物理专业普通化学课程教学改革初探

张小岗

(中国人民大学理学院化学系 北京 100872)

普通化学作为化学学科中最基础的课程，在学生掌握必要的基础化学理论和基本技能方面发挥着重要的作用。两年来，笔者在中国人民大学理学院物理系普通化学的教学实践中深刻体会到：只有针对专业特点来确定课程的主线，才能在有限的学时内完成普通化学的基本原理和理论的教学，并使学生能用所学的理论分析化学现象，进行化学计算，实现普通化学课程的教学目标。针对专业特点确立课程主线，无论是对于教师讲授还是学生学习，都将使重点更为突出，学生更能筛选出与专业学习有密切联系的知识，加以掌握和应用，从而取得更好的教学效果。

普通化学课程主要是对刚进入大学的大一学生介绍化学在自然科学体系中的地位及其与其他自然科学、技术科学分支之间的联系、作用和交叉。结合物理专业的特点和要求来看，在教学内容上，应当以化学理论为主线，将基础化学理论始终贯穿于物质的状态、化学热力学与动力学、四大平衡、元素化学的教学中；在教学方法上，可使用多媒体课件+粉笔+黑板+课堂互动的模式，强化教学过程的信息量；在教学中可把一些化学的最新发展以及化学新技术和新方法不断加入到相关的章节中。下面介绍具体的教改思路及内容。

1 将化学发展史简要介绍给学生

在普通化学课程的绪论中，应将化学发展过程中的标志性发展阶段向学生系统介绍，使学生对化学的过去、现在和未来有一个总体的把握；将重大的化学发现、化学学科的前沿、诺贝尔化学奖得主的贡献等融入化学原理的有关章节中。例如，在讲解化学动力学基础时，除了完成动力学基本概念的介绍，还结合基本概念对1986年诺贝尔化学奖获得者李远哲在化学动力学、动态学、分子束及光化学方面的贡献进行介绍。李远哲是如何将分子束方法发展为一种研究化学反应的通用工具；又是如何利用由李远哲和Herschebach博士所设计的分子束碰撞器和离子束碰撞器，深入了解各种化学反应的每一个阶段过程，使人们能在分子水平上研究化学反应的每一个阶段过程以及化学反应所出现的各种状态，从而为人工控制化学反应的方向和过程提供新的前景。在讲授化学键与分子结构一章时，应注重化学理论的形成和背景的介绍。例如，Robert Sanderson Mulliken等在1928年提出了分子轨道理论，将分子看成一个整体，认为分子轨道由原子轨道组成；1952年又用量子力学理论来阐明原子结合成分子时的电子轨道，进一步发展了分子轨道理论；分子轨道理论对于处理多原子π键体系，解释离域效应和诱导效应等方面的问题都能更好地反映客观实际，可解决价键理论所不能解决的问题。通过这种方法的教学，可激发学生的学习兴趣，启发学生主动思考，增强学生的创新意识。

2 注重科学研究对教学的促进作用

将化学相关学科的最新科研成果与普通化学的有关内容结合起来，作为新知识介绍给学生。新世纪的大学生应当具有较宽的知识面，才能更好地适应时代和社会发展的需求。随着科学技术的发展，普通化学的基础性尤其显得重要。自组织系统，作为物理和化学的热点研究领域正在受到人们越来越多的关注。自组织研究的目的之一是在复杂系统中寻求平衡。在复杂系统中，自组织学科正在发挥日益重要的作用，在这里，材料、方法和专业领域之间的界限已经被彻底打破。由于“软物质”具有更多自由度，而且结构成分间存在微弱的相互作用，因此在物质研究领域将可能产生丰富的新现象。普通化学的教学必须面对这些新的变化。如在普通化学规范化教学大纲的框架下，将化学前沿知识和公众关心的化学热点问题渗透在教学中，将有助于学生了解化学的发展前景，更能显示出普通化学的活力。笔者在给物理系学生讲授普通化学课程时，将环保方面的知识，水污染及其防治，大气污染，臭氧空洞的形成，化学模拟生物固氮，新一代微电子显影、蚀刻和清洗技术，新能源的开发和利用，新型材料应用，基于分子、原子结构原理的现代分析仪器简介等知识融入相关的章节中。要做到这些，就要求教师除了有较高的科学素养之外，还需要更加关注学科的发展及新知识的应用，了解交叉学科。普通化学课程的目标不仅是要系统增加学生的化学基础知识，更应当注重学生科学素养和科学思维方法的培养，特别是化学研究方法论的培养。这样的普通化学课程,有助于从化学学科的角度培养学生的创新意识、创新思想和创新能力，使普通化学从教知识调整到教方法。

