新工科背景下基于新生學(xué)習(xí)素養(yǎng)培養(yǎng)的“普通化學(xué)”課程教學(xué)改革

劉紅霞,劉先利,王永奎,柳 山,湯 平,張家泉

(湖北理工學(xué)院 a.環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,b.礦區(qū)環(huán)境污染控制與修復(fù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 黃石 435003)

在新工科背景下,我國的人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)入了關(guān)鍵的改革時(shí)期,旨在培養(yǎng)一批高素質(zhì)、多元化的復(fù)合型科技人才。這對高校的人才培養(yǎng)模式和體系建設(shè)提出了新的挑戰(zhàn)[1-2]。目前,環(huán)境類專業(yè)人才的培養(yǎng)面臨著數(shù)量和質(zhì)量方面的困境,如何培養(yǎng)一大批素質(zhì)高、適應(yīng)能力強(qiáng)的環(huán)境領(lǐng)域人才成為亟待解決的問題[1-4]。

環(huán)境類專業(yè)的大一新生是一個(gè)較為特殊的群體。在這個(gè)過渡時(shí)期,他們要學(xué)會(huì)適應(yīng)新環(huán)境、養(yǎng)成好習(xí)慣、掌握高效的學(xué)習(xí)方法和先進(jìn)的學(xué)習(xí)理念[5-6],以促進(jìn)后續(xù)階段的專業(yè)課學(xué)習(xí)。因此,本文針對湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)、2020級(jí)環(huán)境科學(xué)與工程大類的大一新生,以其第一門必修基礎(chǔ)課“普通化學(xué)”為例,開展教學(xué)改革探索與實(shí)踐,助力新生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,以期培養(yǎng)符合新工科需求的高素質(zhì)環(huán)境類人才。

1 調(diào)研新生學(xué)情、明確教改目標(biāo)

“普通化學(xué)”課程是環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的一門公共基礎(chǔ)課,覆蓋了“物理化學(xué)”“結(jié)構(gòu)化學(xué)”“無機(jī)化學(xué)”“分析化學(xué)”“有機(jī)化學(xué)”“高分子化學(xué)”和“生物化學(xué)”等課程的部分內(nèi)容,尚存在著知識(shí)多而雜、課時(shí)少等問題,對于教師的“教”和新生的“學(xué)”都是很大的挑戰(zhàn)。此外,“普通化學(xué)”課程是環(huán)境類新生接觸的第一門必修基礎(chǔ)課,提高教學(xué)質(zhì)量對新生盡快適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境具有重要意義。分別對湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)、2020級(jí)環(huán)境科學(xué)與工程大類學(xué)生的第一學(xué)期進(jìn)行學(xué)情調(diào)研,具體內(nèi)容包括:高中時(shí)期的選科情況(是否選擇化學(xué)科目);未選擇化學(xué)科目的具體原因;選擇化學(xué)科目的具體選修內(nèi)容、化學(xué)科目高考分?jǐn)?shù)、化學(xué)科目高考得失原因等。

調(diào)查發(fā)現(xiàn),2019級(jí)和2020級(jí)大一新生中分別有5%(5人)和7%(7人)學(xué)生在高中時(shí)期未選修化學(xué)科目,主要原因是對化學(xué)不感興趣、學(xué)習(xí)比較困難、知識(shí)太多太雜等。在選修化學(xué)科目的大一新生中,兩屆都有60%以上的學(xué)生未選擇有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ);兩屆新生化學(xué)科目高考平均分分別為58分和57分,主要失利原因是知識(shí)太雜、記不住、計(jì)算容易丟分、學(xué)習(xí)較困難、學(xué)習(xí)不扎實(shí)等。歸納起來,大一新生的“普通化學(xué)”課程教學(xué)需要重視以下問題:學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊、學(xué)習(xí)興趣不濃厚、學(xué)習(xí)習(xí)慣需糾正、學(xué)習(xí)方法需改進(jìn)、學(xué)習(xí)目標(biāo)不明確等[5-8]。基于此,在“普通化學(xué)”課程教學(xué)過程中,有必要進(jìn)行教學(xué)改革探索與實(shí)踐。

2 開展教改實(shí)踐、提高學(xué)習(xí)素養(yǎng)

