基于“實-理-實”模式的無機化學課程教學研究與實踐
——以應用化工技術專業無機化學為例

劉 勇

（眉山職業技術學院天府新能源新材料產業學院，四川眉山 620020）

1 概述

《無機化學》是我院應用化工技術專業的基礎課程之一，它的功能是為后續有機化學、物理化學、分析化學、化工單元操作等課程提供必要的化學基礎知識、基礎技能、基礎素養。當前，《無機化學》課程教學存在以下問題。

1）《無機化學》內容龐大、理論性強且難度大的知識系統，理論深度遠超過學生的吸收水平，高職學生基礎薄弱很不適應；課程理論教學時數一般在40~46學時，實驗課一般在16學時，課程功能與教學時數的矛盾日益突出，課程標準和教學內容必須調整；

2）教材形式理實脫節較為嚴重，課程教學資源不多，課堂教學模式偏重知識，沒有較好體現職業應用性，不能有效激活學習動力，課程教學模式需要改革；

3）新知識、新技術在教學內容的滲透太少，不能開闊學生視野，課程教學評價只著重結果評價，不重視過程評價，諸多的原因導致學生學習積極性不足，效果不佳。真正的知識應該在經驗中，塞西爾說：一克經驗抵得上一噸理論；實踐是認識的源泉，教學應從學生實際、課程實踐出發。獲取知識的能力和養成工科的素養較之知識數量更為重要，提出“實踐煉能力，過程獲素養”的教育理念并實踐“實-理-實”的課程教學模式，兩年來，對應用化工技術專業無機化學課程目標、教學內容、教學模式、課程評價進行一系列的改革嘗試，提高了課程的適應性、應用性、職業技術性。

2 “實-理-實”教學模式的內涵、依據

“實-理-實”教學模式的理論支撐是哲學的實踐認識論，其本質就是從學生實際出發，按照科學技術的發展規律、人的認識規律培養學生。

第一個“實”是指引導性實踐。泛指實驗（生產）項目、相關的研究資料和文獻線索、歷史故事、化學困惑、工程實踐中提取的案例等；教師的任務是設計能涵蓋知識、鍛煉能力和素養的實踐活動；學生的任務是記錄、描述現象或事實，提出困惑、準備匯報等；其目的激發學生對化學技術應用的求知欲，明確學習任務。

第二個“理”指理性的認識。泛指基于感性活動的聯想、猜想、質疑等活動；教師的任務是設計從感性到理性的話題；學生的任務是對話題進行判斷、推理、歸納、概括，這一教學環節的功能是組織驅動、激活思維、控制進程、生成知識和技術技能標準；其環節遵循教學的循序漸進、量力性的原則；其目的是學生從實踐活動中得出概念、方法、原理。

第三個“實”指應用——回到實踐中去。泛指生產應用性的實踐活動，如：生產試驗、應用設計、解決方案等；教師的任務是設計欲解決的實驗或生產任務等；學生的任務是制定方案、準備匯報等；這一教學環節的功能是助學生遷移、飛躍，感受技術的價值，強化學習信心。該模式循環反復，促進學生的認知水平、認識方法、實踐技能、工程技術應用能力由0到1、由低到高、由淺入深、螺旋上升。

3 “實-理-實”教學模式在無機化學教學改革的實踐

3.1 以專業人才培養方案的要求為依據，修訂課程教學標準，進一步明確課程“三基”目標。

根據后續課程的基礎要求，重構原來的知識目標，進一步明確學生完成無機化學課程后應具備的基礎能力和基礎素養。

能力目標：

（1）學會運用文字、圖表、符號、反應式和化學語言描述化學問題，并具有一定的數據處理和結果判斷能力；

（2）能夠運用基本熱力學理論，判斷并計算化學反應伴隨的能量變化問題，能夠運用基本動力學知識，初步判斷生產和生活中的化學反應速度、化學平衡及其與影響因素之間的關系，并能進一步解釋的能力；

