環境工程專業無機化學教學改革及實踐范文

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摘要:無機化學是理工科類各專業的基礎必修課之一。本文介紹了在環境工程專業無機化學教學中，根據課程所具有的銜接性突出、內容繁多和理論性強的特點，以面向專業需求、激發學生學習興趣和提高教學質量為目標，對無機化學教學目標、教學內容、教學方法及教學手段等方面進行積極的教學思考和有益的探索，從而達到使無機化學成為專業課程和專業應用紐帶的教學效果。

關鍵詞:無機化學;環境工程;教學改革;教學實踐

無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學，其研究對象包括了除有機化合物以外的所有元素及其化合物，是化學學科中發展最早的一個分支學科，因此各個方向的理工科專業領域均將無機化學作為基礎課程之一列入教學計劃和培養方案中［1］。隨著行業戰略方針的調整和學科發展的推進，無機化學教學也在面臨不斷的改革與新發展，尤其是現代物理方法和各種波譜技術在無機物結構研究中的廣泛應用，使無機化學的研究范圍打破了原有的界限，其研究內容和研究領域無論在深度還是在廣度上都發生了前所未有的變化。面向本科生一年級的無機化學是我校化學工程、礦物加工工程和環境工程專業的必修課和基礎課，也是學生從高中進入大學階段深入拓展化學知識的首要系列課程之一，對于環境工程專業來說，大氣、水、土壤等環境介質中物質的特性、存在狀態及其變化規律等等，均離不開無機化學的核心知識體系。與此同時，我國高等院校的無機化學教學也在不斷地發展與更新中，既要配合與時俱進的科技發展，又要滿足現代大學生對于創新能力培養的需求與任務，因此，這就對我們現在大學課堂的無機化學教學內容、教學方法等提出了更加明確更加高標準的要求。當然，鑒于現代大學生的特點與需求，在教學實踐中自然而然地出現一些新問題，比如，學生獲取信息、收獲知識及交流溝通的方式等都發生了翻天覆地的變化，不再單純地依靠教師的講解和課堂上手抄筆記，相反地，甚至很少有學生上課記筆記，這必然影響到現在大學生聽課的認真與投入程度［2］;再比如越來越多的學生因家庭條件的允許其目標是出國，這些學生則把更多的精力用于外語的學習，以及還有一部分學生急功近利的思想意識，總是想依賴于教師的課件及希望教師所劃出的考試重點，只求考試通過，而對于真正知識的渴求與自身知識水平的提高并不是特別地強烈，甚至對于課堂講授的基本原理不去理解透徹甚至不理解，等等這些系列問題值得深入研究探索與研究，并找出改革方法與措施并進行實踐。本文結合環境工程專業特點及對無機化學知識體系的要求，從教學目標、教學方法和教學內容等方面對無機化學教學進行了初步的改革、探索與實踐，建立了一套適合于工科特別是環境工程專業的無機化學教學模式，增強了學生對無機化學的學習興趣。

1對教學目標的定位與強化

大學古今中外的教育歷史中承擔著鏈接校園與社會的職能，而隨著現代社會突飛猛進的發展和異常激烈的競爭，社會對人才的需求越來越趨向于國際化、綜合型、創新型人才［3］，其中學生的創新能力培養與訓練已經作為基礎課程教學中最為突出的教學目標呈現出來。在大學教書育人“寬口徑、厚基礎、重能力、求創新”的大背景下，特別是結合我校建設研究型大學目標的確立，我們在無機化學的教學中將如何引導學生課本知識與實踐相結合、如何從基礎知識中尋求突破與科技創新相結合作為教學目標的重中之重。為此，我們在制定教學計劃和制作教案的過程中，特別強調理論教學內容與環境工程學科的相關聯課題或現象，以與學生切身緊密相關的生活問題或生產實際作為課堂教學的切入點和學生的興趣點，即將基礎知識、理論與原理，在教師的講解下與生產或生活實際相結合，才能引起學生的興趣，激發學生的好奇心與求知欲，并為學生創新能力培養提供素材與源泉，這是研究型大學發展的必然趨勢和要求，也是為培養多層次人才所必備的教書育人模式。如此，將環境工程專業無機化學的教學目標定位明確，學生能夠很清楚地理解和正確把握學習此課程的目的和意義所在，同時強化了無機化學在環境領域方面的教學目標，以本課程的第一部分“化學反應原理”篇為例，每一章節的教學內容均與環境工程學科中的某一方面或某個應用相聯系，并設立了明確的教學目標，如表1所示。因此，在現有的高等教育體制與教學模式下，學生的創新能力是在學習基礎知識的基礎上，通過教師在教學過程中進行理論結合實踐的引導與啟發而培養起來的。

