王立艷，馮利利，劉 騫

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

環(huán)境工程專業(yè)無機化學(xué)教學(xué)改革與實踐*

王立艷，馮利利，劉 騫

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

無機化學(xué)是理工科類各專業(yè)的基礎(chǔ)必修課之一。本文介紹了在環(huán)境工程專業(yè)無機化學(xué)教學(xué)中，根據(jù)課程所具有的銜接性突出、內(nèi)容繁多和理論性強的特點，以面向?qū)I(yè)需求、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，對無機化學(xué)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)手段等方面進行積極的教學(xué)思考和有益的探索，從而達到使無機化學(xué)成為專業(yè)課程和專業(yè)應(yīng)用紐帶的教學(xué)效果。

無機化學(xué)；環(huán)境工程；教學(xué)改革；教學(xué)實踐

無機化學(xué)是研究無機物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)，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(xué)學(xué)科中發(fā)展最早的一個分支學(xué)科，因此各個方向的理工科專業(yè)領(lǐng)域均將無機化學(xué)作為基礎(chǔ)課程之一列入教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案中[1]。隨著行業(yè)戰(zhàn)略方針的調(diào)整和學(xué)科發(fā)展的推進，無機化學(xué)教學(xué)也在面臨不斷的改革與新發(fā)展，尤其是現(xiàn)代物理方法和各種波譜技術(shù)在無機物結(jié)構(gòu)研究中的廣泛應(yīng)用，使無機化學(xué)的研究范圍打破了原有的界限，其研究內(nèi)容和研究領(lǐng)域無論在深度還是在廣度上都發(fā)生了前所未有的變化。面向本科生一年級的無機化學(xué)是我?；瘜W(xué)工程、礦物加工工程和環(huán)境工程專業(yè)的必修課和基礎(chǔ)課，也是學(xué)生從高中進入大學(xué)階段深入拓展化學(xué)知識的首要系列課程之一，對于環(huán)境工程專業(yè)來說，大氣、水、土壤等環(huán)境介質(zhì)中物質(zhì)的特性、存在狀態(tài)及其變化規(guī)律等等，均離不開無機化學(xué)的核心知識體系。

與此同時，我國高等院校的無機化學(xué)教學(xué)也在不斷地發(fā)展與更新中，既要配合與時俱進的科技發(fā)展，又要滿足現(xiàn)代大學(xué)生對于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求與任務(wù)，因此，這就對我們現(xiàn)在大學(xué)課堂的無機化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等提出了更加明確更加高標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)然，鑒于現(xiàn)代大學(xué)生的特點與需求，在教學(xué)實踐中自然而然地出現(xiàn)一些新問題，比如，學(xué)生獲取信息、收獲知識及交流溝通的方式等都發(fā)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(xué)生上課記筆記，這必然影響到現(xiàn)在大學(xué)生聽課的認(rèn)真與投入程度[2]；再比如越來越多的學(xué)生因家庭條件的允許其目標(biāo)是出國，這些學(xué)生則把更多的精力用于外語的學(xué)習(xí)，以及還有一部分學(xué)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(jié)合環(huán)境工程專業(yè)特點及對無機化學(xué)知識體系的要求，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等方面對無機化學(xué)教學(xué)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(huán)境工程專業(yè)的無機化學(xué)教學(xué)模式，增強了學(xué)生對無機化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

1 對教學(xué)目標(biāo)的定位與強化

大學(xué)古今中外的教育歷史中承擔(dān)著鏈接校園與社會的職能，而隨著現(xiàn)代社會突飛猛進的發(fā)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(chuàng)新型人才[3]，其中學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)與訓(xùn)練已經(jīng)作為基礎(chǔ)課程教學(xué)中最為突出的教學(xué)目標(biāo)呈現(xiàn)出來。在大學(xué)教書育人“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重能力、求創(chuàng)新”的大背景下，特別是結(jié)合我校建設(shè)研究型大學(xué)目標(biāo)的確立，我們在無機化學(xué)的教學(xué)中將如何引導(dǎo)學(xué)生課本知識與實踐相結(jié)合、如何從基礎(chǔ)知識中尋求突破與科技創(chuàng)新相結(jié)合作為教學(xué)目標(biāo)的重中之重。

