地方高校无机化学课程教学模式探索和改革*

2023-11-03韩增辉

广州化工 2023年12期

韩增辉，李琛

(玉溪师范学院化学生物与环境学院，云南玉溪 653100)

无机化学是高等教育化学化工专业的一门核心理论课，一般在大学一年级第1学期开设。这门核心课程不仅肩负着化学化工专业知识从高中到大学的过渡和传承，而且在学习过程中要让学生尽快、高效地适应大学生活，并建立良好的自我学习习惯。不同地域高校的同专业生源必然存在差异性，因此合理定位人才培养目标、因材施教至关重要[1-4]。根据无机化学课程的授课经验，结合每年教学创新改革的培训知识和学生的学情反馈进行教学反思发现，地方院校无机化学课程中存在一定的共性问题。通过对问题深入分析，结合所在高校的化学化工人才培养定位和学校发展规划进行了许多的思考，对该课程教学模式进行了一定的探索，希望建立具有地域特色的无机化学一流示范课程。

1 教学过程凸显问题

对比、分析学生情况、教学评价结果等发现，虽然每届一年级新生的生源地、高考录取成绩等差别不大，但各个班级的学风学情各具特点，同时也有一些共性问题存在。通过教师的个人反思及学生课程评价的反馈，总结如下：

1.1 基础知识薄弱且学习能力不强

地方高校学生的初、高中基础知识水平参差不齐，大部分学生自学能力不强。一般地方高校招收的化学化工类学生80%以上来自本省县、乡级别的高中，小部分为外省生源，因此，大部分学生的初高中基础知识薄弱，且学习能力不强。无机化学课程内容是高中与大学的过渡，理论知识都是基础，难度不大，但学生初高中化学基础不牢，在高中到大学的学习转变过程中，难以快速适应知识点剧增的学习情况，特别是一年级第1学期，部分学生甚至需要几个月的时间来适应大学生活。从学生的评价反馈中发现，部分学生希望课堂知识讲得慢一些、习题讲得详细些，还存在着高中的学习习惯和思维，依赖性较强。大学学习是开放的、自主的，此外，更多要求学生广泛的阅读，建立自学习惯，形成科学思维。

1.2 学生自制力不足

通过教师布置的作业和任务完成情况发现，部分学生不能较好地及时完成各项作业。通过了解认识到，学生进入大学后，没有家长和教师的督促，自身自制力不强，学生只在课上听讲或看书，课下时间除了必要的作业书写，根本没有开展预习、复习、阅读材料等环节。大部分学生认为，大学是轻松、自由的，对自身认识不足、定位不准确，想当然地认为不用特别努力就可以轻松通过各类考核。

1.3 空间思维认识不强

在学习物质结构部分，对于部分一年级学生确实很难较好的吸收理解分子结构、晶体结构等抽象的微观知识，特别是部分理论本就建立在人为的假设和构想之上。多数学生能较好的利用价层电子对互斥理论对分子空间结构进行判断，但使用杂化轨道理论分析其成键过程时，就会困难重重、问题多多，甚至有些学生根本无法对此部分知识进行自我转化，形成自我认知。此外，对于晶体的对称性学习，即使通过动画演示，学生也较难想象并判断出晶体的对称操作、对称元素及晶胞类型等。

2 教学模式探索

根据教学中发现的问题，结合化学化工专业人才培养目标，并考虑云南地方学生的实际情况，教学团队从四个方面进行了教学改革探索，具体思路见图1。

图1 无机化学课程教学模式探索

2.1 教学知识框架的构建

无机化学课程具有庞大数量的优秀教材，并且各具特色。考虑到地方高校一年级学生的特点，在选用难度适宜教材的基础上，形成自有的教学讲义。主要将教学内容分为四大模块：(1)模块一：绪论；(2)模块二：化学基础知识；(3)模块三：物质结构；(4)模块四：化学平衡。

模块一介绍课程绪论。绪论作为专业学习的第一课，难度较大。绪论通过一些化学化工的故事、事件、新闻等让学生在轻松、愉悦的氛围中对化学化工专业和大学专业课程有一定系统、全面地认识，同时在课程中引入思政部分，让学生明确：化学化工人才作为社会经济发展的主力军，专业“树人”的同时，要先“立德”。为学生开好大学专业的第一课，让他们对化学化工的未来充满希望，不要形成恐惧心理，同时也要树立自己的理想和目标，并为之进行不懈的努力和奋斗。

