師范專業(yè)認(rèn)證背景下結(jié)構(gòu)化學(xué)課程教學(xué)改革初探*

宋亞嬌，葉近婷，楊 曼，胡 靜，王曉暉，謝艷光

(1 內(nèi)蒙古民族大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院，化學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2 通遼市科爾沁區(qū)大林高中，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

師范專業(yè)認(rèn)證是關(guān)于我國教師教育運(yùn)行發(fā)展中存在問題所作出的頂層制度設(shè)計(jì)[1]，是推進(jìn)教師教育質(zhì)量保障體系建設(shè)、提高師范生教育質(zhì)量的重大戰(zhàn)略舉措[2]。黨的十九大明確提出“新時代”的到來，我國教師教育已走向綜合化、開放化[3-4]，基于“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念的高校師范專業(yè)認(rèn)證工作，能夠幫助師范院校結(jié)合本校師范專業(yè)的辦學(xué)實(shí)際特點(diǎn)，理順師范專業(yè)的發(fā)展思路，從而更好的貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記提出的“辦好人民滿意教育”的高等教育目標(biāo)[5]。

結(jié)構(gòu)化學(xué)是現(xiàn)代物理化學(xué)學(xué)科的重要分支，是研究原子、分子和晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原子和分子運(yùn)動規(guī)律以及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的科學(xué)[6]。在電子結(jié)構(gòu)上，該課程從量子力學(xué)規(guī)律出發(fā)，推演出一般微觀粒子的運(yùn)動規(guī)律、原子和分子中電子的運(yùn)動狀態(tài)以及化學(xué)鍵的本質(zhì)；在幾何結(jié)構(gòu)上，該課程通過數(shù)學(xué)群論等工具，對分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，探討分子空間幾何結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系；基于X衍射等技術(shù)，對晶體的微觀幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，闡明晶體性質(zhì)與內(nèi)部周期性結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)構(gòu)化學(xué)課程最大的特點(diǎn)是內(nèi)容理論性強(qiáng)，邏輯性強(qiáng)，抽象難懂，離實(shí)際生活較遠(yuǎn)。大量的概念、公式、推導(dǎo)和計(jì)算以及傳統(tǒng)的教學(xué)方式容易使學(xué)生覺得課程枯燥無味。因此，在師范專業(yè)認(rèn)證背景下，結(jié)構(gòu)化學(xué)課程結(jié)合課程特點(diǎn)，基于產(chǎn)出導(dǎo)向，深化課程改革，健全評價機(jī)制，旨在培養(yǎng)熱愛邊疆地區(qū)教育事業(yè)、能勝任中學(xué)化學(xué)教學(xué)和班級管理的骨干教師。

1 課程目標(biāo)的修訂

根據(jù)師范專業(yè)認(rèn)證的OBE理念，首先明確了結(jié)構(gòu)化學(xué)課程在培養(yǎng)方案中的支撐要求，根據(jù)支撐要求對原有的課程目標(biāo)進(jìn)行了修訂，將修訂后的課程目標(biāo)細(xì)化、分解，以便落實(shí)、考核和評價，修訂后的結(jié)構(gòu)化學(xué)課程目標(biāo)如下：

(1)掌握實(shí)物粒子的運(yùn)動規(guī)律，掌握量子力學(xué)基本概念、基本原理以及量子力學(xué)處理問題的基本方法和步驟；了解如何用量子力學(xué)方法處理原子體系，掌握原子結(jié)構(gòu)理論；掌握共價鍵理論基本思想，建立常見分子立體結(jié)構(gòu)，掌握分子對稱性理論。(2)學(xué)會自覺運(yùn)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀理論分析和解決原子、分子和晶體體系的具體問題，能夠運(yùn)用量子力學(xué)基本理論知識分析和討論常見化學(xué)問題，為勝任中學(xué)化學(xué)教學(xué)工作奠定知識和能力基礎(chǔ)。(3)在深刻體會(微觀)結(jié)構(gòu)與(宏觀)性質(zhì)的客觀依賴關(guān)系中，獲得本質(zhì)與現(xiàn)象、局部與全局、個體與集體關(guān)系的科學(xué)思想觀和社會價值啟迪，增強(qiáng)科學(xué)精神、職業(yè)素養(yǎng)、社會責(zé)任感以及家國情懷；在分析理論的局限中，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新思維，在問題研討中鍛煉溝通表達(dá)和團(tuán)隊(duì)協(xié)同能力。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 課程目標(biāo)和畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系

