OBE理念下无机化学实验课程思政的探索与实践
Research and Practical Incorporation of Course Ideology and Politics in Inorganic Chemistry Laboratory under the OBE Concept
Received: 2022-01-28 Accepted: 2022-03-3
To incorporate course ideology and politics into the practical research field of outcome-based education (OBE), we have constructed and put to practice the OBE teaching of course ideology and politics in inorganic chemistry laboratory by intertwining course ideology and politics with the first laboratory course in the chemistry major at the university. By fully mobilizing students' subjective initiatives when they perform the experiment and including the ideological and political education into the final exam and evaluation, we have truly achieved the purpose and effect of course ideology and politics education. Consequently, the quality of the inorganic chemistry laboratory course has been further enhanced.
Keywords:
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王银锋, 黄俭根, 罗志刚, 叶慧贤, 李佳.
Wang Yinfeng.
2016年,习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调指出[1]:“各类课程要与思想政治理论课同向同行”,“思想政治工作应贯穿教育教学全过程”。教育部等八部门为此也提出了系列加快构建高校思想政治工作体系的意见。作为新生入校后开设的第一门实验课,无机化学实验是衔接中学化学和大学化学的桥梁,担负着培养学生的专业兴趣、帮助学生在学习方法和思维方式方面从中学到大学过渡并在学生心中确立正确的化学思维及世界观的重任。在新时代我国严峻的国内外环境下,引导学生在学习并锻炼实验技能的同时,加强对学生的思政教育,激发学生的爱国情怀,引导学生培养崇高的职业道德和良好的职业素养显得尤为重要。
那么,在无机化学实验课程中渗透思政内容的时候,能否基于OBE理念,在学生动手操作的同时充分调动学生的主观能动性,避免枯燥的说教,真正达到课程思政的目的和效果,从而进一步促进无机化学实验课程建设的精品化、共享化。同时,为学生在大学四年中形成和实践正确的“三观”奠定坚实的基础。这些都是非常值得关注的问题。
1 无机化学实验课程思政的研究现状与需求
目前,包括无机化学在内的化学专业课程的思政教学研究已有许多报道[6–13]。然而,系列研究主要集中于理论课程[7–13],对于实验课程的思政研究做的比较少[6, 7]。这可能主要与实验课程的操作性等课程性质有关。基于前期的调研,我们发现目前化学课程的思政内容主要体现在对化学史与化学家特别是中国化学家事迹的讲解[6–13],目的主要是为了提升学生的爱国情怀及激发学生对化学专业的兴趣。但是,针对思政元素的多样性及化学专业学生主体参与性的考虑没有做到非常好的展现。因此,后者是下一步化学课程思政教学着重考虑的事情。最近,徐玲等[6]把培养科研兴趣以拓展学生的思维也纳入了思政教育的范畴,这对于拓展化学实验课程思政的范围及操作方式提供了很好的启示。
