“普通化学”课程立体化改革与实践

龙海涛，蒲陆梅，李 静，杨 敏

(1.甘肃农业大学 理学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 农业资源化学与应用研究所，甘肃 兰州 730070)



“普通化学”课程立体化改革与实践

龙海涛1,2，蒲陆梅1,2，李 静1，杨 敏1

(1.甘肃农业大学 理学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 农业资源化学与应用研究所，甘肃 兰州 730070)

培育创新型人才是新形势下高校教育的要求。针对“普通化学”课程的特点，提出了从理论教学、实践教学、考核机制及制度保障4个方面进行立体化改革，将宏观改革与微观改革的思想联合起来，分别探讨了立体改革的具体措施及实践效果。实践表明，立体化改革在培养学生的学习兴趣、创新能力方面发挥了积极作用，有效提高了普通化学课程教学的效果，进一步增强了学生的创新能力。

“普通化学”课程；立体改革；教学质量；创新人才

DOI号：10.13320/j.cnki.jauhe.2016.0096

“普通化学”是高等农林院校大一新生所学的必修课，同时也是农林类专业硕士研究生入学考试统考科目之一，起到承上启下的作用，一方面对于中学所学知识的承接，在中学学习的基础上深入学习化学的基本原理，从基本的科学思维方式带领学生转向系统的科学思维方式，从理论转向实践[1]。另外一方面起到启下的作用，为后续的“有机化学”、“分析化学”、“生物化学”等课程的学习打下良好的基础[2]，以上课程学习都要以基本的化学理论为基础，因此“普通化学”课程无论对于科学思维的训练，以及后续实践能力中创新能力的培养都有着极其重要的作用。

笔者在长期的教学工作中发现了“普通化学”课程存在一些问题。一是理论教学方面的问题，主要体现在教材知识体系的陈旧，教学中理论与实践相脱节，教学环节中教学手段单一，不能有效地提高学生的学习兴趣及提升创新能力。二是实践教学方面对于实验内容的选择缺乏创新性，部分实验内容互相重叠，对于综合性及设计性实验设计较少，学生对于实验预习过程仅限于写预习报告，对于实验原理及实验训练的重点不了解，通过实践教学很难达到预期目的，同时实验报告缺乏有效的讨论及分析，而对于实验数据的分析及必要的讨论是提高创新能力的一个重要步骤。三是教师使用多媒体课件讲授的课程愈来愈多，但是多媒体课件的质量层次不齐，有必要对其进行审核及规范；青年教师在教学及科研中压力较大，学校缺乏行之有效的措施来帮助青年教师进步。四是考核机制的陈旧，其中问题比较突出的是期末考试，学生普遍反映考试内容过于简单，或者考试试卷的题目多来自历年试卷或者期末的复习资料等问题，缺乏区分度，这在某种程度上造成了不公平，影响了学风的建设。且学生与教师之间缺乏有效地沟通，缺乏反馈机制，应该建立有效地反馈机制，让教师与学生之间能够畅通的沟通及交流以达到教学相长。基于以上4个方面的问题及在新时代背景下，随着网络的发展以及学生学情改变，都需要我们对于“普通化学”课程进行改革。改革包括理论教学、实践教学、考核机制及制度保障4个方面(见图1)，以适应新形势下教育教学的要求，着力提高本科生创新能力，响应教育部提出的创新人才培养机制[3]，着力打造优质本科教育的路线。

一、理论教学立体化改革

理论教学是普通化学课程的主要组成部分，理论教学的改革需要从教材体系、教学方法及教学环节3方面进行立体化改革。三者之间既有区别又有联系，优秀教材是学习的基础，同时也是教师进行教学的具体依据，是学生获得系统知识、发展智力、建立科学思维的重要工具，所以教材必须立足于实际学情，并具备一定的前沿性，内容精炼。教学方法是提高学生对于知识掌握程度的重要环节，良好的教学方法不仅引导学生掌握知识，更重要的是能够培养学生科学的思维方法，提高学生的综合素质[4]。教学环节的改革能够有效地提高学生的创新能力。

(一)普通化学教材的建设

教材的建设要突出理论与实践相结合、定位准确、具备创新性[5]。我校“普通化学”课程的教材在认真研讨国内外同类教材的基础上，结合本校实际情况，在上世纪八十年代自编教材的基础上经过补充、完善，最终形成较为完善的教材体系，其包括全国农林院校“十二五”规划教材《普通化学》、《普通化学习题集》、《基础化学实验》等一系列教材，涵盖了从理论到实践，从课堂到课后完善的教材体系。教材内容注重与生物科学的结合，体现农科化学教育的特色，尤其是元素化学注重与生物学科的联系，重点讨论了元素的生物学效应和生物功能。