2.1 豐富教學(xué)形式、務(wù)實(shí)因材施教

2.1.1集體課堂教學(xué)

1)靈活教學(xué)方式、強(qiáng)調(diào)一章一法

根據(jù)“普通化學(xué)”課程教材中每章節(jié)的知識(shí)特點(diǎn),采用不同的教學(xué)方法。比如,在講解“緒論”時(shí),采用案例法講授化學(xué)對于材料、工程、能源、環(huán)保、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的重要作用,使學(xué)生正確認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科,培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣,形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);在講授“酸堿解離平衡”一章時(shí),采用比較法講授酸堿理論的發(fā)展過程,并依次分析電離理論、酸堿質(zhì)子理論、酸堿電子理論等,通過對比明確各種酸堿理論的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍;在講解“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”一章中的“多電子原子核外電子排布”的知識(shí)點(diǎn)時(shí),采用課堂練習(xí)法進(jìn)行各種元素原子核外電子分布式練習(xí),熟悉核外電子分布的3個(gè)原理以及補(bǔ)充規(guī)則。因此,通過各種豐富靈活的教學(xué)方式,使每章節(jié)的知識(shí)更加明確、更加生動(dòng),便于學(xué)生及時(shí)掌握知識(shí)要點(diǎn),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和熱情。

2)加強(qiáng)師生互動(dòng)、突出學(xué)生主導(dǎo)

在“普通化學(xué)”課程教學(xué)中,注重師生間的有效互動(dòng),及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。比如,利用“雨課堂”平臺(tái)的在線功能構(gòu)建師生互動(dòng)模式,使學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)反饋學(xué)習(xí)情況,教師能夠隨時(shí)監(jiān)測學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),實(shí)現(xiàn)人人參與的有效互動(dòng)。此外,克服傳統(tǒng)教學(xué)中“以教為主”的弊端,積極探索“以學(xué)為主”的教學(xué)模式,突出學(xué)生的主導(dǎo)作用。在“化學(xué)反應(yīng)方向”“化學(xué)反應(yīng)限度”“化學(xué)反應(yīng)速率”以及“電化學(xué)中電極電勢在化學(xué)上的應(yīng)用”章節(jié),通過問題教學(xué)法和情境教學(xué)法引導(dǎo)學(xué)生開拓思維、積極思考,創(chuàng)造交流和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì);在“無機(jī)化合物”“高分子化合物”以及“生物大分子基礎(chǔ)”等章節(jié),通過翻轉(zhuǎn)課堂提供展示平臺(tái),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

3)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、提高授課效率

針對“普通化學(xué)”課程的學(xué)時(shí)少、知識(shí)多且雜的情況,優(yōu)化調(diào)整具體授課內(nèi)容,提高授課效率。首先,引導(dǎo)學(xué)生查看目錄,歸納整理知識(shí)體系,將知識(shí)概括為7大部分:熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、水化學(xué)、電化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化合物(無機(jī)物、有機(jī)物、生物大分子)以及儀器分析基礎(chǔ)。每章節(jié)的內(nèi)容由基本理論、實(shí)際應(yīng)用、選讀材料、課外讀物以及課后習(xí)題組成?！捌胀ɑ瘜W(xué)”課程的特點(diǎn)在于“普通”,既反映化學(xué)學(xué)科全貌,體現(xiàn)學(xué)科交叉,又注重理論聯(lián)系實(shí)際,關(guān)注研究前沿以及社會(huì)熱點(diǎn),更利于學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬視野、發(fā)展個(gè)性。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,始終要強(qiáng)調(diào)掌握基礎(chǔ)、了解前沿、理解應(yīng)用,并根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況和興趣拓寬知識(shí)。其次,在授課過程中注重講授知識(shí)的來龍去脈,適當(dāng)加入化學(xué)發(fā)展史、化學(xué)人物等介紹,培養(yǎng)學(xué)生的探究思維、探索興趣以及“知其然而知其所以然”的學(xué)習(xí)習(xí)慣。再者,重視引導(dǎo)學(xué)生梳理和總結(jié)知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)性、各章節(jié)間的關(guān)聯(lián)性,使多且雜的知識(shí)條理清晰、融會(huì)貫通,構(gòu)建完整的知識(shí)體系,從而更好地提高學(xué)習(xí)效率。