考虑到课程思政的重要性,在本院2019、2020及2021级化学专业本科生第一次进实验室时,我们进行了关于无机化学实验的课程思政必要性的问卷调查(表 1)。调查发现,所有学生一致认同“科学家是有国界的”,但是他们相当一部分人对化学实验课程要不要进行思政教育却是有疑惑的,甚至超过10%的学生并不支持对化学课程进行思政教育。同时,所有学生一致认同思政教育不能仅仅靠说教。进一步调查还发现,如果在实验课程中进行思政教育,学生都希望思政教育具有明显的多样性,能贴近专业的具体内容而且具有好的可操作性。这些说明在对学生进行思政教育时,课程思政的形式和方式方法需要与时俱进。
表1 无机化学实验课程思政的必要性调查a
| 问题 | 2019级(44人) | 2020级(50人) | 2021级(35人) | ||||||||
| 支持 | 可能 | 不支持 | 支持 | 可能 | 不支持 | 支持 | 可能 | 不支持 | |||
| 科学家是有国界的 | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 化学实验课程要不要思政教育? | 38.8% | 49.9% | 11.3% | 46.0% | 42.0% | 12.0% | 45.8% | 42.7% | 11.5% | ||
| 思政教育能不能仅仅靠说教? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 思政教育要不要贴近专业具体内容? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验课程中思政教育要不要多样性? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验课程中思政教育要不要有可操作性? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
a人数按回收的调查问卷数目统计
2 课程思政教学设计与实践
2.1 基于OBE的无机化学实验思政教学目标设计
基于OBE理念的“反向设计、正向实施”原则及化学类专业培养目标与培养方案的需求,无机化学实验课程需满足“德育目标”“认知目标”“能力目标”及“发展目标”四个维度的要求。因此,为了拓展思政元素的多样性及提升化学专业的学生主体参与性,无机化学实验课程思政也从这四个维度予以考虑,不再局限于课前的宣讲,而是把思政内容贯穿于整个实验过程之中。
如图 1所示,德育目标主要从国内外化学史及化学家的事迹出发,对比讲述近代以来我国近代化学的发展情况,与先进国家的巨大差距,努力激发并培养学生的爱国主义情怀,增强民族自信心与自豪感,引导学生培养崇高的职业道德并提升社会责任感、使学生树立正确的“三观”与化学思维;认知目标主要从化学实验实际防止污染等出发,避免养成“随意处置药品”的习惯与“量大出结果”的心态,贴合当今绿色发展理念,提倡勤俭节约风气,努力在学生心中建立生态文明思维及培养艰苦奋斗的作风;能力目标主要从实验操作技能训练出发,介绍国内外当代化学家的严谨实验,从中发现很多化学规律、从实验误差数据中发现新元素等,努力锻炼学生严谨细致的作风和科学工匠精神,激发学生的科研兴趣,在实验过程中培养思维,努力做到理论联系实际,从而提升学生发现问题、分析问题和解决问题的能力;发展目标主要从学生学习氛围出发,培养团队协作意识,拓展专业思维视野,培养终身学习和自我发展创新的意识和精神。
图1
基于以上四个维度的目标,针对2019、2020及2021级化学专业本科生,我们也进行了关于无机化学实验课程思政实施需求的问卷调查(表 2)。调查发现,针对德育目标,学生普遍认为讲故事有益于思政内容,但是期望相关的化学故事能做到与时俱进;针对认知目标,学生普遍认为实验操作要激发学生的兴趣与主动参与性,同时全部都觉得要考虑环境问题,但是针对药品用量问题却产生了明显的疑虑;针对能力目标,学生一致认为实验操作要考虑联系书本上的理论知识,同时实验操作要严谨细致;针对发展目标,学生一致认为实验操作要考虑团队合作,但是却普遍对提升自己发现问题的能力信心不足,觉得需要训练培养才能完成创新需求。这些调研结果充分说明在实验中厚植思政内容是大有可为的。
表2 无机化学实验课程思政的实施需求调查a
| 问题 | 2019级(44人) | 2020级(50人) | 2021级(35人) | ||||||||
| 需要 | 可能 | 不需要 | 需要 | 可能 | 不需要 | 需要 | 可能 | 不需要 | |||
