新工科背景下無機化學教學改革的探索

摘要：隨著科學技術的發展和社會的進步，高等教育面臨著新的挑戰和機遇。無機化學作為化學學科的重要分支，其教學內容和方法的改革顯得尤為重要。本文旨在探討無機化學教學改革路徑，通過更新教學內容，引入現代科技發展成果、強化實踐教學，增加實驗課時和內容、教學方法與手段的創新和建立完善的評價和反饋機制等手段，提升無機化學教學質量和學生的綜合素質。

關鍵詞：無機化學；教學改革；改革路徑

中圖分類號：TB"""""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.08.084

0"引言

在當今科技日新月異的背景下，無機化學作為一門基礎和核心的學科，其發展趨勢呈現出高度交叉性、前沿性和應用導向性[1]。隨著納米技術、材料科學、能源科學等領域的迅猛發展，無機化學的研究邊界不斷拓寬，對教學內容和方式提出了新的挑戰與要求。

無機化學的高度交叉性體現在其與眾多學科的緊密聯系上。納米技術的飛速發展，為無機化學的研究開辟了新的天地。納米材料作為納米技術的核心，其制備、性質及應用研究離不開無機化學的深厚底蘊。例如，通過無機化學的方法合成的納米金、納米銀等金屬納米粒子，因其獨特的物理化學性質，在生物醫學、環境監測等領域展現出廣闊的應用前景。同時，材料科學的進步也對無機化學提出了新的挑戰與機遇。新型無機材料的研發，如高性能陶瓷、光電材料、儲能材料等，需要無機化學的深入研究和技術支持。無機化學的前沿性體現在其對未知領域的探索上。隨著研究手段的不斷進步，科學家們得以在原子、分子尺度上深入探究無機物質的本質和規律。這些研究不僅揭示了無機物質結構與性質之間的內在聯系，還為新材料的開發提供了理論依據。例如，量子點、MOFs（金屬有機框架）等新型無機材料的研究，不僅豐富了無機化學的研究內容，也為未來的科技革命奠定了堅實的基礎。無機化學的應用導向性則體現在其研究成果對社會發展的巨大貢獻上。隨著能源危機的日益嚴峻，無機化學在能源科學領域的研究顯得尤為重要。通過無機化學的方法合成的鋰離子電池、太陽能電池等新型能源材料，不僅提高了能源轉換效率，還降低了環境污染。此外，無機化學在環境保護、醫藥健康等領域也發揮著不可替代的作用。利用無機化學的方法制備的催化劑，可以有效降解污水中的有害物質；而某些無機藥物則因其獨特的藥理作用，在治療某些疾病方面展現出顯著優勢。因此，在無機化學教學改革中，必須緊跟這一趨勢，將納米材料的相關內容納入課程體系，通過案例分析、實驗演示等方式，讓學生深入了解納米材料的制備、表征及應用，培養其解決復雜科學問題的能力。

傳統教學模式在無機化學教育中，往往側重于理論知識的傳授，忽視了對學生實踐能力和創新思維的培養。這種“填鴨式”的教學方式，導致學生被動接受知識，缺乏主動探索和解決問題的能力。此外，傳統教學模式還面臨著教學內容滯后于學科發展的問題。無機化學作為一門快速發展的學科，新的理論、技術和應用層出不窮。然而，許多高校的無機化學課程仍然沿用多年前的教材和教學大綱，未能及時更新教學內容，導致學生所學知識難以適應行業發展需求。傳統教學模式在教學方法和手段上也存在不足。傳統的課堂教學往往以教師為中心，采用“一言堂”的教學方式，缺乏師生之間的互動和交流。教學手段單一，主要依賴于黑板和粉筆，難以直觀展示無機化學的復雜結構和反應過程。這種教學方式不僅限制了學生的學習效果，也影響了教師的教學熱情。因此，改革傳統教學模式，引入新的教學方法和手段，已成為無機化學教育發展的必然趨勢。

1"無機化學教學改革路徑

1.1"更新教學內容，引入現代科技發展成果

更新教學內容并緊跟學科前沿至關重要，隨著科技的飛速發展，新的研究成果和理論不斷涌現，為無機化學教學提供了豐富的素材和視角。例如，近年來納米材料、能源材料以及生物無機化學等領域的突破性進展，不僅拓寬了無機化學的研究邊界，也為教學內容的更新提供了有力支撐。通過引入這些前沿知識，可以激發學生的學習興趣，培養他們的創新思維和實踐能力。教師應將這些研究成果融入課堂教學，設計互動式討論和實驗課程，鼓勵學生主動探索，增強其對知識的理解和應用能力。

