理工科大学生化学素养培育路径研究

梅崇珍，李东方

(1.华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450046； 2.华北水利水电大学 图书馆，河南 郑州 450045)



理工科大学生化学素养培育路径研究

梅崇珍1，李东方2

(1.华北水利水电大学 环境与市政工程学院，河南 郑州 450046； 2.华北水利水电大学 图书馆，河南 郑州 450045)

摘要：素质教育是高等教育的主题，而课堂教学则是实施素质教育、提升学科素养的主阵地。结合大学化学的教学与学习特点，重点对学习兴趣与创新激情的调动、实践能力与创新能力的培养、讲授方式与考核方式的改革进行探索，力图为理工科院校大学生化学学科素养的提升提供参考。

关键词：理工科大学生；素质教育；学科素养；化学素养

素质教育的本质与核心是学生学科素养的全面发展与培养[1]。而学科素养又等于“学科知识+学科能力+学科思维+学科方法+学科情感”，这是各学科界定学科素养的通用公式[1]。因此，作为化学综合素质的重要组成部分，化学素养也主要包括化学基础知识、化学实验技能、化学思维方法、化学学习方法与研究方法、化学科学意识与科学品质五个方面的内容。在大力推进素质教育的今天，大学生学科素养的培育和提升早已成为高等院校的重要任务。化学作为理工科院校普遍开设的一门课程，对大学生素养的培养和提高也自然起着至关重要的作用。

一、提高理工科大学生化学素养的必要性

(一)发展高新技术产业的必然选择

当今，人类社会已经进入知识经济时代，知识产业正在成为龙头产业，包括信息技术、生物技术、新材料技术三大领域的高新技术产业也开始成为社会经济可持续发展的助推器。大力实施可持续发展战略，大力发展高新技术产业，既是时代的要求，也是国家富强、民族复兴的必由之路。化学是一门实用性很强的课程，它涉及到农林水牧、食品卫生、生物医药、环境地质、煤炭矿业、能源材料等诸多领域，与高新技术产业息息相关。其中的精细化工，作为当今世界各国发展化学工业的战略重点，更要依托高新技术，为全球经济发展和人民生活生产提供高质量、多品种、专用或多功能的精细化学品。理工科院校开设相应的化学课程，引导学生审视与关注环境污染、能源危机以及生命科学、新兴材料等方面的社会热点问题，提升其化学学科素养，正是为高新技术产业的发展储备专业技术人才。而且，随着经济的发展，高新技术产业发展对人才(尤其是医疗设备及仪器仪表制造业和航空航天制造业人才)的需求越来越大[2]。因此，培育理工科大学生的化学素养，是发展高新技术产业的重要保障和必然选择。

(二)化解公众信任危机的必然要求

人类与化学的关系十分密切，其衣、食、住、行都需要化学产品为之服务。但近年来，从漯河双汇瘦肉精喂猪、焦作健康元地沟油制药、上海学生服有毒、美国强生爽身粉致癌等屡曝不止的“质量门”事件，到宁波镇海PX(对二甲苯)项目引发的争议、天津滨海危化品导致的爆炸，有关化学产品安全的话题一直不绝于耳，拷问着监管部门的法治力量以及生产企业的道德底线。尽管这些事件所反映的并非化学产品本身的安全问题，可还是让公众对化工产品质量产生忧虑，使整个化工行业陷入信任危机。让公众走进化学，了解化学，无疑是消除公众的化学信任危机的重要举措。理工科在校生和毕业生来自五湖四海，联系着千家万户，理应是安全信息传播及化学知识普及的主力军。尤其是当化学安全热点事件发生时，如果理工科大学生能够迅速作出反应，加强公众对化工产品安全性的正确认识，消除公众对化学工业的恐慌和对立情绪，那么就能给化工行业的发展创造一个公平公正、健康安全的社会环境。因此，提高理工科大学生的化学素养，是化解公众信任危机的有效途经和必然要求。

二、培育理工科大学生化学素养的现状分析

(一)人才培养忽视实践性教学环节

长期以来，理工科院校一直被誉为科技人才的宝库、工程师的摇篮，化学专业也一直保持着理论性和实践性强的优势。如今，随着经济全球化的发展，社会对理工科大学生的素质要求出现了新的变化，人才市场也对化学类理论和实践能力均强的专业性、应用性人才表现出极大的热情。但由于教学管理活动过于规范化、流程化，许多高校的人才培养方案仍然知行分离，只重视理论知识的系统和完整，而轻视实践性教学环节。在一般的理工科院校，使用的化学教材大多是统一的国家级规划教材，毕业设计的选题大多数脱离实际，实训的资金投入常常不能到位，实验设备也比较落后，致使教育成为训练“科技动物”的工具，培养出的理工大学生虽然有一定的理论研究功底，但动手操作能力严重不足，难以满足社会对大学生化学素养的要求。

