無機化學教學改革對學生創新能力培養的影響與啟示

摘要：在新工科背景下，化工專業的無機化學教學改革對學生創新能力的培養起著關鍵作用。傳統的教學模式側重于知識傳遞，在激發學生的創新思維和實踐能力方面存在不足。隨著化工行業的快速發展，企業對復合型創新人才的需求日益迫切，這對高等教育提出了新的挑戰和要求。而改革教學內容和方法，不但能夠提高學生的創新能力，還滿足了社會及用人單位對人才的要求。基于此，首先分析了無機化學教學的主要特點，然后探討了無機化學教學改革的主要方向，最后重點討論了無機化學教學改革的具體措施。旨在進一步提升學生對無機化學知識的理解和應用能力，促進其創新能力和綜合素質的發展。

關鍵詞：無機化學;創新能力;教學改革;學生

隨著新工科背景下教育理念的革新，化工專業無機化學教學的改革顯得尤為迫切。傳統的無機化學教學模式側重于理論知識的灌輸，學生在學習過程中容易出現理解淺顯、實踐能力不足的問題，這不僅限制了學生的創新思維發展，也難以滿足現代化工行業對創新型人才的需求［1］。化工行業進步快速且面臨日益復雜的實際問題，要求高校培養出具備綜合素質和創新能力的專業人才。因此，對無機化學教學進行系統性改革，探索新的教學方法和模式，已成為提升學生創新能力的關鍵路徑。而且，通過進行無機化學教學改革的研究、探析其改革路徑與方法，能夠為高校化工專業人才培養模式提供新思路，促進教育質量的提升。

1無機化學的學科特點

1.1綜合性和交叉性

無機化學作為一門基礎化學學科，其綜合性和交叉性特點在新工科背景下尤為突出，特別是在化工專業中發揮著重要作用。無機化學的研究對象廣泛，包括元素及其化合物的性質、結構和反應機制，這使得無機化學與材料科學、環境科學、生物化學、物理化學等多個學科緊密相關［2］。例如，在材料科學中，無機化學知識對于理解和開發新型材料如催化劑、半導體、納米材料等至關重要。此外，無機化學的交叉性體現在與其他學科的相互滲透和融合上。例如，化工專業學生需要掌握無機化學中配位化學的基本概念，應用于工業催化劑的設計與合成等。

1.2強調實驗探究

在新工科背景下，無機化學的學科特點之一是強調實驗探究，這對于化工專業學生的創新能力培養具有重要意義。無機化學通過實驗研究物質的結構、性質和反應規律，這種實踐性特點要求學生在實驗中親自動手，觀察現象，記錄數據，分析結果，并通過實驗現象理解和驗證理論知識。而且在無機化學的實驗探究中，學生需要進行各種復雜的實驗操作，如合成新型無機化合物、測定其物理和化學性質、分析反應產物等。這些實驗不僅涉及基本的化學實驗技術，還需學生掌握如光譜分析、晶體結構解析、電化學測量等先進的實驗方法。此外，無機化學實驗探究注重培養學生的獨立思考能力和團隊合作精神。許多實驗課題具備探索性和開放性，要求學生設計實驗方案、解決實驗過程中遇到的問題，并科學地解釋實驗結果。

1.3知識容量大

在新工科背景下，無機化學的學科特點之一是知識容量大，這對化工專業學生的創新能力培養具有重要影響。無機化學涵蓋周期表中所有元素及其化合物的化學性質、結構特征、反應機制等內容，知識范圍非常廣泛。學生不僅需要掌握基本元素和化合物的性質，還需深入了解復雜的配位化學、固體化學、金屬有機化學等多個分支領域。這種龐大的知識體系要求學生具備強大的記憶能力和系統的知識整合能力。此外，無機化學涉及大量的化學反應和機制，需要學生通過反復學習和實踐才能掌握。無機化學反應類型豐富，包括酸堿反應、氧化還原反應、配位反應等，每種反應類型都有其獨特的反應機理和規律。例如，理解復雜的氧化還原反應機理和掌握不同配位化合物的合成方法，都是對學生知識容量和應用能力的挑戰。這不僅要求學生具備扎實的基礎知識，還需要他們能夠將理論知識靈活地應用于實際問題。