2.1.2分層次教學(xué)

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,在自主選擇原則下將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小團(tuán)隊(duì),進(jìn)行分層次教學(xué),創(chuàng)造團(tuán)結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)氛圍和互幫互助的學(xué)習(xí)環(huán)境,一方面培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神,另一方面改善學(xué)習(xí)效果。

1)充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和資源

充分利用班級(jí)群或?qū)W習(xí)小團(tuán)隊(duì)群,將每章節(jié)的基礎(chǔ)知識(shí)、重難點(diǎn)、習(xí)題解答等進(jìn)行分享,便于學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況及時(shí)鞏固、查漏補(bǔ)缺。此外,每章節(jié)涉及的補(bǔ)充內(nèi)容,如研究熱點(diǎn)、發(fā)展歷史及進(jìn)程、地位和作用等,及時(shí)分享到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),拓寬知識(shí)視野、增加學(xué)習(xí)興趣。

充分利用線上學(xué)習(xí)資源,滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,使學(xué)生在課余根據(jù)自身情況選擇補(bǔ)學(xué)高中知識(shí)、夯實(shí)目前知識(shí)或者拔高現(xiàn)有知識(shí)。此外,引導(dǎo)學(xué)生使用知網(wǎng)、Elsevier等數(shù)據(jù)庫,搜索與獲取文獻(xiàn)資料,教會(huì)學(xué)生使用文獻(xiàn)編輯軟件、數(shù)據(jù)分析軟件、科研繪圖軟件等。

2)分層次布置課程作業(yè)

“普通化學(xué)”課程作業(yè)分為基礎(chǔ)習(xí)題和拓展習(xí)題兩部分。其中,基礎(chǔ)習(xí)題包括每章節(jié)的課后習(xí)題以及教師提供的補(bǔ)充習(xí)題,要求全體學(xué)生完成,目的是幫助學(xué)習(xí)困難的學(xué)生全面掌握知識(shí)、促進(jìn)學(xué)有余力的學(xué)生及時(shí)鞏固知識(shí)。拓展習(xí)題包括每章節(jié)相關(guān)研究熱點(diǎn)、發(fā)展趨勢、實(shí)際應(yīng)用等方面,屬于拔高訓(xùn)練習(xí)題,目的是讓有興趣的學(xué)生、學(xué)有余力的學(xué)生挑戰(zhàn)自我、激發(fā)學(xué)習(xí)潛能、拓展學(xué)習(xí)視野、啟迪學(xué)習(xí)思維等,學(xué)生根據(jù)自身情況選擇是否完成。

2.2 靈活考核方式、確保學(xué)有所獲

“普通化學(xué)”課程的考核由平時(shí)成績和期末考核兩部分組成。為了促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí),讓不同層次學(xué)生都能獲得學(xué)習(xí)成就感,注重加大平時(shí)成績分值,適當(dāng)增加課外訓(xùn)練分值,并在期末考核中強(qiáng)調(diào)知識(shí)的靈活應(yīng)用。

2.2.1加大平時(shí)成績分值

平時(shí)成績一般由考勤、課堂表現(xiàn)以及課程作業(yè)組成。通過嚴(yán)格課堂紀(jì)律以及采用豐富的教學(xué)形式增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等,能夠保障學(xué)生的考勤率達(dá)到100%。課堂表現(xiàn)主要包括回答問題情況、參與討論情況,根據(jù)學(xué)生相互打分以及教師打分進(jìn)行綜合評(píng)定。課程作業(yè)除了課后習(xí)題以外,適當(dāng)增加查閱文獻(xiàn)和資料等主觀題目,教師根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行評(píng)定。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中用心、專心、細(xì)心,既能掌握更多知識(shí),又能獲得較高課程分?jǐn)?shù)。加大平時(shí)成績分值,能夠使學(xué)生顯著增加學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)效率、增強(qiáng)綜合素質(zhì)。

