摘要：“工科大學(xué)化學(xué)”是非化學(xué)化工學(xué)生必修的專業(yè)通識(shí)課，在“新工科”教育理念的引領(lǐng)下，應(yīng)以復(fù)合型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向，與時(shí)俱進(jìn)地進(jìn)行教學(xué)改革。針對現(xiàn)有工科大學(xué)化學(xué)教學(xué)中的學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力不足、課程內(nèi)容與工程實(shí)踐脫節(jié)、考核評價(jià)體系單一等問題，分別從重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)模式、強(qiáng)化工程實(shí)踐、創(chuàng)新考核方法等方面進(jìn)行改革探索，全面踐行“知識(shí)傳授—能力培養(yǎng)—素質(zhì)提升”三位一體人才培養(yǎng)的教學(xué)理念，以期為相關(guān)學(xué)科交叉類課程的教學(xué)改革提供新思路，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，助力復(fù)合型人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：新工科；大學(xué)化學(xué)；教學(xué)改革；實(shí)踐

中圖分類號：G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

ResearchandPracticeonTeachingReformof

"EngineeringCollegeChemistry"UndertheBackgroundofNewEngineering

HanDandan1WangMeiyin2ZhengXin1WangShun1LiXin1*

1.CollegeofScience，HenanAgricultureUniversity HenanZhengzhou450002；

2.QingpuCampus，HighSchoolAffiliatedtoFudanUniversityShanghai201799

Abstract：EngineeringCollegeChemistryisacompulsorygeneraleducationcoursefornonchemistryandchemicalengineeringstudents.Underthebackgroundofnewengineering，itisnecessarytocarryoutteachingreformsthatareorientedtowardsthecultivationofcompoundtalentsandkeeppacewiththetimes.Aimingattheexistingproblemsinengineeringcollegechemistryteaching，suchasinsufficientstudentlearningmotivation，lackofengineeringpracticeinteachingcontent，andtraditionalassessmentmethods，reformsandexplorationsshouldbeconductedindifferentaspectssuchasteachingcontent，teachingmodes，andassessmentmethodstoachievethe"threeinone"talentcultivationteachingphilosophy.Thisisexpectedtoprovidesomeideasfortheteachingreformofrelatedinterdisciplinarycourses.

Keywords：newengineering；collegechemistry；teachingreform；practice

1概述

《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》中明確提出建設(shè)高質(zhì)量教育體系，強(qiáng)調(diào)激發(fā)人才創(chuàng)新活力，加強(qiáng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型人才培養(yǎng)。全國高校思想政治工作會(huì)議上指出我們對高等教育的需要比以往任何時(shí)候都更加迫切，對科學(xué)知識(shí)和卓越人才的渴求比以往任何時(shí)候都更加強(qiáng)烈。因此，著力培養(yǎng)出更多的復(fù)合型人才，以滿足新時(shí)代國家和社會(huì)發(fā)展的需要，成為新時(shí)代教育教學(xué)改革的研究前沿與熱點(diǎn)［1］。

2017年，在復(fù)旦大學(xué)召開的綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上，“新工科”理念被正式提出，隨后引起了教育界的廣泛關(guān)注。顧名思義，“新工科”即新的工學(xué)學(xué)科或工程學(xué)科，是高等教育主動(dòng)適應(yīng)人類社會(huì)從工業(yè)文明逐步進(jìn)入信息文明社會(huì)對人才需求的轉(zhuǎn)變。這一“新”字蘊(yùn)含有形勢之新、需求之新、理念之新、行動(dòng)之新等多重含義［2］。“新工科”建設(shè)是我國高等工程教育主動(dòng)應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)而采取的戰(zhàn)略行動(dòng)。在當(dāng)前以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)為特點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)快速蓬勃發(fā)展的大背景下，將新技術(shù)、新知識(shí)引入教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，幫助學(xué)生形成復(fù)雜工程的系統(tǒng)視野和跨學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)，養(yǎng)成前瞻性學(xué)科交叉的思維方式，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)綜合、技術(shù)集成和跨界整合的能力，同時(shí)提高學(xué)生的責(zé)任感、空間感、關(guān)聯(lián)力以及宏思維等工程素養(yǎng)，已成為廣大高等教育者的研究重點(diǎn)［2］。

