基礎化學系列課程教學改革成果的應用與推廣

王 兵

（天津工業大學 化學與化工學院，天津 300387）

天津工業大學基礎化學系列課程主要包括普通化學、無機化學、分析化學、有機化學和物理化學等課程，這些課程是材料科學與工程、無機非金屬材料工程、復合材料與工程、化學工程與工藝、應用化學、環境工程、制藥工程、輕化工程和非織造工程等9個專業的重要專業基礎課。化學教學團隊在教學工作中有強烈的質量意識和完整、有效、可持續改進的教學質量管理措施。在基礎化學系列課程教學中，高度關注化學化工及相關行業發展，追蹤化學學科前沿，及時更新教學內容，教學方法科學，教學手段先進，教學效果得到校內外專家和學生的充分肯定，取得了一系列優秀教學成果。這些優秀成果經過長時間教學實踐，獲得普遍認可，在校內外享有較高聲譽。

1 基于基礎化學實驗教學，培養學生興趣和能力

團隊無機化學課程組和分析化學課程組承擔低年級基礎化學實驗教學任務，由于學生入學成績參差不齊，一部分學生對化學實驗產生畏難情緒，對后續化學實驗課程影響較大。

2012年“基礎化學實驗教學培養學生興趣和能力的研究與實踐”獲天津工業大學校級教學成果一等獎。2014年，團隊無機化學課程組完成市級教改課題“基于能力培養的工科基礎化學課程的教學改革與建設”。團隊將該教改成果推廣到全部化學相關專業實施，取得良好效果，每年受益學生約960人。通過低年級基礎化學實驗，培養學生的實際動手能力，加深課堂知識的理解，培養學生實際應用研究的興趣。同時在已有基本知識、基礎理論及實驗技能的基礎上，根據學生的個性差異及興趣取向，專業培養方向，培養自主實驗的意識，提升學生創新能力。

2 物理化學圖解法全程多媒體教學

2008年,“物理化學圖解法全程多媒體教學實踐研究”獲天津工業大學校級教學成果獎二等獎；2000年，“物理化學教學方法改革和實踐”獲天津工業大學校級教學成果獎二等獎。基于以上2項教學改革成果，“物理化學圖解法全程多媒體教學”得以在天津工業大學各專業本科生物理化學教學中逐漸推廣應用，迄今為止每年受益學生約960人。

團隊物理化學課程組對物理化學的教學內容和教學方法進行了認真的系統的教學改革，相繼完成2個市級教改課題“物理化學教學方法的改革和實踐研究—圖解物理化學”和“材料類物理化學內容的優化和全程多媒體技術教學的實踐研究”。該教改成果緊扣2個市級教改課題，包含兩方面內容。一是教學方法上的改革-應用圖解法進行物理化學教學。二是教學手段上的改革—多媒體技術和圖解法相結合,全程使用多媒體技術進行圖解法物理化學教學。圖解法教學是一種直觀、簡明、形象、生動的教學方法。對物理化學教學內容的圖解過程是一個知識的再創造過程，是一個化難為易、化復雜為簡單的過程，努力做到使圖解科學、準確地表達內容，讓學生易看易懂，一看就懂。應用多媒體技術進行圖解法教學，有效地提升、彰顯了圖解法教學方法的優點，并且很好地將傳統教學方法和現代教學技術手段實現了融合。圖解法全程多媒體教學方法作為我校市級物理化學精品課的特色教學方法，經過近10年的逐步推廣應用，得到校內外同行專家和學生的一致認可。比如，在講解了開爾文公式的圖解后，有學生對老師說：“我記不住開爾文公式，但我記住了對開爾文公式的圖解說明”。再如，有學生說“聽聽看看老師的圖解，就知道火焰的最高理論溫度怎么計算了”。物理化學圖解法全程多媒體技術教學課件已掛在物理化學教學網站。

