新工科背景下无机及分析化学教学改革研究*

申田裕，范淑敏，胡晓青，李盼盼，牛红英，范文秀

(河南科技学院化学化工学院，河南 新乡 453000)

随着生产技术的不断革新，企业单位的高速发展对专业工科人才的质量标准也日益提高。现如今，高校培养的工科人才已经无法完全满足社会与企业的需求。自“复旦共识”、“天大行动”、“北京指南”等多个方案的提出[1]，“新工科”成为教育界火热的名词。2017年以来，我国“新工科”建设发展迅速，教育部相继发布多个文件，“新工科”被提出后，倍受关注，其提出为高校工科专业的教育改革提供了很好的发展方向。无机及分析化学由化学中的无机化学和分析化学整合而成，主要是为学生学好后续专业课奠定坚实的基础。无机及分析化学作为化学化工类专业重要的基础课[2]，在生物、化工、制药、食品、材料、环境、医药、卫生等领域发挥着巨大的作用。

无机及分析化学的内容繁多、体系庞杂、实践性较强、与生产、生活联系密切。当下高等院校的教学模式偏重理论教学，忽视实践技能的培养。在高等院校的化学专业的教学安排中，学生的课时安排越来越少，不能展开对课程的充分学习，导致理论知识学习不够扎实，与实际问题脱节[3]。现将“翻转课堂”教学理念引入无机及分析化学项目化教学模式中，使翻转课堂教学理念与项目化教学模式进行有机结合，发挥各自的优势，构建出高效的教学模式。为学生的职业能力的培养和学生解决实际问题的能力打下良好的基础，同时保证了教师的主导作用，以满足本科无机及分析化学教学需求。

1 无机及分析化学课程教学现状

1.1 教学理念传统

我国的授课模式比较单一，以课堂教学为主。通过班级教室，教师的言语表达和板书，配合着PPT课件或者视频等方式进行教学，教师怎样教，学生们怎样学。特别是高校课堂，经常出现教师在讲台上独自讲，学生在下面自己学，学生并没有完全跟着教师的步伐进行目标学习。此外，高校课堂教师很少提问学生来回答问题，师生之间缺乏沟通互动，相互不够了解，学生回答问题时也不够积极，经常出现躲避教师提问的现象。在学习过程中学生一直处于被动的学习状态，学生作为教学的主体无法体现出来，学生的个人想法、见解也无法实施，求知欲望比较低迷。

1.2 实践教学受到局限

无机及分析化学是以实验为基础的学科，在学校进行实验教学时，实验的项目受到局限，在实验课上，多数实验都是重复前人的实验，学生进行的仅仅验证前人的实验结果和流程。实验前后，学生对实验的操作流程并没有进行设计探究，对实验的原理方法及所用药品的作用都没有完全清晰的概念，学生都是按照教师给的实验流程步骤进行实验操作的。没有融入自己的观点想法，创新能力得不到培养和锻炼。除了学校的教学条件受到限制以外，学生的外出实习条件也受到限制，在特定的学期，高校都会安排实习周，带领学生到相关企业单位进行实习，但是对于化工企业单位来说，安全隐患导致一些院校和工厂单位的合作不能深入，学生的实习也成为蜻蜓点水，有形无实，实习期间学生达不到预期的学习效果。

2 教学思路改革设计

先进行翻转课堂教学，使学生深刻认真的学习理论知识。在课下进行项目化实践，培养学生的实际动手能力，使得理论与实践相结合，巩固学生的理论体系。制定相应的评价考核体系，检测学生的学习效果，以促进学生全身心的投入学习当中，有利于翻转课堂和项目化教学两种教学模式的有机结合，从而提升教学质量，提高学生的综合水平[4]。教学思路设计如图1所示。

图1 教学思路设计

2.1 课前课上翻转课堂教学

翻转课堂是一种新型的教学模式，是将课上与课下的角色任务进行了调整互换，重新整合课堂内外的时间，将学习的权力从教师转移给学生。课前学生通过网络平台、课件分享，对教学资源提前学习，进行内化吸收，将疑难问题进行总结，在课堂上进行反馈。老师在课堂上对学生的疑难问题进行针对性的讲解学习，为学生答疑解惑。通过课上的目标任务发生转变，有效促使学生利用好课前的大量时间进行对教学计划内容的提前学习，对自身能力范围的知识进行消化吸收，超出范围的问题总结下来在课堂上由老师帮助解决。翻转课堂颠覆了传统教学的流程，提高了课堂的教学效率，通过学生们所反馈上来的疑难问题，教师可以发现学生的知识掌握程度和学生的自身能力，做到因材施教，将学生的学习问题集中在课堂上解决，将课堂讲课的45分钟变为解决实际问题的45分钟，有效避免了满堂灌的现象。