2.2.2增加課外訓(xùn)練分值

在某些章節(jié)布置科研小論文的課外訓(xùn)練任務(wù),如“金屬元素的存在、來源及用途”“環(huán)境中的有機(jī)污染物”“生活中的熵”等,鍛煉學(xué)生查閱文獻(xiàn)、收集資料能力以及寫作能力,更加強(qiáng)學(xué)生對化學(xué)知識(shí)的理解、鞏固以及靈活應(yīng)用。抽查學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況,如是否學(xué)習(xí)線上課程并完成線上練習(xí)、是否進(jìn)行相關(guān)軟件學(xué)習(xí)、是否進(jìn)行知識(shí)歸納總結(jié)并進(jìn)行查漏補(bǔ)缺鞏固學(xué)習(xí)等。根據(jù)學(xué)生完成情況,教師進(jìn)行評(píng)定,并計(jì)入課程最終考核成績。

2.2.3期末考核中強(qiáng)調(diào)知識(shí)靈活應(yīng)用

打破傳統(tǒng)的“一考定勝負(fù)”,弱化期末考試的分值比重。此外,強(qiáng)調(diào)期末考核內(nèi)容要覆蓋課程全部內(nèi)容,題型要突出主觀判斷和思考、考察學(xué)生對于知識(shí)的理解以及靈活應(yīng)用能力。

3 分析教改成效、總結(jié)教改經(jīng)驗(yàn)

針對湖北理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2019級(jí)、2020級(jí)環(huán)境科學(xué)與工程大類新生進(jìn)行“普通化學(xué)”課程教改成效總結(jié)。從課程成績來看,環(huán)境科學(xué)與工程大類2019級(jí)和2020級(jí)新生的課程平均分均高于往屆學(xué)生,平時(shí)成績中出勤率高、課堂表現(xiàn)積極、作業(yè)完成情況良好;期末考核成績中基礎(chǔ)知識(shí)掌握牢固,主觀題分析比較全面和準(zhǔn)確。從結(jié)課后學(xué)生的學(xué)情調(diào)研結(jié)果看,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)興趣提高了,學(xué)習(xí)習(xí)慣改進(jìn)了,學(xué)習(xí)能力提升了,學(xué)習(xí)目標(biāo)明確了,具體表現(xiàn)為學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)了,不僅及時(shí)鞏固好課堂知識(shí),而且針對知識(shí)重點(diǎn)和難點(diǎn)利用各類學(xué)習(xí)平臺(tái)和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)進(jìn)行強(qiáng)化和拓展;注重對知識(shí)進(jìn)行梳理和歸納總結(jié),善于將知識(shí)由厚變薄、由薄變精、由精變細(xì),直至自我消化。更為難得的是,新生們逐漸開始適應(yīng)大學(xué)生活,端正學(xué)習(xí)態(tài)度,明確自我學(xué)習(xí)目標(biāo),對于后續(xù)課程以及大學(xué)生活充滿信心。此外,通過了解課程前沿?zé)狳c(diǎn)問題等,有些新生主動(dòng)聯(lián)系導(dǎo)師,加入科研團(tuán)隊(duì)開始從事科研方面的學(xué)習(xí)和鍛煉。總的來說,進(jìn)行“普通化學(xué)”課程教改探索和實(shí)踐,幫助新生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)能力、建立學(xué)習(xí)目標(biāo),對于培養(yǎng)符合新工科需求的高素質(zhì)環(huán)境類人才具有重要意義。

4 結(jié)束語

新工科形勢下的人才培養(yǎng)目標(biāo)對于環(huán)境類專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新挑戰(zhàn)、創(chuàng)造了新機(jī)遇,應(yīng)該緊緊圍繞環(huán)境類課程特色、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)生整體素質(zhì)等方面進(jìn)行積極的探索與實(shí)踐。本文以“普通化學(xué)”課程為例,針對大一新生群體,提出了豐富教學(xué)形式、靈活考核方式等一系列教學(xué)改革措施,力求幫助新生適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)生活、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)能力、建立學(xué)習(xí)目標(biāo),以期培養(yǎng)符合新工科需求的高素質(zhì)環(huán)境類人才。在后續(xù)教學(xué)研究中,將會(huì)加強(qiáng)各種教學(xué)手段的融合與統(tǒng)一,完善課程考核機(jī)制,構(gòu)建培養(yǎng)高素質(zhì)環(huán)境人才的教學(xué)模式,讓每位學(xué)生都能學(xué)有所成、受益終身,也將在不同學(xué)科、不同課程、不同知識(shí)系統(tǒng)、不同年級(jí)中交叉使用。