新工科下無機及分析化學教學改革

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摘要:無機及分析化學是新工科建設下的化學化工專業的基礎課程，是培養學生分析檢測技能的必修課程。本文以酸堿平衡與酸堿滴定章節為例，將翻轉課堂理念引入項目化教學模式當中。通過課前和課上進行翻轉課堂教學、課后進行項目化教學的有機混合教學改革，提高課堂的教學效果，制定相應的評價考核體系，督促學生全身心投入學習，從而全面提升學生的綜合能力和專業素養。

關鍵詞:新工科;無機及分析化學;教學改革

隨著生產技術的不斷革新，企業單位的高速發展對專業工科人才的質量標準也日益提高。現如今，高校培養的工科人才已經無法完全滿足社會與企業的需求。自“復旦共識”、“天大行動”、“北京指南”等多個方案的提出［1］，“新工科”成為教育界火熱的名詞。2017年以來，我國“新工科”建設發展迅速，教育部相繼多個文件，“新工科”被提出后，倍受關注，其提出為高校工科專業的教育改革提供了很好的發展方向。無機及分析化學由化學中的無機化學和分析化學整合而成，主要是為學生學好后續專業課奠定堅實的基礎。無機及分析化學作為化學化工類專業重要的基礎課［2］，在生物、化工、制藥、食品、材料、環境、醫藥、衛生等領域發揮著巨大的作用。無機及分析化學的內容繁多、體系龐雜、實踐性較強、與生產、生活聯系密切。當下高等院校的教學模式偏重理論教學，忽視實踐技能的培養。在高等院校的化學專業的教學安排中，學生的課時安排越來越少，不能展開對課程的充分學習，導致理論知識學習不夠扎實，與實際問題脫節［3］。現將“翻轉課堂”教學理念引入無機及分析化學項目化教學模式中，使翻轉課堂教學理念與項目化教學模式進行有機結合，發揮各自的優勢，構建出高效的教學模式。為學生的職業能力的培養和學生解決實際問題的能力打下良好的基礎，同時保證了教師的主導作用，以滿足本科無機及分析化學教學需求。

1無機及分析化學課程教學現狀

1.1教學理念傳統

我國的授課模式比較單一，以課堂教學為主。通過班級教室，教師的言語表達和板書，配合著PPT課件或者視頻等方式進行教學，教師怎樣教，學生們怎樣學。特別是高校課堂，經常出現教師在講臺上獨自講，學生在下面自己學，學生并沒有完全跟著教師的步伐進行目標學習。此外，高校課堂教師很少提問學生來回答問題，師生之間缺乏溝通互動，相互不夠了解，學生回答問題時也不夠積極，經常出現躲避教師提問的現象。在學習過程中學生一直處于被動的學習狀態，學生作為教學的主體無法體現出來，學生的個人想法、見解也無法實施，求知欲望比較低迷。

1.2實踐教學受到局限

無機及分析化學是以實驗為基礎的學科，在學校進行實驗教學時，實驗的項目受到局限，在實驗課上，多數實驗都是重復前人的實驗，學生進行的僅僅驗證前人的實驗結果和流程。實驗前后，學生對實驗的操作流程并沒有進行設計探究，對實驗的原理方法及所用藥品的作用都沒有完全清晰的概念，學生都是按照教師給的實驗流程步驟進行實驗操作的。沒有融入自己的觀點想法，創新能力得不到培養和鍛煉。除了學校的教學條件受到限制以外，學生的外出實習條件也受到限制，在特定的學期，高校都會安排實習周，帶領學生到相關企業單位進行實習，但是對于化工企業單位來說，安全隱患導致一些院校和工廠單位的合作不能深入，學生的實習也成為蜻蜓點水，有形無實，實習期間學生達不到預期的學習效果。

2教學思路改革設計

先進行翻轉課堂教學，使學生深刻認真的學習理論知識。在課下進行項目化實踐，培養學生的實際動手能力，使得理論與實踐相結合，鞏固學生的理論體系。制定相應的評價考核體系，檢測學生的學習效果，以促進學生全身心的投入學習當中，有利于翻轉課堂和項目化教學兩種教學模式的有機結合，從而提升教學質量，提高學生的綜合水平［4］。教學思路設計如圖1所示。

2.1課前課上翻轉課堂教學

翻轉課堂是一種新型的教學模式，是將課上與課下的角色任務進行了調整互換，重新整合課堂內外的時間，將學習的權力從教師轉移給學生。課前學生通過網絡平臺、課件分享，對教學資源提前學習，進行內化吸收，將疑難問題進行總結，在課堂上進行反饋。老師在課堂上對學生的疑難問題進行針對性的講解學習，為學生答疑解惑。通過課上的目標任務發生轉變，有效促使學生利用好課前的大量時間進行對教學計劃內容的提前學習，對自身能力范圍的知識進行消化吸收，超出范圍的問題總結下來在課堂上由老師幫助解決。翻轉課堂顛覆了傳統教學的流程，提高了課堂的教學效率，通過學生們所反饋上來的疑難問題，教師可以發現學生的知識掌握程度和學生的自身能力，做到因材施教，將學生的學習問題集中在課堂上解決，將課堂講課的45分鐘變為解決實際問題的45分鐘，有效避免了滿堂灌的現象。

