學、思、踐、悟：工科化學課程思政教學實踐路徑探索

左晶 梁耀東 李錦 劉向榮 周文英

摘? 要：工科化學是西安科技大學非化學化工類的一門自然科學基礎課程，具有課時短、學生量大、受眾面廣的特點。該文通過生源知識背景、課程成績、線上學習行為的數據分析認識學生的基礎與現狀，探究學生的發(fā)展?jié)摿ΑＭ瑫r在歷史思維下深度挖掘技術革命背后的社會背景，通過課堂教學將科學發(fā)展中的人文價值和歷史意義延伸到學生歷史觀和價值觀的塑造，引領學生健康成長?；跀祿寗拥膶W生學習分析和基于歷史思維的價值觀塑造為課程思政的精準實施，為教師探究教育教學的策略和手段，更好地踐行因材施教的教育理念提供思路和方法。

關鍵詞：工科化學；學習過程；數據分析；歷史思維；價值引領

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）S1-0113-05

Abstracts： Engineering Chemistry is a basic natural science course for the undergraduate of non-chemistry and non-chemical Engineering majors， which has characteristics of less teaching hours， large number of students and a broad range of audience. In this paper， the foundation， current situation and development potential of the students were explored through analyzing the data of students' knowledge background， course scores and online learning behavior. The historical origin behind great technological revolution was traced back under history thinking simultaneously， extending humanistic value and historical significance during science and technology? development to building up the students' view of history and values by classroom teaching， thus which will help students develop healthily. The analysis of the learning process on data-driven and students' view of history and values based on history thinking are helpful for teachers to integrate curriculum politics in the teaching practice， which provide teaching strategies and methods for exploring the rules of education， and also supply the idea and approach to implement education concept on individualized teaching.

Keywords： Engineering Chemistry; learning process; data analysis; history thinking; value guidance

基金項目：陜西省教育教學改革研究重點項目“雙創(chuàng)背景下陜西高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育融合機構構建與實踐”（19BZ028）；西安科技大學高教研究項目“基于數據的學生學習行為分析與研究——以工科化學為例”（GJY-2020-YB-14）；西安科技大學教學研究項目“基于學生學習行為數據的課程思政精準育人研究”（JG21061）；西安科技大學課程思政項目示范課程“工科化學”（無編號）

第一作者簡介：左晶（1977-），女，漢族，陜西銅川人，碩士，高級工程師。研究方向為基于學生學業(yè)數據的精準教育。

工科化學是高等工程教育中實施素質教育的必備自然科學基礎課程，內容涉及生產、生活、科學研究中的基本化學問題，為理解各種自然和社會現象提供了主要的工具和方法，工科化學的課程目標在于培養(yǎng)學生化學學科核心素養(yǎng)，包括宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識和科學態(tài)度與社會責任。因此該課程在培養(yǎng)學生健全人格、愛國情懷、批判性思維和創(chuàng)新精神方面有著見微知著的作用。

工科化學課程是學科知識性和思想教育性的統(tǒng)一，在探究課程內容對價值引領作用的同時，我們更應該用現實的視角探究課程教育在育人方面的實效。大數據環(huán)境下的個性化教育，不是為學生定制同類學習內容和學習方式，而是在尊重個體差異的基礎上，從學生的個性化需求出發(fā)，在分析學生學習行為特征的基礎上探究學生學習效率的差異，促進學生開展深度學習。

一? 工科化學教學現狀及存在的問題

（一）? 學時短、學生量大、生源差異性顯著、部分學生重視不夠

工科化學是西安科技大學（以下簡稱“我?！保┽槍Φ刭|工程、安全科學與工程、消防工程、土木工程、機械制造與自動化、建筑環(huán)境與安全、車輛工程和給排水工程等非化學化工類專業(yè)開設的一門基礎化學課程，選用的教材是浙江大學普通化學教研組編的《普通化學》。每年授課學生規(guī)模800余人，學時設置為32（理論）學時+10（實驗）學時，具有濃郁的地礦類特色。

