創新實驗班大學化學課程的創新教學實踐

董雪玲姜 浩（中國地質大學（北京）數理學院，北京100083）

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·教學研究與改革·

創新實驗班大學化學課程的創新教學實踐

董雪玲*姜 浩
（中國地質大學（北京）數理學院，北京100083）

摘要：根據地學類創新實驗班“培養品德優良、基礎厚實、專業精深、知識廣博的創新人才”這一培養目標，并結合大學化學課程的特點，探索了大學化學創新教學的基本思路。從激發學生探知欲，注重個性發展，營造創新環境，培養人文素養等方面進行了嘗試。

關鍵詞：創新實驗班；大學化學；創新教學；創新素質

在進一步深化高等教育教學改革、切實提高本科生的培養質量和創新能力的背景下，2013年，我校為加快高水平研究型大學建設步伐，培養“品德優良、基礎厚實、專業精深、知識廣博”的創新型人才，以優勢學科設立了本科人才培養創新實驗班。實驗班學生從優秀考生中選拔產生，他們對知識的理解和掌握的能力比較強，綜合素質高，學術興趣濃厚，發展潛質大。對于這樣一個優秀的特殊群體，傳統的教學模式并不適于對他們的培養，也難以滿足現代社會對創新型人才的需求。

大學化學作為我校對工科專業學生實施素質教育的基礎課程，在學生創新能力培養方面具有其他課程不可替代的重要作用。如何遵從化學學科的特點，以人為本、因材施教，以利于高素質人才的成長，是擺在我們面前的重要課題。針對我校創新實驗班學生培養的特點，我們在大學化學教學實踐中大膽嘗試，推行創新教育，培養學生的創新意識、創造性思維和創新能力，使他們想創新、敢創新、會創新，取得了較好效果。

1 教育理念的創新

大學階段處于創新的覺醒期，這個階段的創新性教育對學生創新精神、創新能力、創新素質的最終形成至關重要，而教學過程的創新永遠都是最直接、最根本的培養學生創新能力的方法和手段。這就要求教師必須具有創新理念，以嶄新的心態面對教學。在對創新班的教學實踐中我們堅持3個轉變：①棄舊揚新，樹立新的教學觀。以“學”為主體，充分調動學生的主動性、創造性，敢于放手，讓學生去探索、去發現。在這個過程中，教師只是一個組織者、指導者，教師在教給學生知識的同時要教會學生學習，既“授之以魚”，又“授之以漁”。②返樸歸真，樹立新的師生觀。學生不再被動地接受知識，而是知識的建構者，教師則演變成了學生的合作者、幫助者、激勵者，形成一種寬松和諧的創新性學習氛圍。③取長補短，樹立新的學習觀。學生可以通過多種渠道接觸到不同的知識，知識的來源不再只是教科書。學習的根本目的是為了提高個人素質，培養具有創新意識、創新精神和創新能力的新型人才。

2 創新教學的設計與實踐

創新實驗班每屆有21名學生，實行的是小班教學。針對創新班學生求知欲旺盛、好奇心強的特點，我們采用不同的形式組織課堂教學，以調動學生自主學習的積極性，并有利于他們創新思維的發展。

2.1 參與式教學，激發創新潛能

目前我們選用高等教育出版社出版、浙江大學編寫的《普通化學》（第6版）作為創新班的教材。為了讓學生更好地融入到課堂教學中，我們設計了階段式教學體系。教學體系按3個階段進行，逐步提高，循序漸進地培養學生的創新實踐能力。

階段一：共同學習，相互磨合。對于大學化學課程的緒論部分，采用傳統教學方式，教師講解，師生共同學習。因為學生剛開始接觸這門課，對該課的性質、目的、用途還不了解，不知道為何要學。我們以北京大學校長周其鳳作詞，方崇清作曲的《化學是你，化學是我》作為開場白。之后利用豐富的事實和相關圖片揭開“化學”神秘的面紗，介紹化學的昨天——化學發展史上4次革命；今天——20世紀化學的輝煌成就；明天——對21世紀化學的展望。讓學生了解課程的發展歷史、不同學派的學術觀點及化學前沿。最后引入化學大家族的構成，展示化學在各個領域的應用，拋磚引玉，啟發學生在這門課的學習過程中尋找和發現地質領域中的化學之美。我們稱此階段為創新意識培養的啟蒙階段，它是創新教育不可或缺的階段［1］。通過這一階段的學習，可以激發學生學習該課程的興趣。