2對教學內容的精選與擴展

無機化學是我校環境工程專業本科生的一門重要基礎課，雖然幾十年來其教學內容框架基本沒變，但由于學科間的相互滲透形成了許多跨學科的新研究領域，因此無機化學學科的面貌也發生了很大的改觀，出現了許多新概念、新理論、新反應、新方法和新型結構的化合物，同理要求我們的無機化學教學也要與時俱進，推陳出新［4］。目前，我校環境工程專業無機化學課程采用的是大連理工大學無機化學教研室主編、高等教育出版社的《無機化學》作為本科生教材，并且將前十一章即從第一章“氣體”到第十一章"配合物結構"作為第一期無機部分的教學內容。為滿足現代無機化學教學緊跟學科發展進度的要求，同時由于新教學大綱對于課時的壓縮，我們在實際教學過程中采取精簡教學內容、適當刪減部分過時內容和適量補充最新發展動態中無機化學相關知識的措施，既保障了教學基本思路和框架結構完整，又實現了對教學目標的定位與強化，同時達到了調動學生的學習興趣和積極性的目的，提高了教學質量。從我校研究型工科大學的本質要求出發，要做到“研究與教學相結合”，就要在基礎課程教學中特別強調“寬基礎”，尤其是針對剛剛進入大學校門的一年級學生，專業方向的概念尚未形成，所謂“萬丈高樓平地起”，對于大多數學生來說專業的培養才剛剛是打地基的階段，因此對于無機化學這種基礎課教學內容的精選與擴展方面，除了講授基本原理外，適當引入或擴展一些與專業方向相結合的實例與學科研究進展，將會讓提前對專業領域的研究范疇和學科動態有一定的認識與感悟，對于學生的學業發展來說將會是受益匪淺。為此，我們將無機化學教材課后化學視野的部分內容作為引例或本章內容的切入點，即是對教學重點內容的補充，又是基礎教學內容在應用方面的擴展。如第二篇“物質結構基礎”部分，目前世界范圍內對環保意識的增強和對環保材料需求的急速增長，而新型環保材料的開發、合成與結構鑒定分析等相關知識與理論均與本章內容息息相關，以新型環保材料有研究動態及最新研究成果為本章講解的切入點，對于學生理解和掌握較為抽象的化學鍵類型與價鍵理論將大有幫助和啟發;再如將前兩章“氣體”與“熱化學”串聯到一起，先提出當前的能源過剩、綠色能源市場不足與社會可持續發展相矛盾的現狀，從能源的合理利用、解決能源危機和快速發展綠色能源的必要性與緊迫性講起，以此來理解本章教學內容中的反應熱、焓變與熱力學第一定律等系列基礎理論，進一步深入把握不同形式能源之間熱值的對比問題，并讓學生從中思考能源發展的新動向與新思路。從學生的反饋來看，通過這些與基礎理論相結合的具體實例的引入，學生們對課堂上教師提出的精選與擴展內容相當感興趣，作為連接理論知識的橋梁，它使得理論知識變得通俗易懂而且生動，讓學生們覺得無機化學知識體系在未來學有所用，自己也具備廣闊的用武之地和發展空間，同時也為學生將來從事創新訓練活動提供了素材和思考空間，學生們表示非常歡迎，因此保證和提高了教學效果。