我們可以在課程中增加關于納米材料合成與應用的案例，如介紹石墨烯、金屬有機框架（MOFs）等新型材料的制備方法、性能特點及其在能源存儲、催化、傳感等領域的應用。通過案例分析，學生可以深入了解這些前沿技術的實際應用價值，增強學習的針對性和實用性。同時，我們還可以結合最新的科研成果，如利用密度泛函理論（DFT）計算預測材料的性質，引導學生掌握先進的計算化學方法，培養他們的科研素養和創新能力。

此外，緊跟學科前沿還意味著要及時關注國際學術動態，將最新的研究成果和學術觀點融入教學內容。例如，可以邀請在無機化學領域具有影響力的專家學者來校講座，分享他們的研究成果和學術見解。這不僅可以拓寬學生的學術視野，還可以激發他們的學術興趣和探索精神。我們還可以鼓勵學生積極參與學術交流活動，如參加學術會議、發表學術論文等，提升他們的學術水平和綜合素質。

1.2"強化實踐教學，增加實驗課時和內容

加強實驗與實踐教學環節是提升教學質量、培養學生實踐與創新能力的關鍵舉措。我們計劃通過增設前沿實驗項目、引入工業案例分析以及構建產學研合作平臺等方式，全面增強學生的實踐操作能力。例如，我們已成功引入“納米材料合成與表征”實驗項目，該項目不僅涵蓋了最新的科研成果，還要求學生親自動手合成納米材料，通過多種表征手段分析其結構與性能。據統計，參與該實驗項目的學生在后續科研活動中表現出更高的創新能力和問題解決能力。

我們還積極與產業界合作，邀請企業專家走進課堂，分享實際生產中的無機化學應用案例。這些案例不僅豐富了教學內容，還讓學生深刻理解了理論知識與實際應用之間的緊密聯系。例如，某知名化工企業的技術總監在講座中詳細介紹了無機催化劑在工業生產中的重要作用，并展示了催化劑的設計與優化過程。這一案例不僅激發了學生的學習興趣，還為他們未來的職業規劃提供了寶貴的參考。

為了進一步提升實踐教學效果，還可引入了“項目式學習”模式。在該模式下，學生被分為若干小組，每個小組負責完成一個具體的科研項目。這些項目通常涉及無機化學的多個領域，如材料科學、環境科學等。通過項目實施，學生不僅掌握了無機化學的基本理論和實驗技能，還學會了如何團隊協作、如何分析問題并提出解決方案。據反饋，參與項目式學習的學生在綜合素質方面得到了顯著提升。

1.3"教學方法與手段的創新

引入翻轉課堂，提高學生的自主學習能力。在無機化學教學改革中，翻轉課堂作為一種創新的教學模式，被廣泛應用于促進學生的自主學習。翻轉課堂通過重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生。具體而言，學生在課前通過觀看教學視頻、閱讀教材等方式完成知識的傳授，而課堂時間則主要用于問題的深入探討、實驗操作的指導以及學習成果的展示與分享。這種教學模式不僅提高了學生的自主學習能力，還增強了課堂的互動性和針對性。此外，翻轉課堂還促進了學生之間的合作與交流。在課堂上，學生們圍繞共同的問題進行討論和探究，通過相互啟發和協作，不僅解決了學習中的難題，還培養了他們的團隊合作精神和溝通能力。這種合作與交流的氛圍，對于無機化學這樣需要深入理解和實踐操作的學科尤為重要。

利用信息技術，實現混合式教學。在信息技術日新月異的今天，實現混合式教學已成為無機化學教學改革的重要路徑[23]?；旌鲜浇虒W，即將傳統課堂教學與在線學習有機結合，通過信息技術手段，如在線課程平臺、虛擬實驗室、智能教學系統等，為學生提供更加豐富、靈活的學習體驗。研究表明，混合式教學能夠顯著提高學生的學習積極性和參與度，增強教學效果。虛擬實驗室技術的應用也為無機化學實驗教學帶來了革命性變化。通過虛擬現實技術，學生可以在虛擬環境中進行實驗操作，不僅降低了實驗成本，還提高了實驗的安全性和可重復性。例如，在“無機化合物的合成與表征”實驗中，學生可以通過虛擬實驗室模擬不同反應條件對產物的影響，從而深入地理解反應機理和實驗設計原則。這種教學模式不僅激發了學生的探索興趣，還培養了他們的創新思維和實踐能力。

