新工科下無機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)改革

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摘要:無機(jī)及分析化學(xué)是新工科建設(shè)下的化學(xué)化工專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)學(xué)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(jié)為例，將翻轉(zhuǎn)課堂理念引入項目化教學(xué)模式當(dāng)中。通過課前和課上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、課后進(jìn)行項目化教學(xué)的有機(jī)混合教學(xué)改革，提高課堂的教學(xué)效果，制定相應(yīng)的評價考核體系，督促學(xué)生全身心投入學(xué)習(xí)，從而全面提升學(xué)生的綜合能力和專業(yè)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:新工科;無機(jī)及分析化學(xué);教學(xué)改革

隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，企業(yè)單位的高速發(fā)展對專業(yè)工科人才的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也日益提高。現(xiàn)如今，高校培養(yǎng)的工科人才已經(jīng)無法完全滿足社會與企業(yè)的需求。自“復(fù)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(shè)發(fā)展迅速，教育部相繼多個文件，“新工科”被提出后，倍受關(guān)注，其提出為高校工科專業(yè)的教育改革提供了很好的發(fā)展方向。無機(jī)及分析化學(xué)由化學(xué)中的無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)整合而成，主要是為學(xué)生學(xué)好后續(xù)專業(yè)課奠定堅實的基礎(chǔ)。無機(jī)及分析化學(xué)作為化學(xué)化工類專業(yè)重要的基礎(chǔ)課［2］，在生物、化工、制藥、食品、材料、環(huán)境、醫(yī)藥、衛(wèi)生等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。無機(jī)及分析化學(xué)的內(nèi)容繁多、體系龐雜、實踐性較強(qiáng)、與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切。當(dāng)下高等院校的教學(xué)模式偏重理論教學(xué)，忽視實踐技能的培養(yǎng)。在高等院校的化學(xué)專業(yè)的教學(xué)安排中，學(xué)生的課時安排越來越少，不能展開對課程的充分學(xué)習(xí)，導(dǎo)致理論知識學(xué)習(xí)不夠扎實，與實際問題脫節(jié)［3］?，F(xiàn)將“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)理念引入無機(jī)及分析化學(xué)項目化教學(xué)模式中，使翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)理念與項目化教學(xué)模式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，構(gòu)建出高效的教學(xué)模式。為學(xué)生的職業(yè)能力的培養(yǎng)和學(xué)生解決實際問題的能力打下良好的基礎(chǔ)，同時保證了教師的主導(dǎo)作用，以滿足本科無機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)需求。

1無機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1教學(xué)理念傳統(tǒng)

我國的授課模式比較單一，以課堂教學(xué)為主。通過班級教室，教師的言語表達(dá)和板書，配合著PPT課件或者視頻等方式進(jìn)行教學(xué)，教師怎樣教，學(xué)生們怎樣學(xué)。特別是高校課堂，經(jīng)常出現(xiàn)教師在講臺上獨自講，學(xué)生在下面自己學(xué)，學(xué)生并沒有完全跟著教師的步伐進(jìn)行目標(biāo)學(xué)習(xí)。此外，高校課堂教師很少提問學(xué)生來回答問題，師生之間缺乏溝通互動，相互不夠了解，學(xué)生回答問題時也不夠積極，經(jīng)常出現(xiàn)躲避教師提問的現(xiàn)象。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生一直處于被動的學(xué)習(xí)狀態(tài)，學(xué)生作為教學(xué)的主體無法體現(xiàn)出來，學(xué)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(xué)受到局限

無機(jī)及分析化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，在學(xué)校進(jìn)行實驗教學(xué)時，實驗的項目受到局限，在實驗課上，多數(shù)實驗都是重復(fù)前人的實驗，學(xué)生進(jìn)行的僅僅驗證前人的實驗結(jié)果和流程。實驗前后，學(xué)生對實驗的操作流程并沒有進(jìn)行設(shè)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(xué)生都是按照教師給的實驗流程步驟進(jìn)行實驗操作的。沒有融入自己的觀點想法，創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng)和鍛煉。除了學(xué)校的教學(xué)條件受到限制以外，學(xué)生的外出實習(xí)條件也受到限制，在特定的學(xué)期，高校都會安排實習(xí)周，帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)企業(yè)單位進(jìn)行實習(xí)，但是對于化工企業(yè)單位來說，安全隱患導(dǎo)致一些院校和工廠單位的合作不能深入，學(xué)生的實習(xí)也成為蜻蜓點水，有形無實，實習(xí)期間學(xué)生達(dá)不到預(yù)期的學(xué)習(xí)效果。

