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摘要:無機與分析化學是礦物加工工程專業的基礎必修課之一。通過對我校礦加專業無機與分析化學教學現狀的調研分析,對課程定位的重新設計,依據專業特點和本課程的教學體系,對教學內容和教學方法的改革進行了積極的思考和有益的探索,采用了教學內容方面銜接處理法、教學手段方面多功能化及教學方法方面的區別式教學法等系列加強教學質量建設的措施,對提升課程教學質量和專業建設具有重要意義。
關鍵詞:無機與分析化學;礦物加工工程;教學改革;教學研究
無機與分析化學是我國高等教育理工科院校化學類專業及近化學類專業的一門基礎必修課程,是各學科方向專業類課程的先修課程之一[1]。隨著我國高等教育改革的不斷深入,國家對本科人才培養的要求也在逐步轉型中,科學技術的飛速發展催生了社會對研究型、應用型專業人才的大力需求。為適應改革趨勢和實現“十三五”規劃所確定的本科教學改革任務目標,高等學校的基礎課程教學改革也在穩中推進,我校的本科教學培養方案和教學大綱也將進行重新修訂。在近幾年的教學實踐與探索中,針對礦物加工工程專業(以下簡稱礦加專業)的無機與分析化學教學現狀與改革方向深有體會,在本科教學要求優化課程體系和精簡課堂教學學時的大背景下,對無機與分析化學的教學改革進行探討。
1教學現狀與定位
我校礦加專業的核心方向主要有煤炭洗選加工、水煤漿制備技術、潔凈能源技術以及固廢資源化技術與利用等,這些專業方向的教學以及后期的學術研究,無不涉及無機與分析化學課程的基礎理論與相關知識,因此本專業的培養方案將其作為基礎主干課程[2],但由于學科特點以及學時的限制,在課程內容的深度與廣度方面與化學核心類課程的要求又有所區別。現階段我校執行2016版本科培養方案和教學大綱,其中無機化學和分析化學的教學分為三個層次,首先是化學化工類專業分別開設無機化學(48學時)和分析化學(40學時)課程,其次是近化學類專業如環境工程、環境科學等分別開設無機化學(40學時)和分析化學(24學時),以上兩類均分為上下兩個學期進行教學;然后是非化學類專業即礦加專業將無機化學和分析化學兩門課程合并教學,設置為無機與分析化學(56學時),雖然合二為一的課程教學與前兩者教學相比,理論課堂學時被嚴重壓縮,但教學內容范圍與知識面寬度并未明顯減少,其教學內容設置仍然包括化學反應原理篇和物質結構基礎篇兩大部分,同時本課程具有基礎性強、內容繁多、知識點分散等特點[3],對剛剛步入大學階段的學生們有一定的難度與困惑性,尤其對于非化學類專業,往往容易造成學生提出“此課程與礦加專業方向及應用有什么關系”等這樣的疑問,直接影響學生課堂學習的情緒和教學效果,因此如何對礦加專業本課程的教學內容及設計準確合理定位顯得尤為重要。作為一門基礎理論課,無機與分析化學首先是作為大學一年級即開設的基礎課程之一,既承載著高中基礎性零散性化學知識點與大學化學系統知識面的過渡與銜接,又承接著專業方向其他基礎課程與專業課程之間相互滲透與協調的角色,因此,其定位為過渡性、銜接性的基礎課,在教學內容設置、安排與課堂講解方面,既要考慮高中化學進行的深度與范疇,還要考慮各地域間所學化學的區別與參差不齊的水平[4],依據專業方向特點適度進行教學內容設置,教學過程中把握好教學進度。其次,作為為專業課程服務和奠定基礎的必修課,在即將進行新一輪的培養方案修訂工作之際,制定本課程教學大綱時還要考慮專業需求性和知識的結構性,與化學類及近化學類專業的教學大綱相比,課程教學內容的核心部分不變,在其他章節的內容設置方面進行改革,針對不同專業,選擇性地重點講解其中與專業方向密切相關或加強將來專業知識所需要的基礎章節部分,讓學生能夠深切體會到本課程與專業的相關性,提高學習效率,保證學習效果,提升教學質量。
2教學內容和方法改革
自我校2016版課程教學大綱執行以來,經過近四年的教學實踐,雖總體教學效果和教學質量良好,但也發現了一些不夠合理之處,因此,面向專業發展新動向對本科教學及人才培養所提出的新要求,在新一輪的教學大綱修訂時對無機與分析化學的教學內容進行改革將勢在必行。
2.1教學內容的銜接性處理
在目前執行的教學大綱中,礦加專業的無機與分析化學基本框架包括化學平衡、定量分析概論、酸堿平衡和酸堿滴定法、沉淀溶解平衡和沉淀滴定法、氧化還原反應平衡和氧化還原滴定法、配位反應平衡和配位滴定法、原子結構、化學鍵和分子結構等章節的教學內容。在實際教學中經與學生接觸、調研和探討,逐漸發現本課程的教學內容有些部分與高中化學在一定程度上有所重復,如化學平衡基本理論以及酸堿平衡理論等部分,這些內容是高中化學的基本知識點,對于此部分內容的教學改革,需要在充分調研高中所學化學基本理論、并保證教學內容的系統性和教學的邏輯性不被破壞的基礎上,對重復內容進行選擇性刪減,只強調必要的概念與基本理論,簡明扼要地重溫平衡理論的基本要點,以保證教學內容結構的前后銜接和完整性。
