工程教育认证理念下的《无机...分析化学》理论课程教学探讨_宣扬.pdf

202312教学研究143Modern Chemical Research当代化工研究工程教育认证理念下的无机与分析化学理论课程教学探讨宣扬1,2 王怡婷1,2 张丽影1,2 华瑞年1,2*（1.大连民族大学生物技术与资源利用教育部重点实验室 辽宁 1166002.大连民族大学生命科学学院 辽宁 116600）摘要：以化学工程与工艺专业工程教育认证为契机，探索无机与分析化学教学模式与教学大纲，针对无机与分析化学在现有教学中存在的问题，从实际出发，完善课程目标、毕业要求、课程考核、课程质量评价等，真正做到以学生为中心，以产出为导向、持续改进三大理念，为我国培养更多具有解决复杂工程问题能力的人才。关键词：工程教育认证；无机与分析化学；教学探讨中图分类号：G642.0；O61 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.047Discussion on the Teaching of Inorganic and Analytical Chemistry Theory Course Based on the Concept of Engineering Education CertificationXuan Yang1,2,Wang Yiting1,2,Zhang Liying1,2,Hua Ruinian1,2*(1.Key Laboratory of Biotechnology and Resource Utilization of Ministry of Education,Dalian Minzu University,Liaoning,1166002.School of Life Science,Dalian Minzu University,Liaoning,116600)Abstract：Taking the engineering education certification of chemical engineering as an opportunity,the teaching mode reform and syllabus of inorganic and analytical chemistry course was explored.Aiming at the problems existing in the teaching process of inorganic and analytical chemistry,we improved course objectives,graduation requirements,course assessment,course quality evaluation,etc.And eventually we could realize Student-centered,Outcome-based Education and Continuous Quality Improvement,and train more talents who have the ability to solve complex engineering problems.Key words：engineering education certification；inorganic and analytical chemistry；teaching discussion为了应对我国的经济建设和社会发展，提高我国工程技术人员对经济全球化的适应能力，同时有效提升工程类人员的职业能力，统一工程人才的社会评价与认可，与国际接轨，实现工程类人员的国际资格互认，我国从1999年起，开始实施注册工程师制度。注册工程师制度旨在全国范围内建立一个适用于各个工程专业领域内工程师的统一标准，包括工程教育专业认证、职业实践、资格考试和注册登记管理4个部分。因此，注册工程师制度与工程教育专业认证互相包含互相促进，后者是前者的基础，而前者又是后者的目的与源动力。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保证制度，由中国科协牵头成立的中国工程教育认证协会组织实施的。化学工程与工艺专业2007年启动工程教育认证，首先，在清华大学、天津大学等试点，至2022年1月底，全国已有157所学校的化学工程与工艺专业认证成功。大连民族大学化学工程与工艺专业是2002年经教育部、国家民委批准设立，2021年获批辽宁省一流本科专业建设点。化学工程与工艺专业是我校第二个通过工程教育专业认证的专业。