(二)任课教师缺乏专业实践能力

教育的特点在于，它是有目的有计划地影响人的一种活动[3]50。高等教育的根本任务是有目的有计划地提高高级人才的综合素质。然而，现代大学教育却在相当大程度上把综合性教育变成了单一的专业性教育，带来了人才学历与素质的不相称[4]。这样的高学历、低素质化学人才，大多既是博士又出身名校，符合理工科院校的人才招聘条件，但其出了校门(作为大学学生)又进校门(成为大学教师)，没有任何的实践经历，所培养的学生的专业素质也就可想而知。而且，高校不仅在人才引进方面有硬性规定，在制度层面也有过多的条框限制，青年教师不能进行必需的化工企业实践，具有丰富实践经验的企业高级技术人员也难以登上大学讲台。可见，任课教师缺乏将理论转换为技术、再将技术转换为现实生产力的化学实践能力，也是制约理工科大学生化学素养提升的重要因素。

三、提升理工科大学生化学素养的路径探索

(一)调动学习兴趣和创新激情是前提

教育心理学的研究表明，动机、兴趣、热情、责任心、荣誉感、坚韧性等非智力因素虽不直接参与认知过程，但却极大地影响着学生的学习成绩，制约着学生综合素质的发展[5]44。因此，在理工科大学化学教学中，教师要充分利用学科特点，结合相关理论知识的应用实例，重视学生学科情感需要的满足，进而促进学生人格的健康成长，实现化学学科情感素养培育的目标。

化学是以实验为基础的自然科学，化学实验是学生认识化学世界的窗口。在教学过程中，紧扣教材内容，发挥实验优势，是激发学生学习兴趣和创新思维的重要途经，也是创设最佳学习情境的有效手段。讲授《无机及分析化学》课程中氧化还原反应一章时，笔者是这样开始的：把一张事先用隐形墨水(亚硝酸钠和淀粉溶液混合而成)写了“同学们好”四个大字的白纸(晾干)挂在黑板上，再用装有显形剂(碘化钾和酒石酸混合而成)的喷雾器喷射白纸，白纸上旋即显示出四个醒目的蓝色大字——“同学们好”。学生目睹如此奇妙的变化，好奇心自然萌生。然后笔者因势利导，告诉学生这是美国中央情报局最新公布的解密文档之一，是“一战”时期欧洲间谍活动的冰山一角，它直接运用了氧化还原反应一章的知识点，主要反应方程式如下：

立刻，学生的注意力集中了起来，探究化学世界奥秘的求知欲也被激发了起来。

作为一门介绍化学反应原理、物质结构基础和元素化学相关知识的课程，《无机化学》偏重于概念和理论，很难与实际相结合，极易使学生感得枯燥无味。而结合讲授内容，适时穿插一些化学史知识，帮助学生感受化学富有感性而又充满魅力的一面，体会到探求理论来源的乐趣，则是唤起学生好奇心和求知欲的手段，也是调动学生创新激情、提升学生化学素养的前提。比如，在讲授气体分压定律时，笔者简要介绍了英国化学家约翰·道尔顿的生平和事迹，使学生了解了他献身科学而终生未婚的一生，也知道了他因“气体分压定律”和“近代原子学说”而被恩格斯誉为“近代化学之父”的史实，从而加深了学生对本节知识点的认识和记忆，并为后面原子结构一章的学习做了巧妙的铺垫，对培养其科研精神也起到了潜移默化的作用。当然，化学史知识浩如烟海，仅限于介绍与教材内容相关的知识虽可激发学生的学习动机，但对提高学生对化学学科的整体认识和科研素养还是远远不够的。因此，在讲授原子结构一章时，面对枯燥的化学公式，笔者还以索维尔会议为专题，利用课前或课间播放一些相关的多媒体视频课件，再现二十世纪科学界关于量子力学的争论，讲述爱因斯坦、玻尔等科学家对于量子力学所作的贡献。这样做不仅保证了课堂教学的时间，也保证了化学史知识的统一和完整，同时还唤起了学生浓厚的学习兴趣。

