材料專業(yè)《無機(jī)化學(xué)》課程教學(xué)模式的改革探索

李芹　董麗敏　湯卉

摘 要：《無機(jī)化學(xué)》課程是無機(jī)非金屬材料專業(yè)本科生的一門通識(shí)必修課。文章針對(duì)目前無機(jī)化學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀，從材料科學(xué)與工程專業(yè)角度，闡述了該課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面改革的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。旨在貫徹以生為本的理念，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：無機(jī)化學(xué)；課程；本科教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2017）03-0104-03

引言

《無機(jī)化學(xué)》是無機(jī)非金屬材料專業(yè)本科生的一門通識(shí)必修課。該課程涉及無機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)過程，主要包括基礎(chǔ)理論和元素理論兩大部分，主要介紹原子結(jié)構(gòu)、元素周期性、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)等概念、原理及元素化學(xué)知識(shí)。

該課程與高中化學(xué)課程相銜接，但在廣度與深度上較之中學(xué)化學(xué)都有較大的提高和擴(kuò)展，具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)用性，課程通常開設(shè)在第一學(xué)期，對(duì)于幫助學(xué)生進(jìn)入大學(xué)角色，了解大學(xué)課堂，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，鞏固專業(yè)學(xué)習(xí)思想具有重要的影響。無機(jī)化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果不僅直接影響學(xué)生對(duì)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)，對(duì)培養(yǎng)人才的思維模式及知識(shí)體系的構(gòu)建起著非常重要的作用。[1]

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析、解決一般無機(jī)化學(xué)問題的能力，我們對(duì)《無機(jī)化學(xué)》課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了分析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式等方面進(jìn)行了積極的探索。

一、《無機(jī)化學(xué)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀

目前在高等院校《無機(jī)化學(xué)》的教學(xué)過程中，存在著不利于學(xué)生提高科學(xué)素質(zhì)的一些問題，主要包括以下幾方面：

（一）教學(xué)內(nèi)容缺乏針對(duì)性

傳統(tǒng)的無機(jī)化學(xué)教學(xué)存在著內(nèi)容多、課時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容脫離生活等問題，導(dǎo)致學(xué)生考試前突擊背筆記，專業(yè)技術(shù)知識(shí)與解決實(shí)際問題嚴(yán)重脫節(jié)。同時(shí)，對(duì)于剛從高中考入大學(xué)的大一新生來說，突然在有限學(xué)時(shí)內(nèi)掌握內(nèi)容龐雜且理論性較強(qiáng)的無機(jī)化學(xué)課程，很容易產(chǎn)生畏難情緒而喪失學(xué)習(xí)興趣。

（二）教學(xué)方法相對(duì)枯燥

無機(jī)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)較多，內(nèi)容抽象，學(xué)生理解起來較為困難，按照傳統(tǒng)的授課方式，花費(fèi)大量時(shí)間在板書上，尤其是一些板書難以表示的內(nèi)容，比如原子、分子的結(jié)構(gòu)及固體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)幾個(gè)章節(jié)的內(nèi)容，會(huì)涉及到原子軌道、電子云、分子的空間結(jié)構(gòu)、晶體的結(jié)構(gòu)等，由于缺少形象生動(dòng)的描述，會(huì)使學(xué)生難以理解而失去學(xué)習(xí)的興趣。

（三）考核方法單一

傳統(tǒng)的考核方式強(qiáng)調(diào)結(jié)果考核，造成學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)不積極，期末考試前突擊復(fù)習(xí)，很難全面、公正、真實(shí)地反映學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)狀況。

針對(duì)無機(jī)化學(xué)課程存在的一些問題，有必要對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革。因此，為了適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的要求，我們提出對(duì)現(xiàn)有無機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法進(jìn)行改革，根據(jù)無機(jī)非金屬材料專業(yè)特點(diǎn)，研究符合無機(jī)非金屬材料專業(yè)的新的無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)模式并更新教學(xué)內(nèi)容，使之適應(yīng)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。這對(duì)于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對(duì)于提高本科教學(xué)水平具有十分重要的意義。[2]

