高等院校環(huán)境類專業(yè)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)綜合改革*

李旭輝 朱德源 賀計(jì)梅 常卓彬 連新新 郭瑞超

（河南大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院 河南開(kāi)封 475004）

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是高等院校環(huán)境類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是后續(xù)課程《儀器分析》《環(huán)境化學(xué)》《生物化學(xué)》《環(huán)境監(jiān)測(cè)》等課程及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)[1]。此外，本課程還與《水污染控制工程》《大氣污染控制工程》《固體廢棄物處理與處置》等關(guān)系密切。該課程通常在第一學(xué)年開(kāi)設(shè)。我國(guó)不同地區(qū)的教學(xué)資源和水平存在一定的差異，教育發(fā)展存在較大的不平衡[2]，加之我國(guó)正在對(duì)高考的招生制度進(jìn)行的全新的改革，致使環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，知識(shí)結(jié)構(gòu)以及能力水平均存在較大差異[3,4]。學(xué)生的這種基礎(chǔ)差異對(duì)后續(xù)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的課堂教學(xué)影響不容忽視。一般高等院校環(huán)境類專業(yè)面向全國(guó)招生，不同考區(qū)不同教材版本使得入學(xué)新生化學(xué)基礎(chǔ)存在差異，興趣愛(ài)好不一，給無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的教學(xué)帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。因此，為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，將無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的理論知識(shí)可以靈活應(yīng)用到環(huán)境專業(yè)，該課程的教學(xué)綜合改革亟待進(jìn)行。

一、現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

（一）學(xué)生自身知識(shí)結(jié)構(gòu)差異大

由于我國(guó)各個(gè)地區(qū)的教育發(fā)展不均衡，教學(xué)資源和教學(xué)水平也存在一定的差異[5]，即使是同一個(gè)地區(qū)，城鄉(xiāng)教育資源分布也存在較大差異，導(dǎo)致環(huán)境類專業(yè)學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，知識(shí)結(jié)構(gòu)存在較大差異[3]。如對(duì)河南大學(xué)環(huán)境專業(yè)在校學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查的學(xué)生來(lái)自河南、山東、福建、廣東、黑龍江、內(nèi)蒙古、上海、四川、云南等地區(qū)，其中河南籍學(xué)生所占比例較大，所采用的教材的每章內(nèi)容均出現(xiàn)了學(xué)生在中學(xué)階段修過(guò)、選修和未學(xué)過(guò)的情況。如氣體與溶液，福建省、廣東省和四川省等三省學(xué)生在高中階段是必修，而其他生源地的學(xué)生在高中階段是選修或未學(xué)過(guò)該部分內(nèi)容；尤其是河南籍生源，情況更是復(fù)雜，無(wú)機(jī)化學(xué)的各個(gè)章節(jié)均出現(xiàn)了學(xué)生必修、選修和未學(xué)過(guò)的情況。而且不同地區(qū)所采用的教材版本也不盡相同，其中，化學(xué)僅課表教材就存在人教版、魯科版、蘇教版等不同版本。除此之外，高考錄取時(shí)，學(xué)生之間也存在錄取成績(jī)的差距，甚至部分學(xué)生是被調(diào)劑到環(huán)境類專業(yè)。上述原因?qū)е峦粋€(gè)班級(jí)學(xué)生在化學(xué)科目知識(shí)結(jié)構(gòu)、掌握程度存在較大差異，這無(wú)疑給無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

（二）入學(xué)新生的自主學(xué)習(xí)能力普遍較差

在中學(xué)階段，學(xué)生的學(xué)習(xí)多是在老師的督促下進(jìn)行[6]，產(chǎn)生了依賴心理，導(dǎo)致學(xué)生自學(xué)意識(shí)淡薄，自主學(xué)習(xí)能力普遍較差。進(jìn)入大學(xué)以后，學(xué)生需要學(xué)習(xí)更多的課程和內(nèi)容，且每門課程內(nèi)容多，課時(shí)少，尤其是無(wú)機(jī)及分析化學(xué)；而且大學(xué)課堂和高中課堂也存在較大差異，大學(xué)老師課堂上主要講授課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于一些簡(jiǎn)單非重點(diǎn)內(nèi)容并不會(huì)詳細(xì)講述，并且多采用多媒體授課，內(nèi)容量大，學(xué)生要在課下進(jìn)行課程預(yù)習(xí)，查詢很多相關(guān)內(nèi)容，才能在課堂上跟上老師的講課思路，這都要求學(xué)生有很強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力[7-9]。而剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生，脫離了家長(zhǎng)的監(jiān)管和老師的督促，進(jìn)入到相對(duì)寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境[10]，有些學(xué)生會(huì)完全放任自己的學(xué)習(xí)，只有少數(shù)學(xué)生能堅(jiān)持課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的好習(xí)慣，大部分學(xué)生缺乏這種自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)方式問(wèn)題凸顯

