紡織工程專業“無機分析化學”課程教學的改革及探索

黃姝姝 彭利滿 孟祥玲 陳思

關鍵詞：紡織工程；教學方法；課程思政；教學改革

我國提出“中國制造2025”以來，與之相關的新行業和新產業隨著衛生安全、環境保護與治理、新材料、新能源、人工智能等領域的發展應運而生，同時帶動了一批傳統產業的轉型升級。為適應新經濟和新行業產業技術的發展，與其緊密聯系的紡織科技和紡織產業必須要作出一定的調整和轉型[1]。在“新工科”背景下，紡織工程專業作為典型的工科類專業，目標是培養適應國家社會經濟與科技發展的需求，具備良好的思想素質、人文科學素養和職業道德，在紡織工程及相關學科領域具有扎實的專業基礎知識、實踐創新能力、團隊協作精神、國際視野和適應發展的能力，成為德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人，能夠在紡織及相關行業從事新產品研發、技術研究、生產及經營管理等工作，具備解決復雜工程問題能力和創新精神的高級應用型人才。因此，化學和材料類理論知識的學習為紡織工程專業本科生學習后續專業課以及工作提供了堅實的理論基礎。

“無機分析化學”是紡織工程專業的一門化學基礎課，以提高學生的知識水平和創新素質為目標，確定基礎與發展、理論與應用、知識傳授與能力培養并重的教學原則，通過闡明化學基本原理和基礎分析方法，使學生牢固掌握基礎化學知識，為后續“紡織材料學”“紡織化學”“染整工藝學”“紡織品功能整理”等核心課程的學習奠定堅實的基礎。同時，在課程教學中注重基礎理論的發展過程和聯系，培養學生的思考能力、解決問題的能力。學生通過系統學習掌握無機分析化學的基本原理和方法，用于解決生活、與紡織工程專業相關的生產實際和科研等領域中的問題。在遵循教學規律和科學發展規律的基礎上，介紹科學創新思維方法和科學研究方法，使學生在掌握無機分析化學基本理論的同時，能主動學習，提高學生自覺接受新信息、新思路的科學素養以及邏輯思維能力、表達能力、計算能力、分析和解決實際問題的能力。“無機分析化學”課程開設在大學一年級，總學時為32學時，理論知識主要包括無機化學和分析化學兩個方向，參考教材為張玲撰寫、化學工業出版社出版的《無機及分析化學》。針對紡織工程專業特點，結合教材中各章節對紡織工程專業后續學習的支撐作用，其教學內容主要包括化學熱力學與化學平衡、定量分析化學、電離平衡及酸堿滴定、沉淀溶解平衡和沉淀滴定法、氧化還原反應及氧化還原滴定法、配位反應與配位滴定。本門課的重點講授內容為“四大滴定反應”在紡織工程專業相關領域的應用。

1 “無機分析化學”課程教學中存在的問題

我國高考制度的改革使部分地區對高中化學的重視程度有所下降，有些學生缺乏良好的化學基礎?！盁o機分析化學”課程中涉及過多的概念和公式推導等內容，還有部分公式需要死記硬背，導致學生對課程學習缺乏主動性。大多數非化學化工類專業學生不愿意機械地學習化學相關非專業課，認為這類課程的學習與日常生活聯系不起來，在專業領域也沒有重要作用[2]。此外，教師往往按部就班地講解教材內容，未能將實際生活與教學內容很好地結合，學生難以在學習過程中體會到樂趣。因此，針對紡織工程專業的學生，需要利用不同于化學專業的教學理念和教學方式，提高學生學習的主動性和學習興趣，達到事半功倍的效果。

2 “無機分析化學”課程教學改革

2.1 改進教學方法

根據紡織工程專業的培養方案，“無機分析化學”的課時為32學時。以傳統教學模式講授并讓學生掌握所有知識是很困難的，所以教師要在實際教學中考察教學效果并不斷調整教學方法，實現本課程的教學目標。