模块二包含了化学物质的基本状态、热力学和动力学的基础知识。此部分内容更多是高中化学到大学化学的一个过渡，在高中基础上进行了部分热力学和动力学知识的延伸和深化。多数学生在专业学习的初期都能较好的接收此部分内容，特别是相关工程热力学和动力学的计算，避免了学习初期接触抽象的物质结构知识造成学生对专业的恐惧心理。

模块三和模块四是该门课程学习的重点和难点，难点在于共价键理论、离子极化、晶体结构等微观知识的应用以及溶液中四大化学平衡的相关计算。此时，学生已经基本熟悉并适应大学的学习模式和生活方式，焦虑状态也不再过于强烈，开始难点的学习相对来说也便于接受和理解。同时微观知识及化学平衡的学习是为化学化工原理的深入探讨打下基础，因此学生初期的学习习惯、心理态度等对以后的深入学习至关重要。

2.2 教学方法的选择

2.2.1 线上学习的促进机制

无机化学课程教学坚持以学生“学”为中心、以学生技能发展为目标，同时考虑到学生的学习能力和自制力不强，教学团队建设适合学生基础的《无机化学》线上课程。根据已有且较为成熟的泛雅网络教学平台，选取优秀的网络教学资源，建立学习内容，要求学生在课前和课后完成相应的平台任务，并作为平时成绩的一部分，督促自制力差的学生去学习，培养学生建立大学学习习惯的养成。教师通过线上平台的任务点、作业、章节测试、小组任务监测等可以清楚地掌握学生的学习情况，同时学生通过网络课程资源也可以感受不同高校教师的授课特色和教学魅力。

线上课程作为一种手段督促、培养学生去形成“学”为中心的学习习惯。目前，本校开设的《无机化学I》课程共计54学时，线下教学54学时，每周3学时的线下课程，线上学生自学“X”学时。学生通过线上自学或小组集中学习，将问题集中汇总，通过微信、学习通等方式反馈给教师；线下教学过程中，教师不再进行概念和公式推导的讲授，而是更加注重解决学生的难点问题和培养学生的科学思维及综合能力。利用翻转课堂、费曼学习法等，让学生建立章节知识的思维导图并进行知识构建的讲解，由学生将知识内转后再讲述出来，既锻炼了学生的思维能力，又潜移默化中训练学生的表达技能。

2.2.2 小组团队的督促管理

考虑到部分学生对线上学习的应付情况，根据班级实际建立了学习小组。每个小组选定1～2名负责人，每周固定一定时间开展小组集体学习，在课下营造良好的学习氛围，为自制力差的同学提供习惯养成的动力。在小组学习过程中，有问题可以互相讨论，没问题即安静地看书、学习线上课程或者其他课程等。此外，根据每章学习任务的要求，小组内安排专人进行难点习题讲解，并将讲解过程录制后上传到学习平台，小组间进行学习和评价。此种学习方法使难点问题在学生间自行解决，同时培养化学化工人才在公众中讲话的胆量、语言逻辑思维能力和表达能力。

2.2.3 分子模型的思维辅助

无机化学中“模块三物质结构”是重难点部分，对于抽象的分子结构和晶体结构，学生较难理解。以学习小组为单位，通过开展分子模型课来强化学生的空间认知，分子模型课程的现场情况如图2所示。课堂上要求各小组完成指定分子模型的搭建，并在教师的引导下进行小组间的评价和答疑。如分子对称性的判断：学生需要先通过价层电子对互斥理论判断分子的空间构型，再动手进行分子模型的搭建，对分子进行相关的对称操作后，更直观的去判断对称元素。利用实物分子模型可以让学生具体、真实地感受微观结构的变化，这是动画演示所不能达到的。在评价答疑过程中，学生将自我认知在课堂上进行畅所欲言，课堂的学习氛围和效果显著提高。在专业知识学习过程中，培养学生的思维能力、动手能力、合作能力和表达能力。

