王紅艷，劉季銓，李成博，劉志宏

1 陜西師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，西安 710119

2 西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，西安 710119

2020年，黨的十九屆五中全會(huì)明確指出“十四五”時(shí)期要“建設(shè)高質(zhì)量教育體系”，充分發(fā)揮教育的先導(dǎo)、引領(lǐng)和教育功能。教學(xué)作為教育的主要途徑，不僅在于讓學(xué)生掌握基本知識(shí)、方法和技巧，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和解決問(wèn)題的能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，滿足時(shí)代需求的綜合能力，以及適應(yīng)科技進(jìn)步的創(chuàng)新能力[1]。近年來(lái)，筆者所在的無(wú)機(jī)化學(xué)教研室不斷實(shí)踐高等無(wú)機(jī)教材改革，同時(shí)針對(duì)課程建設(shè)進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新和嘗試，以真正體現(xiàn)“兩性一度”即“高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度”的金課標(biāo)準(zhǔn)[2]。筆者以“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”章節(jié)為例，在內(nèi)容上進(jìn)行重構(gòu)，在教學(xué)上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以期在知識(shí)層面和學(xué)生能力培養(yǎng)方面提升教學(xué)的教育功能，取得了一定的效果。

1 對(duì)“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”章節(jié)的認(rèn)識(shí)及提升教學(xué)設(shè)計(jì)教育功能的必要性

氧化還原反應(yīng)與路易斯酸堿反應(yīng)和自由基反應(yīng)并稱為化學(xué)反應(yīng)中的三大基本反應(yīng)，且廣泛存在于自然界，與人類社會(huì)的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。經(jīng)過(guò)兩個(gè)多世紀(jì)的探索實(shí)踐，從物質(zhì)與氧反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)[3]、化合價(jià)與氧化數(shù)概念的提出和形成[4-13]，到成鍵電子理論[14]的建立等，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)逐步被認(rèn)知[15]?；谄浠驹斫⒌碾娀瘜W(xué)也逐漸發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科，涵蓋電池與電解兩大方面，涉及化學(xué)電源、電化學(xué)合成、電化學(xué)催化等內(nèi)容。高中教材已初步涉及氧化還原反應(yīng)的基本概念、配平以及原電池和電解池的基本原理，然而對(duì)氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)的理解仍處于初級(jí)階段，甚少涉及電池?zé)崃W(xué)相關(guān)知識(shí)、電解相關(guān)的定量計(jì)算及電化學(xué)應(yīng)用，因此在大一的基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)課程中，構(gòu)建了“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”章節(jié)[16]。作為高中知識(shí)的銜接、延伸和升華，體現(xiàn)大學(xué)授課的“兩性一度”，內(nèi)容上不僅需要包含豐富的基礎(chǔ)理論與概念，同時(shí)應(yīng)兼具較強(qiáng)的應(yīng)用性，且須緊密聯(lián)系電化學(xué)水分解、光電催化等科技前沿，滲透我國(guó)提倡的綠色可持續(xù)發(fā)展的理念，及“碳達(dá)峰”“碳中和”的重要國(guó)策。同時(shí)，在教學(xué)設(shè)計(jì)上不僅需要包含基礎(chǔ)知識(shí)的系統(tǒng)傳授，穿插化學(xué)史知識(shí)，更要展示電化學(xué)領(lǐng)域的新進(jìn)展和新成就，以期激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、感知能力和創(chuàng)造能力，真正體現(xiàn)教學(xué)的教育功能?？v觀過(guò)往本章節(jié)設(shè)置，主要不足之處有：

(1) 知識(shí)層面。① 部分知識(shí)點(diǎn)低階、陳舊，與高中內(nèi)容幾乎重合，甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤。如化合價(jià)、氧化數(shù)等重要概念沒(méi)有辨析，且有些教材中將其與形式電荷等同[17]；氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)理解不深刻，仍沿用高中教學(xué)中的以化合價(jià)升降定義氧化還原反應(yīng)或簡(jiǎn)單的引入氧化數(shù)定義氧化還原反應(yīng)的方式等；② 整體設(shè)計(jì)框架較為固定、保守，只介紹電池，將電解作為附帶，更無(wú)元素的電化學(xué)提取、電化學(xué)腐蝕與防護(hù)、電催化等應(yīng)用介紹，教材內(nèi)容覆蓋面嚴(yán)重不足；③ 知識(shí)體系明顯滯后于學(xué)科發(fā)展。例如化學(xué)電源簡(jiǎn)介部分只介紹一般原理，未涉及電極材料發(fā)展及提高電池性能參數(shù)的途徑和方法等。