2.2 课后进行项目化实践

学习过理论知识之后，在课后进行项目化实践。项目化模式是将理论学习、实践能力培养和综合素质提高三者密切结合起来，融合“教、学、做”为一体，将理论与实践融为一体。学生根据所学知识理论选取一个合适的项目去完成，把握完成该项目每一个环节的基本要求和实践技能[5]。项目实践中，以学生为主体，教师发挥指导作用。通过选取项目、组建学习小组、制定项目计划书、按计划实施、项目成果汇总等流程，将所学理论知识经过项目化教学实践进行巩固和深化沉淀，进而实现理论与实践的一体化进程。

2.3 制定相应的评价考核体系

在普通高校的考核方式当中，仅通过理论考核的方式对学生的学业成绩进行检测是比较单一的，虽然理工科的学生还可以进行一些简单的实验操作，但是对学生的期末考核结果并无较大影响，得不到重视。高等院校的考核方式总体来看是比较宽松的，在追求及格率和过关率的前提下降低了考试的难易程度和考核质量。为此，院校应提高对考核方式的严格程度，收缩考核方式的宽度，完善教学目标和培养方案，在根本上遏制学生的投机取巧心理和侥幸心态，促使学生扎扎实实的学习科学文化知识，提升学生自身修养。

3 教学实施流程

本文以“酸碱平衡与酸碱滴定法”章节为例，先进行翻转课堂学习，然后进行项目化实践。教学实施流程如图2所示。

图2 教学实施流程

3.1 构建良好的课前学习平台

学习平台如云班课、爱班级、学习通等多个平台均可供学生下载学习资源进行学习，通过建立群聊，将学生拉入学习平台之后，教师可通过后台对学生的学习情况进行查看。学习该节内容前，教师需要先将学习内容：电解质溶液、酸碱理论、酸碱平衡、缓冲溶液、酸碱指示剂、酸碱滴定法及应用等相关学习资源、知识点纲要、PPT课件、音频资料文档以及相关的课程资料上传至学习平台，供学生阅览学习。帮助学生理解酸碱质子理论，理解共轭酸碱对和酸碱反应的实质，掌握缓冲溶液的组成、作用和原理，掌握酸碱指示剂的变色原理及常用指示剂的选择。此外教师应指出重点和难点知识，对相关的重难点知识进行单独的视频讲解，如掌握化学计量点的pH值及突跃范围的计算，掌握准确滴定一元酸碱的判据及应用。

3.2 课堂反馈及测试

课堂上组建学习小组，课堂前10分钟，各组同学之间互相讨论交流，将同学可以解决的简单问题处理掉，剩下难度较大的问题汇总下来反馈给老师。课堂中间25分钟由老师对反馈的问题进行针对性的讲解，当堂解决学生的问题。让学生带着问题来学习，整节课都是在办正事，处理的都是学生存在困惑的问题，让有限的课堂时间发挥出更大的作用。除了解决学生的疑难问题之外，还需要对学生的自学情况进行检测，课堂最后10分钟，以试卷考试形式对学生的学习效果进行测试，题目范围便是所学的相关章节内容，如缓冲溶液pH值的计算及配置，弱酸弱碱溶液pH值的有关计算。老师对试卷进行批改，诊断学生学习当中存在的问题，通过学习平台将试卷问题反馈给学生，以方便学生查漏补缺。每次的课堂考试成绩都将被记录，作为平时成绩的一项，期末时对学生的学期考核进行评价。

3.3 课后进行项目化实践

项目化教学实践流程如图3所示。

图3 项目化教学实践流程

(1)选取项目

在进行项目的选取时，首先要切合生活的实际情况，根据所学章节内容，从身边的小问题、小案例入手。酸碱滴定法的应用非常广泛，许多工业产品如烧碱、纯碱、碳酸氢铵等多采用酸碱滴定法测定其主成分和含量。在此，本章节以NaOH、NaCO3混合碱的分析测定开展项目化实践，让学生所学知识、技能可直接与日常生活联系起来，可以真正投入实践用于实践，高效地激发学生主动投入项目任务的学习当中去。让学生学会用酸碱滴定法测定物质的酸、碱含量，学会酸碱标准溶液的配置及标定方法，促使学生熟练的掌握酸碱滴定的基本原理和指示剂的选择，学会用酸碱滴定法解决实际问题。

