刘红霞,刘先利,王永奎,柳 山,汤 平,张家泉

(湖北理工学院 a.环境科学与工程学院,b.矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室,湖北 黄石 435003)

在新工科背景下,我国的人才培养目标进入了关键的改革时期,旨在培养一批高素质、多元化的复合型科技人才。这对高校的人才培养模式和体系建设提出了新的挑战[1-2]。目前,环境类专业人才的培养面临着数量和质量方面的困境,如何培养一大批素质高、适应能力强的环境领域人才成为亟待解决的问题[1-4]。

环境类专业的大一新生是一个较为特殊的群体。在这个过渡时期,他们要学会适应新环境、养成好习惯、掌握高效的学习方法和先进的学习理念[5-6],以促进后续阶段的专业课学习。因此,本文针对湖北理工学院环境科学与工程学院2019级、2020级环境科学与工程大类的大一新生,以其第一门必修基础课“普通化学”为例,开展教学改革探索与实践,助力新生适应大学学习生活、激发学生的学习兴趣、提高学生的学习能力,以期培养符合新工科需求的高素质环境类人才。

1 调研新生学情、明确教改目标

“普通化学”课程是环境类专业学生的一门公共基础课,覆盖了“物理化学”“结构化学”“无机化学”“分析化学”“有机化学”“高分子化学”和“生物化学”等课程的部分内容,尚存在着知识多而杂、课时少等问题,对于教师的“教”和新生的“学”都是很大的挑战。此外,“普通化学”课程是环境类新生接触的第一门必修基础课,提高教学质量对新生尽快适应大学学习环境具有重要意义。分别对湖北理工学院环境科学与工程学院2019级、2020级环境科学与工程大类学生的第一学期进行学情调研,具体内容包括:高中时期的选科情况(是否选择化学科目);未选择化学科目的具体原因;选择化学科目的具体选修内容、化学科目高考分数、化学科目高考得失原因等。

调查发现,2019级和2020级大一新生中分别有5%(5人)和7%(7人)学生在高中时期未选修化学科目,主要原因是对化学不感兴趣、学习比较困难、知识太多太杂等。在选修化学科目的大一新生中,两届都有60%以上的学生未选择有机化学基础;两届新生化学科目高考平均分分别为58分和57分,主要失利原因是知识太杂、记不住、计算容易丢分、学习较困难、学习不扎实等。归纳起来,大一新生的“普通化学”课程教学需要重视以下问题:学生的基础知识参差不齐、学习兴趣不浓厚、学习习惯需纠正、学习方法需改进、学习目标不明确等[5-8]。基于此,在“普通化学”课程教学过程中,有必要进行教学改革探索与实践。

2 开展教改实践、提高学习素养

2.1 丰富教学形式、务实因材施教

2.1.1集体课堂教学

1)灵活教学方式、强调一章一法

根据“普通化学”课程教材中每章节的知识特点,采用不同的教学方法。比如,在讲解“绪论”时,采用案例法讲授化学对于材料、工程、能源、环保、医药、农业等领域的重要作用,使学生正确认识化学学科,培养学习兴趣,形成学习动机;在讲授“酸碱解离平衡”一章时,采用比较法讲授酸碱理论的发展过程,并依次分析电离理论、酸碱质子理论、酸碱电子理论等,通过对比明确各种酸碱理论的优缺点及适用范围;在讲解“物质结构基础”一章中的“多电子原子核外电子排布”的知识点时,采用课堂练习法进行各种元素原子核外电子分布式练习,熟悉核外电子分布的3个原理以及补充规则。因此,通过各种丰富灵活的教学方式,使每章节的知识更加明确、更加生动,便于学生及时掌握知识要点,激发学习兴趣和热情。

2)加强师生互动、突出学生主导

在“普通化学”课程教学中,注重师生间的有效互动,及时了解学生的学习情况,调整教学进度。比如,利用“雨课堂”平台的在线功能构建师生互动模式,使学生能够实时反馈学习情况,教师能够随时监测学生的学习状态,实现人人参与的有效互动。此外,克服传统教学中“以教为主”的弊端,积极探索“以学为主”的教学模式,突出学生的主导作用。在“化学反应方向”“化学反应限度”“化学反应速率”以及“电化学中电极电势在化学上的应用”章节,通过问题教学法和情境教学法引导学生开拓思维、积极思考,创造交流和学习的机会;在“无机化合物”“高分子化合物”以及“生物大分子基础”等章节,通过翻转课堂提供展示平台,充分调动学生的主观能动性,激发学生的积极性和创造性。

3)优化教学内容、提高授课效率

针对“普通化学”课程的学时少、知识多且杂的情况,优化调整具体授课内容,提高授课效率。首先,引导学生查看目录,归纳整理知识体系,将知识概括为7大部分:热力学、动力学、水化学、电化学、物质结构、化合物(无机物、有机物、生物大分子)以及仪器分析基础。每章节的内容由基本理论、实际应用、选读材料、课外读物以及课后习题组成。“普通化学”课程的特点在于“普通”,既反映化学学科全貌,体现学科交叉,又注重理论联系实际,关注研究前沿以及社会热点,更利于学生夯实基础、拓宽视野、发展个性。学生在学习过程中,始终要强调掌握基础、了解前沿、理解应用,并根据自身学习情况和兴趣拓宽知识。其次,在授课过程中注重讲授知识的来龙去脉,适当加入化学发展史、化学人物等介绍,培养学生的探究思维、探索兴趣以及“知其然而知其所以然”的学习习惯。再者,重视引导学生梳理和总结知识点间的关联性、各章节间的关联性,使多且杂的知识条理清晰、融会贯通,构建完整的知识体系,从而更好地提高学习效率。