目前無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程授課方式以教師為中心，輔助多媒體教學(xué)，雖然能完成教學(xué)目標(biāo)，但是學(xué)生只是被動(dòng)地接受知識(shí)，沒(méi)有直觀的感受[11]，對(duì)理論知識(shí)也理解不透徹；在課堂上，老師和學(xué)生互動(dòng)和溝通性較差，學(xué)生學(xué)到的也只是死記硬背的知識(shí)，思維極易被固化，缺少創(chuàng)造性生機(jī)[11]。傳統(tǒng)教學(xué)方式中教材是知識(shí)的主要載體，老師根據(jù)教學(xué)大綱執(zhí)行教材內(nèi)容[5]。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教材更新滯后于時(shí)代發(fā)展，教材上有的內(nèi)容或技術(shù)也早已隨著時(shí)代的發(fā)展而被淘汰，即使頻繁更新教材，教材內(nèi)容還是滯后于科技的發(fā)展。因此，以教材為知識(shí)的載體已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)于新知識(shí)的需求[5]。傳統(tǒng)教學(xué)方式的成績(jī)?cè)u(píng)定方式采用期末卷面成績(jī)占70%，平時(shí)成績(jī)占30%，平時(shí)成績(jī)一般由考勤、作業(yè)完成情況和課堂表現(xiàn)為依據(jù)給出，但是課堂表現(xiàn)成績(jī)的給出往往科學(xué)性不強(qiáng)。這種考核機(jī)制對(duì)學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定主要以卷面成績(jī)?yōu)橹?，未涉及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的監(jiān)控，不能體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力。

（四）環(huán)境科學(xué)專業(yè)對(duì)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)要求較高

與化學(xué)化工類專業(yè)學(xué)生不同，環(huán)境類專業(yè)新生一般對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)沒(méi)有深入的了解，甚至不知道自己所學(xué)的專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和就業(yè)部門，認(rèn)為無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程跟環(huán)境類專業(yè)沒(méi)有多大聯(lián)系，甚至有些學(xué)生會(huì)有“環(huán)境類專業(yè)為什么要學(xué)化學(xué)”的疑問(wèn)。然而，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程是環(huán)境類專業(yè)的基礎(chǔ)課程[1]，是后續(xù)課程環(huán)境化學(xué)、儀器分析、生物化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等及其相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)[8]。本課程還與環(huán)境類專業(yè)核心課程水污染控制工程、大氣污染控制工程、固體廢棄物處理與處置等關(guān)系密切。因此，后續(xù)課程對(duì)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量提出了較高的要求。同時(shí)，本課程在學(xué)生畢業(yè)后工作、繼續(xù)深造過(guò)程中也發(fā)揮著不可或缺的作用。

二、課程的綜合改革措施

（一）激發(fā)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的教授對(duì)象一般是環(huán)境類專業(yè)的入學(xué)新生，學(xué)生來(lái)自全國(guó)各地，有些學(xué)生是其他專業(yè)調(diào)劑而來(lái)，致使其化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊，且該課程內(nèi)容繁雜，難點(diǎn)較多，致使學(xué)生對(duì)該課程的興趣較低，甚至?xí)?dǎo)致學(xué)生由于該課程較難而選擇轉(zhuǎn)專業(yè)。因此，在教學(xué)伊始，尤其是第一節(jié)緒論課，需要授課老師準(zhǔn)備一節(jié)結(jié)合專業(yè)、內(nèi)容風(fēng)趣、貼近實(shí)際的緒論課，激發(fā)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生到專業(yè)興趣[5]。在緒論課上教師要讓學(xué)生明確該課程對(duì)專業(yè)到重要性、教學(xué)主要內(nèi)容及與專業(yè)的相關(guān)性和“怎樣學(xué)好該課程”。如授課老師可以通過(guò)列舉一些環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，告訴同學(xué)們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的化學(xué)理論結(jié)合相關(guān)的環(huán)境知識(shí)去治理這些環(huán)境問(wèn)題。如應(yīng)用沉淀的生成和溶解平衡理論修復(fù)環(huán)境中的重金屬污染，氧化還原反應(yīng)的理論知識(shí)應(yīng)用到水污染的治理等等，讓學(xué)生體會(huì)到該課程的確對(duì)自己以后發(fā)展有用，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

