面向“卓越計劃”的無機化學教學改革探索

張春燕 羅建新 胡漢祥

（湖南工學院材料與化學工程學院，湖南 衡陽421002）

2009年12月教育部正式啟動了“卓越工程師培養計劃”。湖南工學院在2011年成功入選教育部第二批“卓越工程師培養計劃”高校。無機非金屬材料工程是我校實施教育部“卓越工程師培養計劃”的專業之一。無機化學是無機非金屬材料工程專業卓越工程師教學的第一門專業基礎課程，承載著服務后續基礎和專業課程的功能，對無機非金屬材料工程專業骨干課程的學習起著至關重要的作用，在整個課程體系中具有重要地位。正因為無機化學是學生進入大學后的第一門專業基礎課，老師面對的是剛剛步入大學、思維方式和學習方式仍然停留在中學階段的大一新生。同時，無機化學發展早、內容多，而課時一般較少，學生學習壓力較大。為了減輕學生學習壓力、提高學生學習興趣、夯實專業基礎、順利推進卓越計劃，針對卓越工程師培養要求和無機化學自身特點，作者在課程內容、教學方式、考核機制等方面進行了積極的改革探索，并在教學中加以實踐。

1 夯實專業基礎，突出實踐應用

無機化學是無機非金屬材料工程專業基礎課的基礎，其理論教學的基礎性不能忽略。其教學內容非常豐富，主要包括化學基本理論和元素化學兩大類。化學基本理論是化學和材料學科的基礎，真正起到承載其它基礎課程的奠基作用。其中，酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配合平衡、化學平衡、氧化還原反應是分析化學化學的基礎，原子和分子結構等是材料物理化學的基礎。盡管課時有限，但是這部分基礎內容不能弱化，需要加強。但是，化學反應動力學、熱力學等部分內容可以少講或不講（物理化學課程重點講解）。元素化學部分往往容易被大家忽略。對于無機非金屬材料工程專業，特別是針對我校的傳統方向“水泥工藝學”的學生來說，元素化學特別是其中氧、硫、硅、鈣、鐵、鹵素等元素的結構性質尤為重要，與水泥生產息息相關。因此，在教學過程中要改變以往無的放矢，課時分配一刀切的狀況。

夯實基礎并不意味著理論知識的難度和深度，而是要突出理論知識與實踐結合，為工業生產服務。教學內容要精選素材，加強針對性，注重實用性，以必需、夠用為度。突出對學生應用能力的培養，堅持理論性和實踐性的有機結合，使其符合卓越計劃專業培養工程應用型人才的需要。案例教學——結合生產實例講解理論知識，是實現理論性和實踐性有機結合的一種教學方法。例如,在元素化學教學中，需特別強調理論聯系實際，加強與環境、生產、生活的聯系；注意基礎理論在元素及其化合物各章節中的應用與滲透，并對物質的某些性質規律加以適當的總結；注意滲透工程意識，不僅介紹重要無機物的實驗室制法，還適當介紹工業生產方法。此外，注重知識的更新,將教學內容與學科前沿相聯系，把該學科的最新研究成果滲透到課堂教學，調動學生的學習積極性。在講課時增加無機化學中最新的學術熱點，如石墨烯材料、高溫超導材料、多孔晶體材料等與納米科技相關聯的內容，提高近年來無機化學的新成果、新理論在教學中所占的比例，開闊學生的視野，培養學生的創新意識。

2 改革教學方式，做到因材施教

2.1 以學生為主體，實行啟發式和互動式教學

人的求知欲和創造欲是需要外界激發的，作者在無機化學課堂教學過程中，提倡啟發式和互動式教學方式，從根本上改變以往呆板的教師填鴨式教學模式。為使學生學透并且學以致用，結合每章教學內容，授課前主講教師根據科研和工業生產實際提出一些實際科研或生產問題，啟發學生帶著實際問題聽課思考，并隨著教學內容的展開，自己討論形成問題的答案。在整個過程中，教師起到引導作用，而學生是學習的主體。例如，在講述沉淀反應時，首先向學生提出：為什么沉淀反應是工業生產的一個重要反應？什么是分步沉淀？什么是沉淀轉化？這類問題同樣讓學生們自由討論、自由回答，激發他們的學習興趣，帶著問題去認識所學的知識。經過討論后為進一步鞏固所學的知識，告知大家，沉淀反應在制備難溶化合物、除去溶液中雜質和離子鑒定等領域有重要應用。在沉淀反應過程中溶液pH的控制非常重要，舉例說明，如何除去1mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+？如何利用溶度積規則界定pH范圍？進而提出分步沉淀概念，如在濃度均為0.010mol·L-1的Cl-和CrO4-溶液中加入AgNO3溶液，哪種物質先沉淀？并以鍶鹽的生產為例講述沉淀轉化的概念。在整個教學過程中，采取案例教學，理論與實踐相結合，學生才能真正理解無機化學沉淀反應的內涵和外延，才能利用專業基礎知識解決實際問題。經歷這樣的教學互動，基礎理論與生產實際的結合，不僅讓所學的理論不再成為空中樓閣，而且又實實在在地增加了學生的工業生產知識。