无机与分析化学是化学工程与工艺专业本科生的第一门基础必修课，是阐述化学基本原理的一门学科，是引领学生走近化学世界的第一门学科，因此，其重要性不言自明。因此，如何设置无机与分析化学理论课程的教学方法，是如何培养新工科的人才基础与重点。综上所述，本论文以化学工程与工艺工程教育专业认证为契机，探索改革无机与分析化学理论课程教学模式，修订无机与分析化学理论课程教学大纲、优化教学内容和教学方法、改进其课程考核评价等措施，以无机与分析化学理论课程为抓手，培养学生实践能力和创新能力、跨学科交叉融合能力、解决复杂工程问题能力的“新工科”人才1。1.工程教育专业认证背景下无机与分析化学课程目标与毕业要求为适应化学学科发展的要求，为符合工程教育专202312教学研究144Modern Chemical Research当代化工研究业认证对课程的要求，为培养能够解决复杂工程问题的人才，通过对国内外著名高校无机与分析化学课程的调研，明确新的课程目标与毕业要求。（1）课程目标。通过无机与分析化学的学习，使学生系统的掌握物质结构的基础理论、化学反应的基本原理及其应用、元素化学的基本知识、化学分析的基本原理与方法，培养学生运用无机及分析化学的理论解决一般化学问题的能力，同时为后续课程的学习奠定基础。无机与分析化学的具体课程目标为：课程目标1：掌握无机化学与分析化学的基本原理和基本知识，使学生能够从微观物质内部结构的角度来观察和解释宏观物质的物理化学性质及其演变，并能够定性与定量地描述复杂化学工程问题中的物质变化。课程目标2：能够正确运用无机与分析化学的基本理论、基本定量分析方法和计算方法，研究和分析化学工程问题中可能采用的分析检测方法并提供解决方案。课程目标3：培养学生勤于探究、乐于协作的科学素养，明确自我探索和提升的重要性，养成自主学习习惯，树立终身学习意识。（2）课程目标与毕业要求的关系。我校化学工程与工艺2019版教学大纲中毕业要求有12条（32小点），结合本专业的其他课程，将化学工程与工艺专业的最终人才培养目标制定为：本专业培养“德、智、体、美、劳”全面发展，适应民族地区及社会经济发展需求，具备创新精神、实践能力、沟通能力及国际视野，能够将化学工程与工艺基础理论和专业知识用于解决复杂化学工程问题，在化学工程及其相关领域从事生产、质量和技术管理，产品设计、技术开发和技术服务等工作的高素质应用型工程技术人才，成为社会主义事业合格建设者和可靠接班人。2.工程教育认证下的课程考核与成绩评定（1）课程考核方法。课程考核包括过程性考核和终结性考核两种方式，其中过程性考核包括课堂测试、日常作业和课程论文。其中，日常作业时常存在抄袭现象且难以避免与杜绝；而期末考试主要考查学生对的理论知识掌握情况，包括知识点、公式、结论等，学生靠考前突击、死记硬背就能够就能顺利通过，偏向于应试教育2。因此，我们提高了课堂测试的比例，利用雨课堂实时验证学生的即时学习效果。最终我们做了如下比例：过程性考核和终结性考核分别占总成绩40%和60%，过程性考核中的课堂测试、平时作业和课程论文，各占总成绩20%、10%和10%。（2）成绩评定。无机与分析化学是本专业学生接触到的第一门专业课，理论课一共80个学时，专业性强，课程时间长，课程量大，这些都对教师的授课与学生的学习带来了巨大的挑战，这对老师讲课内容的安排和学生自主学习的能力提出了更高的挑战。按照传统考核模式，学生的成绩比较容易出现两极分化，对于化学学科不感兴趣的同学分数普遍较低，而现有的成绩评定较传统成绩评定更加立体化，更加注重学习过程的评价，并且结合新型教学模式，可以充分调动学生的学习热情与学习兴趣，成绩评价的合理性与科学性都得到了提升。我们主要做如下改进：在有针对性地调动学生学习积极性的基础上，从教学设计、教学活动组织、学习指导等方面动脑筋，培养他们认真学习认真钻研的态度，命题要适当降低难度，要更加贴合学生的实际。3.课程质量评价和持续改进授课教师以学生期末考试成绩、过程考核成绩为依据，提供学生整体和个体对于课程目标达成情况的分析和说明，并针对存在问题及薄弱环节提出持续改进方案，由系教学指导小组进行审核。建立快速真实有效的评价反馈及持续改进机制是教学质量提升与持续改进的保障，评价内容可包括：课程目标是否合理，课程目标是否达成，教学理念、方法等是否为学生所接受，是否有助于学生主动学习等。课程的授课质量将会直接影响到学生对化学学科的学习兴趣、对本专业得认知态度、教学效果以及最终创新人才的培养。因此，本门课程的持续改进尤为重要3。4.教学内容的具体实施研究表明，被动的学习方式并不能被学生记忆太久，往往两周后就会遗忘超过70%的知识点4，因此如何将被动学习转化为主动学习至关重要。作为认识 无机与分析化学的第一堂课，绪论的讲解就至关重要，尽管绪论课知识点少，但将这门课讲好，不仅可以让学生充分认识到无机与分析化学这门课程的重要性，还可以让学生对本门课程有一个较好的整体认识，更能够激发学生的学习兴趣，使未来章节的教学更容易让学生产生共鸣。