新能源材料與器件專業工科化學教學的實踐與探索

摘要：工科化學是新能源材料與器件專業本科生的專業基礎課程，而國內高校新能源材料與專業剛剛起步，人才培養模式及課程體系的構建有待完善。依據三峽大學機械與材料學院學生工科化學的教學經驗，從新能源材料與器件專業學生特征分析出發，對新能源材料與器件專業的工科化學教學進行了探討。

關鍵詞：新能源材料與器件專業；工科化學；教學實踐

作者簡介：吳亞盤（1978-），男，陜西西安人，三峽大學機械與材料學院，講師；趙君（1980-），男，山東泰安人，三峽大學機械與材料學院，副教授。（湖北 宜昌 443002）

基金項目：本文系2013年三峽大學教學研究課題重點項目“新能源材料與器件專業人才培養模式研究與實踐”的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）35-0110-02

工科化學是三峽大學（以下簡稱“我校”）新能源材料與器件專業的學生進入大學后面臨的第一門專業基礎課。它不僅是中學化學知識的拓寬和延伸，而且為后續化學課程（材料物理化學、材料化學、電化學分析等）的學習奠定基礎，在材料課程體系中占有重要的地位和作用。因此，“工科化學”課程教學質量和效果將直接影響到新能源材料與器件專業學生運用化學基礎知識處理材料制備及性能表征的能力。

工科化學課程具有其自身的特點和教學要求，如學時少、重應用，所以不能像化學專業一樣，當作一門專業基礎課，面面俱到。以理科化學專業為例，無機化學及分析課程要求一學年100余學時，而作為工科專業，工科化學與無機化學及分析課程具有很大的相似性，卻僅有48學時。兩者相比較，工科化學課程學時被大大壓縮。加之工科化學涉及化學中的基本概念和理論、元素化學及基礎分析的部分內容，學生們普遍感覺難學。尤其面對有限學時的工科類學生，教師如何在有限學時內仍能使學生深刻把握相關的化學知識，提高學生綜合應用能力，并獲得良好的教學效果，這是每位工科化學教師都必須面對的一個現實問題。本文結合新能源材料與器件專業自身特點，從工科化學課程的培養目標及學科發展方向出發，探討工科化學課程教學的特點，并結合實踐對工科化學教學提出幾點建議。

一、結合新能源材料與器件專業特點，合理優化教學內容

目前，有關工科化學課程的教材很多，如江欞主編的《工科化學》、強亮生主編的《工科大學化學》、徐瑛等主編的《工科化學概論》、唐和清主編的《工科基礎化學》、高發明等主編的《簡明工科基礎化學》等，針對不同學科、專業和適用對象，教材知識體系的設置和側重點各不相同。根據該課程的專業基礎課性質，按照突出物質的結構-性能與定量分析并重的原則，三峽大學選用了史啟禎主編的《無機化學與化學分析》作為該門課程的主要教材。該教材的特色是包含主篇和副篇兩大塊。主篇主要是鋪就一個基礎知識平臺，為后續專業基礎課程做鋪墊，副篇主要是引用化學的應用實例及趣事培養學生的專業學習興趣。[1]它吸取了國內外同類教材的精華，教學內容難度適中，語言形象生動，適用性強，較適合作為三峽大學新能源材料與器件專業的專業基礎課教材，該教材內容可以很好地為目前新能源材料與器件專業的學生提供相應的智力儲備。同時，為幫助學生進一步加深對工科化學的認識和了解，還將曹錫章等主編的《無機化學》、武漢大學主編的《分析化學》等教材作為教學參考書。

此外，鑒于新能源材料與器件專業的學生特點及工科化學教學內容較多大，有關的價鍵理論等知識抽象難懂，因此，在實際的課堂教學中，筆者注重學科知識的拓展及實用化，除講授教材內容外，還穿插介紹當前新能源材料方面的科技發展動態、工科化學方面最新的科研成果以及自身的科研工作進行講解，不斷優化和充實教學內容。例如，在講授金屬有機配合物材料時，筆者介紹了目前比較熱門功能配合物材料當前的研究熱點，并以自己在多功能金屬配合物材料方面研究的成果介紹給學生。這些相關教學內容拓寬與延伸不僅提高了學生對該課程的學習興趣，也激發了學生的科研興趣，達到了較好的教學效果。

