張素玲,邊月穎,劉子璇,王春杰,魏 磊,陳 鈺,盧艷紅
(1 廊坊師范學院化學與材料科學學院,河北 廊坊 065000;2 廊坊市第八高級中學,河北 廊坊 065000)
2014年9月,國務院頒發了《關于深化考試招生制度改革的實施意見》,這是自高考恢復后最系統、最深刻、最全面的新一輪的高考改革。新高考體制不再按文理分科,而是變成“3+3”或“3+1+2”的模式,高校則按專業對考生的選考科目提出相應報考要求。浙江和上海是最早實施此項政策的城市,隨后在北京,天津等地區也開始實施此項政策,2019年河北、廣東等八個省市第三批發布了高考綜合改革方案,2021年參加高考的考生總成績由語文、數學、外語各150分和3門選考科目各100分的總成績組成。大學教育是在高中結束之后進行的專業教育,其目的是培養高等專業人才。教育具有連續性,高中課程知識為大學專業課程的基石,高中化學新課程標準的實施和新高考體制的改革必然會對大學階段專業的教與學產生一定的影響[1]。與此同時,2019年,教育部啟動實施一流本科專業建設和一流本科課程建設的“雙萬計劃”,即“金?!焙汀敖鹫n”,這是新時代新形勢下實現高等教育內涵式發展的重要舉措和落腳點。打造“金課”是提高教育教學質量和人才培養水平的重要舉措[2]?!稛o機化學》課程是化學相關專業學生進入大學開始學習的第一門專業基礎課程,其與高中化學的銜接也最為緊密,如何兼顧學生知識發展的階段性和連續性,確保高中知識與大學內容的有效銜接,建設一流課程,提高人才培養質量是當前化學教師需要深入思考和解決的問題[3-4]。
新高考改革背景下,學生可依照自己興趣、特長、未來的職業規劃等進行選科,是尊重學生,有利于人才培養的一種表現。這種教育模式讓學生擁有主動權,根據自己的學習能力和興趣確定學習科目,報考大學時由學校導向變為專業導向,就讀學校的專業一定是考生志愿中的選擇,實現考生對于未來專業的規劃。化學學科作為自然科學的重要學科,它是化學類、材料類、環境類、醫學、農學、能源、生物學等專業的選考科目,在《教育部指引》中有62%的專業將化學列為了選考科目。與舊高考體系不同,只有選修化學的學生才有資格報考限考化學的相關專業,這部分選考化學學生高中階段學習的化學知識是一致的,知識儲備水平相近,這將有利于大學教師統一開展教學工作,有利于不同階段交叉知識的過渡,順利完成高中階段化學內容到大學無機化學課程內容的銜接和延伸[5]。例如氧化還原反應是一大類重要的化學反應,在生活生產中有著廣泛的應用,貫穿著中學化學的始終[6]。進入大學之后,學生仍要學習氧化還原反應,進行更深度,更具有專業性的知識延伸并要學會應用知識,設計電源及調控電勢等,因此避免重復高中知識并做好知識銜接對學生的學習效果及效率尤為重要。
現階段高中階段的教學目標仍是以服務于高考為主,尤其是城鎮高中。因此以完成試卷的測試幾乎成為了唯一的評價手段,而測試成績也就是試卷成績就做為了評價學生水平和教師水平的重要指標。試卷測驗能夠在一定程度上反應出學生學習狀態,但對于以實驗為理論基礎的化學學科,在高中階段幾乎沒有實驗課程,無法考察出學生的實驗技能水平,學生只會紙上談兵。而大學階段的教學目標是為了培養專業型人才,培養具有創新性的應用型人才在教學中要注重綜合能力的培養,因此評價指標既有必考科目的試卷成績也有選修科目的測試成績,而實驗是貫穿于整個大學階段的必修課程,其成績更是作為每學期的考核成績之一。因此大學評價體系是對學生綜合素質和能力的評價。
高中化學和大學無機化學是密切關聯的,大學化學知識的專業性、深入性應該在中學知識的基礎上循序漸進。新高考體制下京津冀地區化學教材選用2019年人教版高中化學課本,其必修一和必修二的面授對象為全體學生,完成學習后進行合格性考試。選擇性必修一《化學反應原理》、二《物質結構與性質》、三《有機化學基礎》為新模式下選考化學學科同學進行深入學習,高考時作為等級性考試內容。其中主要涉及氧化還原反應內容章節見表1[7-8]。大學無機化學以高等教育出版社出版的國家級精品教材吉林大學等校合編的《無機化學》(第4版)為研究對象,對化學原理中相關氧化還原反應的教學內容進行了對比分析[9],對比結果見表2。

