“互联网+”环境下“工程化学基础”教学方法探索

刘　芬，　仝小兰，　刘淑娟，　龚　霞

(1. 东华理工大学 化学生物与材料科学学院，江西 南昌 330013；2. 江西农业大学 理学院，江西 南昌 330045)

“工程化学基础”是一门适用于高校理工类各专业的基础化学课程，是改革普通化学教学的一项重要教研成果，它以物质的化学组成、结构及相应的化学反应为出发点，以现代科学工程技术中涉及的具体的化学问题为例，由浅入深地介绍了许多既具有现实应用价值，又存在潜在应用价值的基础理论知识，帮助学生在实际工作中认识、思考和解决问题的时候能够有意识地运用到这些化学观点[1]。通过对“工程化学基础”课程的学习，学生应掌握解决工程上各种问题的基本理论，了解化学的最新发展情况，拥有定量分析和运用所学理论解决实际问题的能力，最终具备一定的科学素养。

上世纪60年代，互联网才刚刚诞生，经过了短短五十几年，世界俨然已是互联网的天下，身边各行各业几乎都离不开互联网。2012年11月在北京举办的易观第五届移动互联网博览会上，易观国际董事长兼首席执行官于扬在发言之中，第一次提出了“互联网+”这一理念。于杨认为，在未来，“互联网+”公式应该是我们所在的行业的产品和服务，在与我们未来看到的多屏全网跨平台用户场景结合之后产生的一种化学公式[2]。“互联网+”的理念，给国内每一个行业带来强大冲击和驱动，怎样找到自己所在行业的“互联网+”，并利用它在各自的领域中创造一种新生态，则是各个行业需要深入思考的问题。

对于“工程化学基础”这门课程的安排，起初学生会带着些许的质疑。首先，我们不是化学专业，为什么要学习“工程化学基础”?其次，学习这门课对以后的专业课程学习真的有帮助吗？最后，我们怎么样才能学好这门课？基于上述几点原因，这门课在不少学生当中得不到应有的重视，学习效果也不够理想。另外，对于非化学专业的大一本科生而言，这门课内容多，课时少，理论概念多，跨度大，学习起来普遍感到有难度。所以，非化学专业的“工程化学基础”课程的教与学的方法一直是相关教育工作者们关注的问题。如今，正处于“互联网+教育”改革的新时代，如何在“互联网+”模式下进行“工程化学基础”课程的教学，同时解决以上三个问题，提高教学质量和效果，可以尝试从以下几个方面入手。

1　理论联系实际，激发学生学习兴趣

教学过程当中，笔者发现，有些学生喜爱化学，但在填报志愿选择专业时，认为化学专业就业前景一般，就选择了其他专业，这类学生对化学有学习兴趣。还有一类学生在中学时期就觉得化学难，不喜欢化学。更有一类，如某些生源地学生在高中时期没选修化学，选择的是物理。为了激发后两类学生的学习兴趣，必须理论联系实际，多介绍一些和生活息息相关的化学知识，利用网络媒体所爆出的各种热点事件及其视频资料，剖析其中的化学知识点，将化学知识动态化，具体化。

第一堂绪论课，就是激发学生学习兴趣的关键时机，在这一次课上，就要紧紧抓住学生注意力，让学生了解学习化学的乐趣，感受化学的魅力。告诉他们，实际上，每个人每天醒来之后，就从事着一系列跟化学相关的行为，洗脸刷牙吃早餐，涉及到日用品化学和食品化学知识，有些化妆品宣称是纯天然物质，不含任何化学成分，但其实所有的天然物质归根结底都是各种化学元素组成，人体和地壳看上去截然不同，但是比较人体血液中各种元素的含量及地壳中各种元素的丰度，发现两者组成基本相同，其含量趋势线也是一致的。牛奶中为什么会被加入三聚氰胺，腌肉制品中为什么要加亚硝酸盐，人工降雨中用到了什么物质，这些问题都可以用化学知识来解释。多讲解与现实生活中密切相关的内容，可以让学生深切体会到所学知识与自身现实生活是紧密相联的，授课并不仅只是教授知识，更重要的是让学生体会到学习知识的价值，知识的力量。最后，可留出十分钟播放由网友真·凤舞九天打造的短片《疯狂化学》，该片集科教与娱乐于一体，在青年人酷爱的强劲、动感的背景音乐之下，用极具视觉冲击的变色、气化、结晶、燃烧、爆炸等震撼的实验展示了化学最美的一面。这一味学习化学的增味剂，可以将学生对化学的学习热情进一步提高。多年的教学实践已经证明，充分利用互联网上图片加文字的新闻报道，以及一些必要网络视频资源来设计的第一次课非常成功，对于该课程后续内容的教与学，影响也非常深刻，能极大地提高学生的学习兴趣和自主学习的热情，师生之间的互动明显增多，课堂气氛热烈且轻松活泼，教学效果良好[3]。

