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普通化学课程教学过程中的思考与应对论文

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2024-06-27 09:47:48    来源:    作者:zhoudanni

摘要:普通化学是我国普通高等院校非化学类理工科专业必修的一门基础性课程。高校在培养方案中设置这门课程的主要目的在于提升非化学类专业学生的基本化学素养和能力。做好普通化学课程的教学工作,对培养具有创新能力的人才至关重要。针对普通化学课程教学过程中存在的学生学习积极性不高、不适应大学课程的教学方式和化学基础知识薄弱等问题,从促使非化学类专业学生意识到学习普通化学课程的必要性、实现高中到大学的学习和教学方式方法的过渡、让化学基础知识薄弱的学生学好普通化学等方面阐述解决策略,旨在提升普通化学课程教学效果。

  摘要:普通化学是我国普通高等院校非化学类理工科专业必修的一门基础性课程。高校在培养方案中设置这门课程的主要目的在于提升非化学类专业学生的基本化学素养和能力。做好普通化学课程的教学工作,对培养具有创新能力的人才至关重要。针对普通化学课程教学过程中存在的学生学习积极性不高、不适应大学课程的教学方式和化学基础知识薄弱等问题,从促使非化学类专业学生意识到学习普通化学课程的必要性、实现高中到大学的学习和教学方式方法的过渡、让化学基础知识薄弱的学生学好普通化学等方面阐述解决策略,旨在提升普通化学课程教学效果。

  关键词:普通化学课程;教学过程;高等教育

  普通化学是我国普通高等院校为非化学类理工科专业学生开设的一门化学相关的必修课程[1]。作为非化学类理工科专业本科生的公共基础课程,该课程涵盖了化学学科中“四大化学”(无机化学、有机化学、分析化学和物理化学)的基础知识,主要包括热化学、水溶液化学、电化学与金属腐蚀、物质结构基础、化学反应基本原理、分子结构与分子间作用力、晶体的结构与性质、无机化合物、高分子化合物和生物大分子基础等内容[2-3]。在相关专业的培养方案中设置该门课程的目的在于能够使学习者在掌握大学层次的化学基本概念、基本原理和基本技能基础上,培养以化学的观点、思维方法、研究方法审视和解决问题的能力。因此,做好普通化学课程的教学工作,对培养具有较高化学素养和能力的人才至关重要[4-5]。

  然而,笔者在讲授普通化学课程的过程中遇到了一系列问题,例如:部分学生认为普通化学与他们所攻读的专业关联性不大,因此对该门课程学习的积极性不高;部分学生习惯于高中“填鸭式”的教学方法,不适应大学课程的教学方式;一些学生由于高中阶段没有选修化学课程,从而造成化学基础知识薄弱,对普通化学中出现的一些名词和概念比较陌生,不能很好地理解相关的知识点。本文针对上述问题,结合笔者在教学过程中的思考和教学尝试,主要从如何让非化学类专业学生意识到学习普通化学课程的必要性、如何实现高中到大学的学习和教学方式方法的过渡、如何让化学基础薄弱的学生也可以学好普通化学等方面,探讨普通化学教学过程遇到的上述问题的应对策略。此外,本文所阐述的问题实际上不只发生在普通化学的课程教学中,在其他类似的基础性课程如大学物理中也可能出现。因此,本文所提出的应对策略对这些类似课程的教学过程也同样适用。

  一、如何让非化学类专业学生意识到学习普通化学课程的必要性

  正如前文所述,普通化学课程主要面向普通高等院校的非化学类理工科专业的大一学生而开设。以笔者所教的普通化学教学班为例,虽然这门课程是学生的必修课程之一,但是由于这些学生在大二专业分流时基本上都会选择电子信息工程、通信工程、光电信息科学与工程和机械设计制造及其自动化等工科类专业,而这些专业与化学的关联性不是特别紧密,部分学生认为该课程所涉及的化学知识与他们的专业关联性较少,对他们未来的职业发展的益处也不大,所以他们对普通化学课程的学习积极性不高,上课不认真听讲,态度比较散漫。因此,要想做好普通化学的教学首先需要让学生明确化学知识的重要性,调动学生的主观学习积极性。针对这个问题,笔者认为可以从三个方面着手。

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  首先,要让学生了解什么是化学,化学的研究内容和作用是什么。化学是一门在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性质及变化规律的基础性自然科学,同时也是一门以实验为基础的学科。它主要研究原子、分子、离子(团)的物质结构和化学键、分子间作用力等,其所研究的尺度是微观层面的,但也是微观世界中最接近宏观的。化学学科教会人们从认识微观的原子、电子到化学键、化合物再到晶体结构,从而构建了微观到宏观物质世界的重要桥梁,是人类认识、改造物质世界和创造新的物质世界的主要方法和手段之一。

