梁永鋒，楊楠楠，李振亮，韓新寧，趙文霞

（寧夏師范學院 化學化工學院，寧夏 固原 756000）

2015年11 月國務院頒布了《統(tǒng)籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案》，2016年國家啟動了“世界一流大學和世界一流學科”（簡稱“雙一流”）建設工程，2019年4月國家教育部啟動了一流本科專業(yè)建設的“雙萬計劃”。無論是“雙一流”建設還是“雙萬計劃”，其目的都是為黨和國家培養(yǎng)一流人才，提升我國各項事業(yè)、各個領域的國際競爭力和創(chuàng)新能力。培養(yǎng)一流人才的基礎和核心是一流本科教育，基本抓手是一流課程的建設。

“無機化學”是化學及化工類相關專業(yè)的一門基礎課程，也是學生入學后的第一門基礎課，其處于中學教學和大學教學的連接點上，對學生的專業(yè)學習起著承前啟后的作用，在培養(yǎng)學生學習方法和習慣，提高專業(yè)興趣等方面也起著關鍵作用，其教學內容極其廣泛，幾乎涵蓋了元素周期表中的所有元素及其化合物，所涉及的物質結構類型眾多，化學鍵型復雜，化學反應多樣。如何應對“雙一流”建設和“雙萬計劃”對“無機化學”課程教學提出的新要求，是當前“無機化學”任課教師需要高度關注的問題之一。本文在“雙一流”建設和“雙萬計劃”視閾下，以一流課程“無機化學”建設為目標，從教學內容、教學模式、考核評價等方面對“無機化學”課程教學進行了改革與實踐。

1 “無機化學”一流課程建設的內涵

2019年教育部印發(fā)了《關于一流本科課程建設的實施意見》（高教[2019]8號），正式實施一流本科課程建設，目的是推動課程改革創(chuàng)新，打造實現(xiàn)學生更好發(fā)展的金鑰匙[1]?！盁o機化學”一流課程整體上要體現(xiàn)出“高觀點、多角度、大視野”的特色。具體內容：一是課程目標要與本校應用化學專業(yè)人才培養(yǎng)目標高度契合且符合“無機化學”課程性質，具有結構化和層次性；二是育人上始終落實“立德樹人”根本任務，堅持政治性與學理性的統(tǒng)一，將系統(tǒng)傳授“無機化學”知識與培養(yǎng)學生家國情懷、社會責任、人文底蘊、科學精神和職業(yè)素養(yǎng)有機融合，將“無機化學”基本能力培養(yǎng)與價值引領、品格塑造相結合，引領學生樹立社會主義核心價值觀，加強對學生的科學思想與科學方法、科學倫理與學術道德、職業(yè)精神與職業(yè)倫理和職業(yè)道德培養(yǎng)；三是課程內容要系統(tǒng)體現(xiàn)“無機化學”完整的學科體系以及發(fā)展的前沿和時代性，且能夠及時汲取“無機化學”最新發(fā)展成果和教學改革與研究成果，能對學生的思想教育轉化為課程內容且具有較高的科學性，增加研究性、創(chuàng)新性和綜合性內容；四是課程團隊人人要樹立以“教書育人為初心，立德樹人為使命”的信念；五是教學過程中要落實“以學生發(fā)展為中心”的理念，體現(xiàn)“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”，“高階性”是指教學中將“無機化學”知識傳授與學生能力素質的培養(yǎng)有機融合，重點提高學生解決復雜問題的綜合能力和訓練學生的高級思維；“創(chuàng)新性”是指教學內容要反映“無機化學”發(fā)展前沿和具有時代性，教學模式呈現(xiàn)先進性和互動性，學習方式具有探究性和體現(xiàn)個性化，學習結果既要追求實、深、厚的知識養(yǎng)成，又能夠理論聯(lián)系實際，解決或思考生活、生產和社會發(fā)展中的現(xiàn)實問題，而不是對碎、淺、薄的知識追求；“挑戰(zhàn)度”是指“無機化學”教學內容要有一定難度，通過師生共同努力才能夠完成；六是課程設計上要遵循教學規(guī)律和學生身心發(fā)展特點及認知特點，體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想和理念，構建以學生為中心的新型教與學的師生關系，構建“互聯(lián)網+教育”深度融合的課程結構和教學模式，課程體系科學，評價考核方式合理，兼顧過程性評價與終結性評價，突出評價的導向性，加強學生的綜合能力和高階能力的考核，重點培養(yǎng)學生的批判性思維、合作能力和解決復雜問題的能力。