在日常授課過(guò)程中，僅僅單純講授化學(xué)理論知識(shí)容易使學(xué)生感到無(wú)聊，降低學(xué)習(xí)興趣，授課老師可以利用小視頻或者小動(dòng)畫(huà)給學(xué)生展示一些化學(xué)原理，如氧化還原反應(yīng)的原理可以制作原電池等，來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情[12]。此外，在課余、周末、假期邀請(qǐng)學(xué)生參觀環(huán)境類到相關(guān)實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)（如大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)站、水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站）和相關(guān)到工程中心（如環(huán)境材料研發(fā)中心）等，讓學(xué)生了解無(wú)機(jī)及分析化學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用，提高其學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。

（二）提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

在高中階段，學(xué)生主要是“被監(jiān)督”式的學(xué)習(xí)。進(jìn)入大學(xué)以后，老師不再監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)，同時(shí)，學(xué)生的自由支配的時(shí)間增多，“自由度”增大[5]。作為老師，要和輔導(dǎo)員配合，幫助學(xué)生盡快調(diào)整心態(tài)，適應(yīng)大學(xué)生活和學(xué)習(xí)。首先，在思想認(rèn)識(shí)上，要幫助學(xué)生調(diào)整心態(tài)，規(guī)劃好大學(xué)生活，使學(xué)生明白，大學(xué)生活不是“躺平”生活，要依據(jù)自身實(shí)際和社會(huì)需要確立大學(xué)階段的目標(biāo)；使學(xué)生明白，大學(xué)教育是素質(zhì)教育，綜合能力和考試分?jǐn)?shù)同樣重要。其次，在生活上，要讓學(xué)生轉(zhuǎn)變思想，認(rèn)識(shí)到進(jìn)入大學(xué)就開(kāi)始了獨(dú)立生活，要學(xué)著去和形形色色的人相處，學(xué)會(huì)獨(dú)立處理問(wèn)題。授課教師可以和輔導(dǎo)員、班主任多溝通和交流，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活狀況，幫助學(xué)生盡快適應(yīng)大學(xué)生活。最后，在學(xué)習(xí)上，要注重培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考和時(shí)間動(dòng)手到能力，幫助學(xué)生確立自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的觀念。如授課老師可以指導(dǎo)學(xué)生如何利用文獻(xiàn)檢索平臺(tái)檢索相關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)；可以和教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)溝通，設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力；也可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)虛擬仿真平臺(tái)，設(shè)計(jì)一些與專業(yè)相關(guān)到綜合實(shí)驗(yàn)，如本專業(yè)的“污染地塊綜合調(diào)查與評(píng)價(jià)全流程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”，鍛煉學(xué)生解決專業(yè)問(wèn)題的能力。

（三）優(yōu)化無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容

受高考政策的影響，本專業(yè)學(xué)生高中化學(xué)基礎(chǔ)差別較大。授課教師前期可以收集各個(gè)考區(qū)教學(xué)大綱、考試大綱、所用教材、教案等信息，初步了解不同生源地考生化學(xué)基礎(chǔ)，合理安排教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度。環(huán)境類專業(yè)的學(xué)生多數(shù)為理科生，在高中時(shí)學(xué)過(guò)的很多化學(xué)知識(shí)與大學(xué)的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程內(nèi)容重復(fù)，因此，對(duì)于重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)可以簡(jiǎn)要介紹，未學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)講述，這樣既可以避免重復(fù)教學(xué)，又能保證學(xué)生對(duì)該課程的“新鮮感”。