| 讲化学故事是否有益于思政内容? | 93.1% | 6.9% | 0.0% | 92.0% | 8.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 思政的化学故事要不要与时俱进? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 96.0% | 4.0% | 0.0% | 97.1% | 2.9% | 0.0% | ||
| 要不要激发学生的兴趣与主动参与性? | 79.6% | 18.1% | 2.3% | 88.0% | 12.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验过程中要不要考虑环境问题? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验过程为出结果,要不要考虑药品多量? | 8.5% | 85.1% | 3.1% | 54.0% | 30.0% | 16.0% | 14.3% | 48.6% | 37.1% | ||
| 实验操作中要不要考虑理论联系实际? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验操作中严谨细致要不要注重? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验是练自己技能的,要不要考虑团队? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
| 实验操作中你会不会主动去发现问题? | 6.8% | 36.3% | 56.9% | 8.0% | 40.0% | 52.0% | 8.5% | 57.1% | 34.4% | ||
| 发展创新要不要大量技能技巧训练? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | ||
a人数按回收的调查问卷数目统计
2.2 基于OBE的无机化学实验思政教学内容设计
无机化学实验课程的实验可分为基础操作、实验制备及数据测定三个系列。我们也从这三个系列进行思政教学内容设计以融入教学。我们针对不同系列无机化学实验整理出了相应思政教学内容,并列出了系列相应的考核评价方式方法(表 3)。
表3 无机化学实验思政元素教学内容设计
| 组别 | 实验名称 | 思政元素 | 思政教学内容融入点 | 考核评价方式方法 |
| 基础操作系列 | 仪器的认领、洗涤、安全教育;灯的使用和玻璃管的简单加工;溶液的配制;滴定分析的基本练习 | 德育目标 | 实验课程的重要性、联系学生就业以及职业需求;国产仪器的从无到有,A股上市化学仪器与试剂公司增多;中国高纯度、高精度仪器,试剂与药品产品的发展与国外企业的围追堵截及国内反制(以中国领先全球数十年的非线性光学晶体材料为例、华为近三年多的境遇) | 分组讨论、总结;课后查阅相关纪实新闻、图片、视频 |
| 认知目标 | 结合“绿水青山就是金山银山”的发展理念进行环境保护宣讲;洗涤方式及洗涤废液的排放;玻璃废弃物及溶液等的排放;酒精及药品的用量与安全 | |||
| 能力目标 | 从2018、2019和2021年三起国内大学实验室安全事故说起实验操作的严谨细致作风问题;洗涤仪器、玻璃管加工、溶液的配制及滴定操作过程的细节与技巧的训练、基于操作技巧及玻璃管产品效果的竞争与对比 | 实验具体细节操作与操控;产品的竞比与激励;实验报告与评讲 | ||
| 发展目标 | 实验的分组与搭配协作;洗涤仪器、玻璃管加工、溶液的配制及滴定操作的技巧总结与提高,当代仪器的最新研发进展与自动化 | 分组讨论与分享;实验细节操控及总结;实验报告与评讲 | ||
| 实验制备系列 | 从海盐制备试剂级氯化钠;氢气的制备及氧化铜的还原、磺基水杨酸合铁的组成及其稳定常数的测定 | 德育目标 | 古代制盐发展史及盐铁专营制度;侯德榜人物事迹;铸造青铜器、铜钱,酿造,冶炼黄铜、白铜及“水法炼铜”,以及民国时期连火柴、铁器都被称为“洋火、洋铁”的名字的故事;讲解水杨酸的发现到阿司匹林到抗日战争中日本对国内阿司匹林的控制及中国的反控制斗争等;炼钢现状、铁矿石进口及与澳大利亚近两年多的对立斗争 | 分组讨论、总结;课前与课后查阅相关历史文献、纪实新闻、图片、视频 |
| 认知目标 | 从药品的用量说到实验产品的产率问题及废液的排放问题;氢气的泄露与安全;酒精的用量与安全;环境保护的持续宣讲 | |||
| 能力目标 | 氯化钠的提纯、氢气的制备、氧化铜的还原及磺基水杨酸合铁合成的各个步骤的细节与技巧的训练、基于初始用量、实验现象观测、最终产率及产品品相的竞比。芯片制造中高纯度氢氟酸制备的细节要求及芯片蚀刻的7 nm与国内14 nm细节问题 | 实验具体细节操作与操控;产品的竞比与激励;实验报告与评讲 | ||
