“科學—技術(shù)—社會—環(huán)境”教育理念滲透在《無機及分析化學》教學中的探索*

張婷婷，任 穎

(山西師范大學化學與材料科學學院，山西 臨汾 041000)

“科學—技術(shù)—社會—環(huán)境”(STSE,Science、Technology、Society、Environment)教育是STS教育和環(huán)境教育的融合, 是一種新型培養(yǎng)創(chuàng)新性人才的教育模式。2018年國家提出要開展跨學科研究[1-2]，STSE教育理念就涉及了多個學科，積極實施這一理念，有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。我校在教學改革的相關(guān)文件中明確指出，要 “繼續(xù)深化以課堂教學改革為突破口的人才培養(yǎng)模式改革”，從而“推動價值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)‘三位一體’的人才培養(yǎng)目標全面落實”[3]。所以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力為目的的教育，STSE教育的重要性已為越來越多的人所認識。

1 《無機及分析化學》專業(yè)公共基礎課的教學現(xiàn)狀

《無機及分析化學》是生物學專業(yè)在大學一年級第一學期開設的一門公共基礎課。作為基礎課，首先是學習基礎理論和相關(guān)實驗，在此基礎上，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，特別是利用化學知識去解決生物學中的相關(guān)問題。采用良好的培養(yǎng)模式有助于學生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)。但是在實際教學過程中，學生認為不是專業(yè)課，重視程度不夠。教師往往存在著僅重視科學知識傳授而忽略科學態(tài)度、科學精神、人文素養(yǎng)等的培養(yǎng)問題。另外大學一年級學生的化學基礎參差不齊，甚至有的學生在高二以后就沒有學習過化學，所以學習吃力，學習興趣不高。因此在本課程中探討人才培養(yǎng)模式的教學改革工作勢在必行。《無機及分析化學》的教學內(nèi)容涉及到科學、技術(shù)、社會、環(huán)境等，與STSE教育理念十分吻合，采取恰當有效的教學措施將會顯現(xiàn)出較好的教學效果。

2 STSE教育理念滲透在《無機及分析化學》教學中的意義

大學教育是創(chuàng)新性人才培養(yǎng)的重要階段。《無機及分析化學》在生物專業(yè)可以說是一門交叉課程，培養(yǎng)綜合素質(zhì)的理念十分重要。目前此課程教學內(nèi)容多[4-5]，涉及的領(lǐng)域廣，然而就一個學期的學習時間，時間緊，緊任務中重，教學內(nèi)容很難引起學生共鳴，從而失去學習興趣和主動參與課堂的熱情。將STSE教育理念滲透在教學中尤為重要。STSE教育從生活中遇到現(xiàn)象為引導，將課本中的理論知識應用到實際生活中，解釋實際問題，這樣容易引起學生學習興趣，還可以提高學生學以致用的意識和能力。將科學知識與生活、科研聯(lián)系起來，是該理念的目的，也是培養(yǎng)大學生各方面素養(yǎng)和能力的體現(xiàn)，是創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式[6]。

3 STSE教育理念在《無機及分析化學》教學中的教學策略

以STSE教育理念為指導，計算化學知識為基礎，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學為手段，虛擬仿真實驗為實踐，在《無機及分析化學》教學中采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合科學前沿，多角度進行人才培養(yǎng)模式探索，具體教學策略如下。

3.1 結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教學模式

互聯(lián)網(wǎng)正在推動教育的開放創(chuàng)新[7]，如網(wǎng)絡教學、慕課、微課程等多樣的教學方式。特別是疫情期間結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)教學模式，可以把相關(guān)知識用適合學生的方式呈現(xiàn)給學生。筆者在超星泛雅平臺上建立了《無機及分析化學》課程的線上學習內(nèi)容，起到課前預習，課后復習和檢測的目的。線上的簽到、選人、搶答、討論等活動內(nèi)容，使學生學習主動性明顯增強，也可以督促學生的學習。

3.2 重視教學與科研相結(jié)合

教學過程中積極以先進的科學技術(shù)、最新的科研成果等作為引入點，有利于提高學生的學習興趣。結(jié)合自身的科研方向，將計算化學結(jié)合《無機及分析化學》課程培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)。一個與眾不同的介紹能吸引學生的注意力，同時又能使學生對教學內(nèi)容有所了解。一個形象的表述能勾起學生對該課程學習的巨大興趣，這樣就能能讓學生積極主動的投入到教學內(nèi)容的學習中去。例如結(jié)合計算化學的優(yōu)勢，結(jié)合生物專業(yè)學生熟悉的DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，通過相關(guān)軟件設計一個計算小視頻。如有關(guān)化學合成的非天然堿基對DNA識別過程，引出化學在超分子層次上的定義，這樣會使化學的概念更加豐富，而且與生物學更加息息相關(guān)。