2教學(xué)思路改革設(shè)計

先進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，使學(xué)生深刻認(rèn)真的學(xué)習(xí)理論知識。在課下進(jìn)行項目化實踐，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力，使得理論與實踐相結(jié)合，鞏固學(xué)生的理論體系。制定相應(yīng)的評價考核體系，檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，以促進(jìn)學(xué)生全身心的投入學(xué)習(xí)當(dāng)中，有利于翻轉(zhuǎn)課堂和項目化教學(xué)兩種教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合，從而提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的綜合水平［4］。教學(xué)思路設(shè)計如圖1所示。

2.1課前課上翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的教學(xué)模式，是將課上與課下的角色任務(wù)進(jìn)行了調(diào)整互換，重新整合課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的權(quán)力從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生。課前學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺、課件分享，對教學(xué)資源提前學(xué)習(xí)，進(jìn)行內(nèi)化吸收，將疑難問題進(jìn)行總結(jié)，在課堂上進(jìn)行反饋。老師在課堂上對學(xué)生的疑難問題進(jìn)行針對性的講解學(xué)習(xí)，為學(xué)生答疑解惑。通過課上的目標(biāo)任務(wù)發(fā)生轉(zhuǎn)變，有效促使學(xué)生利用好課前的大量時間進(jìn)行對教學(xué)計劃內(nèi)容的提前學(xué)習(xí)，對自身能力范圍的知識進(jìn)行消化吸收，超出范圍的問題總結(jié)下來在課堂上由老師幫助解決。翻轉(zhuǎn)課堂顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)的流程，提高了課堂的教學(xué)效率，通過學(xué)生們所反饋上來的疑難問題，教師可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的知識掌握程度和學(xué)生的自身能力，做到因材施教，將學(xué)生的學(xué)習(xí)問題集中在課堂上解決，將課堂講課的45分鐘變?yōu)榻鉀Q實際問題的45分鐘，有效避免了滿堂灌的現(xiàn)象。

2.2課后進(jìn)行項目化實踐

學(xué)習(xí)過理論知識之后，在課后進(jìn)行項目化實踐。項目化模式是將理論學(xué)習(xí)、實踐能力培養(yǎng)和綜合素質(zhì)提高三者密切結(jié)合起來，融合“教、學(xué)、做”為一體，將理論與實踐融為一體。學(xué)生根據(jù)所學(xué)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(huán)節(jié)的基本要求和實踐技能［5］。項目實踐中，以學(xué)生為主體，教師發(fā)揮指導(dǎo)作用。通過選取項目、組建學(xué)習(xí)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(xué)理論知識經(jīng)過項目化教學(xué)實踐進(jìn)行鞏固和深化沉淀，進(jìn)而實現(xiàn)理論與實踐的一體化進(jìn)程。

2.3制定相應(yīng)的評價考核體系

在普通高校的考核方式當(dāng)中，僅通過理論考核的方式對學(xué)生的學(xué)業(yè)成績進(jìn)行檢測是比較單一的，雖然理工科的學(xué)生還可以進(jìn)行一些簡單的實驗操作，但是對學(xué)生的期末考核結(jié)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(guān)率的前提下降低了考試的難易程度和考核質(zhì)量。為此，院校應(yīng)提高對考核方式的嚴(yán)格程度，收縮考核方式的寬度，完善教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，在根本上遏制學(xué)生的投機(jī)取巧心理和僥幸心態(tài)，促使學(xué)生扎扎實實的學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識，提升學(xué)生自身修養(yǎng)。

3教學(xué)實施流程

本文以“酸堿平衡與酸堿滴定法”章節(jié)為例，先進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)，然后進(jìn)行項目化實踐。教學(xué)實施流程如圖2所示。