3對教學方法的轉變與探索

如前所述，無機化學是一門學科大類基礎課程，其在整個大學培養體系中的基礎性、銜接性與過渡性的地位，授課對象則是剛剛從高中畢業初入大學課堂的新生，這就決定了無機化學的教學模式中需要增加課堂教學的機動性、靈活性與趣味性，讓學生們有一個適應期和過渡期，教學內容的難點重點等方面也是循序漸進地展開，以幫助學生們完成從高中時期的偏固定化思維方式向大學時代開放型思維方式的轉變［5］。在此過程中，引導學生們從全方位、多視角去看待問題，而不再僅僅局限于課本上固有的知識點，并逐漸確立專業概念與對專業領域的感悟，讓學生意識到甚至是某些科學問題也還是有很多地方或存在諸多疑惑的，是需要探討和爭論的，并不完全是真理似的存在，還需要學生們用一點點積累的知識去解決和探索，比如無機化學便是其中之一。因此，我們在無機化學的教學中采用了問題探究式教學法，即:圍繞教學目標，對教學內容進行分類、歸類和總結之后，從每一章的切入點教學內容中提出一到兩個問題，當然問題是與本章內容相關且緊密聯系科學發展動態和生產生活實際的，讓學生頭腦中帶著這些極為實用和感興趣的問題，層層講解基礎理論，逐步提出解決這些問題的途徑、方法與相關理論。比如:講解第三章“化學動力學基礎”和第四章“化學平衡”時，兩章之間有相互關聯的基礎理論原理，即化學反應的兩方面穩定性問題，一個是熱力學穩定性理論，一個是動力學穩定性理論;如果單純枯燥地講解純理論內容，盡管教師講解得已經很透徹，但學生對此仍然是懵懵懂懂、模棱兩可的狀態，這說明對學生們來說理論知識的學習缺乏具體實例的輔助，缺乏將理論應用于實際中的理解。為此，我們改變了教學方法，從一開始便拋出問題，讓學生們在聽課過程中隨時從中找到答案，帶著問題去探究基礎理論原理。如以汽車尾氣無害化處理的化學反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)為例，分別用到化學反應熱力學穩定性原理與動力學穩定性原理，熱力學原理上這個反應是客觀存在、完全可行的，也就是說汽車尾氣是可以實現自然狀態下無害化轉化的，但現實卻為何并非如此呢?同時安排適當的課時供學生相互交流，帶著興趣性問題的分析與探究，逐層次展開課堂教學內容，也讓學生在聽課過程中參與和進行實際問題的討論、推論與拓展，加深對基礎知識的理解與應用推廣。通過這種帶著問題探究理論知識基本原理和機理的教學模式，使得教學目標更加明確，教學內容脈絡清晰、主次分明，能讓學生對每一部分知識點都一目了然，有助于學生快速地從切入點處入手逐級掌握各層次知識點，既提高了學生的學習效率，做到了課堂上有效學習，又培養了學生主動拓展知識的能力，完全有助于實現我校研究型大學培養創新型人才的教學目標。

4結語

科學技術特別是計算機技術和現代物理方法在無機化學領域的應用與擴展，使得無機化學教學在各個學科中的基礎性和重要性都不言而喻。通過多年的無機化學教學經驗體會，我們在教學目標方面進行專業方向定位與強化、在教學內容方面進行精選與適當擴展、在教學方法方面采用問題探究式方法的改革、探索與實踐中，很好地結合了我校研究型大學培養工科技術型、創新型人才的需求，優化了教學內容，改善了課堂教學效果，提高了無機化學的教學質量。

參考文獻

［1］喬正平，龔孟濂，巢暉．淺談基礎無機化學課程教學內容的選擇與講授［J］．大學化學，2017，32(5):7－10．

［2］王立艷，蔡衛濱，袁寧．礦物加工專業無機化學教學研究與探索［J］．廣州化工，2017，45(9):186－188．

［3］隋惠芳．無機化學研究的前沿領域在教學中的應用［J］．青海師范大學學報(自然科學版)，2017，20(1):76－78．

［4］李良超，何亞兵，童國秀，等．基于互動和合作學習的無機化學教學模式［J］．大學化學，2017，32(5):1－6．

［5］李芹，董麗敏，湯卉．材料專業無機化學課程教學模式的改革探索［J］．高教學刊，2017，25(3):104－107.

作者：王立艷；馮利利；劉騫 單位：中國礦業大學(北京)化學與環境工程學院