紡織工程專(zhuān)業(yè)“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程教學(xué)的改革及探索

黃姝姝 彭利滿(mǎn) 孟祥玲 陳思

關(guān)鍵詞：紡織工程；教學(xué)方法；課程思政；教學(xué)改革

我國(guó)提出“中國(guó)制造2025”以來(lái)，與之相關(guān)的新行業(yè)和新產(chǎn)業(yè)隨著衛(wèi)生安全、環(huán)境保護(hù)與治理、新材料、新能源、人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)帶動(dòng)了一批傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。為適應(yīng)新經(jīng)濟(jì)和新行業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，與其緊密聯(lián)系的紡織科技和紡織產(chǎn)業(yè)必須要作出一定的調(diào)整和轉(zhuǎn)型[1]。在“新工科”背景下，紡織工程專(zhuān)業(yè)作為典型的工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)，目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技發(fā)展的需求，具備良好的思想素質(zhì)、人文科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)道德，在紡織工程及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域具有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、國(guó)際視野和適應(yīng)發(fā)展的能力，成為德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人，能夠在紡織及相關(guān)行業(yè)從事新產(chǎn)品研發(fā)、技術(shù)研究、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)管理等工作，具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力和創(chuàng)新精神的高級(jí)應(yīng)用型人才。因此，化學(xué)和材料類(lèi)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)為紡織工程專(zhuān)業(yè)本科生學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課以及工作提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”是紡織工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)化學(xué)基礎(chǔ)課，以提高學(xué)生的知識(shí)水平和創(chuàng)新素質(zhì)為目標(biāo)，確定基礎(chǔ)與發(fā)展、理論與應(yīng)用、知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)并重的教學(xué)原則，通過(guò)闡明化學(xué)基本原理和基礎(chǔ)分析方法，使學(xué)生牢固掌握基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)，為后續(xù)“紡織材料學(xué)”“紡織化學(xué)”“染整工藝學(xué)”“紡織品功能整理”等核心課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，在課程教學(xué)中注重基礎(chǔ)理論的發(fā)展過(guò)程和聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、解決問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)掌握無(wú)機(jī)分析化學(xué)的基本原理和方法，用于解決生活、與紡織工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)的生產(chǎn)實(shí)際和科研等領(lǐng)域中的問(wèn)題。在遵循教學(xué)規(guī)律和科學(xué)發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，介紹科學(xué)創(chuàng)新思維方法和科學(xué)研究方法，使學(xué)生在掌握無(wú)機(jī)分析化學(xué)基本理論的同時(shí)，能主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生自覺(jué)接受新信息、新思路的科學(xué)素養(yǎng)以及邏輯思維能力、表達(dá)能力、計(jì)算能力、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程開(kāi)設(shè)在大學(xué)一年級(jí)，總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，理論知識(shí)主要包括無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩個(gè)方向，參考教材為張玲撰寫(xiě)、化學(xué)工業(yè)出版社出版的《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》。針對(duì)紡織工程專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合教材中各章節(jié)對(duì)紡織工程專(zhuān)業(yè)后續(xù)學(xué)習(xí)的支撐作用，其教學(xué)內(nèi)容主要包括化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)平衡、定量分析化學(xué)、電離平衡及酸堿滴定、沉淀溶解平衡和沉淀滴定法、氧化還原反應(yīng)及氧化還原滴定法、配位反應(yīng)與配位滴定。本門(mén)課的重點(diǎn)講授內(nèi)容為“四大滴定反應(yīng)”在紡織工程專(zhuān)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 “無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