3.1構(gòu)建良好的課前學(xué)習(xí)平臺

學(xué)習(xí)平臺如云班課、愛班級、學(xué)習(xí)通等多個平臺均可供學(xué)生下載學(xué)習(xí)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過建立群聊，將學(xué)生拉入學(xué)習(xí)平臺之后，教師可通過后臺對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行查看。學(xué)習(xí)該節(jié)內(nèi)容前，教師需要先將學(xué)習(xí)內(nèi)容:電解質(zhì)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(yīng)用等相關(guān)學(xué)習(xí)資源、知識點綱要、PPT課件、音頻資料文檔以及相關(guān)的課程資料上傳至學(xué)習(xí)平臺，供學(xué)生閱覽學(xué)習(xí)。幫助學(xué)生理解酸堿質(zhì)子理論，理解共軛酸堿對和酸堿反應(yīng)的實質(zhì)，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(yīng)指出重點和難點知識，對相關(guān)的重難點知識進(jìn)行單獨的視頻講解，如掌握化學(xué)計量點的pH值及突躍范圍的計算，掌握準(zhǔn)確滴定一元酸堿的判據(jù)及應(yīng)用。

3.2課堂反饋及測試

課堂上組建學(xué)習(xí)小組，課堂前10分鐘，各組同學(xué)之間互相討論交流，將同學(xué)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(jìn)行針對性的講解，當(dāng)堂解決學(xué)生的問題。讓學(xué)生帶著問題來學(xué)習(xí)，整節(jié)課都是在辦正事，處理的都是學(xué)生存在困惑的問題，讓有限的課堂時間發(fā)揮出更大的作用。除了解決學(xué)生的疑難問題之外，還需要對學(xué)生的自學(xué)情況進(jìn)行檢測，課堂最后10分鐘，以試卷考試形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行測試，題目范圍便是所學(xué)的相關(guān)章節(jié)內(nèi)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(guān)計算。老師對試卷進(jìn)行批改，診斷學(xué)生學(xué)習(xí)當(dāng)中存在的問題，通過學(xué)習(xí)平臺將試卷問題反饋給學(xué)生，以方便學(xué)生查漏補(bǔ)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(xué)生的學(xué)期考核進(jìn)行評價。

