“科學—技術—社會—環境”教育理念滲透在《無機及分析化學》教學中的探索*

張婷婷，任 穎

(山西師范大學化學與材料科學學院，山西 臨汾 041000)

“科學—技術—社會—環境”(STSE,Science、Technology、Society、Environment)教育是STS教育和環境教育的融合, 是一種新型培養創新性人才的教育模式。2018年國家提出要開展跨學科研究[1-2]，STSE教育理念就涉及了多個學科，積極實施這一理念，有利于高素質人才的培養。我校在教學改革的相關文件中明確指出，要 “繼續深化以課堂教學改革為突破口的人才培養模式改革”，從而“推動價值塑造、知識傳授、能力培養‘三位一體’的人才培養目標全面落實”[3]。所以培養學生的創新精神、創新意識、創新思維、創新能力為目的的教育，STSE教育的重要性已為越來越多的人所認識。

1 《無機及分析化學》專業公共基礎課的教學現狀

《無機及分析化學》是生物學專業在大學一年級第一學期開設的一門公共基礎課。作為基礎課，首先是學習基礎理論和相關實驗，在此基礎上，培養學生發現問題和解決問題的能力，特別是利用化學知識去解決生物學中的相關問題。采用良好的培養模式有助于學生創新思維和能力的培養。但是在實際教學過程中，學生認為不是專業課，重視程度不夠。教師往往存在著僅重視科學知識傳授而忽略科學態度、科學精神、人文素養等的培養問題。另外大學一年級學生的化學基礎參差不齊，甚至有的學生在高二以后就沒有學習過化學，所以學習吃力，學習興趣不高。因此在本課程中探討人才培養模式的教學改革工作勢在必行。《無機及分析化學》的教學內容涉及到科學、技術、社會、環境等，與STSE教育理念十分吻合，采取恰當有效的教學措施將會顯現出較好的教學效果。

2 STSE教育理念滲透在《無機及分析化學》教學中的意義

大學教育是創新性人才培養的重要階段。《無機及分析化學》在生物專業可以說是一門交叉課程，培養綜合素質的理念十分重要。目前此課程教學內容多[4-5]，涉及的領域廣，然而就一個學期的學習時間，時間緊，緊任務中重，教學內容很難引起學生共鳴，從而失去學習興趣和主動參與課堂的熱情。將STSE教育理念滲透在教學中尤為重要。STSE教育從生活中遇到現象為引導，將課本中的理論知識應用到實際生活中，解釋實際問題，這樣容易引起學生學習興趣，還可以提高學生學以致用的意識和能力。將科學知識與生活、科研聯系起來，是該理念的目的，也是培養大學生各方面素養和能力的體現，是創新人才的培養模式[6]。

3 STSE教育理念在《無機及分析化學》教學中的教學策略

以STSE教育理念為指導，計算化學知識為基礎，互聯網技術教學為手段，虛擬仿真實驗為實踐，在《無機及分析化學》教學中采用互聯網技術，結合科學前沿，多角度進行人才培養模式探索，具體教學策略如下。

3.1 結合互聯網教學模式

互聯網正在推動教育的開放創新[7]，如網絡教學、慕課、微課程等多樣的教學方式。特別是疫情期間結合互聯網教學模式，可以把相關知識用適合學生的方式呈現給學生。筆者在超星泛雅平臺上建立了《無機及分析化學》課程的線上學習內容，起到課前預習，課后復習和檢測的目的。線上的簽到、選人、搶答、討論等活動內容，使學生學習主動性明顯增強，也可以督促學生的學習。

3.2 重視教學與科研相結合

教學過程中積極以先進的科學技術、最新的科研成果等作為引入點，有利于提高學生的學習興趣。結合自身的科研方向，將計算化學結合《無機及分析化學》課程培養學生科學素養。一個與眾不同的介紹能吸引學生的注意力，同時又能使學生對教學內容有所了解。一個形象的表述能勾起學生對該課程學習的巨大興趣，這樣就能能讓學生積極主動的投入到教學內容的學習中去。例如結合計算化學的優勢，結合生物專業學生熟悉的DNA、蛋白質結構與性質，通過相關軟件設計一個計算小視頻。如有關化學合成的非天然堿基對DNA識別過程，引出化學在超分子層次上的定義，這樣會使化學的概念更加豐富，而且與生物學更加息息相關。