老師授課時(shí)，可以將理論教學(xué)和科研實(shí)踐相結(jié)合。在大學(xué)階段，有很對(duì)針對(duì)學(xué)生的科研競(jìng)賽，如與環(huán)境類相關(guān)的項(xiàng)目有大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目、共享杯大賽、科研育人促進(jìn)計(jì)劃等，老師可以鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)進(jìn)行項(xiàng)目申報(bào)，然后在課堂上對(duì)申報(bào)的項(xiàng)目中涉及的化學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析討論，使課堂不僅局限于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，還要提高學(xué)生的專業(yè)熱愛(ài)和科研熱情。老師在授課時(shí)，也要加入一些思政元素，培養(yǎng)學(xué)生的使命擔(dān)當(dāng)感。在課堂上將化學(xué)史滲透到理論教學(xué)中，講述老一輩科學(xué)家的科研經(jīng)歷，學(xué)習(xí)他們的科研探究精神和奉獻(xiàn)精神，將他們的研發(fā)成果滲透到教學(xué)內(nèi)容中，這樣既可以增加課堂氣氛，又可以培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷。如講述配位化合物時(shí)，可以介紹我國(guó)配位化學(xué)奠基者戴安邦院士科研經(jīng)歷；講述原子結(jié)構(gòu)時(shí)，可以引入張青蓮院士的事跡，講述抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期他在西南聯(lián)大工作期間取得的成績(jī)，以及如何開(kāi)拓我國(guó)同位素的科學(xué)研究。

（四）改革傳統(tǒng)教學(xué)模式

以往的教學(xué)模式是老師在課堂上講，學(xué)生被動(dòng)接受，這樣的教學(xué)方式以老師為中心，而忽視學(xué)生的主體性，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[12]。因此，要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，探索學(xué)生可以主動(dòng)參與，能夠提高學(xué)生興趣，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)、深入思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣的多元教學(xué)方法[8]。

線上線下教學(xué)相結(jié)合。目前有很多教學(xué)軟件，如騰訊會(huì)議、騰訊課堂、雨課堂、智慧樹(shù)、釘釘、微信、QQ 等軟件。在上課前，授課老師把本次課的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及框架制成PPT發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生結(jié)合教材進(jìn)行課前預(yù)習(xí)；在課堂上，授課老師預(yù)先發(fā)布一些客觀題，根據(jù)學(xué)生的答題情況了解學(xué)生對(duì)本次課的預(yù)習(xí)情況；在講課過(guò)程中，老師可采用學(xué)習(xí)軟件隨機(jī)抽問(wèn)、彈幕提問(wèn)及共同回答問(wèn)題的方式活躍課堂氣氛[13]；課后，老師可將授課的課件、拓展資源和課后作業(yè)發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)課程群與老師進(jìn)行交流。疫情期間，各大高校倡導(dǎo)“停學(xué)不停課”，把互聯(lián)網(wǎng)視域下的教學(xué)發(fā)揮到了極致，互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的弊端也逐漸凸顯[13]。老師在進(jìn)行線上教學(xué)時(shí)，難以掌握學(xué)生的聽(tīng)課情況，而學(xué)生不用面對(duì)老師，少了約束性，學(xué)習(xí)興趣下降。把互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)手段和課堂教學(xué)相結(jié)合，既可以彌補(bǔ)線上教學(xué)的弊端，又可以增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，進(jìn)而提高教學(xué)效率。

過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果考核相結(jié)合。合理的課程考核方式，能客觀、真實(shí)地評(píng)價(jià)和反饋教學(xué)效果，而且還能有效的引導(dǎo)學(xué)生積極、主動(dòng)參與教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神[13]。因此，過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)更能檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課程的把握程度以及可以更加公平公正地進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定。綜合成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)組成，平時(shí)成績(jī)可采用過(guò)程性評(píng)價(jià)來(lái)考核學(xué)生，由學(xué)生考勤、平時(shí)作業(yè)、隨堂測(cè)驗(yàn)、課堂問(wèn)答、課堂練習(xí)、微課制作和展示等，可以把平時(shí)成績(jī)所占比例30%提高到40%，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；結(jié)果評(píng)價(jià)采用期末考試成績(jī)，期末考核試卷的試題構(gòu)成多樣，不少于四種題型，難易程度適中，提倡采用非標(biāo)準(zhǔn)性答案的試題，結(jié)合所學(xué)專業(yè)，讓學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

結(jié)語(yǔ)

作為環(huán)境類專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)對(duì)于學(xué)生專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要作用。在教學(xué)中，要通過(guò)各種方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、優(yōu)化課程的教學(xué)內(nèi)容和改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式等，使無(wú)機(jī)及分析環(huán)境課程得到革新，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。