(二)教学方法的改革

教学环节注重理论与实践相结合。化学是一门以实验为基础的学科，因此引导学生形成理论体系应用于实践的科学素养是教学的核心之一。辽宁石油化工大学积极应用参与式教学模式，引导学生积极思考，加深学生对知识的理解及掌握[6]。本课程组在理论教学过程中将实践课程中用到的知识以视频或图片的形式记录，在教学工作中采取“回头看”的方式，加强理论教学与实践教学的联系，培养学生创新能力及提高知识的掌握程度。通过教学方法的改革，学生的“普通化学”课程平均成绩及优秀率持续上升，以动物科学专业为例，该专业学生的普通化学平均成绩从12级的59.38分逐年提高至15级的67.80分，其中优秀率由1.67%提高至4.50%。

(三)教学环节的改革

教学环节的改革主要目的是重视学生在教学活动中的主体地位。为此我们采取了两种措施来改善教学环节及巩固教学成果。一是引入课堂讨论环节。讨论能够加深和加强学生对于问题的理解，其效果要优于教师站在讲台上单纯讲授的模式，因此，在理论课教学中设置合理的讨论环节十分必要。当然讨论环节对于教师也是一个挑战，要求教师具有扎实的基本功，能够在讨论环节中积极主动、冷静的引导学生将问题引入关键点，并对相关问题展开分析讨论，帮助学生建立创新思维并掌握科学处理问题的方法。二是网络课程体系的建设，互联网教育是对课堂教学的重要辅助手段。我校“普通化学”在省级精品课程的基础上，教师创作了“微课”视频，便于学生课后对知识点及时回顾与巩固。

教学环节的改革取得了丰硕的成果，“普通化学”课程在2005年甘肃省省级精品课程的基础上进行了持续的建设，2015年申报了甘肃省省级精品资源共享课程项目。此外，在甘肃省教育厅主办的历年大学生化学竞赛中，取得了团体二等奖、三等奖的成绩，苏平如同学获得省级个人一等奖、魏邦毅同学获得省级个人二等奖。

二、实践教学的改革

“普通化学”课程是一门以实验为基础的学科，因此实践操作尤为重要，只有实践教学和理论教学相结合，才能提高学生的综合素质，同时反哺理论教学[7]。缺乏实践教学的“普通化学”课程是有缺陷的，同时良好的实验内容及注重综合性、创新性实验的开设，能够迅速提高学生独立思考和创新的能力。

(一)精选实验内容

实验内容的选择，既要注重基本操作的训练，同时也要保证学生创新性的培养。目前开设的实验包括经典实验，如粗食盐的提纯及纯度分析，氧化还原与电化学，也包括一些创新性较强的实验，如废干电池的综合利用等实验。实验内容在经典实验的基础上进行了再次创新，提高了学生的综合素质，如对于硫酸亚铁铵的制备实验，学生实验过程中铁屑中含有的硫、磷等杂质和硫酸反应产生了H2S、PH3气体，对师生身体健康有害，为此将绿色化学的概念应用到具体的实验中，设计了尾气吸收装置，即将敞开体系置换为封闭体系并用氢氧化钠的碱液吸收尾气。此外，制备得到的硫酸亚铁铵进一步用作制备三草酸合铁酸钾的原料，实现了节省资源，提高知识综合应用能力的目的。此外，设计性实验所占比重不断增加。由教师给出实验的题目，学生利用理论课程所学知识，了解实验的原理，自行设计实验方案，学习实验数据的处理，得出一定的结论。通过设计性实验，最大程度地贴近了科研工作流程，有助于学生创新能力的培养。国内一些院校在实验内容的选择方面也总结了一些有益经验，如大庆师范学院化学化工学院对于基础化学实验内容的选择方面提出了精选教学内容素材，突出实验的实用性，强调实验内容要结合生产实践中遇到的问题，使学生做到学以致用[8]。内蒙古师范大学则是减小了基本操作实验的比例，增加综合、设计性实验的比例[9]。

