师范专业认证背景下结构化学课程教学改革初探*

宋亚娇，叶近婷，杨 曼，胡 静，王晓晖，谢艳光

(1 内蒙古民族大学化学与材料学院，化学国家级实验教学示范中心，内蒙古 通辽 028000；2 通辽市科尔沁区大林高中，内蒙古 通辽 028000)

师范专业认证是关于我国教师教育运行发展中存在问题所作出的顶层制度设计[1]，是推进教师教育质量保障体系建设、提高师范生教育质量的重大战略举措[2]。党的十九大明确提出“新时代”的到来，我国教师教育已走向综合化、开放化[3-4]，基于“学生中心、产出导向、持续改进”理念的高校师范专业认证工作，能够帮助师范院校结合本校师范专业的办学实际特点，理顺师范专业的发展思路，从而更好的贯彻落实习近平总书记提出的“办好人民满意教育”的高等教育目标[5]。

结构化学是现代物理化学学科的重要分支，是研究原子、分子和晶体的微观结构、原子和分子运动规律以及物质的结构和性能关系的科学[6]。在电子结构上，该课程从量子力学规律出发，推演出一般微观粒子的运动规律、原子和分子中电子的运动状态以及化学键的本质；在几何结构上，该课程通过数学群论等工具，对分子的结构进行分析，探讨分子空间几何结构与性质的关系；基于X衍射等技术，对晶体的微观几何结构进行研究，阐明晶体性质与内部周期性结构的关系。结构化学课程最大的特点是内容理论性强，逻辑性强，抽象难懂，离实际生活较远。大量的概念、公式、推导和计算以及传统的教学方式容易使学生觉得课程枯燥无味。因此，在师范专业认证背景下，结构化学课程结合课程特点，基于产出导向，深化课程改革，健全评价机制，旨在培养热爱边疆地区教育事业、能胜任中学化学教学和班级管理的骨干教师。

1 课程目标的修订

根据师范专业认证的OBE理念，首先明确了结构化学课程在培养方案中的支撑要求，根据支撑要求对原有的课程目标进行了修订，将修订后的课程目标细化、分解，以便落实、考核和评价，修订后的结构化学课程目标如下：

(1)掌握实物粒子的运动规律，掌握量子力学基本概念、基本原理以及量子力学处理问题的基本方法和步骤；了解如何用量子力学方法处理原子体系，掌握原子结构理论；掌握共价键理论基本思想，建立常见分子立体结构，掌握分子对称性理论。(2)学会自觉运用物质结构的微观理论分析和解决原子、分子和晶体体系的具体问题，能够运用量子力学基本理论知识分析和讨论常见化学问题，为胜任中学化学教学工作奠定知识和能力基础。(3)在深刻体会(微观)结构与(宏观)性质的客观依赖关系中，获得本质与现象、局部与全局、个体与集体关系的科学思想观和社会价值启迪，增强科学精神、职业素养、社会责任感以及家国情怀；在分析理论的局限中，培养批判性思维和创新思维，在问题研讨中锻炼沟通表达和团队协同能力。课程目标与毕业要求指标点的对应关系如表1所示。

表1 课程目标和毕业要求对应关系

实现课程目标需要解决的主要问题包括：(1)结构化学课程是研究微观体系的理论和科学，注重思维和理解，内容抽象，掌握有一定的难度，容在某种程度上抑制了学生的学习热情，需要教师在教学过程中突出重点、强化辅导，引导学生归纳总结、加强习题训练。(2)解决多数学生“依赖教师讲解、习惯被动听课、不善于自主学习”等问题。教师要树立“以学生为中心”的教学理念，通过采用混合式教学模式，利用线上线下多种学习和交流活动，实现“师生互动、生生互动”，培养学生勤于思考、乐于施教的习惯及自主学习和团队合作意识。(3)解决学生掌握的理论知识不能与实际教育教学相联系的问题。讲解专业知识时尽可能多地联系实际生产生活，在教学中渗透化学史、辩证法及化学学科核心素养等学科思想与方法，并有效地融入最新化学前沿与教育教学知识，使学生能够将所学知识用于分析解决化学教育教学中的实际问题，达到学以致用的教学目标。

2 学习方法与学习成果目标的设计

从个人职业规划、个人能力素养发展等方面对学生强化结构化学学习的重要性，化繁为简，利用无机化学、有机化学、高等数学等基础知识降低内容的繁复程度。选择教学内容应突出基础性、系统性、知识性以及与我校学生实际结合性，让学生产生学习兴趣。采用预习、作业和课堂模型操作等形式提升课堂活跃度和效率。例如在“等径圆球的密堆积”学习前，教师在学习通APP中发布预习任务，课堂上让学生根据预习情况进行模型操作，并根据模型自己总结各个堆积方式的晶胞等知识点，通过上述活动让学生的学习由被动变主动，提高了学生课堂参与的积极性，在活动中完成了从识记、理解、分析、评估、到应用和拓展的学习过程，有效地训练了学生各层次认知技能的提升，实现教学目标。此外，在每章教学内容结束后，我们安排章节习题课，充分培养师范生的表达能力和教学能力。章节习题课前，教师发布学习任务，让学生回顾复习本章节内容，学生根据自己的理解和掌握总结本章的知识点，并形成思维导图，课堂上发言，其他学生可补充，最后由教师总结。以上方式很好地让学生完成了知识的内化理解，通过让学生初步体验教师角色，提高学生的教学技能。