基于本門課的知識內容特點，傳統的課堂講授和多媒體演示仍作為主要教學方法。但是在教學過程中要增加互聯網教學的比例，使學生在課下也能進行課程學習，并與授課教師保持溝通交流，在一定程度上提升學生學習的主動性。在保證教學質量的情況下，教師要鼓勵學生在課余時間利用手機等工具觀看慕課、嗶哩嗶哩等網絡平臺上的精品課程，預習或者鞏固課上內容。多平臺的課程學習不僅能提高學生的自主學習能力，增加本門課的學習多樣性，還能拓展學生的視野。例如，“熱力學”“化學平衡”“氧化還原反應”等知識的簡單概念及應用都是高中化學的重點，因此，教師在教授這部分內容時，課前可安排學生在網絡平臺進行知識的回顧，課堂上直接講解更深入的內容，提高課堂效率。

教學方法改革要樹立“以學生為主體、教師為引導”的觀念，強調學生是學習的主人，強調教學是教與學的雙邊活動，強調教為學服務，實現從“以教學為主”向“教學互動、以學生為主”的理念轉變并落到實處。反轉課堂被認為是實踐專業認證中以學生為中心、產出導向教育和質量持續改進三大理念的有效教學手段之一[3]。在當前的信息化時代背景下，學生可在各個網絡平臺搜集與課程相關的資料。因此，傳統教學模式無法很好地吸引學生的注意力。在反轉課堂模式下，學生與老師互換角色，能使學生積極參與課堂教學，有利于學生對課程知識的深入理解以及自我能力的培養。例如在氧化還原反應的學習過程中使用反轉課堂教學，學生需要搜集實際生活和紡織行業中與本節課相關的資料，做好充分的課前準備，培養學生的自主學習及團隊協作能力。在課堂講解過程中，教師可為學生提供互相交流的機會，達到知識和心得互換的目的。最后，教師進行知識補充、分析和總結，進一步加深學生對本節課內容的理解和掌握。課前預習、課中講解和教師總結3個階段使學生對氧化還原反應有了更深入的理解，最終獲得良好的學習效果。

大學的職能表現在3個方面，即教學、文化與科研。教學可教給學生學習知識的方法和研究問題的思路，指導學生獲取知識、探求真理。在教學過程中，開展研究式教學可使學生認識真理發展的過程，培養學生的科學精神和科研能力。針對“無機分析化學”課程的特點，教師可精心設計一些與紡織領域相關的研究性課題，組織學生有針對性地查閱資料、撰寫小論文、進行課堂討論或通過網絡平臺進行交流，引導學生獨立思考，培養學生良好的思維習慣，既有利于知識的傳授，又有利于學生獲取知識的科學方法和思維品質的培養，使傳授知識與智力開發、能力培養、素質提高有機結合。紡織工業的發展離不開化學工業的支持，紗線織布、染色加工及成衣制作中的每道工序都有化學品的加入[4]。例如，為了使紗線能承受多次拉伸、彎曲和摩擦，以聚乙烯醇、淀粉等為主的化學漿料和化學品起到關鍵作用[5]。為了消除織物的靜電作用或使織物具有一定的柔軟性，常在漿料中加入適量除靜電試劑、滲透劑和消泡劑，但要在一定酸堿條件下使用。在講解溶液酸堿度的過程中，教師可讓學生查閱相關資料，探究在紗線上漿過程中控制漿料酸堿度的原因，同時組織學生以小組形式進行討論。印染作為紡織工業的一個生產部門，是改變纖維的化學和物理性質，以提高纖維制品服用性能的一種加工方法[6]。染色前，織物的漂白是較重要的過程，其目的是進一步除去織物上的色素，提高織物的白度，從而使染料更容易上染，獲得良好的染色效果。常用的漂白劑主要為次氯酸鈉、雙氧水等氧化劑。因此，在氧化還原反應章節的學習中，學生可查閱與織物漂白相關的文獻資料，深入理解氧化劑作為漂白劑對織物的漂白作用原理，從生產實例中理解氧化還原反應。