“工科大學(xué)化學(xué)”是面向非化學(xué)類工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)必修課，課程內(nèi)容以化學(xué)學(xué)科的基本概念和原理為主，是工科學(xué)生掌握化學(xué)工具的窗口［36］。這門課的開設(shè)一方面為工科學(xué)生認(rèn)識(shí)問題提供了化學(xué)視野，另一方面有助于全面構(gòu)建與豐富工科學(xué)生的知識(shí)體系，提高學(xué)生綜合素質(zhì)與競爭力，培養(yǎng)善于開拓創(chuàng)新的科技復(fù)合型人才。在當(dāng)前以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心的新技術(shù)（如新能源裝備與技術(shù)）蓬勃發(fā)展的時(shí)代，單一學(xué)科背景已無法滿足工作崗位的需求。化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，已經(jīng)與其他專業(yè)類工科深度交叉融合，成為工科學(xué)生認(rèn)識(shí)問題、分析問題的重要工具。因此，在“新工科”背景下，以工科專業(yè)人才培養(yǎng)理念及發(fā)展規(guī)律為指導(dǎo)，探索“工科大學(xué)化學(xué)”課程教學(xué)改革，不僅能夠服務(wù)于國家與地區(qū)的戰(zhàn)略發(fā)展新需求，也是推進(jìn)高?！半p一流”學(xué)科建設(shè)的內(nèi)在需求，更是落實(shí)立德樹人的必然選擇。

2“工科大學(xué)化學(xué)”教學(xué)現(xiàn)狀

2.1授課對象專業(yè)背景龐雜，學(xué)習(xí)能動(dòng)性不足

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)“工科大學(xué)化學(xué)”課程面向能源動(dòng)力、農(nóng)業(yè)工程等專業(yè)大一學(xué)生，這些學(xué)生普遍化學(xué)基礎(chǔ)薄弱（如圖1），易陷于知識(shí)焦慮與自我否定，面對挑戰(zhàn)常退縮。部分學(xué)生認(rèn)為化學(xué)與就業(yè)關(guān)聯(lián)不大，興趣缺乏，學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，影響主觀能動(dòng)性的發(fā)揮。

2.2課程內(nèi)容偏理論，缺乏工程實(shí)踐

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)的“工科大學(xué)化學(xué)”課程含32學(xué)時(shí)理論（涵蓋化學(xué)反應(yīng)基本規(guī)律、溶液與離子平衡、氧化還原反應(yīng)及電化學(xué)）與8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)（如花椒油提取、乙醇蒸餾、酸堿滴定等），內(nèi)容偏抽象，與工程實(shí)踐融合不足，實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代工程技術(shù)脫節(jié)，需優(yōu)化以更好培養(yǎng)“新工科”復(fù)合型人才。

2.3課程考核方式傳統(tǒng)，難以體現(xiàn)能力培養(yǎng)

“工科大學(xué)化學(xué)”課程考核沿用“平時(shí)成績40%+期末成績60%”模式，側(cè)重出勤、作業(yè)、章節(jié)測驗(yàn)及期末考試。此模式重結(jié)果輕能力，難以測評學(xué)生工程應(yīng)用化學(xué)知識(shí)能力。改革旨在破除唯分?jǐn)?shù)論，構(gòu)建多元化評價(jià)體系，融合學(xué)生成長與知識(shí)學(xué)習(xí)，推動(dòng)化學(xué)教學(xué)良性發(fā)展。