二、教學(xué)內(nèi)容的改革措施

針對(duì)哈爾濱理工大學(xué)無機(jī)非金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)和培養(yǎng)計(jì)劃，《無機(jī)化學(xué)》課程選用天津大學(xué)顏秀茹編寫的《無機(jī)化學(xué)》作為教材。

（一）教學(xué)內(nèi)容更注重方向性

在保持課程整體性、系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合無機(jī)非金屬材料專業(yè)的特點(diǎn)，選取教學(xué)內(nèi)容，在突出知識(shí)主線的前提下，把教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)知識(shí)緊密結(jié)合起來。在內(nèi)容的講授上，結(jié)合本專業(yè)老師在無機(jī)非金屬材料方面的研究成果，積極引入與推介前沿學(xué)科的新思想、新觀點(diǎn)，使學(xué)生開闊眼界，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)的能力。例如，在講授化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室溶液中進(jìn)行的多相反應(yīng)，強(qiáng)調(diào)攪拌、或者超聲等方法等的意義。

（二）教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)精簡(jiǎn)

無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容多，但理論課時(shí)只有48學(xué)時(shí)，因此，根據(jù)學(xué)生的具體情況，專業(yè)特點(diǎn)及后續(xù)課程需要，從宏觀上對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行把握，在講授該課程時(shí)對(duì)教材中的內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膭h減，使教學(xué)內(nèi)容詳略得當(dāng)。

化學(xué)反應(yīng)的方向、速率及限度（10學(xué)時(shí)）：主要講授熱力學(xué)基本概念、吉布斯自由能及其計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性、吉布斯自由能和平衡常數(shù)的關(guān)系、化學(xué)平衡及其移動(dòng)；反應(yīng)速率的基本概念及其影響因素。酸堿反應(yīng)和沉淀反應(yīng)（8學(xué)時(shí)）：主要講授酸堿理論、解離平衡及解離常數(shù)、稀釋定律、離子濃度計(jì)算、解離平衡移動(dòng)、同離子效應(yīng)、緩沖溶液、鹽類水解、難溶電解質(zhì)的溶度積規(guī)則、沉淀溶解與轉(zhuǎn)化。氧化還原反應(yīng)（6學(xué)時(shí)）：主要講授氧化還原反應(yīng)配平、原電池、能斯特方程、電極電位的應(yīng)用。物質(zhì)結(jié)構(gòu)（18學(xué)時(shí)）：主要講授原子光譜及能級(jí)、核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、核外電子排布及元素周期律、元素性質(zhì)與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系、價(jià)健理論、雜化軌道理論、分子軌道理論、分子間力和氫鍵、晶體及其基本類型、離子晶體、非離子晶體、離子極化、配位化合物、配位化合物的價(jià)健理論、配位化合物在水溶液中的穩(wěn)定性。元素概論（6學(xué)時(shí)）：主要講授鹵素、氧族元素、氮族元素、過渡元素通性及鐵鈷鎳。[3]

從教學(xué)內(nèi)容可以看出，本課程的基本概念、基本定律較多，公式較多，計(jì)算量較大，而且章節(jié)之間的銜接性較大，比如化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度引入了吉布斯自由能和平衡常數(shù)，而緊接著酸堿反應(yīng)、沉淀反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)等部分的內(nèi)容都需要這部分的知識(shí)作為基礎(chǔ)。一旦學(xué)生掌握不好前面的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)后續(xù)知識(shí)點(diǎn)的理解就有困難，以至于失去對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣。因此，針對(duì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，在教學(xué)過程中選擇合適的教學(xué)方法和手段調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是非常重要的。[4]