再比如无机与分析化学中较为抽象的原子结构章节，如果单纯的让学生死记硬背原子光谱、波尔理论、量子数等概念来应付考试，这样的教学效果就会不理想。然而，通过问题式教学法，让学生们在了解原子光谱和波尔理论后，进一步理解波尔模型中轨道量子化与轨道函数，并熟练掌握与应用4个量子数与核外电子排列的三原则。再利用归纳式教学法对上述202312教学研究145Modern Chemical Research当代化工研究知识点与元素周期表等内容进行整理和归纳成思维导图（图2），让学生们更直观的感受到这些知识点的区别与联系。经过多种不同教学方法的运用，学生不再是以前大学课堂上简单的死记知识点，而是可以全面提升学生各种能力，包括合作、竞争、表达能力等；而且不同于传统的课堂老师是唯一的主角，学生的角色更加重要，学生的参与感更强，不仅课堂气氛有了大幅度提升，学生的积极性也被充分调动。图1 原子结构章节思维导图5.其他（1）教学梯队。一个年龄、教学经验结构合理的教学队伍是持续实现高质量教学的基础。目前我校 无机与分析化学授课团队共有7人，已形成稳定可持续发展的教学团队。教学团队中既有从事教学30多年的老教师，也有正值当打之年中流砥柱的中年教师，还有刚毕业朝气蓬勃的青年教师，教学团队的年龄与职称结构如表2所示。学校为大力培养青年教师，建立了年轻教师指导教师制度，即一个经验丰富的教师“一对一”帮助与带领青年教师掌握教学基本功并实现快速成长。表2 教学团队结构团队年龄结构团队职称结构5160岁3人教授2人4150岁2人副教授3人3140岁2人讲师2人（2）以研究带学。无机与分析化学教学团队的大部分老师同时承担着科研任务，在自己的研究课题的依托下，教学团队的老师会带领本科生提前进入实验室，让学生感受化学的前沿科学与魅力。例如带领学生利用水热法制备水溶性石墨烯量子点，将尿素与柠檬酸按照比例混合，高温高压条件下，就可以制得具有荧光效应的纳米材料。一系列神奇的实验现象大大激发了学生们的学习热情，有助于他们带着好奇心听课，提高了他们听课的态度与兴趣。再比如鼓励学生积极参加大学生创新创业大赛、挑战杯、互联网+等比赛，通过让学生们走进实验室，走近科研，来重新认识化学这门学科。（3）雨课堂。雨课堂是我们教学团队主要应用的混合式教学载体。雨课堂的优势不仅在于创新了师生互动模式，活跃课堂气氛的同时，学生还能够匿名反馈学习过程中遇到的困难；更在于它可以让学生进行随堂知识检测，结果实时统计，切实反馈学生知识点掌握情况，并且我们可以利用公告功能推送预习材料与作业、进行问卷调查等。我们可以上述数据形成个性报表，采集教学数据，量化学习情况，助力精准教学，时刻体现课程质量评价和持续改进。6.结论本文以化学工程与工艺工程教育专业认证为契机，基于新工科培养模式和工程教育专业认证理念，谨遵工程教育专业认证三个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进，探究了无机与分析化学理论课程教学模式，修订了无机与分析化学理论课程教学大纲，优化了教学内容和教学方法、改进了课程考核评价办法，完善了持续改进机制等，以无机与分析化学理论课程为抓手，培养了化学工程与工艺专业学生的实践能力和创新能力、跨学科交叉融合能力、解决复杂工程问题能力，为培养学生成为一个合格的专业工程师奠定基础。【参考文献】1林璟,乔智威,左建良,杨伟,王琪莹,刘自力.工程教育认证理念下的无机化学实验课程教学改革探索J.当代化工研究,2021(24):131-133.2梁成露,刘洋.“无机化学”课程教学改革与探索实践J.教育教学论坛,2022(18):53-56.3海力茜陶尔大洪.无机化学-混合式教学法探讨J.广州化工,2022,50(12):199-201.4游桂嵩.基于学习金字塔理论的高中数学翻转课堂实践研究M.上海师范大学,2020.【基金项目】大连民族大学2023年度研究生教育教学改革项目“基于新工科模式探索复合应用型化学生物工程研究生教育路径”（项目编号：YJS2023JG35）；大连民族大学2023年度研究生教育教学改革项目“聚焦领域专题前沿问题提升研究生学位论文质量的研究与实践”（项目编号：YJS2023JG23）；2019年大连民族大学“大连民族大学教育教学改革研究与实践项目”（项目编号：YB2019033）；2019年大连民族大学一流本科课程建设项目（无机与分析化学）研究成果（项目编号：ZD201915）【作者简介】宣扬（1990-），男，汉族，辽宁大连人，博士，讲师，研究方向：纳米生物材料。【通讯作者】华瑞年（1965-），男，汉族，吉林长春人，博士，教授，研究方向：纳米发光材料。