通过结构化学课程的学习，根据课程目标学生应具备以下三方面的能力：一是在已经学习了无机化学、有机化学的基础上，学生的原子结构、分子结构基础知识得到提升，基本掌握量子力学方法；二是分析和研究微观粒子结构，以及分析其结构与性质间关系的能力得到提升；三是学生的科学素养得到提升，并具备了从事中学化学教学的专业知识。

3 教学方法的改进

结构化学课程是化学专业必修课程，课程注重思维和理解，内容抽象，掌握有一定的难度，传统的教师板书讲授方法容易让学生为了考试枯燥记忆进而失去学生兴趣。因此，在课程教学中“以学生为中心”，变单纯枯燥的理论讲述转化为以已学习的无机化学为基础的条理化、系统化教学，提高思维能力，培养分析问题、解决问题的能力才是明智之举。综上所述，结构化学课程基于师范专业认证的OBE理念，根据不同的教学内容采取不同的教学方法，广泛开展探究式、个性化和参与式教学采用互动启发式、任务驱动等灵活多样的教学方式，以正面引导为主，让学生成为学习的主体，便于学生更好的理解和掌握知识。例如，在学习“德布罗意假设与物质波的证明”后，让学生以小组讨论的形式总结宏观物体和微观粒子的区别，引导学生主动思考、分析、讨论、发言，学生提供的答案往往不够系统和全面，这时教师可以引导启发，再由学生尝试总结归纳，通过启发引导，把更多的探究机会交给学生，实现知识目标的同时又实现了能力目标。小组讨论法在结构化学诸多知识点都有所应用，如单电子原子薛定谔方程求解中关于Φ方程实波函数的求解，分子轨道理论中双原子分子结构分析等。此外，“翻转课堂”也是促使学生自主学习的有效手段。在“箱中粒子薛定谔方程及其解”的知识学习中，课堂上进行一维势箱和三维势箱薛定谔方程的学习后，教师将二维势箱薛定谔方程的的求解设置为自学内容，引导学生自主学习，制作简单的课件在课堂讲解，最后教师和学生交流讨论。

基于本门课程内容抽象、不好理解的特点，教师加强课前准备工作，弄懂每部分内容，以及各内容之间的联系，理顺关系，由浅入深的讲解内容；注重与学生的教学互动，调动学生学习积极性，便于学生理解；某些适合模型演示的内容，配合模型操作辅助教学。此外，结合课程的特点和教育教学基本规律，根据不同的教学内容、教学对象，教学中采用课堂集中精讲，不断采用引导式学习、激励式学习等创新型教育方法，充分运用教学模型等教学手段，并在实际教学中重视基础知识和解题技巧的讲解，注重实用环节，充分调动学生学习的积极性和主动性。为使学生及时掌握所学理论。每章课后布置一些习题，要求学生首先自己做，然后教师讲解，从而督促学生消化、吸收所学知识；教师通过学生问答或批改、评阅答案，了解学生对知识的掌握程度。

结构化学课程在改进教学方法的同时，进行了课程信息化建设。在学习通APP上，我们已经上传了教学视频、多媒体课件、章节习题、部分期末试题等，方便学生自主学习；在学校教务处网络综合平台(优慕)上也上传了教学资料，并设置了一定数目的讨论题和作业题，实时与学生沟通与交流，解答学生学习过程在存在的问题，增强教学的实效性。加强学生解题环节训练。每一章理论教学完成后，都有相应的习题布置给学生，并在学生自己解题的基础上，教师讲解习题，让学生及时掌握各种题型的解法。此外，我们不断充实结构化学题库中的习题量，让学生有更多的机会提高解题能力。

4 考核评价方式的完善

对学生的学习全过程做出比较客观、全面的评价，发挥考核评价促进学生全面发展的作用，结构化学课程将过程性评价与期终考查相结合，将多种考核评价方式有机结合，形成多元化的考核评价体系，发挥考核评价促进学生全面发展的作用，进而提升人才培养质量。结构化学课程各环节均制定详细的评价标准，通过合理的课程评价方式支撑课程学习目标的达成，课程考核方案如下：(1)过程性考核成绩：包括单元测验、课堂表现、作业总结，占总成绩的50%，其中单元测验15%，作业总结20%，课堂表现15%。(2)期末考试，占总成绩的50%，以闭卷考试方式进行，考核内容涵盖课程大纲的全部内容，主要考查学生对结构化学基本概念和基本理论的理解和应用，考试题型主要为选择题、填空题、判断题、简答题、计算题和综合素质题。课程成绩评定和课程目标达成评价方法如表2所示。

表2 课程成绩评定和课程目标达成评价方法

5 结 语

结构化学课程是师范生重要的核心课程之一，在培养学生未来教学能力、学科素养和学会反思能力等方面有着重要作用。本文从师范类专业认证的基本理念出发，以结构化学为例进行课堂教学改革探索，以期提高课堂教学质量，提升学生的学科素养，突出专业特色，为我校化学专业认证工作打下基础。