OBE理念導向下無機化學理論及實驗教學改革研究*

張 譜

(太原科技大學 晉城校區，山西 晉城 048000)

OBE理念是spady于1981年提出的，通過逆向設計，反推如何培養學生，怎么培養學生，為誰培養人才的思路[1]。國際工程教育認證正是以OBE理念為核心。2016年我國加入《華盛頓協議》，中國工程教育認證正式與國際教育接軌[2]。聚焦OBE理念的化學教學改革成為研究熱點，大部分研究是從廣義角度上，以整個課程體系作為研究焦點，以學生的畢業能力和社會需求為最終達成目標[3-5]；而我們更應該從狹義角度思考，當具體到每一門課程時，即基于OBE理念探索具體一門課程的教學改革：學生學完這門課程應具備什么樣的能力，達成什么樣的目標。

無機化學及實驗作為化學化工類專業學生步入高校的第一門化學基礎學科，肩負引導學生學習方式、學習思維的轉變的重大責任，同時要實現中學化學到大學化學教育的順利銜接過渡。基礎學科是國家創新發展的源泉、先導和后盾，所以培養基礎學科拔尖人才是高等學校的重大戰略任務[6]。因此以OBE理念為導向，以學生的形成發展為核心，探索無機化學課程的持續改革創新，對培養基礎學科拔尖人才、提升教育教學質量意義重大。

1 學情分析

維果斯基的最近發展區理論研究表明：在學生原有知識水平基礎上，通過適當的教育方式，深度挖掘學生內在潛力，能夠幫助其超越現有水平，邁進更高階的水平[7]。最近發展區理論遵循學生身心發展規律，有利于學生身心健康成長。故對學生的學情進行調查分析，了解學生現有的認知水平非常有意義，不僅有利于大學四年課程的意義學習，更有利于學生健康的形成發展。

高中化學教材包括兩本必修和六本選修，選修包括化學與生活、化學與技術、物質結構與性質、化學反應原理、有機化學基礎、化學實驗六個模塊。化學反應原理都選修，有機化學基礎與物質結構與性質大部分學校選修其中一本。雖然必修一、必修二中涉及不少探究實驗，但基本是講實驗而非做實驗。高中化學實驗開放情況不容樂觀，甚至有的學校不開設化學實驗。盡管高考設置實操考試，但基本屬于通過性考試，學生基本操作技能幾乎是零起步。

高中與大學的教學方式差異，高中教學重在強化訓練，內容會反復講解鞏固。而大學教學速度快，知識范圍廣。因此高中與大學的學習方法與方式也就不同，高中更多是在被管理的狀態下學習，而大學更加注重自主學習，學生應學會加強自我管理。

2 無機化學及實驗教學現狀

2.1 學生發展意義上的教育銜接斷裂

從實驗教材內容設置上看，高中與大學無機化學教材內容基礎知識基本一樣，包括化學實驗室安全知識，以及儀器的認識、洗滌，過濾、萃取、蒸餾等單元操作，溶液配制等。調查研究發現，高中實驗設施條件基本具備。化學實驗基本知識與基本技能理應在高中得到訓練以及掌握，步入大學前理應已形成自己的最近發展區，但從學情分析結果顯示，高中化學實驗開設頻率非常低，實驗沒有得到應有的重視，造成了學生發展意義上的教育銜接斷裂。

因此，在大一年級，必須夯實專業基礎知識與加強學生的基本實操訓練，填補高中與大學的銜接斷層。如若一味的尋求創新，揠苗助長，基本操作不規范，基礎知識不扎實，即使有創新的想法，也只是紙上談兵。

2.2 應用型大學轉變過程中理論課學時壓縮

2014年3月30日，教育部以教基二〔2014〕4號印發《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》[8]。該意見指出，高校應堅持立德樹人根本任務，通過全面深化課程改革扭轉重智輕德現狀，培養具備綜合素質的應用型人才。因此，我門學校在向應用型大學轉變過程中，壓縮理論課時，適度增加實踐課時。大學無機化學課程是在高中化學基礎上進行的更高層次的學習，內容更具深度與廣度。但從學情分析結果看，中學實驗開設情況不容樂觀，硬件設施條件好的學校學生有機會做實操，而條件一般甚至沒有條件的學校基本就不開設實驗課程。因此造成學生專業基礎參差不齊。再加上步入大學后基本靠自主學習，此種學習方式的轉變，導致部分缺乏自我管理能力的學生更加跟不上大學的節奏。久而久之，大學作業與考試抄襲現象變得越來越嚴重。因此在高中與大學的學習方式、學習習慣與學習思維都有很大的不同。在學生專業基礎參差不齊，缺乏自主學習性，理論課時縮減的現狀下，根據OBE理念重新進行教學設計與評價，幫助學生提高自我管理能力，縮小學生之間的差異性，最終每個學生都可以從被動學習轉為主動學習。即使理論課時壓縮，也不會影響整個課程教學目標的達成。