(2) 能力培養(yǎng)。① 能力培養(yǎng)僅停留在高中階段以培養(yǎng)觀察力、記憶力、想象力和注意力等普通能力為目標(biāo)的“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”維度[18]，未能有效突出創(chuàng)新思維培養(yǎng)和科學(xué)研究方法訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的效力不足，致使“知識(shí)-能力-素養(yǎng)”的教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)；② 不能有效地將原理、概念和基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用關(guān)聯(lián)，突出應(yīng)用性不夠。無(wú)法體現(xiàn)所學(xué)知識(shí)“學(xué)以致用”的要求。

(3) 素質(zhì)培養(yǎng)。① 前沿研究科技成果介紹嚴(yán)重匱乏，教學(xué)輔助信息量小，無(wú)法有效發(fā)揮引導(dǎo)學(xué)生自主探究的作用；② 缺乏必要的化學(xué)史知識(shí)，挖掘課程中思政教育元素、宣揚(yáng)科學(xué)家獻(xiàn)身精神、贊揚(yáng)中國(guó)科學(xué)家對(duì)世界科學(xué)進(jìn)展的巨大貢獻(xiàn)不夠強(qiáng)烈。即體現(xiàn)“專業(yè)與思政同向同行”理念不夠深入[19]。

2 “氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”教學(xué)課程新體系的探索

2.1 “氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”課程設(shè)計(jì)重構(gòu)

突出大學(xué)課程的“兩性一度”，結(jié)合大學(xué)啟發(fā)式的教學(xué)模式，在知識(shí)和能力培養(yǎng)方面提升教育功能是我們?cè)谛陆虒W(xué)策略設(shè)計(jì)過(guò)程中的指導(dǎo)思想。電化學(xué)應(yīng)用涉及科技前沿最為熱門的研究方向，需要引入大量最新科研成果，把控內(nèi)容的深度和廣度也是慎之又慎的問(wèn)題?；谶@些思考，我們以知識(shí)回顧、理論探究、實(shí)踐應(yīng)用為主線，打破傳統(tǒng)教材體系，區(qū)分氧化還原反應(yīng)的理論層面、應(yīng)用層面，在理論上重點(diǎn)介紹氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)的構(gòu)效關(guān)系；在應(yīng)用上整合多項(xiàng)研究成果，主要關(guān)注化學(xué)電源電極材料發(fā)展、電化學(xué)元素提取、電化學(xué)防腐、電化學(xué)合成、電催化和光電催化等前沿領(lǐng)域，務(wù)求理論與應(yīng)用相統(tǒng)一，力求深度和廣度兼融合。同時(shí)采用線下講解與線上自學(xué)相結(jié)合的混合教學(xué)模式，在授課策略上進(jìn)行了較大幅度的調(diào)整，安排為6個(gè)模塊單元講授(表1)。

表1 “氧化還原反應(yīng)及電化學(xué)應(yīng)用”的教學(xué)新策略

(續(xù)表1)

(續(xù)表1)

2.2 重構(gòu)后在教學(xué)內(nèi)容上教育功能提升的具體體現(xiàn)

