理论课教学内容的对接
天津科技大学工科化类专业有化工、生物、食品、包装印刷、材料、环境科学、环境工程、造纸及海洋科学等十几个专业。自上述专业开设以来就有无机及分析化学课程,是上述专业本科生的公共基础课。为了深化教学改革,体现“删繁就简、精简学时、减少重复、减轻学生的学习负担”的原则,自2004年起,无机化学和分析化学合并设课,整合为“无机及分析化学”一门课程,并在全校工科化类专业中执行并实施。改革后的教学大纲,将原来分属于“无机化学”和“分析化学”两个教学体系的内容,融合起来,设立一门“无机及分析化学”课程。在本课程中,原来的“无机化学”课程理论学时由60学时改为54学时,“无机化学实验”从原来的48学时改为28学时;将原来的“分析化学”理论学时从40学时压缩为18学时,“分析化学实验”从48学时压缩为28学时。合并后的“无机及分析化学”理论课学时为72学时(54+18),“无机及分析化学实验”总学时为60学时[28+28+4(观看安全教育及仪器认识与使用录像)]。随着总学时的减少,而各个专业所需化学基础知识内容不变,再加上我国各地的高考制度不同,各省市高中课程或高考科目的不断改革,每届学生中都有部分化学知识基础薄弱,产生该课程学习障碍。由于“无机及分析化学”是化学基础课,所以各个院系在制定教学任务书时,都将该课程放在大学一年级的第一学期开设。由于各领域专业科研创新的不断深入以及科研热点的涌现,对上述专业本科生的化学知识与技能的要求越来越高,同时也对该课程的教学不断提出新的挑战和要求。随着科学技术的迅猛发展,工科化类专业要求学生除了具有化学基础理论知识扎实外,还要有熟练的实验操作技能,如果基础知识不扎实不系统,要求学生具有创造能力就会成为无本之木和无水之源[2]。所以对大一新生而言,教好、学好“无机及分析化学”这门课程,对其学习兴趣培养、理论知识积累和科研素质培养至关重要。
课程体系和教学内容是大学人才培养的主要载体,构建多层次课程体系,优化教学内容,将知识的传授和能力的培养有机地结合在一起,落实到教学的各个环节中去是提高“无机及分析化学”课程教学质量的有效途径。此项教学改革,节省了部分学时,充分锻炼了学生的自学能力,为提高学生认识、分析事物的能力打下了坚实的基础。
1.课程内容的调整
无机化学课都是在大学一年级第一学期开设,传统的分析化学课包括化学分析和仪器分析两部分内容,教学改革前一般都是大学二年级第一学期开设。近几十年来,尽管两门课程经历了多次改革,但仍然存在许多问题。
两门课在内容上部分章节存在较为严重的知识点重叠。从宏观的知识结构来看,比如:无机化学原理部分的四大平衡与分析化学中的四大滴定原理;无机化学元素性质部分与分析化学中定性分析内容等。上述重叠内容,导致教学时数的浪费,课时利用率降低。
随着科学技术的发展,出现了各学科的交叉融合、知识内容的急剧膨胀现象,随着高校对人才培养定位的调整,教学改革进一步深入,高校基础课教学时数的不断压缩,课时少内容多的矛盾日益突出,体现在课堂教学上,部分教师采取“满堂灌”“填鸭式”的教学方式以达到增大信息量、完成教学任务的目的,久而久之,导致学生上课疲劳、对知识吸收出现“消化不良”、失去学习兴趣、学习效果差甚至大面积挂科现象。根据学生认知发展和能力形成的规律,循序渐进分层次组织教学。充分研究无机化学和分析化学这两门课的内容、特点,科学的整合教学内容,只有这样,才能实现合理对接,达到取得良好教学效果的目的。总之,该课程教学内容的调整方向是解决无机化学和分析化学课程中,四大平衡与四大滴定、元素性质与定性分析在内容上的低水平重复问题,从而解决各个高校课时严重不足、教学任务过重、上课信息量过大的问题。
