时间:2024-07-28
张素玲,边月颖,刘子璇,王春杰,魏 磊,陈 钰,卢艳红
(1 廊坊师范学院化学与材料科学学院,河北 廊坊 065000;2 廊坊市第八高级中学,河北 廊坊 065000)
2014年9月,国务院颁发了《关于深化考试招生制度改革的实施意见》,这是自高考恢复后最系统、最深刻、最全面的新一轮的高考改革。新高考体制不再按文理分科,而是变成“3+3”或“3+1+2”的模式,高校则按专业对考生的选考科目提出相应报考要求。浙江和上海是最早实施此项政策的城市,随后在北京,天津等地区也开始实施此项政策,2019年河北、广东等八个省市第三批发布了高考综合改革方案,2021年参加高考的考生总成绩由语文、数学、外语各150分和3门选考科目各100分的总成绩组成。大学教育是在高中结束之后进行的专业教育,其目的是培养高等专业人才。教育具有连续性,高中课程知识为大学专业课程的基石,高中化学新课程标准的实施和新高考体制的改革必然会对大学阶段专业的教与学产生一定的影响[1]。与此同时,2019年,教育部启动实施一流本科专业建设和一流本科课程建设的“双万计划”,即“金专”和“金课”,这是新时代新形势下实现高等教育内涵式发展的重要举措和落脚点。打造“金课”是提高教育教学质量和人才培养水平的重要举措[2]。《无机化学》课程是化学相关专业学生进入大学开始学习的第一门专业基础课程,其与高中化学的衔接也最为紧密,如何兼顾学生知识发展的阶段性和连续性,确保高中知识与大学内容的有效衔接,建设一流课程,提高人才培养质量是当前化学教师需要深入思考和解决的问题[3-4]。
新高考改革背景下,学生可依照自己兴趣、特长、未来的职业规划等进行选科,是尊重学生,有利于人才培养的一种表现。这种教育模式让学生拥有主动权,根据自己的学习能力和兴趣确定学习科目,报考大学时由学校导向变为专业导向,就读学校的专业一定是考生志愿中的选择,实现考生对于未来专业的规划。化学学科作为自然科学的重要学科,它是化学类、材料类、环境类、医学、农学、能源、生物学等专业的选考科目,在《教育部指引》中有62%的专业将化学列为了选考科目。与旧高考体系不同,只有选修化学的学生才有资格报考限考化学的相关专业,这部分选考化学学生高中阶段学习的化学知识是一致的,知识储备水平相近,这将有利于大学教师统一开展教学工作,有利于不同阶段交叉知识的过渡,顺利完成高中阶段化学内容到大学无机化学课程内容的衔接和延伸[5]。例如氧化还原反应是一大类重要的化学反应,在生活生产中有着广泛的应用,贯穿着中学化学的始终[6]。进入大学之后,学生仍要学习氧化还原反应,进行更深度,更具有专业性的知识延伸并要学会应用知识,设计电源及调控电势等,因此避免重复高中知识并做好知识衔接对学生的学习效果及效率尤为重要。
现阶段高中阶段的教学目标仍是以服务于高考为主,尤其是城镇高中。因此以完成试卷的测试几乎成为了唯一的评价手段,而测试成绩也就是试卷成绩就做为了评价学生水平和教师水平的重要指标。试卷测验能够在一定程度上反应出学生学习状态,但对于以实验为理论基础的化学学科,在高中阶段几乎没有实验课程,无法考察出学生的实验技能水平,学生只会纸上谈兵。而大学阶段的教学目标是为了培养专业型人才,培养具有创新性的应用型人才在教学中要注重综合能力的培养,因此评价指标既有必考科目的试卷成绩也有选修科目的测试成绩,而实验是贯穿于整个大学阶段的必修课程,其成绩更是作为每学期的考核成绩之一。因此大学评价体系是对学生综合素质和能力的评价。
高中化学和大学无机化学是密切关联的,大学化学知识的专业性、深入性应该在中学知识的基础上循序渐进。新高考体制下京津冀地区化学教材选用2019年人教版高中化学课本,其必修一和必修二的面授对象为全体学生,完成学习后进行合格性考试。选择性必修一《化学反应原理》、二《物质结构与性质》、三《有机化学基础》为新模式下选考化学学科同学进行深入学习,高考时作为等级性考试内容。其中主要涉及氧化还原反应内容章节见表1[7-8]。大学无机化学以高等教育出版社出版的国家级精品教材吉林大学等校合编的《无机化学》(第4版)为研究对象,对化学原理中相关氧化还原反应的教学内容进行了对比分析[9],对比结果见表2。