該課程面向非化學化工類專業(yè)學生開設，學生重視程度不夠，同時全國高考改革的選課制度下存在一些學生高考未選擇化學課程的現象，造成了學生生源和知識背景的差異性較大，同時學習態(tài)度、學習效率、學習興趣參差不齊，教師如何在有限的課時內完成知識講授的同時，挖掘和發(fā)現學生的學習差異，如何在工科化學課程中將傳授科學知識、運用科學方法、塑造科學精神和遵守科學規(guī)范于一體的科學文化根植于學生的思維中，培養(yǎng)學生的歷史思維、辯證思維、創(chuàng)新思維，樹立正確的歷史觀和價值觀，需要我們不斷探索工科化學課程思政的實踐路徑。

（二）? 工科化學的教學未能發(fā)揮知識傳授中的價值引領作用

課程是學科知識性和思想教育性的統(tǒng)一，課程思政要求在講授課程內容中，融入思政內容，但是目前課程+思政的課程思政教育理念依然存在，機械式地在課程教學中增加科學家的愛國情懷，或者生搬硬套地將思政內容融入到課程中，都造成課程講授內容的枯燥和空洞，陷入課程內容和課程思政“鹽與水”的誤區(qū)[1]。

工科化學課程教學團隊以一流課程建設為契機，開展了基于線上線下的工科化學課程教學改革。開展基于全體學生學習數據的學情分析，教師精準掌握學生課程學習的整體狀態(tài)，促進學生學業(yè)評價從“容易測量的能力”擴展到“難以測量的素養(yǎng)”。開展基于不同學科專業(yè)的專題實驗，將水果電池、礦物成份分析測試、水質分析等專題實驗融入到學生課堂教學和實驗內容中，同時將晶體結構與礦物學、地質學相結合，課程注重教學內容與新時代事物相結合，用鮮活的事例、生動的語言將地球科學發(fā)展、人文地理和愛國情懷潛移默化地傳遞給學生，讓學生在學習和實踐中有所感悟。

二? 基于學生學習過程的工科化學成績數據分析

2020年新型冠狀病毒感染疫情的影響，推動了以MOOC為基礎的各類線上教學方式的發(fā)展，以MOOC資源為基礎的SPOC 教學具有內容定制、交互靈活、高效教學的優(yōu)勢，實現了將課堂教學和線上學習充分融合的混合式教學，具有因地制宜、因材施教的特點。工科化學課程團隊在32（理論）學時嚴重不足的情況下，擴充了線上8學時，根據學生的特點，構建了SPOC教學平臺，在保持教師線下理論學時的基礎上，以中國大學MOOC的在線視頻課為輔助教學資源，上傳了與專業(yè)相關的科學視頻，激發(fā)學生的興趣。同時進行課堂實時測試和定點發(fā)布每章節(jié)測試題和講解視頻，在課前把視頻資料和學習要求發(fā)布到在線平臺用于學生自主學習，SPOC教學模式也能很好地提升開放學習者的自律能力和自主學習能力。從學生個體的化學知識背景、學習行為、學習效果幾個方面入手分析，為挖掘學生學習潛力、實施課程教學的因材施教提供現實依據。

（一）? 基于課程成績、學習背景的學習效果分析研究

對我校2021級地質工程、資源勘查工程等6個專業(yè)的工科化學課程進行了基于專業(yè)的期末考試成績分析和學生對于學習效果的自我評價。

表1為2021—2022年第1學期地質工程、資源勘查工程等6個專業(yè)考試的平均分和方差，以及各專業(yè)各章節(jié)的得分情況。地質卓越班由于學生整體高考錄取成績高于其他專業(yè)，因此期末平均分數高于其他相關專業(yè)，同時各專業(yè)的方差都在10～15分之間，表明一個專業(yè)內學生學習效果還是存在較大差異。從各章節(jié)的得分情況來看，第一章化學反應熱與焓的得分率為81.9%，高于其他章節(jié)，第四章原電池電動勢，化學電源與腐蝕學習效果表現差強人意，平均得分率僅67.5%。第五章、第三章、第二章得分情況分別為80.5%、78.7%、71.9%。從專業(yè)得分情況來看，除地質卓越班期末成績最高外，地質工程專業(yè)的期末平均分優(yōu)于其他專業(yè)，資源勘查工程、地下水科學與工程、消防工程表現基本相當，建筑環(huán)境與安全平均分最低，為74.4分。

