機電工程類專業《無機及分析化學》課程的教學思考*

張海霞，李大枝，范傳剛，吳宗緒

(1.濱州學院化工與安全學院，山東 濱州 256603； 2.濱州大有新能源開發有限公司，山東 濱州 256600)

《無機及分析化學》是機電工程類專業,如機械設計制造及其自動化、飛行器制造工程、車輛工程、飛行器設計與工程等的學科基礎課程。該課程主要內容包括化學基本原理(化學熱力學和動力學)、四大平衡及化學與社會和生活，是化學學科的一個分支，也是起步最早的分支。近年來，隨著學科領域的發展和學科交叉的增強，越來越多的理工科專業，如土木建筑、生物制藥、環境與能源等，將無機及分析化學作為基礎平臺課程[1-3]。非化學類專業學生通過化學基本知識和基本原理的學習，能夠促使學生充分認識到化學基礎知識在機械設計制造及其自動化等領域的重要作用。與此同時，可以有效提高非化學類專業學生的化學素養，更重要的是可以有效增強學生的環境保護、社會責任感和科研情懷及愛國意識。

調研發現，該專業學生的學科背景復雜、基礎知識差異大、對非專業課的認識欠缺等，導致課程在開展過程中遇到了一系列“痛點”問題：1)為什么學，即教學內容如何與專業知識建立聯系；2)學什么，即教學內容如何實現系統化；3)怎么學，即教學內容如何激發學生學習興趣。針對這一客觀情況，結合課程組多年的教學實際和教學經驗，發現該課程的授課方式與化學專業應有明顯的區別。課程團隊成員從整合教學內容[4]、改進教學方法[5]、培養學生興趣[6]等方面對課程的教學過程進行了深入的思考探索，力爭有效解決“痛點”問題。

1 “痛點”問題解決措施

1)構建“知識橋”，將《無機及分析化學》基礎知識和原理與機電工程類專業課程有機銜接。

化學是一門日常生活中必不可少的實用學科，與人類的關系非常密切。例如，人們每天都在使用的化妝品、洗護用品，食物中的防腐劑、抗氧化劑，衣物的印染等等。但對于機電工程類專業來說，他們的專業和化學知識又存在怎么樣的聯系，為什么機電工程類專業還要學習化學。這也是大部分該專業學生在上課起始都會考慮的問題。這個問題具有很重要的影響，一旦學生認為學這門課沒有用，那自然會使學習效果較差，所以在緒論部分應該先向學生明確學習這門課程的目的，以及和專業課之間的必然聯系，要具體到實際生產案例，讓學生深刻認識到為什么學[7]。然而，目前我們學院講授無機及分析化學的教師均為化學專業出身，對機電工程類專業了解較少或者淺顯，在課程講授過程中很容易輕視了課程知識點和專業知識點之間的銜接，不能很好的為機電工程類專業學生理解為什么學打好基礎。

針對此問題，我們從知識傳授者——教師和知識接受者——學生兩個落腳點搭建“知識橋”。首先，認真分析機電工程類專業的學科發展情況和發展定位。通過研討分析《無機及分析化學》在整個專業體系中的地位和作用，明確在不同專業的授課內容，以及相同內容所需的深度和廣度，進而確定教學知識重點。在此基礎上，制定適宜本專業學生的課程標準，并且給學生指定合適的教材。對比選用了化學工業出版社的《簡明工科基礎化學》教材，此教材針對非化學專業的化學課時少的特點，對教學內容進行精改，希望在有限學時內，讓學生更多的、高效的吸收到有用的知識。其次，通過大量查閱資料文獻，與此專業類教師進行交流等方式廣泛了解相關專業知識，尋找《無機及分析化學》與專業知識的銜接點，搭建“知識橋”，能夠很好的將化學原理運用到專業知識中。此外，學生也是很好的信息提供者。《無機及分析化學》是大一基礎課程，此時學生還未學習專業課程，而帶著對化學知識的了解進入后期的學習，可以很好的將基礎知識結合。為了提前滲透銜接點，每年向大三或大四的學生及時溝通知識點，年年積累與整理，最終完善“知識橋”結構，如圖1中所示。在金屬導電體表面涂覆一層金屬，如鋅、鉻、錫、鎘和銅等，相比于最原始落后的手工涂覆，電鍍工藝是一種高效的電化學過程，也是氧化還原過程。在“知識橋”的引領下，較好的將《無機及分析化學》基礎知識和原理與機電工程類專業課程有機銜接，加上視頻、動畫或者圖片，學生們可以清楚的看到，《無機及分析化學》的基礎知識在后期專業課程學習中有著重要的延伸，這樣就更加有針對性的去學，也可以較好的提高學習效果。

圖1 搭建“知識橋”示例圖

2)構建“人”字型知識結構，實現教學內容的系統化。

《無機及分析化學》本身的課程特點是公式多、知識點瑣碎，對于化學專業學生學習都需要大量的時間通過做練習題去強化知識點；而對于非化學專業學生而言，由于相關化學基礎不夠扎實，并且對這門課程的重視不夠，加上本身課程安排學時受限，明顯加大了非化學專業學生學習《無機及分析化學》的難度，也加大了老師的授課難度[8]。為了解決這一“痛點”問題，教學內容必須精準選取、定位，在有限學時內，最高效的吸收“有用”“關鍵”知識點，這無疑給教師帶來了更大的挑戰和難度。首先在教學內容上，構建“人”字型知識結構，進行有機整合，規律性區分(如圖2所示)。主要包括三大類知識結構。知識結構一：類比于人的兩只腳，分別是化學熱力學和化學動力學，貫穿于所有的化學變化和化學反應之中，支撐著人的整個身體；知識結構二：四大平衡反應，即酸堿平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化還原平衡，類比于人的手；知識結構三：物質結構基礎，物質結構決定性質，類比于人的頭部，控制著整個人體。這樣的有機整合，使所有的知識點進行規律性分類和整理。