表2 高中化学氧化还原反应与大学无机化学氧化还原反应知识点的比较
由表1和表2内容可知,大学无机化学既有对高中化学知识的传承也有对知识点内涵与外延的阐述,某些与高中化学教材中的知识点概念是完全不同的,有些知识点从内涵到外延发生改变的衔接方式可以称为“颠覆式”[10-11]。例如在中学,氧化还原反应中的得失电子数就是化合价,而在大学无机化学中否定了中学阶段的化合价概念,提出了氧化数的概念,化合价需考虑物质的成键和结构。氧化还原反应的定义也变成用氧化数的改变来定义取代化合价升降的定义。有些知识点两个阶段是密切联系,统一于事物的本质,但采用不同的解决问题方法。氧化还原反应的实质是电子的转移,反应方程式的配平原则不管何时都是得失电子总数相等,而中学使用的是双线桥法,无机化学在双线桥的基础上提出了离子电子法,对不同的反应配平时选择的方法不同将会导致学生配平的速度和准确度。
还有一部分内容不体现知识的衔接,而是对同一问题的更科学的阐述。例如在中学一般用金属活动性顺序表判断原电池的正负极,大学无机化学中使用电极电势的高低进行判断,因为很多状态下金属活动性顺序表已经不再适用,例如一些高温非水溶液反应体系。因此对于中学未涉及的电池电动势、电极电势,能斯特方程及相关计算这些知识较难理解,知识跨度较大。
2.3.1 教学理念和教学目标的差异
高中化学教师为了提高高考时的选拔性测试成绩,教学目标主要侧重于知识目标,在教学过程中通过让学生做大量的习题来掌握巩固所学知识,教会学生解题方法,提高学生对知识的应试能力。大学阶段更强调的是教会学生学习,提高学习能力,大学化学教师的教学目标是培养专业应用型及技能型高级人才,在注重学生专业基础知识掌握的基础上,更加注重学生综合能力的培养。
2.3.2 教学方式的差异
高中教师一般采用讲练结合的方式,先讲授知识内容,然后让学生做大量的习题来掌握知识点,而对于实验相关知识几乎没有实验学习过程,主要是理论分析。例如大部分的高中化学教师知识衔接意识淡薄,在讲授氧化还原反应时并不会关注大学有关氧化还原反应的内容,反而是在现有的氧化还原反应基础上拓展一些其他内容,以便增强学生对知识的理解和掌握。
对于大学教学,课时紧张,导致每节课的授课内容非常饱满,授课速度快,很多大学教师在授课时并未了解高中化学教材,不清楚高中化学新课程标准,一般都是通过与学生交流来了解学生现有的知识水平,对学生现有知识认知水平进行判断时会存在偏差,导致大学无机化学教师不能将一些交叠性的知识点统一起来。其次,大学无机化学氧化还原反应仅设置第十章一个章节,内容多,课时短,大学教师通常采用教师多媒体讲授法,与高中最大的不同之处在于大学无机化学课程学习中没有让学生做大量的练习题即刷题的过程,作业一般只有5-8道题,其它习题不做强制性要求,由学生自主练习。
首先在高中阶段和大学阶段的学习驱动力不同,引起心理的变化。为了高考的选拔中性考试高中阶段即使学生没有学习兴趣也会被动的学习,能够对知识点反复练习掌握。而进入大学后一部分同学对于大学无机化学的学习兴趣不高,缺乏求知欲,很难在没有教师督促的情况下做到主动学习。再加上课程进度较快,部分同学对于知识点理解不透彻,有了畏难心理后丧失学习动力。
其次学习和生活环境的改变,每个学生自我管理能力的差异,使得呈现有不同的适应状态。高中阶段以封闭式的学习环境为主,进入校园是不允许携带电子设备的,同时每节课都有老师讲授指导学习,学生的心理简单,只有学习这一件事情。大学阶段是半社会环境,大多数高校是开放式的,学生进入高校后人手一部手机,信息开放,同时大学社团活动非常多,要综合发展多方锻炼,很多学生热衷于社团活动;而课下也再没有老师监督学习,没有大量的时间去刷题,这时候能不能管理好自己的时间和精力对学习专业课程有很大的影响,也就需要摸索适合自己的学习方法。