為此，我們在制定教學(xué)計劃和制作教案的過程中，特別強調(diào)理論教學(xué)內(nèi)容與環(huán)境工程學(xué)科的相關(guān)聯(lián)課題或現(xiàn)象，以與學(xué)生切身緊密相關(guān)的生活問題或生產(chǎn)實際作為課堂教學(xué)的切入點和學(xué)生的興趣點，即將基礎(chǔ)知識、理論與原理，在教師的講解下與生產(chǎn)或生活實際相結(jié)合，才能引起學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，并為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供素材與源泉，這是研究型大學(xué)發(fā)展的必然趨勢和要求，也是為培養(yǎng)多層次人才所必備的教書育人模式。如此，將環(huán)境工程專業(yè)無機化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)定位明確，學(xué)生能夠很清楚地理解和正確把握學(xué)習(xí)此課程的目的和意義所在，同時強化了無機化學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域方面的教學(xué)目標(biāo)，以本課程的第一部分“化學(xué)反應(yīng)原理”篇為例，每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容均與環(huán)境工程學(xué)科中的某一方面或某個應(yīng)用相聯(lián)系，并設(shè)立了明確的教學(xué)目標(biāo)，如表1所示。因此，在現(xiàn)有的高等教育體制與教學(xué)模式下，學(xué)生的創(chuàng)新能力是在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，通過教師在教學(xué)過程中進行理論結(jié)合實踐的引導(dǎo)與啟發(fā)而培養(yǎng)起來的。

表1 無機化學(xué)教學(xué)中相對于環(huán)境工程方面的教學(xué)目標(biāo)強化

2 對教學(xué)內(nèi)容的精選與擴展

無機化學(xué)是我校環(huán)境工程專業(yè)本科生的一門重要基礎(chǔ)課，雖然幾十年來其教學(xué)內(nèi)容框架基本沒變，但由于學(xué)科間的相互滲透形成了許多跨學(xué)科的新研究領(lǐng)域，因此無機化學(xué)學(xué)科的面貌也發(fā)生了很大的改觀，出現(xiàn)了許多新概念、新理論、新反應(yīng)、新方法和新型結(jié)構(gòu)的化合物，同理要求我們的無機化學(xué)教學(xué)也要與時俱進，推陳出新[4]。目前，我校環(huán)境工程專業(yè)無機化學(xué)課程采用的是大連理工大學(xué)無機化學(xué)教研室主編、高等教育出版社的《無機化學(xué)》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(jié)構(gòu)"作為第一期無機部分的教學(xué)內(nèi)容。為滿足現(xiàn)代無機化學(xué)教學(xué)緊跟學(xué)科發(fā)展進度的要求，同時由于新教學(xué)大綱對于課時的壓縮，我們在實際教學(xué)過程中采取精簡教學(xué)內(nèi)容、適當(dāng)刪減部分過時內(nèi)容和適量補充最新發(fā)展動態(tài)中無機化學(xué)相關(guān)知識的措施，既保障了教學(xué)基本思路和框架結(jié)構(gòu)完整，又實現(xiàn)了對教學(xué)目標(biāo)的定位與強化，同時達到了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性的目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。