具體授課內(nèi)容設(shè)計(jì)策略見(jiàn)表1，可概況為以下幾個(gè)方面。

(1) 概念的準(zhǔn)確性和延伸。對(duì)化合價(jià)、氧化數(shù)概念的區(qū)別和聯(lián)系，相信很多讀者甚至化學(xué)教育工作者都未曾認(rèn)真思考過(guò)，有時(shí)甚至?xí)⒍叩韧蛏约訁^(qū)別。也有學(xué)者認(rèn)為氧化數(shù)是一種形式電荷或表觀電荷[17,45]。依據(jù)文獻(xiàn)事實(shí)，我們明確了化合價(jià)與氧化數(shù)的概念及區(qū)別，即化合價(jià)表示元素原子能夠化合或置換一價(jià)原子或一價(jià)基團(tuán)的數(shù)目，以及以什么手段結(jié)合成鍵和成鍵數(shù)目為多少等三個(gè)涵義[45-47]，因而是整數(shù)；而氧化數(shù)是量子力學(xué)中出現(xiàn)的高階性名詞，指以一定方式將化合物鍵合電子分配給各原子時(shí)，該元素原子所帶電荷的一個(gè)數(shù)值，具有人為指定性[48-54]，因此可為正數(shù)、負(fù)數(shù)、整數(shù)或者分?jǐn)?shù)，這顯然更符合IUPAC規(guī)則的習(xí)慣規(guī)定[55]。在專題部分，進(jìn)一步介紹了形式電荷的概念和計(jì)算方法[56,57]，將其與化合價(jià)和氧化數(shù)進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分[58]。以此說(shuō)明化合價(jià)表示化合物原子之間的成鍵情況，氧化數(shù)和形式電荷在更大程度上傾向于反映化合物中的電荷分布。進(jìn)而引出電荷概念的三個(gè)層次，即表觀電荷分布，基于量化計(jì)算的電荷在原子上布居(圖1)和原子之間的重疊布居以及全空間的電子云密度分布[59-61]。這些概念的明確是理解氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)。

圖1 基于量化計(jì)算(馬利肯布居)得到的甘氨酸各部分的電荷分布

(2) 在氧化數(shù)法和離子-電子法的配平基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)論文，歸納總結(jié)了多種氧化還原反應(yīng)方程式的配平技巧[21-29]，更包括矩陣法配平[30,31]，供有興趣的學(xué)生自學(xué)。旨在使學(xué)生掌握配平方法的同時(shí)，理解氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)、電子轉(zhuǎn)移規(guī)律、物種因參與氧化還原反應(yīng)而引起的化學(xué)鍵重組等，利于與元素章節(jié)相結(jié)合，明確元素的反應(yīng)性質(zhì)。

(3) 第三部分氧化還原反應(yīng)和原電池是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)。相比以往教學(xué)設(shè)計(jì)，更注重知識(shí)的連貫與循序漸進(jìn)，更關(guān)注科研成果的滲透。主要特點(diǎn)如下：

① 凸顯電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在科技前沿的應(yīng)用，讓學(xué)生深切感受基礎(chǔ)知識(shí)在研究前沿中的指導(dǎo)意義。引入大量科研事實(shí)，彰顯基礎(chǔ)知識(shí)的魅力。如在講解氧化還原反應(yīng)自發(fā)性判據(jù)時(shí)，引入陜西師范大學(xué)楊鵬等的工作[62]。半胱氨酸與天然溶菌酶的二硫鍵可發(fā)生硫醇-二硫鍵交換反應(yīng)，進(jìn)而連接到溶菌酶的巰基上。他們發(fā)現(xiàn)只有某一物種二硫鍵的氧化還原電勢(shì)高于半胱氨酸的氧化還原電勢(shì)E=160 mV時(shí)，上述反應(yīng)才能發(fā)生，而溶菌酶中只有Cys6-Cys127二硫鍵的氧化還原電勢(shì)高于160 mV，因此只有Cys6-Cys127基團(tuán)可與半胱氨酸成鍵。此結(jié)論也與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相吻合。

② 三大電極電勢(shì)圖解法的系統(tǒng)講解。電極電勢(shì)圖Latimer圖[35](元素電勢(shì)圖，圖2)、Froster圖[36](吉布斯自由能-氧化態(tài)圖，圖3)以及Pourbaix圖[37,38](電勢(shì)-pH圖，圖4)是三大電極電勢(shì)圖，在國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)教材中對(duì)Latimer圖講解較多，F(xiàn)roster圖和Pourbaix圖介紹很少，包括國(guó)外教材對(duì)三者介紹都不系統(tǒng)全面。元素電勢(shì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)元素的氧化態(tài)——電勢(shì)電位——溶液的酸堿性——氧化還原行為，基于文獻(xiàn)事實(shí)，我們?cè)谛碌慕虒W(xué)設(shè)計(jì)中圍繞圖形構(gòu)筑、性質(zhì)特點(diǎn)、影響因素、圖形應(yīng)用以及應(yīng)用中的若干問(wèn)題等，詳細(xì)介紹和總結(jié)了三大電極電勢(shì)圖，明確了三者之間的區(qū)別和聯(lián)系、適用范圍及局限性，特別引入了其發(fā)展現(xiàn)狀以及在科技前沿[63-67]與工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域[68-70]中的應(yīng)用。

