面向環(huán)境類專業(yè)的無機(jī)及分析化學(xué)課程教學(xué)改革*

程 穎，董 旭，石碧清，董 冰，于曉東，全玉蓮，紀(jì)獻(xiàn)兵

(1 河北環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程系，河北 秦皇島 066102；2 河北環(huán)境工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理系，河北 秦皇島 066102)

2020年11月22日，習(xí)近平總書記在二十國集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人利雅得峰會(huì)“守護(hù)地球”主題峰會(huì)上講到：“地球是我們的共同家園。我們要秉持人類命運(yùn)共同體理念，攜手應(yīng)對氣候環(huán)境領(lǐng)域挑戰(zhàn)，守護(hù)好這顆藍(lán)色星球[1]?！碑?dāng)前，我國生態(tài)文明建設(shè)正處于壓力疊加、負(fù)重前行的關(guān)鍵期和攻堅(jiān)期。作為環(huán)境類高校，大力培養(yǎng)環(huán)境治理類和環(huán)境污染防治類人才是我們的首要任務(wù)。在眾多環(huán)境治理技術(shù)中，化學(xué)法被認(rèn)為是最有效、最直接的方法之一?！稛o機(jī)及分析化學(xué)》包含無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩部分內(nèi)容，由分散體系、化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡、化學(xué)分析、四大平衡及其滴定分析法等組成[2]，該課程是環(huán)境類專業(yè)大一新生重要的基礎(chǔ)必修課，也是后續(xù)環(huán)境類專業(yè)課及其他課程的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。學(xué)生對無機(jī)及分析化學(xué)課程的學(xué)習(xí)掌握和理解程度將直接影響到后續(xù)其他專業(yè)主干課程的學(xué)習(xí)，進(jìn)而影響專業(yè)人才的培養(yǎng)，因此無機(jī)及分析化學(xué)的學(xué)習(xí)在環(huán)境類高校中具有舉足輕重的地位。

1 《無機(jī)及分析化學(xué)》課程存在的問題

1.1 知識點(diǎn)抽象且繁多，無法激發(fā)學(xué)生興趣

無機(jī)及分析化學(xué)課程一共包括無機(jī)化學(xué)部分和分析化學(xué)部分，涉及的知識點(diǎn)較多且抽象，并且章節(jié)之間相對獨(dú)立，枯雜無味[3]。由于理論課程學(xué)時(shí)有限，在較短的時(shí)間讓學(xué)生接受這些知識難度較大。同時(shí)，教材中含有較多繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算和各類公式，學(xué)生對快速獲取龐大的知識體系具有非常大的挑戰(zhàn)性，對這門課程也很難產(chǎn)生較大的興趣。再者，課程中很少涉及與專業(yè)相關(guān)的知識與理論，學(xué)生體會(huì)不到化學(xué)學(xué)科與所學(xué)專業(yè)的聯(lián)系和生動(dòng)有趣，容易對這門課程的實(shí)用性產(chǎn)生質(zhì)疑，進(jìn)而影響到后續(xù)知識的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，最終導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

1.2 填鴨式教學(xué)模式，無法培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)性

學(xué)生剛邁入大學(xué)校園，還沒正式完成高中生到大學(xué)生身份的轉(zhuǎn)變，學(xué)生的學(xué)習(xí)思維和習(xí)慣大多都還停留在傳統(tǒng)的教學(xué)模式上[4]。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師是演員，學(xué)生是觀眾。由于課程學(xué)時(shí)有限幾乎每節(jié)課都是滿堂灌的形式，教師在課上主動(dòng)灌入各種知識，學(xué)生在課后復(fù)習(xí)并做大量習(xí)題及時(shí)鞏固，這種照方抓藥的教學(xué)方式導(dǎo)致教師是教學(xué)中的主角，并不符合新時(shí)代下國家及社會(huì)對當(dāng)代大學(xué)生的培養(yǎng)要求，并且在教學(xué)中過多注重知識的教育，大大抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，忽略了對學(xué)生各種能力和優(yōu)秀品質(zhì)的教育和培養(yǎng)。這種填鴨式教學(xué)模式也無法適應(yīng)培養(yǎng)環(huán)境治理類和環(huán)境污染防治類人才的需求，更不能滿足新工科背景下對學(xué)生能力的培養(yǎng)的要求。

1.3 按部就班進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課，無法體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力