（3）能夠規范完成稱量、溶解、加熱、過濾、濃縮、結晶等基本實驗操作；

（4）能初步判斷常見化合物及其新物質的組成和結構特點，從而進一步理解其性質變化規律；

（5）能夠較好地口頭表達與書面表達、交流溝通、團隊協作，有獲取新知識的能力。

學科素養目標：

（1）養成嚴謹的學習態度，認真求實的工作作風；

（2）形成善于合作、勤于思考、勇于實踐的科學精神；

（3）具備職業意識、安全意識、環保意識、質量意識；

（4）具有良好的心理素質，對民族振興、社會進步有責任感和擔當意識，有化工事業心；

（5）關注與化學有關的社會問題，逐步樹立珍惜資源、愛護環境、合理使用化學物質的觀念。

課程目標細化為可操作、可衡量、有適應性和應用特點的指標點，引導學生有目的地學習；通過課程目標再逐條確定與之對應的教學內容，再確定所需的教學時數；重新修訂后的課程標準明確體現“三基”（即基礎理論、基礎技能、基本素養）的要求，降低了理論難度，增強了能力和素養的訴求，無論是老師還是學生都十分清楚，自己所教或所學對達到課程目標的貢獻，故而使老師教得明白、學生學得明白。

3.2 按照課程標準，抓住課程的“三基”，適時滲透“三新”（新知識、新技術、新方法），重構課程的教學內容。

根據課程標準，抓住課程的“三基”作為內容的主干，依托主干適時滲透“三新”，把無機化學課程重構為化學基礎知識、物質結構基礎、化學反應原理、元素化學、化學實驗技能五大模塊。對經典的無機化學教學內容進行刪減優化，適當滲透化學前沿知識 技術。

（1）將當代無機化學前沿領域的技術研究成果結合到課程教學內容中。如：在緒言中介紹我國科學家在超導領域的研究成果，在新能源產業發展方面的成就；將金屬有機化合物、碳納米管、石墨烯、富勒烯等碳材料相關知識納入到物質結構模塊。

（2）引入一些化學史、化學重要發現的資料等，如：將合成氨的生產項目、合成氨的三次諾貝爾化學獎與化學平衡相結合；將燃料電池、鋰電池、鈉電池、釩電池，電解制氫、貯氫等新能源技術與電化學相結合，將超分子及超分子多功能材料等最新研究領域與分子結構教學相結合。

（3）將日常生活中與人類息息相關的一些無機化學知識引入到相應模塊的教學當中，例如溫室效應、眉山企業膜材料技術的應用結合到滲透壓等教學中。課程內容重構之后，既避免教學內容的枯燥無味、空洞抽象，又拓寬了學生的視野，同時還能激發學生學習的興趣和積極性，其意義重大。

3.3 按照“實-理-實”教學模式進行課程教學設計，打造能力素養課堂。

以圖片、實驗視頻、演示實驗、學生實驗為載體，創設問題情景，設計一系列的教學活動，從實踐經驗體驗中建構理論基礎。

（1）如2022級化工1.2班化學基礎知識模塊中熱力學術語、蓋斯定律的教學，課前預習教學設計：

①觀察鋰電池放電、鎂條燃燒、液氫火箭、光合作用等化學反應圖片，描述化學反應中的能量轉化；

②以H2+Cl2=2HCl反應為研究對象（體系），其他為環境，觀看氫氣與氯氣在點燃或光照下的實驗視頻，描述實驗中體系和環境的能量變化，查反應物和產物的鍵能數據，計算反應的熱效應；

③查HCl的標準生成焓，比較兩類數據，你有何結論？你是怎么理解的。

課中教學活動設計：組織學生逐一討論①、②、③問題，要求畫出點燃或光照下的狀態變化圖，自學找出描述狀態的函數？通過數據比較，初步建立熱力學的模型圖，學生對給定模型描述狀態函數、過程、途徑、熱力學能、焓等概念和熱力學第一定律。閱讀蓋斯研究歷程的資料，并根據教師給出實驗數據計算反應的反應熱。從書中表中查閱相關物質的生成焓，計算三個化工生產的標準焓變。

課后探討設計：查熱力學數據，計算石英砂和焦炭制硅的反應熱，計算四氯化硅與氫氣制純度較高的硅的反應熱，選擇工業生產的條件。

學生從直觀中感受、數據中找規律，學生學得主動、積極，思維會被徹底激活，更為關鍵的是這種教學模式既鍛煉了能力，還熏陶了嚴謹的態度、勤于思考、勇于探究的精神。

（2）如2021級化工1.2班化學平衡的教學，課前預習教學設計：①閱讀合成氨的歷史故事、人工固氮的歷程資料，觀看煉鐵工程師的煩惱視頻，你的觀點是什么？②回顧化學平衡的影響因素有哪些？每個因素的作用規律是什么？并畫出狀態變化圖。

