工程認證背景下的《無機化學》線上線下課建設

李麗波 張桂玲 王飛

摘要：在工程認證背景下，高校課程的課程建設重新梳理和建設。《無機化學》是材料化學專業的第一門專業核心課程。線上線下的教學，構建課程新體系，力求讓學生為主體，以學與講并重，線上自學和線下講授并重的教學方式為主，實現原生態教學互動，翻轉課堂，加強學生參與和理解，將素質教育融入《無機化學》課程的教學體系當中，使學生理解其基礎知識和實驗原理，解決材料制備和應用工程中的實際技術問題，達到工程認證考核達成度。

一、前言

為了提高我國高等學校工科教育質量，提升我國培養的工程師具有國際化競爭力，我國引入了工程教育專業認證[1]。工程教育專業認證是專業認證是專業認證機構針對高等教育機構開設的工程類專業教育實施的專門性認證，是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎[2]。無機化學是材料化學專業學生的專業核心課，對學生從中學進入大學所需學習的專業化學課程起到橋梁作用，同時為后續專業課程的學習奠定基礎。

二、課程教學目標

本課程的教學目標為：

課程目標1：充分理解熱力學及電化學的基本定律、原理和方法;化學平衡、酸堿平衡、沉淀溶解平衡、物質結構等基礎知識、基本理論;元素及其化合物的物理化學性質。為解決材料制備工程問題奠定理論基礎。

課程目標2：能夠運用熱力學及電化學的基礎知識、基本理論解釋、分析或識別實際問題和現象;能夠應用熱力學、電化學和酸堿鹽及沉淀溶解平衡的理論及公式進行相關計算;能夠根據元素及其化合物的性質處理相關問題，使學生具有分析和解決實際問題的能力。

三、教學方法

利用平臺教學，結合知識點，重點突出與知識點之間的聯系和對知識點的支撐。以典型實例和例題，與實踐相結合，讓學生知道學有所用，授之以魚不如授之以漁，在平臺上給他們一些事例和問題，讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握相應的原理和結論。在探究式教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都將得到加強。線上學生預習、復習、探究地學習新知識，為課堂教學打下堅實的基礎。

根據課程特點和學生具體情況，采用探究式教學、案例式教學、研究性教學等教學方法。針對具體問題，啟發學生回答或讓學生在網上平臺閱讀、分組學習、采用討論等方式，使學生理解無機化學基本理論和基本知識，培養學生獨立思考問題、解決問題能力及自主學習的能力。注重從過程中獲得新知和發展能力;注重從學生的已有經驗出發，從親身經歷中獲得知識，課堂上給他們一些事例和問題，讓學生自己通過閱讀、觀察、實驗、思考、討論、聽講等途徑去獨立探究，自行發現并掌握相應的原理和結論。在探究式教學的過程中，學生的主體地位、自主能力都將得到加強。

四、教學內容

1.化學熱力學

重點：理解H、S、G的意義;掌握H、S、G的各種計算方法;用G判斷反應進行的方向。

難點：H、S、G的意義。

講授提示與方法：從應用實例歸納推導出相關的定律、定理，提出相關概念。在講述時，不僅要講解推導的思路、過程、方法，更要講清楚概念的物理意義，使學生理解H、S、G之間的聯系和區別及其適用范圍。

2.化學平衡

重點：自發變化的概念、實例和基本特征;判斷標準態下化學反應自發進行的方向、標準平衡常數表達式、標準平衡常數的應用。

難點：標準平衡常數表達式、標準平衡常數的應用。

講授提示與方法：討論各種因素對化學平衡的影響。

3.酸堿平衡、沉淀平衡

重點：標準平衡常數的概念及應用;弱酸弱堿及鹽的解離平衡、緩沖溶液;溶解度和溶度積的換算。

難點：利用酸堿理論計算多元弱酸強堿鹽的pH值;pH值對沉淀-溶解平衡的影響。

講授提示與方法：通過標準平衡常數的概念引入弱酸弱堿的解離常數、鹽的水解常數以及溶度積的概念，使學生掌握弱酸弱堿溶液、難溶強電解質溶液中的平衡移動規律，從而理解他們之間的內在聯系。