2 “無機化學”一流課程建設的現(xiàn)狀及教學痛點

我?！盁o機化學”課程開設于1975年創(chuàng)辦的六盤山大學的化學專業(yè)（專科），1975～1977年，是“無機化學”課程建設的起步階段，主要面向六盤山大學化學專業(yè)（?？疲╅_設；1978～2005年，是我?！盁o機化學”課程發(fā)展初期，面向的固原高等師范?？茖W校化學科（后改為化學與化學工程系）的化學、應用化學、環(huán)境檢測與保護、綜合理科專業(yè)和護理專業(yè)、藥學專業(yè)開設，2004年批準建設為寧夏回族自治區(qū)精品課程（專科層次）；2006年至今，是我?！盁o機化學”快速發(fā)展階段，隨著學校升為本科層次，“無機化學”授課對象也相應改變?yōu)榛瘜W、應用化學、化學工程與工藝等本科專業(yè)的專業(yè)課程之一，2009年“無機化學”被立項建設為學校精品課程，2012年被立項建設為寧夏回族自治區(qū)“精品課程”，2013年被立項建設為寧夏回族自治區(qū)“特色優(yōu)質公開課程”，2019年被立項為寧夏回族自治區(qū)“一流課程”建設的課程。經過40多年幾代人的努力，“無機化學”課程建設取得了較好的成績，但是與一流課程建設標準對照，依然存在著教學模式以講授為主，忽視了學生學習的主體作用；教學研究注重教法輕學法；考核評價注重結果輕過程；學生培養(yǎng)注重知識傳授輕能力素養(yǎng)提高等問題。

3 “無機化學”課程改革與實踐

3.1 優(yōu)化課程體系及重構教學內容，培養(yǎng)學生能力與素養(yǎng)

3.1.1 優(yōu)化與重構課程內容

為適應課時壓縮、質量提高的人才培養(yǎng)新要求，我們將“無機化學”課程分為化學反應原理、物質結構和元素化學三大模塊(如圖1所示)，教學中以化學反應原理指導元素化合物知識的學習,以元素化合物性質幫助學生深化對化學反應原理理解?！盎瘜W原理和物質結構”在大學一年級上學期開設，“元素化學”在一年級下學期開設，使學生初步掌握元素周期律、化學熱力學、近代物質結構、化學平衡以及基礎電化學等基本原理，避免與后續(xù)課程內容重復，解決與后續(xù)課程和中學化學的銜接問題。元素化學部分盡可能反映現(xiàn)代化學的多學科相互滲透、交叉這一特征，適當增加生物無機、簇合物及固體無機化學等知識和與學生日常生活密切相關的內容，如“化學元素與人體健康”“大氣污染和水體污染與化學處理”等，引導學生將課堂上所學的知識與自己周圍的生活環(huán)境、當今社會的熱點問題聯(lián)系起來，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的學習理念，提高運用知識的水平和解決實際問題的能力；在加強基礎知識學習的同時，力求使課程內容能反映學科前沿，具有先進性和時代感。課程內容中引入了影響干電池放電的因素、pH表示溶液酸堿性的優(yōu)劣性、酸度AG代替pH的科學性和可行性、C60及其衍生物、納米材料、儲氫材料、低溫（低熱）固相反應等學科前沿的內容。通過實例分析和深入淺出的介紹，讓學生了解“無機化學”的前沿和最新研究成果，為學生進一步的發(fā)展奠定基礎。

圖1 無機化學教學新體系

3.1.2 幫助學生理解和掌握“無機化學”本源性知識

本原就是刨根問底、溯本求源，就是在教學中引導學生掌握“無機化學”中最為原始、樸素、本質的知識，如在化學反應原理模塊中，化學平衡原理及其標準平衡常數就是描述化學反應限度這一本質問題，不論四大化學反應類型（酸堿反應、沉淀反應、配位反應和氧化還原反應）中的何種都涉及到反應限度，都有其對應的標準平衡常數，酸堿反應的平衡常數為Kθa(或Kθb)，沉淀反應的平衡常數為Kθsp，配位反應的標準形成常數為Kθf和標準解離常數為Kθd,氧化還原反應平衡常數為Kθ，無論用哪種符號表示，其實質都是化學平衡原理在某一類型反應中的應用。通過熱化學中的化學反應等溫式ΔrGm(T)=ΔrGm（θT）+RTlnJ將化學平衡與化學反應中的能量變化聯(lián)系起來。當化學反應體系達到平衡狀態(tài)時，ΔrGm(T)=0，此時J對應為Kθ，即ΔrGm（θT）=-RTlnKθ。在氧化還原反應中，ΔrGm（θT）=-zFEθMF=-RTlnKθ。因此，化學反應平衡原理及其標準平衡常數無論在理解化學反應的本質還是在有關化學反應進度、物質量的計算過程中都起著重要的作用，是各類化學反應的一條主線。在后續(xù)課程化學分析當中，不論是酸堿滴定、沉淀滴定及配位滴定，還是氧化還原滴定、化學計量點以及計量點前后±0.1%誤差時，其基礎都是基于化學反應標準平衡常數和條件平衡常數，所以教學中幫助學生深刻理解并掌握這一本源性問題，對于相關內容的學習會起到畫龍點睛的效果。