2.2課后進行項目化實踐

學習過理論知識之后，在課后進行項目化實踐。項目化模式是將理論學習、實踐能力培養和綜合素質提高三者密切結合起來，融合“教、學、做”為一體，將理論與實踐融為一體。學生根據所學知識理論選取一個合適的項目去完成，把握完成該項目每一個環節的基本要求和實踐技能［5］。項目實踐中，以學生為主體，教師發揮指導作用。通過選取項目、組建學習小組、制定項目計劃書、按計劃實施、項目成果匯總等流程，將所學理論知識經過項目化教學實踐進行鞏固和深化沉淀，進而實現理論與實踐的一體化進程。

2.3制定相應的評價考核體系

在普通高校的考核方式當中，僅通過理論考核的方式對學生的學業成績進行檢測是比較單一的，雖然理工科的學生還可以進行一些簡單的實驗操作，但是對學生的期末考核結果并無較大影響，得不到重視。高等院校的考核方式總體來看是比較寬松的，在追求及格率和過關率的前提下降低了考試的難易程度和考核質量。為此，院校應提高對考核方式的嚴格程度，收縮考核方式的寬度，完善教學目標和培養方案，在根本上遏制學生的投機取巧心理和僥幸心態，促使學生扎扎實實的學習科學文化知識，提升學生自身修養。

3教學實施流程

本文以“酸堿平衡與酸堿滴定法”章節為例，先進行翻轉課堂學習，然后進行項目化實踐。教學實施流程如圖2所示。

3.1構建良好的課前學習平臺

學習平臺如云班課、愛班級、學習通等多個平臺均可供學生下載學習資源進行學習，通過建立群聊，將學生拉入學習平臺之后，教師可通過后臺對學生的學習情況進行查看。學習該節內容前，教師需要先將學習內容:電解質溶液、酸堿理論、酸堿平衡、緩沖溶液、酸堿指示劑、酸堿滴定法及應用等相關學習資源、知識點綱要、PPT課件、音頻資料文檔以及相關的課程資料上傳至學習平臺，供學生閱覽學習。幫助學生理解酸堿質子理論，理解共軛酸堿對和酸堿反應的實質，掌握緩沖溶液的組成、作用和原理，掌握酸堿指示劑的變色原理及常用指示劑的選擇。此外教師應指出重點和難點知識，對相關的重難點知識進行單獨的視頻講解，如掌握化學計量點的pH值及突躍范圍的計算，掌握準確滴定一元酸堿的判據及應用。

3.2課堂反饋及測試

課堂上組建學習小組，課堂前10分鐘，各組同學之間互相討論交流，將同學可以解決的簡單問題處理掉，剩下難度較大的問題匯總下來反饋給老師。課堂中間25分鐘由老師對反饋的問題進行針對性的講解，當堂解決學生的問題。讓學生帶著問題來學習，整節課都是在辦正事，處理的都是學生存在困惑的問題，讓有限的課堂時間發揮出更大的作用。除了解決學生的疑難問題之外，還需要對學生的自學情況進行檢測，課堂最后10分鐘，以試卷考試形式對學生的學習效果進行測試，題目范圍便是所學的相關章節內容，如緩沖溶液pH值的計算及配置，弱酸弱堿溶液pH值的有關計算。老師對試卷進行批改，診斷學生學習當中存在的問題，通過學習平臺將試卷問題反饋給學生，以方便學生查漏補缺。每次的課堂考試成績都將被記錄，作為平時成績的一項，期末時對學生的學期考核進行評價。

