高等院校環境類專業無機及分析化學課程教學綜合改革*

李旭輝 朱德源 賀計梅 常卓彬 連新新 郭瑞超

（河南大學地理與環境學院 河南開封 475004）

無機及分析化學是高等院校環境類專業的基礎課程，是后續課程《儀器分析》《環境化學》《生物化學》《環境監測》等課程及其相關實驗教學的基礎[1]。此外，本課程還與《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》《固體廢棄物處理與處置》等關系密切。該課程通常在第一學年開設。我國不同地區的教學資源和水平存在一定的差異，教育發展存在較大的不平衡[2]，加之我國正在對高考的招生制度進行的全新的改革，致使環境類專業學生的化學基礎參差不齊，知識結構以及能力水平均存在較大差異[3,4]。學生的這種基礎差異對后續無機及分析化學的課堂教學影響不容忽視。一般高等院校環境類專業面向全國招生，不同考區不同教材版本使得入學新生化學基礎存在差異，興趣愛好不一，給無機及分析化學課程的教學帶來巨大挑戰。因此，為了進一步提高教學質量，調動學生的學習主動性和積極性，提高學生學習該課程的興趣，將無機及分析化學的理論知識可以靈活應用到環境專業，該課程的教學綜合改革亟待進行。

一、現狀及存在問題

（一）學生自身知識結構差異大

由于我國各個地區的教育發展不均衡，教學資源和教學水平也存在一定的差異[5]，即使是同一個地區，城鄉教育資源分布也存在較大差異，導致環境類專業學生化學基礎參差不齊，知識結構存在較大差異[3]。如對河南大學環境專業在校學生的化學基礎進行調查發現，調查的學生來自河南、山東、福建、廣東、黑龍江、內蒙古、上海、四川、云南等地區，其中河南籍學生所占比例較大，所采用的教材的每章內容均出現了學生在中學階段修過、選修和未學過的情況。如氣體與溶液，福建省、廣東省和四川省等三省學生在高中階段是必修，而其他生源地的學生在高中階段是選修或未學過該部分內容；尤其是河南籍生源，情況更是復雜，無機化學的各個章節均出現了學生必修、選修和未學過的情況。而且不同地區所采用的教材版本也不盡相同，其中，化學僅課表教材就存在人教版、魯科版、蘇教版等不同版本。除此之外，高考錄取時，學生之間也存在錄取成績的差距，甚至部分學生是被調劑到環境類專業。上述原因導致同一個班級學生在化學科目知識結構、掌握程度存在較大差異，這無疑給無機及分析化學課程教學帶來了巨大挑戰。

（二）入學新生的自主學習能力普遍較差

在中學階段，學生的學習多是在老師的督促下進行[6]，產生了依賴心理，導致學生自學意識淡薄，自主學習能力普遍較差。進入大學以后，學生需要學習更多的課程和內容，且每門課程內容多，課時少，尤其是無機及分析化學；而且大學課堂和高中課堂也存在較大差異，大學老師課堂上主要講授課程的重點、難點內容，對于一些簡單非重點內容并不會詳細講述，并且多采用多媒體授課，內容量大，學生要在課下進行課程預習，查詢很多相關內容，才能在課堂上跟上老師的講課思路，這都要求學生有很強的自主學習能力[7-9]。而剛進入大學的學生，脫離了家長的監管和老師的督促，進入到相對寬松的學習環境[10]，有些學生會完全放任自己的學習，只有少數學生能堅持課前預習、課后復習的好習慣，大部分學生缺乏這種自主學習的意識。

（三）傳統教學方式問題凸顯

目前無機及分析化學課程授課方式以教師為中心，輔助多媒體教學，雖然能完成教學目標，但是學生只是被動地接受知識，沒有直觀的感受[11]，對理論知識也理解不透徹；在課堂上，老師和學生互動和溝通性較差，學生學到的也只是死記硬背的知識，思維極易被固化，缺少創造性生機[11]。傳統教學方式中教材是知識的主要載體，老師根據教學大綱執行教材內容[5]。但是隨著科學技術的發展，教材更新滯后于時代發展，教材上有的內容或技術也早已隨著時代的發展而被淘汰，即使頻繁更新教材，教材內容還是滯后于科技的發展。因此，以教材為知識的載體已經無法滿足社會發展對于新知識的需求[5]。傳統教學方式的成績評定方式采用期末卷面成績占70%，平時成績占30%，平時成績一般由考勤、作業完成情況和課堂表現為依據給出，但是課堂表現成績的給出往往科學性不強。這種考核機制對學生的成績評定主要以卷面成績為主，未涉及學生學習過程的監控，不能體現學生的綜合能力。