2無機化學教學改革的主要方向

2.1強化實驗教學與實踐應用

在新工科背景下，強化實驗教學與實踐應用是無機化學教學改革的核心方向，對化工專業學生創新能力的培養具有深遠影響。無機化學作為一門以實驗為基礎的科學，其教學強調通過實際操作來理解和掌握化學原理與現象。通過實驗教學，學生能夠將課堂上的理論知識轉化為實踐技能，增強對化學反應、物質結構及其性質的直觀理解。此外，實驗教學還能培養學生的觀察力、動手能力和解決問題的能力，這些都是創新能力的重要組成部分［3］。實踐應用不僅限于實驗室，還包括模擬工業生產過程、參與實際工程項目等，這使學生在真實環境中鍛煉和應用所學知識，進行理論與實踐的結合。同時，通過實驗與實踐，學生能夠自主發現問題、提出假設并進行驗證，從而培養科學探究精神和創新思維能力。在化工專業中，實驗教學與實踐應用尤為重要。學生通過具體的化學反應實驗、工藝流程模擬等實踐活動，能夠深刻理解化工過程的原理和技術要求，為將來在實際工作中進行技術創新和解決問題打下堅實基礎。

2.2推動跨學科融合與綜合教育

無機化學與材料科學、環境科學、生物化學等多學科緊密相關，其研究對象和方法具有顯著的交叉性和綜合性。通過跨學科融合，無機化學教學能夠幫助學生建立更全面的知識體系，培養其綜合運用多學科知識解決復雜問題的能力。例如，化工專業的學生在學習無機化學時，可以結合材料科學中的新型材料研發，環境科學中的污染控制技術，以及生物化學中的生物催化過程，從而拓展其知識廣度和應用深度。這種綜合教育模式不僅提高了學生的理論素養，還增強了他們的實際應用能力，促進了創新思維的發展。此外，跨學科融合的教學模式鼓勵學生在不同學科的交叉點上發現新的研究課題和創新點，培養學生的跨界思維和創新意識。在具體的教學過程中，綜合性的課程設計、跨學科項目研究和多學科團隊合作，可以使學生在多元視角下思考問題，提升其創新能力和實踐水平。

2.3引入現代教學技術與方法

現代教學技術，如虛擬實驗室、在線學習平臺和多媒體教學資源，為無機化學的教學提供了豐富的工具和手段。這些技術的應用不僅拓寬了教學內容的呈現方式，還增強了教學的互動性和靈活性，使學生能夠更加直觀地理解復雜的化學概念和反應過程。而現代教學方法，如翻轉課堂和混合式教學，強調學生的主動學習和團隊合作。通過課堂討論、項目研究和實際應用，促進學生在知識獲取和問題解決中的創新能力［4］。從整體上來說，引入現代教學技術與方法，不僅提升了無機化學的教學效果和學生的學習體驗，更為化工專業學生的創新能力培養提供了有力支持，助力學生在未來的科研和工程實踐中取得創新突破。

3無機化學教學改革的具體措施與路徑

3.1增強實驗教學的靈活性和多樣性

在新工科背景下，增強實驗教學的靈活性和多樣性是無機化學教學改革的關鍵策略，對化工專業學生創新能力的培養具有深遠影響。傳統的實驗教學通常以預設的實驗步驟為主，學生的探索和創新空間受到限制。為了改變這一現狀，可引入開放性實驗項目，讓學生自主選擇研究課題并設計實驗方案。例如，化工專業課程中可以設置關于新型催化劑合成與性能評價的開放性實驗項目。學生們首先進行文獻調研，選擇一種具有潛在應用價值的催化劑，并設計出合理的合成路線和性能測試方法。實驗過程中，學生需要根據實際情況調整實驗條件，解決出現的問題，并通過多種分析手段對催化劑的結構和性能進行全面表征。這樣不僅培養了學生的動手能力和實驗技能，還激發了他們的創新思維和科學探究精神。此外，結合虛擬實驗室和先進模擬軟件，可以讓學生在虛擬環境中進行復雜實驗操作，提高實驗效率和安全性。例如，通過模擬軟件，學生可以預先設計并優化實驗方案，預測可能的實驗結果，從而在實際操作中更加有的放矢。