我國(guó)高考制度的改革使部分地區(qū)對(duì)高中化學(xué)的重視程度有所下降，有些學(xué)生缺乏良好的化學(xué)基礎(chǔ)。“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程中涉及過(guò)多的概念和公式推導(dǎo)等內(nèi)容，還有部分公式需要死記硬背，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)缺乏主動(dòng)性。大多數(shù)非化學(xué)化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生不愿意機(jī)械地學(xué)習(xí)化學(xué)相關(guān)非專(zhuān)業(yè)課，認(rèn)為這類(lèi)課程的學(xué)習(xí)與日常生活聯(lián)系不起來(lái)，在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域也沒(méi)有重要作用[2]。此外，教師往往按部就班地講解教材內(nèi)容，未能將實(shí)際生活與教學(xué)內(nèi)容很好地結(jié)合，學(xué)生難以在學(xué)習(xí)過(guò)程中體會(huì)到樂(lè)趣。因此，針對(duì)紡織工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，需要利用不同于化學(xué)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)理念和教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到事半功倍的效果。

2 “無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程教學(xué)改革

2.1 改進(jìn)教學(xué)方法

根據(jù)紡織工程專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案，“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”的課時(shí)為32學(xué)時(shí)。以傳統(tǒng)教學(xué)模式講授并讓學(xué)生掌握所有知識(shí)是很困難的，所以教師要在實(shí)際教學(xué)中考察教學(xué)效果并不斷調(diào)整教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)。

基于本門(mén)課的知識(shí)內(nèi)容特點(diǎn)，傳統(tǒng)的課堂講授和多媒體演示仍作為主要教學(xué)方法。但是在教學(xué)過(guò)程中要增加互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的比例，使學(xué)生在課下也能進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，并與授課教師保持溝通交流，在一定程度上提升學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。在保證教學(xué)質(zhì)量的情況下，教師要鼓勵(lì)學(xué)生在課余時(shí)間利用手機(jī)等工具觀看慕課、嗶哩嗶哩等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的精品課程，預(yù)習(xí)或者鞏固課上內(nèi)容。多平臺(tái)的課程學(xué)習(xí)不僅能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，增加本門(mén)課的學(xué)習(xí)多樣性，還能拓展學(xué)生的視野。例如，“熱力學(xué)”“化學(xué)平衡”“氧化還原反應(yīng)”等知識(shí)的簡(jiǎn)單概念及應(yīng)用都是高中化學(xué)的重點(diǎn)，因此，教師在教授這部分內(nèi)容時(shí)，課前可安排學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行知識(shí)的回顧，課堂上直接講解更深入的內(nèi)容，提高課堂效率。

教學(xué)方法改革要樹(shù)立“以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)”的觀念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，強(qiáng)調(diào)教學(xué)是教與學(xué)的雙邊活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)教為學(xué)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)從“以教學(xué)為主”向“教學(xué)互動(dòng)、以學(xué)生為主”的理念轉(zhuǎn)變并落到實(shí)處。反轉(zhuǎn)課堂被認(rèn)為是實(shí)踐專(zhuān)業(yè)認(rèn)證中以學(xué)生為中心、產(chǎn)出導(dǎo)向教育和質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)三大理念的有效教學(xué)手段之一[3]。在當(dāng)前的信息化時(shí)代背景下，學(xué)生可在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)搜集與課程相關(guān)的資料。因此，傳統(tǒng)教學(xué)模式無(wú)法很好地吸引學(xué)生的注意力。在反轉(zhuǎn)課堂模式下，學(xué)生與老師互換角色，能使學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，有利于學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的深入理解以及自我能力的培養(yǎng)。例如在氧化還原反應(yīng)的學(xué)習(xí)過(guò)程中使用反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，學(xué)生需要搜集實(shí)際生活和紡織行業(yè)中與本節(jié)課相關(guān)的資料，做好充分的課前準(zhǔn)備，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。在課堂講解過(guò)程中，教師可為學(xué)生提供互相交流的機(jī)會(huì)，達(dá)到知識(shí)和心得互換的目的。最后，教師進(jìn)行知識(shí)補(bǔ)充、分析和總結(jié)，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)本節(jié)課內(nèi)容的理解和掌握。課前預(yù)習(xí)、課中講解和教師總結(jié)3個(gè)階段使學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)有了更深入的理解，最終獲得良好的學(xué)習(xí)效果。