3.3 重視教學與實踐應用結(jié)合

單純講解一些化學理論知識容易使學生學習無目標和興趣低下，此時老師在上課的時候通過在相關(guān)知識點上引入一些生活中或是會熱點問題，利用現(xiàn)代手段制作的小視頻或小動畫，給學生展示，以提高學生的學習熱情。例如，在講解化學平衡時，將日常生活中存在的化學平衡的例子，如交警用儀器測司機是否酒駕，菠菜炒豆腐，生物體中的穩(wěn)定pH，都可以用化學平衡的原理來解釋。此外，在周末、假期、科技活動月給學生提供一些參觀本校科研平臺，或是相關(guān)科技展、工廠、檢測機構(gòu)等的機會，讓學生了解與專業(yè)相關(guān)的研究動態(tài)，提高學習興趣和動力。另一方面，結(jié)合虛擬仿真平臺，設計一些綜合實驗[8]。在設計實驗中，可以以研究課題為基礎，吸引更多更優(yōu)秀的學生加入研究課題組，從小實驗逐步過渡到前沿性實驗，逐漸培養(yǎng)學生主動探索和動手能力。

3.4 加強課程思政與教學內(nèi)容的融合。

課程思政在提升學生人文素質(zhì)方面起到十分重要的作用。積極開發(fā)《無機及分析化學》中課程思政點，有利于學生的身心發(fā)展。其中將化學史滲透在《無機及分析化學》理論教學中是其中一種方式。科學的進步離不開科學家的努力奮斗，將他們的真實科研經(jīng)歷滲透到教學內(nèi)容中，不僅可以極好地調(diào)節(jié)上課的節(jié)奏，改善課堂氣氛，同時讓學生感受到科學精神，有利于學生建立人生的標桿。比如在介紹原子軌道近似能級圖時，引入我國著名科學家徐光憲院士總結(jié)的n+0.7l規(guī)則；在講授碳酸鈉的工業(yè)制備時，介紹候德榜先生創(chuàng)造性地將制堿和合成氨工業(yè)結(jié)合起來發(fā)明了“聯(lián)合制堿法”，以及他們的偉大的科研人生，這就無形為學生樹立了榜樣，培養(yǎng)了愛國情懷。

3.5 采取分類教學模式

分類教學模式應用在《無機及分析化學》教學中以提高實踐能力[9]。分類教學通俗說也可以是因材施教，但是具體做法有待提高。不同專業(yè)的學生一直采用這種教學理念。但對生物學專業(yè)學生來說，雖是同一個專業(yè)，但由于全國各地高考科目有所不同，中學階段有的學生并未選修化學課程，所以化學基礎明顯不同，所以采取分類教學更有必要。具體的方法可以采用問題導向，不同難度的問題讓不同基礎的學生作答。我們還應意識到，學生基礎雖然不同，但肯定有各自的特點待于發(fā)現(xiàn)，這樣學生將會發(fā)現(xiàn)自我價值。要實現(xiàn)這一教學目標，以畢業(yè)要求為目標，反向設計，針對不同基礎的學生精心分類設置課堂內(nèi)容和檢測習題，潛移默化提升學生學習能力。

3.6 加強與知名院校的合作與交流

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是一項復雜的系統(tǒng)工程，授課教師需要不斷參加教學改革會議，積極向一流大學學習培養(yǎng)模式，提高教學能力，改進教學手段和方法。目前已經(jīng)和北京師范大學化學學院建立良好的線上和線下溝通機制，不定時向有關(guān)專家請教教學經(jīng)驗，同時學習先進的教學方法以及虛擬仿真平臺的使用。

從以上討論看出，以STSE教育為指導，通過以上幾種方法可以多維度培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)。特別是部分教學內(nèi)容采用線上教學后，一些簡單的知識放在課前讓學生主動完成，同時向?qū)W生提供更多豐富的學習資源，上課時加強學生之間，師生之間的交流和討論。其他的綜合實驗也是類似的目的，教學內(nèi)容不再是簡單的講解，而是提出問題或是幫助學生在解決問題中去鞏固知識。線上線下融合、實驗中的參與可以使得課堂質(zhì)量提升，學生學習能力和創(chuàng)新能力也不斷提升，新課堂的主要活動如圖1所示。

圖1 新課堂的主要活動

4 結(jié)語

STSE教育滲透在《無機及分析化學》的教學改革中，體現(xiàn)了以學生為中心的教育任務，讓學生認識到科學、技術(shù)、社會、環(huán)境四個要素密切相關(guān)。在具體教學過程中發(fā)現(xiàn)STSE教育理念的實施，學生的學習態(tài)度明顯改變，對于部分化學基礎薄弱的學生來說，學習主動性增加，提高學生科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的作用已有所顯現(xiàn)。本文涉及的一些STSE教育實踐方法，在以后的教學中將進一步優(yōu)化，相信將會在全面培養(yǎng)學生素質(zhì)方面發(fā)揮更大的作用。