圖2 元素Latimer示意圖

圖3 元素的Froster示意圖

圖4 元素的Pourbaix圖以及離子的穩(wěn)定區(qū)

(4) 引入解密2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、電解水體系的構(gòu)筑、測(cè)試和性能評(píng)價(jià)等相關(guān)專題，旨在彰顯科學(xué)魅力，引領(lǐng)學(xué)生聚焦科研動(dòng)態(tài)，凸顯激發(fā)學(xué)生興趣和創(chuàng)新思維以及提升教育功能的設(shè)計(jì)初衷。

(5) 彰顯中國(guó)科學(xué)家的研究成果對(duì)世界科學(xué)發(fā)展所做出的重要貢獻(xiàn)。無(wú)論過(guò)去還是現(xiàn)在，無(wú)論理論研究還是實(shí)際應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)都舉足輕重。因此在內(nèi)容上引入大量中國(guó)科學(xué)家的工作，旨在讓學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域科研進(jìn)展的同時(shí)，明確中國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，體會(huì)我國(guó)科學(xué)研究在世界領(lǐng)域處于的地位，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣，激發(fā)他們的愛(ài)國(guó)熱情。

(6) 結(jié)合電化學(xué)應(yīng)用，深入闡述“碳達(dá)峰”和“碳中和”的時(shí)代背景、指導(dǎo)意義和未來(lái)框架等，旨在將基礎(chǔ)教育與國(guó)家重大發(fā)展戰(zhàn)略相關(guān)聯(lián)，提升學(xué)生對(duì)時(shí)政的關(guān)注，提升學(xué)生對(duì)國(guó)家方針政策的理解和認(rèn)知，突出提升教學(xué)的教育功能就是要培養(yǎng)學(xué)生滿足時(shí)代需求的綜合能力和適應(yīng)科技進(jìn)步的創(chuàng)新能力的主旨和初衷。

2.3 全方位打造線上線下相融合，創(chuàng)建高效課堂

除了在內(nèi)容上進(jìn)行重構(gòu)，我們?cè)谥v授設(shè)計(jì)方面也進(jìn)行了革新和嘗試(表1)，可概況為以下三方面：

(1) 依托自建Blackboard教學(xué)平臺(tái)，開(kāi)展線上線下混合式教學(xué)。

教師課前通過(guò)QQ或微信群及Blackboard平臺(tái)發(fā)布線上學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)或預(yù)習(xí)，課中教師采用精講+探究-研討+啟發(fā)式等多種教學(xué)方法的組合，對(duì)重、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)講解和研討，發(fā)掘出內(nèi)容之間的內(nèi)在邏輯聯(lián)系、科學(xué)思想及其育人作用，與學(xué)生互動(dòng)交流，達(dá)成高階教學(xué)目標(biāo)。充分發(fā)揮Blackboard平臺(tái)在課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)和拓展知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中的作用。將課前線上、課中線下和課后輔導(dǎo)有機(jī)融合，解決了課程內(nèi)容多、課時(shí)少的問(wèn)題，同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的習(xí)慣。

(2) 將“思政育人”與專業(yè)教育有機(jī)融合，讓專業(yè)課成為鑄魂育人的課堂。如講氧化還原反應(yīng)發(fā)展史時(shí)，引入“氧化學(xué)說(shuō)奠基人”拉瓦錫的故事，讓學(xué)生感悟他在宗教思想占統(tǒng)治地位的時(shí)代敢于挑戰(zhàn)權(quán)威、堅(jiān)持追求真理的科學(xué)精神[71]；講電化學(xué)部分時(shí)，引入“電學(xué)之父”和“交流電之父”法拉第的故事，講解他如何從學(xué)徒自學(xué)成為偉大的科學(xué)家，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家堅(jiān)韌不拔的毅力和勤奮不懈的鉆研精神[72]；講解電池部分時(shí)，引入“我國(guó)鋰電池之父”吳浩青的故事[73]，講他利用微分電容電勢(shì)曲線確定銻的零電荷電勢(shì)，校正了文獻(xiàn)數(shù)據(jù)并得到國(guó)際公認(rèn)，解決了電化學(xué)中的關(guān)鍵難題，打破了中國(guó)科學(xué)家在現(xiàn)代電化學(xué)知識(shí)體系無(wú)建樹(shù)的謬論。同時(shí)展示他在高能鋰電池研究中提出的頗有創(chuàng)見(jiàn)的嵌入反應(yīng)機(jī)理。這些典型事例的引入有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的馬克思主義世界觀(唯物論)和方法論(辯證法)，有助于塑造他們的批判性思維和堅(jiān)持追求真理的科學(xué)精神。同時(shí)彰顯我國(guó)科學(xué)家自強(qiáng)不息的創(chuàng)新精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，樹(shù)立民族自豪感。