二、改革教學模式，探索新的教學方法和手段

在實際的教學過程中，專業基礎課的特點決定了它的教學方法不同于選修課，它不僅強調教學內容的系統性、學習方法的引導，而且更需要調動學生學習的主動性，激發學生的學習興趣。[2]針對“工科化學”課程的專業必修課性質及其教學內容眾多，需要理解和識記的知識點較難的特點，筆者堅持“教師正確引導，學生積極參與”的教學原則，采用了多媒體教學與傳統教學相結合的教學模式，結合課堂討論、課外輔導、學生自主學習等多變的教學方法和手段，以增強教學效果。

1.采用傳統教學與多媒體教學相結合的教學模式

在傳統的教學過程中，教師可以通過講解、板書、提問、討論等方式組織課堂教學。然而，一些形象化、具體化的影音視頻資料很難展現給學生。而多媒體作為一種新生的現代化教學手段，可以很好地彌補傳統教學的不足。它能將抽象的概念直觀化、具體化，并容納較多的信息量，使課堂教學變得形象豐富有新意，教學效率高。[3]“工科化學”課程涉及無機化學中的基本概念和理論、元素化學和基礎分析三大塊內容。知識面廣，內容枯燥，為盡可能調動學生的主動性，引導學生更好地理解和記憶，筆者結合新能源材料與器件專業培養方案，對所選用的教材中的教學內容進行了調整和壓縮，制作多媒體課件，在實際的教學活動中，采用了傳統教學與多媒體教學相結合的教學模式。通過淺顯易懂的課堂講授和內容豐富的課件展示，增加了學生對工科化學基礎知識的認識，加深了學生對教材中的核心知識的理解，取得了較好的教學效果。

2.積極開展互動教學，活躍課堂氣氛

根據工科化學專業基礎課的性質，在實際的課堂教學中采用引導式講授和學生討論相結合的互動教學方法，可以很好地調動學生的學習主動性，營造良好的課堂氛圍，提高教學質量，增強教學效果。[4]因此，在教學過程中，筆者既重視發揮教師的引導作用，又充分調動學生學習的主動性和興趣。課堂上，筆者會針對教材上相關的知識，常常向學生設定問題，留給學生課后查資料，下次課展開討論。這種教學方法不僅能激發學生學習的主動性和興趣，而且可以活躍課堂氣氛。例如，在講授緒論中物質的狀態時，筆者提出“物質按其存在狀態可以分為幾類”；講到新材料的分類時，提出“什么是等離子體”和“什么是液晶材料”等許多在生活中涉及到的化學類新名詞、新概念，讓學生進行思考和討論，然后教師再進行講解，這樣一來課堂氣氛十分活躍。這種互動教學方式使學生對工科化學的興趣大增，學習的積極性和主動性也隨之增強，對教材中的基本知識點理解更透徹，記憶更深刻，收到了理想的教學效果。

3.及時進行課外答疑，解決學生課后學習遇到的問題

考慮到要在48個學時內完成工科化學教學大綱的教學任務，而且知識點龐雜，難以讓學生在短時間內消化和掌握，筆者只能在實際的課堂教學過程中很緊湊地按照教學計劃安排好教學內容，課堂上沒有充足的時間解決學生課后學習或完成作業過程中遇到的問題。為了能讓學生及時解決學習教材內容中遇到的問題，筆者每周專門安排一次課后答疑。通過實踐發現，學生很珍惜與代課老師交流的機會，會把自己在學習教材、完成課后作業過程中遇到的困惑整理出來讓老師做答。通過這種方式，學生對教材中知識點的理解和掌握就更為透徹，極大地提高了學生學習工科化學的積極性。

