新高考背景下高校無機及分析化學課程混合式教學活動的探索與實踐

2023-02-01 14:55:16廖照江

化工設計通訊 2023年12期

王力，李濤，廖照江，熊澤

（三峽大學生物與制藥學院，湖北宜昌 443002）

湖北是第三批新高考改革省份，采取3+1+2高考模式，不分文理科。應選擇1門首選科目（物理或歷史），再選2門科目（思想政治、地理、化學、生物學）。從近幾年我院錄取的學生來看，生物工程專業每年新生約90人，高考沒有選化學的同學每年高達20多人，化學知識存在缺陷，無機及分析化學授課面臨著極大挑戰，同時會影響學生對本專業的學習興趣，導致大一上學期轉專業率偏高。另外，本課程涵蓋無機化學和分析化學兩部分，學時共計64學時，具有基本理論知識多、定律和公式繁多、章節內容相對獨立特別是物質結構基礎內容抽象等特點，導致學生在課堂上參與度不高，學習效果不好，教學質量無法提高。同時，傳統單一的教學模式和考核評價體系已不能滿足高校“新工科”專業建設理念和人才培養的需求[1]。

因此我院生物工程專業的無機及分析化學課程逐步開展課程教學改革探索與實踐，通過線上線下混合式教學模式、挖掘課程思政元素、行走課堂育人、多維度過程性考核評價等方法進行探索和實踐，并持續改進和反思。以解決實際問題為導向，關注生物工程專業的基礎性和科學研究領域的前沿性及交叉性，做到理論與實踐相結合，并融入課程思政，不斷提高“新工科”建設質量[2]。

1 課程現狀分析

無機及分析化學是本院生物工程專業開設的第一門專業基礎課，開設學期在大一上學期，在知識體系方面起著承上啟下的重要作用，需要銜接高中化學和大學課程。本課程主要內容包括：物質的聚集狀態、化學反應的一般原理、物質結構基礎、溶液中的化學平衡和定量分析基礎，培養學生將這些化學知識用于解決生物醫藥與食品發酵等生物工程復雜領域所涉及的基礎無機和分析化學問題的能力。課程目標為：掌握化學反應的一般原理、化學平衡理論和重要的化學分析方法、氧化還原和電化學、近代物質結構理論等化學基礎理論與基本方法，能夠將其用于對食品發酵與生物醫藥生產負責工程問題的化學本質進行識別和表達；能夠將生物工程專業知識和無機及分析化學基礎知識相結合，應用無機和分析化學的技術去研究化學與生物工程領域產品的相關關系，能夠應用無機及分析化學的基本原理對生物醫藥與食品發酵等生物工程復雜領域所涉及的基礎無機和分析化學問題的能力進行判斷和識別，并認識工程問題的相關化學本質[3]。對應的畢業要求指標點：掌握解決生物醫藥與食品發酵等生物工程復雜領域所需的化學知識，并能夠將其用于生物工程問題的化學表達和特征識別（工程知識）；能夠應用無機及分析化學的基本技術，對生物醫藥與食品發酵等生物工程復雜領域進行化學相關問題的認定和識別，并發現工程問題的化學本質（問題分析）[4]。

因學時有限內容繁多，以往的教學模式主要為填鴨式教學，學生感覺枯燥無味，導致學生在課堂上獨立思考的空間和參與度有限，無法提高教學質量和實現新工科背景下的教學目標。

2 “課前-課中-課后”線上線下混合式教學內容和活動的設計與實踐

因新生進校后需軍訓兩周，第三周才正式開始上課?；诿磕暧?0多位同學高中沒有選修化學，針對這些同學，在1-2周通過線上雨課堂或學習通平臺發布高中基礎化學的學習內容，讓同學們在一定時長范圍內先自學完成，提出難點問題，然后教師通過騰訊會議在線講解并答疑。通過開課之前單獨輔導高中沒有選修化學及基礎差的同學，補齊和其他同學化學儲備知識的差距，解決開課之前化學水平參差不齊的問題。

開課之后教學內容分為線上和線下教學兩部分，線上部分引導學生自學、并完成自測題，比如：物質的聚集狀態中的分壓定律，化學熱力學中的蓋斯定律，化學平衡中的標準平衡常數和平衡移動的影響因素，酸堿理論，氧化還原平衡中的基本概念，配位化合物中的基本概念及命名，每部分的線上學時為0.5～1 h。線上部分的資源包括教學目標、課件、慕課視頻、測試題等。老師先在雨課堂或學習通平臺發布教學目標，課件，慕課視頻及測試題，學生自學視頻和課件后完成測試題，教師通過雨課堂或學習通平臺查看學生線上自學完成情況，督促學生及時完成。