| 发展目标 | 实验的分组与搭配协作;实验现象的监测,特别是制备步骤难点的发现与主动解决、原理分析;实验制备步骤的技巧总结与提高 | 分组讨论与分享;制备细节操控及总结;实验报告与评讲 | ||
| 数据测定系列 | 醋酸电离度和电离常数的测定-pH计的使用、磺基水杨酸合铁的组成及其稳定常数的测定、化学反应速率和活化能的测定;I3− = I− + I2平衡常数的测定 | 德育目标 | 我国醋业的发展史及盐铁专营制度;我国碘盐的历史、缺碘与富碘的病例;化学平衡、活化能的发展史与中国科学家的贡献 | 分组讨论、总结;课前与课后查阅相关历史文献、纪实新闻、图片、视频 |
| 认知目标 | 从常规实验–半微量实验–微量实验–痕量实验的发展说起现在检测手段的进步;从美国登月后月壤的分配及中国登月后月壤的获取讲起说明药品的用量问题并不一定影响测定结果;环境保护的持续宣讲。导弹及神舟系列导航系统中数据测定的精度对导航的偏差问题 | |||
| 能力目标 | 导弹及神舟系列导航系统中数据测定的精度对导航的偏差问题。各个实验的具体测定步骤的细节与技巧的训练、测定过程实验现象及最终测定结果的竞比 | 实验具体细节操作与操控;产品的竞比与激励;实验报告与评讲 | ||
| 发展目标 | 实验的分组与搭配协作;实验现象的监测,特别是测定步骤难点的发现与主动解决、原理分析;实验测定步骤的技巧总结与提高。对半微量及微量测定实验的挑战 | 分组讨论与分享;测定细节操控及总结;实验报告与评讲 |
2.3 无机化学实验的思政教学实践
目前,我们已完成了对2019及2020级化学专业本科生无机化学实验思政内容教学的实践,在对前两次实践优化的基础上,对2021级学生的教学实践正准备展开。具体实施采取图 2所示方法进行。
图2
所有的思政教学过程都立足于“以学生学习成长为中心”的教学理念,以学生的需求为授课原则,强化学生在教学过程中的主体地位,将思政元素有机融入课前预习、实验讲解、实验实操以及课后实验报告的各个环节。
基于前期实验与思政内容的整合,主要以案例分析的方式去完成“德育目标”与“认知目标”的OBE需求;在实验实操及课后总结中完成“能力目标”与“发展目标”的OBE需求。不管是案例分析还是实验实操,都充分发挥教师的引导作用,积极调动学生主动性,使学生参与到整个思政教学的过程中。
对于“德育目标”与“认知目标”,除了与时俱进的思政内容的宣讲以外,我们更加注重学生自主发现及对相关内容的学习与讨论,课后查阅相关纪实新闻、图片、视频等并予以总结,以课程论文的形式纳入平时成绩管理,从而有效地避免枯燥的说教;对于“能力目标”与“发展目标”,除了具体实验细节的操控与训练外,我们还注重学生实验的相互竞争与对比,以在竞比中使学生获得满足;在讨论和分享实验细节与技巧等的同时让学生在实验报告最后的“思考与讨论”部分予以总结,教师下次课前予以评讲,从而全面提升学生对已知及未知实验的信心及严谨细致的作风等。
2.4 无机化学实验课程思政教学评价机制
我们在充分尊重学生意愿并直接参与的情况下优化了无机化学实验的课程考核评价方案,在实验考核评价的各个环节均融入了思政内容的考核。基于化学类专业培养目标与培养方案的需求,目前我院无机化学实验课程考核评价分为课堂实训、课外实训以及期末实操的实践考试三大块(表 4)。
表4 无机化学实验课程总评成绩考核评价方案
| 成绩构成 | 所占比例 | 评分细则 | 思政考评 |
| 课外实训 | 20% | 实验预习报告与实验报告 | 课程论文与实验心得体会 |
| 课堂实训 | 20% | 考勤、课堂提问与实验操作规范 | 分组讨论与操作竞比 |
| 期末实操 | 60% | 器材准备与整理、实验设计、实验实施与实验习惯 | 思政问答 |
因此,在新的考核评价方案中把思政内容充分融入这三大块。对于课外实训,每次实验报告增加“心得体会”部分,对于典型案例采用课程论文的形式予以考评;对于课堂实训,对于典型案例拟增加分组讨论环节,每次实验操作过程增加操作竞比环节,实验实操结束后予以现场回顾,并在实验报告中予以总结,然后评比竞比等级;对于期末实操考试,增加思政问答环节。