圖2 “人”字型知識結構示例圖

3)用愛和尊重，激發學生的學習興趣。

經過多輪次的理論教學發現，教學的前提是良好的師生關系，即愛和尊重。這是由人類情感需求的基本規律所決定。再優秀的教學案例、教學設計，若只是一味的不帶感情的知識灌輸，在學生看來就像是聽機器在閱讀一樣。這種沒有感情的交流，不可能吸引學生的注意力，也不可能達到較好的學習效果。著名教育家霍懋征的座右銘是：“沒有愛，就沒有教育”。烏克蘭卓越的教育家蘇霍姆林斯基曾說過“教師對學生心中最柔軟的自尊心，必須要小心翼翼地呵護”。這些偉大的教學家無疑給我們滲透著一個觀念，帶著愛意去教學生，就不可能讓學生掉隊[9]。因此，作為一名高校教師，面對有情感，并且思想豐富的大學生，在教學過程中，教師對待學生一定要有足夠的愛心，輔導學生時要有耐心，教育學生時要細心。用真誠的心去善待每一個學生，才會是學生心目中真正的老師。只有成為了學生心目中敬重的老師，學生才有更高的學習積極性和學習興趣。《無機及分析化學》課程開設在大一下學期，剛入學半年的新生，依然處于懵懵懂懂的階段，對老師依舊有強烈的依賴感，你的每句話他們都放在心上，并且認真對待。因此在上課過程中，通過知識點交流、日常生活交流等方式，和大部分學生保持良好的師生關系，以至于在后期考研等問題上經常會有學生問一些相關問題，這也是我們一直比較欣慰的一點。

此外，為了進一步提高學生的學習興趣，我們對教學模式進行了探索。傳統的以教師為主的“滿堂灌”，學生“撐耳聽”的教與學脫節的模式，教學效果很差。為了有效解決這一問題，我們進行了積極嘗試，采用“對分課堂”這種教學模式[6]。它的教育理念是將課堂時間一分為二，50%的課堂時間由教師主宰，進行知識傳授；而另外50%的時間由學生主宰，以課堂討論的形式進行交互式學習。教師掌控知識點的傳授，學生通過小組討論的形式進行知識點的應用分析，最后由教師進行歸納總結。這種“對分課堂”的教學模式，可以有效帶動學生的學習積極性和參與度，驗證發現，大部分學生可以獨立完成一定的課程任務。為了更好的提高教學效果，課程任務在分配時應符合學生的實際學習情況，做到難易適中，才不至于打擊學生學習的積極性，提高學習效果。如：酸堿滴定過程及溶液pH值變化分析時，教師以強堿NaOH滴定弱酸CH3COOH為例展開滴定過程分析，而強酸滴定弱堿的過程，可以設定HCl滴定NH3·H2O、HNO3滴定NH3·H2O等課程任務，交給學生，以小組形式分析討論。通過這種高參與度的交流討論可以促使學生真正的理解滴定過程溶液pH的變化情況。這種教學模式，把課堂知識點以更加靈活的方式傳授給學生，充分遵循OBE教育理念和以學生為中心的教學理念。

除此之外，鑒于近幾年疫情反反復復，充分利用學校的網絡課程中心——學習通平臺，制作了一系列網絡課程課件、視頻、作業題和測試題。除了課堂時間，學生隨時隨地可以利用課下時間進行在線學習、做作業[10]，便于后期對于疑惑知識點，隨時、反復聽講解進行消化吸收。這種在線資料，為那些基礎較弱的同學，上課無法正常跟上老師節奏的同學提供了很好的學習平臺。

2 結語

對于機電工程類專業學生來說，《無機及分析化學》作為一門基礎通識類教育課程，在培養方案中起著重要的作用。課程內容體系相比高中所學知識點更加深入和復雜，并且要為后續專業課程打好基礎。同時，無機及分析化學作為大一新生的基礎課程，對于激發學生的學習興趣和培養大學生自主學習的習慣有著重要的影響。因此課程團隊成員從整合教學內容——構建“知識橋”，將無機及分析化學基礎知識和原理與機電工程類專業課程有機銜接，解決“為什么學”的問題。改進教學方法——構建“人”字型知識結構；化散為整，實現教學內容的系統化；找規律，對比學習記憶，解決“學什么”的問題。培養學生興趣——教學內容和教學方法改進激發學生學習興趣，解決“怎么學”的問題。通過以上各方面對該課程的教學過程進行思考探索，一定程度上可以有效解決“痛點”問題，能夠結合我校多學科性大學培養人才的需求，為該專業培養具有從事機械設計制造技術開發、應用研究和生產組織管理等工作的應用型高級專門人才提供有力支撐。

問題是實踐的起點、創新的起點，抓住問題就能抓住經濟社會發展的“牛鼻子”。縱觀人類發展歷史，一切發展進步無不是在破解時代問題中實現的。發現問題、研究問題、解決問題，始終是推動一個國家、一個民族向前發展的重要動力。同樣，高等學校的教育事業亦如此。面對教學效果差的問題，高校教師需堅持問題導向進行深度思考，任何行業，“做正確的事”都遠比“正確地做事”重要，而做正確的事的核心是思考。因此，提高教學效果是我們《無機及分析化學》教學工作者任重而道遠的責任，值得不停地探索與思考。