2.1.2分层次教学

根据学生的学习情况,在自主选择原则下将学生分成若干个学习小团队,进行分层次教学,创造团结协作的学习氛围和互帮互助的学习环境,一方面培养学生的团队精神,另一方面改善学习效果。

1)充分利用网络平台和资源

充分利用班级群或学习小团队群,将每章节的基础知识、重难点、习题解答等进行分享,便于学生根据自身学习情况及时巩固、查漏补缺。此外,每章节涉及的补充内容,如研究热点、发展历史及进程、地位和作用等,及时分享到网络平台,拓宽知识视野、增加学习兴趣。

充分利用线上学习资源,满足不同层次学生的学习需求,使学生在课余根据自身情况选择补学高中知识、夯实目前知识或者拔高现有知识。此外,引导学生使用知网、Elsevier等数据库,搜索与获取文献资料,教会学生使用文献编辑软件、数据分析软件、科研绘图软件等。

2)分层次布置课程作业

“普通化学”课程作业分为基础习题和拓展习题两部分。其中,基础习题包括每章节的课后习题以及教师提供的补充习题,要求全体学生完成,目的是帮助学习困难的学生全面掌握知识、促进学有余力的学生及时巩固知识。拓展习题包括每章节相关研究热点、发展趋势、实际应用等方面,属于拔高训练习题,目的是让有兴趣的学生、学有余力的学生挑战自我、激发学习潜能、拓展学习视野、启迪学习思维等,学生根据自身情况选择是否完成。

2.2 灵活考核方式、确保学有所获

“普通化学”课程的考核由平时成绩和期末考核两部分组成。为了促进学生积极主动学习,让不同层次学生都能获得学习成就感,注重加大平时成绩分值,适当增加课外训练分值,并在期末考核中强调知识的灵活应用。

2.2.1加大平时成绩分值

平时成绩一般由考勤、课堂表现以及课程作业组成。通过严格课堂纪律以及采用丰富的教学形式增加学生学习兴趣等,能够保障学生的考勤率达到100%。课堂表现主要包括回答问题情况、参与讨论情况,根据学生相互打分以及教师打分进行综合评定。课程作业除了课后习题以外,适当增加查阅文献和资料等主观题目,教师根据学生完成情况进行评定。学生在学习过程中用心、专心、细心,既能掌握更多知识,又能获得较高课程分数。加大平时成绩分值,能够使学生显著增加学习兴趣、提高学习效率、增强综合素质。

2.2.2增加课外训练分值

在某些章节布置科研小论文的课外训练任务,如“金属元素的存在、来源及用途”“环境中的有机污染物”“生活中的熵”等,锻炼学生查阅文献、收集资料能力以及写作能力,更加强学生对化学知识的理解、巩固以及灵活应用。抽查学生自主学习情况,如是否学习线上课程并完成线上练习、是否进行相关软件学习、是否进行知识归纳总结并进行查漏补缺巩固学习等。根据学生完成情况,教师进行评定,并计入课程最终考核成绩。

2.2.3期末考核中强调知识灵活应用

打破传统的“一考定胜负”,弱化期末考试的分值比重。此外,强调期末考核内容要覆盖课程全部内容,题型要突出主观判断和思考、考察学生对于知识的理解以及灵活应用能力。

3 分析教改成效、总结教改经验

针对湖北理工学院环境科学与工程学院2019级、2020级环境科学与工程大类新生进行“普通化学”课程教改成效总结。从课程成绩来看,环境科学与工程大类2019级和2020级新生的课程平均分均高于往届学生,平时成绩中出勤率高、课堂表现积极、作业完成情况良好;期末考核成绩中基础知识掌握牢固,主观题分析比较全面和准确。从结课后学生的学情调研结果看,学生普遍反映学习兴趣提高了,学习习惯改进了,学习能力提升了,学习目标明确了,具体表现为学习由被动变主动了,不仅及时巩固好课堂知识,而且针对知识重点和难点利用各类学习平台和学习机会进行强化和拓展;注重对知识进行梳理和归纳总结,善于将知识由厚变薄、由薄变精、由精变细,直至自我消化。更为难得的是,新生们逐渐开始适应大学生活,端正学习态度,明确自我学习目标,对于后续课程以及大学生活充满信心。此外,通过了解课程前沿热点问题等,有些新生主动联系导师,加入科研团队开始从事科研方面的学习和锻炼。总的来说,进行“普通化学”课程教改探索和实践,帮助新生适应大学学习生活、激发学习兴趣、提高学习能力、建立学习目标,对于培养符合新工科需求的高素质环境类人才具有重要意义。

4 结束语

新工科形势下的人才培养目标对于环境类专业人才培养提出了新挑战、创造了新机遇,应该紧紧围绕环境类课程特色、专业人才培养目标以及学生整体素质等方面进行积极的探索与实践。本文以“普通化学”课程为例,针对大一新生群体,提出了丰富教学形式、灵活考核方式等一系列教学改革措施,力求帮助新生适应大学学习生活、激发学习兴趣、提高学习能力、建立学习目标,以期培养符合新工科需求的高素质环境类人才。在后续教学研究中,将会加强各种教学手段的融合与统一,完善课程考核机制,构建培养高素质环境人才的教学模式,让每位学生都能学有所成、受益终身,也将在不同学科、不同课程、不同知识系统、不同年级中交叉使用。