xué)習(xí)通進行預(yù)習(xí)測驗，考核預(yù)習(xí)效果；實驗課堂一人一組，以往實驗兩人一組，經(jīng)常有一名學(xué)生在做，另一名學(xué)生在看實驗，基本不動手，因此一人一組進行實驗可摒棄依賴思想，所有學(xué)生都可親自動手操作，發(fā)現(xiàn)自己的不足，并經(jīng)過不斷的訓(xùn)練達到熟能生巧，有助于鍛煉沉穩(wěn)的心理素質(zhì)以及沉著冷靜、持之以恒的科研素養(yǎng)。實驗課程成績由預(yù)習(xí)測驗20%+實驗操作技能40%+理論筆試40%組成，預(yù)習(xí)測驗與評分在課前線上完成，無需占用課時；而實操這部分采取實驗室半開放形式，學(xué)生只要有時間便可預(yù)約來進行練習(xí)。

3.3 無機化學(xué)理論課與實驗課教學(xué)效果與評價實施效果反饋

理論課教學(xué)與評價效果通過問卷調(diào)查形式收集，問卷調(diào)查結(jié)果顯示：學(xué)生對無機化學(xué)理論課教學(xué)設(shè)計滿意度達90%。他們認為，第一個模塊設(shè)計的自主學(xué)習(xí)與課前測驗環(huán)節(jié)起到了監(jiān)督與督促的作用，促使他們不得不進行提前預(yù)習(xí)，長此以往，也就逐步養(yǎng)成了提前預(yù)習(xí)的習(xí)慣；第二個模塊的知識銜接設(shè)計，學(xué)生認為能夠更好地幫助他們由高中的基礎(chǔ)知識順利過渡到大學(xué)更專業(yè)深層次的知識，不僅填補了中間的銜接空白部分，而且還解答了學(xué)生的課前疑問；第三個模塊設(shè)計，學(xué)生評價很高，不僅能夠利用圖形組織的形式清晰明了的建構(gòu)起自己的知識體系，而且通過小組形式的匯報在加深了知識掌握的同時知識也得到了的內(nèi)化與升華。對與無機化學(xué)理論課評價環(huán)節(jié)，有85%的學(xué)生(成績好)認為重在平時、學(xué)生參與的評價方式很客觀合理；有15%學(xué)生(成績一般)認為只需期末考試進行評價即可，針對此種現(xiàn)象，希望通過循序漸進的疏導(dǎo)交流方式，逐步引導(dǎo)他們認識到平時學(xué)習(xí)的重要性。

實驗課教學(xué)與評價效果通過與學(xué)生實地交談形式收集，結(jié)果顯示：無機化學(xué)實驗環(huán)節(jié)滿意度達95%。一是學(xué)生表示整個實驗操作練習(xí)環(huán)節(jié)時間自由，學(xué)生可根據(jù)自己的時間來熟悉掌握實驗基本操作；二是一人一組的上課模式讓學(xué)生的懶惰與依賴心理無處遁形，只能腳踏實地認認真真的完成實驗；三是競賽驅(qū)動型實驗教學(xué)評價幫助他們練就了扎實的基本功的同時，理論知識部分掌握更加穩(wěn)固，而且在不斷的練習(xí)過程中科研素養(yǎng)也在無形中得到了培養(yǎng)。

4 無機化學(xué)理論與實驗課程思政元素的滲透與挖掘

在無機化學(xué)與實驗教學(xué)過程中，無時無刻地滲透著思政育人的思想理念。比如，在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)學(xué)生認知特點，在任務(wù)的驅(qū)動下，主動預(yù)習(xí)主動歸納整理，增加學(xué)生評價的占比，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，由被動學(xué)習(xí)化為主動學(xué)習(xí)，整個過程在無形中影響著學(xué)生的思想意識與求學(xué)精神；無機化學(xué)實踐環(huán)節(jié)中，在學(xué)生自主自由操練的前提下，采用競賽驅(qū)動模式進行單人操作考核，每一個環(huán)節(jié)均有評分標(biāo)準(zhǔn)，既練就了學(xué)生的嚴謹?shù)目蒲兴仞B(yǎng)，更在無形中培養(yǎng)了學(xué)生的工匠精神與規(guī)范的行為舉止。

專業(yè)課程思政元素的挖掘本質(zhì)還是育人，重心應(yīng)在立德樹人。因此在OBE理念指導(dǎo)下，無機化學(xué)課程及實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計評價均是在潛移默化中達到育人的效果。

5 結(jié)語

本文在OBE理念導(dǎo)向下，針對大學(xué)無機化學(xué)理論課及實驗課的現(xiàn)狀以及學(xué)情分析，對無機化學(xué)理論課教學(xué)與評價進行了重新設(shè)計，重新設(shè)計后的無機化學(xué)和實驗教學(xué)與評價環(huán)節(jié)均有課程思政的滲透。無機化學(xué)理論課環(huán)節(jié)通過層層引導(dǎo)的方式幫助學(xué)生由低階向高階水平逐步發(fā)展，課程評價環(huán)節(jié)的方式也展現(xiàn)出多元化、過程化的特點；在無機化學(xué)實驗課程教學(xué)中以技能競賽的形式進行教學(xué)與評價，以此練就學(xué)生扎實的操作技能與沉穩(wěn)應(yīng)對心態(tài)，以期對后續(xù)化學(xué)課程體系的學(xué)習(xí)奠定牢固的基石。研究調(diào)查表明，OBE理念導(dǎo)向下的無機化學(xué)及實驗教學(xué)設(shè)計與評價實施效果良好，希望對同行業(yè)有所借鑒與幫助。