1. 引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》关于高等教育明确提出“全面提高高等教育质量,提高人才培养质量,支持并鼓励大学生参与科学研究”。同时,教育部也相继出台了“基础学科拔尖学生培养试验计划(2009)”“卓越工程师教育培养计划(2010)”等政策,倡导为大学生提供科研训练的机会。各高校大力支持学生科学素养的培养,为本科生建立学生创新创业中心,设立卓越工程师实验班、开展科技竞赛等,但是大学生的课程学习任务较重,没有相对独立的时间进行专门的科学训练,从而导致缺乏较好的科研素养。因此,探索将科研素养的培养融入到课堂教学中的方法,则变得十分重要[1-3]。
《无机及分析化学》是我校环境类专业学生必修的第一门专业基础课,旨在以基本理论为主线,通过四大平衡和四大滴定逐步展开,研究物质的结构、组成、性质、规律及物质含量测定方法,是相关专业学生学好大学阶段其它课程的基础和关键。探索和设计有效的教学方式、方法,将科研融入到《无机及分析化学》中,不仅可以提高学生的学习兴趣和课程参与度,还可以使学生的知识、能力、科研素养全面协调发展,更为今后专业课的学习和毕业设计进一步发展奠定基础[4-9]。
2. 科研融于无机及分析化学的具体途径
2.1 科研故事进课堂-实现德育和智育并重
梳理教学内容,课程充分发挥教学团队集体智慧,形成育人合力,集中研讨,从科学精神、奉献精神、创新精神、家国情怀、文化自信、社会责任、环保意识、职业操守和政治认同等多个维度挖掘无机及分析化学课程的思政育人元素22个,并形成师生共同授课-翻转课堂模式来开展“他的故事我来讲”活动,将思政元素如盐入水、润物无声地浸润到教与学的全过程中。初步形成了显性育人和隐性育人结合、课内育人和课外育人结合、系统化、规范化的无机及分析化学课程思政教育模式。该过程的实施不仅实现了师生互动,还能调动学生的积极性和课堂参与程度。
表1无机及分析化学“思政元素”教学内容设计事例
2.2 科研方法进课堂
(1)线下:优化教学形式,将科研中常用的启发式、讨论式、研究式、互动式等形式多样、内容丰富的方法引入到课堂教学,激发学生学习兴趣,让学生成为课程真正的主体。
(2)线上:渗透“互联网+”模式,团队教师将复杂、抽象的教学内容碎片化地、形象地展现在“雨课堂”、“学习通”等在线教学软件上,并建立随堂练习、章节测试、作业库等,学生的学习有效的从线下“第一课堂”延伸到线上“第二课堂”,拓展育人空间,打造线上线下、课内课外一体化的混合式教学模式。
图1 线上、线下一体化教学模式
2.3 科研思维进课堂
(1)理论教学方面
无机及分析化学部分内容抽象、难懂,团队教师在授课时将科研中分析问题的思维引入课堂,由浅入深、循序渐进,学生不仅可以听讲过程中加深对知识的理解,还可以在教师的慢慢熏陶下形成科学的思维方式。
图2 科研思维进理论课堂实例
(2)实践教学方面
因为实验时间有限,传统的无机及分析化学实验教学还是“保姆式教学”。学生对实验内容、实验试剂、实验仪器、实验方法均没有选择权,缺乏一定的挑战性,难以培养学生的学以致用的能力、创新能力。因此,在实验教学中适当地引入科学研究项目,并固化为教材内容,保证实验内容的新颖性,是提高实验教学质量、培养学生综合能力的重要途径。
选取生活中的综合性问题(鸡蛋壳中碳酸钙含量、西红柿中VC含量、柠檬中柠檬酸的含量分析)开展分析研究,学生自行查阅文献资料、设计方案、可行性分析,完成相关的设计。由“老师要我这样做”变成“我要这样做”,自己“化身”实验的“主人”。学生不仅梳理了相关的概念和知识点,分析和解决问题的能力、创新能力也得到了提高,实现了“在用中学”。
2.4 科研成果进课堂