對于各章節(jié)的學習效果，我們也通過問卷的形式了解學生對各章節(jié)學習效果的主觀評價，共收到有效問卷267份，占學生總數的87.8%。結果見表2。其結果與考試得分情況基本一致。學習效果最好的章節(jié)，第一章的內容獲得了47.81%的認可度，答題平均正確率為81.9%，均高于其他章節(jié)，主觀評價學習效果最不理想的第三章獲得了33.33%的不認可度和8.11%的學習效果好的認可度，但是答題正確率為78.7%。而答題正確率最低的第四章獲得了14.47%的學習效果最好認可度和16.67%的學習效果最差認可度，其答題正確率為67.5%。這說明第四章內容和題目與學生主體的個性差異關系較大，第四章的題目偏向于計算和綜合運用性，得分低于其他章節(jié)。而第五章物質結構與電子分布，化學鍵，晶體結構，雖然獲得了25%的學習效果最差章節(jié)的認可度，但是本身該章節(jié)題目分值?。?分），題目基礎性強，為概念性題目，學生容易掌握，獲得了僅次于第一章的答題正確率80.5%。

此外，我們對高考改革制度的化學選課情況及化學課程學習的情況進行了問卷調研。根據目前高中化學的教學內容，主要分為有機化學和物質結構兩部分，數據見表3。從數據分析可知，在反饋的267份問卷中，實行高考改革的為41人，未實行高考改革的生源為226人，253人高考參加了化學課程的考試，占到調研總人數的94.8%。253人中92人既學習了有機化學部分，也學習了物質結構部分，36人還拓展了化學實驗、化學與生活、化學與技術相關內容。在實行高考改革的41人中18人高考選課未選擇化學，1人未選擇物理也未選擇化學。我們對高考選課未選化學的19人的期末考試試卷成績進行了分析，其中不及格3人，60～70分13人，80分以上3人，約占不及格總數41人的7%。這一點說明考試的結果與高考選課呈現明顯的正相關性，高考沒有選擇化學意味著學生對該門課程不感興趣，投入的精力也明顯不足，不及格學生對基礎化學知識很生疏。

（二）? 基于線上線下SPOC平臺的學生學習參與情況

基于SPOC平臺的在線學習參與度如何？學生在線學習行為與學業(yè)成績有什么樣的關系？學生對在線教學有何改善的建議。我們從這三個方面對在線學習數據也進行了分析。

學生對于在線教學的參與度參差不齊。其中學生對線上答題，尤其是上課前的限時答題較為積極，答題參與率138人，達到83%。而每個章節(jié)的課后答題參與率僅為51%，課后視頻的參與率僅為13%。學生對于線上內容的參與度不夠，尤其是機械制造、土木工程等專業(yè)，學生認為該課程與專業(yè)相關度不大，只是科學素質教育的一部分，不愿意在課外花更多的時間，學生認為該課程就是高中化學的延續(xù)，因為工科化學的知識內容與高中化學知識點部分重復，因而重視程度不夠。對于工科化學課程學習興趣的提升，學生認為提升課程與專業(yè)的契合度是關鍵點，課程教學中融入專業(yè)相關度高的案列，會激起學生更大的興趣。比如，機械制造和使用過程中設備的防腐問題和課程的電化學內容相關，教師在授課中介紹化學鍍、防腐涂層化學工藝在機械設備防腐中應用，延長和維護設備使用的壽命。我們增加了不同銅礦標準（精礦和尾礦）成分分析，讓同學體驗化學方法對礦物不同分選階段品味檢測的重要作用。在問卷調研和學生訪談過程中，部分優(yōu)秀學生認為考試的挑戰(zhàn)度不夠，試題難度無法衡量出學生對于課程學習的差異性。這一點在近四個學期與學生的座談中獲得了成績優(yōu)秀學生的一致反饋，這與普通類省屬高校招生的特點相吻合，30%的高分省份生源及部分自律性強的學生表現出學習的積極性，其渴望有挑戰(zhàn)性的題目以區(qū)分學習效果。對此，我們在課堂教學中采用數據分析法讓學生知曉目前工科化學整體學習的狀態(tài)，讓部分學生感受到差異，我們用優(yōu)秀學生自律的學習行為、高效的學習成效來鞭策大部分同學，提升班級整體的學習驅動力。

