1课程的性质和作用
无机化学课程是我校应用化学、化工工艺、生物工程等专业的一门专业基础课,也是大一新生所学的第一门化学课,是学习分析化学、有机化学和物理化学等课程的基础[1]。随着教学体制改革的深入,无机化学课程的课时不断压缩,而课程的教学要求及教学目标却不断提高,课程的内容随着材料科学、生物无机化学等学科的发展也变得越来越丰富,为此,我们针对无机化学的教学目标、教学内容、教学方法、教学手段等进行了一系列研究与改革,以期适应新形势下的培养要求。
2授课对象的分析及教学目标的重新定位
无机化学的授课对象是大学新生,是刚刚从应试教育走出来的思想活跃的群体,学习积极性高,求知欲望强,喜欢钻研问题,但习惯于内容少、练习多的学习模式,他们希望教师把知识讲深讲透,刚学习无机化学课程时,每节课的知识容量大,学生听讲往往容易跟不上教学节奏,由此积累不少问题,最终会影响学习兴趣,产生厌学情绪。针对这种情况,我们在制定教学大纲时,把课程刚开始时的教学容量适度减小,并在首次上课时就强调大学学习和中学学习的不同之处,强调课前预习的必要性,指出大学里面知识的学习仅仅依靠课堂听讲去解决问题是不现实的,为了使学生预习时有的放矢,有所侧重,我们把教学大纲、教学进度、每次课的教学要求及重点难点等电子文档拷贝给学生。我们认为,无机化学课程的教学不应仅仅是强调学生对无机化学知识的掌握,更重要的是通过课程的学习培养学生的自学能力及科学思维能力。在授课的过程中可有意识地渗透学生绿色化学思想[2]、环保意识、工程意识,并为此在教学中精心准备材料,把这些理念融合进课程的教学内容中去。如在讲述碳族元素时,可适当讲述超临界二氧化碳由于无毒、易制取以及在有机反应中溶解能力强、粘度较低等特点而取代传统的有机溶剂在有机合成中的应用,以此说明绿色溶剂的含义;通过蒽醌法与电解法制备过氧化氢的比较,进一步说明绿色化学理念在化工工艺生产中的应用;在讲述离子晶体时,通过讲述影响离子晶体之间熔点的因素并结合一些已应用的离子液体的实例如四氟硼酸盐离子液体说明离子晶体内部离子相互作用力的大小对合成离子液体的指导意义,并对离子液体作为一种绿色溶剂在取代普通溶剂中所体现的优点做一介绍,如对大量无机和有机物质都表现出良好的溶解能力,且具有溶剂和催化剂的双重功能,可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。
3教学内容的重组与优化
无机化学的教学内容主要分为三大块:化学基本原理、物质结构、元素化学,随着课程体系改革的深入,学时不断被压缩,而教材内容却越来越丰富,理论体系越来越完善,要想在有限的课时完成教学目标的要求,有必要对教材的内容进行优化重组。立足于专业够用、深浅适度的原则,我们调查了学生中学化学教材的内容以及后续分析化学、物理化学课程的内容,根据学生专业需要,充分研究每个专业的侧重点,讲授内容更侧重于强调基础、强调应用、强调反映学科理论前沿[3],故在新大纲的制定中对化学基本原理等内容加强了,而对于元素化学特别是主族元素的内容学时大幅删减,这样突出了教学重点,缓解了课堂教学压力,有效地提高了教学质量。如化学平衡的概念及平衡的特点、影响平衡移动的外界因素、氧化还原方程式的配平等内容学生在中学化学中有所学习,在新的教学大纲中对此部分内容只安排非常少的学时供教师在课堂上带领学生复习回顾,对于将要在物理化学教学中重点讲解的热力学第一定律及做功等的计算,在无机化学教学要求中把侧重点放在对公式涵义的介绍及应用,而不是公式的数理推导过程,酸碱平衡中溶液pH值的计算将在分析化学课程中比较系统全面地讨论,故在无机化学课程中略去了两性物质等溶液pH值的计算,简化了对酸碱平衡计算公式的推导。根据新的教学大纲,不同专业之间教学内容根据专业培养目标不再千篇一律,如对于应用化学专业,相对比较重视物质结构的内容,对于化工工艺专业,相对重视热力学等内容,食品与生物工程专业在元素化学教学中加入了人体中的微量元素等内容的教学。
4教学方法的改革
