無機化學中元素化學的教學改革探究

張曉凡 吳文劍

摘? 要：針對無機化學課程尤其是元素化學部分目前存在的問題，以鹵素章節(jié)為例，分別從教學模式、教學方法和課程思政設(shè)計等三個方面進行無機化學中元素化學的教學設(shè)計與改革。通過上述教學設(shè)計與改革，有利于增強學生的專業(yè)認同感，提高學生的積極性和課程參與度，培養(yǎng)學生的高階思維，以期滿足新工科背景下對復(fù)合型創(chuàng)新人才的需求。

關(guān)鍵詞：元素化學;教學模式;教學方式;課程思政

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）20-0092-04

Abstract： Aiming at the existing problems of inorganic chemistry course， especially element chemistry， taking halogen as an example， the teaching design and reform of element chemistry in inorganic chemistry was carried out from three aspects： teaching mode， teaching method and ideological and political design of the course. Through the above teaching design and reform， it is beneficial to enhance students' professional identity， improve students' enthusiasm and curriculum participation， and cultivate students' higher-order thinking， so as to meet the needs of compound innovative talents under the new engineering background.

Keywords： chemical element; teaching mode; teaching method; curriculum ideology and politics

一、無機化學課程現(xiàn)狀分析

無機化學是化學、高分子材料及其他相關(guān)專業(yè)的學生進入大學后的第一門專業(yè)必修課，是其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。無機化學分為上篇化學原理，中篇元素化學和下篇繼往開來的無機化學等三大部分內(nèi)容。其中，上篇化學原理是基礎(chǔ)，為中篇元素化學的學習和理解服務(wù)，最終為下篇繼往開來的無機化學的學習奠定基礎(chǔ)。因此，該課程中的元素化學部分是無機化學的核心組成部分，但是由于其內(nèi)容豐富、體系繁雜、知識點多且分散，具有需要記憶的知識點多等特點。在實際教學多采用羅列、舉例，敘述性或重復(fù)性地對其存在、制備、性質(zhì)和用途等進行介紹，課堂沉悶，學生感覺枯燥難學，使得學生學習興趣不高[1]。學生普遍覺得所學的知識無用，甚至產(chǎn)生想轉(zhuǎn)專業(yè)的念頭。此外，目前大學生普遍存在懶惰，課前不預(yù)習的情況，結(jié)果學生聽講跟不上老師的節(jié)奏，有的學生甚至都不知道知識點在課本什么位置。而為元素學習服務(wù)的無機化學理論教學在前，因此學生不能及時地將理論與元素結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相互聯(lián)系，增加了學生的學習困難[2]。

作為步入高校的第一門化學相關(guān)專業(yè)課，如何提高學生的學習興趣和課程參與度，引導學生建立一套屬于自己的學習方法，增加學生的專業(yè)認同感，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和高階思維能力是教學改革的方向之一。結(jié)合基礎(chǔ)性、前沿性和實用性等多角度分析，以元素化學中的鹵素為例，從教學模式、教學方法和課程思政設(shè)計等三個方面優(yōu)化了元素化學的教學設(shè)計。

二、無機化學課程的教學改革與實踐——以鹵素為例

基于無機化學課程現(xiàn)狀和學情分析情況，具體的教學改革內(nèi)容主要從教學模式、教學方法、課程思政設(shè)計三個方面開展，具體改革與實踐方案如下。

（一）教學模式

傳統(tǒng)的教學模式以教師講授為主，學生的積極性和主動性差，學生上課容易走神，學習興趣不高。此外，經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于學生的懶惰，亦或是參與團學活動太多，導致大多數(shù)學生都沒有時間進行課前準備和課后復(fù)習，大多都是臨到考試進行突擊復(fù)習備考，最終導致學生的學習效果很差，甚至有部分學生掛科。

針對上述情況筆者進行了相應(yīng)的教學改革，主要采用以學生為中心的講授與小組討論相結(jié)合的教學模式[3]。

具體的改革實施方式為：在課前將章節(jié)的知識點框架做成思維導圖發(fā)給學生，學生可以利用10分鐘左右時間進行簡單的課前預(yù)習，通過思維導圖讓學生對即將講授的課程內(nèi)容進行基本了解。然后，教師設(shè)計不同的課堂教學模塊，對各個章節(jié)中的知識點進行詳細講解或展開學生討論等方式，重點講解或討論章節(jié)中的重點和難點，引導學生充分利用課堂上的時間翻書學習、做筆記并隨堂總結(jié)。

具體流程如下：課前給每位學生發(fā)一張白紙，要求學生隨堂同步實時做筆記，讓學生自己總結(jié)討論，從中探索知識點的內(nèi)在聯(lián)系與規(guī)律，做好記錄。課程結(jié)束后，學生上交筆記（如圖1所示）。由教師查閱批注后再還返給學生復(fù)習。在查閱學生筆記的同時對學生隨堂筆記上標記的問題進行線上一對一答疑。