三? 關于課程思政精準育人具體措施的思考

（一）? 基于數據的課程學業(yè)分析為開展思政教育精準育人提供了技術手段

開展基于課程學習的學生學業(yè)數據分析本身就是以學生為中心，通過基于課程成績、學生自身特性（生源、專業(yè)、問卷調研）和學生學習過程的一種數據分析，從微觀的角度探索全體學生的學習成效，深入剖析學生的學習行為，對學生的學業(yè)發(fā)展有著積極的作用。以學生為中心的學習數據分析要求教師以學生的學習情況作為教學效果提升的唯一標準，提升教師對學生學習成效的關注度，激發(fā)學生的主體性意識，實現精準教學[2-3]。

我們工科化學教學團隊在課程教學過程中，將學生的學業(yè)背景和學生的情感、態(tài)度、價值觀、學習方式及學習能力等難以把握的數據通過課程考試、線上學習參與度、學生問卷調查、學期結束后的課程教學反饋與質量提升交流會方式進行定量、定性獲取，了解學生對課程的學習態(tài)度，對高考改革模式下的選課制度對學生的學習影響、不同性別、生源的入學成績與考試成績進行了分析，女性生源入學成績略低于男性生源，但是女生課程成績平均分總體比男生高3分，女生在該門課程的努力程度超過男生生源。對于普通類本科學校，不同專業(yè)因為高考錄入分數的差異、地域的差異，還包括家庭對個人習慣養(yǎng)成的不同，學生學習差異性較為明顯。

（二）? 課程思政教學案列要體現工科化學與專業(yè)的結合

工科化學作為我校非化學化工類專業(yè)的一門基礎課程，應該探索課程與相關專業(yè)的有效融合，提升課程的知識傳授與價值引領的育人功能，這也是新時代賦予課程的新內涵和新使命。結合地質工程、資源勘查工程專業(yè)，將課程第五章中晶體的分子結構和類型與地質運動、礦物晶體形成相融合，將跨越時間、空間的地理自然變化融入到晶體形成中，從時空發(fā)展的思維讓學生跳出課本的框架。地下深處的巖漿、熱液與巖層地塊的擠壓、升落，伴隨著億萬年的地質孕育，促使各種自然元素相互組合、蛻變，造就了美輪美奐的礦物晶體。礦物種類紛繁多樣、不勝枚舉，而且各種礦物共生組合形態(tài)之多、之奇、之美更是超出任何人的想象力。雖然礦物之間有著千絲萬縷、割舍不斷的聯系，但每一種礦物有著自己特立獨行的秉性與氣質。礦物晶體是一個個能講出故事的“生命”，晶體是地質演變的活化石[4]。在知識傳授中深度融合價值觀引導，讓學生在認識礦物晶體結構的同時，形成正確的地球觀和世界觀。

煤炭，外觀看似平常的黑色石頭，是古代的植物體因為地殼的運動而埋沒地下，在適應的地質環(huán)境中經過漫長年代的演變而形成。沒有金子的耀眼、銀子的光輝、鉆石的高貴，更沒有珍珠的晶瑩、翡翠的璀璨，但是它湮沒在地下億萬年，被挖掘出來，成為驅動人類文明車輪一路向前的動力來源[5]。沒有它，就沒有英國紡織業(yè)的發(fā)展，就沒有工業(yè)革命的興起，也沒有瓦特這個時代的工匠。我校作為一所立足西部、地礦類特色鮮明的高校，多年來我們培養(yǎng)的大量學生在祖國西部默默無聞地從事煤炭開采、加工利用、生產安全的工作，他們猶如星星之火一般為祖國的煤炭事業(yè)做出了貢獻。瓦特是一個時代的精神符號，然而沒有成千上萬的工程師把蒸汽機技術推廣到全國各地，怎么會有工業(yè)革命的開始？毋庸置疑，偉人在時代進步中具有不可替代的作用，然而將技術推廣到各個行業(yè)的成千上萬的工程師也至關重要?！昂雾殰\碧深紅色，自是花中第一流”，我們的教育應該從身邊這些鮮活的故事中汲取自信的力量，讓我們樹立對傳統(tǒng)地礦類專業(yè)的自信，對學校和行業(yè)充滿自信心和敬畏感。