2.2 充分利用網絡資源，切實做到教學相長

MOOC、愛課程、網易大學公開課、國家精品課程等網絡課程為學生學習無機化學提供了新的途徑。同時，小木蟲等論壇上也有較多的無機化學學習資源。此外，還有中國知網、維普等網絡數據庫資源。如何利用好網絡資源，提高學生自主學習能力仍然有很大挑戰。多數學生面對豐富的網絡資源不知如何下手，有的只是走馬觀花式學習一下，缺乏系統學習，造成了資源的浪費，有些精品課程點擊率極低。主要原因是學生自主學習和自我約束能力差，因此上課時需要教師正確引導，要教會學生如何利用網絡資源，適當把一些優質課程的學習當作課外作業。

如何充分的利用網絡資源？這個問題包括兩個方面：一是學生有沒有利用網絡資源的動力；二是學生有沒有利用網絡資源的能力。成立學習興趣小組，以3～5個學生為一組。教師定期給各興趣小組布置任務，讓各組利用網絡資源深入學習課程并了解學科前沿知識。作者曾嘗試成立了無機化學學習興趣小組，對學科知識更新、提高學生學習興趣、培養學生自主學習能力等起到了很好的作用。具體做法是在化學基本理論講完后，給出幾個方向，如二氧化碳分子結構及性質、氧氣分子結構及性質、硅酸鹽的結構與性質、硅酸鹽水泥的元素組成及其作用、常見金屬元素對硅酸鹽水泥的影響、鹵素元素的性質及其用途等。讓學生自由選擇方向與內容，通過查閱文獻，或經過實驗，形成報告，并在定期舉行的小組研討會上演講和交流。由教師組織并參加的課外活動，學生學習興趣較高，充分利用網絡資源，積極查閱、整理文獻資料并演講與討論。該活動的開展，既有效培養了學生的自主學習能力，調動了學生學習的積極性，還擴充了教師的新知識，切實做到了教學相長。

3 完善考核機制，強調能力測試

對本門課程的考核方式進行改革。課程考核成績由平時成績和考試成績兩個部分組成。對于平時成績，改變以往評價主體為教師的狀況，吸收學生加入到平時成績考核的主體中來。因此，平時成績又由兩個部分組成：一是教師評分，主要針對學生到課情況、作業完成情況、課堂表現；二是學生互相評分，主要針對學習興趣小組參與情況和團隊合作情況。平時成績增加了課題論文的考核形式。題目在學習完相關章節后學期中段發放給學生，給予學生充分的時間進行準備。由于是按照學習興趣小組為單位進行課題，也方便學生在課余時間對課題進行討論。并促進學生充分利用網絡資源，培養文獻資料查閱和課題論文撰寫能力。通過制作并對課題內容的闡述，鍛煉了學生的語言組織及表達能力。

總之，在我校“卓越計劃”的培養目標下，作者根據“卓越工程師”的培養要求，積極探索教學內容、教學方法和考核機制的改革，更新教學理念，深入推進多方位、多層次、多模式的課程改革實踐，探索面向“卓越計劃”的無機化學教學之路，為后繼課程的改革實踐和學生工程實踐能力的培養奠定了一定基礎，為國家和社會培養一批材料工程領域的卓越工程師做出了應有的貢獻。

［1］趙平,趙紅,潘育方.以“卓越工程師”為培養目標，深化《無機化學》課程改革[J].時代教育,2014(17)：61.

［2］張建會,史蘇華.以培養應用型本科人才為目標的獨立學院無機化學課程改革與實踐[J].教育教學論壇,2015(5)：135-136.

［3］王永東.“卓越工程師”培養目標下無機化學課程教學的思考[J].東莞理工學院學報,2011,18(5)：114-116.

［4］王琪.《無機及分析化學》教學改革研究[J].電子制作,2013(17)：166.