張曉燦，劉愛賢，葉海木

(中國石油大學(xué)(北京)理學(xué)院，北京　102249)

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非化學(xué)專業(yè)《大學(xué)化學(xué)》課程教學(xué)的幾點(diǎn)思考和感受*

張曉燦，劉愛賢，葉海木

(中國石油大學(xué)(北京)理學(xué)院，北京102249)

化學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，面向非化學(xué)專業(yè)理工本科生開設(shè)的《大學(xué)化學(xué)》，其目的不是為了培養(yǎng)專業(yè)的化學(xué)工作者，而要把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神放在首位。針對該課程的教學(xué)特點(diǎn)，筆者從教學(xué)內(nèi)容的甄選、教師的角色、實驗的作用、學(xué)生的參與和考核機(jī)制等方面進(jìn)行探討。結(jié)合高校一線教師的教學(xué)經(jīng)驗，提出應(yīng)該注重學(xué)科之間的滲透及與生活的聯(lián)系，調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。

非化學(xué)專業(yè)；大學(xué)化學(xué)；思考

世界是由物質(zhì)組成的?；瘜W(xué)是在原子、分子或離子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和相互關(guān)系以及變化規(guī)律的科學(xué)?；瘜W(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)[1]，它無處不在，其知識體系、思維方式和研究方法貫穿于人們認(rèn)識世界、改造世界的始終，被稱為“中心科學(xué)”[2]。面向非化學(xué)專業(yè)理工本科生開設(shè)的《大學(xué)化學(xué)》，其目的不是為了培養(yǎng)專業(yè)的化學(xué)工作者，而要把培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神放在首位。從高中化學(xué)到大學(xué)化學(xué)，研究方法從現(xiàn)象到本質(zhì)，從特殊到一般，從定性到定量；采用的數(shù)學(xué)方法也由相對簡單到比較復(fù)雜，從簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算到微積分的運(yùn)用。因此，教師要讓學(xué)生了解化學(xué)問題的核心內(nèi)容，避免迷失在細(xì)枝末節(jié)，這對非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來講尤為重要。本文將分別針對教學(xué)內(nèi)容的甄選、教師的角色、實驗的作用、學(xué)生的參與和考核機(jī)制進(jìn)行探討，結(jié)合高校一線教師的授課經(jīng)驗，淺談幾點(diǎn)思考和感受。

1　教學(xué)內(nèi)容的甄選

1.1緒論

萬事開頭難,學(xué)生在上一門新的課程時，往往充滿好奇與渴望。因此，能否將學(xué)生的熱忱自然的引入到后續(xù)的教學(xué)活動中，讓學(xué)生感受到大學(xué)化學(xué)的魅力，緒論課尤為重要。大學(xué)化學(xué)緒論課的目的是讓學(xué)生愉快的接受大學(xué)化學(xué)，明確本課程的學(xué)習(xí)對自己專業(yè)、生活的影響和作用。

一方面，大學(xué)化學(xué)作為公共基礎(chǔ)課，應(yīng)該盡量與學(xué)生的具體專業(yè)相結(jié)合。比如，20世紀(jì)初，量子論的發(fā)展有機(jī)的結(jié)合了化學(xué)和物理，解決了化學(xué)上許多懸而未決的問題；同時，化學(xué)又向生物、地質(zhì)等學(xué)科滲透，解決了蛋白質(zhì)、酶的結(jié)構(gòu)問題，并開辟了環(huán)境保護(hù)、地震預(yù)報、海洋開發(fā)、農(nóng)業(yè)開發(fā)、生命起源、地球深部和球外空間等領(lǐng)域的研究。筆者面對是資源勘查工程，石油工程，海洋油氣工程，能源與動力工程，油氣儲運(yùn)工程等專業(yè)的學(xué)生，教師在課堂中要盡量融入與上述專業(yè)相關(guān)的知識，尤其是化學(xué)在其中的應(yīng)用。例如，在熱力學(xué)基礎(chǔ)章節(jié)中介紹低碳能源可燃冰；在氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)的講解中介紹金屬的腐蝕與防護(hù)及其在油氣運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用。