  其次,要让学生明确化学学科不是孤立的,而是与其他学科存在着密切的联系。化学是一门重要的基础性自然科学,它与物理学、生物学、地球科学、天文学等基础学科存在相互渗透的关系,化学学科的快速发展也推动着其他学科和技术的发展。以笔者所教授的班级为例,部分学生倾心于通信工程专业,笔者认为在课程教学过程中可以有针对性地引入目前热门的5G技术和芯片的“卡脖子”技术话题作为思政教学示例。在芯片制造中除了光刻机技术外,光刻胶也是一种非常重要的原材料,它是主要由感光树脂、增感剂和溶剂3种成分组成的对光敏感的混合液体,是溶解度可以在紫外光、电子束、离子束、X射线等的照射或辐射下发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。光刻胶就是一种化学材料,是化学家创造的新事物,这对芯片的制造起到了非常大的推动作用。借由上述示例引导学生明确化学在各行各业中的重要性。

  最后,要让学生认识到化学与我们的生活息息相关,生活中的很多场景都蕴含着化学知识。比如,可以引入美拉德反应作为思政教学素材,让学生在了解羰基化合物(还原糖类)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)在120℃左右经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精的羰氨反应的同时,揭示生活中肉类食物在烹饪中加入糖类物质可以变得更加美味的原因,借助生活中的一些化学现象来激发学生学习化学知识的积极性。再如,针对生活中存在的一些“骗局”——镀金的首饰品,可以通过测量首饰品的密度、对首饰品进行高温灼烧实验等方式,辨别首饰品是否存在镀金情况。引入类似的化学在生活中的应用,让学生切身体会到化学知识在日常生活中的重要性,让学生明白,掌握简单的普通化学知识,不仅可以轻松识破生活中的一些骗局,而且可以借助化学知识获得生活中的一些必备技能。

  二、如何实现从高中到大学的学习和教学方式方法的过渡

  各个学段之间的教育衔接问题是目前教育领域普遍存在的一个亟待解决的问题,而高中与大学之间的教育衔接问题和矛盾尤为突出。

  以笔者教授的普通化学课程为例,某次课后几名学生向笔者诉说在普通化学学习中存在的困惑。上海理工大学普通化学课程的教学时长按照培养计划一共是36个学时,一学期的教学周数是18周,因此该课程的安排是每周1次2个学时的课程,贯穿整个学期。他们认为这样的学习安排和高中阶段有着很大的不同。在该门课程中,每一周都需要学习很多新的知识点,也没有像高中那样安排具有针对性的习题讲解和练习。因此,他们在课程的学习中存在感觉到课程教学速度过快、疲于接受新的知识点等问题。笔者认为要想从根本上解决这一问题,需要教师能厘清高中与大学教育衔接出现问题的根本原因,明确高中和大学课程设置的客观情况。高中的课程设置数量少,通常只有十门课程左右,而且一些学校仅重视高考科目的教学,而忽视了其他科目的教学。这样就会使得学生将更多的时间放在部分重要的科目上。因此,高中教师可以有时间反复讲授和带领学生复习这些科目的知识点。此外,高中课程不仅数量少,而且知识点数量也少。然而对于大学教学,整个大学四年间,学生需要学习的课程繁多,而且每一门课程中的知识点也较多,受教学时长的限制,大学教师不可能像高中教师那样反复讲解这些知识点。因此,大学教师要明确这些变化,引导学生从被动学习转变成“自主自助式”学习,要从教学方法上激发学生主动、自主学习的内在积极性,同时也要让学生明确这样的学习方式和方法的转变的必要性和紧迫性。当然,这种方法和方式的转变不是一蹴而就的。普通化学课程开设在大一学年的第一学期,教师需要逐步引导学生,可以通过一门课一个学期的教学和学习过程完成从“填鸭式”教学和学习向“自主自助式”学习的转变,进而为后续大学其他课程的有效学习奠定基础。