(3) 著力培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)與師范素質(zhì)。結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，安排課程小論文1-2篇，學(xué)生通過(guò)討論、匯報(bào)和師評(píng)，提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和教師的教學(xué)能力。并通過(guò)章節(jié)思維導(dǎo)圖，提升歸納總結(jié)能力。學(xué)生對(duì)某些知識(shí)產(chǎn)生疑問(wèn)或奇特觀點(diǎn)，到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行驗(yàn)證，以培養(yǎng)創(chuàng)造思維能力。

2.4 增加問(wèn)題教學(xué)，突出學(xué)生的主體作用

問(wèn)題教學(xué)法可有效引發(fā)學(xué)生思考，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性，讓他們有更多機(jī)會(huì)體驗(yàn)探究過(guò)程，在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法[74]。我們?cè)谛虏呗灾型ㄟ^(guò)問(wèn)題的提出、歸納與總結(jié)，突出學(xué)生的主體作用，以提升教學(xué)的教育功能，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1) 讓知識(shí)和規(guī)律在問(wèn)題引導(dǎo)中獲得。

例如，氧化還原的定義和本質(zhì)認(rèn)識(shí)部分我們?cè)O(shè)計(jì)了以下問(wèn)題。

問(wèn)題1：氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是什么？

問(wèn)題2：氧化還原反應(yīng)與Lewis酸堿反應(yīng)能否對(duì)照相關(guān)聯(lián)？

設(shè)計(jì)目的：對(duì)氧化還原反應(yīng)的定義和本質(zhì)認(rèn)識(shí)是逐步發(fā)展起來(lái)的。在板演分析的過(guò)程中，可將其大體分為以下幾個(gè)階段，用圖5簡(jiǎn)單表示。

圖5 氧化還原反應(yīng)概念的演變示意圖

由此，學(xué)生可知中學(xué)階段所學(xué)的利用與氧結(jié)合以及是否有電子轉(zhuǎn)移來(lái)定義和理解氧化還原反應(yīng)本質(zhì)的內(nèi)容只處于初級(jí)階段，而近代化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)氧化還原反應(yīng)中的許多共價(jià)物種電子轉(zhuǎn)移的程度很小，不像酸堿反應(yīng)中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移那樣完全，因此分析氧化還原反應(yīng)時(shí)不能總是考慮電子的實(shí)際轉(zhuǎn)移，而更多見(jiàn)到的只是電子偏移(圖6)[75]。進(jìn)一步結(jié)合文獻(xiàn)可知，這種偏移的實(shí)際是價(jià)電子在空間出現(xiàn)的概率發(fā)生改變。結(jié)合酸堿反應(yīng)章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道Lewis酸/堿是能接受/給出電子對(duì)的分子、離子或原子團(tuán)，Lewis酸堿反應(yīng)是電子對(duì)給出和接受的反應(yīng)，那么反應(yīng)過(guò)程中價(jià)電子在核外的概率分布必然發(fā)生改變，因此Lewis酸堿反應(yīng)也可以理解為廣義氧化還原反應(yīng)[76]。這種引導(dǎo)可讓學(xué)生梳理概念發(fā)展的脈絡(luò)和過(guò)程，了解準(zhǔn)確定義的來(lái)源，有利于他們抓住抽象概念的本質(zhì)，掌握概念的內(nèi)涵。

圖6 氧化還原中的電子的偏移

(2) 實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)合，引發(fā)探究。

例如，在電極電勢(shì)應(yīng)用部分，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下問(wèn)題。