在國際工程教育專業認證背景下，線下課堂教學由于學時有限，不僅需要重新設計課程體系和濃縮教學內容，還需要深入淺出地設計教學內容，針對難點和重點問題加以講解，讓學生從抽象的公式和概念中形象地理解化學原理和過程，并由化學現象認識化學反應的本質，充分調動學生的興趣和內驅力。解決學時緊張、內容繁多、枯燥乏味等問題，做到對各個章節逐一擊破難點內容，鞏固學生化學基礎[5]。

具體做法為：①每堂課教學設計時瞄準學生的興趣點，確定一個新穎的具有挑戰性的教學目標，讓學生帶著強烈的目標感去學習，鼓勵學生提出問題，提高分析問題和解決實際問題的能力。②每章課件均引入形象化圖片短視頻和動畫等，并引入章節相關的熱點性問題，將抽象理論變得直觀和有趣；③采用翻轉課堂，實現同學間的討論和師生間的問答，以及通過雨課堂進行隨堂單選、多選、問答等線上測試，實時反饋教學效果，實現師生交互溝通“有生命”的教學環境。④結合最新研究熱點，將團隊老師的科研成果引入課堂，激發學生的興趣點，讓學生看到專業未來的前景，學習專業知識的同時接受專業教育，激發學生對專業熱愛度。

為了實現課前、課中和課后全方位浸入式的學習，課后的教學活動除了布置常規作業題之外，還可以結合實驗課布置以問題為導向，涉及生活中的化學、學科交叉等應用型的小項目，或者結合創新創業競賽布置相關課題，進一步激發學生的創新思維和科研動力，拓寬學生的化學思維，讓學生整個學期浸入在化學的海洋中，享受解決化學問題的成就感。根據學生需要可以開放線上討論模塊和線下開放日，保持與學生課前、課中和課后全方位浸入式討論與互動。

3 深度挖掘課程思政元素，巧妙融入課程思政

為避免課堂教學中思政痕跡較明顯，占用大量專業課講授時間，應深挖工業專業無機與分析化學專業課所包含的“科學創新精神”“家國情懷”“職業操守”與“安全環保”等思政元素，將立德樹人目標明確納入教學大綱當中。同時將思政元素巧妙融入，向學生講述敬業獻身的科學家和艱苦創新的科研故事，使思政教育融鹽于水，達到潤物細無聲的效果。在講解專業知識的同時，把知識背后的思想內涵展現出來。例如：在講解物質的聚集狀態時，培養學生透過現象看本質的能力，培養學生的思辨精神，培養學生學以致用的科學素養；在講解定量分析的過程中，培養學生尊重科學，正確認識科技理論和生命倫理，培養學生嚴謹細微、精益求精的治學精神；在講解酸堿平衡和酸堿滴定時，培養學生全局意識和分析處理問題的能力，增強學生家國情懷、使命擔當，培養學生歸納演繹的辯證思維能力；在學習氧化還原平衡與氧化還原滴定時，讓學生學會在逆境中積極樂觀地解決問題，激發學生的創新精神，激勵學生為建設創新型國家做出貢獻；在講授沉淀溶解平衡與沉淀滴定內容時，培養學生尊重科學，增強學生食品安全意識、職業道德和社會責任感，培養學生保護自然環境的責任感；在學習無機與分析化學發展史過程中，介紹我國在無機化學和分析化學等領域著名的科學家，培養學生的家國情懷和職業操守；在講授物質結構時，鼓勵學生熱愛科學，努力奮斗，培養學生家國情懷，弘揚科學報國，增強學生團隊意識，培養學生追求真理、勇攀高峰的科學素養以及嚴謹細微、務實求真的治學精神。

4 行走課堂育人

為了讓學生增加對專業的熱愛度，了解無機及分析化學相關知識在今后職業中的應用。聯合當地檢驗檢測協會舉辦“檢驗檢測機構開放日”活動，將課堂設置在開放日，在參觀的過程中了解本課程在相關企事業單位的應用。行走課堂中邀請安琪酵母，宜昌生態環境監測中心，建夷檢驗檢測中心等檢驗檢測機構技術人員為同學們介紹實驗室建立和管理情況，儀器設備的主要用途以及檢驗檢測的開展情況，通過實地參觀實驗室，現場觀摩實驗，理論講解、答疑解惑、交流心得等方式，讓同學們零距離了解檢驗檢測工作的科學嚴謹，切身感受到無機及分析化學相關知識將應用于企事業的檢驗檢測工作中。同學們感受到“學以致用”，將會大大增加對本門課程和專業的熱愛度。

5 多維度過程性考核評價

結合“新高考”“新工科”背景下大一新生的知識結構、認知能力和專業素養等學情以及本門課的課程特點，制訂了多維度過程性考核評價，把考核的重點放到檢驗學生知識、能力和素質的多方位考查上?？偝煽冇删砻娉煽儯?0%）和過程性評價成績（50%）組成。多維度過程性評價包括：線上學習（10%）；課堂互動（隨堂測試、提問、課堂筆記）（20%）；小組討論（10%）；課后項目式習題（10%）。