3.3 重視教學與實踐應用結合

單純講解一些化學理論知識容易使學生學習無目標和興趣低下，此時老師在上課的時候通過在相關知識點上引入一些生活中或是會熱點問題，利用現代手段制作的小視頻或小動畫，給學生展示，以提高學生的學習熱情。例如，在講解化學平衡時，將日常生活中存在的化學平衡的例子，如交警用儀器測司機是否酒駕，菠菜炒豆腐，生物體中的穩定pH，都可以用化學平衡的原理來解釋。此外，在周末、假期、科技活動月給學生提供一些參觀本校科研平臺，或是相關科技展、工廠、檢測機構等的機會，讓學生了解與專業相關的研究動態，提高學習興趣和動力。另一方面，結合虛擬仿真平臺，設計一些綜合實驗[8]。在設計實驗中，可以以研究課題為基礎，吸引更多更優秀的學生加入研究課題組，從小實驗逐步過渡到前沿性實驗，逐漸培養學生主動探索和動手能力。

3.4 加強課程思政與教學內容的融合。

課程思政在提升學生人文素質方面起到十分重要的作用。積極開發《無機及分析化學》中課程思政點，有利于學生的身心發展。其中將化學史滲透在《無機及分析化學》理論教學中是其中一種方式。科學的進步離不開科學家的努力奮斗，將他們的真實科研經歷滲透到教學內容中，不僅可以極好地調節上課的節奏，改善課堂氣氛，同時讓學生感受到科學精神，有利于學生建立人生的標桿。比如在介紹原子軌道近似能級圖時，引入我國著名科學家徐光憲院士總結的n+0.7l規則；在講授碳酸鈉的工業制備時，介紹候德榜先生創造性地將制堿和合成氨工業結合起來發明了“聯合制堿法”，以及他們的偉大的科研人生，這就無形為學生樹立了榜樣，培養了愛國情懷。

3.5 采取分類教學模式

分類教學模式應用在《無機及分析化學》教學中以提高實踐能力[9]。分類教學通俗說也可以是因材施教，但是具體做法有待提高。不同專業的學生一直采用這種教學理念。但對生物學專業學生來說，雖是同一個專業，但由于全國各地高考科目有所不同，中學階段有的學生并未選修化學課程，所以化學基礎明顯不同，所以采取分類教學更有必要。具體的方法可以采用問題導向，不同難度的問題讓不同基礎的學生作答。我們還應意識到，學生基礎雖然不同，但肯定有各自的特點待于發現，這樣學生將會發現自我價值。要實現這一教學目標，以畢業要求為目標，反向設計，針對不同基礎的學生精心分類設置課堂內容和檢測習題，潛移默化提升學生學習能力。

3.6 加強與知名院校的合作與交流

創新型人才的培養是一項復雜的系統工程，授課教師需要不斷參加教學改革會議，積極向一流大學學習培養模式，提高教學能力，改進教學手段和方法。目前已經和北京師范大學化學學院建立良好的線上和線下溝通機制，不定時向有關專家請教教學經驗，同時學習先進的教學方法以及虛擬仿真平臺的使用。

從以上討論看出，以STSE教育為指導，通過以上幾種方法可以多維度培養學生的綜合素質。特別是部分教學內容采用線上教學后，一些簡單的知識放在課前讓學生主動完成，同時向學生提供更多豐富的學習資源，上課時加強學生之間，師生之間的交流和討論。其他的綜合實驗也是類似的目的，教學內容不再是簡單的講解，而是提出問題或是幫助學生在解決問題中去鞏固知識。線上線下融合、實驗中的參與可以使得課堂質量提升，學生學習能力和創新能力也不斷提升，新課堂的主要活動如圖1所示。

圖1 新課堂的主要活動

4 結語

STSE教育滲透在《無機及分析化學》的教學改革中，體現了以學生為中心的教育任務，讓學生認識到科學、技術、社會、環境四個要素密切相關。在具體教學過程中發現STSE教育理念的實施，學生的學習態度明顯改變，對于部分化學基礎薄弱的學生來說，學習主動性增加，提高學生科學素養和創新能力的作用已有所顯現。本文涉及的一些STSE教育實踐方法，在以后的教學中將進一步優化，相信將會在全面培養學生素質方面發揮更大的作用。