表2 高中化學氧化還原反應與大學無機化學氧化還原反應知識點的比較
由表1和表2內容可知,大學無機化學既有對高中化學知識的傳承也有對知識點內涵與外延的闡述,某些與高中化學教材中的知識點概念是完全不同的,有些知識點從內涵到外延發生改變的銜接方式可以稱為“顛覆式”[10-11]。例如在中學,氧化還原反應中的得失電子數就是化合價,而在大學無機化學中否定了中學階段的化合價概念,提出了氧化數的概念,化合價需考慮物質的成鍵和結構。氧化還原反應的定義也變成用氧化數的改變來定義取代化合價升降的定義。有些知識點兩個階段是密切聯系,統一于事物的本質,但采用不同的解決問題方法。氧化還原反應的實質是電子的轉移,反應方程式的配平原則不管何時都是得失電子總數相等,而中學使用的是雙線橋法,無機化學在雙線橋的基礎上提出了離子電子法,對不同的反應配平時選擇的方法不同將會導致學生配平的速度和準確度。
還有一部分內容不體現知識的銜接,而是對同一問題的更科學的闡述。例如在中學一般用金屬活動性順序表判斷原電池的正負極,大學無機化學中使用電極電勢的高低進行判斷,因為很多狀態下金屬活動性順序表已經不再適用,例如一些高溫非水溶液反應體系。因此對于中學未涉及的電池電動勢、電極電勢,能斯特方程及相關計算這些知識較難理解,知識跨度較大。
2.3.1 教學理念和教學目標的差異
高中化學教師為了提高高考時的選拔性測試成績,教學目標主要側重于知識目標,在教學過程中通過讓學生做大量的習題來掌握鞏固所學知識,教會學生解題方法,提高學生對知識的應試能力。大學階段更強調的是教會學生學習,提高學習能力,大學化學教師的教學目標是培養專業應用型及技能型高級人才,在注重學生專業基礎知識掌握的基礎上,更加注重學生綜合能力的培養。
2.3.2 教學方式的差異
高中教師一般采用講練結合的方式,先講授知識內容,然后讓學生做大量的習題來掌握知識點,而對于實驗相關知識幾乎沒有實驗學習過程,主要是理論分析。例如大部分的高中化學教師知識銜接意識淡薄,在講授氧化還原反應時并不會關注大學有關氧化還原反應的內容,反而是在現有的氧化還原反應基礎上拓展一些其他內容,以便增強學生對知識的理解和掌握。
對于大學教學,課時緊張,導致每節課的授課內容非常飽滿,授課速度快,很多大學教師在授課時并未了解高中化學教材,不清楚高中化學新課程標準,一般都是通過與學生交流來了解學生現有的知識水平,對學生現有知識認知水平進行判斷時會存在偏差,導致大學無機化學教師不能將一些交疊性的知識點統一起來。其次,大學無機化學氧化還原反應僅設置第十章一個章節,內容多,課時短,大學教師通常采用教師多媒體講授法,與高中最大的不同之處在于大學無機化學課程學習中沒有讓學生做大量的練習題即刷題的過程,作業一般只有5-8道題,其它習題不做強制性要求,由學生自主練習。
首先在高中階段和大學階段的學習驅動力不同,引起心理的變化。為了高考的選拔中性考試高中階段即使學生沒有學習興趣也會被動的學習,能夠對知識點反復練習掌握。而進入大學后一部分同學對于大學無機化學的學習興趣不高,缺乏求知欲,很難在沒有教師督促的情況下做到主動學習。再加上課程進度較快,部分同學對于知識點理解不透徹,有了畏難心理后喪失學習動力。
其次學習和生活環境的改變,每個學生自我管理能力的差異,使得呈現有不同的適應狀態。高中階段以封閉式的學習環境為主,進入校園是不允許攜帶電子設備的,同時每節課都有老師講授指導學習,學生的心理簡單,只有學習這一件事情。大學階段是半社會環境,大多數高校是開放式的,學生進入高校后人手一部手機,信息開放,同時大學社團活動非常多,要綜合發展多方鍛煉,很多學生熱衷于社團活動;而課下也再沒有老師監督學習,沒有大量的時間去刷題,這時候能不能管理好自己的時間和精力對學習專業課程有很大的影響,也就需要摸索適合自己的學習方法。
