高等院校环境类专业无机及分析化学课程教学综合改革*

李旭辉 朱德源 贺计梅 常卓彬 连新新 郭瑞超

（河南大学地理与环境学院 河南开封 475004）

无机及分析化学是高等院校环境类专业的基础课程，是后续课程《仪器分析》《环境化学》《生物化学》《环境监测》等课程及其相关实验教学的基础[1]。此外，本课程还与《水污染控制工程》《大气污染控制工程》《固体废弃物处理与处置》等关系密切。该课程通常在第一学年开设。我国不同地区的教学资源和水平存在一定的差异，教育发展存在较大的不平衡[2]，加之我国正在对高考的招生制度进行的全新的改革，致使环境类专业学生的化学基础参差不齐，知识结构以及能力水平均存在较大差异[3,4]。学生的这种基础差异对后续无机及分析化学的课堂教学影响不容忽视。一般高等院校环境类专业面向全国招生，不同考区不同教材版本使得入学新生化学基础存在差异，兴趣爱好不一，给无机及分析化学课程的教学带来巨大挑战。因此，为了进一步提高教学质量，调动学生的学习主动性和积极性，提高学生学习该课程的兴趣，将无机及分析化学的理论知识可以灵活应用到环境专业，该课程的教学综合改革亟待进行。

一、现状及存在问题

（一）学生自身知识结构差异大

由于我国各个地区的教育发展不均衡，教学资源和教学水平也存在一定的差异[5]，即使是同一个地区，城乡教育资源分布也存在较大差异，导致环境类专业学生化学基础参差不齐，知识结构存在较大差异[3]。如对河南大学环境专业在校学生的化学基础进行调查发现，调查的学生来自河南、山东、福建、广东、黑龙江、内蒙古、上海、四川、云南等地区，其中河南籍学生所占比例较大，所采用的教材的每章内容均出现了学生在中学阶段修过、选修和未学过的情况。如气体与溶液，福建省、广东省和四川省等三省学生在高中阶段是必修，而其他生源地的学生在高中阶段是选修或未学过该部分内容；尤其是河南籍生源，情况更是复杂，无机化学的各个章节均出现了学生必修、选修和未学过的情况。而且不同地区所采用的教材版本也不尽相同，其中，化学仅课表教材就存在人教版、鲁科版、苏教版等不同版本。除此之外，高考录取时，学生之间也存在录取成绩的差距，甚至部分学生是被调剂到环境类专业。上述原因导致同一个班级学生在化学科目知识结构、掌握程度存在较大差异，这无疑给无机及分析化学课程教学带来了巨大挑战。

（二）入学新生的自主学习能力普遍较差

在中学阶段，学生的学习多是在老师的督促下进行[6]，产生了依赖心理，导致学生自学意识淡薄，自主学习能力普遍较差。进入大学以后，学生需要学习更多的课程和内容，且每门课程内容多，课时少，尤其是无机及分析化学；而且大学课堂和高中课堂也存在较大差异，大学老师课堂上主要讲授课程的重点、难点内容，对于一些简单非重点内容并不会详细讲述，并且多采用多媒体授课，内容量大，学生要在课下进行课程预习，查询很多相关内容，才能在课堂上跟上老师的讲课思路，这都要求学生有很强的自主学习能力[7-9]。而刚进入大学的学生，脱离了家长的监管和老师的督促，进入到相对宽松的学习环境[10]，有些学生会完全放任自己的学习，只有少数学生能坚持课前预习、课后复习的好习惯，大部分学生缺乏这种自主学习的意识。

（三）传统教学方式问题凸显

目前无机及分析化学课程授课方式以教师为中心，辅助多媒体教学，虽然能完成教学目标，但是学生只是被动地接受知识，没有直观的感受[11]，对理论知识也理解不透彻；在课堂上，老师和学生互动和沟通性较差，学生学到的也只是死记硬背的知识，思维极易被固化，缺少创造性生机[11]。传统教学方式中教材是知识的主要载体，老师根据教学大纲执行教材内容[5]。但是随着科学技术的发展，教材更新滞后于时代发展，教材上有的内容或技术也早已随着时代的发展而被淘汰，即使频繁更新教材，教材内容还是滞后于科技的发展。因此，以教材为知识的载体已经无法满足社会发展对于新知识的需求[5]。传统教学方式的成绩评定方式采用期末卷面成绩占70%，平时成绩占30%，平时成绩一般由考勤、作业完成情况和课堂表现为依据给出，但是课堂表现成绩的给出往往科学性不强。这种考核机制对学生的成绩评定主要以卷面成绩为主，未涉及学生学习过程的监控，不能体现学生的综合能力。