（三）? 工科化學教學堅持歷史思維，樹立學生正確的歷史觀和價值觀

2017年5月，習近平在中國政法大學考察時指出，“養(yǎng)成了歷史思維、辯證思維、系統(tǒng)思維、創(chuàng)新思維的習慣，終身受用”。歷史思維中蘊含著辯證思維，從歷史的經驗教訓中汲取智慧與能量，激發(fā)現實的作為，才能在汲取歷史的優(yōu)秀成果中有所創(chuàng)新。以史為鑒，開創(chuàng)未來，歷史思維強調時間維度的“長時段”，空間維度的“全球化”，尤其重視現實維度的“戰(zhàn)略性”[6-7]。將課程內容置身于長時段、多層次、多維度的歷史時間中考察，將科學與人文、歷史與現實、感悟與反思貫穿于課程的教學中，學生對知識的理解會更加深刻。課程思政將課程的育人功能實踐內化到大學生的日常學習生活中，實現課程思政學科知識性和思想教育性兩重屬性的統(tǒng)一。

在辯證唯物主義和歷史唯物主義視野下樹立正確的歷史觀和價值觀，是新時代賦予工科化學課程的新要求，將知識體系置身于整個人類發(fā)展史中，用穿越時空的歷史觀和辯證的思維穿透現象本質進行解釋，才能把道理講透，達到入腦入心的效果，如果淺嘗輒止，是難以說服學生的。歷史思維和辯證思維為理解各種自然和社會現象提供主要的工具和方法，據此人們才可以建立正確的世界觀、價值觀、人生觀。工科化學的第一章就講到能量，人類對于能量的獲取經歷了從熱能、電能、核能到太陽能的實踐歷程，這一過程不僅是人類戰(zhàn)勝自然、改造自然的發(fā)展過程，也是社會文明與進步的標志?；瘜W中的平衡與變化代表了反應體系中各組分從勢均力敵到勢不可擋再到消耗彼此的過程，這與自然界動植物的更新迭代、優(yōu)勝劣汰同出一轍?；瘜W變化的可逆過程代表了萬物的一種理想狀態(tài)，理想模型都是研究實際過程的基礎，實際過程都是理想狀態(tài)的修正，都是條件化的數學表達，因此理想與實際都是近似與精準的對立統(tǒng)一關系。所以，工科化學課要在學習中思考，思考了要“踐”，帶著所學所想在實際生活中去發(fā)現問題、解決問題，通過實踐深化認識，再以深化認識推動實踐，以知促行，以行促知，知行合一[8]。

四? 結束語

自然科學通過工業(yè)進入了人的生活，因此自然科學是人文科學的基礎，自然科學蘊含了人的感性和自然的感性。工科化學作為一門自然科學基礎課程，應在知識傳授中實現價值引導，積累學生課程學習數據來反饋受教育者在學習中的感性行為，作為課程持續(xù)改進的依據，這也是用歷史積累經驗解決現實問題的一種研究方法。讓學生在學、思、踐和悟中學習科學知識和科學規(guī)律，體會科學文化，培養(yǎng)科學精神，樹立社會責任感。

參考文獻：

[1] 陳建華.走出課程思政“水與鹽”的思維誤區(qū)[N].中國教育報，2021-10-26（4）.

[2] 張瑞.運用大數據提升高校思政課質量[N].中國教育報，2019-01-12（5）.

[3] 彭麗華，王陳欣，劉雪寧，等.大數據視角下的在線學習行為研究[J].中國教育信息化，2021（14）：1-5.

[4] 袁一雪.礦石達人馬志飛：充分展現地質學之美[N].中國科學報，2016-12-23（5）.

[5] 董秀成.煤炭：可以燃燒的黑色石頭[EB/OL].（2022-08-25）[2022-09-13].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1742114078734886779.

[6] 李向東.在知識傳授中實現價值觀引導[J].中國高等教育，2019（9）：18-20.

[7] 趙凡.不斷提高歷史思維能力[N].光明日報，2019-07-10（3）.

[8] 李馨妤，肖博文.淺談將大歷史觀融入高校思政課教學[EB/OL].（2022-06-09）[2022-08-21].https：//news.sina.com.cn/sx/2022-06-09/detail-imizmscu5896854.shtml.