《無機(jī)及分析化學(xué)》是理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的課程，無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中占有重要的位置[5]。學(xué)生通過無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)技巧，同時(shí)還能從實(shí)驗(yàn)中體會(huì)和理解所學(xué)的理論知識，更能從實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度和科研精神。然而，高中的實(shí)驗(yàn)課幾乎都是老師在課上演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在臺下學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，而大多數(shù)學(xué)生在高中階段的學(xué)習(xí)中并沒有真正動(dòng)手練習(xí)過實(shí)驗(yàn)[6]。大學(xué)實(shí)驗(yàn)課是老師在上課前講授實(shí)驗(yàn)原理后并演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生跟著老師的演示動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，雖然學(xué)生的動(dòng)手能力得到了鍛煉，但是針對實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題學(xué)生并不能在第一時(shí)間內(nèi)解答和積極應(yīng)對，學(xué)生一味的模仿老師的操作，導(dǎo)致自身的創(chuàng)新能力未得到真正的挖掘，也不利于學(xué)生科研精神和科研素質(zhì)的培養(yǎng)[7]。并且無機(jī)及分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均設(shè)置為基礎(chǔ)分析類實(shí)驗(yàn)，基本儀器的使用和規(guī)范操作在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中并沒有體現(xiàn)，對于高中沒有親自動(dòng)手做過實(shí)驗(yàn)的同學(xué)來說，實(shí)驗(yàn)課的過程中更容易出現(xiàn)操作失誤，由于這種操作失誤導(dǎo)致儀器損壞更不利于實(shí)驗(yàn)課的順利開展。

1.4 單一考核方式，無法全面評價(jià)學(xué)生的知識水平

傳統(tǒng)的考核方式是“一卷定乾坤”，學(xué)生的最終成績由卷面成績組成，大多學(xué)生習(xí)慣在考試前突擊，忽略了過程性學(xué)習(xí)。同時(shí)，教師不能實(shí)時(shí)充分地掌握學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況，無法全面評價(jià)學(xué)生的知識水平，也會(huì)影響到后續(xù)課程教學(xué)的開展。在考前突擊，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)“考后即忘”對所學(xué)知識掌握不牢固的現(xiàn)象，也會(huì)影響到相關(guān)課程內(nèi)容的掌握及對專業(yè)知識的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

2 《無機(jī)及分析化學(xué)》課程主要改革措施

2.1 融入課程思政元素或者環(huán)境治理實(shí)例，激發(fā)學(xué)生興趣

2016年，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)：“把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)[8]?！睂⑺枷胝蝺?nèi)容引入到課堂教學(xué)中，不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，增加學(xué)生對教材內(nèi)容的深層次理解，還可以潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生的愛國情操，增添學(xué)生的民族自豪感和歸屬感。將環(huán)境類相關(guān)實(shí)例加入到教學(xué)內(nèi)容中，學(xué)生更能體會(huì)到所學(xué)知識與所選專業(yè)緊密相連、一脈相承，更加深刻清楚所學(xué)知識的重要性，加深對無機(jī)及分析化學(xué)課程的興趣。

表1 《無機(jī)及分析化學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容改革Table 1 The teaching reform of of Inorganic and Analytical Chemistry

在緒論部分，可以向?qū)W生闡述世界化學(xué)發(fā)展史及中國四大發(fā)明在世界發(fā)展中所占的地位[9]。作為中國人我們既要為中國擁有燦爛優(yōu)秀的傳統(tǒng)文化而感到驕傲，同時(shí)也要明白中國在躋身世界前列過程中也碰到不少卡脖子問題和艱難險(xiǎn)阻。我國的基礎(chǔ)科學(xué)研究與發(fā)達(dá)國家相比仍有差距，高端芯片、元器件的發(fā)展依舊受限。2020年美國對華為新的禁令開始生效，芯片斷供讓我們再次體會(huì)到大國要發(fā)展，必須擁有自主產(chǎn)權(quán)的核心高端技術(shù)。大學(xué)生是社會(huì)主義事業(yè)的建設(shè)者和接班人，不僅要勇于承擔(dān)時(shí)代賦予的使命，努力學(xué)習(xí)、開拓思維、大膽創(chuàng)新，更要有鍥而不舍、實(shí)事求是的科研精神，更該為國家富強(qiáng)、民族復(fù)興、人民幸福而努力奮斗。同時(shí)作為環(huán)境專業(yè)學(xué)生，更應(yīng)清楚全球氣候變化和環(huán)境污染給人類帶來的危害和挑戰(zhàn)，中國設(shè)定實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”的時(shí)間較短[10]，作為當(dāng)代青年更該努力學(xué)好自己的專業(yè)知識，用專業(yè)知識解決實(shí)際問題，為“守護(hù)碧水藍(lán)天，共建美麗中國”獻(xiàn)上自己的一份力量。

2.2 教學(xué)多元化激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性

豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源為多元化教學(xué)提供便利的平臺，課程打破了傳統(tǒng)的講授模式，將“線下”(課堂教學(xué))與“線上”(網(wǎng)絡(luò)教學(xué))進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使其優(yōu)勢互補(bǔ)，從而達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化。充分利用超星學(xué)習(xí)通上的無機(jī)及分析化學(xué)課程資源，設(shè)立課前預(yù)習(xí)和課后鞏固短時(shí)間視頻模塊，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。同時(shí)，充分采用翻轉(zhuǎn)課堂模式讓學(xué)生成為課堂教學(xué)中真正的主體，教師學(xué)生互換角色讓其體驗(yàn)課堂教學(xué)中老師的工作，以“小組合作、學(xué)生講授、教師點(diǎn)評”的方式調(diào)動(dòng)學(xué)生參與教學(xué)的積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和交流表達(dá)能力。