(二)培养实践能力和创新能力是重点

从教育目标的角度看，素质教育是以培养学生的创新精神和实践能力为重点，培养德、智、体、美、劳全面发展的合格公民的教育[1]。因此，在理工科大学教学中，化学教师要紧扣学科特点，结合相关前沿研究热点，重视学生实践能力和创新能力的培养，进而促进学生综合素质的全面发展，实现化学学科素质教育的目标。

作为一门研究精细化学品的组成、结构、性质、变化、制备及应用知识的课程，《精细化学品化学》涉及的知识面宽，教学课时相对较少，在实际教学过程中，笔者特别注重遵循可接受性原则，结合学生认识发展的时代特点，布置足够份量的创造性作业，引导学生对于那些成为前沿研究热点的化学品类型进行深入研究。比如在学习水处理化学品这一章时，笔者就以问题的提出、问题的解决为主线，围绕诸如各种絮凝剂的作用机理、絮凝效果的比较等话题，鼓励学生分组调研。学生通过图书馆或网络查询有关资料，做成时间为20～25分钟的演示文稿，然后每组推荐一人上台交流分享，组员辅助回答提问，最后笔者再对学生讲解的内容加以点评。这种作业虽有一定的难度，但经过学生的努力可以完成，能够激发学生的学习热情和探究欲望，甚至能够启发学生提出有深度的想法和见解。

理论可以指导化学实验，实验反过来也可以验证、完善化学理论，展示化学学科的无穷魅力。例如《精细化学品化学》中的葵子麝香(2，6-二硝基-3-甲氧基-4-叔丁基甲苯)，作为一种合成香料，广泛应用于化妆品香精、皂用香精尤其是高级香水香精。在《有机化学实验》教学中，笔者就鼓励学生以间甲苯酚为原料，经过甲基化、叔丁基化和硝化等反应步骤制得这种产品。葵子麝香的有机制备反应方程式如下：

在给出主要反应方程式之后，笔者要求学生设计出详细的实验步骤和合理的反应条件，然后再到实验室进行验证，检验教材上的制备流程。这样，既锻炼了学生的动手能力，也增强了他们的科研信心。

(三)改革讲授方式和考核方式是关键

1.讲授方式的改革

从教育的功能看，素质教育是依据人的发展和社会发展的需要，以尊重学生的主体地位和主动精神、注重形成人的健全个性为根本特征的教育[1]。因此，课堂教学绝不能出现由授课教师一个人唱“独角戏”的局面，应该让学生积极参与进来，体现“学生主体、教师主导、发展主线”的主体性教育思想[5]45。这就需要授课教师在遵循基本教学原则的基础上，坚持以人为本的教育理念，对学生的整体情况和特点有清晰的认识，对学生的兴趣关注点有具体的了解，并对讲授课程的知识内容有绝对的把握，从而灵活地运用多种教学方法，将学生的兴趣点与课程的知识点紧密地联系起来。

《普通化学》作为一门系统而简明地阐述化学基本理论和应用知识的课程，也是理工科院校土木工程专业唯一开设的一门化学基础课。由于该课程课时有限，学生的化学基础又比较薄弱，为了使学生在有限的时间内学习、了解更多的化学知识，为了增加课堂授课的知识性和趣味性，笔者坚持启发性教学原则和系统性教学原则，合理使用多媒体手段辅助课堂教学，实现了教学效果的最优化。比如在讲授化学反应的基本原理这一部分时，从利用化学反应的吉布斯自由能变DrGm判断反应的能量和方向，到反应达到平衡时有关平衡常数Kθ的一些理论计算，再到反应的活化能对实际反应速度及效率的决定性影响，这三个反应的基本原理共同制约着一个化学反应的进程与结果，各知识点之间有着必然的逻辑关联。笔者便针对学生的认知规律，借助多媒体课件，对这些基本原理进行深入浅出的启发和探讨，让学生在欣赏这些科学理论的逻辑之美的同时，对看似枯燥的理论知识产生浓厚的兴趣。当然，创新的同时，传统教学手段的重要作用也不能忽视。比如在讲解化学反应方程式的配平过程时，虽然用PPT也可以介绍清楚，还能节省教学时间，但学生往往对板书内容印象更加深刻。针对学生的记忆特点，笔者就采取了边板书边讲解的形式，在一步一步地展示推导过程的同时，也吸引了学生的注意力，强化了其对化学这门实践性学科的认知和思考能力。