4.選擇部分章節讓學生主講，提高學生語言表達能力

在傳統教學模式中，教師的主要任務是站在講臺上“講授”，學生的主要任務是“聽講”，在講課過程中，教師設置一些教學活動，與學生進行互動，調節課堂氣氛。然而，這種以課堂為中心、死板灌輸的教學模式嚴重制約了學生課堂學習積極性。學生只能按照教師設計好的課程教學內容被動學習，在課堂上基本沒有表達自己想法的機會，即使偶爾被提問，也會因缺乏足夠的準備，發言效果不佳，導致缺乏自信心。

大學的三尺講臺，不僅僅屬于教師，還屬于學生，學生也可以借助這個講臺得到必要的鍛練。如果能夠給學生提供上臺講解的機會，學生就能夠深刻體會站在講臺上的責任，就必須按照教師的要求將自己準備的內容用簡潔明了的語言展現給其他學生。另外，學生在走上講臺之前，課前會做充分的準備，然后把自己準備好的知識傳遞給其他學生，無形中提高了學生學習的主動性。例如，工科化學中，其中一章為《氫》，這一章主要講解氫、制備、用途、同位素、氫化物分類、氫能源等，沒有較難的理論。因此，筆者提前兩周安排學生課后查資料和素材，做多媒體課件，課堂抽出一個學時讓準備好的學生上講臺講解。從4～5名同學上講臺講解的情況來看，學生課前都做了精心的準備，而且最大限度地利用了網絡等媒體資料。學生的多媒體課件制作簡潔，圖文并茂，講解結束后，其他學生可以提問，共同參與問題的討論。這樣一來，不僅鍛煉了學生的語言表達能力以及溝通能力，而且為學生將來畢業時能夠更好地在應聘中表現自己提供了鍛煉機會。

三、探索新型考核方式，提高教學效果

在整個教學活動中，考核環節是一個必不可少的重要環節。專業基礎課的考核不同于專業選修課靈活多樣的方式，一般采取傳統的閉卷考試，需要學生記憶的知識點多，容易使學生思想負擔過重，給學生學習帶來壓力。而新能源材料與器件專業的“工科化學”課程作為專業基礎課，其主要任務是簡明地介紹化學中的部分原理，在中學化學的基礎上，重點掌握元素及化合物的物質本性及變化規律，建立一個化學意識，在以后遇到相關問題時能夠從化學的角度去解決。鑒于該課程的專業基礎課性質和內容多、知識面廣、學生掌握知識點難度大等情況，為提高學生的學習主動性和教學效果，筆者對該課程的考核方式也進行了相應的改革，采取了中期課程小論文與期末閉卷考試相結合的方式。具體的成績考核核算方法為：課堂表現、出勤情況和課后作業完成情況占成績的10%，課程小論文成績占10%，實驗成績占10%，期末試卷卷面成績占成績的70%。這種考核方式不同于以往的“1+2”模式（總評成績=卷面+平時+實驗），既可客觀地反映學生對課堂所學知識的理解和掌握情況，同時可以真實地反映學生課后學習這門課程的積極性和主動性，最終期望能夠全面反饋出這門課程的教學效果。

四、結語

“工科化學”課程作為新能源材料與器件專業學生的專業基礎課，其內容繁多、涉及無機化學、分析化學兩個二級學科的部分基礎知識。該門課程的教學效果為學生學習后續材料物理化學、材料化學、電化學基礎等課程提供重要的基礎。因此，合理優化教學內容，探索行之有效的教學方法及考核方式對于調動學生學習的主動性和興趣，提高教學質量和教學效果起到至關重要的積極作用。

參考文獻：

[1]史啟禎.無機化學與化學分析[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]樊曉芳.高等院校無機化學教學改革探析[J].科技教育創新，2013，（3）：146-153.

[3]李文旭，強亮生，徐崇泉.保證工科大學化學教學效果的若干思考[J].化工高等教育，2007，（1）：61-63.

[4]賴雪飛，龍沁，何菁萍，等.開展課堂討論提升學生能力——大一 工科基礎化學課堂討論實踐與探索[J].化工高等教育，2014，（4）：75-78.

[5]白麗明，趙立杰，趙樺萍.無機化學教學改革與考核辦法的探索性研究[J].化工時刊，2013，（27）：50-51.

（責任編輯：王意琴）