3 根据专业特点进行课程设计

在保持普通化学教学基本内容和课程结构的前提下，对课程的深度和广度进行有效设计。结合物理系学科背景特点，在对整个课程内容(化学原理、化学理论和元素化学)进行梳理的基础上，优化重组教学内容，提炼出必须掌握和一般了解的内容，使学生能更有效地掌握基本教学内容。普通化学的讲授主要从宏观和微观两个方面来展开：在宏观方面，以能量为主线，通过计算化学反应的能量变化，判断化学反应的方向、程度和反应速度；在微观方面，认识各种化学键理论以及分子组成、结构、性质和变化规律。利用宏观和微观两方面获得的理论知识，分析元素及其化合物的结构、性质和化学反应。针对物理专业的特点，我们将普通化学的教学重点放在化学理论上，引导学生运用所学的化学理论分析化学现象和化学知识，重点突出在化学理论指导下的元素及化合物性质的描述，避免学生靠死记硬背的方法来掌握元素化学的知识。物理系学生应重视源头分析，因此，课程的教学要特别避免简单给结论的方法，而要加强对结论获取过程的科学思想的分析、推理(推导)和源头的阐述，使学生从思考中得到正确结论。在课程实践中，我们将物理化学课程才涉及的一些理论推导，如化学热力学、化学动力学以及统计热力学部分的推导引入普通化学的相关教学内容中，以使物理专业学生真正感觉到化学理论推演的魅力。

4 正确处理好课堂教学和课外学习的关系

在课堂教学中，采用板书和多媒体相结合的教学方式。对于理论推导以及条理性较强的内容讲解，主要采用板书的形式。多媒体课件教学可以给学生营造一个立体的、全面的、动态的学习氛围,充分调动学生的学习主动性。结合教材内容选择一些形象生动、效果鲜明的虚拟演示实验(特别是在元素化学部分),通过Flash动画、实物录像等形式，可以增加教学的信息量。化学是一门基础科学，观察、实验以及基于理论的分析和归纳是学习和研究化学最根本的方法。因此，采用虚拟演示实验的多媒体展示，对于没有大量实验教学环节的物理系学生显得尤为重要。这种方式不但可以增强课堂的趣味性和直观性，加深学生对某些抽象理论和概念的理解,更有利于培养学生观察问题、分析问题的能力。

5 做好教学参考书的选取

现在有许多优秀的普通化学原版教材，在内容以及知识结构上，特别是在信息显示上有许多突出的优点。要求学生在一进入大学学习时，就开始最基础的专业英文教材阅读训练。在教学时使用母语，多媒体课件采用双语或全英文课件，推荐的课外参考书为国外原版教材[6]。这样，通过普通化学的讲授，使学生掌握化学学科最基本的英语词汇以及英文的表述方法，为学生阅读专业英文文献打下基础。

6 结语

本文是作者两年来给物理专业学生讲授普通化学课程教学实践中的一些体会和思考。针对专业特点，从确立教学主线入手进行的教学改革实践表明，无论教师授课还是学生学习，目的更为明确，重点更为突出。通过教学课程体系的调整和教学方式的改革，提高了学生的学习热情，同时也激发了教师对教学内容、教学方式等进行不断探索的兴趣。这种双向的互动和促进，有利于课堂教学的良性发展。同时注意将素质教育的几个方面(如知识、技能、过程、方法、情感、态度、价值观等)体现在课堂教学和课程实践中。现在，有关普通化学教学改革已经引起广泛的关注，相信随着教改的不断深入，普通化学将在提高非化学专业学生学习素质、培养学生创新精神和实践能力方面发挥更大的作用。

参 考 文 献

[1] 申泮文.大学化学,2009,24(2):7

[2] 高胜利,陈三平,谢钢,等.中国大学教学,2007(7)：29

[3] 李娜,周洪英,薛永刚,等.化工高等教育.2009,110(6):82

[4] 朱洪涛,许佩瑶.大学化学,2009,24(3):35

[5] 聂峰梅.首都师范大学学报(自然科学版),2007,28(12):56

[6] Petrucci R H,Harwood W S,Herring F G.General Chemistry-Principles and Modern Applications.8th ed.Prentice Hall,2002