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  三、如何让化学基础薄弱的学生学好普通化学

  全国范围内不同省份的高考考试科目设置有所不同。比如,上海市高考采取的是“3+3”模式,即常说的大三门和小三门。其中语文、数学、外语三门为大三门,是所有考生的必考科目,而小三门指的是物理、化学、生物、政治、历史和地理6门科目中的任意3门。江苏省高考采取的是“3+1+2”的高考模式,不分文理科。其中“3”指的是语文、数学、外语,“1”指的是物理、历史这两科中的一科,“2”指的是化学、生物、地理、政治四科中的任意两科。因此,对于来自全国范围内的大一新生而言,会存在部分学生没有选择化学作为其高考考试科目,从而在高中阶段没有充分重视化学的学习,导致化学基础知识薄弱的问题。

  笔者在教学过程中发现,所教授的班级中存在一定比例的学生由于对基本的化学知识、概念不熟悉而很难理解普通化学中的相关知识点。例如,笔者在讲授“水溶液化学”一章时,其中涉及难挥发的非电解质稀溶液的依数性,需要学生利用凝固点下降的公式计算某一物质凝固点下降的具体数值。上述公式中涉及质量摩尔浓度的概念,然而部分学生对这个概念不了解,从而不会利用相关公式来计算。再如,在“电化学与金属腐蚀”一章中,部分学生对氧化还原反应中的氧化反应和还原反应两个半反应,以及氧化还原反应方程式的配平方法掌握有所欠缺,从而出现不会书写正确的原电池符号的情况。针对上述问题,笔者认为可以从三个途径解决。

  第一,有针对性地开设普通化学先导性课程。大多数高校的新生入学后在开展正常的课程教学之前,会有2—4周的军训和选课的时间间隔。因此,可以利用这个时间间隔,在普通化学课程开始前,针对化学基础知识薄弱,特别是高中没有系统学习化学的这部分学生,单独开设一门普通化学先导性课程,结合普通化学涵盖的基础性内容,以及普通化学与初高中化学之间的断档内容,进行有针对性的讲解。这样可以让基础知识薄弱的学生很好地弥补存在的知识空白,使其在后续的普通化学学习中不会因为存在化学专业名词和相关概念的空白而导致的“陌生感”和“接受困难”,从而更好地吸收新的教学内容。这个办法不仅可以应用在普通化学课程教学中,在其他的基础和专业课程的教学中也同样适用,如大学物理、大学数学等课程。

  第二,正如上文中提到的大学的学习需要从高中的“填鸭式”教学和学习转向“自主自助式”学习,在普通化学教学前或者教学过程中要引导基础薄弱的学生,自主地借助书本、网络等学习工具,根据自身所欠缺的知识要点,自助式完成对基础知识的学习[6]。这种方法鼓励学生根据自身情况出发开展学习,更加高效且更具有针对性,同时也可以很好地培养学生的自学能力,从而促进学生的全面发展。

  第三,在教学过程中,笔者发现部分基础薄弱的学生会主动寻求其他学生的帮助。他们会在课堂上主动与基础较好的同学同桌而坐,在课程进行的同时寻求帮助,也会在课后积极地寻求同寝室同学的有针对性的指导。笔者认为这也是一种非常值得推广的方法。让学生相互之间组成互帮互助的学习小组,不仅可以让基础薄弱的学生得到提高,而且可以让基础好的学生巩固所学习的知识[7]。

  综上所述,普通化学作为一门普通高等院校非化学类理工科专业学生的必修基础课,该课程的开设可以有效提升非化学类专业学生的基本化学素养和能力。本文结合针对如何让非化学类专业学生意识到学习普通化学课程的必要性、如何实现高中到大学的学习方法和教学方式的过渡和如何让化学基础薄弱的学生也可以学好普通化学等方面的思考,着力提出了解决部分学生对普通化学课程学习的积极性不高、不适应大学课程的教学方式和化学基础知识薄弱等问题的策略。

  参考文献:

  [1]徐端钧,方文军,聂晶晶,等.普通化学[M].7版.北京:高等教育出版社,2019.

  [2]段金伟,崔林.关于工科院校大学普通化学教学的思考[J].高教学刊,2020(4):78-80.

  [3]温鸣,吴彤,石硕,等.新工科背景下的“普通化学”教材建设[J].大学化学,2023(6):57-61.

  [4]丁丽丽.浅谈普通化学课程学生创新能力的培养[J].广州化工,2023(4):262-264.

  [5]刘艳霞,赵麟,张亚刚.论化学学科在世界一流大学建设中的作用[J].化学教育(中英文),2022(8):21-31.

  [6]杨娟.培养学生的自主学习能力:北京大学普通化学英文小班课的尝试[J].大学化学,2017(9):5-9.

  [7]田风霞,崔艳,赵青平.基于小组合作学习模式的“生物化学”物质代谢综合教学的实践与总结[J].安徽化工,2023(1):189-191,198.