新课标的实施和新高考改革,对教师们提出了更高的要求。对于高中教师,在教学中应强化为大学培养基础人才的意识,大学教师则是要有高效培养专业人才的意识。高中和大学化学教师应多向交流,对彼此的教学方式、教学理念、教学内容等进行探讨,寻找和建立教学衔接的契合点,在授课过程中体现知识的衔接性和发展性。高中化学教师要在课堂上适当拓展一些大学无机化学原理中的知识,有助于学生对此部分知识更好的理解和掌握。大学无机化学教师在讲授前,可通过问卷调查或访问高中化学教师来了解学生已有的知识水平,帮助学生更快地适应大学无机化学的学习,并与高中的化学知识建立起联系,构建完整的知识体系。例如化学反应方程式的配平是要求掌握的重要知识点,反应本质涉及到电子的转移属于微观世界的变化,很难理解,高中化学教师教授的是双线桥和单线桥法来配平,通过化合价变化来配平方程式,但要适时点出大学无机化学中的化合价有别于此阶段的化合价进而与大学知识点建立起联系。大学教师则要在中学化合价的概念基础上讲授氧化数变化的实质,这样既增加了两阶段的教育衔接,又使学生们可以更好地理解掌握氧化还原反应的实质。
由于新高考和化学新课标准的推行,高中阶段也不断更新教材,而大学教材的主体内容几个版本下来几乎没有首先改变,因此大学课本的再编工作应考虑高中知识内容及体系的变化,应注重与中学教材知识内容和结构的衔接。其次在具体教学内容安排上要做到在高中化学知识的基础上进行学习,要对重复性知识内容的讲授进行删除,做好内容衔接的设计。通过分析2020年全国卷Ⅰ理科综合化学部分的第27题有关氧化还原的高考题,能够很清晰的看到两个阶段教学内容的衔接契合点。
27.为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题:
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.110 mol·L-1FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、________。
(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率应尽可能地相近。盐桥中应选择________作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02 mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=________。
(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为____________,铁电极的电极反应式为________________。因此,验证了Fe2+氧化性小于________,还原性小于____________。
不难发现考核知识点范围大,信息量足,有些高中化学知识同样也是无机化学中的内容,这样要在其中找到知识的衔接点,这样的内容在大学阶段讲授的时候相同概念不重复,重点阐述差异性并进行延伸。第(1)小题有关实验操作,高中阶段只是理论分析,纸上谈兵,而大学阶段则重点在进行相关的实验训练,更注重实践能力。第(2)小题有关原电池组成中的盐桥,中学只需学会如何选择盐桥,大学无机化学课程要求掌握盐桥的作用机理和选择原理;第(4)小题是高中阶段的基础计算,根据反应的计量关系进行浓度计算,大学无机化学关于这部分知识的重点是电极电势的计算和能斯特方程的应用。第(5)小题例如电极反应式的书写,氧化还原性的比较,这部分内容是基础知识,两个阶段都需要熟练掌握。
通过分析可知,大学教师如果清楚当前阶段的考核目标和知识范畴,就可以在授课时对讲授的内容充分讲解并进行合理的衔接设计。大学阶段对于衔接性重复较多的内容,应该进行删减或利用线上资源学生课下自学,而那些内容的深度和广度上跨度较大的设置为学习重点难点进行学习,确保知识层次是符合学生认知、心理发展特点的,从而可以帮助学生发展科学的逻辑思维能力,进而感悟科学是不断发展和探究的过程。
