基于STS教育理念的工科院校《無機化學》課程教學研究

楊耀彬,張 健,袁陽陽

(吉林化工學院 化學與制藥工程學院，吉林 吉林 132022)

近年來,科學技術得到了前所未有的進步,對人類社會發展產生了極為深遠的影響,科學與技術的融合成為人類社會發展的一個重要方向,在這種發展趨勢下,STS教育應運而生[1]。這是一種將科學、技術、社會三者相互融合的新型教育模式,不僅可以激發學生解決問題的主觀能動性,還可以培養學生擁有更加適應社會需要的科學態度和創新能力,同時有助于提高教師的業務水平和教學素養[2]。吉林化工學院是一所化工類大學,為順應我校特色高水平應用型大學建設的發展方向,努力培養適應社會需要的具有科學、技術、社會綜合能力和良好科學素養的創新應用型人才,必須在人才培養過程中加強STS教育理念的融合。我校《無機化學》這門課程是針對化學專業大一學生開設的一門專業基礎課,為實現從高中單一理論化教學模式向大學多樣化人才培養的過渡,應在重視知識傳授的同時,強調科學價值觀及綜合能力的培養,促使學生在學習中主動地將所學知識與社會、生活聯系起來,改變理論與實際脫節的現象,最終培養出具有STS意識的優秀人才。因此,結合吉林化工學院工科應用型大學背景,在《無機化學》課程教學中深入實施STS教育,對增強科學知識與生產實踐、社會需要的聯系,打破傳統重自然科學、輕技術和能力培養的陳舊教學觀念,全面提高學生的科學素養,具有重要理論價值和現實意義。

一、STS教育相關概述

STS教育(Science科學,Technology技術,Society社會)是一種以研究科學、技術、社會三者相互關系為目的,以培養學生具有科學素養為目標,以全面普及STS意識,培養能參與科技決策的應用型人才為宗旨的新型素質教育[3]。這種教育模式內涵豐富,具有明顯的靈活性、廣泛性、實踐性、綜合性等特點,不僅重視科學知識在社會生產和生活中的應用,同時堅持以人為本的教育原則,對教學內容、方法以及課程結構做出了新的詮釋,使受教育者在接受教育的過程中增加科學技術認知的同時,培養科學興趣,從而實現個人生存與社會需求的有機統一[4]。《無機化學》課程作為化學專業一門基礎學科,在日常社會生活中無處不在,如工業、農業、醫療、國防等領域均有涉及。但是,在傳統教育理念的影響下,我校理科教學中,偏重單一理論知識體系的講解,使學生缺乏用科學知識解決社會實際問題的能力。為改變這種現狀,使科學教育與當前社會發展實際相結合,培養出具備雄厚理論基礎和較高實踐應用能力的復合型人才,在《無機化學》教學中引進STS教育理念勢在必行。

自20世紀20年代美國教育家杜威提出“學校即社會”“教育即生活”的觀點,美國教育界開始涉足STS思想[5]。到了20世紀80年代,越來越多的國家引入STS教育,開設相關課程的同時出版相關出版物,如美國開設的《環境教育》課程、澳大利亞的《普通理科》課程、英國的《社會范圍的科學》(SISCON)課程、德國的《綜合理科》教材、加拿大出版的《Science Plus》刊物等等[6]。1999年在我國福州召開的全國第六屆STS學術研討會指出：我國高校應開設STS課程,使STS教育與理科教育相結合,以提高受教育者的綜合科技素質。自此,STS教育在我國走上初級探索階段,但要使STS教育進入全面實施階段,達到規范化、系統化和科學化,成為科學教育改革的主流,仍需不斷努力[7]。

二、STS教育視域下無機化學教育改革的具體實踐策略

(一)優化教學內容

《無機化學》是大一新生接觸的第一門化學專業基礎課程,與后續諸多專業課都有內容的交叉和銜接,因此知識體系的建立至關重要[8]。而該課程內容普遍呈現繁、雜、難等特點,為使學生更好地進行知識學習與消化,我校教師團隊通過對教材原模塊內容的詳細分析,按照不同的體系進行合理拆分重組,分別按照化學動力學、熱力學、四大平衡、原子與分子結構、化合物的性質五個部分進行講解,使每一部分內容銜接更加緊密,改進了傳統教學中知識構架單一、固化和銜接跳躍的問題。同時需要在內容講解中充分融入STS教育理念,將基礎理論知識和社會實踐聯系起來,增加知識點在實際應用中的介紹,改變傳統教學中一味對知識點進行羅列,而忽略提升學生理解能力和實踐應用能力的現象。例如在講解化學動力學相關知識時，可結合化肥廠實際合成氨生產中Fe做催化劑、硫酸生產中使用V2O5催化劑來討論催化劑對反應速率影響；在講解配位化合物的異構現象時,除了對相關理論知識的全面介紹,還可以與其在醫療衛生行業中的應用進行聯系,通過[Pt(NH3)2Cl2]的順式結構可以作為治療癌癥的藥物,而反式沒有抗癌作用,使學生了解幾何異構的神奇之處。在《無機化學》教學中運用STS教育理念充實課程內容,使科學知識與社會中的實際問題緊密聯系,讓學生真正地認識到了化學與人類生產生活的密切關系,挖掘了學生潛在的科學研究意識,不僅有利于改變“高分低能”的社會現象,同時還推動科學和技術在社會中的運用。