对于实验竞比的过程,在每次实验前教师宣布竞比要求,实验过程中教师不仅现场予以指导,还实时监测学生实验实操;学生实验操作结束后先对比实验结果,然后学生现场根据实验结果回忆实验操作情况,从而找出由于哪些操作不当或观察不够仔细造成实验结果不理想,并在实验报告中予以总结。基于前面的监测和学生回顾与总结,最后评定竞比等级。比如,“从海盐制备试剂级氯化钠”实验中,预设的竞比原则为:1) 实验操作的规范性;2) 实验步骤的准确性;3) 实验现象的观察及对实验现象描述的翔实性;4) 实验产品NaCl晶体的品相;5) 实验产品的产率;6) 同学间的配合度。教师现场除了指导学生过滤、蒸发和结晶等重点操作的各个要点,还基于竞比原则实时监测学生实验实操,实验结束后分组让学生讨论实验实操的内容,分析各种原因。实验结束后基于实验报告的总结予以综合评定竞比等级。
另外,在每次课程结束后,对学习者及教学者进行了调研访问,收集了教学效果评价及改进方向,针对存在的问题及时进行教学内容及教学方法的修正,同时更新课程思政教学内容融入点,以便下一年度继续推进并完善基于OBE理念的无机化学实验课程思政的教学实践。
2.5 无机化学实验课程思政教学效果研究
为检验无机化学实验课程的思政教学效果,在2019及2020级化学专业本科生完成无机化学实验课程后,我们也分别进行了关于无机化学实验课程思政的实施效果的问卷调查(表 5)。调查发现,本实验课程的思政教学取得了良好的效果。针对德育目标和认知目标,学生普遍反映本实验课程的思政教育做到了与时俱进,自己参与思政的积极性得到了显著提高;同时学生纷纷表示通过思政教育,显著提升了自己的环保意识,已经开始关注实验过程中药品的用量问题。针对能力目标和发展目标,相当一部分学生都已经有了明显的意识与想法。
表5 无机化学实验课程思政的效果调查a
| 问题 | 2019级(42人) | 2020级(46人) | |||||
| 很好 | 较好 | 一般 | 很好 | 较好 | 一般 | ||
| 实验课程的思政教育有没有与时俱进? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | |
| 你有没有主动参与相关的思政内容的讨论与总结? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | |
| 实验课程中你有没有逐渐加强环保意识? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | |
| 后期实验中你有没有考虑减少药品用量? | 36.4% | 47.7% | 15.9% | 54.0% | 28.0% | 18.0% | |
| 实验课程中你有没有逐渐变得严谨细致? | 31.8% | 52.3% | 15.9% | 38.0% | 24.0% | 38.0% | |
| 实验中有没有主动发现问题,并尝试自己或团队解决? | 29.5% | 36.3% | 34.2% | 36.0% | 34.0% | 30.0% | |
| 分组与团队协作对自己实验技能提高有没有帮助? | 86.4% | 13.6% | 0.0% | 78.0% | 22.0% | 0.0% | |
| 对以后未知的实验你有没有提升信心? | 79.6% | 20.4% | 0.0% | 82.0% | 28.0% | 0.0% | |
| 自己在实验课程的思政教育中有没有收获? | 100.0% | 0.0% | 0.0% | 100.0% | 0.0% | 0.0% | |
a人数按回收的调查问卷数目统计
3 结语
基于OBE的产出导向理念,我们将课程思政与高校化学类专业的首门实验课程有机结合,构建了无机化学实验课程思政的OBE教学。通过无机化学实验课程思政的OBE教学实践,研究发现:
(1) 有利于避免枯燥的说教,可充分调动学生主观能动性,学生积极参与到课程思政的全过程,提高教师对思政的教学积极性,从而显著提升思政教学效果,以实现课程思政的成果导向教育等;
(2) 有利于拓展思政元素的多样性,在学生心中厚植爱国主义的同时,培养学生严谨作风和科学工匠精神、提倡实验节约以践行生态文明观及艰苦奋斗作风、引导培养崇高的职业道德并提升社会责任感、提升学习氛围并培养团队协作意识、拓展专业思维视野,培养终身学习和自我发展创新意识等,为在大学形成正确的“三观”奠定基础;
(3) 有利于拓展OBE理念的应用范围,把课程思政纳入OBE的实践研究领域,不仅可通过OBE理念提升课程思政的教学效果及拓展思政元素的多样性,更可通过融入课程思政以提升OBE理念的内涵,并进一步促进无机化学实验课程的精品化、共享化。
参考文献
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