在当前教学资源丰富,教学手段多样化的时代,如何组织课堂、管理课堂、设计教学对教学效果很关键。教师应考虑学生的年龄、知识背景,也要考虑课堂实施的可行性。高中教师和大学教师的教学思路和课堂设计要符合两个阶段的特点和目标的。
以碳单质的讲授为例。首先课堂设计时都需要激发学生兴趣。高中课堂教师可以直接展示图片或实物,当学生看到铅笔、金刚石钻头、钻石等精美图片时就既兴奋又惊讶,此时教师提出问题这些物质有无联系?提出问题,引发学生的思考。答案是肯定的,那木炭,钻石都是碳构成,为什么有不同的外观,有的耀眼夺目,而有的黝黑无华?其价格为何有天壤之别?而大学阶段则可以用任务驱动法,提前布置任务,让学生找到不同形态的碳单质,将图片和查阅到的相关知识分组展示,激发学习动力;还可以利用网络教学平台发布视频和学习资料让学生自主学习一些内容。然后教师对主体教学内容进行详细阐述,高中阶段讲解碳的同素异形体主要有金刚石、石墨,结构不同性质不同,在大学无机化学的课堂设计中,重点仍以金刚石和石墨为主,但要有知识的拓展,如新型结构碳——富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔等,并联系到当前科学研究热点如碳材料在能源领域的应用。二个阶段都统一于它们的不同性质是由微观结构的不同所决定的。
分析完知识点后进行有效迁移和诱导,培养学生化学人格。提出问题,即使均是由碳构成,但在一定条件下,石墨可以转化成金钢石,如何转化?这是化学热力学的研究内容,很好的为化学热力学打下伏笔。情感迁移,如何利用物质的性质简单实用的鉴定真假钻石呢?让学生学会利用化学知识,体会到化学的用武之地,更加热爱化学。
学生进入一个新的学习阶段后,面对陌生的学习环境以及化学内容难度加深的情况,大都会出现学习积极性不高等现象。针对此类现象应在授课时有意识的采取一些激发学生的兴趣方法。例如针对电池正负极的判断可以在课下创建化学兴趣小组,每周进行一次,学生可以在课上说一下自己了解的前沿的化学电池,尝试判断其正负极,提高学生的参与度;在讲授原电池和电解池的电极反应式之前,教师可以将有关电池的实验视频,放到学习通课程平台,学生课下观看,将自学过程与学生的平时成绩相联系,这样既保证学生在已有的基础上对新知识进行同化,也刺激了学习热情。
基于创新人才的培养目标,学生的自学能力、解决问题的能力以及新知识的应用能力都有待提高,教师不仅要讲授知识同时也要传授学习知识的能力,学生在遇见问题时能够给与指导如何去思考问题和自主探寻问题,避免直接灌输,加强资料查阅和参考书的使用,学会和同学团结合作,共同探讨解决问题,增强团队合作意识。因此大学阶段要转变学习方法,通过做大量题或者单纯记忆来强化所学内容的学习方法已不再适用,要根据自身特点找到适合自己的学习方法。例如有关氧化还原反应方程式的配平,对于同一个反应应用高中方法和无机化学新方法同时完成,通过对比大量反应,分析总结不同方法的特点和实用性,找到自己擅长的配平方法,做到快速、准确的配平。
在新课标开始实施和新高考改革的教育背景下,为了给国家人才的培养提供优质的教育,作为一名教师必须肩负起把握高中化学的变化,实现高中化学与大学无机化学的衔接,保证化学课程的延续性和统一性。高中化学应以基础知识和基本理论学习为主,而不是一味地追求试题的难度、深度、弯度。大学无机化学则以知识的延伸和应用为引领,激发学生热爱化学,致力于专业研究。为加强高中与大学两阶段的教育衔接,需要教师主导,将教学衔接策略应用在教师的“教”和学生的“学”两个方面,才能减少衔接脱节现象的发生,从而发挥出对未来人才培养的重要作用。
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