2.3 增設(shè)多樣式實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性

《無機(jī)及分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)大多設(shè)置為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均為常見的溶液的配制與標(biāo)定，學(xué)生無法體會(huì)到實(shí)驗(yàn)課與生活實(shí)際及專業(yè)之間的聯(lián)系。同時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)條件限制，大部分同學(xué)在高中并未動(dòng)手做過實(shí)驗(yàn)，對于常見儀器的規(guī)范使用及細(xì)節(jié)注意事項(xiàng)并未真正掌握，實(shí)驗(yàn)課程中相關(guān)內(nèi)容也并未體現(xiàn)。學(xué)生在沒有前期基礎(chǔ)上直接做實(shí)驗(yàn)，不僅會(huì)耽誤實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，還會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。因此，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)將“化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器操作及標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制”內(nèi)容加入其中并排在首位，學(xué)生在充分掌握并熟悉容量瓶、移液管、吸量管等玻璃儀器的規(guī)范操作后，更有利于后續(xù)實(shí)驗(yàn)的開展，也能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性。同時(shí)，為了和環(huán)境類專業(yè)培養(yǎng)方案及培養(yǎng)目標(biāo)貼合，打破傳統(tǒng)的單一溶液配制和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)—學(xué)生只了解到需要用的溶液配制和標(biāo)定方法，但并未真正理解和體會(huì)到所配溶液的用途。緊扣所學(xué)專業(yè)和生產(chǎn)生活實(shí)際，設(shè)置與學(xué)生專業(yè)和生活實(shí)際相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如“食品總酸度的測定”“生活用水總硬度及鈣鎂含量的測定”“土壤中腐殖質(zhì)含量的測定”“污水中化學(xué)需氧量(COD)的測定(高錳酸鉀法)”等，使學(xué)生能夠舉一反三地將所學(xué)知識應(yīng)用于專業(yè)內(nèi)容及實(shí)際問題的解決，也讓學(xué)生領(lǐng)悟到生活與所學(xué)的知識相互滲透、相互聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)還設(shè)置一定量的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)“廢水中Cr(VI)的檢測和去除”“植物中某些元素的分離與鑒定”，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和探究能力。教師只提供選題范圍，學(xué)生自行查閱文獻(xiàn)資料，小組討論后制定實(shí)驗(yàn)方案，按照實(shí)驗(yàn)方案自行進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并會(huì)處理在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，最后通過數(shù)據(jù)處理、分析數(shù)據(jù)總結(jié)反思，這樣的實(shí)驗(yàn)方式學(xué)生不僅收獲了知識、萌生了科研意識、提高了探究能力，而且體驗(yàn)了團(tuán)隊(duì)合作的樂趣。

表2 《無機(jī)及分析化學(xué)》實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革Table 2 The experimental content reform of Inorganic and Analytical Chemistry

2.4 多元化評價(jià)體系促進(jìn)學(xué)生綜合能力提升

打破傳統(tǒng)“一卷定乾坤”限制學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力的發(fā)展和忽視學(xué)生在教學(xué)中主體作用的考核模式，提出側(cè)重于提升學(xué)生綜合能力的評價(jià)體系。為了讓學(xué)生重視理論課過程的學(xué)習(xí)，設(shè)置階段性測驗(yàn)，任課教師針對每章的知識內(nèi)容，在學(xué)習(xí)通上建立客觀題，并要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)作答并由學(xué)習(xí)通自動(dòng)批閱。最后將學(xué)生自主預(yù)習(xí)、參與課堂的程度、階段性測試以及實(shí)驗(yàn)課上實(shí)際動(dòng)手操作能力記入成績考核，形成“自主預(yù)習(xí)+課堂表現(xiàn)+作業(yè)+階段性測試+實(shí)驗(yàn)操作+考試”的更科學(xué)、完整、系統(tǒng)地評價(jià)學(xué)生的學(xué)業(yè)成績的多元化考核體系。多元化考核體系的建立有助于教師改進(jìn)教學(xué)方法，更有助于促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升和環(huán)境類專業(yè)人才的培養(yǎng)。

圖1 無機(jī)及分析化學(xué)課程多元化考核組成及比例Fig.1 Composition and proportion of diversified assessment of inorganic and analytical chemistry courses

3 結(jié) 語

《無機(jī)及分析化學(xué)》是環(huán)境類專業(yè)重要的入門基礎(chǔ)課，本文結(jié)合環(huán)境類專業(yè)特色和《無機(jī)及分析化學(xué)》課程特點(diǎn)，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)模式、增設(shè)多樣性實(shí)驗(yàn)和實(shí)施多元化評價(jià)體系的具體教學(xué)舉措，探索適合環(huán)境類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升，以期滿足新時(shí)代國家和社會(huì)對環(huán)境類專業(yè)人才培養(yǎng)的需求。