三、教學(xué)方法的改革實(shí)施

在教學(xué)過程中，針對(duì)不同的內(nèi)容選用不同的教學(xué)方法。做到精講、略講和自學(xué)相結(jié)合。對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容采用精講多練的方式，對(duì)基本知識(shí)體系講深講透。對(duì)于與中學(xué)化學(xué)內(nèi)容重復(fù)的部分（如化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系、部分化學(xué)反應(yīng)原理）采用學(xué)生自學(xué)和教師略講的形式。對(duì)于有的知識(shí)點(diǎn)，后續(xù)課程（如物理化學(xué)、結(jié)晶學(xué)等）會(huì)深入學(xué)習(xí)的，做到“點(diǎn)到為止”。對(duì)于內(nèi)容龐雜、易于理解難于記憶的元素化學(xué)部分，采用學(xué)生自學(xué)教師概括總結(jié)，打破原有元素化學(xué)的知識(shí)結(jié)構(gòu)編排，把眾多化學(xué)元素按性質(zhì)分為幾個(gè)元素群，對(duì)每一元素群重點(diǎn)講述元素及化合物的通性和變化規(guī)律，提高授課效率，使學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)化。

由于課程中知識(shí)點(diǎn)繁雜、概念及公式多，為了幫助學(xué)生記憶和理解，我們及時(shí)對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，及時(shí)提升教學(xué)效果。

（一）板書教學(xué)結(jié)合多媒體教學(xué)

制作無機(jī)化學(xué)課程的課件，采用現(xiàn)代化教學(xué)手段，利用多媒體結(jié)合板書進(jìn)行該課程的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教學(xué)手段和傳統(tǒng)優(yōu)良教學(xué)方法的結(jié)合，突出了教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對(duì)于課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，要放慢上課的節(jié)奏，主要采用板書的形式，讓學(xué)生跟著老師的思路聽課。而對(duì)于板書難以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，如原子、分子的結(jié)構(gòu)及固體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)幾個(gè)章節(jié)中涉及到的原子軌道、電子云、分子的空間結(jié)構(gòu)、晶體的結(jié)構(gòu)等采用多媒體的形式，利用多媒體課件中的動(dòng)畫、圖片、視頻的形式展現(xiàn)出來，使學(xué)生更好的理解知識(shí)點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，在使用多媒體課件時(shí)也注意與板書寫結(jié)合，避免單純使用多媒體課件而造成學(xué)生記不下筆記，所學(xué)知識(shí)來不及消化吸收等問題。

（二）啟發(fā)式教學(xué)，注重師生互動(dòng)

在教學(xué)過程中提出問題，采用學(xué)生分組分析討論的形式，提高學(xué)生解決問題的能力，活躍課堂氣氛，增加師生的課堂互動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。根據(jù)課程內(nèi)容，組織和引導(dǎo)學(xué)生，對(duì)比、歸納，揭示無機(jī)化學(xué)的內(nèi)在規(guī)律。就學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題，組織課上分析討論，培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解和歸納能力。[5，6]

將簡(jiǎn)單易學(xué)的章節(jié)，布置為自學(xué)內(nèi)容，對(duì)于難以理解的知識(shí)點(diǎn)重點(diǎn)講述。同時(shí)，考慮到學(xué)生為大一新生，由于習(xí)慣了高中期間老師主導(dǎo)學(xué)習(xí)，大一新生往往在學(xué)習(xí)上存在很大的惰性，很大程度上依賴教師，因此，為了增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自學(xué)能力，鼓勵(lì)學(xué)生自己做簡(jiǎn)短課件，將自己學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，然后自己作老師以授課方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，其他同學(xué)可以對(duì)其提問和討論。逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