2.2多功能教學手段運用
多功能教學手段的運用為現代教育教學提供了極大的益處,實際教學中發現,無機與分析化學課程教學中有些教學內容在高中化學教學模塊中基本屬于空白,但不是所有學生都有這種情況,僅對相當一部分學生來說一點基礎也沒有,如物質結構基礎部分的教學內容,有些省份因為迎合高考的需要并未將原子結構和分子結構內容作為選修模塊進行教學,如此造成了不同地域間學生所學此部分教學內容深淺程度的巨大差距[5]。為此,針對此部分的教學內容,需要重點強調基礎性和理論性,在內容設置上不宜深入,但要將內在本質講述清楚,如原子結構理論發展歷史這部分教學內容,根據教學大綱實際教學時只是簡單地一帶而過,因為這部分內容屬于高中與大學的銜接帶,一邊老師會說“這部分內容較為深入、等將來大學時會詳細講授”,另一邊老師又會說“這部分內容高中已經學過和了解過,在此只是簡單回顧”,兩邊相互推脫,使得此部分的教學成為一個“真空地帶”,然而其實這才是理解原子結構理論的根源所在,這些發展歷史進程的本質內容是構成原子結構基本理論的內在基礎,只有理解了諸如Dalton原子論、電子的發現、Rutherford核式原子結構模型等這些發展歷史產生的原因與基本內容,才能夠從根本上理解原子結構模型,因為這些發展史構成了原子結構部分的“化學哲學體系”。因此,巧妙合理地安排好基礎性教學內容,對學生理解電子運動規律和進一步學習電子在原子核外的排布規律大有幫助。另外,還采用一些必要的輔助教學手段如模型和動畫演示讓知識點簡單化、通俗化,將抽象、空泛的微觀結構轉化成學生容易聽懂、容易理解、易于接受的概念,如雜化軌道理論、分子軌道理論的教學中,合理運用動畫視頻和動態圖可以直觀、清晰地向學生展示電子配對過程,更加形象地理解共價鍵的兩種類型σ鍵和π鍵的形成過程是怎樣的,如此啟發學生的立體思維能力和空間想象力,對物質結構的理解大有裨益。
2.3區別式教學方法
還有些內容屬于與高中化學有所重復但側重點和理解方式又不盡相同的,這一部分教學則采用區別式教學手段和方法,如酸堿的概念和理論,高中化學由于知識層次和學習的階段性原因,針對同一知識點的多種理論并未全部或完整涉及,因此高中化學對于酸堿概念的教學內容僅涉及了電離理論和質子理論,但到了大學無機與分析化學課程教學中,又在此基礎上增加講授了Lewis酸堿理論(也叫酸堿電子理論)等,才終于能夠解釋諸如“氨水(NH3•H2O)為什么是堿”、“AlCl3水溶液和FeCl3水溶液又為什么是酸”這類科學問題。因此,隨著教育教學的深入,借助于這種區別式教學法,學生就會明白每一種理論都有其適用性和局限性,有些酸堿的性質需用質子理論解釋,而有些物質的酸堿表現需用其他酸堿理論才能解釋得通。因此,隨著教學經驗的積累和科學技術的進步以及新型物質的發現,需要在教學內容和教學方法方面逐步進行改善和改革研究,以便更好服務于教學,提高學生的學習效果,提升教學質量。
3結語
無機與分析化學作為一門多類學科和專業的基礎必修課,其涵蓋的內容廣泛,是四大基礎化學的先修課程,其重要性不言而喻。隨著能源結構的變化,礦加專業也對科研與教學的方向和重點進行了調整,因此無機與分析化學課程的教學內容和教學方式亟待改革。為了適應我校研究型大學發展目標的定位,本論文結合多年教學經驗,對無機與分析化學教學現狀進行了調研和分析,對新版教學大綱本課程的定位進行了重新思考,并提出了在教學內容和教學方式方面的改革措施,有助于充分發揮其銜接高中化學、基礎化學和專業教學、以及開拓大學化學新視野的紐帶作用。通過改革也使教師業務水平提高,從而使礦加專業基礎化學教學體系更趨完善,教學質量得以保證和提升。
參考文獻
[1]薛斌.近化學類專業無機及分析化學教材建設研究[J].中國大學教學,2016(11):88-92.
[2]王立艷,蔡衛濱,袁寧.礦物加工專業無機化學教學研究與探索[J].廣州化工,2017,45(9):186-188.
[3]曹利慧.無機與分析化學課程教學體系的優化與實踐[J].安徽化工,2018,44(2):128-130.
[4]張三兵,周文峰,魯潤華.無機及分析化學課程教學思考與實踐[J].大學化學,2018,33(11):75-81.
[5]李春艷,申湘忠,田修營,等.應用型高校《無機及分析化學》幾點教學思考[J].廣州化工,2019,47(8):153-154.
作者:王立艷 劉騫 楊巧文 單位:中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院