然而，课堂上的时间毕竟是有限的，学生们在课余还有更多时间继续学习更多化学知识，感受化学的魅力。教师可以引导学生在信息庞杂的互联网上，随意浏览各大网站新闻时，从新闻报道的各式各样食品安全、环境污染等事件中，思考和探究其背后的化学知识，同样也可以潜移默化地提高学生学习化学的兴趣。

2　针对专业特点，优化教学内容

“工程化学基础”课程是高校理工科的一门必修公共基础课，将该课程列入教学计划的专业众多，方向各异，所用教材虽然只有六章，但其中包含的知识点非常多，涉及的内容也非常广。作为这门课的授课教师，要让学生意识到，当代科学技术的飞跃发展，化学已经广泛、深入地向各个科学技术应用工程领域渗透、交叉，并且相互促进。目前国际上最关心的几个重大问题——环境保护、能源的开发利用、功能材料的研制以及生命过程奥秘的探索等，都与化学密切相关。而且学生毕业后从事的其他专业的工作中，都随时可能面临着若干需要运用化学知识才能够解决的问题。本着“宽理论”、“强应用”、“全素质”的教学原则[4，5]，提升理工科院校办学质量和教育水平，是实现培养基础厚、能力强、素质高的创新型现代工程师的一项重要举措[6，7]。因此，在教学过程中，教师必须合理利用教材和网络上的海量教学资源，结合各专业的实际情况，对教学内容进行必要的筛选和优化，以提高教学效果。

对于核工程专业而言，因为他们是即将从事核工程与核技术研究、设计、应用和管理的专门人才，物质的结构与材料的性质这一章中原子结构和核外电子排布这部分内容对他们来说特别重要，需要重点讲述。但涉及到量子力学的原子结构模型等内容都非常抽象，如波函数的图形和原子轨道的径向分布，需要借助Flash和3Dmax等动画软件制作的原子轨道模型来加深理解。软件应用水平高的学生，在掌握知识点之后还可以在教师的帮助下，自己来制作相关动画，然后跟其他学生进行交流。地下水工程专业的学生，则要偏重于水溶液中的化学反应与水体保护这一章。如理解水在其中起什么作用，方程式中各种离子后面的aq符号并不是可有可无的，同时利用Flash动画可以让学生清晰地理解水合过程，也可以在互联网上获取一些相关内容的电影资源，如“家园”、“瓶装水”等，在课后可以静心观赏，将课堂上的知识进一步延伸。土木工程专业的学生，自我感觉离化学最远，但是“工程化学基础”教材中的最后一章，化学反应和材料的保护几乎是专为他们而编写。在工程结构的设计和房屋建筑的施工时，专业人员应该熟知所用的钢材在哪种情况才能得到最好的保护，如何减慢高分子材料的老化等，这些都可以通过互联网视频资料的演示，让学生更深入地了解本专业的化学知识。

当今是一个信息化的时代，信息技术深刻影响着我们每一个人，同时也影响着每一位大学生的学习方式，学生几乎人人拥有智能手机和电脑。我国网络通讯设施不断改造升级，网络覆盖面也日趋完善，这使得学生上网获取信息十分便捷，他们可以通过各种网络教学平台，随时访问网络视频教学资源，获取相关的学习资料，各种微课、慕课都免费提供给学生学习，其中作为重点推荐的是国家级精品课程 “普通化学”。此外，学生可以根据自己的兴趣和专业需要，自主地安排时间和地点进行学习。网络的开放性和便利性，网络课程的丰富性，为广大学生提供了更加广阔的学习空间[8]。

3　课堂教育结合线上互动，提高学习效果

原始时代人类教育活动已经存在，距今已经几千年历史，教育是一种永恒的社会现象。它是人类进步和社会发展的重要推动力量。传统的课堂教育，教师直接面对学生，通过语言、板书、肢体动作、表情等进行直接交流，其显著优势在于教师能充分发挥自身的主导作用，全方位地组织和监控整个教学活动进程，系统性地进行科学知识的传授，最终达到不偏离教学目标的要求。教师还可以根据实际课堂教学情况，及时调整教学方法和内容。由于以上这些突出的优势存在，课堂教育目前不可能完全被其他教育形式取代。