3 OBE理念導向下無機化學教學設計與評價方式

針對大學無機化學及實驗的現狀與問題，以OBE理念為導向，依托建構主義理論進行教學設計。建構主義理論強調知識的動態性與主觀性，知識不是一成不變的，而是會隨著社會經濟的發展不斷變化的，學生通過主動探索知識，對吸取的知識進行編碼與重塑，最終建構成自己的經驗與知識體系[9]。故教學設計要重視學生現有的經驗與知識體系，從學生熟悉內容部分開始逐步延伸，幫助學生順利過渡。

3.1 無機化學理論教學設計與評價方式

我們選用天津大學無機化學教材，教學內容主要概括為四個模塊，包含化學熱力學的基礎知識、化學熱力學在化學反應的應用、物質結構與性質、元素性質。無機化學理論教學共設計三個模塊，第一個模塊為學生自主學習模塊：首先在課前學生自主預習新知識、回顧以往學過的知識或者已涉及過的知識，并且各自課前提出至少三點疑問，并附上自己的思路與疑惑點，在上課前一天提交到云平臺；其次為引導學生養成主動預習的習慣，在課前設置自主測驗環節，教師在課前完成批閱。第二個模塊為知識銜接引導模塊，教師將高中與大學相似但又有區別的知識進行對照講解，并將第一個模塊中存在的問題在授課過程中逐一滲透并完成解答。第三個模塊為總結歸納、匯報模塊，在學完每章內容后，學生利用圖形組織形式進行歸納與總結，并在下節課前以小組形式進行匯報，根據匯報的成果，進行生生互評與師生互評，其中生生互評占比大于教師評價，更多發揮學生的主觀能動性。

從教學內容上看，熱力學知識貫穿了化學課程體系始終，故以高中以有涉及的化學熱力學基礎知識部分為例進行理論教學設計，具體做法如下：首先第一個環節部分與高中知識聯系非常緊密，學生利用課余時間將已學過的內容進行復習鞏固，如：什么是反應熱？如何表示反應熱？蓋斯定律的應用？自發過程的判據等等？其次，在第二個環節部分為銜接環節，在學生已有認知的基礎上，教師通過講授如何定義焓，焓與焓變的區別？焓變熵變以及吉布斯自由能判據的區別與聯系？進而引出自發過程的判據。最后一個環節，通過邏輯圖形的方式由學生自主完成該部分內容的歸納與總結，并且加以匯報，由教師與全體學生進行評判。

根據學生的認知特點改革后的教學表現形式為熟悉內容由學生課前自主完成，而教師只需將延伸的部分進行引導講授，因此盡管課時壓縮仍然能夠完成該課程的人才培養目標。理論課程成績評定由線上測驗環節(10%)+繪圖歸納(生生互評25%+師生互評15%)+期末考試(50%)構成，此種考核在于能夠削弱學生期末臨時抱佛腳的態勢，重在自學重在平時，學生在任務驅動的情形下逐步轉為主觀意愿求學，在與同學之間的競爭與合作中建構起自己的知識體系。

3.2 無機化學實驗教學設計與評價方式

中央全面深化改革委員會第二十四次會議審議通過了《關于加強基礎學科人才培養的意見》。意見指出基礎學科不能因為投入大、周期長、見效慢等“基礎性”特點而忽略和忽視相關人才的培養[6]。因此，高校應厚植長遠發展的思想根基，足夠重視大一新生化學實驗習慣的培養以及基本操作技能的訓練。為此，實驗課教學實施采取技能大賽驅動法實施，我們選用十二五規劃教材無機化學實驗教材，教學大綱共五個實驗，分別為CO2相對分子質量的測定、溶液的配制和酸堿滴定、醋酸解離平衡常數的測定、溶度積常數的測定、化學反應速度和活化能測定、硫酸亞鐵銨的制備。從大綱看，也是注重學生練就扎實的實驗操作技能，技能大賽驅動實驗教學，規范基本操作、練就心理素質、培養安全意識，為國家和社會培養應用型、綜合性人才。