3“工科大學(xué)化學(xué)”教學(xué)改革實(shí)踐

基于“新工科”背景下對于復(fù)合型人才的培養(yǎng)需求，結(jié)合我?！肮た拼髮W(xué)化學(xué)”教育教學(xué)中存在的問題，我們將以學(xué)生為中心、教師為主導(dǎo)，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，建立探索性學(xué)習(xí)的模式，并從以下四個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革創(chuàng)新（如圖2），以實(shí)現(xiàn)學(xué)生的硬實(shí)力（學(xué)科知識(shí)）和軟實(shí)力（能力素養(yǎng)）的協(xié)同提升，為我國培養(yǎng)“新工科”復(fù)合型人才提供強(qiáng)有力支撐。

3.1重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，緊密聯(lián)系工程實(shí)際

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，需要打破原有的純化學(xué)體系，以化學(xué)基本理論為“經(jīng)”，以化學(xué)在新工程技術(shù)中的應(yīng)用為“緯”，建立“經(jīng)—緯”兩者有機(jī)融合的新知識(shí)體系，以提升學(xué)生利用化學(xué)基礎(chǔ)理論分析和解決問題的能力。比如，在《熱力學(xué)第三定律》章節(jié)中，通過熵的概念講解，引導(dǎo)土治專業(yè)的學(xué)生思考與土壤有關(guān)的熵增定律和應(yīng)用；在《稀溶液的依數(shù)性》章節(jié)中，通過“水中毒”的導(dǎo)入，學(xué)生可以理解滲透壓的產(chǎn)生，進(jìn)而思考航天員在太空飛船中的循環(huán)用水問題；在《原電池》章節(jié)中，課程內(nèi)容融入當(dāng)前蓬勃發(fā)展的鋰離子動(dòng)力電池，通過介紹鋰電池的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、原理和示例，幫助學(xué)生進(jìn)一步理解新能源汽車參數(shù)，并啟發(fā)學(xué)生思考如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池的綠色回收。另外，將思政元素始終貫穿于課程內(nèi)容（比如社會(huì)熱點(diǎn)、科學(xué)家小傳、傳統(tǒng)文化等），提升教學(xué)內(nèi)容的趣味性，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。比如，酸堿質(zhì)子理論部分引入酸堿體質(zhì)理論等偽科學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生敢于質(zhì)疑，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)練就火眼金睛?；A(chǔ)科研的創(chuàng)新成果也可以融合基礎(chǔ)理論中，比如，熱力學(xué)第三定律——在0K下，絕對完美晶體的熵值為零，很多同學(xué)對完美晶體不能正確理解，可以將納米晶超晶格的結(jié)構(gòu)形貌作為完美晶體的形象化闡述，讓學(xué)生更加直觀地理解概念。

3.2利用信息化手段，打造立體化課堂

信息化背景下，學(xué)生獲取知識(shí)的渠道多樣，面對海量信息，常常無從下手，反而依賴于教師的課堂講授。為了充分激發(fā)學(xué)生在教學(xué)過程的能動(dòng)性，綜合利用學(xué)習(xí)通、雨課堂、慕課等智慧平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)過程設(shè)計(jì)。比如，通過雨課堂提前一周發(fā)布課件，基于學(xué)生的預(yù)習(xí)反饋留言，針對性地進(jìn)行教學(xué)。課堂實(shí)施過程中，利用雨課堂的彈幕、隨機(jī)選人、問答投票等功能，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的有效互動(dòng)，并對課程的重難點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，通過隨堂測驗(yàn)檢驗(yàn)學(xué)生對于概念或公式的正確理解和運(yùn)用。課堂結(jié)束后，通過公眾號科普和學(xué)習(xí)通的云資源（比如趣味視頻、弱酸弱堿最簡式的推導(dǎo)、動(dòng)力電池的工藝生產(chǎn)流程等），進(jìn)一步拓寬和延伸課程內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生利用人工智能查詢資料、自主學(xué)習(xí)等。整個(gè)課程開始之前，通過調(diào)查問卷了解學(xué)生的高中化學(xué)基礎(chǔ)如結(jié)構(gòu)或有機(jī)，進(jìn)而關(guān)注基礎(chǔ)薄弱學(xué)生，設(shè)置階梯性作業(yè)（由易至難），同時(shí)知悉學(xué)生們對于此課程的期待。在課程中期，調(diào)研學(xué)生們對于課程的建議，及時(shí)調(diào)整課程方式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的“供需平衡”。在課程結(jié)束之際，利用問卷了解學(xué)生們在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的收獲和建議，以激勵(lì)教師不斷優(yōu)化教學(xué)，提升自身教學(xué)水平。這種“線下教學(xué)+線上自學(xué)”立體化信息化課堂模式，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)、主動(dòng)問題、主動(dòng)答題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以學(xué)促教。只有讓學(xué)生動(dòng)起來，課堂才能“活”起來。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可針對性地對不同專業(yè)學(xué)生實(shí)施教學(xué)過程，打造個(gè)性化課堂，以進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。