4.氧化還原反應

重點：電化學電池符號的書寫形式;電極電勢的計算及其應用。

難點：掌握電池符號的書寫形式;理解電極電勢的物理意義，掌握運用電極電勢判斷反應進行的方向和反應限度。

講授提示與方法：以原電池作為討論氧化還原反應的物理模型，利用啟發式教學方法使學生理解電極電勢的概念以及影響電極電勢的因素。在授課時，注意將氧化還原反應與原電池電動勢聯系起來，使學生能夠利用所學電極電勢原理判斷化學反應進行的方向和限度，為今后深入學習電化學打下基礎。

5.物質結構

重點：核外電子排布式;價層電子對互斥理論;配合物結構及晶體場理論。

難點：原子序數36以后的核外電子排布式;利用雜化軌道理論和價層電子對互斥理論判斷分子結構;利用晶體場理論判斷配合物結構。

講授提示與方法：注重學生微觀意識的培養，啟發學生能夠利用所學的原理從原子、分子水平理解其結構，認識化學反應的規律，為后續元素化學的學習打下理論基礎。

6.元素無機化學

s區元素

重點：堿金屬、堿土金屬的單質、氧化物、氫氧化物、重要鹽類的性質、堿金屬、堿土金屬性質遞變的規律、對角線規則和鋰、鈹的特殊性

難點：對角線規則

講授提示與方法：引導學生利用已經學習的化學反應原理和物質結構原理，正確評價所觀察到的實驗現象，分析實驗所提供的信息。注重培養學生能夠通過“實驗事實”對原有理論進行修正，從而發現其中蘊含的新理論。

p區元素

重點：p區元素結構特征和p區元素在周期性變化上的某些特殊性、第二周期p區元素的特殊性、惰性電子對效應3B9D63FC-2534-44F2-AEF8-A170F434ADAA

難點：第二周期p區元素的特殊性、惰性電子對效應

講授提示與方法： 用分子結構理論來解釋p區元素化合物的特殊結構和性質。

五、考核方式及成績評定

考試成績的構成：總成績為100%，線上成績50%，期末成績50%。

線上成績的構成：其中線上成績中的分配包括，平時作業占15%，線上觀看視頻40%，線上章節測驗15%，線上考試30%

線下成績的構成：平時課堂表現（包括學生記筆記情況、課堂回答問題、出勤、聽課狀態、課堂討論參與等）占20%，階段測試或大作業占20%，期末考試占60%。期末考試為閉卷筆試。

線上和線下的考核評價體系包括基本理論考核和應用能力考核。結合本課程教學目標所描述的內容，重點考察學生對基本概念、基本方法、基本技術的掌握和綜合應用。

本課程考試方式有以下兩種類型：

1.基本知識考核

基本題型有以下幾種：名詞解釋、填空題、選擇題、簡答題等。約占40%。

2.應用能力考核

基本題型有以下幾種：包括簡答題、論述題、計算題等。約占60%。

各考核方式重點考核內容、評價標準、所占比重如表1所示。

六、線下課程考核對課程目標的支撐

七、總結

《無機化學》是材料化學專業的第一門專業核心課程。本課程主要包括化學反應原理、物質結構基礎和元素化學三個方面。化學反應原理主要包括熱化學、電化學和化學平衡;物質結構基礎主要包括原子結構、分子結構、配合物結構和固體結構;元素化學主要分區討論了元素及其化合物的性質、制備和用途。通過本課程線上線下的教學使學生理解無機化學的基礎知識和實驗原理，解決材料制備的技術問題，為解決材料工程問題奠定基礎。

參考文獻：

[1]楊統一，劉延鵬，陳芳艷，王新剛. 專業認證背景下高校環境工程培養方案的特色化構建. 高師理科學刊， 2018， 38（10） 84-91.

[2]邸明偉，高振華，韋雙穎，張大偉，張彥華，趙佳寧. 基于工程教育認證的高分子材料與工程專業本科課程體系構建-以東北林業大學為例. 廣東化工， 2018， 45（382）： 165-166.

基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目（SJGY20180209）;黑龍江省教育科學“十三五”規劃2017年度備案課題（GBC1317186）;哈爾濱理工大學教育教學研究項目（120170002）。

作者簡介：李麗波，女，1978年生，博士，教授，哈爾濱理工大學化學與環境工程學院。3B9D63FC-2534-44F2-AEF8-A170F434ADAA