图2 分子模型课堂示图

2.3 结合教学目标的教学情景创设

无机化学作为理工学科的一门核心基础课程，其中蕴含了巨大的科学道理和哲学思想。学生在专业学习的过程中，将理论知识与实际情景相结合，不仅可以使抽象、枯燥的知识丰富化、趣味化，而且对学生的思维发散、德育培养、综合技能训练等有重要的影响。因此，无论是开展线上、线下学习，还是小组团队合作，在教师的引导下，要求学生根据知识尽可能地去创设情景，将课本知识与生产实际相结合。

2.3.1 专业技能的情景创设

专业知识的学习是为以后解决实际问题而打基础，作为一门基础理论课程，许多学生仅仅是为了学而学，知道理论知识但不会使用。例如，在学习理想气体状态方程时，不能仅是对气体相关物理量进行数学处理，可以与我们生活生产中的化学化工实际相关联，创立化工厂高压炉爆炸、喜马拉雅山压强差情景等，让学生有种身临其境、真真实实需要用知识解决生存、生活问题的感受，从而加深理解“实际气体理想化的处理方式”以及压强、温度、体积等物理量的关系等。

一般在学习初期由教师创设教学情景进行知识的发散学习，中、后期可以由学习小组自行创设，为以后的化学化工人才技能训练作铺垫。例如，学习小组根据实验课程中的真实感受创设实验室情景：实验需要质量分数为5%的盐酸溶液，如何自行配置？在这个情景中，学生更多的收获不是计算能力，而是知晓市售的浓盐酸浓度不会像浓硫酸那样达到95%或以上；取浓盐酸时不再固化思维，对于液体既可以用量筒量取体积，也可以直接称取质量。此外，某个化学反应要在碱性条件下进行，如何维持溶液的碱性条件？如何配置得到这种溶液？这些问题看似简单，但在实验室操作过程中很多学生是迷茫无措的，有许多细节性问题在理论教学中是忽略不计的，但在实际操作过程中是至关重要的。情景的创设将理论课程知识与实验课程相契合，使学生得到更多的收获和技能。

2.3.2 德育思政的情景创设

教学要求“育人”先“育德”，注重传道授业解惑、育人育才的有机统一[5-6]。作为理工学生，专业知识固然重要，但思想道德的培养也不能忽视。同时，课程思政是“锦上添花”，不能“宣兵夺主”，毕竟它不是专业的思政课程。在专业知识传授的主线中引入爱国教育、科学观建设、价值观树立等情景，丰富专业课堂的同时，将理论知识与我们的人生发展紧密联系。

如，在氧化还原反应章节中学习电池，让学生探索生活，发现身边的一次电池、手机锂离子电池、电动自行车的铅酸电池、校园路灯的太阳能电池等。在明确电池中氧化还原反应工作机理的同时，引发学生思考：开发多类电池的目的、地球变暖日益严重的现状，与当下我国及国际能源发展的时事政治相结合，与本省的环境保护、化工企业发展情况相结合，将新能源发展与国家的战略发展相联系，将学生的关注点引向国家的强盛和未来发展。

再如，学习原子结构时，原子虽小，但它们组建了丰富多彩的世界。电子的成键，核反应的发生，带给人类太多的惊艳。因此，不要轻视那些你认为弱小的事物和人，引导学生建立积极向上的人生观和世界观。此外，在原子核发展部分，引入中国导弹之父——钱学森先生的事迹。他放弃国外的优越生活，在国家最艰难的时候毅然决然的回来，反问我们的学生：如果是你，你能否做出这样的选择？在艰难困苦的条件下，我们的先辈、先烈仍在坚持不懈的努力和奋斗，我们生活在富足的和平年代，又有什么理由去抱怨生活和自我颓废呢？

2.4 注重过程性教学评价

大学的人才培养应该更加注重学生能力的培养，专业基础知识的学习固然重要，但学习过程中学生的情感、心理、技能等各方面的认知和收获也是重要的。目前，无机化学课程的期末考核主要以闭卷考试方式进行，考查学生无机化学专业基础知识的掌握情况，因此，更多技能的考核评价就在学习过程中体现。随着课程过程性学习内容的丰富，过程性考核评价的占比也在逐步提高。

过程性评价占比的提高，从根本上解放学生思想，使学生重视期末理论考试的同时，也体会学习过程的快乐和技能潜移默化的培养。将价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，显性教育与隐性教育相统一，最终实现“三全”育人。