2.2 融入思政元素

教書育人是教師的本職工作，教書是傳授知識和技能，育人是培養學生正確的人生觀、世界觀、價值觀，教導學生今后如何做人、做事。教學改革要以育人為根本、以知識為武裝，教書育人雙管齊下才是為國家輸送優秀人才的保障。因此，切實做好大學生思想政治教育的全課程覆蓋是構建全方位育人體系、落實立德樹人、培養具有社會責任感和擔當意識的社會主義事業建設者和接班人的有效途徑。“無機分析化學”作為紡織工程專業的專業基礎課，必須要在課程中融入一定的課程思政內容，以激發學生的學習、愛國與科研熱情。在課程教學中，教師要挖掘蘊藏在知識中的教育精髓，將愛國教育、責任教育、職業素養教育等融入教學體系，注重案例式教學的應用，加入科學家們的奮斗故事、國家發展與化學息息相關的各種政策以及紡織與化學相關的行業動態等案例，如學習熱力學第二定律指出“在孤立體系中發生的任何化學反應總是向著熵值增大的方向進行”，即熵增定律。在生活或個人成長過程中同樣遵循“熵增定律”，如果人們什么都不做，所有的事情終將變得越來越差。但是，為了對抗可怕的熵增定律，人們不斷學習獲取信息、不斷調整心態、不斷從外界吸收能量，從而達到一定程度的熵減效果。教師可通過對抗熵增定律的講解，教會學生“生如螻蟻，當立鴻鵠之志；命如紙薄，應有不屈之心”的道理。在講解溶液電離平衡和酸堿度時，教師講述染料與纖維結合過程中依靠分子與分子間的相互作用力。染液的酸堿度是影響分子間相互作用力的重要條件。在溶液酸堿度的測定中，最重要的是選擇合適的酸堿指示劑。在講授過程中，教師要從指示劑結構變化的角度讓學生掌握酸堿指示劑變色的實質，即透過現象看本質，啟發學生對待任何事情都要看到其實質，不能只看到表面現象。在定量化學分析導論中，教師可通過視頻的方式向學生展示分析化學如何發展到以實驗設備的儀器化和現代化為特點的現代式分析化學，培養學生的科學探索和創新精神。同時，在現代儀器分析中融入充滿愛國情懷的施一公院士團隊利用先進設備“冷凍電子顯微鏡技術”為生物化學領域作出重大貢獻的例子，培養學生的愛國主義情懷和科技報國精神。

2.3 實驗課程與理論課程相輔相成

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，實驗是化學理論和發展的基礎。因此，在“無機分析化學”教學過程中，實驗教學是必不可少的一環?；瘜W實驗的教學大多停留在“老師教，學生看”的階段，并沒有真正實現動手操作、觀察實驗過程中反應物轉變成為生成物的變化。作為紡織工程專業的一門化學基礎課，必須讓學生借助實驗達到感官認識，清晰掌握每個實驗的原理及操作步驟，從而考察自己對所學知識的掌握程度。同時，實驗過程可以提高學生對知識點學習的參與感，有助于學生深刻理解理論知識。

3 結語

化學是能源、環境、材料、生命科學等自然科學的中心學科，與其他學科之間相互影響、相互滲透、相互綜合，推動了化學及其他自然科學的發展。因此，將“無機分析化學”這門專業基礎課有效地與紡織工程專業相融合，增加學生學習本門課的興趣性和自主性，是教師作為引導者的重要任務和責任。通過本門課程的改革，學生可掌握一定的化學技能以解決紡織工程領域實踐問題，培養科學探索和創造能力。同時，通過課程思政元素的融入，學生的文化自信和專業認同感得到強化，對科學研究的熱情得到激發，成長為“德才兼備”的紡織工程專業人才。