無機與分析化學課程教學改革初探*

李秉正，楊穎超，雷 濤，鄭 偉，張 珂，王五洲，張 嬋

(太原科技大學環境科學與工程學院，山西 太原 030024)

無機與分析化學是為生物、化學(或化工)、環境、材料等專業開設的一門重要的基礎課程[1]，也是高校學生科學素質教育的主要課程之一。我院也為環境類專業開設了此課程，其由原來的無機化學和分析化學兩門基礎課程整合而來。在課程教學環節中，教師發現傳統的教學效果不甚理想。為提高教學效果，在調研基礎上，結合新時代(尤其是00后)學生樂于使用智能移動工具進行學習的新特點[2-3]，嘗試探索無機與分析化學課程線上線下混合教學模式和考核方式改革，有機地融合課程知識、思政元素以及社會熱點，并細化、拆分和重構教學內容，依托互聯網在線學習平臺和開發全新的互動主題模塊化教學模式，培養學生自主學習和創新能力，引導他們樹立正確的學習觀和價值觀。這些課程改革在學科知識及創新前沿自然融合、讓學生成為教學“主體”、實現課堂內容的拓展具有較為重要的意義。

1 課程與考核中存在的問題

1.1 課程教學存在的問題

為優化本科專業人才培養方案，從2017級開始，我院為環境工程專業一年級學生分別開設《無機化學》和《分析化學》兩門課程(32學時/門，總計64學時)，在教學中發現《無機化學》課程學時不足，且兩門課程內容在酸堿反應、沉淀反應、絡合反應、氧化還原反應基礎方面出現較大重復。因此，在借鑒開設《無機化學》和《分析化學》兩門課程的經驗及不足基礎上，我院生態類專業人才培養方案將該部分內容整合、縮減為48學時，也是一種嘗試。然而，在課程教學出現如下問題： (1)學生學習方式、模式陳舊；由于本課程開設在本科第一學期，授課對象為剛從高中步入大學的大一學生，其思維活躍、求知欲強、但是學習方式仍停留在傳統的督促式且重復式教學模式中，學習依賴性強，自主學習意識薄弱，且習慣于課堂內容少，練習多的學習模式。(2)課時不足與授課內容多的矛盾突出。該課程內容龐雜(包括：化學平衡、四大滴定原理與滴定分析方法、物質結構基礎與元素化學等)、難度高，故課時不足與授課內容多的矛盾尤為凸顯，對教師教學和學生學習都成為一項挑戰。(3)教學“量”與“質”不協調。受課時量限制，教師在教學過程中，忽視教學的“質”，片面完成教學的“量”，即課堂上教師借助多媒體授課(以講解PPT為主)，教學節奏快，課程知識點多，最終變成“滿堂灌”的教學模式；其次，教學過程中師生互動少，輔導答疑少，方法傳授少，容易使學生感受到課堂枯燥乏味，缺乏學習該課程的興趣，導致課堂學習效果不佳，同時任課教師亦感到授課壓力大，教學整體效果不甚理想。

1.2 考核存在的問題

由于線下期末閉卷筆試與平時成績結合的方式具有操作簡便的特點，所以本科課程常考核采用這種考核方式。需要注意的是，隨著我國高等教育的改革和快速發展，該考核方式日益暴露一些弊端：(1)線下期末閉卷考試在整個考核中占70%～80%，且考試內容基本源于課本的內容，較為簡單，導致在備考中學生常突擊學習課本內容，所以這種考核方式僅測試了學生的瞬間記憶力，沒有充分考核所學知識實際掌握力和知識面的拓展力；(2)平時成績(以作業或出勤為標準)在整個考核中占20%～30%，且作業可以求助于現成的網絡資源，起不到鞏固學習效果的功能，這些情況都會直接傷害學生的學習積極性，出現浮躁、急功近利的不良學習風氣，進而降低課堂學習效率，阻礙了學生掌握課程內容及其應用能力的培養，最終無法達成課程目標。