3.3課后進(jìn)行項目化實踐

項目化教學(xué)實踐流程如圖3所示。(1)選取項目在進(jìn)行項目的選取時，首先要切合生活的實際情況，根據(jù)所學(xué)章節(jié)內(nèi)容，從身邊的小問題、小案例入手。酸堿滴定法的應(yīng)用非常廣泛，許多工業(yè)產(chǎn)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(jié)以NaOH、NaCO3混合堿的分析測定開展項目化實踐，讓學(xué)生所學(xué)知識、技能可直接與日常生活聯(lián)系起來，可以真正投入實踐用于實踐，高效地激發(fā)學(xué)生主動投入項目任務(wù)的學(xué)習(xí)當(dāng)中去。讓學(xué)生學(xué)會用酸堿滴定法測定物質(zhì)的酸、堿含量，學(xué)會酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置及標(biāo)定方法，促使學(xué)生熟練的掌握酸堿滴定的基本原理和指示劑的選擇，學(xué)會用酸堿滴定法解決實際問題。(2)成立項目學(xué)習(xí)小組對學(xué)生所在班級進(jìn)行統(tǒng)計分析，組建學(xué)習(xí)小組，以4～6人為一組，各小組任命一名組長，負(fù)責(zé)組內(nèi)學(xué)習(xí)任務(wù)、分配工作［6］。同學(xué)之間可先進(jìn)行自行組合，然后由教師進(jìn)行調(diào)整安排，學(xué)習(xí)小組要注意男女同學(xué)比例協(xié)調(diào)，各組之間的學(xué)生水準(zhǔn)調(diào)和得當(dāng)，以培養(yǎng)學(xué)生之間的團(tuán)隊合作。組長在項目化實踐過程中要有強(qiáng)烈的責(zé)任感，發(fā)揮好帶頭作用，針對各個組員不同的特長，分配不同的任務(wù)，有針對性的分工合作。(3)制定項目計劃書在既定項目的學(xué)習(xí)中，針對項目所涉及的問題先行查閱相關(guān)資料，借助網(wǎng)絡(luò)平臺、圖書館和數(shù)字化資源先行了解，掌握基本相關(guān)理論知識，編寫項目計劃書。在制定的過程中教師要不斷關(guān)注、引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)，通過讓學(xué)生在小組中互相交流意見，自我決定，最終達(dá)成共同意見，制定流程詳細(xì)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(jìn)行項目任務(wù)時，應(yīng)該注意知識環(huán)節(jié)的循序漸進(jìn)，了解NaOH、NaCO3的性能特征，精確熟練的配置標(biāo)準(zhǔn)濃度的鹽酸溶液，掌握相關(guān)的反應(yīng)方程式以及反應(yīng)的先后順序，選擇合適的指示劑，準(zhǔn)確控制滴定終點，熟練的掌握實驗器材，從而逐漸培養(yǎng)學(xué)生的能力。在項目化實施的過程中做中學(xué)、學(xué)中做，不斷發(fā)現(xiàn)知識盲區(qū)和填補(bǔ)殘缺的知識體系，逐步提高學(xué)生的綜合能力。(4)按計劃實施各小組按照制定的計劃進(jìn)行，在進(jìn)行過程中詳細(xì)記錄實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象。小組成員對項目進(jìn)行過程中所遇到的疑難問題進(jìn)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(jìn)行一個環(huán)節(jié)，都要經(jīng)老師驗收，是否合格，是否存在錯誤的地方，并且進(jìn)行改正，確保無誤后繼續(xù)進(jìn)行下一個環(huán)節(jié)。(5)成果匯報總結(jié)項目計劃完成后，各小組將實驗方案、實驗結(jié)果和資料整理后做成課件進(jìn)行工作匯報，每小組代表向全班同學(xué)展示，匯報本小組的學(xué)習(xí)情況和心得體會。將在學(xué)習(xí)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(jīng)驗，由老師和同學(xué)協(xié)助解決的問題可向大家分享教師和同學(xué)對實驗方案提出的建議和糾正策略。項目化教學(xué)的總結(jié)不應(yīng)該放在項目實施完畢之后，而應(yīng)貫徹項目化教學(xué)的始終，實施過程中學(xué)生的所思、所想、所感，都應(yīng)該作為總結(jié)內(nèi)容的一部分，為后期的優(yōu)化和改革作鋪墊。從項目化學(xué)習(xí)的開端便開始統(tǒng)籌好全局的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和實施步驟，提高學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)效果的評定方法比較單一，無法對學(xué)生的綜合能力進(jìn)行更全面的評定檢測。對理工科學(xué)生來說，加大實踐能力方面的分?jǐn)?shù)比重是必要的，只有理論成績與實踐成績的結(jié)合才能體現(xiàn)出工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量。不管是課上課下，還是課后，都要加強(qiáng)對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行檢測，采取終結(jié)性評價與過程性評價相結(jié)合的方式，以督促學(xué)生投入時間和精力去探索學(xué)習(xí)。院方應(yīng)成立考核評定小組，對教師的授課質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行詳細(xì)的檢測。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評定方式為翻轉(zhuǎn)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?yōu)閷W(xué)生的最終考核成績。在翻轉(zhuǎn)課堂板塊，通過學(xué)習(xí)后臺對學(xué)生的網(wǎng)上學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評價，通過課堂檢測將試卷考試成績納入平時成績當(dāng)中。在項目化的實踐板塊，學(xué)生的考核成績?yōu)閷W(xué)生自評、小組組內(nèi)互評和老師評價相結(jié)合的方式進(jìn)行評分，對學(xué)生在項目學(xué)習(xí)中的設(shè)計過程、討論學(xué)習(xí)過程、出勤率和成果匯報工作所做出的貢獻(xiàn)進(jìn)行評價考核。

4結(jié)語

基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、項目化教學(xué)的理念打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式［7］，在新工科戰(zhàn)略建設(shè)影響下，對高等院校無機(jī)及分析化學(xué)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂和項目化教學(xué)模式有機(jī)結(jié)合的混合式教學(xué)改革。課前和課上實施翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，讓學(xué)生在上課前就發(fā)現(xiàn)問題，課上解決問題，提高課堂的利用率［8］。有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，鍛煉學(xué)生的自控能力，對學(xué)生“因材施教”，更有利于教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)當(dāng)中存在的問題而制定更有效的教學(xué)計劃。課后進(jìn)行項目化教學(xué)，以項目為載體，學(xué)生為中心，教師化“船長”為“燈塔”，有利于學(xué)生鞏固已學(xué)知識，將所思所學(xué)用到實踐當(dāng)中去，培養(yǎng)學(xué)生自身的團(tuán)隊精神、探索創(chuàng)新精神，培養(yǎng)被未來社會高度認(rèn)可的高質(zhì)量人才。

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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(xué)院化學(xué)化工學(xué)院