3.3優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，強(qiáng)化工程實(shí)踐

現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容化學(xué)屬性較強(qiáng)，內(nèi)容應(yīng)根據(jù)專業(yè)需求進(jìn)一步優(yōu)化，建立不同導(dǎo)向的模塊如基礎(chǔ)實(shí)踐模塊、工程實(shí)踐模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊等。基礎(chǔ)實(shí)踐模塊包括“氣體摩爾常數(shù)的測定”和“酸堿滴定”等偏化學(xué)屬性的實(shí)驗(yàn)，以加深學(xué)生對第一章《熱力學(xué)公式中氣體常數(shù)》和第二章《溶液中的酸堿反應(yīng)實(shí)質(zhì)》的理解，同時(shí)掌握基本實(shí)驗(yàn)操作技能；工程實(shí)踐模塊設(shè)計(jì)與工科專業(yè)密切結(jié)合的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，比如碳中和背景下生物質(zhì)熱轉(zhuǎn)化新技術(shù)、土壤酸化過程的化學(xué)分析，以及教師自身承擔(dān)的科研項(xiàng)目等，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程與授課學(xué)生專業(yè)知識(shí)的交叉融合；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊建立學(xué)生利用化學(xué)基礎(chǔ)理論進(jìn)行學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，如發(fā)掘本地相關(guān)高新技術(shù)公司資源，產(chǎn)教聯(lián)合教學(xué)。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)課程常常由學(xué)生們自由分組完成，一般按照學(xué)號順序、宿舍集體或者關(guān)系較好者組團(tuán)。這種結(jié)果導(dǎo)致組內(nèi)一兩個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)熱情高漲，而另外的學(xué)生不深度參與實(shí)驗(yàn)，僅以取得實(shí)驗(yàn)結(jié)果為目的?；谝陨蠈?shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置，學(xué)生們根據(jù)自身需求和興趣對實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行個(gè)性化選擇，教師團(tuán)隊(duì)再根據(jù)選擇結(jié)果分批次教學(xué)，從而能夠打破班級內(nèi)固有分組，充分調(diào)動(dòng)小組內(nèi)所有成員的積極性，考驗(yàn)小組的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同專業(yè)背景學(xué)生如交通、農(nóng)工、能源動(dòng)力等的思維碰撞。這種針對性的實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)，不僅可以強(qiáng)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)的工程實(shí)踐屬性，同時(shí)能夠激發(fā)學(xué)生好奇心，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新精神，拓寬學(xué)生化學(xué)視野。