Hess定律是化學熱力學模塊中最基礎的定律之一，將狀態(tài)函數內能的變化量與功(W)和熱(Q)這兩個非狀態(tài)函數完美對接，計算和分析化學反應過程中體系與環(huán)境因功和熱交換而引起研究對象體系內能的變化量等問題。Hess實際的應用就是通過化學反應的偶聯(lián)可以有效控制化學反應的方向和化學反應進行的限度，其實質就是熱力學第一定律在特定條件（定容和定壓）下的化學反應所遵循的規(guī)律。定容下，體系從環(huán)境吸收熱量或向環(huán)境放出熱量稱為定容熱(QV)，此條件下Qv=ΔU，化學反應體系中體積沒有變化(△V=0)；定壓下，體系從環(huán)境吸收熱量或向環(huán)境放出熱量稱為定壓熱(Qp)，此條件下，化學反應體系中體積可能有所變化(△V≠0)，體系對環(huán)境做功或環(huán)境對體系做功不為零，根據熱力學第一定律及焓的定義有Qp=ΔH。QV、Qp都是非狀態(tài)函數，而Δ U、ΔH為狀態(tài)函數。據此學生能自然而然得出在化學反應體系當中，定容下的熱效應和定壓下的熱效應只決定于始態(tài)和終態(tài)，而與途徑無關這個結論，此結論正是Hess定律的另一種表述。通過Hess定律解決了化學反應體系熱效應的計算問題，將非狀態(tài)函數的問題轉化為狀態(tài)函數，而ΔrGm（θT）=-RTlnKθ，化學反應的吉布斯自由能變ΔG與焓變ΔH一樣，是確定的狀態(tài)函數，標準狀態(tài)下化學反應的摩爾吉布斯自由能變：ΔrGθm（T）=ΔrHθm（T）-TΔrSθm。因此，從某種意義來說，沒有Hess定律，標準平衡常數也就無從談起。教學中，只要善于引導學生深刻理解掌握基本概念和基礎理論，再難以理解的知識也會迎刃而解。

3.1.3 挖掘知識之間的內在聯(lián)系，引導學生融會貫通

元素化學是無機化合物教學中重要的模塊之一，內容繁雜且規(guī)律性不強，往往被學生稱為“第二門外國語”。為了幫助學生理解和掌握元素化合物的性質，教學中要注意知識之間的聯(lián)系，對教學內容進行整合和總結研究，形成教學論文、教材并引入教學，如為了幫助學生深刻理解元素化合物的性質，教學中開展了無機化合物性質定量化研究，在無機化學理論指導下，推導提出了無機含氧酸的氧化性計算公式[2]Eθ=難溶無機化合物溶解度計算公式[3]：

無機含氧酸強度計算公式[4]：

碳酸鹽熱穩(wěn)定性計算公式[7]：

和元素不同氧化態(tài)電負性計算公式[8]：

并將其引入到本科教學中，使化學元素和化合物的描述性知識得以系統(tǒng)化、條理化和規(guī)律化。

3.1.4 利用“反常”知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素養(yǎng)

創(chuàng)新素養(yǎng)的本質是探究未知世界和對一些模糊不清、未有最后定論的問題進行質疑。“無機化學”課程中有很多這樣培養(yǎng)學生創(chuàng)新素養(yǎng)的素材，如學習熱還原法制取金屬時，用Na還原KCl制備K。而在中學化學學習中，學生都知道K比Na活潑，Na不可能將K從其化合物中置換出來，為什么無機化學中會出現(xiàn)“反常”，因為反應條件發(fā)生了變化[9]，中學化學中K比Na活潑，是在水溶液中進行的反應，而用Na還原KCl制備K是在干態(tài)下進行的；再如元素化合物性質出現(xiàn)的“二次周期性”[10]等問題，教學中若有意識啟發(fā)學生思考這些“反?！眴栴}，一方面可以加深學生對知識的理解和掌握，另一方面能夠促使有志于科學研究的學生繼續(xù)關注該知識或相關領域并進行探究。