新課標的實施和新高考改革,對教師們提出了更高的要求。對于高中教師,在教學中應強化為大學培養基礎人才的意識,大學教師則是要有高效培養專業人才的意識。高中和大學化學教師應多向交流,對彼此的教學方式、教學理念、教學內容等進行探討,尋找和建立教學銜接的契合點,在授課過程中體現知識的銜接性和發展性。高中化學教師要在課堂上適當拓展一些大學無機化學原理中的知識,有助于學生對此部分知識更好的理解和掌握。大學無機化學教師在講授前,可通過問卷調查或訪問高中化學教師來了解學生已有的知識水平,幫助學生更快地適應大學無機化學的學習,并與高中的化學知識建立起聯系,構建完整的知識體系。例如化學反應方程式的配平是要求掌握的重要知識點,反應本質涉及到電子的轉移屬于微觀世界的變化,很難理解,高中化學教師教授的是雙線橋和單線橋法來配平,通過化合價變化來配平方程式,但要適時點出大學無機化學中的化合價有別于此階段的化合價進而與大學知識點建立起聯系。大學教師則要在中學化合價的概念基礎上講授氧化數變化的實質,這樣既增加了兩階段的教育銜接,又使學生們可以更好地理解掌握氧化還原反應的實質。
由于新高考和化學新課標準的推行,高中階段也不斷更新教材,而大學教材的主體內容幾個版本下來幾乎沒有首先改變,因此大學課本的再編工作應考慮高中知識內容及體系的變化,應注重與中學教材知識內容和結構的銜接。其次在具體教學內容安排上要做到在高中化學知識的基礎上進行學習,要對重復性知識內容的講授進行刪除,做好內容銜接的設計。通過分析2020年全國卷Ⅰ理科綜合化學部分的第27題有關氧化還原的高考題,能夠很清晰的看到兩個階段教學內容的銜接契合點。
27.為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力,利用下列電池裝置進行實驗。

回答下列問題:
(1)由FeSO4·7H2O固體配制0.110 mol·L-1FeSO4溶液,需要的儀器有藥匙、玻璃棒、________。
(2)電池裝置中,鹽橋連接兩電極電解質溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質發生化學反應,并且電遷移率應盡可能地相近。鹽橋中應選擇________作為電解質。
(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極。可知,鹽橋中的陽離子進入________電極溶液中。
(4)電池反應一段時間后,測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨電極上未見Fe析出。可知,石墨電極溶液中c(Fe2+)=________。
(5)根據(3)、(4)實驗結果,可知石墨電極的電極反應式為____________,鐵電極的電極反應式為________________。因此,驗證了Fe2+氧化性小于________,還原性小于____________。
不難發現考核知識點范圍大,信息量足,有些高中化學知識同樣也是無機化學中的內容,這樣要在其中找到知識的銜接點,這樣的內容在大學階段講授的時候相同概念不重復,重點闡述差異性并進行延伸。第(1)小題有關實驗操作,高中階段只是理論分析,紙上談兵,而大學階段則重點在進行相關的實驗訓練,更注重實踐能力。第(2)小題有關原電池組成中的鹽橋,中學只需學會如何選擇鹽橋,大學無機化學課程要求掌握鹽橋的作用機理和選擇原理;第(4)小題是高中階段的基礎計算,根據反應的計量關系進行濃度計算,大學無機化學關于這部分知識的重點是電極電勢的計算和能斯特方程的應用。第(5)小題例如電極反應式的書寫,氧化還原性的比較,這部分內容是基礎知識,兩個階段都需要熟練掌握。