然而，在教学过程中，教师会发现学生在“工程化学基础”的学习过程中，常常会出现两极分化的现象，这是由于学生之中存在着基础知识或自我追求的差异，一部分基础扎实，对化学感兴趣的学生，他们对知识的需求是更多、更深一层次的。而一部分基础知识薄弱的学生，他们在学习过程中会存在较大阻力和障碍，他们的目标只是达到考核合格。所以，对于部分自身要求较高的学生，必须为他们提供课堂以外的差异化教学。有些大一的学生在下课之后，便希望就当天的难点问题与任课教师进行求教探讨，但是大一的课程往往安排得非常紧凑，课间时间十分有限，在这种情况下，学生或者教师可能都没有适当场所及足够时间进行深入交流。录制微课就可以很好地为各专业学生提供差异化教学。在“互联网+”教育环境下，微课以其短小精悍的特点，正好符合数字化时代学习者的注意力模式，同时也能够满足教师和教育信息资源建设者的迫切需要。各地教育部门也都在大力推广微课的制作和应用。微课一般以知识点为单位，教学目标单一而清晰、时长短、占用内存小，随时都可以使用移动终端设备下载浏览。在互联网时代，伴随各种移动终端设备如手机和Ipad等的日益普及，每时每刻都有新的消息被推送，因此互联网用户的注意力会不停地被分散，网络学习时注意力无法长时间集中，有研究表明新时代互联网用户的“注意力模式”仅10分钟。微课正是适应新时代互联网用户的这种“注意力模式”。其中所有相关信息和资料的展示都围绕着一个知识点来进行，它能够解决课堂教学中的重点、难点和疑点问题，有着精简、灵活、互动性强等优势，是对传统课堂教学模式一种补充，能保证老师的教学期望，还能满足学生进一步学习的要求，是教师改革教学手段的最好选择之一。触手可及的高速互联网，众多的社交软件，使教师和学生的线上互动交流变得非常便捷、快速，线下没完成的工作可继续在线上完成。在学校的网络教学平台上，教师可以上传授课的课件，课件向所有学生开放，并附有留言栏，学生在浏览课件的同时，有针对性地提出问题，以便老师及时回复。在如微信、QQ等社交软件上，我们建立了课程讨论组，为学生进行知识点回顾、重点难点解析、疑难问题解答。在群组中，学生之间也能进行在线讨论和切磋交流。

4　多元化考核，巩固学习成果

课程考核是教学过程的一个重要环节，也是检验教学质量的一个重要方面。在传统的高校课程考核工作中，多以笔试为重点，往往都是以期末考试的卷面成绩为主(卷面成绩约占总评60%以上)，以平时考勤及作业成绩作为参考，且按一定的比例纳入考核，最后得到一个总评成绩，作为衡量学生掌握本课程知识情况的一个标准。这样的考核方式极为单一，它只考核了理论知识的掌握，而学生的思考能力、动手能力、设计能力等都没有得到体现，难以适应当今社会对培养应用型人才的需求。对一门课程开展多元化考核，不仅是检测学生课程学习情况及教学效果的良好方式，也是促进学生主动学习和发展能力的有效途径[9]。

在教学中还可启用翻转课堂教学模式，翻转课堂即颠倒课堂，是基于信息传播的教学环境，重新设计和组织教学内容，重新调整课堂内外时间的教学形式。这种模式下，学生由被动学习转变为主动学习。在课前学生可以通过互联网去使用优质的教育资源，按时完成教师所指定的课程内容的自学。课内在教师的主持下，挑选学生或是学生自荐在课堂上提出问题，教师组织讨论，并在学生讲解的基础上再加以分析和总结。这是一个吸收消化的学习过程，以前都是学生在课后独自完成的，现在可以通过教师和学生之间，学生和学生之间就课程内容的交流探讨来完成。与此同时，根据每个学生在翻转课堂上的表现及交流情况，教师可为学生评分，作为课程考核成绩的一部分。其次，增设平时测验环节，在网络教学平台上建立在线测试系统。“工程化学基础”共有六章，每章从试题库中抽取十道选择题，每题限时十秒钟作答，系统给出测试成绩作为平时成绩。另外，还可以根据学生在网络教学平台上的浏览学习记录，留言的频率及内容，来为学生评定平时成绩。

总之，多方位多层次地对学生学习成果进行考核，是一种“以促进学生发展”为核心的评价体系，既使得平时成绩增加了必要的公正性和准确性，还达到了督促、激励学生自主学习的目的。

5　结语

21 世纪，高等教育的核心是培养高素质创新性人才，“互联网+”教育的结合模式正强力推动着高等教育的发展，在这样的时代背景下，在“工程化学基础”课程教学过程中，教师应该充分利用好“互联网+”这一平台，结合各专业的实际情况，探索并运用多种新兴的教学手段与方法，激发学生兴趣，实施差异化教学，提升学生自主学习能力，培养学生解决实际问题能力。还需采取多元化考核的措施，来促进学生的发展，同时为提高自身教学水平和教学效果而不断努力。