2"完善的評價和反饋機制

在無機化學教學改革中，建立多元化評價體系是確保教學質量與學生全面發展的關鍵一環。傳統評價體系往往側重于終結性評價，即期末考試或課程結束時的成績，忽視了學生在學習過程中的努力與成長。為此，我們倡導構建一個包含多種評價維度和注重過程評價的新體系。

多元化評價體系應涵蓋知識掌握、實驗技能、創新能力、團隊協作等多個方面。例如，通過課堂參與度（如提問次數、小組討論貢獻度）來評估學生的主動學習態度，利用在線學習平臺的數據跟蹤功能（如視頻觀看時長、習題完成度）來量化學習過程的投入。此外，引入同伴評價和自我評價機制，鼓勵學生從多角度審視自己的學習表現，增強自我反思能力。

注重過程評價不僅關注結果，更重視學生在學習過程中的成長與變化。以項目式學習為例，我們可以設定階段性評價節點，如項目策劃、實驗設計、數據分析、報告撰寫等，每個階段都給予詳細的評價標準與反饋。這種評價方式能夠及時發現并糾正學生在學習過程中的偏差，促進其持續進步。研究表明，采用過程評價的學生在知識掌握、技能提升及創新能力方面均表現出更高的水平。

在具體實施中，我們可以借鑒“形成性評價”的理念，即在教學過程中持續收集和分析學生學習情況的信息，以調整教學策略和提供個性化指導。比如，通過定期的小測驗、作業反饋、學習日志等方式，收集學生的學習數據，并運用數據分析工具（如SPSS、Excel）進行量化分析，以圖表形式直觀展示學生的學習進展與問題所在。同時，結合教師的專業判斷與經驗，為學生提供針對性的改進建議。

強化反饋機制是促進持續改進的關鍵環節。這一機制不僅要求教學過程的透明化，還強調對教學效果的及時、全面評估。具體而言，我們可以通過建立多維度、多層次的反饋體系來實現這一目標。例如，利用在線教學平臺的數據分析功能，我們可以收集學生的學習行為數據，如課程訪問量、作業提交情況、討論區活躍度等，這些數據能夠直觀反映學生的學習狀態和興趣點。同時，通過定期的學生問卷調查和訪談，我們可以深入了解學生對教學內容、方法和效果的看法，從而獲取更為全面和深入的反饋信息。

為了進一步提升反饋機制的有效性，我們還可以借鑒管理學中的“PDCA循環”（計劃—執行—檢查—行動）模型[4]，PDCA循環模式流程如圖1所示。在無機化學教學改革中，我們可以將這一模型應用于反饋機制的構建中。首先，制定明確的教學改革目標和計劃；然后，按照計劃執行教學改革措施；接著，通過收集和分析反饋信息來檢查教學效果；最后，根據檢查結果調整和優化教學改革方案。這一過程是一個不斷循環、持續改進的過程，能夠確保教學改革始終沿著正確的方向前進。在此基礎上，我們還需注重培養學生的自我評價與反思能力，引導他們主動參與學習過程，自覺調整學習策略。正如古語有云：“知己知彼，百戰不殆?！蓖ㄟ^自我評價，學生能更深入地認識自我，明確學習目標，激發內在動力。同時，教師可定期組織同伴互評活動，促進學生間的交流與合作，共同提升。在PDCA循環的指導下，教學相長，共同推動教育教學質量的不斷提升。

3"總結

無機化學教學改革是提高教學質量、培養高素質人才的重要途徑。通過不斷探索和實踐，可以為無機化學教學注入新的活力，培養出更多具有創新精神和實踐能力的優秀人才。但是，教學改革并非一蹴而就，需要教師團隊的共同努力和持續的優化。面對教學中存在的挑戰和學生的個性化需求，我們應保持開放的心態，積極吸收國內外先進的教育理念和教學方法，不斷完善和調整教學策略。同時，重視教師專業成長，提升教學質量，創新思想，拓展思路，為無機化學教育的長遠發展奠定堅實基礎。

參考文獻

［1］沈珍，孫為銀.無機化學的研究進展[J].化學通報，2014，77（07）：577585.

[2]房媛.基于PBCL的有機化學翻轉課堂混合教學模式的路徑探討[J].山西青年，2021，（03）：2728.

[3]房媛.基于《有機化學》課程混合式教學的策略研究[J].山西青年，2021，（02）：2526.

[4]袁菲菲，李慧娟.基于“PDCA”循環的無機化學課程“理實一體化”教學模式探討[J].長春師范大學學報，2016，35（04）：130134.