3.2推動跨學科項目和合作研究

在新工科背景下，推動跨學科項目和合作研究是無機化學教學改革的重要策略，也是培養學生創新能力的重要思路。通過跨學科項目，學生可以將無機化學知識與其他學科知識相結合，培養綜合分析和解決復雜問題的能力。例如，化工專業課程中，設立了一個關于“環境污染物催化降解”的跨學科研究項目。該項目聯合了無機化學、環境科學和材料科學的專家和學生，共同探討新型催化劑在污染物降解中的應用。化工專業的學生負責催化劑的合成與表征，環境科學的學生進行污染物的檢測和降解效率評估，材料科學的學生則研究催化劑的微觀結構與性能關系。通過這種跨學科合作，學生們不僅能夠學到其他學科的知識和方法，還能在實際項目中鍛煉團隊協作和創新能力。

3.3強化與工業實踐的緊密結合

在新工科背景下，強化無機化學教學與工業實踐的緊密結合，是培養化工專業學生創新能力的重要策略。這一策略通過將課堂理論與實際工業應用結合，使學生能夠更好地理解和應用所學知識。例如，在化工專業課程中，學校與一家知名化工企業合作，開展一項關于新型催化劑在工業廢氣處理中的應用研究項目。學生在企業專家的指導下，參與到實際生產流程中，觀察并學習催化劑的工業合成與應用過程。具體案例中，學生在企業的實驗室和生產線上，通過實地操作，了解催化劑在高溫高壓條件下的性能表現，并根據生產需求優化了催化劑配方，提高了其催化效率和穩定性。通過這種實踐，學生不僅掌握了無機化學的核心知識，還獲得了寶貴的實際操作經驗并鍛煉了問題解決能力。學生在項目中提出的創新改進方案，不僅在企業生產中得到了應用，還被作為優秀案例在課堂上進行分享和討論。這種教學模式不僅強化了學生的實踐能力和創新思維，還培養了學生與行業需求接軌的能力，顯著提升了學生在未來職業中的競爭力。

4結語

無機化學教學改革通過強化實驗教學、推動跨學科項目、引入現代教學技術與互動模式，以及與工業實踐緊密結合，全面提升了化工專業學生的創新能力和綜合素養。教學改革策略的研究不僅促進了學生將理論與實踐相結合，還為培養未來的新工科人才奠定了堅實基礎。未來，還需持續優化無機化學教學改革，進一步加強與先進科技和行業需求的對接，為化工專業學生提供更多創新實踐機會和成長空間。

參考文獻：

［1］梁永鋒，楊楠楠，李振亮，等.知識、能力、素養有機融合的“無機化學”教學改革實踐——以自治區一流課程“無機化學”建設為例［J］.安徽化工，2022，48（6）：149153.

［2］石峰，丁琳.新工科背景下的無機化學教學改革探索［J］.廣東化工，2021，48（7）：198199.

［3］劉海燕，代小平，張瑛，等.壓縮學時背景下無機化學教學改革［J］.大學化學，2021，36（7）：3945.

［4］劉學文，唐裕才，胡霞，等.新課程背景下師范專業無機化學教學改革探討［J］.廣州化工，2019，47（10）：160161，192.

［5］臧雙全，王建設，韋永麗，等.大學無機化學教學改革的探索與實踐［J］.大學化學，2019，27（5）：3335.

基金項目：山西省高等學校教學改革創新立項項目（J20221585）;山西科技學院2024年度一流本科課程（Ylkc2024009）

作者簡介：李嬌，女，山西萬榮人，講師，碩士，研究方向：大學化學教學改革及光電催化材料。