另一方面，化學(xué)與社會發(fā)展，人們的衣食住行、生老病死都密切相關(guān)。教師在首次課貼合實際講一些化學(xué)在實際生活中的應(yīng)用分析，讓學(xué)生覺得化學(xué)有用、有趣，聽得懂、學(xué)得會，自然就會產(chǎn)生興趣。當(dāng)今社會，化學(xué)信息滲透在生活的方方面面且難辨真?zhèn)危欢ǖ拇髮W(xué)化學(xué)知識能夠幫助學(xué)生去偽存真，理性分析。另外，可以向?qū)W生列出有關(guān)化學(xué)與生活相關(guān)的書單，豐富學(xué)生的課余閱讀。比如《人體中的化學(xué)》，《五光十色的化學(xué)》，《化學(xué)-點(diǎn)石成金從這里開始》，《消費(fèi)者化學(xué)》，《身邊的化學(xué)》，《化學(xué)與健康》，《化學(xué)合成的邏輯學(xué)》,《攝影化學(xué)》，《化學(xué)魔術(shù)》等。讓學(xué)生切實體會到化學(xué)于你我仿若空氣，無處不在。

1.2化學(xué)史的介紹

以史為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失?；瘜W(xué)史在化學(xué)教育中的重要價值越來越受到人們的關(guān)注和青睞。適當(dāng)引入化學(xué)史的知識和化學(xué)家的事跡，讓學(xué)生充分感受到化學(xué)的生動、實用。正如山岡望在《化學(xué)史傳》所言“了解一項重大發(fā)現(xiàn)的意義及其正在起著的作用，當(dāng)然是一項既重要而又愉快的事情。然而還有比這更為重要和愉快的，那就是要了解那項重大發(fā)現(xiàn)是怎樣成功的，發(fā)現(xiàn)者做了怎樣的努力，是在什么樣的計劃之下取得的，并在什么動機(jī)下制訂出這樣計劃的……我認(rèn)為，只有通過這種學(xué)習(xí)和修養(yǎng)的過程，即通過學(xué)習(xí)化學(xué)發(fā)展史的過程，才能體驗到其中蘊(yùn)藏著的真正科學(xué)興趣，才有助于對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的訓(xùn)練，從而才能夠開拓出正確的科學(xué)道路[3]?！?我國化學(xué)家傅鷹也曾說過“化學(xué)給人知識，化學(xué)史給人智慧。”知識是短暫的，是易被忘卻的；而智慧卻可以長期的影響我們的言行舉止。避免造成學(xué)生只是簡單記住了某些知識，而不能形成相關(guān)能力。

Stinner[4]提出了六種有效的將化學(xué)史融入化學(xué)課程的教學(xué)策略與模式，分別是：沖突、對話、戲劇、縮略圖、案例研究和專題敘述。其中，沖突是指不同理論之間的異同，比如阿倫尼烏斯電離理論和酸堿質(zhì)子理論的比較。對話可以是不同人物之間的關(guān)系及其對某化學(xué)事件的影響，比如講授理想氣體狀態(tài)方程，可以簡單介紹英國化學(xué)家波義耳、法國物理學(xué)家查理，法國化學(xué)家、物理學(xué)家蓋-呂薩克，意大利物理學(xué)家、化學(xué)家阿伏伽德羅的生平，趣事和貢獻(xiàn)。一方面使學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)發(fā)展的坎坷，另一方面能有助于學(xué)生對思想方法的領(lǐng)悟和把握，邏輯思維能力的提高，分析解決實際問題能力的提高。

1.3教學(xué)的趣味性、系統(tǒng)性與邏輯性

在定義、定理的講解過程中適當(dāng)插入化學(xué)趣事。比如講酸堿指示劑的時候介紹其最初因波義耳看到紫羅蘭花瓣濺上酸沫變紅而被發(fā)現(xiàn)的例子，讓學(xué)生體驗到化學(xué)工作者的科學(xué)思維方法和科學(xué)情感態(tài)度。還要注意概念定律與前沿知識、社會熱點(diǎn)的結(jié)合。依據(jù)自己的科研實際，將大學(xué)化學(xué)中的基礎(chǔ)知識、原理、方法與材料合成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系緊密結(jié)合，豐富課堂教學(xué)、開闊學(xué)生視野。

教學(xué)過程注意知識點(diǎn)前后貫通與對比總結(jié)。例如類比阿侖尼烏斯方程速率常數(shù)隨溫度變化式、化學(xué)反應(yīng)等壓方程積分式和克勞修斯-克拉貝龍方程定積分式的異同等；使學(xué)生養(yǎng)成在知識上融會貫通、舉一反三的科學(xué)習(xí)慣。