2.考核方式的改革

按照教育部对本科院校课程设置的基本要求，高校课程结果检验通常分为考试与考查两种形式。作为考试课，成绩考核往往通过期末正规考试的形式进行，自然能够引起学生的重视和关注；作为考查课，成绩评定常由任课教师根据开卷考试、课堂测试、课后作业、论文、实验、课堂考勤及平时表现等进行，导致学生多持“无所谓”的态度。因此，对考查课(包括实验课)考核方式进行改革，完善符合素质教育要求的考核评价体系，也是实施素质教育的制度保障。从某种意义上来说，考查课的考核比考试课对学生的评定范围更广[6]。考查课要求授课教师和教务管理部门联起手来，对考核内容及标准的设计要投入更多的心血与更多的关注。一般来说，考核的评价标准应当由学校教务部门决定，应该是定性考核与定量考核的结合；考核的具体内容可由授课教师制定，但必须基于该课程的学习目的和要求。

《精细化学品化学》是工科院校应用化学专业开设的一门专业考查课。考虑到这门课的开设目的是锻炼学生综合运用专业知识解析科研及生产实践中的工艺问题的能力，因此成绩考核主要以论文为主。经学校教务部门同意，笔者向学生公开的成绩评定标准为：平时考勤(10 %)+ 课堂讨论及课后小论文成绩(40 %)+ 结课论文成绩(50%)。量化评定标准公开之后，笔者分班做了一个Excel表格，列出学生姓名、考核内容及其比例公式。每次上课时，笔者借助多媒体把这个表格加以展示。课堂讨论言之有理的学生当场加分，言不及义的学生不加分；课后小论文写得好的学生兴高采烈，写得不好的学生抓耳挠腮。此外，结课论文经过笔者精心批阅和学生认真修改之后，还专门抽出几节课时间，让那些自认为优秀论文的学生上台演讲展示，再由大家共同评判认可，在表格上公开打分。于是，一个简单的表格就把全体学生的积极性调动了起来。以上三步考核程序比较灵活，考核结果相对公平合理，并能充分反映出学生的化学学习能力和化学综合素养，促成了学生认真学习的态度，因此这种考核方式深受学生欢迎。

四、结语

培育理工科大学生化学素养的重要性勿庸置疑，但课堂教学效果往往差强人意，既有教师方面的责任，也有学校和学生方面的原因。多年以来，笔者根据不同的教学目的和专业特点，采取不同的课堂教学模式和结课考核方式，调动了学生的化学学习兴趣和创新激情，在一定程度上提高了学生的化学实践能力和创新能力。校方应继续完善理工科专业化学课程的实践性教学内容，学生也要改变重知识轻实践能力的观念，如此才能将大学化学课堂教学的积极作用充分发挥出来，进而达到提升大学生化学学科素养的最终目的。

参考文献：

[1] 岳辉，和学新.学科素养研究的进展、问题及展望[J].教育科学研究，2016(1):52-59.

[2] 李彬，张纪.中国高新技术产业发展与人才需求关系研究[J].商场现代化，2009(10):257-259.

[3] 王道俊，王汉澜.教育学[M].北京：人民教育出版社，1999.

[4] 文辅相.文化素质教育应确立全人教育理念[J].高等教育研究，2002(1):27-30.

[5] 张大均.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，1999.

[6] 李亚君.考查课讲授方法及成绩评价的改革探索[J].科技信息，2012(36):243-244.

(责任编辑：王兰锋)

收稿日期：2016-03-10

作者简介：梅崇珍(1966—)，女，河南信阳人，华北水利水电大学环境与市政工程学院副教授，研究方向为配位化学；李东方(1966—)，男，河南信阳人，华北水利水电大学图书馆副研究馆员，研究方向为高等教育。

中图分类号：G647

文献标识码：A

文章编号：1008—4444(2016)04—0120—04

Strategy Exploration for Training Chemistry Attainments of Science and Engineering Majors

MEI Chongzhen1，LI Dongfang2

(1.School of Environmental and Municipal Engineering,North China University of Water Resources and Electric Power,Zhengzhou 450046,China; 2.Library, North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou 450045，China)

Abstract:The theme of higher education is quality-oriented education, and classroom is the main ground for implementing quality-oriented education and improving subject capabilities. Combined with characteristics of teaching chemistry courses in universities, this article specifically explored strategies for motivation of learning interest and innovative enthusiasm, cultivation of practical and innovative capabilities and reform of teaching and examination in order to provide a reference to enhancement to chemistry attainments of science and engineering majors.

Key words:science and engineering majors; quality-oriented education; subject capabilities; chemistry attainments