3.4創(chuàng)新考核方式，構(gòu)建多維評測

復(fù)合型人才培養(yǎng)效果的評價(jià)需要采用復(fù)合的考核方式，其應(yīng)著眼于學(xué)生的個(gè)人成長（如學(xué)習(xí)自主性、攻堅(jiān)克難的勇氣）和綜合能力提升（如溝通能力、科學(xué)思維、團(tuán)結(jié)協(xié)作、理論知識(shí)獲?。?。在考核方式上從以下三個(gè)方面進(jìn)行改革：加大過程性考核，通過雨課堂的課堂出勤、彈幕互動(dòng)、章節(jié)測驗(yàn)、作業(yè)完成等系列報(bào)告考查學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)，即學(xué)生參與整個(gè)教學(xué)過程的情況，占比40%；建立成長性考核，對學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中的能力提升進(jìn)行考核，比如PPT制作、思維導(dǎo)圖制作、講課視頻、學(xué)科競賽、實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等，占比40%；完善結(jié)果性考核，在原有期末考試的基礎(chǔ)上，開展學(xué)生與學(xué)生之間的評價(jià)（生生互評）、學(xué)生自我評估目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度，占比20%。通過以上考核模式的改革，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性大大提高，同時(shí)改變了對化學(xué)學(xué)習(xí)的消極情緒，體會(huì)到課程的成就感，進(jìn)而能夠持續(xù)性學(xué)習(xí)。

2023級農(nóng)工六班專業(yè)學(xué)生對于課程收獲中寫道：收獲了更多化學(xué)學(xué)科最基本的理論與知識(shí)，更加深入地了解化學(xué)原理的相關(guān)內(nèi)容，提高了使用化學(xué)知識(shí)解決生活中實(shí)際問題的能力，了解了許多化學(xué)前沿知識(shí)的應(yīng)用，能更好地把握自己未來化學(xué)學(xué)習(xí)的方向，了解了化學(xué)學(xué)習(xí)重要性的認(rèn)識(shí)，明白了化學(xué)的重要意義。

2023級農(nóng)工五班專業(yè)學(xué)生對于課程評價(jià)中寫道：教師豐富有趣的課堂指導(dǎo)與氛圍，給我?guī)砹烁嗟臍g樂，生動(dòng)有趣的教學(xué)方式讓我更有精力和期待來上這門課，教師也采用了“問卷調(diào)查、雨課堂”等方式，讓我們更加喜歡這門課。

2022級植保一班專業(yè)學(xué)生對于課程評價(jià)中寫道：高中時(shí)期化學(xué)并非我的優(yōu)勢學(xué)科，這種對化學(xué)的恐懼一直伴隨我到大學(xué)。第一次上教師的化學(xué)課時(shí)，我是忐忑不安的，我害怕我學(xué)不好，甚至學(xué)不會(huì)化學(xué)，然而是她的出現(xiàn)讓我逐漸建立了對化學(xué)這一課程的信心，重拾了對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，希望有機(jī)會(huì)能夠繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)。

結(jié)語

針對目前“工科大學(xué)化學(xué)”課程中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)能動(dòng)性不高、學(xué)科交叉融合不足、考核方式單一等問題，探索了一種“工科大學(xué)化學(xué)”課程教學(xué)改革方式，通過重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、改善教學(xué)方法、強(qiáng)化工程實(shí)踐、構(gòu)建多維評測等，增加課程與授課專業(yè)、新工程技術(shù)間的交叉融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，進(jìn)而真正實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)”，為培養(yǎng)“新工科”背景下復(fù)合人才提供借鑒。

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基金：國家自然科學(xué)基金（22302058）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2024YJGLX004）；河南農(nóng)業(yè)大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)院?；瘜W(xué)拔尖人才選拔與培養(yǎng)方案的創(chuàng)新改革與實(shí)踐”（2024XJGLX153）

作者簡介：韓丹丹（1991—），女，漢族，河南濮陽人，博士，校聘副教授，研究方向?yàn)殡娀瘜W(xué)儲(chǔ)能。

*通訊作者：李鑫（1973—），男，漢族，河南南陽人，博士，副教授，研究方向?yàn)榫?xì)化工和材料化學(xué)。