從我校研究型工科大學(xué)的本質(zhì)要求出發(fā)，要做到“研究與教學(xué)相結(jié)合”，就要在基礎(chǔ)課程教學(xué)中特別強調(diào)“寬基礎(chǔ)”，尤其是針對剛剛進入大學(xué)校門的一年級學(xué)生，專業(yè)方向的概念尚未形成，所謂“萬丈高樓平地起”，對于大多數(shù)學(xué)生來說專業(yè)的培養(yǎng)才剛剛是打地基的階段，因此對于無機化學(xué)這種基礎(chǔ)課教學(xué)內(nèi)容的精選與擴展方面，除了講授基本原理外，適當(dāng)引入或擴展一些與專業(yè)方向相結(jié)合的實例與學(xué)科研究進展，將會讓提前對專業(yè)領(lǐng)域的研究范疇和學(xué)科動態(tài)有一定的認(rèn)識與感悟，對于學(xué)生的學(xué)業(yè)發(fā)展來說將會是受益匪淺。為此，我們將無機化學(xué)教材課后化學(xué)視野的部分內(nèi)容作為引例或本章內(nèi)容的切入點，即是對教學(xué)重點內(nèi)容的補充，又是基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容在應(yīng)用方面的擴展。如第二篇“物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”部分，目前世界范圍內(nèi)對環(huán)保意識的增強和對環(huán)保材料需求的急速增長，而新型環(huán)保材料的開發(fā)、合成與結(jié)構(gòu)鑒定分析等相關(guān)知識與理論均與本章內(nèi)容息息相關(guān)，以新型環(huán)保材料有研究動態(tài)及最新研究成果為本章講解的切入點，對于學(xué)生理解和掌握較為抽象的化學(xué)鍵類型與價鍵理論將大有幫助和啟發(fā)；再如將前兩章“氣體”與“熱化學(xué)”串聯(lián)到一起，先提出當(dāng)前的能源過剩、綠色能源市場不足與社會可持續(xù)發(fā)展相矛盾的現(xiàn)狀，從能源的合理利用、解決能源危機和快速發(fā)展綠色能源的必要性與緊迫性講起，以此來理解本章教學(xué)內(nèi)容中的反應(yīng)熱、焓變與熱力學(xué)第一定律等系列基礎(chǔ)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(xué)生從中思考能源發(fā)展的新動向與新思路。從學(xué)生的反饋來看，通過這些與基礎(chǔ)理論相結(jié)合的具體實例的引入，學(xué)生們對課堂上教師提出的精選與擴展內(nèi)容相當(dāng)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(xué)生們覺得無機化學(xué)知識體系在未來學(xué)有所用，自己也具備廣闊的用武之地和發(fā)展空間，同時也為學(xué)生將來從事創(chuàng)新訓(xùn)練活動提供了素材和思考空間，學(xué)生們表示非常歡迎，因此保證和提高了教學(xué)效果。

3 對教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變與探索

如前所述，無機化學(xué)是一門學(xué)科大類基礎(chǔ)課程，其在整個大學(xué)培養(yǎng)體系中的基礎(chǔ)性、銜接性與過渡性的地位，授課對象則是剛剛從高中畢業(yè)初入大學(xué)課堂的新生，這就決定了無機化學(xué)的教學(xué)模式中需要增加課堂教學(xué)的機動性、靈活性與趣味性，讓學(xué)生們有一個適應(yīng)期和過渡期，教學(xué)內(nèi)容的難點重點等方面也是循序漸進地展開，以幫助學(xué)生們完成從高中時期的偏固定化思維方式向大學(xué)時代開放型思維方式的轉(zhuǎn)變[5]。在此過程中，引導(dǎo)學(xué)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(yè)概念與對專業(yè)領(lǐng)域的感悟，讓學(xué)生意識到甚至是某些科學(xué)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(xué)生們用一點點積累的知識去解決和探索，比如無機化學(xué)便是其中之一。