實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)需要解決的主要問題包括：(1)結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是研究微觀體系的理論和科學(xué)，注重思維和理解，內(nèi)容抽象，掌握有一定的難度，容在某種程度上抑制了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，需要教師在教學(xué)過程中突出重點(diǎn)、強(qiáng)化輔導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)、加強(qiáng)習(xí)題訓(xùn)練。(2)解決多數(shù)學(xué)生“依賴教師講解、習(xí)慣被動聽課、不善于自主學(xué)習(xí)”等問題。教師要樹立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，通過采用混合式教學(xué)模式，利用線上線下多種學(xué)習(xí)和交流活動，實(shí)現(xiàn)“師生互動、生生互動”，培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、樂于施教的習(xí)慣及自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作意識。(3)解決學(xué)生掌握的理論知識不能與實(shí)際教育教學(xué)相聯(lián)系的問題。講解專業(yè)知識時盡可能多地聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn)生活，在教學(xué)中滲透化學(xué)史、辯證法及化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)等學(xué)科思想與方法，并有效地融入最新化學(xué)前沿與教育教學(xué)知識，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于分析解決化學(xué)教育教學(xué)中的實(shí)際問題，達(dá)到學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。

2 學(xué)習(xí)方法與學(xué)習(xí)成果目標(biāo)的設(shè)計(jì)

從個人職業(yè)規(guī)劃、個人能力素養(yǎng)發(fā)展等方面對學(xué)生強(qiáng)化結(jié)構(gòu)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性，化繁為簡，利用無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)知識降低內(nèi)容的繁復(fù)程度。選擇教學(xué)內(nèi)容應(yīng)突出基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、知識性以及與我校學(xué)生實(shí)際結(jié)合性，讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣。采用預(yù)習(xí)、作業(yè)和課堂模型操作等形式提升課堂活躍度和效率。例如在“等徑圓球的密堆積”學(xué)習(xí)前，教師在學(xué)習(xí)通APP中發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，課堂上讓學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行模型操作，并根據(jù)模型自己總結(jié)各個堆積方式的晶胞等知識點(diǎn)，通過上述活動讓學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動變主動，提高了學(xué)生課堂參與的積極性，在活動中完成了從識記、理解、分析、評估、到應(yīng)用和拓展的學(xué)習(xí)過程，有效地訓(xùn)練了學(xué)生各層次認(rèn)知技能的提升，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。此外，在每章教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，我們安排章節(jié)習(xí)題課，充分培養(yǎng)師范生的表達(dá)能力和教學(xué)能力。章節(jié)習(xí)題課前，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生回顧復(fù)習(xí)本章節(jié)內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)自己的理解和掌握總結(jié)本章的知識點(diǎn)，并形成思維導(dǎo)圖，課堂上發(fā)言，其他學(xué)生可補(bǔ)充，最后由教師總結(jié)。以上方式很好地讓學(xué)生完成了知識的內(nèi)化理解，通過讓學(xué)生初步體驗(yàn)教師角色，提高學(xué)生的教學(xué)技能。

通過結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，根據(jù)課程目標(biāo)學(xué)生應(yīng)具備以下三方面的能力：一是在已經(jīng)學(xué)習(xí)了無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生的原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識得到提升，基本掌握量子力學(xué)方法；二是分析和研究微觀粒子結(jié)構(gòu)，以及分析其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)間關(guān)系的能力得到提升；三是學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到提升，并具備了從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)的專業(yè)知識。

3 教學(xué)方法的改進(jìn)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是化學(xué)專業(yè)必修課程，課程注重思維和理解，內(nèi)容抽象，掌握有一定的難度，傳統(tǒng)的教師板書講授方法容易讓學(xué)生為了考試枯燥記憶進(jìn)而失去學(xué)生興趣。因此，在課程教學(xué)中“以學(xué)生為中心”，變單純枯燥的理論講述轉(zhuǎn)化為以已學(xué)習(xí)的無機(jī)化學(xué)為基礎(chǔ)的條理化、系統(tǒng)化教學(xué)，提高思維能力，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力才是明智之舉。綜上所述，結(jié)構(gòu)化學(xué)課程基于師范專業(yè)認(rèn)證的OBE理念，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容采取不同的教學(xué)方法，廣泛開展探究式、個性化和參與式教學(xué)采用互動啟發(fā)式、任務(wù)驅(qū)動等靈活多樣的教學(xué)方式，以正面引導(dǎo)為主，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，便于學(xué)生更好的理解和掌握知識。例如，在學(xué)習(xí)“德布羅意假設(shè)與物質(zhì)波的證明”后，讓學(xué)生以小組討論的形式總結(jié)宏觀物體和微觀粒子的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、分析、討論、發(fā)言，學(xué)生提供的答案往往不夠系統(tǒng)和全面，這時教師可以引導(dǎo)啟發(fā)，再由學(xué)生嘗試總結(jié)歸納，通過啟發(fā)引導(dǎo)，把更多的探究機(jī)會交給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)知識目標(biāo)的同時又實(shí)現(xiàn)了能力目標(biāo)。小組討論法在結(jié)構(gòu)化學(xué)諸多知識點(diǎn)都有所應(yīng)用，如單電子原子薛定諤方程求解中關(guān)于Φ方程實(shí)波函數(shù)的求解，分子軌道理論中雙原子分子結(jié)構(gòu)分析等。此外，“翻轉(zhuǎn)課堂”也是促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效手段。在“箱中粒子薛定諤方程及其解”的知識學(xué)習(xí)中，課堂上進(jìn)行一維勢箱和三維勢箱薛定諤方程的學(xué)習(xí)后，教師將二維勢箱薛定諤方程的的求解設(shè)置為自學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，制作簡單的課件在課堂講解，最后教師和學(xué)生交流討論。