階段二：激勵學習，指導探究。通過兩年的教學實踐，我們探索出了“精講討論式”的教學模式。我們把大學化學中的知識點按層次再細化，將各章的重點和難點講清講透，使學生對基本概念、基本原理和基本方法真正吸收和掌握。在授課過程中，我們呼喚創新，鼓勵學生獨立思考，挑戰成見，質疑權威，隨時提問，共同探討。讓學生在提問中求識，在解疑中學習，用問題激發教師與學生、學生與學生之間的有效對話。學生之間可通過相互啟發擴展學習的深度和廣度；學生的創造性思維和想象力也可在討論中得到充分發揮。比如在講解化學反應進行方向時，大部分學生在高中對自發過程的概念有所接觸，都知道自發過程是指在給定條件下，不需要外力推動就能自動進行的反應（或過程）。“是什么”是傳承知識，學生只有知道“為什么”，才能傳承思想，才會有創新火花迸發。于是我們引導思考：自發過程的必備條件是什么？學生1：是“給定條件下”和“不需要外力”。但好奇的學生2提問：什么是給定條件？為什么不需要外力？學生3：氫加氧點燃就可以反應生成水，“點燃”就是給定條件，并不需要外界的幫助，這個反應就能自動進行。學生4：水不能自動地變成氫和氧，因為水變成氫和氧是非自發的；可通過電解水的方式進行，而電功就是外加力。老師：太空中的水汽在雷電的作用下，可以變成氫原子和氫氧自由基，是不是自發反應？學生5：不是，因為有雷電的作用。學生1：難道電解或雷電的作用就不是給定條件？學生6：是給定條件，但環境都做功了，不符合自發過程的定義。學生2：老師，既然任何熱力學過程都存在系統與環境間的熱力學相互作用，環境在自發反應中到底起了什么作用？學生3：環境應該起作用，但似乎和定義有點矛盾？這個問題當時不好作答，課下師生共同查找資料，發現北大高盤良教授對于國內教材中自發過程的建議定義是“在無需對系統作功的環境T、P條件下，能自動發生的不可逆過程，稱為自發過程”［2］。這個問題終于比較圓滿地解決了。

通過這種探究式、討論式的教學，使課堂充滿了生機與活力，幫助學生學會學習、樂于學習、善于學習，營造獨立思考、自由探索、勇于創新的良好氛圍。與這些思維活躍，勇于質疑和挑戰的學生一樣，我們真切感受到講課是一種挑戰，被學生的問題“掛”在黑板上已是常事。探究式教學不僅給予學生各種能力的培養途徑，對教師更是一種激勵和促進，它給予了師生共同成長的機會和空間。

階段三：換位學習，自主創新。創新班學生思想活躍，自學能力較強，因此在學生具備一定基礎知識后，我們對某些章節大膽采用師生互換的教學模式，把學習的主動權交給學生，課堂內容通過學生的角色進行呈現，使全班學生充分參與，這極大調動了學生的積極性。比如在學習溶液的通性這一節時，我們將班上的學生分成3個小組，每組準備一部分教學內容，組員共同查閱資料、集體備課，共同探討課程內容，每組選3－4名學生負責主講，組內其他成員對講課的同學進行多方面的支持和協助。當主講“授課”時，課堂的氣氛非常活躍。老師或同學隨時可打斷他們的講課，追問細節：“從這個結論到那個結論，中間如何證明？剛才舉的例子，出處在哪里？你說的這個詞語，定義是什么？”反過來，講課學生也有權提問老師或同學，如果詰問有理，反能獲得垂青。這里“重教”卻不怎么“尊師”。在講到滲透壓的產生和公式時，主講同學認為滲透壓公式有問題，聽課老師和同學愕然。該組學生在課下充分討論，提出了許多問題：①平衡時半透膜是否受力？方向如何？②產生原因是由于溶劑或溶質分子的碰撞嗎？③液面差是由于濃度差造成的嗎？④重力與滲透壓的關系（膜的特性）如何？范特霍夫（van′t Hoff）是以滲透壓和化學動力學的研究成果而首次獲得諾貝爾化學獎的著名科學家，100多年來，范氏滲透壓公式一直寫在世界各國的物理化學教科書中，已普遍被認為屬于“無懈可擊”的經典理論。但經師生激烈地討論發現：范氏滲透壓公式似乎不能完美地解釋滲透過程。學生的討論意猶未盡，鑒于這種情況，我們建議學生自行設計“關于滲透壓幾個問題的實驗方案”，通過實驗去發現問題、解決問題，得到了學生的一致贊許。目前設計方案已初步完成，在討論修改中。