（二）教學方法

在教學方法上的改革主要有以下幾個方面。

1. 知識分類講解

將知識點按照“學生自查用途→由應(yīng)用引發(fā)思考，提出問題→找出關(guān)聯(lián)知識點→理論與元素化學知識點講解與內(nèi)容拓展→學生總結(jié)規(guī)律→反思應(yīng)用與注意事項”的知識架構(gòu)進行知識點分類講解，不僅提高學生的參與度，而且增加內(nèi)容的實用性、生動性，有利于激發(fā)學生的學習興趣，增強學生的專業(yè)認同感。比如，在學習鹵素時，先由學生自查“你認識的鹵素？鹵素的應(yīng)用”。根據(jù)學生自查內(nèi)容，隨堂提出問題，如“生活中的漂白粉可以廣泛用于酒店、學校、家庭、醫(yī)院、衣物玩具等，它的作用原理是什么？與我們學習的鹵素有什么關(guān)聯(lián)？”引發(fā)學生思考與討論，繼而導入學習內(nèi)容——鹵素的化學性質(zhì)。結(jié)合課程知識點與學生專業(yè)背景，將鹵素與高分子專業(yè)連接在一起，增加學生的學科認同感。

2. 巧設(shè)小組討論話題

設(shè)置生活化、實用化和場景化的小組討論話題，讓學生根據(jù)所學知識點分組進行討論或辯論，最后進行知識點和規(guī)律總結(jié)。比如，在講解氫鹵酸的性質(zhì)時，設(shè)置討論話題“84消毒液與潔廁靈可以混用嗎？”將學生分成不同小組，由各個小組組長組織組員進行討論和總結(jié)發(fā)言，差錯或遺漏之處先由其他小組補充說明，必要時教師補充，最后學生按小組自我總結(jié)并寫成案例上交。

3. 根據(jù)學生需求進行分析，適當增加隨堂練習

整個教學改革后的方案都采取以學生為中心的模式，因此課前對學生的需求和興趣點分析顯得尤為重要。

學生需求的調(diào)研方法有很多種，比如：（1）通過課前發(fā)布調(diào)查問卷，對學生的需求和興趣點進行調(diào)研分析（如圖2所示）。根據(jù)調(diào)研結(jié)果在進行課堂教學設(shè)計時充分考慮學生的興趣點和需求，做到因人而異，因材施教。（2）召開學生代表交流座談會，精準把握學生對教師的教學反饋信息，了解學生們的實際想法和困難。學生就任課老師的教學方法等方面給出良好的建議、意見與期待。例如，根據(jù)學生反饋，了解到學生的學習困難是學習到知識點卻不知怎么理解和應(yīng)用，幾乎和沒有學效果一樣。因此，在講解含氧酸的性質(zhì)時，筆者在課堂上適當增加了一些隨堂練習，讓學生學有所用。同時可以促進師生和生生互動交流的機會。再如，在講解化學反應(yīng)方程式時，引入討論話題“84消毒液與潔廁靈可以混用嗎？”及其他生活小貼士，加深學生對知識的理解。

（三）課程思政設(shè)計

課程思政的內(nèi)涵注重的是教育方法和教育體系，蘊含著一種教育理念和責任。2016年，習近平總書記強調(diào)“把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面”，繼而開啟了高校課程思政改革的熱潮。課程思政的提出，豐富了思想政治教育的內(nèi)涵，要求高校教師要實現(xiàn)全員、全程和全方位育人（即“三全育人”）。在此背景下，專業(yè)課程思政融于教育教學全過程成為了當下教學改革的熱點之一。

基于“三全育人”理念，筆者將其滲透到整個教學過程中，有效地挖掘了元素化學中的思政元素，將課程思政潤物無聲地貫穿于全員學習過程[4-6]。

1. 引入生活化場景小故事，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維

根據(jù)上述無機化學課程現(xiàn)狀分析可知，元素化學部分具有內(nèi)容繁雜、知識點多且分散等特點，在教學實踐過程中，如何調(diào)動學生的學習興趣和主觀能動性，增強學科認同感是本課程亟待解決的問題之一。因此，在進行課程教學設(shè)計時，筆者引入了不同的生活小故事，一方面，采用情景式教學方法吸引學生的注意力和學習興趣;另一方面，通過生活案例與教材知識的融合有助于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維。比如：在講解F元素時，基于“what-why-how”黃金圈法則，引出“我們身邊的F元素”生活小故事。一方面引導學生積極參與思考身邊的F元素物品有哪些，另一方面根據(jù)學生回答拋出更深層次的問題“為什么要含F(xiàn)，有哪些功效，如何實現(xiàn)這些功效”。這既有利于學生掌握知識點，又促進培養(yǎng)學生遇到問題時采用多元思維模型去思考問題、剖析問題和解決問題的能力，從而培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力。