大學(xué)的職能表現(xiàn)在3個(gè)方面，即教學(xué)、文化與科研。教學(xué)可教給學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的方法和研究問(wèn)題的思路，指導(dǎo)學(xué)生獲取知識(shí)、探求真理。在教學(xué)過(guò)程中，開(kāi)展研究式教學(xué)可使學(xué)生認(rèn)識(shí)真理發(fā)展的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和科研能力。針對(duì)“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”課程的特點(diǎn)，教師可精心設(shè)計(jì)一些與紡織領(lǐng)域相關(guān)的研究性課題，組織學(xué)生有針對(duì)性地查閱資料、撰寫(xiě)小論文、進(jìn)行課堂討論或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行交流，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣，既有利于知識(shí)的傳授，又有利于學(xué)生獲取知識(shí)的科學(xué)方法和思維品質(zhì)的培養(yǎng)，使傳授知識(shí)與智力開(kāi)發(fā)、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高有機(jī)結(jié)合。紡織工業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)化學(xué)工業(yè)的支持，紗線(xiàn)織布、染色加工及成衣制作中的每道工序都有化學(xué)品的加入[4]。例如，為了使紗線(xiàn)能承受多次拉伸、彎曲和摩擦，以聚乙烯醇、淀粉等為主的化學(xué)漿料和化學(xué)品起到關(guān)鍵作用[5]。為了消除織物的靜電作用或使織物具有一定的柔軟性，常在漿料中加入適量除靜電試劑、滲透劑和消泡劑，但要在一定酸堿條件下使用。在講解溶液酸堿度的過(guò)程中，教師可讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，探究在紗線(xiàn)上漿過(guò)程中控制漿料酸堿度的原因，同時(shí)組織學(xué)生以小組形式進(jìn)行討論。印染作為紡織工業(yè)的一個(gè)生產(chǎn)部門(mén)，是改變纖維的化學(xué)和物理性質(zhì)，以提高纖維制品服用性能的一種加工方法[6]。染色前，織物的漂白是較重要的過(guò)程，其目的是進(jìn)一步除去織物上的色素，提高織物的白度，從而使染料更容易上染，獲得良好的染色效果。常用的漂白劑主要為次氯酸鈉、雙氧水等氧化劑。因此，在氧化還原反應(yīng)章節(jié)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生可查閱與織物漂白相關(guān)的文獻(xiàn)資料，深入理解氧化劑作為漂白劑對(duì)織物的漂白作用原理，從生產(chǎn)實(shí)例中理解氧化還原反應(yīng)。