2 改革的措施

2.1 教學改革

2.1.1 教學目標

教學目標是教師教學和學生學習的目的物，其具體分為課程目標、單元目標及課次目標[4]。在制定某一教學目標時，應從知識、能力、思維和思政多維度通盤考慮。知識目標(包括低階目標和高階目標)是教學目標的基礎，其是指能夠說明、解釋無機與分析化學的基本概念、基本原理及基本方法；高階知識目標則為關注學科前沿，能夠將無機與分析化學知識應用于生產、生活實踐，用于分析、識別、評價生活及環境中出現的復雜問題，并提出解決方案。能力目標和思維目標旨在提高學生的自主學習能力、溝通能力、邏輯思維能力、分析問題解決問題能力、批判性思維能力、團隊協作能力及創新能力。思政目標是促使學生形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，形成良好的職業素養、嚴謹求實的科學作風、方法論和行為，樹立生態環境及人類社會可持續發展理念。

2.1.2 教學方式

據統計[5]，《無機及分析化學》理論知識點多，內容相對枯燥，約50%的學生在其學習中的注意力集中時間低，學生聽課過程中很容易疲乏。通過其他高校在無機及分析化學教學改革實踐[5]來看，通過趣味故事和生活中的案例分析引出化學概念。例如，在講解化學平衡移動時時，先引入“室內裝修后，人們常使用活性炭吸附去除室內揮發性有機物(VOCs)來防止VOCS威脅人的健康”事實，并描述活性炭使用一段時間后VOCs濃度不變時，需要采用高溫再生活性炭以恢復其VOCs去除能力，為什么必需采用再生處理，這是因為化學平衡的存在，再生處理可以降低活性炭表面的VOCs濃度或含量，進而降低反應商，推動吸附反應繼續進行，這些(處理)操作可以通過平衡理論來解釋。通過上述事例分析，學生不僅了解理論知識對生活的重要性，而且增加其對課程的認同感，因此顯著激發學生的學習興趣和提高注意力，從而顯著提高學習的主動性，并可以逐步培養學生解決實際問題的能力。同時，結合線上教學手段進行輔助教學，即通過線上平臺補充一些課堂中未講授的知識點(如，熱力學基本概念(如焓變、熵變、吉布斯自由能變)及熱力學定律(Hess定律等)；再如講解元素化學時，引入使用氰化鈉(NaCN)參與的絡合反應提煉黃金過程及其原理等)的視頻或圖片資料(補缺不足學時)，每次課后線上布置適量習題。習題包括測試題和討論題。每次習題中測試題數量及難易程度適中，幫助學生自主學習及自我檢驗，討論題可以增加難度，允許學生自由發揮和拓展，提高其分析、判斷、解決問題能力。任課教師可以通過平臺其監管任教班級同學的學習狀態，分析和整理不同時段學生的學習數據及行為[5]來提高教學效果。

2.2 考核方式

教師不僅是學生學習的引導者，更是激活者，當學生的學習主動性被激活后，學習行為將變得積極起來，整個學習過程更能培養學生各種能力、素養和充分體現學習效果。然而，傳統終結性(注重期末考試成績)的課程考核方式已不再有效，因此，重學習過程評估考核方式[6]的轉變勢在必行，后者中學習過程占比60%，期末考試成績占比40%。過程考核方式具體有：(1)線下課堂考核，占20%，即通過測試、互動討論手段，活躍課堂氣氛、提高學習注意力，提高學生的分析、解決問題能力、溝通能力及團隊協作能力；(2)線下課后作業考核，占20%，即通過完成作業手段，增強學生的邏輯思維能力；(3)線上自學、互動討論、小測試可以促進學生養成自主學習能力，占比20%。這種過程考核法，既可以克服終結性考核的弊端，有利于教師全面客觀、公正評價學生的學習效果，又可以使學生增強學習的主動性和提升自身能力。

3 結 語

《無機及分析化學》是為環境類本科一年級學生開設的一門專業基礎課程。為提高短學時教學模式的教學效果，任課教師在分析傳統線下教學的存在問題后，嘗試采用線下線上混合教學模式安排教學內容(線上內容作為線下的補充和拓展)和過程考核方式，力求全面掌握學習狀態，并應用互動方式激發、調動學生的學習自主性和開拓學生視野，提高學生的知識應用能力。