（四）環境科學專業對無機及分析化學教學要求較高

與化學化工類專業學生不同，環境類專業新生一般對自己所學的專業沒有深入的了解，甚至不知道自己所學的專業的培養目標和就業部門，認為無機及分析化學課程跟環境類專業沒有多大聯系，甚至有些學生會有“環境類專業為什么要學化學”的疑問。然而，無機及分析化學課程是環境類專業的基礎課程[1]，是后續課程環境化學、儀器分析、生物化學、環境監測等及其相關實驗教學的基礎[8]。本課程還與環境類專業核心課程水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置等關系密切。因此，后續課程對無機及分析化學課程的教學質量提出了較高的要求。同時，本課程在學生畢業后工作、繼續深造過程中也發揮著不可或缺的作用。

二、課程的綜合改革措施

（一）激發學生對無機及分析化學的學習興趣

無機及分析化學課程的教授對象一般是環境類專業的入學新生，學生來自全國各地，有些學生是其他專業調劑而來，致使其化學基礎參差不齊，且該課程內容繁雜，難點較多，致使學生對該課程的興趣較低，甚至會導致學生由于該課程較難而選擇轉專業。因此，在教學伊始，尤其是第一節緒論課，需要授課老師準備一節結合專業、內容風趣、貼近實際的緒論課，激發學生對該課程的學習興趣，培養學生到專業興趣[5]。在緒論課上教師要讓學生明確該課程對專業到重要性、教學主要內容及與專業的相關性和“怎樣學好該課程”。如授課老師可以通過列舉一些環境領域的熱點問題，告訴同學們如何運用所學的化學理論結合相關的環境知識去治理這些環境問題。如應用沉淀的生成和溶解平衡理論修復環境中的重金屬污染，氧化還原反應的理論知識應用到水污染的治理等等，讓學生體會到該課程的確對自己以后發展有用，從而激發學生的學習興趣。

在日常授課過程中，僅僅單純講授化學理論知識容易使學生感到無聊，降低學習興趣，授課老師可以利用小視頻或者小動畫給學生展示一些化學原理，如氧化還原反應的原理可以制作原電池等，來提高學生的學習熱情[12]。此外，在課余、周末、假期邀請學生參觀環境類到相關實驗室、環境自動監測平臺（如大氣環境監測站、水質自動監測站）和相關到工程中心（如環境材料研發中心）等，讓學生了解無機及分析化學在環境領域的應用，提高其學習興趣和動力。

（二）提高學生自主學習能力

在高中階段，學生主要是“被監督”式的學習。進入大學以后，老師不再監督學生的學習，同時，學生的自由支配的時間增多，“自由度”增大[5]。作為老師，要和輔導員配合，幫助學生盡快調整心態，適應大學生活和學習。首先，在思想認識上，要幫助學生調整心態，規劃好大學生活，使學生明白，大學生活不是“躺平”生活，要依據自身實際和社會需要確立大學階段的目標；使學生明白，大學教育是素質教育，綜合能力和考試分數同樣重要。其次，在生活上，要讓學生轉變思想，認識到進入大學就開始了獨立生活，要學著去和形形色色的人相處，學會獨立處理問題。授課教師可以和輔導員、班主任多溝通和交流，了解學生的學習和生活狀況，幫助學生盡快適應大學生活。最后，在學習上，要注重培養學生主動思考和時間動手到能力，幫助學生確立自主學習和創新學習的觀念。如授課老師可以指導學生如何利用文獻檢索平臺檢索相關專業文獻；可以和教學實驗平臺溝通，設計綜合實驗，鍛煉學生的實踐動手能力；也可以結合實驗虛擬仿真平臺，設計一些與專業相關到綜合實驗，如本專業的“污染地塊綜合調查與評價全流程虛擬仿真實驗教學項目”，鍛煉學生解決專業問題的能力。