3.3課后進行項目化實踐

項目化教學實踐流程如圖3所示。(1)選取項目在進行項目的選取時，首先要切合生活的實際情況，根據所學章節內容，從身邊的小問題、小案例入手。酸堿滴定法的應用非常廣泛，許多工業產品如燒堿、純堿、碳酸氫銨等多采用酸堿滴定法測定其主成分和含量。在此，本章節以NaOH、NaCO3混合堿的分析測定開展項目化實踐，讓學生所學知識、技能可直接與日常生活聯系起來，可以真正投入實踐用于實踐，高效地激發學生主動投入項目任務的學習當中去。讓學生學會用酸堿滴定法測定物質的酸、堿含量，學會酸堿標準溶液的配置及標定方法，促使學生熟練的掌握酸堿滴定的基本原理和指示劑的選擇，學會用酸堿滴定法解決實際問題。(2)成立項目學習小組對學生所在班級進行統計分析，組建學習小組，以4～6人為一組，各小組任命一名組長，負責組內學習任務、分配工作［6］。同學之間可先進行自行組合，然后由教師進行調整安排，學習小組要注意男女同學比例協調，各組之間的學生水準調和得當，以培養學生之間的團隊合作。組長在項目化實踐過程中要有強烈的責任感，發揮好帶頭作用，針對各個組員不同的特長，分配不同的任務，有針對性的分工合作。(3)制定項目計劃書在既定項目的學習中，針對項目所涉及的問題先行查閱相關資料，借助網絡平臺、圖書館和數字化資源先行了解，掌握基本相關理論知識，編寫項目計劃書。在制定的過程中教師要不斷關注、引導學生的學習任務，通過讓學生在小組中互相交流意見，自我決定，最終達成共同意見，制定流程詳細的項目計劃書，計劃書中要明確項目實驗的原理和實驗過程。在進行項目任務時，應該注意知識環節的循序漸進，了解NaOH、NaCO3的性能特征，精確熟練的配置標準濃度的鹽酸溶液，掌握相關的反應方程式以及反應的先后順序，選擇合適的指示劑，準確控制滴定終點，熟練的掌握實驗器材，從而逐漸培養學生的能力。在項目化實施的過程中做中學、學中做，不斷發現知識盲區和填補殘缺的知識體系，逐步提高學生的綜合能力。(4)按計劃實施各小組按照制定的計劃進行，在進行過程中詳細記錄實驗數據和實驗現象。小組成員對項目進行過程中所遇到的疑難問題進行記錄反饋，不能解決的尋找教師或者其他小組共同解決。在按計劃實施的過程中，每進行一個環節，都要經老師驗收，是否合格，是否存在錯誤的地方，并且進行改正，確保無誤后繼續進行下一個環節。(5)成果匯報總結項目計劃完成后，各小組將實驗方案、實驗結果和資料整理后做成課件進行工作匯報，每小組代表向全班同學展示，匯報本小組的學習情況和心得體會。將在學習過程中，遇到的困難問題由自己解決的向各小組分享一下解決經驗，由老師和同學協助解決的問題可向大家分享教師和同學對實驗方案提出的建議和糾正策略。項目化教學的總結不應該放在項目實施完畢之后，而應貫徹項目化教學的始終，實施過程中學生的所思、所想、所感，都應該作為總結內容的一部分，為后期的優化和改革作鋪墊。從項目化學習的開端便開始統籌好全局的學習環節和實施步驟，提高學生的全局觀念。

3.4健全考核評價體系

目前高等院校的考核方式多為理論考核，學生學習效果的評定方法比較單一，無法對學生的綜合能力進行更全面的評定檢測。對理工科學生來說，加大實踐能力方面的分數比重是必要的，只有理論成績與實踐成績的結合才能體現出工科人才的培養質量。不管是課上課下，還是課后，都要加強對學生的學習成果進行檢測，采取終結性評價與過程性評價相結合的方式，以督促學生投入時間和精力去探索學習。院方應成立考核評定小組，對教師的授課質量和學生的學習情況進行詳細的檢測。學生的學習效果評定方式為翻轉課堂板塊占(30%)，項目化實踐板塊占(30%)，期末考試板塊三個板塊占(40%)三者的總成績為學生的最終考核成績。在翻轉課堂板塊，通過學習后臺對學生的網上學習情況進行評價，通過課堂檢測將試卷考試成績納入平時成績當中。在項目化的實踐板塊，學生的考核成績為學生自評、小組組內互評和老師評價相結合的方式進行評分，對學生在項目學習中的設計過程、討論學習過程、出勤率和成果匯報工作所做出的貢獻進行評價考核。

4結語

基于翻轉課堂教學、項目化教學的理念打破了傳統的教學模式［7］，在新工科戰略建設影響下，對高等院校無機及分析化學進行翻轉課堂和項目化教學模式有機結合的混合式教學改革。課前和課上實施翻轉課堂的教學模式，讓學生在上課前就發現問題，課上解決問題，提高課堂的利用率［8］。有利于培養學生的自學能力，鍛煉學生的自控能力，對學生“因材施教”，更有利于教師發現學生學習當中存在的問題而制定更有效的教學計劃。課后進行項目化教學，以項目為載體，學生為中心，教師化“船長”為“燈塔”，有利于學生鞏固已學知識，將所思所學用到實踐當中去，培養學生自身的團隊精神、探索創新精神，培養被未來社會高度認可的高質量人才。

參考文獻

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［8］劉志華.翻轉課堂在高師院校《現代教育技術》課中的應用研究［D］．臨汾:山西師范大學，2015.

作者：申田裕 范淑敏 胡曉青 李盼盼 牛紅英 范文秀 單位：河南科技學院化學化工學院