科技的发展日新月异,无机及分析化学的科研成果层出不穷,学生用的教科书注重的是理论知识的学习,内容很少更新,跟不上最新的科研成果的步伐。为此,团队教师选择难易合适的新科研成果科研热点、最新应用成果用到课堂教学中,让学生在学习基础的理论知识时,还能接触到新知识、新技术、新方法、新应用,不会感到抽象、枯燥,而是“看得见、摸得着、用得上”。这样,丰富了学生的知识,开阔了学生的视野,提高了学生的学习兴趣,培养了学生的创新思维能力以及理论应用在实践中的能力,启发了学生关注科研与生产。
在学习“配位化合物与配位平衡”时,向学生介绍新型配合物特别是稀土有机配合物、中药配合物和新型分子纳米磁体配合物的合成、结构研究以及性质及其在应用方面所取得的成果。在渗透这些前沿知识的过程中,讲解配位键的作用,丰富配位键的内涵,加深同学们对配位键的理解和认识,增强学生学习“配位化合物”的兴趣。在学习“沉淀滴定法”时,除了书本上的知识外,把自身的科研所用的方法引入课堂教学,让学生知道分析方法也是日新月异的,但是归根结底离不开基础知识的掌握。通过这种方法激发学生学习的热情,让学生领悟到在无机及分析化学中依旧有很多领域可以开拓和研究。
2.5 科学评价方法进课堂
基于应用型人才培养要求,构建多元过程性综合评学体系,加强“过程学习”,有利于促进学生综合能力的提高。为此,课程团队提高过程性考核(如平时出勤、课堂表现、项目报告、阶段性测试等)所占的成绩比例,将过程性考核与期末考核相统一,由各项指标的综合得到学生的总评成绩,全面地考核评价学生的学习成果,实现了较为完善的多元过程性评学体系。该多元过程性综合评学体系的构建,对于无机及分析化学课程研究型教学模式的实施极为重要,可提升教学内容的要求深度,并极大地激发学生学习的能动性与创造性。
图4 《无机及分析化学》考试权重分布
3 结语
无机及分析化学作为理工科专业的基础学科,不仅为学生提供了丰富的化学理论知识,也为他们未来的科研和职业发展奠定了坚实的基础。教师通过科研故事进课堂、科研方法进课堂、科研思维进课堂、科研成果进课堂、科学评价方法进课堂等措施,可以实现科研与教学的共赢式发展。这不仅能够激发学生的学习兴趣和求知欲,提升他们的实践能力和创新能力;还能够为科研工作提供新的思路和方向,推动无机化学领域的不断发展和进步。
参考文献
[1] 焦志锋, 赵吉晓. 前沿科研成果融入物理化学综合性实验教学——Pd/SiC催化剂的制备及其在对硝基苯酚加氢中的应用[J]. 广州化工, 2023, 51(03): 209-211.
[2] 苗金玲, 李业新, 刘广宁. 科研热点融入化学实验教学——一种AIE化合物的合成、性质和应用探索[J]. 广东化工, 2022, 49(23): 263-265.
[3] 谭育慧, 舒庆. 科研引入到无机化学本科教学课堂实践研究[J]. 高教学刊, 2020, (23): 74-76+80.
[4] 张俊杰, 赵丕, 司友琳, 等. 前沿科研成果融入分析化学实验教学——普鲁士蓝纳米颗粒光热及类过氧化氢酶性能探究[J]. 广东化工, 2023, 51(03): 161-163+185.
[5] 邓培红, 冯泳兰, 曾荣英, 等. 融入科研成果的开放性化学实验教学设计[J]. 衡阳师范学院学报, 2013, 34(03): 139-142.
[6] 董立军, 杜鹏程, 陆广农, 等. 无机及分析化学自主设计实验的探究和实践——以“硫酸四氨合铜(II)的制备及组成分析”为例[J]. 大学化学, 2023, 39(04): 361-366.
[7] 宁小媚, 占亮, 周小松, 等 将科研融入物理化学理论与实验教学[J]. 山东化工, 2019, 48(18): 211-212.
[8] 齐瑞连, 李书宏. 前沿科研成果融入物理化学实验教学——超疏水涂层的制备及应用[J]. 广东化工, 2023, 50(13): 207-209+225.
[9] 张静, 孔璐, 王雅梅. ChatGPT时代生物化学课堂教学融入科研训练的探索[J]. 基础医学教育, 2023, 25(12): 1042-1045.
作者简介:程颖(1989-)女,湖北省孝感市,博士研究生,副教授,能源材料及环境催化方向。