(二)改进实验教学方法

在对实验内容的精选的基础之上，对实验教学方法进行改进。主要体现在计算机的应用，如以前学生通过坐标纸作图，但是随着计算机及相关软件普及，利用数据处理软件有助于培养学生良好的科学素养。如强酸强碱中和热的测定，求中和反应后的温度，通常通过在坐标纸上外推作图法，存在误差较大的问题，现在改为origin软件作图，并通过线性拟合曲线，求出其在反应后的温度，这样减小了误差，同时通过origin作图也是目前科研工作者的一个基本素养。还有实验室利用多媒体演示一些基本操作，比如分液漏斗、离心机、滴定管等设备的使用，通过观看实验室中的录像，及时纠正错误操作。国内天津大学化工学院等利用仿真化学实验室，在学生进入实验室之前，先进行仿真训练，有助于提高他们对实验原理的认识及实验操作的规范。

(三)改革实验报告撰写

撰写实验报告是训练学生文字表达能力的一个有效途径。实验报告应力求语言精练，并能对实验中的步骤及存在的问题进行分析。但是目前的实验报告学生大多是照着书抄写，缺乏对问题的有效分析。为此，教师严格要求学生将重点放在对实验结果的分析及给出合理的解释，而不是单纯的照着实验书抄写结束就完毕。分析实验结果这个过程极其重要，通过分析找出问题所在，将有助于科研写作能力的提高。

实践教学是提高学生综合素质的重要手段，我们从实验内容、教学方法、实验报告撰写3个方面进行了改革，为学生后续专业实验学习及科研素质提高打下良好的基础。以甘肃农业大学开展的SRTP(学生科研训练)项目为例，近年来项目研究成果发表论文和申报专利63项，参加“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛获奖116项。这些本科生项目的实施都与基础实验教学对于学生实践能力的提高密不可分。

三、完善的制度保障

为了提高学生的创新能力，保障教学质量，经过长期的实践，形成了一系列完善的制度，以保障普通化学课程良好的教学效果。主要体现在多媒体课件的审核、课后辅导机制的建立及导师制的实施。为了提高教师对于多媒体合理的使用及多媒体课件的质量，要求新上岗教师在前5年尽量使用板书授课，5年后其多媒体课件审核通过后方可使用多媒体，这样既保证了新进教师对于教材的掌握，也保障了多媒体课件的质量。课后辅导答疑是教学工作的延续。课程团队建立了值班制，每周的周二、四晚上都有教师在固定教室答疑，及时解决学生在学习过程中遇到的问题，学生问题较多时，充分利用学生社团的作用，成立辅导小组，协助教师完成辅导答疑工作。课后辅导制度使得学生在有问题的时候能够找到老师并能够及时解决问题。青年教师导师制是提高年轻教师教学水平的重要保障。课程组给每位年轻教师安排了导师，在教授的帮助下，年轻教师不仅教学水平有了提高，而且科研能力也得到提升。经过“青年教师导师制”培养和青年教师自己的教学实践，教学能力显著提升，爱岗敬业精神得到加强，逐渐成为受学生喜爱和教学督导认可的教学能手，“普通化学”课程组的6位年轻教师近年来教学评价均为优秀。

上述制度在运行过程中需要注意几个问题，其一是对于多媒体课件的应用核心问题是教师的学术修养及师生之间的感情交流，教学活动中，多媒体仅仅是一种教学方法，而不是教学活动的目的。其二，青年教师导师制中加强师徒双方的参与积极性，导师不仅帮助青年教师提高了教学能力，而且还帮助青年教师提升了人文素质及科研能力。为避免让导师制流于形式而采取的较佳措施是将青年教师吸纳入自己的科研团队，加强了双方的参与性，教学相长，也促进了导师的进步。

四、考核机制的改革

考核的目标是为了提高教学质量。考核的趋势是要与国家和社会对人才的需求接轨，为此我们从考教分离、考核方式多样化、课程反馈3个方面进行了立体化改革。

(一)教考分离

考教分离，从一定程度上改善了大学教育走入应试教育的误区。我校“普通化学”课程自从实施考教分离3年以来，取得了一些改革经验，也发现了一些问题。考教分离的优势在于保证了试卷的质量，有利于客观评价课程的教学水平，促进了学风的改进。具体的实施中需要注意以下几点：一是课程教学大纲的修订与完善。教学大纲是实现教学目标的纲领性文件，亦是实现考教分离的核心。专家命题的依据就是教学大纲，因此要组织课程组教师认真研讨教学大纲，对于各个章节的知识点要区分为熟练掌握、掌握、了解和熟悉4个层次，确定各层次所占的考核比例。二是考教分离试卷的命题。国内外目前实行考教分离的高校试卷的命题主要有试题库命题和非任课教师命题。如浙江大学“冶金传输原理”和南京工业大学“化工原理”课程以试题库命题，而合肥工业大学化工学院则实行的是非任课教师命题的这种方式，由于试题库需要花费大量人力及财力建设，并且随着时间的推移，每年都需要增删试题，系统维护等。我校采用了非任课教师命题的方式，经济有效且容易实施。三是落实出题人的考核制度，要保障命题依据来自于教学大纲，难度适宜，并避免出现大规模不及格现象。

