机电工程类专业《无机及分析化学》课程的教学思考*

张海霞，李大枝，范传刚，吴宗绪

(1.滨州学院化工与安全学院，山东 滨州 256603； 2.滨州大有新能源开发有限公司，山东 滨州 256600)

《无机及分析化学》是机电工程类专业,如机械设计制造及其自动化、飞行器制造工程、车辆工程、飞行器设计与工程等的学科基础课程。该课程主要内容包括化学基本原理(化学热力学和动力学)、四大平衡及化学与社会和生活，是化学学科的一个分支，也是起步最早的分支。近年来，随着学科领域的发展和学科交叉的增强，越来越多的理工科专业，如土木建筑、生物制药、环境与能源等，将无机及分析化学作为基础平台课程[1-3]。非化学类专业学生通过化学基本知识和基本原理的学习，能够促使学生充分认识到化学基础知识在机械设计制造及其自动化等领域的重要作用。与此同时，可以有效提高非化学类专业学生的化学素养，更重要的是可以有效增强学生的环境保护、社会责任感和科研情怀及爱国意识。

调研发现，该专业学生的学科背景复杂、基础知识差异大、对非专业课的认识欠缺等，导致课程在开展过程中遇到了一系列“痛点”问题：1)为什么学，即教学内容如何与专业知识建立联系；2)学什么，即教学内容如何实现系统化；3)怎么学，即教学内容如何激发学生学习兴趣。针对这一客观情况，结合课程组多年的教学实际和教学经验，发现该课程的授课方式与化学专业应有明显的区别。课程团队成员从整合教学内容[4]、改进教学方法[5]、培养学生兴趣[6]等方面对课程的教学过程进行了深入的思考探索，力争有效解决“痛点”问题。

1 “痛点”问题解决措施

1)构建“知识桥”，将《无机及分析化学》基础知识和原理与机电工程类专业课程有机衔接。

化学是一门日常生活中必不可少的实用学科，与人类的关系非常密切。例如，人们每天都在使用的化妆品、洗护用品，食物中的防腐剂、抗氧化剂，衣物的印染等等。但对于机电工程类专业来说，他们的专业和化学知识又存在怎么样的联系，为什么机电工程类专业还要学习化学。这也是大部分该专业学生在上课起始都会考虑的问题。这个问题具有很重要的影响，一旦学生认为学这门课没有用，那自然会使学习效果较差，所以在绪论部分应该先向学生明确学习这门课程的目的，以及和专业课之间的必然联系，要具体到实际生产案例，让学生深刻认识到为什么学[7]。然而，目前我们学院讲授无机及分析化学的教师均为化学专业出身，对机电工程类专业了解较少或者浅显，在课程讲授过程中很容易轻视了课程知识点和专业知识点之间的衔接，不能很好的为机电工程类专业学生理解为什么学打好基础。

针对此问题，我们从知识传授者——教师和知识接受者——学生两个落脚点搭建“知识桥”。首先，认真分析机电工程类专业的学科发展情况和发展定位。通过研讨分析《无机及分析化学》在整个专业体系中的地位和作用，明确在不同专业的授课内容，以及相同内容所需的深度和广度，进而确定教学知识重点。在此基础上，制定适宜本专业学生的课程标准，并且给学生指定合适的教材。对比选用了化学工业出版社的《简明工科基础化学》教材，此教材针对非化学专业的化学课时少的特点，对教学内容进行精改，希望在有限学时内，让学生更多的、高效的吸收到有用的知识。其次，通过大量查阅资料文献，与此专业类教师进行交流等方式广泛了解相关专业知识，寻找《无机及分析化学》与专业知识的衔接点，搭建“知识桥”，能够很好的将化学原理运用到专业知识中。此外，学生也是很好的信息提供者。《无机及分析化学》是大一基础课程，此时学生还未学习专业课程，而带着对化学知识的了解进入后期的学习，可以很好的将基础知识结合。为了提前渗透衔接点，每年向大三或大四的学生及时沟通知识点，年年积累与整理，最终完善“知识桥”结构，如图1中所示。在金属导电体表面涂覆一层金属，如锌、铬、锡、镉和铜等，相比于最原始落后的手工涂覆，电镀工艺是一种高效的电化学过程，也是氧化还原过程。在“知识桥”的引领下，较好的将《无机及分析化学》基础知识和原理与机电工程类专业课程有机衔接，加上视频、动画或者图片，学生们可以清楚的看到，《无机及分析化学》的基础知识在后期专业课程学习中有着重要的延伸，这样就更加有针对性的去学，也可以较好的提高学习效果。

图1 搭建“知识桥”示例图

2)构建“人”字型知识结构，实现教学内容的系统化。

《无机及分析化学》本身的课程特点是公式多、知识点琐碎，对于化学专业学生学习都需要大量的时间通过做练习题去强化知识点；而对于非化学专业学生而言，由于相关化学基础不够扎实，并且对这门课程的重视不够，加上本身课程安排学时受限，明显加大了非化学专业学生学习《无机及分析化学》的难度，也加大了老师的授课难度[8]。为了解决这一“痛点”问题，教学内容必须精准选取、定位，在有限学时内，最高效的吸收“有用”“关键”知识点，这无疑给教师带来了更大的挑战和难度。首先在教学内容上，构建“人”字型知识结构，进行有机整合，规律性区分(如图2所示)。主要包括三大类知识结构。知识结构一：类比于人的两只脚，分别是化学热力学和化学动力学，贯穿于所有的化学变化和化学反应之中，支撑着人的整个身体；知识结构二：四大平衡反应，即酸碱平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡和氧化还原平衡，类比于人的手；知识结构三：物质结构基础，物质结构决定性质，类比于人的头部，控制着整个人体。这样的有机整合，使所有的知识点进行规律性分类和整理。