基于本門課程內(nèi)容抽象、不好理解的特點(diǎn)，教師加強(qiáng)課前準(zhǔn)備工作，弄懂每部分內(nèi)容，以及各內(nèi)容之間的聯(lián)系，理順關(guān)系，由淺入深的講解內(nèi)容；注重與學(xué)生的教學(xué)互動，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，便于學(xué)生理解；某些適合模型演示的內(nèi)容，配合模型操作輔助教學(xué)。此外，結(jié)合課程的特點(diǎn)和教育教學(xué)基本規(guī)律，根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象，教學(xué)中采用課堂集中精講，不斷采用引導(dǎo)式學(xué)習(xí)、激勵式學(xué)習(xí)等創(chuàng)新型教育方法，充分運(yùn)用教學(xué)模型等教學(xué)手段，并在實(shí)際教學(xué)中重視基礎(chǔ)知識和解題技巧的講解，注重實(shí)用環(huán)節(jié)，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。為使學(xué)生及時掌握所學(xué)理論。每章課后布置一些習(xí)題，要求學(xué)生首先自己做，然后教師講解，從而督促學(xué)生消化、吸收所學(xué)知識；教師通過學(xué)生問答或批改、評閱答案，了解學(xué)生對知識的掌握程度。

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程在改進(jìn)教學(xué)方法的同時，進(jìn)行了課程信息化建設(shè)。在學(xué)習(xí)通APP上，我們已經(jīng)上傳了教學(xué)視頻、多媒體課件、章節(jié)習(xí)題、部分期末試題等，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在學(xué)校教務(wù)處網(wǎng)絡(luò)綜合平臺(優(yōu)慕)上也上傳了教學(xué)資料，并設(shè)置了一定數(shù)目的討論題和作業(yè)題，實(shí)時與學(xué)生溝通與交流，解答學(xué)生學(xué)習(xí)過程在存在的問題，增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)效性。加強(qiáng)學(xué)生解題環(huán)節(jié)訓(xùn)練。每一章理論教學(xué)完成后，都有相應(yīng)的習(xí)題布置給學(xué)生，并在學(xué)生自己解題的基礎(chǔ)上，教師講解習(xí)題，讓學(xué)生及時掌握各種題型的解法。此外，我們不斷充實(shí)結(jié)構(gòu)化學(xué)題庫中的習(xí)題量，讓學(xué)生有更多的機(jī)會提高解題能力。

4 考核評價方式的完善

對學(xué)生的學(xué)習(xí)全過程做出比較客觀、全面的評價，發(fā)揮考核評價促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的作用，結(jié)構(gòu)化學(xué)課程將過程性評價與期終考查相結(jié)合，將多種考核評價方式有機(jī)結(jié)合，形成多元化的考核評價體系，發(fā)揮考核評價促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的作用，進(jìn)而提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)化學(xué)課程各環(huán)節(jié)均制定詳細(xì)的評價標(biāo)準(zhǔn)，通過合理的課程評價方式支撐課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成，課程考核方案如下：(1)過程性考核成績：包括單元測驗(yàn)、課堂表現(xiàn)、作業(yè)總結(jié)，占總成績的50%，其中單元測驗(yàn)15%，作業(yè)總結(jié)20%，課堂表現(xiàn)15%。(2)期末考試，占總成績的50%，以閉卷考試方式進(jìn)行，考核內(nèi)容涵蓋課程大綱的全部內(nèi)容，主要考查學(xué)生對結(jié)構(gòu)化學(xué)基本概念和基本理論的理解和應(yīng)用，考試題型主要為選擇題、填空題、判斷題、簡答題、計(jì)算題和綜合素質(zhì)題。課程成績評定和課程目標(biāo)達(dá)成評價方法如表2所示。

表2 課程成績評定和課程目標(biāo)達(dá)成評價方法

5 結(jié) 語

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是師范生重要的核心課程之一，在培養(yǎng)學(xué)生未來教學(xué)能力、學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)會反思能力等方面有著重要作用。本文從師范類專業(yè)認(rèn)證的基本理念出發(fā)，以結(jié)構(gòu)化學(xué)為例進(jìn)行課堂教學(xué)改革探索，以期提高課堂教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，突出專業(yè)特色，為我校化學(xué)專業(yè)認(rèn)證工作打下基礎(chǔ)。