（四）环境科学专业对无机及分析化学教学要求较高

与化学化工类专业学生不同，环境类专业新生一般对自己所学的专业没有深入的了解，甚至不知道自己所学的专业的培养目标和就业部门，认为无机及分析化学课程跟环境类专业没有多大联系，甚至有些学生会有“环境类专业为什么要学化学”的疑问。然而，无机及分析化学课程是环境类专业的基础课程[1]，是后续课程环境化学、仪器分析、生物化学、环境监测等及其相关实验教学的基础[8]。本课程还与环境类专业核心课程水污染控制工程、大气污染控制工程、固体废弃物处理与处置等关系密切。因此，后续课程对无机及分析化学课程的教学质量提出了较高的要求。同时，本课程在学生毕业后工作、继续深造过程中也发挥着不可或缺的作用。

二、课程的综合改革措施

（一）激发学生对无机及分析化学的学习兴趣

无机及分析化学课程的教授对象一般是环境类专业的入学新生，学生来自全国各地，有些学生是其他专业调剂而来，致使其化学基础参差不齐，且该课程内容繁杂，难点较多，致使学生对该课程的兴趣较低，甚至会导致学生由于该课程较难而选择转专业。因此，在教学伊始，尤其是第一节绪论课，需要授课老师准备一节结合专业、内容风趣、贴近实际的绪论课，激发学生对该课程的学习兴趣，培养学生到专业兴趣[5]。在绪论课上教师要让学生明确该课程对专业到重要性、教学主要内容及与专业的相关性和“怎样学好该课程”。如授课老师可以通过列举一些环境领域的热点问题，告诉同学们如何运用所学的化学理论结合相关的环境知识去治理这些环境问题。如应用沉淀的生成和溶解平衡理论修复环境中的重金属污染，氧化还原反应的理论知识应用到水污染的治理等等，让学生体会到该课程的确对自己以后发展有用，从而激发学生的学习兴趣。

在日常授课过程中，仅仅单纯讲授化学理论知识容易使学生感到无聊，降低学习兴趣，授课老师可以利用小视频或者小动画给学生展示一些化学原理，如氧化还原反应的原理可以制作原电池等，来提高学生的学习热情[12]。此外，在课余、周末、假期邀请学生参观环境类到相关实验室、环境自动监测平台（如大气环境监测站、水质自动监测站）和相关到工程中心（如环境材料研发中心）等，让学生了解无机及分析化学在环境领域的应用，提高其学习兴趣和动力。

（二）提高学生自主学习能力

在高中阶段，学生主要是“被监督”式的学习。进入大学以后，老师不再监督学生的学习，同时，学生的自由支配的时间增多，“自由度”增大[5]。作为老师，要和辅导员配合，帮助学生尽快调整心态，适应大学生活和学习。首先，在思想认识上，要帮助学生调整心态，规划好大学生活，使学生明白，大学生活不是“躺平”生活，要依据自身实际和社会需要确立大学阶段的目标；使学生明白，大学教育是素质教育，综合能力和考试分数同样重要。其次，在生活上，要让学生转变思想，认识到进入大学就开始了独立生活，要学着去和形形色色的人相处，学会独立处理问题。授课教师可以和辅导员、班主任多沟通和交流，了解学生的学习和生活状况，帮助学生尽快适应大学生活。最后，在学习上，要注重培养学生主动思考和时间动手到能力，帮助学生确立自主学习和创新学习的观念。如授课老师可以指导学生如何利用文献检索平台检索相关专业文献；可以和教学实验平台沟通，设计综合实验，锻炼学生的实践动手能力；也可以结合实验虚拟仿真平台，设计一些与专业相关到综合实验，如本专业的“污染地块综合调查与评价全流程虚拟仿真实验教学项目”，锻炼学生解决专业问题的能力。