图2 “人”字型知识结构示例图

3)用爱和尊重，激发学生的学习兴趣。

经过多轮次的理论教学发现，教学的前提是良好的师生关系，即爱和尊重。这是由人类情感需求的基本规律所决定。再优秀的教学案例、教学设计，若只是一味的不带感情的知识灌输，在学生看来就像是听机器在阅读一样。这种没有感情的交流，不可能吸引学生的注意力，也不可能达到较好的学习效果。著名教育家霍懋征的座右铭是：“没有爱，就没有教育”。乌克兰卓越的教育家苏霍姆林斯基曾说过“教师对学生心中最柔软的自尊心，必须要小心翼翼地呵护”。这些伟大的教学家无疑给我们渗透着一个观念，带着爱意去教学生，就不可能让学生掉队[9]。因此，作为一名高校教师，面对有情感，并且思想丰富的大学生，在教学过程中，教师对待学生一定要有足够的爱心，辅导学生时要有耐心，教育学生时要细心。用真诚的心去善待每一个学生，才会是学生心目中真正的老师。只有成为了学生心目中敬重的老师，学生才有更高的学习积极性和学习兴趣。《无机及分析化学》课程开设在大一下学期，刚入学半年的新生，依然处于懵懵懂懂的阶段，对老师依旧有强烈的依赖感，你的每句话他们都放在心上，并且认真对待。因此在上课过程中，通过知识点交流、日常生活交流等方式，和大部分学生保持良好的师生关系，以至于在后期考研等问题上经常会有学生问一些相关问题，这也是我们一直比较欣慰的一点。

此外，为了进一步提高学生的学习兴趣，我们对教学模式进行了探索。传统的以教师为主的“满堂灌”，学生“撑耳听”的教与学脱节的模式，教学效果很差。为了有效解决这一问题，我们进行了积极尝试，采用“对分课堂”这种教学模式[6]。它的教育理念是将课堂时间一分为二，50%的课堂时间由教师主宰，进行知识传授；而另外50%的时间由学生主宰，以课堂讨论的形式进行交互式学习。教师掌控知识点的传授，学生通过小组讨论的形式进行知识点的应用分析，最后由教师进行归纳总结。这种“对分课堂”的教学模式，可以有效带动学生的学习积极性和参与度，验证发现，大部分学生可以独立完成一定的课程任务。为了更好的提高教学效果，课程任务在分配时应符合学生的实际学习情况，做到难易适中，才不至于打击学生学习的积极性，提高学习效果。如：酸碱滴定过程及溶液pH值变化分析时，教师以强碱NaOH滴定弱酸CH3COOH为例展开滴定过程分析，而强酸滴定弱碱的过程，可以设定HCl滴定NH3·H2O、HNO3滴定NH3·H2O等课程任务，交给学生，以小组形式分析讨论。通过这种高参与度的交流讨论可以促使学生真正的理解滴定过程溶液pH的变化情况。这种教学模式，把课堂知识点以更加灵活的方式传授给学生，充分遵循OBE教育理念和以学生为中心的教学理念。

除此之外，鉴于近几年疫情反反复复，充分利用学校的网络课程中心——学习通平台，制作了一系列网络课程课件、视频、作业题和测试题。除了课堂时间，学生随时随地可以利用课下时间进行在线学习、做作业[10]，便于后期对于疑惑知识点，随时、反复听讲解进行消化吸收。这种在线资料，为那些基础较弱的同学，上课无法正常跟上老师节奏的同学提供了很好的学习平台。

2 结语

对于机电工程类专业学生来说，《无机及分析化学》作为一门基础通识类教育课程，在培养方案中起着重要的作用。课程内容体系相比高中所学知识点更加深入和复杂，并且要为后续专业课程打好基础。同时，无机及分析化学作为大一新生的基础课程，对于激发学生的学习兴趣和培养大学生自主学习的习惯有着重要的影响。因此课程团队成员从整合教学内容——构建“知识桥”，将无机及分析化学基础知识和原理与机电工程类专业课程有机衔接，解决“为什么学”的问题。改进教学方法——构建“人”字型知识结构；化散为整，实现教学内容的系统化；找规律，对比学习记忆，解决“学什么”的问题。培养学生兴趣——教学内容和教学方法改进激发学生学习兴趣，解决“怎么学”的问题。通过以上各方面对该课程的教学过程进行思考探索，一定程度上可以有效解决“痛点”问题，能够结合我校多学科性大学培养人才的需求，为该专业培养具有从事机械设计制造技术开发、应用研究和生产组织管理等工作的应用型高级专门人才提供有力支撑。

问题是实践的起点、创新的起点，抓住问题就能抓住经济社会发展的“牛鼻子”。纵观人类发展历史，一切发展进步无不是在破解时代问题中实现的。发现问题、研究问题、解决问题，始终是推动一个国家、一个民族向前发展的重要动力。同样，高等学校的教育事业亦如此。面对教学效果差的问题，高校教师需坚持问题导向进行深度思考，任何行业，“做正确的事”都远比“正确地做事”重要，而做正确的事的核心是思考。因此，提高教学效果是我们《无机及分析化学》教学工作者任重而道远的责任，值得不停地探索与思考。