課中教學設計：①查閱世界合成氨工業當前生產氨的平衡含量是多少？根據給出的氨的平衡含量隨T、P的變化關系圖，你作為一個合成氨車間的CEO，你如何選擇合成條件？你對提高氨的轉化率有何措施？依據是什么？②查閱合成氨的三次諾貝爾獎的對象分別是誰？各有什么貢獻？對提高氨的轉化率，你今后選擇怎樣的研究的方向？為什么？

借經典案例創設情景，借生產實際問題催生嚴謹的態度、勤于思考、大膽探究的精神，是理論、能力、素養一舉多得的教學模式。

（3）2021級化工1.2班原電池的教學，課前預習教學設計：①閱讀科學史話伏打電池的發明，你的結論是什么？說出邏輯。②仿照伏打電池的構成，設計兩個新的電池并實驗驗證，分別記錄電流數據，你的結論是什么？

課中教學設計：①觀看原電池的系列實驗事實，歸納原電池的形成條件，并從微觀上加以解釋。②探究，查閱2021年我國在新能源電池的生產數據，為什么目前新能源動力電池主要是鋰離子電池，選擇鋰的原因是什么？③為什么有專家說，鈉離子電池今后會得到較廣應用，它的依據是什么？更有專家說：三十年后，氫電池會是人類首選，這個判斷是基于什么？說說你的觀點。

借古說今可激發學生對科學技術的敬重之情、愛國情懷，實驗設計可鍛煉學生的實踐能力。通過宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知活動，“三基”多維共贏。

（4）如2022級化工1.2班物質結構模塊中元素周期表的教學，課前預習教學設計：①閱讀元素周期表的發現史資料，說出112種元素匯成一張表的邏輯是什么？②畫圖，以原子序數為橫坐標、以元素的有效核電荷、原子半徑、電離能、電子親和能、電負性、元素的氧化數等元素性質分別為縱坐標的曲線圖，準確描述規律。

課中教學設計：①以第三周期為例，哪些性質體現了元素的金屬或非金屬活潑性。如何從結構上解釋？②預測ⅠA族、ⅦA族元素性質的共性和差異，邏輯是什么？③根據價電子構型的特點，你把周期表分為幾個區域？說出理由。枯燥抽象的內容設計為可識別、可作圖、可猜想的活動，在判斷、猜測、求證中達成“三基”。

（5）如2022級化工1.2班元素化學模塊中S區元素及其化合物，課前預習教學設計：①查表閱讀介紹：S區元素結構特點、元素通性；②閱讀教材并歸納堿金屬與堿土金屬的單質和重要化合物的主要性質及應用。課中教學設計：①為什么在空氣中燃燒堿金屬所得的產物不同？②閱讀堿金屬溶于水的能量變化及標準電極電勢圖，回答鋰的標準電極電勢比鈉或鉀的標準電極電勢大，為什么 Li 與水反應沒有其他金屬與水的反應激烈？Li 的 Eq 值為什么最負？C.S區里，比鋰、鈉、氫元素活潑的元素很多，為什么它們成為當今新能源的重要材料？從自然界的存在、生產成本等方面比較。課后探討教學設計：氫氣是一種高能清潔能源；目前應用技術上存在的障礙是什么？預測鋰、鈉、氫三種新能源材料的應用前景并說出你的理由。

借元素化學內容滲透無機材料的“三新”教學模式既開闊學生的專業視野，達成“三基”拓展“三新”，又樹立志向，一舉多得。

3.4 遵循“實踐煉能力，過程獲素養”的教育理念，建立相應的教學評價體系

課程的考核重點在學習過程中的表現，重在考核學生的學習能力和基本素養，如課堂的發言、提問等占20%，實驗技能包括實驗項目操作的規范性、完成效果、實驗報告占20%，作業和學習筆記等占20%，期末考試占40%。

4 “實-理-實”教學模式在課程教學實踐中的體會

兩年的研究與實踐表明，“實-理-實”教學模式順應了高職學生的學情，在引導學生自主學習方面，收到積極效果，對學生的基礎理論、基本能力和基本素養的培養也得到多數學生的肯定；學生基礎雖然薄弱，但對新知識、新技術的求知欲望遠遠超出想象，既意外又高興，從另一個角度佐證“實-理-實”教學模式非常必要，“實踐煉能力，過程獲素養”這個路走對了，還需要不斷豐富和完善。