（三）优化无机及分析化学的教学内容

受高考政策的影响，本专业学生高中化学基础差别较大。授课教师前期可以收集各个考区教学大纲、考试大纲、所用教材、教案等信息，初步了解不同生源地考生化学基础，合理安排教学内容和进度。环境类专业的学生多数为理科生，在高中时学过的很多化学知识与大学的无机及分析化学课程内容重复，因此，对于重复的知识点可以简要介绍，未学过的知识点重点讲述，这样既可以避免重复教学，又能保证学生对该课程的“新鲜感”。

老师授课时，可以将理论教学和科研实践相结合。在大学阶段，有很对针对学生的科研竞赛，如与环境类相关的项目有大学生创新创业训练计划项目、共享杯大赛、科研育人促进计划等，老师可以鼓励学生组队进行项目申报，然后在课堂上对申报的项目中涉及的化学知识点进行分析讨论，使课堂不仅局限于理论知识的学习，还要提高学生的专业热爱和科研热情。老师在授课时，也要加入一些思政元素，培养学生的使命担当感。在课堂上将化学史渗透到理论教学中，讲述老一辈科学家的科研经历，学习他们的科研探究精神和奉献精神，将他们的研发成果渗透到教学内容中，这样既可以增加课堂气氛，又可以培养学生的爱国情怀。如讲述配位化合物时，可以介绍我国配位化学奠基者戴安邦院士科研经历；讲述原子结构时，可以引入张青莲院士的事迹，讲述抗日战争时期他在西南联大工作期间取得的成绩，以及如何开拓我国同位素的科学研究。

（四）改革传统教学模式

以往的教学模式是老师在课堂上讲，学生被动接受，这样的教学方式以老师为中心，而忽视学生的主体性，不利于学生自主学习和创新能力的培养[12]。因此，要改变传统的教学模式，探索学生可以主动参与，能够提高学生兴趣，转变学习态度，养成主动学习、深入思考的学习习惯的多元教学方法[8]。

线上线下教学相结合。目前有很多教学软件，如腾讯会议、腾讯课堂、雨课堂、智慧树、钉钉、微信、QQ 等软件。在上课前，授课老师把本次课的重点、难点以及框架制成PPT发给学生，让学生结合教材进行课前预习；在课堂上，授课老师预先发布一些客观题，根据学生的答题情况了解学生对本次课的预习情况；在讲课过程中，老师可采用学习软件随机抽问、弹幕提问及共同回答问题的方式活跃课堂气氛[13]；课后，老师可将授课的课件、拓展资源和课后作业发送给学生，学生通过课程群与老师进行交流。疫情期间，各大高校倡导“停学不停课”，把互联网视域下的教学发挥到了极致，互联网教学的弊端也逐渐凸显[13]。老师在进行线上教学时，难以掌握学生的听课情况，而学生不用面对老师，少了约束性，学习兴趣下降。把互联网教学手段和课堂教学相结合，既可以弥补线上教学的弊端，又可以增强师生之间的互动，进而提高教学效率。

过程性评价和结果考核相结合。合理的课程考核方式，能客观、真实地评价和反馈教学效果，而且还能有效的引导学生积极、主动参与教学，激发学生的兴趣，培养学生的创新意识和探索精神[13]。因此，过程性评价和结果评价更能检验学生对课程的把握程度以及可以更加公平公正地进行成绩评定。综合成绩由平时成绩和期末成绩组成，平时成绩可采用过程性评价来考核学生，由学生考勤、平时作业、随堂测验、课堂问答、课堂练习、微课制作和展示等，可以把平时成绩所占比例30%提高到40%，进而提高学生的学习主动性；结果评价采用期末考试成绩，期末考核试卷的试题构成多样，不少于四种题型，难易程度适中，提倡采用非标准性答案的试题，结合所学专业，让学生能够灵活运用所学知识。

结语

作为环境类专业的一门重要的基础课，无机及分析化学的教学对于学生专业素质、创新思维、实践能力的培养具有重要作用。在教学中，要通过各种方式激发学生的学习兴趣、提高学生的自主学习能力、优化课程的教学内容和改革传统的教学模式等，使无机及分析环境课程得到革新，为学生后续专业课程的学习打下基础。