(二)改善教學方法

(三)改進教學模式

《無機化學》課堂教學效率的提升以及教學目標的實現都離不開科學合理的教學模式。長期以來在局限于單一的傳統教學模式影響下,學生學習的需求早已沒有辦法滿足,甚至在一定程度上影響到了教學質量的提升,導致學生對知識的應用能力止步不前[11]。為更好地提高理科學生對知識的理解應用能力,提升教師對學生及課堂的掌控程度,可以充分結合學科發展前沿,并運用現代科技輔助教學,引入“滲透式教學”“線上線下相結合”等授課模式。應用該新型授課模式,教師可以在講解過程中隨時滲透，通過學術期刊、網站檢索等途徑了解到的《無機化學》課程最新發展成果和發展動態,如講解水的解離平衡一課時,結合水解產氫作為氫能源,為交通運輸、建筑等領域提供助力的相關成果,使學生在學習理論知識的同時了解社會的發展狀況,提升對社會的關注度和社會責任感。使用線上平臺進行簽到、搶答、討論等活動不僅能夠督促學生保持注意力高度集中,教師還可以根據平臺數據快速完成考勤、課堂參與、學習效果等信息梳理來掌握學生情況,進而合理完善教學內容。在教學中將線上、線下兩種教學模式有效結合,并隨時滲透人類日常生產生活中的應用,讓學生切身體會社會通用技術功能性的同時,創設優良的STS教育環境和氛圍,激發學生對于知識探索的欲望,培養學生在實際問題中的理解、分析、應用能力和關注社會發展的意識[12]。

(四)實踐教學

1.豐富實踐教學,培養學生將理論知識轉化為動手能力。搭建理論知識與實際應用之間的“橋梁”,充分結合STS教育理念,在實驗及實習教學中增設注重考察和培養學生綜合實踐能力的無機化學實驗競賽、工廠觀摩、社會調研等,不僅貼合生活、貼近社會,而且可以幫助學生將課堂上所學到的理論知識與實際應用結合起來,開闊學生眼界和頭腦,使其適應科學知識在社會生活中的多種變化,自覺將實踐帶入理論學習中,逐步形成STS意識。

2.培養科研能力,鼓勵學生參與教師的無機化學相關科研課題。大學教育不僅僅是要傳道授業解惑,更重要的是培養具有科研精神和實踐能力的創新應用型人才,因此,大學教師應倡導本科生到實驗室進行科研鍛煉,培養學生對于知識的全面性理解能力和科研興趣[13]。例如在講解《無機化學》中半導體材料的能帶理論時,建議學生到教師研究室參與和觀摩TiO2光催化降解廢水的科研課題,使同學們認識到利用TiO2光催化降解廢水依據的正是能帶理論。將理論知識與涉及社會相關問題的科研項目相結合,開拓學生思維,鍛煉學生科學創新意識和實際操作能力,達到“授學生以漁”的教學效果。

(五)科學考核評價

在學生成績評定方面,改進傳統的單一期末成績考核方式,明確評價的反饋、檢測、導向、激勵等多種功能,與STS教育目標高度一致,即增加學生能力、意識、行為、科學素養層面的著力點,從而采用多元化、透明化、全程化的方式進行考核[14]。建立“平時30%+期末70%”的綜合評價體系,使平時成績不僅包括學生的出勤率、隨堂測試成績、作業完成情況,還要參考平時課堂討論、實踐課程及競賽情況、科研參與度等相關表現。這樣注重將科學、技術、社會三者相結合的科學考核評價有利于對學生的各項能力進行科學評價和考量,避免傳統 “一刀切”現象的同時,鍛煉學生理論知識與實踐能力的結合,提高人才教育質量。

三、結 語

目前,STS教育已得到我國教育界眾多人士的認可,但在工科院校化學專業的《無機化學》課程教學中,STS教育的思想落實還需要教師做更多的工作。教師應該堅持STS教育理念,不斷深化《無機化學》課程改革,將理論講解與社會生活實際問題相融合,培養學生樹立“知識-能力-素質”三位一體的教育觀。通過優化教學內容、改善教學方法、改進教學模式、豐富實踐教學以及科學考核評價,使STS教育理念在《無機化學》教學環節中的應用不僅可以讓學生全面掌握科學知識,還可以在今后的社會實踐中更好地將所學知識運用起來,成為社會需要的具備雄厚理論基礎和良好科學素養的創新應用型人才。