3 以問題為核心 深化有機化學實驗教學

團隊有機化學課程組長期致力于有機化學實驗教學改革，取得了豐碩成果。2010年，課程組完成市級教改項目“以問題為核心 深化材料學科實驗教學改革”，其研究成果先由我校材料專業應用，繼而應用推廣至全校其它專業即應用化學、化學工程與工藝、制藥工程、輕化工程、環境工程等專業，每年受益學生約900人。

基于該教學改革成果，在有機化學實驗課教學中，注重理論聯系實際，以問題和課題為核心，為學生設計開設了許多高水平的設計性和綜合性實驗項目、更新和調整了沿用多年的實驗課體系。例如，有機化學實驗把內容調整為基本訓練單元和設計性、綜合性實驗兩部分。在基本訓練單元部分，引進了教師開發的不用溴的綠色化學實驗-對溴乙酰苯胺的合成。在設計性、綜合性實驗部分創新地開設了綠色氧化實驗-過氧化氫氧化苯甲醇制備苯甲醛設計實驗；在有機化學綜合實驗教學中，為學生開設了由過氧化氫氧化環己醇制備環己酮、由過氧化氫氧化環己烯制備己二酸的綜合實驗等。學生設計實驗“用過氧化氫催化氧化環己醇制備環己酮”，革除了傳統上使用重鉻酸鹽的方法，引入了綠色環保的概念，很好地解決了污水排放問題，培養了學生的環保意識。為基礎性和經典的教學內容賦予了新的內涵，使其具有了先進性和現代的氣息，使基礎教學和科學研究相結合，不僅避免了實驗室的污水發生，而且把學生的眼界從此引領到科學研究的前沿。該實驗已被南開大學化學實驗中心采納，作為綜合實驗為學生開放，取得了很好的教學效果。“以問題為核心在實驗中培養學生的研究和創新能力”獲天津工業大學校級教學成果二等獎；“過氧化氫氧化法制苯甲醛”實驗獲校級優秀設計性綜合性實驗一等獎；“多氧鉬酸鹽催化過氧化氫氧化苯甲醇制備苯甲醛”，獲第十屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽一等獎，“利用工業副產品多甘醇制備新型增塑劑”獲得第十一屆挑戰杯天津市大學生課外學術科技作品競賽一等獎。

4 全面推廣深化實驗教學改革成果

實驗教學模式按“兩階段、三層次”進行。“兩階段”是指基礎化學實驗階段和綜合化學實驗階段；“三層次”是指按基礎性、綜合性和研究設計性三個層次來設置實驗項目，同時注重各層次實驗之間的聯系與銜接。通過采取由易到難、由簡單到綜合的實驗教學模式，滿足了學生基本技能的訓練和綜合能力的培養。

團隊在實驗教學過程引入研究性教學理念，充分發揮師資隊伍教研相長的教學模式。通過教師科研實驗室開放，為學生開設可自由選擇的開放性實驗項目，鼓勵學生參與課外科研學術活動，以學生興趣為導向自由選擇科研實驗項目，讓本科生隨時可以參與到任何一個他們喜歡的科研課題當中，進行創新性實驗研究，培養了學生的創新能力及實踐能力，使科研促進并激發學生的學習自主性和創造性。同時，該實驗中心購置了多種大型儀器，搭建了分析測試平臺，讓本科生在進行創新性實驗研究的同時，也學會了多種大型儀器的使用。多年來堅持開設大型綜合實驗，將教師科研成果引入實驗教學課程，推行以問題為核心的實驗教學方法，通過“課內課外、三層次”實驗教學模式，為不同層次學生提供發展舞臺，培養了學生扎實的化學實驗操作技能和創新能力，同時將實驗教學結果反饋于教師科研，教研相長。化學教學團隊大力推廣課外實驗教學工作。前期共設立了28項課外開放性實驗項目，并取得了較大成功，部分優秀項目被立為學校啟智夏令營實驗項目。團隊將開放性實驗工作繼續落實到了實處，實驗的內容和范圍進一步擴充壯大，目前設立的創新實驗室項目數累計達60多項。