2.2 融入思政元素

教書(shū)育人是教師的本職工作，教書(shū)是傳授知識(shí)和技能，育人是培養(yǎng)學(xué)生正確的人生觀、世界觀、價(jià)值觀，教導(dǎo)學(xué)生今后如何做人、做事。教學(xué)改革要以育人為根本、以知識(shí)為武裝，教書(shū)育人雙管齊下才是為國(guó)家輸送優(yōu)秀人才的保障。因此，切實(shí)做好大學(xué)生思想政治教育的全課程覆蓋是構(gòu)建全方位育人體系、落實(shí)立德樹(shù)人、培養(yǎng)具有社會(huì)責(zé)任感和擔(dān)當(dāng)意識(shí)的社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)者和接班人的有效途徑?！盁o(wú)機(jī)分析化學(xué)”作為紡織工程專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，必須要在課程中融入一定的課程思政內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)、愛(ài)國(guó)與科研熱情。在課程教學(xué)中，教師要挖掘蘊(yùn)藏在知識(shí)中的教育精髓，將愛(ài)國(guó)教育、責(zé)任教育、職業(yè)素養(yǎng)教育等融入教學(xué)體系，注重案例式教學(xué)的應(yīng)用，加入科學(xué)家們的奮斗故事、國(guó)家發(fā)展與化學(xué)息息相關(guān)的各種政策以及紡織與化學(xué)相關(guān)的行業(yè)動(dòng)態(tài)等案例，如學(xué)習(xí)熱力學(xué)第二定律指出“在孤立體系中發(fā)生的任何化學(xué)反應(yīng)總是向著熵值增大的方向進(jìn)行”，即熵增定律。在生活或個(gè)人成長(zhǎng)過(guò)程中同樣遵循“熵增定律”，如果人們什么都不做，所有的事情終將變得越來(lái)越差。但是，為了對(duì)抗可怕的熵增定律，人們不斷學(xué)習(xí)獲取信息、不斷調(diào)整心態(tài)、不斷從外界吸收能量，從而達(dá)到一定程度的熵減效果。教師可通過(guò)對(duì)抗熵增定律的講解，教會(huì)學(xué)生“生如螻蟻，當(dāng)立鴻鵠之志；命如紙薄，應(yīng)有不屈之心”的道理。在講解溶液電離平衡和酸堿度時(shí)，教師講述染料與纖維結(jié)合過(guò)程中依靠分子與分子間的相互作用力。染液的酸堿度是影響分子間相互作用力的重要條件。在溶液酸堿度的測(cè)定中，最重要的是選擇合適的酸堿指示劑。在講授過(guò)程中，教師要從指示劑結(jié)構(gòu)變化的角度讓學(xué)生掌握酸堿指示劑變色的實(shí)質(zhì)，即透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)待任何事情都要看到其實(shí)質(zhì)，不能只看到表面現(xiàn)象。在定量化學(xué)分析導(dǎo)論中，教師可通過(guò)視頻的方式向?qū)W生展示分析化學(xué)如何發(fā)展到以實(shí)驗(yàn)設(shè)備的儀器化和現(xiàn)代化為特點(diǎn)的現(xiàn)代式分析化學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索和創(chuàng)新精神。同時(shí)，在現(xiàn)代儀器分析中融入充滿(mǎn)愛(ài)國(guó)情懷的施一公院士團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)設(shè)備“冷凍電子顯微鏡技術(shù)”為生物化學(xué)領(lǐng)域作出重大貢獻(xiàn)的例子，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情懷和科技報(bào)國(guó)精神。

2.3 實(shí)驗(yàn)課程與理論課程相輔相成

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)理論和發(fā)展的基礎(chǔ)。因此，在“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的一環(huán)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)大多停留在“老師教，學(xué)生看”的階段，并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)手操作、觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成為生成物的變化。作為紡織工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)化學(xué)基礎(chǔ)課，必須讓學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)達(dá)到感官認(rèn)識(shí)，清晰掌握每個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理及操作步驟，從而考察自己對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以提高學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的參與感，有助于學(xué)生深刻理解理論知識(shí)。

3 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)是能源、環(huán)境、材料、生命科學(xué)等自然科學(xué)的中心學(xué)科，與其他學(xué)科之間相互影響、相互滲透、相互綜合，推動(dòng)了化學(xué)及其他自然科學(xué)的發(fā)展。因此，將“無(wú)機(jī)分析化學(xué)”這門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課有效地與紡織工程專(zhuān)業(yè)相融合，增加學(xué)生學(xué)習(xí)本門(mén)課的興趣性和自主性，是教師作為引導(dǎo)者的重要任務(wù)和責(zé)任。通過(guò)本門(mén)課程的改革，學(xué)生可掌握一定的化學(xué)技能以解決紡織工程領(lǐng)域?qū)嵺`問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)探索和創(chuàng)造能力。同時(shí)，通過(guò)課程思政元素的融入，學(xué)生的文化自信和專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感得到強(qiáng)化，對(duì)科學(xué)研究的熱情得到激發(fā)，成長(zhǎng)為“德才兼?zhèn)洹钡募徔椆こ虒?zhuān)業(yè)人才。