與中學(xué)不同，大學(xué)化學(xué)不再限定教科書，一般用參考書。讓學(xué)生盡早意識到兩者的不同，以批判的態(tài)度辯證的學(xué)習(xí)與思考，從而激發(fā)其積極性，增強(qiáng)其主動性。注重對學(xué)生思維方式的訓(xùn)練，比如從理想氣體的狀態(tài)方程到實際氣體狀態(tài)方程的推導(dǎo)過程，強(qiáng)調(diào)由理想到實際的變化思路?？傊?，教師要明確教學(xué)對象和目的，合理進(jìn)行課程安排。精選并優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，使其更加系統(tǒng)化、科學(xué)化。

2　教師的角色

作為教學(xué)活動管理者的教師，首先要提高自身的科學(xué)文化素養(yǎng)。一方面，大學(xué)化學(xué)任課教師可以通過與學(xué)生所在專業(yè)的老師交流和溝通，了解其學(xué)科對化學(xué)知識的要求，在教學(xué)中進(jìn)行重點(diǎn)講解；另一方面，大化教師要學(xué)習(xí)了解一些學(xué)生所在專業(yè)的基本知識，從而領(lǐng)悟化學(xué)與之的內(nèi)在關(guān)系，提高自己的知識水平，提高教學(xué)質(zhì)量。另外，教師還要廣泛涉獵化學(xué)史知識，了解化學(xué)中的趣事，避免使用一成不變的課件進(jìn)行慣性教學(xué)，積極引入新內(nèi)容新思路新方法，定期更新課件。

教師團(tuán)隊要注重交流。在教學(xué)活動進(jìn)行的學(xué)期中，積極參與團(tuán)隊討論、教學(xué)會議，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式以及教學(xué)細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行探討和交流，并與國內(nèi)外的同行交流學(xué)習(xí)?？梢酝ㄟ^錄音、錄像，同行聽課等手段，找出問題、改進(jìn)不足。充分考慮自己的個性和特征，逐步形成能與教學(xué)水乳交融、相得益彰的教學(xué)風(fēng)格。

作為管理者的教師，要引導(dǎo)學(xué)生樹立自主學(xué)習(xí)、終生學(xué)習(xí)的概念。打破傳統(tǒng)的教育模式，抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，最大程度激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；建立平等、互助、互長的師生關(guān)系。學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)活動中要充分發(fā)揮其主觀能動性，實現(xiàn)其自主學(xué)習(xí)，自我發(fā)展的教育目標(biāo)。科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，廣泛的影響著人們的生活方式，也深刻的改變著人們的思維方式。因此，科學(xué)教育不能只停留在傳統(tǒng)的知識性傳授階段，而應(yīng)該突出科學(xué)思維方式和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；能夠揭開偽科學(xué)的面紗，能夠批判謬論，追求真理。

3　實驗環(huán)節(jié)

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?；瘜W(xué)是什么？化學(xué)工作者在面對這樣的問題時，常常把化學(xué)的英文單詞(chemistry)拆開來講：chem is try(化學(xué)就是動手試)?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)的發(fā)展，正是依賴人們的不斷實驗，從而揭開隱藏其中的奧秘。因此，在非化學(xué)專業(yè)的大學(xué)化學(xué)教學(xué)中，為了加深學(xué)生對化學(xué)概念和規(guī)律的理解和掌握，必然需要學(xué)生參與到大學(xué)化學(xué)實驗這一領(lǐng)域。

實驗教學(xué)是封閉式教學(xué)向開放式教學(xué)轉(zhuǎn)變，單項式教學(xué)向雙向式教學(xué)轉(zhuǎn)變的很好媒介。比如普通蒸餾及沸點(diǎn)測定的實驗，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到普通蒸餾儀器的安裝，常量法和微量法沸點(diǎn)的測定方法。在實驗過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考沸點(diǎn)的影響因素，如實記錄實驗室的大氣壓；引導(dǎo)學(xué)生思考蒸餾與微量法測沸點(diǎn)具體操作的差異，比如溫度計橡皮塞的狀態(tài)。蒸餾過程要使液體氣化后再冷凝，需要形成密閉系統(tǒng)，因此套溫度計的橡皮塞要塞緊蒸餾頭；而微量法測沸點(diǎn)要測量液體的飽和蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時的溫度，因此要在套溫度計的橡皮塞上開槽后再插入提勒管，以使兩者壓強(qiáng)相等。另外，教師還要啟發(fā)學(xué)生在實驗過程中加深對沸程、沸點(diǎn)、毛細(xì)管現(xiàn)象等概念的理解?？傊?，學(xué)生親自動手，能夠加深對基本理論、基本知識的理解。實驗?zāi)軌蛴?xùn)練學(xué)生的基本操作，培養(yǎng)其獨(dú)立觀察、分析能力，再進(jìn)行邏輯推理的能力，最終得出結(jié)論并撰寫實驗報告。這是培養(yǎng)科學(xué)研究工作的方法。