2. 挖掘科學研究的前沿熱點，培養(yǎng)學生的科研和創(chuàng)新意識

比如在講解鹵素的通性時，涉及很多變化規(guī)律。但是學生理解不了，更不知道這個規(guī)律有什么用，容易遺忘。為此，結(jié)合目前的研究熱點“有機鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池”，講解有機鹵化鉛ABX3中鹵素X對光譜吸收的影響。講解知識點的同時，提醒各位大學生在進入大學初期要給自己找準定位和合理安排大學四年生活，做好職業(yè)規(guī)劃，并積極鼓勵有興趣的學生考研，從事科學研究工作，同時還要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

3. 結(jié)合名人事跡，培養(yǎng)學生的家國情懷

“知責任者，大丈夫之始也;行責任者，大丈夫之終也。”責任和擔當，是家國情懷的精髓所在。在元素化學的教學過程中，筆者通過融入名人事跡引導學生要敢于擔當，培養(yǎng)學生的責任感和愛國主義精神。比如，在講解鹵素單質(zhì)的制備時，通過講述“氟的悲壯史”，引導學生要敢于承擔責任，勇于擔當。又如在講解鹵素的氧化物時，引入“ClO2龍頭企業(yè)——山大華特科技股份有限公司”，講述了該公司用于麥草漿漂白的二氧化氯制備裝置是自主研發(fā)的，實現(xiàn)了國產(chǎn)二氧化氯制備裝置在紙漿漂白領(lǐng)域的重大突破，填補了國際空白。這樣做是在培養(yǎng)學生的愛國精神，增強民族自信，引導學生要敢于擔當，為社會主義事業(yè)貢獻一份力量。

4. 結(jié)合生活與現(xiàn)實案例，培養(yǎng)學生的高階思維

在安德森的《學習、教學和評估的分類學》中，認知目標分為兩個維度，即“知識”和“認知過程”。其中“認知過程”這個維度包括了記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)造。在教學設(shè)計和實踐時，要將低級思維和高階思維活動共同構(gòu)成多樣化，設(shè)置由低到高的遞進式的課程活動，幫助學生發(fā)展低階思維的同時，推動學生的高階思維發(fā)展，提高課堂教學的有效性。而高階思維的培養(yǎng)靠的是學生自主學，因此在課程教學設(shè)計時，采取“以學生為中心”的教學模式[7]，設(shè)計不同難度系數(shù)的生活案例調(diào)研與解析，讓學生通過自我知識構(gòu)建，深度學習，進而有助于學生高階思維的養(yǎng)成。比如，“你認識的鹵素及應(yīng)用”的課前導入與課后反饋總結(jié)。在講解鹵素時，通過課前導入“你認識的鹵素及應(yīng)用”，學生結(jié)合自己調(diào)研情況回答，提高學生的參與度。在對課程知識點進行系統(tǒng)學習后，課后學生再結(jié)合自己的調(diào)研內(nèi)容和課程知識點，根據(jù)知識點與調(diào)研自我構(gòu)建知識體系，培養(yǎng)學生高階思維能力，實現(xiàn)對知識的創(chuàng)造與再加工[8]。

三、教學改革的效果

對授課班級使用“問卷星”進行問卷調(diào)查（如圖3所示），結(jié)果顯示65.22%的學生喜歡“教師知識點講解+學生隨堂翻書標記+隨堂練習+小組討論和總結(jié)”這種授課方式。學生普遍認為改革后的授課方式，有助于提高學習注意力和積極性，激發(fā)了他們的學習興趣。

四、教學改革總結(jié)與反思

通過學生交流座談會，學生反饋了幾點：（1）教師自身的人格魅力，積極努力勤勉的工作和學習態(tài)度在無形中影響著他們。（2）增加隨堂測驗后的學習效果明顯提高，如果建立線上題庫就更完美。（3）課前導入的豐富內(nèi)容，比如視頻，可以有效提高學生的參與度和學習熱情。（4）教師引入的生活案例，通過增加與師生/生生互動，增進師生感情。（5）希望增加學生的平時成績比重，課堂表現(xiàn)和互動可以積分。（6）希望老師可以在課前發(fā)PPT和思維導圖等學習文件，提前公布課程的活動安排與要求，包括知識的重難點。

結(jié)合上述問卷調(diào)研、學生座談會和實際教學效果來看，通過教學模式、教學方法和課程思政設(shè)計的改革后，取得了一些好的成效，但仍需要進一步完善和改進。在以后的教學過程中，還需要更細致地進行學情分析，更深一步地挖掘?qū)W生的需求與課程知識點之間的聯(lián)系，關(guān)注問題學生，完善教學評價體系，更大程度地讓學生受益，著力培養(yǎng)全面發(fā)展的高素質(zhì)人才。

參考文獻：

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