1.考教分离实践中存在的一些问题。首先是教师的负面情绪。我校在实施考教分离之初，很多教师觉得学校对任课教师缺乏必要的信任，并且大学授课是自由的，为了学生能够考出一个好成绩而失去了教学的自由性。其次是教师担心出题专家不了解本校实际学情，会导致考试结果偏离正常的分布。最后是考教分离不适合专业课程，适合于教材稳定的传统课程和基础课程，专业课程由于接近学术前沿，内容变动较大，若照搬考教分离，反而影响教学效果。

2.考教分离中出现的问题应对措施。首先是教学自由并非意味着绝对自由，教学自由是指教师可以自由发表自己的学术观点，自由对知识点进行衍生等，但是也有义务对于基本知识点进行透彻的解析，且教学自由在于教师能够利用各种手段实现学生个体发展的力度[10]。学校教务部门实施考教分离本质在于提高学生的综合素质，这与教师的教学自由是不冲突的，甚至有契合点。其次，以往的试卷由任课教师自己命题，普遍存在考试内容过于简单，很多学生通过背答案，突击的方式通过，造成了认真学习的学生与突击过关的学生区别不大。典型案例如今年兰州交通大学3位学生写给校长的一封信中尖锐的指出了这个问题，并引起教育界及社会广泛热议，而考教分离机制能够避免这种情况的发生，公平是建立在能够体现出差距之上的公平，都过关不是公平，而是损害了公平。最后是在实施过程中曾经出现了大规模挂科的现象，挂科率高达36%，这种大规模的挂科不能简单归结于学生不学，而是命题专家也有一定责任。及时给命题专家反馈出现的问题，并在下次命题中有所改善是解决问题的根本。

(二)教考方式

考核方式的改革首先是增加了期中考试这个环节，以便提高学生掌握知识的水平。如北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的“工程光学”课程组坚持进行期中考试，通过成绩分析可以看到期中考试可以有效地帮助学生掌握知识点，提高学生的培养质量[11]。再有就是是开放式作业的实施，课程组针对所教授的知识点，布置一些开放式的题目，有助于提高教学效果，推动学生实际应用能力的提高。北京工商大学经济学院统计学课程也积极改革了课后作业的方式，提出了多维度立体化课后作业的模式，提高了学生的问题意识、自主意识[12]。

(三)课程反馈

甘肃农业大学“普通化学”教学团队从课后批改作业、课后答疑进行改革，但在执行过程中也存在一些问题，首先是教师工作量加大。基础课程学生人数较多，为了适度减轻教师批改作业的工作量，我校教务管理部门要求教师每次批改学生人数1/3的作业。同时其他一些院校针对课后作业的批改也进行了一些尝试，如黑龙江八一农垦大学的“材料力学”课程采用了学生相互批阅作业的方式，不仅要求批阅，而且对课程作业进行总结及点评[13]。从近年反馈情况来看，学生对于物质结构中杂化轨道理论理解有难度，以前教学过程中举例以水分子，氨气分子为例，但是通过学生的反馈，发现杂化轨道理论主要应用于“有机化学”中电子效应的分析，因此及时调整教学内容，在讲解过程中添加了甲烷、乙烯、乙炔等有机分子的杂化轨道的分析，实现了“普通化学”课程与后续课程的衔接。

总之，在新时代的背景下，党的十八届五中全会明确提出：“提高高校教学水平”。创新能力是民族进步的灵魂，也是国家发展的紧迫需要，是高等教育由大向强跨越的紧迫任务，同时也是国际社会的普遍共识。甘肃农业大学“普通化学”课程从理论教学、实践教学、考核机制及制度保障4个方面进行了立体化改革，以适应新形势下教育教学的要求，着力提高本科生综合素质，把人才创新能力的培养放在首位，努力在“十三五”期间为国家培养出更加优秀的农林人才。

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(编辑：杨建肖)

2016-03-21

甘肃农业大学教学研究项目(编号：GSAU120108)；2015甘肃农业大学应用化学校级教学团队。

龙海涛(1982-)，男，硕士，讲师，主要从事“普通化学”课程的教学与研究工作。

G642.0

A

1008-6927(2016)04-0037-05