課堂上我們大膽采用師生角色互換的模式，給大學化學教學提供了一個很好的思路，同時也讓我們感受到了創新班學生強烈的求知欲和極大的探索熱情。其實學生每一個合情合理的新發現，別出心裁的觀察角度都是創新。一個人對于某一問題的解決是否有創新性，不在于這一問題及其解決方案別人是否提過，關鍵在于這一問題及其解決對于這個人來說是否新穎。教師應該通過挖掘教材，創新教法，讓學生帶著好奇心，大膽猜想和幻想，使其在思辯過程中，不斷沖破思維定式，閃爍創新火花，通過對科學的探索，形成自己新的思路和新的思維方法。

2.2 專題報告，注重個性發展

在教學過程中，我們結合化學學科的最新發展和科學成果，適當介紹一些現代化學的前沿領域或重大發現，啟迪學生思維，開闊學生眼界。但更多的是讓學生去探索、去發現化學融入其他學科領域的研究成果，以及其他學科的發展對化學進展所起的重要作用。結合教材中的擴展閱讀材料，如能源、大氣污染、水污染等問題，將此部分內容交給學生做專題匯報，為學生的個性發展搭建展示的舞臺，激發學生相互學習的熱情與創造力。具體步驟如下：

（1）自選主題、查找資料。將創新班學生進行分組，每組4－5名學生。各組自行擬定匯報題目，通過各種途徑查閱相關資料，鍛煉學生文獻檢索的能力。

（2）撰寫論文。各組根據查閱的文獻，進行總結歸納，撰寫比較規范的論文。這在很大程度上促成了學生之間相互討論、共同學習的氛圍，提高了學生文獻綜述的能力（包括文獻的標注、參考文獻的書寫格式等）。

（3）ppt制作。在撰寫論文的基礎上，各組完成ppt制作，要求簡練、重點突出、條理清晰。該過程重在培養學生的協作能力、總結概括能力和多媒體運用能力。

（4）課堂演講。每組在規定時間內報告自己的專題，使“研（自主調研）”、“授（當教師）”、“辯（報告與答辯）”、“創（提出自己的創新思想）”、“比（同學之間比較）”構成五位一體，提供了學生充分展現自我的機會。不僅如此，學生們大膽而新穎的設想令人耳目一新：有的組作為新能源研發的技術團隊介紹自己的新產品——便攜式雷電能儲電設備，有的組提出要開發汽車尾氣的凝結裝置，有的組設想培養一種轉基因魚類來凈化海洋等人類無法凈化的巨大水域……在諸多例子中，確有許多精彩者。每一組的表現，都會博得大家一陣陣的掌聲，但同時也會引發激烈的探討。

（5）教師總結評價。我們對每組學生的表現都要進行綜合評價。我們鼓勵學生創新，但創新的前提是能夠自圓其說。因此在匯報過程中我們始終保持友善的微笑和積極的心態，因勢利導，不斷啟迪思維，使學生的思維處于一種追求創新的積極狀態。

整個過程自始至終以學生為主體，學生是主動的研究者、探索者。在這一過程中，發現問題的喜悅感、研究問題的挑戰性、問題解決的成就感相互交融，成為激發學生學習的強大動力［3］。同時培養了學生們的協作能力、團隊精神和語言表達能力，教學效果非常好。

2.3 開放性教學，促進教學相長

開放性教學是以創新、包容、靈活的方式充分利用及調動豐富的教育資源，使師生在教與學的各個環節中得以相互學習，相互交流。它是一種教學模式，更是一種充分體現以學生為主體的教學理念。在教學實踐中，我們努力營造和諧寬容的教學氛圍：①改變了以往教室里“秧田式”的座位編排形式，而是采用“圓桌會議”的形式，鼓勵學生面對面的“唇槍舌戰”和悉心交流；②教室的3面墻上（另一面全是窗戶）有3塊大黑板，學生可隨時拿起粉筆在黑板上寫下自己對某一問題的認識或解釋，也可以奮筆疾書駁斥老師或其他同學的觀點；③教師和學生之間是令人愉快的平等關系。教師向學生的提問都是開放性的，學生可以在座位上回答，也可以站到中央“慷慨陳述”，不管回答或講解對與錯，都對他們敢于“出風頭”的參與精神予以肯定。每當有學生給出一個出乎意料的答案，教師都會大加贊許，并讓其他學生學習這種積極進取的精神。同時，教師也歡迎同學們向老師發起挑戰。教師和學生之間沒有約束，使教師、學生的角色處于隨時互換的動態變化中，學生在這種輕松、和諧的環境下，暢所欲言，各抒己見，充分調動學生的創新能力；而教師則把教學重點放在如何激發學生的主動性和創造性，使學生在開放狀態下得以不斷提高和發展。

作為一種教學方式的革新，開放性教學在激發創新班學生創新潛能方面的作用顯而易見，但其承載的更重要的使命是教會學生在一個共同體中，如何尊重別人。在共同學習和討論中，我們以自己的實際行動去影響學生，讓學生學會如何傾聽別人的發言，如何尊重與自己截然不同的、甚至是不正確的意見，在這個共同體中培養虛心謙讓的美德。

