苑立博,劉 捷,李建偉
(河南工業大學 化學化工學院,河南 鄭州 450001)
普通化學課程主要針對土木建筑、機械制造、包裝過程等專業學生,是一門傳統的工科化學基礎課,目的在于使他們掌握化學的基本原理及方法,結合自己的專業進行靈活的運用。如何將普通化學課程的知識體系深入淺出的傳授給學生,使他們在進入自己相關研究領域前獲得相應的化學知識儲備,是目前普通化學課程的一個重要任務。目前該課程存在教材不能與時俱進、課程內容枯燥、缺乏實驗操作、考核方式單一等問題,致使該門課程無法取得良好的教學效果。筆者在教學方面一直從事普通化學的教學工作,在教學上也積累了一些關于此門課程的體會和認識,現針對該課程考核成效多元化問題進行闡述。
普通化學也稱大學化學或基礎化學,主要面向非化學專業學生,是他們的一門化學基礎課,一般在第一學期或第二學期開設,目的是使相關專業的學生掌握基礎的化學知識,能夠利用相應的化學知識去解決和本專業相關的化學問題。該門課程的受眾面非常廣泛,因此如何把普通化學的基礎知識和前沿動態傳遞給新一代的大學生,是十分必要的且具有重要的意義。
但目前普通化學的課程教學中仍然存在一些問題。主要表現為以下幾個方面:(1)授課內容陳舊,授課方式陳舊。化學的發展為我們提出了大量全新的需要解決的科學問題,但目前的授課內容仍然比較陳舊,授課方法依然停留在課堂教學,大量豐富的課外擴展內容沒有引入到課堂中,導致學生積極性不高,出現學生興趣缺乏,上課睡覺、玩手機的情況。(2)理論教學多,實踐教學少。化學是一門實驗科學,除了理論知識的學習外,離不開實驗課程。但是目前授課很大的問題是講的多、想的少、做的更少。(3)考核方式落后。目前我校普通化學課程仍采取期末閉卷考試的考核方式,期末成績占總評成績的100%。學生課程中間的學習情況無法體現,仍然延續高中考前做題、考前突擊的考試模式。學生對所講授內容一知半解,上課積極性不高。正是由于單一的評價方式造成了授課教師評價學生的學習效果時受到了極大的限制,也造成了學生不能掌握應該掌握的相關知識,達不到以學生“學”為導向的現代教學觀。
筆者在普通化學的教學過程中對國內外普通化學的教材進行了歸納、比較,根據不同專業的不同特點,確定了課程體系和課程內容,制定了相應的教學執行大綱。制作了普通化學電子課件,將教學改革成果固化到教學執行大綱和課件中,為教學實踐改革奠定了良好的基礎。
普通化學課程的內容主要涉及傳統無機化學的教學內容,普通化學的教學內容主要分為以下幾個部分:1)化學熱力學基礎:主要講述化學反應的方向以及化學反應的限度。2)四大平衡:主要講述酸堿平衡、沉淀平衡、氧化還原平衡以及配位平衡。3)原子結構及分子結構:主要從微觀角度講述分子及化學鍵的本質。4)元素化學:對常見元素的化學性質進行講述。但除了傳統的無機化學內容外,還應根據不同專業的特點,引入和所教授專業相關的化學知識,引導學生時刻將所學化學知識和專業知識聯系在一起。
以我校機械制造與自動化專業為例,在實際的教學中發現,由于普通化學課程課時較少,導致元素化學部分的學時太少,原子結構和分子結構部分課時偏多。而原子結構和分子結構的相關內容大部分學生在高中已經學習過,而元素部分的內容恰恰是他們所欠缺,并且和相關專業知識聯系最緊密的部分。因此在新的教學內容中,減少原子結構和分子結構部分的內容,增大元素化學部分的學時比例,尤其是增加d區和ds區元素的性質講解,使相關專業的學生盡早掌握相關知識。另外諸如金屬材料的防腐這部分內容,和氧化還原反應聯系在一起,時刻培養學生用化學的觀念、方法去分析、解決本專業問題的思維,從而使學生掌握普通化學的基本方法和理念,培養學生的創新思維和創新能力。
如何使傳統的普通化學課程內容和工科專業所學知識結合,培養學生的創新能力,是目前普通化學教學的一個難點。前沿化學的知識點更新快,課堂教學采用PPT幻燈片,極大的提高了課堂教學效率。同時充分利用網絡空間,鼓勵學生從文獻中汲取自己所需要的知識。