传统的“填鸭式”、“满堂灌”教学模式往往教师讲得口干舌燥,学生听得厌倦乏味,课堂效率很低,已经不适应目前教学要求的需要。为此我们在教学方法上进行了如下改革:(1)巧设问题,引导学生思考。课堂教学中根据教学重点精心设计一两个问题,以问题为切入点,引导学生思考,通过对问题的分析讲解完成知识的传授。如在讲述离子极化时,可首先向学生发问“NaCl和AgCl在水中的溶解能力有什么区别?影响物质溶解度的因素有哪些”,这时学生根据已学知识回答“NaCl是易溶电解质,AgCl是难溶电解质,极性物质溶解于极性溶剂,非极性物质或弱极性物质溶解于非极性溶剂”,接着教师讲述水是极性溶剂,一般的离子型晶体都易溶于水,那么氯化银晶体的结构是否有些偏离离子型晶体,通过设问钠离子和银离子的价电子构型,教师引入离子的电子构型及离子极化的概念,最终向学生解释清楚离子极化的含义及离子极化对物质性质的影响,使学生更加深刻地理解物质结构决定物质性质的含义。通过课堂设问的教学方法,使问题成为知识的纽带,引导学生参与、思考,唤起学生解决问题的欲望,激发学生的探究兴趣,培养学生勤于思考的习惯,同时活跃了课堂气氛,使学生在学习知识的同时有一种解决问题的成就感。(2)理论联系实际。无机化学知识的讲解特别是化学基本原理的内容由于公式繁多、理论抽象,讲课若不与具体实例相结合,往往容易空洞枯燥,可在讲解中结合具体的应用实例去阐述理论的含义及应用。如在讲述沉淀反应的应用时,可以工业废水排放中利用加消石灰+沉淀Cd2+生成Cd(OH)2反应去除Cd2+为例,通过课堂计算说明如何控制溶液的pH值使其排放达到国家标准,从而使学生感受到沉淀溶解平衡理论对于生产实践的指导意义。在教学中要理论紧密联系实际,突出理论服务于实践的思想,使学生对理论的理解变得相对容易,也使学生感受到无机化学理论的魅力和价值。(3)讲授内容要掌握深浅适度。物质结构理论是无机化学的教学重点和难点,其研究内容为微观世界,微观世界的对象看不见,摸不着,学生学习时但凭想象易产生茫然情绪,此部分内容讲授时切忌求深、求全,要根据学生现有的知识基础和理解能力,在讲解中要明确理论的含义,突出理论的应用。如波函数方程及原子轨道函数分布图等的讲解,可为学生简单介绍即可,不必过多讲解原子轨道角度分布图的绘制,在讲解价层电子对互斥理论时,要结合价层电子对理论在分子构型判断中的应用实例,来说明阐述理论的含义。元素化学知识繁琐,在教学中切忌平铺直叙,罗列知识点,教师在讲解同族元素、同周期元素性质递变规律时,引导学生用物质结构理论理解性质递变的原因,讲解化合物的制备反应时,可引导学生热力学理论和动力学理论角度理解反应的可能性和和可行性,教师也可组织可课堂讨论,对知识进行归纳总结,在讲解过程中可通过讲述一些化学生活应用知识以及化学小故事等调动学生学习的兴趣,如明矾在水处理中的应用、陶瓷胚体上的Fe2+可使陶瓷泛青,显得更清澈,EDTA的钙盐可排出人体铅毒、微型电池的构造、人造金刚石的发明等。(4)安排部分内容自学[4]。每次课的教学都要安排部分内容供学生课下自学,可选择那些理解相对比较容易、中学学习时已经有一定基础的内容供学生自学,如叙述性内容、教学大纲要求只做一般了解的内容等,要给出相关的问题,使学生带着问题自学,并且要有相应的检查措施以及考核办法督促学生自学,如在上课时可提问学生与自学内容相关的问题,根据其回答计入平时成绩。通过设置自学内容,可有效培养学生的自学能力,提高学生学习的主动性。
5多种教学手段的综合运用
[5]传统的板书教学与多媒体教学各有所长,传统教学有利于师生之间的互动交流,可留给学生充足的思考时间,便于学生理解消化知识,多媒体教学信息量大,图片丰富、动画逼真,可使一些抽象复杂的知识形象化、具体化、动态化,省去了板书费时费事的麻烦,教学效率较高。无机化学的教学具体采用哪种教学手段,应立足于教学手段为教学目标和教学方法服务的原则,化学热力学及化学平衡知识系统性强,公式运算推导较多,适合采用板书教学,方便学生理解;物质结构部分的内容,适宜采用多媒体教学,可化微观为宏观,化静为动,形象生动地展示原子结构的微观世界以及分子的成键过程,使知识变得更易理解。采用多媒体教学时要考虑学生的承受能力,掌握幻灯片播放节奏,不易速度过快,要注意和学生的互动交流。
6成果与总结
经过三年的无机化学教学改革,无机化学的教学质量得到了长足的提高,教研组一位老师在河南省2010年度教学技能竞赛中获一等奖,被授予“河南省教学标兵”称号,自2010年来,共有8篇教研论文先后发表在国内外重医学论文例文要期刊,学生评教成绩均为优,无机化学课程也于2012年度被立项为学校精品课程建设项目。
作者:黄雪征 程鹏 单位:南阳理工学院土木工程学院