問(wèn)題1：為什么Co3+能將水氧化放出氧氣，而卻不能？

問(wèn)題2：在定量分析中，為了消除干擾離子的干擾，常加掩蔽劑使之形成穩(wěn)定的配合物而獲得精確的測(cè)定結(jié)果，如用碘量法測(cè)定銅含量時(shí)，常常存在Fe3+的干擾，為了消除Fe3+干擾，常加KF 或NH4F，為什么？

設(shè)計(jì)目的：實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生興趣，滿足學(xué)生好奇心，如果將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論知識(shí)相結(jié)合提出問(wèn)題，能讓學(xué)生通過(guò)對(duì)反應(yīng)現(xiàn)象的觀察、分析，將抽象理解與感性認(rèn)知相互轉(zhuǎn)化，此舉有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的本領(lǐng)。我們考慮到Co(NH3)6Cl3的制備是無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，而碘量法也是分析實(shí)驗(yàn)中的常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)，于是設(shè)置了以上問(wèn)題。由于Co3+轉(zhuǎn)化為后，電極電勢(shì)會(huì)降低，因此不能氧化水，同樣的道理，在碘量法中加入F-，由于生成了絡(luò)合物，電極電勢(shì)與Fe3+/Fe2+之間存在差異，因此消除了對(duì)碘量法的干擾。

(3) 把所學(xué)知識(shí)與生活實(shí)際緊密聯(lián)系。

例如，在化學(xué)電源部分，我們?cè)O(shè)置了如下問(wèn)題。

問(wèn)題1：鋰離子電池為什么稱為“搖椅電池”？

問(wèn)題2：給電子產(chǎn)品充電的過(guò)程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

設(shè)計(jì)目的：現(xiàn)代生活離不開(kāi)電子設(shè)備，而鋰電池和鋰離子電池是目前電子設(shè)備的主要?jiǎng)恿υ?，這些與日常生活緊密相關(guān)的問(wèn)題有利于學(xué)生了解化學(xué)電源的構(gòu)成、性能和原理。我們利用課程小論文或輔導(dǎo)課對(duì)問(wèn)題答案進(jìn)行考查，讓學(xué)生自由討論，集思廣益，有利于加深學(xué)生通過(guò)所學(xué)知識(shí)指導(dǎo)日常生活實(shí)踐的意識(shí)。

(4) 圍繞科技前沿引發(fā)思考，提升科研興趣。

例如，在化學(xué)電源以及電化學(xué)應(yīng)用部分，我們?cè)O(shè)置了如下問(wèn)題。

問(wèn)題1：鋰電池材料有哪些研究進(jìn)展？

問(wèn)題2：電化學(xué)有哪些應(yīng)用？目前有哪些發(fā)展？

設(shè)計(jì)目的：鋰電池材料的設(shè)計(jì)和制備一直是科技前沿問(wèn)題，電化學(xué)應(yīng)用中元素的電化學(xué)提取、電化學(xué)腐蝕與防護(hù)等內(nèi)容雖有部分內(nèi)容已應(yīng)用于生產(chǎn)生活實(shí)踐，但仍處于新興發(fā)展階段，而電化學(xué)合成、電催化和光電催化涉及的CO2還原、水分解、N2還原等更是當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)，這些問(wèn)題的設(shè)置利于引發(fā)學(xué)生的科研興趣，同時(shí)樹(shù)立科技報(bào)國(guó)志向，進(jìn)一步彰顯“課程思政”內(nèi)涵。