（三）優化無機及分析化學的教學內容

受高考政策的影響，本專業學生高中化學基礎差別較大。授課教師前期可以收集各個考區教學大綱、考試大綱、所用教材、教案等信息，初步了解不同生源地考生化學基礎，合理安排教學內容和進度。環境類專業的學生多數為理科生，在高中時學過的很多化學知識與大學的無機及分析化學課程內容重復，因此，對于重復的知識點可以簡要介紹，未學過的知識點重點講述，這樣既可以避免重復教學，又能保證學生對該課程的“新鮮感”。

老師授課時，可以將理論教學和科研實踐相結合。在大學階段，有很對針對學生的科研競賽，如與環境類相關的項目有大學生創新創業訓練計劃項目、共享杯大賽、科研育人促進計劃等，老師可以鼓勵學生組隊進行項目申報，然后在課堂上對申報的項目中涉及的化學知識點進行分析討論，使課堂不僅局限于理論知識的學習，還要提高學生的專業熱愛和科研熱情。老師在授課時，也要加入一些思政元素，培養學生的使命擔當感。在課堂上將化學史滲透到理論教學中，講述老一輩科學家的科研經歷，學習他們的科研探究精神和奉獻精神，將他們的研發成果滲透到教學內容中，這樣既可以增加課堂氣氛，又可以培養學生的愛國情懷。如講述配位化合物時，可以介紹我國配位化學奠基者戴安邦院士科研經歷；講述原子結構時，可以引入張青蓮院士的事跡，講述抗日戰爭時期他在西南聯大工作期間取得的成績，以及如何開拓我國同位素的科學研究。

（四）改革傳統教學模式

以往的教學模式是老師在課堂上講，學生被動接受，這樣的教學方式以老師為中心，而忽視學生的主體性，不利于學生自主學習和創新能力的培養[12]。因此，要改變傳統的教學模式，探索學生可以主動參與，能夠提高學生興趣，轉變學習態度，養成主動學習、深入思考的學習習慣的多元教學方法[8]。

線上線下教學相結合。目前有很多教學軟件，如騰訊會議、騰訊課堂、雨課堂、智慧樹、釘釘、微信、QQ 等軟件。在上課前，授課老師把本次課的重點、難點以及框架制成PPT發給學生，讓學生結合教材進行課前預習；在課堂上，授課老師預先發布一些客觀題，根據學生的答題情況了解學生對本次課的預習情況；在講課過程中，老師可采用學習軟件隨機抽問、彈幕提問及共同回答問題的方式活躍課堂氣氛[13]；課后，老師可將授課的課件、拓展資源和課后作業發送給學生，學生通過課程群與老師進行交流。疫情期間，各大高校倡導“停學不停課”，把互聯網視域下的教學發揮到了極致，互聯網教學的弊端也逐漸凸顯[13]。老師在進行線上教學時，難以掌握學生的聽課情況，而學生不用面對老師，少了約束性，學習興趣下降。把互聯網教學手段和課堂教學相結合，既可以彌補線上教學的弊端，又可以增強師生之間的互動，進而提高教學效率。

過程性評價和結果考核相結合。合理的課程考核方式，能客觀、真實地評價和反饋教學效果，而且還能有效的引導學生積極、主動參與教學，激發學生的興趣，培養學生的創新意識和探索精神[13]。因此，過程性評價和結果評價更能檢驗學生對課程的把握程度以及可以更加公平公正地進行成績評定。綜合成績由平時成績和期末成績組成，平時成績可采用過程性評價來考核學生，由學生考勤、平時作業、隨堂測驗、課堂問答、課堂練習、微課制作和展示等，可以把平時成績所占比例30%提高到40%，進而提高學生的學習主動性；結果評價采用期末考試成績，期末考核試卷的試題構成多樣，不少于四種題型，難易程度適中，提倡采用非標準性答案的試題，結合所學專業，讓學生能夠靈活運用所學知識。

結語

作為環境類專業的一門重要的基礎課，無機及分析化學的教學對于學生專業素質、創新思維、實踐能力的培養具有重要作用。在教學中，要通過各種方式激發學生的學習興趣、提高學生的自主學習能力、優化課程的教學內容和改革傳統的教學模式等，使無機及分析環境課程得到革新，為學生后續專業課程的學習打下基礎。