四大平衡与四大滴定:传统的无机化学教学中,酸碱反应、配位化合物、氧化还原反应、沉淀的溶解平衡是其重要的教学内容,这部分学时分配较多,一般占总课时的32%左右。而在传统的分析化学教学中,这四大平衡也是其四大滴定法的重要理论基础。教改前作为独立的两门课程,分别占用相当比例的课时,重复、着重、展开讲解四大平衡理论,造成授课学时上的浪费。但如何使这两门课程相似内容的合理、科学地衔接起来,成为教改工作中的重点问题。经过十几年的磨合,目前我校是这样处理的:在工科化类专业中,将无机化学和分析化学中的化学分析合并设课——“无机及分析化学”。在讲解四大平衡理论后,马上理论联系实际,引出由四大平衡理论建立起来的四大滴定分析方法,分别整合成四个完整而统一的章节,分别是酸碱反应及酸碱滴定法、氧化还原反应及氧化还原滴定法、沉淀平衡及沉淀滴定法、配位平衡及配位滴定法。这样的授课顺序,可以最大限度的避免重复授课,节约学时。在科学、合理的衔接两门课程的同时,也使学生便于将所学的理论知识应用到实际问题中去,提高了学生的学习兴趣,同时也便于学生对理论知识的理解与掌握。
元素化学与定性分析:传统无机化学中的元素化学和传统分析化学中的定性分析内容重叠较重。教学中介绍物质结构、性质、分离、鉴定方法是元素化学和定性分析中的共同点,在两门课中分别占用一定的学时重复讲解、讨论,导致浪费有限的教学课时,并且造成学生听课时失去对知识的好奇与渴望,不利于学生学习积极性、主动性的培养。我校自2004年工科化类统一合并设课以来,通过对后续各学院的专业发展方向的调研,将化学分析中的定性分析内容进行了调整、删除,将常见阴、阳离子的性质、分离、鉴定方法放在最后一章——元素化学中讲解,并且结合无机化学中结构化学的知识分族讲解,学生学习起来更加科学、系统、严谨,知其然并知其所以然,彻底改变了以往对物质性质、鉴定方法内容学习中只能死记硬背的模式,很大程度上激发了学生对这部分内容学习的热情,取得了较好的教学效果。
2.教学目的和目标的实现
“无机及分析化学”是我校工科化类专业本科生的重要基础课程之一。该课程分两大部分,理论课教学和实验课教学,学时多,学分绩点高,学生很重视。该课程不仅需要学生掌握必需的、大量的理论知识,而且根据该课程实用性较强的特点,培养学生严谨、精细、科学的学习态度和独立分析问题与解决问题的能力,让学生熟悉并掌握该课程内容与其他课程和专业知识的关联性,积累并夯实学生的基础知识。特别是分析化学学习中,树立严格的“量”的概念,使学生全面、系统地掌握“无机及分析化学”课程的基本知识、基本理论、基本反应、基本公式、基本计算和基本实验技能[3]。
在每章节的教学过程中,要求学生对理论课学习中的知识点、难点、重点明确并掌握;思考题和习题独立、正确完成。为了绝大多数学生都能完成对这门课程的学习,教师从每节课的学生出勤、作业及课上提问抓起,及时发现问题及时解决问题,不能放任自流,到期末没有挽回余地。为此,规定了平时成绩(出勤、作业、课上提问)占20%,期末考试占80%。我校是全国招生院校,各省市生源对中学化学知识的掌握程度相差悬殊,针对这种复杂情况,每位教师都精心组织教学,根据学生出勤、特别是作业完成情况,随时调整教学进度。通过十几年的教改努力,目前我校工科化类专业的学生,大一期末本门课程成绩卷面及格率平均达80%左右,加上平时成绩,总成绩及格率平均达90%以上。