2.5 學(xué)生對(duì)新課程設(shè)計(jì)的感受

新的課程設(shè)計(jì)對(duì)于教師和學(xué)生來(lái)說(shuō)均是一項(xiàng)全新的挑戰(zhàn)，為了確保教學(xué)效果，為無(wú)機(jī)化學(xué)建設(shè)和改革做好準(zhǔn)備，筆者針對(duì)學(xué)生對(duì)新課程設(shè)計(jì)的感受在實(shí)驗(yàn)班進(jìn)行了調(diào)研，問(wèn)題與結(jié)果如圖7所示。問(wèn)題一調(diào)查了學(xué)生對(duì)各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)傾向性，有67.7%的學(xué)生選擇了第五節(jié)內(nèi)容“化學(xué)電源簡(jiǎn)介”，有75.3%選擇了第六節(jié)“電化學(xué)應(yīng)用簡(jiǎn)介”，充分說(shuō)明學(xué)生已不滿足于目前教學(xué)內(nèi)容中只介紹一般原理但涉及應(yīng)用較少的現(xiàn)狀，對(duì)“學(xué)以致用”的應(yīng)用型知識(shí)的需求非常迫切和強(qiáng)烈，同時(shí)也證實(shí)這些內(nèi)容的增加是及時(shí)和必要的。問(wèn)題二設(shè)置了學(xué)生對(duì)新增3個(gè)專題學(xué)習(xí)興趣的調(diào)查，每個(gè)專題都有近三分之二的學(xué)生選擇，其中專題1“形式電荷的概念與應(yīng)用”和專題2“‘解密’2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)——鋰電池與鋰離子電池的前世今生”的內(nèi)容有超過(guò)70%的學(xué)生選擇，說(shuō)明學(xué)生們急切需要正確概念的引導(dǎo)，同時(shí)對(duì)前沿科學(xué)充滿興趣，也證實(shí)了這3個(gè)專題的內(nèi)容選擇恰當(dāng)，設(shè)置合理，一些重點(diǎn)知識(shí)的專題延伸能起到升華學(xué)習(xí)內(nèi)容的目的。問(wèn)題三對(duì)教學(xué)模式的有效性進(jìn)行了調(diào)查，大部分學(xué)生還是比較認(rèn)同傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，對(duì)于Blackboard平臺(tái)發(fā)布拓展內(nèi)容以及開(kāi)展學(xué)習(xí)沙龍的新形式充滿期待。問(wèn)題四調(diào)查了學(xué)生對(duì)新課程設(shè)計(jì)的感受，大部分學(xué)生對(duì)新內(nèi)容充滿期待，但仍有小部分學(xué)生(17.1%)在認(rèn)可新內(nèi)容的同時(shí)感覺(jué)內(nèi)容太多，學(xué)不過(guò)來(lái)，無(wú)所適從。

圖7 面向?qū)W生的課程設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

以上調(diào)研可看出，總體上學(xué)生對(duì)于新課程設(shè)計(jì)以及教學(xué)模式是比較認(rèn)可的，同時(shí)對(duì)于新內(nèi)容和新教學(xué)手段充滿了期待。但我們也清晰地認(rèn)識(shí)到，在教學(xué)過(guò)程中不可面面俱到，要做到重點(diǎn)突出和詳略得當(dāng)，避免學(xué)生因感到內(nèi)容太多心生畏懼，抓不住重點(diǎn)，反而影響教學(xué)效果。同時(shí)教師應(yīng)在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，只有這樣才能充分體現(xiàn)和提升新教學(xué)設(shè)計(jì)的教育功能。

3 結(jié)語(yǔ)

為提升“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用”章節(jié)的教育功能，我們?cè)趦?nèi)容上“求準(zhǔn)”：剔除錯(cuò)誤認(rèn)知，通過(guò)類比和對(duì)比，明確概念的區(qū)別和聯(lián)系，確保理論的精準(zhǔn)和結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)；“求新”：適時(shí)、適當(dāng)、適度地將新學(xué)術(shù)思想、內(nèi)容、方法和應(yīng)用等及時(shí)納入教學(xué)，以適用科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，具備重基礎(chǔ)、知識(shí)面廣、教師好教學(xué)、學(xué)生好自學(xué)的特點(diǎn)；“求精”：在融會(huì)貫通知識(shí)的基礎(chǔ)上，保證以最基本的內(nèi)容、方法及典型應(yīng)用充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典理論與科學(xué)前沿的自然結(jié)合。在這樣的內(nèi)容引領(lǐng)下，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中巧妙地融合和滲透人文情懷和“思政”理念，使其教育功能得以充分的發(fā)揮。事實(shí)也證明，這種嘗試和創(chuàng)新受到了廣大師生的認(rèn)可。且以這樣的教學(xué)策略編寫的《氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)應(yīng)用》教材，已作為“無(wú)機(jī)化學(xué)探索式叢書(shū)”一個(gè)分冊(cè)正式出版。