4　積極引導(dǎo)學(xué)生參與

大學(xué)化學(xué)作為面向非化學(xué)專業(yè)的課程，大班授課普遍存在[5]。要改變以教師為中心的教學(xué)模式，讓學(xué)生真正成為教學(xué)的主體，充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；采取開放的教學(xué)方式，設(shè)置互動環(huán)節(jié)，增加學(xué)生興趣，引入大班授課小班討論、助教討論課等模式。習(xí)題課和討論課啟迪學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生提出、分析和解決問題的能力，以學(xué)生交流和討論為主。鼓勵學(xué)生參與講座，探索性實驗和小課題研究等第二課堂活動，最大限度的激發(fā)學(xué)生的智力和潛能，使學(xué)生充分感受蘊(yùn)藏于這種教學(xué)活動中的快樂和愉悅，以達(dá)到促進(jìn)學(xué)生自主發(fā)展的目的，真正起到教學(xué)相長的作用。

積極引入啟發(fā)式教學(xué)。在講授時故意引入錯誤觀點(diǎn)，樹立對立面，引發(fā)學(xué)生獨(dú)立思維的習(xí)慣與興趣，增強(qiáng)學(xué)生對某個知識點(diǎn)的印象。比如電極電勢的能斯特方程的寫法。對配平的化學(xué)反應(yīng)負(fù)極半反應(yīng)，因其發(fā)生氧化反應(yīng)，故意寫成還原型物質(zhì)失電子被氧化的形式。這樣，書寫能斯特方程就極易寫反正負(fù)號。啟發(fā)學(xué)生思考原因，做到知其然并知其所以然；引導(dǎo)學(xué)生由被動到主動、由依賴到自主、由接受性到創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)。

對于授課媒介，傳統(tǒng)的板書教學(xué)方式要與現(xiàn)代化教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合以達(dá)成更好的教學(xué)效果。筆者在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，放一張有趣的圖片，播一段科普短片，或者打開一個動畫會大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如討論等溫過程理想氣體經(jīng)不同膨脹途徑的體積功的變化，通過動畫描述恒溫可逆過程體系對環(huán)境所做的功能更好的幫助學(xué)生理解；進(jìn)而推廣至壓縮過程的講解。注重網(wǎng)絡(luò)資源的有效運(yùn)用，通過網(wǎng)絡(luò)查閱文獻(xiàn)、資料；積極借助化學(xué)教育資源和軟件，包括課程材料，在線課程等。充分利用各種資源，擴(kuò)大信息量，增強(qiáng)教學(xué)效果，提高學(xué)習(xí)效率，同時加強(qiáng)課外交流。鼓勵學(xué)生進(jìn)行泛在學(xué)習(xí)，即在任何地方，任何時間，任何可取得的科技工具學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的樂趣。

注重與學(xué)生的情感交流。例如積極與輔導(dǎo)員溝通，以獲取學(xué)生綜合情況。對于貪玩、偷懶的學(xué)生及時教育、激勵。多與學(xué)生進(jìn)行交流和溝通，多給學(xué)生一些鼓勵和肯定，使學(xué)生明白學(xué)習(xí)的過程是培養(yǎng)自己思維能力，提高自身素質(zhì)的過程，更是學(xué)好專業(yè)課和進(jìn)行研究的基礎(chǔ)。擇選較為優(yōu)秀的同學(xué)進(jìn)行某一專題的報告，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的交流能力；邀請興趣高、愛動手的學(xué)生參觀及參與到教師的科研課題組，通過科技創(chuàng)新等環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解科研的一般途徑。這樣不僅培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識和素質(zhì)，也促使學(xué)生在大學(xué)化學(xué)的課堂學(xué)習(xí)中思考、分辨和吸收。