實驗教學以典型的酸堿滴定為例，規范操作標準，樣品稱量依據天平水平是否檢查、取樣敲樣是否規范、是否有重新稱量、稱量完畢是否整理歸位占10%；溶液的配制依據容量瓶洗滌試漏是否規范、樣品溶解是否正確、溶液轉移搖勻與容量瓶定容是否正確占20%；滴定管操作根據滴定管洗滌、試漏、潤洗、裝液是否規范是否有排氣，滴定速度適當與否，終點控制與判斷是否正確占40%；數據讀取是否規范正確占5%；數據及現象記錄是否完整準確占10%；數據處理結果依據是否在誤差允許范圍占5%；整個實驗報告依據書寫是否完整規范清晰占10%；如果問題反思與討論環節酌情加分(1～10分)。

實驗前通過學習通進行預習測驗，考核預習效果；實驗課堂一人一組，以往實驗兩人一組，經常有一名學生在做，另一名學生在看實驗，基本不動手，因此一人一組進行實驗可摒棄依賴思想，所有學生都可親自動手操作，發現自己的不足，并經過不斷的訓練達到熟能生巧，有助于鍛煉沉穩的心理素質以及沉著冷靜、持之以恒的科研素養。實驗課程成績由預習測驗20%+實驗操作技能40%+理論筆試40%組成，預習測驗與評分在課前線上完成，無需占用課時；而實操這部分采取實驗室半開放形式，學生只要有時間便可預約來進行練習。

3.3 無機化學理論課與實驗課教學效果與評價實施效果反饋

理論課教學與評價效果通過問卷調查形式收集，問卷調查結果顯示：學生對無機化學理論課教學設計滿意度達90%。他們認為，第一個模塊設計的自主學習與課前測驗環節起到了監督與督促的作用，促使他們不得不進行提前預習，長此以往，也就逐步養成了提前預習的習慣；第二個模塊的知識銜接設計，學生認為能夠更好地幫助他們由高中的基礎知識順利過渡到大學更專業深層次的知識，不僅填補了中間的銜接空白部分，而且還解答了學生的課前疑問；第三個模塊設計，學生評價很高，不僅能夠利用圖形組織的形式清晰明了的建構起自己的知識體系，而且通過小組形式的匯報在加深了知識掌握的同時知識也得到了的內化與升華。對與無機化學理論課評價環節，有85%的學生(成績好)認為重在平時、學生參與的評價方式很客觀合理；有15%學生(成績一般)認為只需期末考試進行評價即可，針對此種現象，希望通過循序漸進的疏導交流方式，逐步引導他們認識到平時學習的重要性。

實驗課教學與評價效果通過與學生實地交談形式收集，結果顯示：無機化學實驗環節滿意度達95%。一是學生表示整個實驗操作練習環節時間自由，學生可根據自己的時間來熟悉掌握實驗基本操作；二是一人一組的上課模式讓學生的懶惰與依賴心理無處遁形，只能腳踏實地認認真真的完成實驗；三是競賽驅動型實驗教學評價幫助他們練就了扎實的基本功的同時，理論知識部分掌握更加穩固，而且在不斷的練習過程中科研素養也在無形中得到了培養。

4 無機化學理論與實驗課程思政元素的滲透與挖掘

在無機化學與實驗教學過程中，無時無刻地滲透著思政育人的思想理念。比如，在理論教學環節中，根據學生認知特點，在任務的驅動下，主動預習主動歸納整理，增加學生評價的占比，發揮學生的主觀能動性，由被動學習化為主動學習，整個過程在無形中影響著學生的思想意識與求學精神；無機化學實踐環節中，在學生自主自由操練的前提下，采用競賽驅動模式進行單人操作考核，每一個環節均有評分標準，既練就了學生的嚴謹的科研素養，更在無形中培養了學生的工匠精神與規范的行為舉止。

專業課程思政元素的挖掘本質還是育人，重心應在立德樹人。因此在OBE理念指導下，無機化學課程及實驗環節的教學設計評價均是在潛移默化中達到育人的效果。

5 結語

本文在OBE理念導向下，針對大學無機化學理論課及實驗課的現狀以及學情分析，對無機化學理論課教學與評價進行了重新設計，重新設計后的無機化學和實驗教學與評價環節均有課程思政的滲透。無機化學理論課環節通過層層引導的方式幫助學生由低階向高階水平逐步發展，課程評價環節的方式也展現出多元化、過程化的特點；在無機化學實驗課程教學中以技能競賽的形式進行教學與評價，以此練就學生扎實的操作技能與沉穩應對心態，以期對后續化學課程體系的學習奠定牢固的基石。研究調查表明，OBE理念導向下的無機化學及實驗教學設計與評價實施效果良好，希望對同行業有所借鑒與幫助。