通過分析可知,大學教師如果清楚當前階段的考核目標和知識范疇,就可以在授課時對講授的內容充分講解并進行合理的銜接設計。大學階段對于銜接性重復較多的內容,應該進行刪減或利用線上資源學生課下自學,而那些內容的深度和廣度上跨度較大的設置為學習重點難點進行學習,確保知識層次是符合學生認知、心理發展特點的,從而可以幫助學生發展科學的邏輯思維能力,進而感悟科學是不斷發展和探究的過程。
在當前教學資源豐富,教學手段多樣化的時代,如何組織課堂、管理課堂、設計教學對教學效果很關鍵。教師應考慮學生的年齡、知識背景,也要考慮課堂實施的可行性。高中教師和大學教師的教學思路和課堂設計要符合兩個階段的特點和目標的。
以碳單質的講授為例。首先課堂設計時都需要激發學生興趣。高中課堂教師可以直接展示圖片或實物,當學生看到鉛筆、金剛石鉆頭、鉆石等精美圖片時就既興奮又驚訝,此時教師提出問題這些物質有無聯系?提出問題,引發學生的思考。答案是肯定的,那木炭,鉆石都是碳構成,為什么有不同的外觀,有的耀眼奪目,而有的黝黑無華?其價格為何有天壤之別?而大學階段則可以用任務驅動法,提前布置任務,讓學生找到不同形態的碳單質,將圖片和查閱到的相關知識分組展示,激發學習動力;還可以利用網絡教學平臺發布視頻和學習資料讓學生自主學習一些內容。然后教師對主體教學內容進行詳細闡述,高中階段講解碳的同素異形體主要有金剛石、石墨,結構不同性質不同,在大學無機化學的課堂設計中,重點仍以金剛石和石墨為主,但要有知識的拓展,如新型結構碳——富勒烯、碳納米管、石墨烯和石墨炔等,并聯系到當前科學研究熱點如碳材料在能源領域的應用。二個階段都統一于它們的不同性質是由微觀結構的不同所決定的。
分析完知識點后進行有效遷移和誘導,培養學生化學人格。提出問題,即使均是由碳構成,但在一定條件下,石墨可以轉化成金鋼石,如何轉化?這是化學熱力學的研究內容,很好的為化學熱力學打下伏筆。情感遷移,如何利用物質的性質簡單實用的鑒定真假鉆石呢?讓學生學會利用化學知識,體會到化學的用武之地,更加熱愛化學。
學生進入一個新的學習階段后,面對陌生的學習環境以及化學內容難度加深的情況,大都會出現學習積極性不高等現象。針對此類現象應在授課時有意識的采取一些激發學生的興趣方法。例如針對電池正負極的判斷可以在課下創建化學興趣小組,每周進行一次,學生可以在課上說一下自己了解的前沿的化學電池,嘗試判斷其正負極,提高學生的參與度;在講授原電池和電解池的電極反應式之前,教師可以將有關電池的實驗視頻,放到學習通課程平臺,學生課下觀看,將自學過程與學生的平時成績相聯系,這樣既保證學生在已有的基礎上對新知識進行同化,也刺激了學習熱情。
基于創新人才的培養目標,學生的自學能力、解決問題的能力以及新知識的應用能力都有待提高,教師不僅要講授知識同時也要傳授學習知識的能力,學生在遇見問題時能夠給與指導如何去思考問題和自主探尋問題,避免直接灌輸,加強資料查閱和參考書的使用,學會和同學團結合作,共同探討解決問題,增強團隊合作意識。因此大學階段要轉變學習方法,通過做大量題或者單純記憶來強化所學內容的學習方法已不再適用,要根據自身特點找到適合自己的學習方法。例如有關氧化還原反應方程式的配平,對于同一個反應應用高中方法和無機化學新方法同時完成,通過對比大量反應,分析總結不同方法的特點和實用性,找到自己擅長的配平方法,做到快速、準確的配平。
在新課標開始實施和新高考改革的教育背景下,為了給國家人才的培養提供優質的教育,作為一名教師必須肩負起把握高中化學的變化,實現高中化學與大學無機化學的銜接,保證化學課程的延續性和統一性。高中化學應以基礎知識和基本理論學習為主,而不是一味地追求試題的難度、深度、彎度。大學無機化學則以知識的延伸和應用為引領,激發學生熱愛化學,致力于專業研究。為加強高中與大學兩階段的教育銜接,需要教師主導,將教學銜接策略應用在教師的“教”和學生的“學”兩個方面,才能減少銜接脫節現象的發生,從而發揮出對未來人才培養的重要作用。