5　考核機(jī)制

對于非化學(xué)專業(yè)的學(xué)生來講，大學(xué)化學(xué)的目的是為了提高其觀察，分析和解決問題的能力。也應(yīng)該據(jù)此建立合理的考評機(jī)制，而不以考試作為唯一的考評依據(jù)。

對于閉卷的期末考試，除了考察基本理論知識的掌握，還要注重綜合分析能力的考察。比如通過單位分析，數(shù)量級估算，極端情況和特例討論等，進(jìn)行定性思考或定量計算以判斷結(jié)果的合理性。

教師還可以讓學(xué)生提交課程論文，尤其是關(guān)于大學(xué)化學(xué)和本專業(yè)的關(guān)系論文。這樣既可以考核學(xué)生對化學(xué)思想和化學(xué)方法的理解和應(yīng)用能力，加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，又能使其體會到學(xué)科交叉的重要性。

另外，還可以通過提交作業(yè)，課堂討論，回答問題，實驗操作等環(huán)節(jié)綜合考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?？傊M量完善考核機(jī)制，使考核機(jī)制多元化，能真正切實的監(jiān)督、評價、考核學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)績效

6　結(jié)　語

化學(xué)，顧名思義，是變化的科學(xué)。面向非化學(xué)專業(yè)開設(shè)的大學(xué)化學(xué)，要注重變化；注重學(xué)科之間的滲透及其與生活的聯(lián)系。通過化學(xué)名人，化學(xué)發(fā)展簡史的介紹喚起學(xué)生體驗的欲望和學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)到知識、能力、情感和人文素養(yǎng)的和諧發(fā)展。教師在講授過程中結(jié)合實例，弱化化學(xué)的抽象性，使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)化學(xué)的作用；積極幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目的、端正學(xué)習(xí)態(tài)度、提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生樹立學(xué)好、用好化學(xué)的信心。現(xiàn)代化學(xué)基礎(chǔ)實驗課是不可缺少的一個環(huán)節(jié)，它是動手能力的鍛煉，也是理論知識的直接應(yīng)用。教師要引導(dǎo)學(xué)生的科學(xué)思維能力，由基本化學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律發(fā)展到解決問題的能力。對較為簡單的實際問題，能根據(jù)問題的特性和實際需要，結(jié)合自己具有的化學(xué)知識并通過查閱相關(guān)資料進(jìn)行解答。使大學(xué)化學(xué)教育進(jìn)一步規(guī)范化、科學(xué)化；重視知識和能力的關(guān)系，把學(xué)生培養(yǎng)成為高素質(zhì)復(fù)合型的人才，這也正是目前社會對人才的要求。

[1](法)安托萬·洛朗·拉瓦錫.化學(xué)基礎(chǔ)論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2008:2-5.

[2](美)Theodore L.Brown,H.Eugene LeMay,Jr,Bruce E.Bursten,Catherine J.Murphy.Chemistry:The Central Science[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012:4-5.

[3](日)山岡望.化學(xué)史傳[M].北京:商務(wù)印書館,1995:306-307.

[4]Stinner A,McMillan B A,Metz D,et al.The renewal of case studies in science education[J].Science & Education,2003,12(7):617-643.

[5]黃紫陽,吳華婷,林深.現(xiàn)代教育技術(shù)在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的作用[J].大學(xué)化學(xué),2011,26(2):8-12.

Thoughts on College Chemistry Course Teaching for Non-chemistry Specialty*

ZHANG Xiao-can,LIU Ai-xian，YE Hai-mu

(College of Science,China University of Petroleum (Beijing),Beijing 102249,China)

In view of the teaching models for the course of College Chemistry for non-chemistry majors,the selection of teaching contents,the role of instructors,the employment of experiments,the role of students and the evaluation system were discussed.Combined with the first hand teaching experience from university teaching,it was suggested that we should emphasize the infiltration of subjects and the relationship between chemistry and daily life,mobilize students’ enthusiasm,cultivate students’ ability to acquire knowledge independently,and cultivate students’ scientific literacy and innovative spirit.

non-chemistry specialty; College Chemistry course; thoughts

中國石油大學(xué)(北京)科研基金資助(No.YJRC-2013-34)。

張曉燦(1982-)，女，博士，講師，主要從事高分子材料的研究。

G420

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1001-9677(2016)011-0211-03