3.2 教學模式的創(chuàng)新和探索

針對社會對高素質、創(chuàng)新性人才提出的新要求，我?！盁o機化學”課程教學團隊堅持“以學生發(fā)展為中心，教師為主導，融知識傳授、能力培養(yǎng)和素養(yǎng)提升為一體，持續(xù)改進”的理念，構建了“三段式六環(huán)節(jié)主體學習”教學新模式，開展了對分課堂教學方式實踐，力爭體現(xiàn)“無機化學”課程的“兩性一度”和實現(xiàn)課程高階學習目標的達成。

“三段式六環(huán)節(jié)主體學習”教學模式[11]是指將教學過程分為課前(設疑和自學)、課中(探究和質疑)和課尾(檢測和反饋)三個階段六個環(huán)節(jié)，教學流程如圖2。設疑是指教師根據教學內容，創(chuàng)設情境，設置疑點，提出問題，編寫自學指導方案；自學是指學生根據教師編寫的自學指導方案，帶著問題自主閱讀教材，獨立思考，分析并初步解決教師提出的問題；探究是指經過學生自學并帶著問題進入小組合作探究，通過小組討論，互相啟發(fā)，解決問題；質疑是指學生從個體學習到小組合作探究解決學習內容中的淺層次問題，通過教師的指導來解決深層次的問題；檢測是對學生學習情況的診斷；反饋是教師針對學生存在的問題進行點撥，達到提高的目的?！叭问搅h(huán)節(jié)主體學習”教學模式變“教”為“誘”，變“學”為“思”，以“誘”達“思”，有利于提高“無機化學”課堂教學效率和培養(yǎng)學生的學習能力及綜合素質。

圖2 無機化學“三段式六環(huán)節(jié)主體學習”教學模式操作流程

對分課堂教學模式是指教學過程中將課堂時間靈活地劃分成教師講授和學生自學、討論與交流兩部分，并在兩者之間穿插引入內化吸收環(huán)節(jié)[12]。教學的核心就是在教師講解知識后，留出一定的時間讓學生自己獨立學習、內化吸收，遇到簡單、低層次的問題可以通過同伴小組討論解決；遇到有一定難度、高層次的問題則通過全班交流、師生對話進行解決。對分課堂將教師主導和學生討論以時間為節(jié)點錯開，從環(huán)節(jié)上將一堂課清晰地劃分為講授、內化吸收和討論三個過程。對分課堂教學模式有機融合了“以教師為中心”和“以學生為中心”兩大教學理念，實踐表明，該教學模式的實施使無機化學I和無機化學II的期末考試平均成績分別提高了11.01%和10.53%，有效促進了師生、生生交流，增強了學生學習的主動性，全方位提升“無機化學”教學效果和學習目標的達成。

3.3 評價方式的改革與評價體系的構建

傳統(tǒng)的“無機化學”課程考核評價存在以教師評價為主體，過分關注終結性評價，忽視了過程性評價，評價不全面和評價結果應用價值低等問題，不利于高素質、創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)。針對現(xiàn)行評價體系的單一和不足，構建了以學生為中心，關注過程，注重學生發(fā)展的“無機化學”課程立體化考核評價模式[13]（如圖3所示）并進行了教學實踐。

圖3 以學生發(fā)展為中心的“無機化學”課程立體化考核模式

立體化考核模式將過程性評價與終結性評價有機融合，實現(xiàn)了評價的甄別與激勵雙重功能，全面促進了學生的發(fā)展，有效激發(fā)了學生的學習興趣，促進了教與學方式的轉變，提升了人才培養(yǎng)質量。

4 結束語

本文對我校近幾年“無機化學”課程建設和教學改革進行了梳理和總結，通過課程體系、教學內容、教學模式、考核評價等方面一系列的改革，激發(fā)了學生自主學習的主動性和學習“無機化學”的興趣，提高了“無機化學”教學質量和人才培養(yǎng)質量，促進了學生綜合素質的全面提升。但是，面對新時代我國社會發(fā)展對高素質、創(chuàng)新型人才的要求及國家“雙一流”建設和“雙萬計劃”的實施，在“無機化學”一流課程的建設上我們還需要不斷學習和借鑒其他院校的先進經驗，謹記課程建設永遠在路上，結合我校實際持續(xù)改革和實踐，期待取得更好的成績。