兩年的教學實踐使我們深刻意識到，開放式教學對教師的要求很高，教師不僅僅是一個教育者，也是一個學習者，只有保持一種開放的心態，才能真正做到“教學相長”。

2.4 人文素質教育，提升創新素質

創新人才的培養離不開文化素養的滋養和熏陶。人文素質教育是以“探索文明，培育人格，拓展素質，構建精神”為宗旨，以提高學生道德情操和審美能力、培養學生人文精神與獨立人格為目的，它是創新人才培養的前提和基礎［4］。

在教學實踐中，我們有意識地加強創新班學生人文素質的培養。我們將化學史融入到教學內容中，通過追蹤化學發展的足跡，揭示其中的科學思想、科學態度、科學精神以及科學方法，展示一代又一代化學家為人類社會的進步而獻身的光輝業績。生動的現實材料不但活躍了課堂氣氛，而且讓學生從這些科學偉人身上學習敏銳的洞察判斷能力和豐富的思維想象能力，以及百折不撓獻身科學的敬業精神。我們向學生推薦《〈自然〉學科經典系列——化學的進程》［5］、《寂靜的春天》、《走近錢學森》等經典著作，以拓展他們的知識面，發現興趣，有利于學科交叉。

在課堂上，我們跟學生聊一些看似與主題無關的“閑篇”，比如三聚氰胺的功與過，是藥三分毒，霧霾與PM2.5等內容，以傳播正確、先進的化學理念，與其他學科融會貫通，培養他們“用化學的眼光看世界”。我們鼓勵學生放眼世界、關心社會，幫助弱勢群體。由師生大膽創新，精心設計，共同制作“音樂宣傳片”，如為紀念世界地球日，以“Earth Song”為背景音樂制作了《保護地球》；反思美國聯合碳化物公司在印度博帕爾的毒氣事故，穿插“讓世界充滿愛”的旋律制作的《博帕爾生化后遺癥》；為認識埃博拉病毒配樂“明天會更好”而制作的《E字頭危機》，讓學生們感受世界的脈絡心跳，增強學生的社會責任感，而開闊的視野和開放式的思想必然會帶來活躍的思維和更多的創造性。

另外，我們將音樂引入課堂。在課間休息時間讓音樂營造一個輕松、和諧的課間環境，使學生身心愉悅。有時是恬靜而清新的音樂；有時是輕快而明麗的音樂；有時是給予學生青春活力與學習動力的青春勵志歌曲。比如，羽泉的“奔跑”、西城男孩的“Season in the Sun”等等。在欣賞音樂的過程中，增強了學生的審美感受力，提高了學生的綜合素質，受到學生的普遍歡迎。

3 結語

創新教育是素質教育的重要方面，創新教學是實現創新教育、培養創新型人才的核心所在。隨著創新教學改革的不斷深入，作為教師，我們必須以新的心態、新的眼光來看待教育。在創新實驗班大學化學課程的教學實踐中，我們做了一些有益的嘗試，今后還要更加拓寬認識的視野，借鑒成功經驗，不斷總結完善，努力探索一種更適合創新型人才培養的大學化學課程教學模式。

參考文獻

［1］劉曉宇，明 霞，王洪來.高等農業教育，2004，5（5），66.

［2］高盤良.大學化學，2011，26（5），74.

［3］付 穎，葉 非.大學化學，2014，29（2），20.

［4］陳小麗，馬建輝，甘世斌.高等理科教育，2013，No.1，98.

［5］宋心琦.大學化學，2013，28（3），87.

中圖分類號：O6；G64

doi:10.3866/PKU.DXHX20160428www.dxhx.pku.edu.cn

*通訊作者，Email:dongxl@cugb.edu.cn

基金資助：中國地質大學（北京）教學研究項目（JGYB201320）

The Innovative Teaching Practice on College Chemistry Course for the Innovative Experimental Class

DONG Xue-Ling*JIANG Hao
（School of Science，China University of Geosciences，Beijing 100083，P.R.China）

Abstract:The training goal for innovative experimental class is to cultivate innovative talents with good moral character，solid scientific background，profound professional skills，and broad knowledge.To combine this goal with the characteristics of college chemistry course，we explore the basic idea of innovative teaching of college chemistry course.Some helpful researches，such as inspiring students′learning desire，focusing on personality development，providing innovative environment，and cultivating humanistic quality are carried out during the teaching practice.The reform enhances the students′innovative quality，and is beneficial to cultivation of innovative talents.

Key Words:Innovative experimental class；College chemistry course；Innovative teaching；Innovative quality