(2)成立项目学习小组

对学生所在班级进行统计分析，组建学习小组，以4～6人为一组，各小组任命一名组长，负责组内学习任务、分配工作[6]。同学之间可先进行自行组合，然后由教师进行调整安排，学习小组要注意男女同学比例协调，各组之间的学生水准调和得当，以培养学生之间的团队合作。组长在项目化实践过程中要有强烈的责任感，发挥好带头作用，针对各个组员不同的特长，分配不同的任务，有针对性的分工合作。

(3)制定项目计划书

在既定项目的学习中，针对项目所涉及的问题先行查阅相关资料，借助网络平台、图书馆和数字化资源先行了解，掌握基本相关理论知识，编写项目计划书。在制定的过程中教师要不断关注、引导学生的学习任务，通过让学生在小组中互相交流意见，自我决定，最终达成共同意见，制定流程详细的项目计划书，计划书中要明确项目实验的原理和实验过程。在进行项目任务时，应该注意知识环节的循序渐进，了解NaOH、NaCO3的性能特征，精确熟练的配置标准浓度的盐酸溶液，掌握相关的反应方程式以及反应的先后顺序，选择合适的指示剂，准确控制滴定终点，熟练的掌握实验器材，从而逐渐培养学生的能力。在项目化实施的过程中做中学、学中做，不断发现知识盲区和填补残缺的知识体系，逐步提高学生的综合能力。

(4)按计划实施

各小组按照制定的计划进行，在进行过程中详细记录实验数据和实验现象。小组成员对项目进行过程中所遇到的疑难问题进行记录反馈，不能解决的寻找教师或者其他小组共同解决。在按计划实施的过程中，每进行一个环节，都要经老师验收，是否合格，是否存在错误的地方，并且进行改正，确保无误后继续进行下一个环节。

(5)成果汇报总结

项目计划完成后，各小组将实验方案、实验结果和资料整理后做成课件进行工作汇报，每小组代表向全班同学展示，汇报本小组的学习情况和心得体会。将在学习过程中，遇到的困难问题由自己解决的向各小组分享一下解决经验，由老师和同学协助解决的问题可向大家分享教师和同学对实验方案提出的建议和纠正策略。项目化教学的总结不应该放在项目实施完毕之后，而应贯彻项目化教学的始终，实施过程中学生的所思、所想、所感，都应该作为总结内容的一部分，为后期的优化和改革作铺垫。从项目化学习的开端便开始统筹好全局的学习环节和实施步骤，提高学生的全局观念。

3.4 健全考核评价体系

目前高等院校的考核方式多为理论考核，学生学习效果的评定方法比较单一，无法对学生的综合能力进行更全面的评定检测。对理工科学生来说，加大实践能力方面的分数比重是必要的，只有理论成绩与实践成绩的结合才能体现出工科人才的培养质量。不管是课上课下，还是课后，都要加强对学生的学习成果进行检测，采取终结性评价与过程性评价相结合的方式，以督促学生投入时间和精力去探索学习。院方应成立考核评定小组，对教师的授课质量和学生的学习情况进行详细的检测。学生的学习效果评定方式为翻转课堂板块占(30%)，项目化实践板块占(30%)，期末考试板块三个板块占(40%)三者的总成绩为学生的最终考核成绩。在翻转课堂板块，通过学习后台对学生的网上学习情况进行评价，通过课堂检测将试卷考试成绩纳入平时成绩当中。在项目化的实践板块，学生的考核成绩为学生自评、小组组内互评和老师评价相结合的方式进行评分，对学生在项目学习中的设计过程、讨论学习过程、出勤率和成果汇报工作所做出的贡献进行评价考核。

4 结 语

基于翻转课堂教学、项目化教学的理念打破了传统的教学模式[7]，在新工科战略建设影响下，对高等院校无机及分析化学进行翻转课堂和项目化教学模式有机结合的混合式教学改革。课前和课上实施翻转课堂的教学模式，让学生在上课前就发现问题，课上解决问题，提高课堂的利用率[8]。有利于培养学生的自学能力，锻炼学生的自控能力，对学生“因材施教”，更有利于教师发现学生学习当中存在的问题而制定更有效的教学计划。课后进行项目化教学，以项目为载体，学生为中心，教师化“船长”为“灯塔”，有利于学生巩固已学知识，将所思所学用到实践当中去，培养学生自身的团队精神、探索创新精神，培养被未来社会高度认可的高质量人才。