因此，我們在無機化學(xué)的教學(xué)中采用了問題探究式教學(xué)法，即：圍繞教學(xué)目標(biāo)，對教學(xué)內(nèi)容進行分類、歸類和總結(jié)之后，從每一章的切入點教學(xué)內(nèi)容中提出一到兩個問題，當(dāng)然問題是與本章內(nèi)容相關(guān)且緊密聯(lián)系科學(xué)發(fā)展動態(tài)和生產(chǎn)生活實際的，讓學(xué)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(chǔ)理論，逐步提出解決這些問題的途徑、方法與相關(guān)理論。比如：講解第三章“化學(xué)動力學(xué)基礎(chǔ)”和第四章“化學(xué)平衡”時，兩章之間有相互關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)理論原理，即化學(xué)反應(yīng)的兩方面穩(wěn)定性問題，一個是熱力學(xué)穩(wěn)定性理論，一個是動力學(xué)穩(wěn)定性理論；如果單純枯燥地講解純理論內(nèi)容，盡管教師講解得已經(jīng)很透徹，但學(xué)生對此仍然是懵懵懂懂、模棱兩可的狀態(tài)，這說明對學(xué)生們來說理論知識的學(xué)習(xí)缺乏具體實例的輔助，缺乏將理論應(yīng)用于實際中的理解。為此，我們改變了教學(xué)方法，從一開始便拋出問題，讓學(xué)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(chǔ)理論原理。如以汽車尾氣無害化處理的化學(xué)反應(yīng)2NO(g) +2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)為例，分別用到化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)穩(wěn)定性原理與動力學(xué)穩(wěn)定性原理，熱力學(xué)原理上這個反應(yīng)是客觀存在、完全可行的，也就是說汽車尾氣是可以實現(xiàn)自然狀態(tài)下無害化轉(zhuǎn)化的，但現(xiàn)實卻為何并非如此呢？同時安排適當(dāng)?shù)恼n時供學(xué)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(xué)內(nèi)容，也讓學(xué)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(chǔ)知識的理解與應(yīng)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(xué)模式，使得教學(xué)目標(biāo)更加明確，教學(xué)內(nèi)容脈絡(luò)清晰、主次分明，能讓學(xué)生對每一部分知識點都一目了然，有助于學(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)效率，做到了課堂上有效學(xué)習(xí)，又培養(yǎng)了學(xué)生主動拓展知識的能力，完全有助于實現(xiàn)我校研究型大學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的教學(xué)目標(biāo)。

4 結(jié)語

科學(xué)技術(shù)特別是計算機技術(shù)和現(xiàn)代物理方法在無機化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與擴展，使得無機化學(xué)教學(xué)在各個學(xué)科中的基礎(chǔ)性和重要性都不言而喻。通過多年的無機化學(xué)教學(xué)經(jīng)驗體會，我們在教學(xué)目標(biāo)方面進行專業(yè)方向定位與強化、在教學(xué)內(nèi)容方面進行精選與適當(dāng)擴展、在教學(xué)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(jié)合了我校研究型大學(xué)培養(yǎng)工科技術(shù)型、創(chuàng)新型人才的需求，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，改善了課堂教學(xué)效果，提高了無機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

[1] 喬正平,龔孟濂,巢 暉. 淺談基礎(chǔ)無機化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的選擇與講授[J].大學(xué)化學(xué), 2017, 32(5): 7-10.

[2] 王立艷,蔡衛(wèi)濱,袁 寧. 礦物加工專業(yè)無機化學(xué)教學(xué)研究與探索[J].廣州化工, 2017, 45(9): 186-188.

[3] 隋惠芳. 無機化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域在教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 青海師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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(xué)習(xí)的無機化學(xué)教學(xué)模式[J].大學(xué)化學(xué), 2017, 32(5): 1-6.

[5] 李 芹,董麗敏,湯 卉.材料專業(yè)無機化學(xué)課程教學(xué)模式的改革探索[J].高教學(xué)刊, 2017, 25(3): 104-107.

TeachingReformandPracticeonInorganicChemistryforEnvironmentalEngineering

WangLiyan,FengLili,LiuQian

(School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083,China)

Inorganic chemistry is one of the required and fundamental courses for the students majored in science and engineering. According to the characteristics of the course including the outstanding cohesion, the various content, and the theoretical knowledge, this paper tends to conduct an active and beneficial exploration on teaching objectives, teaching contents and teaching approaches to satisfy professional requirements, improve the teaching efficiency and promote the students' enthusiasm in learning. By the flexible teaching approaches, it is cultivated the teaching effect of making inorganic chemistry as the link of professional course and professional application.

inorganic chemistry; environmental engineering; teaching reform; teaching practice

2017-07-12

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)《無機與分析化學(xué)B1》課程建設(shè)項目(No:k150305)；中國礦業(yè)大學(xué)(北京)本科教育教學(xué)改革與研究項目(J170307)。

王立艷(1976—)，女，副教授，主要從事無機化學(xué)、分析化學(xué)、界面化學(xué)教學(xué)和研究。

G642

B

1008-021X(2017)18-0178-02

(本文文獻格式王立艷，馮利利，劉騫.環(huán)境工程專業(yè)無機化學(xué)教學(xué)改革與實踐[J].山東化工，2017，46(18)：178-179，181.)