為了充分發揮科研的育人作用,積極推行“科教融合”,以科研帶動教學,以教學促進科研,改變傳統的人才培養模式,切實提高學生實踐能力和科技創新能力。在理論教學中,時刻圍繞用化學思維、方法去解決本專業中的問題這個主線,結合自身學科的前沿領域研究成果,體現教學內容的創新性和前沿性,培養學生的創新思維和創新能力。實踐教學中,圍繞和本專業相關的熱點化學問題,從中選取適合本科生知識、能力的小問題,讓學生自己查閱文獻,設計解決相應問題的實驗過程,從而使學生掌握化學研究的基本方法和基本技能,培養學生的創新能力和自主獲取知識的能力,提高科研探索能力。通過這種參與式、開放式、自主式的教學方法,使學生從被動的“填鴨式”學習,逐漸轉變為主動地“捕魚式”學習,培養了學生興趣,提高了學習主動性,充分體現了以學生為主體的教學理念。通過這樣的實踐過程,將科技創新實踐、科研成果與學生創新創業訓練計劃項目、學科競賽等學生素質提升類項目有機融合。已有大三學生加入筆者實驗室,進行初步的科研研究,發表論文一篇,取得了較好的效果。
為考核學生綜合利用化學解決本專業實際問題的能力,將以往“一次考試定終身”的考核方法進行拆分,改變以往的結果考核模式為過程考核模式。最后的總成績包括平時作業、課堂提問、實驗設計成績、實驗成績和考試成績。1)平時作業:包括隨堂測驗和課后作業成績。在課程開始前所有授課老師統一把該門課程的重點內容、作業、相應評分標準整理好,上課時由任課教師抽取一部分內容為隨堂測驗,及時檢查學生重點內容的掌握情況,根據評分標準給除隨堂測驗分數。課后作業成績,作業上交后按照相應評分標準及時批改,給出作業分數,同時根據作業中發現的問題有針對性的調整上課內容。2)提問分數:課堂上針對本節課程所講授內容隨機提問,督促學生認真聽課,根據學生的回答情況給出相應分數。3)實驗設計成績:鼓勵學生在教師的指導下互相合作,查閱相關文獻,尋找和本專業相關的化學研究的前沿熱點問題,合理設計相關實驗,學習化學的基本研究手段和方法,培養學生的創新能力和自主獲取知識的能力,提高科研探索能力。4)實驗成績:以我校機械制造與自動化專業為例,根據實際專業情況,加入了硫酸亞鐵銨的制備和醋酸解離常數的測定兩個實驗,根據學生的實驗操作和實驗結果給出實驗成績。通過這個兩個實驗的加入,極大的提高了學生學習化學知識的興趣,也培養了學生化學實驗的實際操作能力。5)考試成績。考試形式為閉卷考試,考試的內容減少記憶類型的題目,增大發散型思維的題目,重點考核學生綜合運用化學知識解決實際問題的能力。如上學期的一道題目:高中時期學習過實驗室一般通過二氧化錳和濃鹽酸反應制備氯氣,請通過計算分析為什么使用濃鹽酸?此道題目將高中靠記憶掌握的知識和普通化學新學到的能斯特方程聯系在了一起,充分考察了學生運用化學知識解決實際問題的能力。經過一學期的試點,以我校機械制造與自動化專業為例,學生對該門課程的評價打分明顯高于全校平均水平,取得了較好的效果。
習近平總書記在2018年全國教育大會上強調:評價學校好與壞的根本標準是立德樹人的成效,要努力構建德智體美勞全面培養的教育體系,形成更高水平的人才培養體系。正是由于以上要求,普通化學課程亟待改革,改革的目的就在于:在化學和相應專業交叉內容的優化和整合上,突出化學理念和方法的應用,突出課程內容的基礎性和前沿性;用現代化的教學理念指導教學過程,通過多元化的考核評價方式,更好的評價學生對化學研究的基本概念、基本原理的掌握程度,以及利用化學的基本方法和基本技能解決遇到的實際問題的能力,更好的培養學生在交叉學科的學習能力、實踐能力與創新能力,從而培養出能夠獨立思考、敢于批評、敢于質疑,有創新能力、創新思維的社會需要的時代新人。