注重師生互動(dòng)，課堂上提出問題，引導(dǎo)學(xué)生回答，通過提問讓學(xué)生參與到課堂中。比如，氧化還原反應(yīng)中關(guān)于氧化還原方程式的配平，教師先舉例講解，強(qiáng)調(diào)步驟及注意事項(xiàng)。再由學(xué)生進(jìn)行課堂練習(xí)，可選擇由一至兩名學(xué)生在黑板上練習(xí)，其他學(xué)生在作業(yè)紙上完成。通過學(xué)生的完成情況，檢查學(xué)生的掌握程度，發(fā)現(xiàn)容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，并及時(shí)強(qiáng)調(diào)和指正。

（三）課后作業(yè)及答疑

《無機(jī)化學(xué)》課程涉及到的基本概念、公式較多，需要大量的計(jì)算，因此，布置一定量的課后習(xí)題，并就學(xué)生普遍難以理解的習(xí)題進(jìn)行課上講解，使學(xué)生能夠及時(shí)鞏固和提高對(duì)課上所學(xué)基本概念、基本定律的理解和應(yīng)用能力。同時(shí)，隨機(jī)抽取學(xué)生對(duì)已做作業(yè)進(jìn)行講解，根據(jù)學(xué)生作業(yè)完成情況和講解情況評(píng)定作業(yè)成績(jī)。這樣，在一定程度上可以減少作業(yè)的抄襲，提高作業(yè)完成質(zhì)量。另外，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況適當(dāng)設(shè)置注重能力考核、綜合程度高的作業(yè)，以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。使教學(xué)中教師的“教”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)的“學(xué)”。通過無機(jī)化學(xué)涉及的基本原理，結(jié)合國家相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策、環(huán)保要求和市場(chǎng)需求等，讓學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，理解無機(jī)化學(xué)的具體應(yīng)用及其改進(jìn)策略，在這個(gè)過程中強(qiáng)調(diào)協(xié)作意識(shí)、文獻(xiàn)檢索能力以及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

四、考核方法的改革實(shí)施

實(shí)行多形式多階段的考核方式。考試方式從結(jié)果考核向過程考核轉(zhuǎn)變，采取學(xué)習(xí)過程的階段性考核和和期末閉卷考試相結(jié)合的方式，鼓勵(lì)學(xué)生注重學(xué)習(xí)的效果和課程學(xué)習(xí)中能力的培養(yǎng)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供目標(biāo)指向，有利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。[7]

成績(jī)包括期末考試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)、課堂表現(xiàn)），不再以一張?jiān)嚲矶ǔ煽?jī)。平時(shí)布置注重能力考核、綜合程度高的課后作業(yè)，來引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；隨堂作業(yè)能加強(qiáng)和督促學(xué)生及時(shí)認(rèn)真復(fù)習(xí)所講授知識(shí)點(diǎn)，以督促學(xué)生學(xué)習(xí)，檢查其學(xué)習(xí)效果。課堂表現(xiàn)包括學(xué)生的出勤、回答問題情況、討論情況及課堂筆記記錄情況。為了營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，要求學(xué)生記課堂筆記，并將課堂筆記記錄情況作為平時(shí)成績(jī)的一部分進(jìn)行記載；通過多種方式在課上課下督促和檢查學(xué)生記筆記。課程的基本原理及基本知識(shí)的考察主要是通過期末考試閉卷方式進(jìn)行考核。期末考試成績(jī)所占總成績(jī)比例為70%，平時(shí)成績(jī)（包括作業(yè)、課堂表現(xiàn)）占總成績(jī)的比例為30%。這樣有利于學(xué)生在平時(shí)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握。

五、結(jié)束語

總之，根據(jù)哈爾濱理工大學(xué)無機(jī)非金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)方案和培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合無機(jī)化學(xué)課程的特點(diǎn)以及材料專業(yè)的科研優(yōu)勢(shì)，我們對(duì)無機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式進(jìn)行了改革與創(chuàng)新，取得了良好的效果。在教學(xué)過程中，我們深切的認(rèn)識(shí)到要上好一門課，不僅需要教師有認(rèn)真的教學(xué)態(tài)度、深厚的專業(yè)知識(shí)，還需要科學(xué)的教學(xué)方法。

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