大学无机化学教学改革的探索与实践*

臧双全 王建设 韦永丽 杨光

(郑州大学化学与分子工程学院 河南郑州 450001)

近年来，郑州大学化学与分子工程学院以创建国内一流学科一流专业为目标，加大教学改革力度，特别是根据国家化学基地的学生普遍具有基础好、学习能力强等特点，利用“国家级化学实验教学示范中心”的良好实验条件，充分发挥其学科门类齐全和科研实力雄厚的优势,鼓励教师进行本科教学改革，注重学生实践能力和创新思维的培养。笔者根据无机化学课程的特点，对化学基地班的无机化学课程从3个方面进行了改革与实践。

1 教学与教研相结合

新世纪的大学教育着重于培养学生的科学素质与创新意识，因此，在课程学时基本稳定的情况下,教师应认真考虑如何依据少而精的原则对教材和教学内容做出合理的取舍,使其能够比较全面地体现基础理论性和科学创新性原则。如何在课堂教学中真正做到以学生为主体、以教师为主导,在传授基本理论、基本知识和基本技能的同时,努力培养学生的科学素质和创新能力,是一个值得探讨的重要问题[1]，而解决这一问题需要将教学与教研相结合。

郑州大学化学基地班的学生入校成绩好，学习能力强。因此，基地以培养研究型人才为导向，形成了“以科研促进教学，突出实践能力培养”的专业特色。根据“加强基础、淡化专业、交叉渗透、分流培养、注重创新”的原则，制定了较为科学的培养方案，建立了与之对应的课程体系和教学内容，例如，针对基地班的学生本科毕业后绝大部分都要攻读硕士研究生，而无机化学的研究方向又多偏向材料和生物的现实，我们鼓励教师在基础无机化学的教学中适当引入生物无机和材料无机的相关内容，以激发学生的科研兴趣，营造了教学相长、教研互动的良好局面。

无机化学课程由基础理论和元素化学两大部分组成,它们相互渗透,组成课程的整体。在基础理论部分中,需要学生理解和应用的概念、原理比较多,而元素化学部分的内容繁琐、庞杂,需要记忆的材料多，不仅教师感到难教,学生也觉得枯燥难学。此时需要教师采用科学的教学方法，例如元素部分可以通过对实验现象的归纳导出性质，而基础理论部分则先讲结论再用实例验证理论，以使学生建立正确的认知规律；有的知识点如分子构型、反应方程式等采用推理式教学法，以提高学生逻辑思维的能力；有的知识点(如同族、同周期或同区的元素性质)则需采用归纳式、对比式、总结式教学法，以培养学生对相关问题进行归纳总结的能力。例如在讲氮族元素的时候,先从其外围电子结构入手,概述其可能的物理化学性质，再通过上下同族元素及左右同周期元素的对比,解析其独特的化学性质，并以此类推，通过理论—分析—总结的方式将p区元素放在一起串讲，使学生有了更加全面、系统的理解和认知。

无机化学课程的教学内容多，知识点零碎、抽象,而现代多媒体的信息量大且对数据、色彩、图像具有强大的处理功能，因此，我们在教学中根据教学内容，充分地将多媒体手段引入教学。例如我们采用多媒体教学手段，对抽象的原电池两极的电子得失和流动过程、化学键的形成以及分子的立体结构等进行描述,变抽象为具体,变复杂为简单,从而使学生对知识点有更深的理解和记忆。通过多媒体，我们还直观地向学生展示无机化学与生产、生活乃至生命、环境的关系，并及时将无机化学的前沿研究领域及科研成果介绍给学生。同时，我们也注意到如果多媒体的信息量太大，会造成讲课节奏太快,学生的思路跟不上,易使学生产生视觉和精神的双重疲劳。因此，我们通过精心制作多媒体课件，艺术地利用其中的动画效果或放映方式，并辅以传统的板书，突出教学重点，而不是将大量内容堆砌在一起，简单地给学生阅读。

教育的目的之一是“授人以渔”,即培养学生的自学能力。无机化学课程知识点多、学时却相对较少。据此，我们改变以往以传授或灌输为主要特征的教学模式,构建以教师只讲授重点难点并介绍本学科的前沿研究成果，而基础知识则以学生自学为主的新型教学模式。课堂教学偏重激发学习兴趣、奠定自学基础、划定自学范围、传授自学方法，以培养学生的自学能力。每次下课前教师都要提出问题让学生思考,鼓励学生利用各种资源查阅与知识点相关的内容，以培养他们查阅文献的能力；在下次上课的前10分钟，让学生相互交流，教师再给予正确的点评总结以开拓思维、加深记忆；使“问题→探究→交流讨论→分析归纳”的过程成为学生自主获取知识、提高学习效率、深化理解书本知识的手段。这种通过课堂教学和自主学习的合理分配,让学生积极主动地参与是提高教学效果的有效方法之一。

2 教学与科研相结合

本科教学是基础教学,着重培养知识面宽、适应性强、素质好的后备人才。但这种基础教学不同于中学的基础教学,它带有专业性和研究性的特点。因此大学本科教学不仅仅是传授知识,更重要的是培养学生的创新意识和实践能力。不同的办学层次和办学方向应该有不同的培养目标。郑州大学国家化学基地重视学科建设，注意发挥科学研究对学生创新能力培养的作用，鼓励师生积极参与科研，实现教学科研相互促进、共同提升。

(1) 关注学科发展，开拓学生的化学视野。

无机化学是化学发展史上最早建立的学科分支。无机化学课程是大学化学的第一门基础课，该课程的教学效果直接影响学生的学习热情及后续相关课程的学习。因此，我们在教学过程中不时地纵观无机化学的发展史，从元素周期表的建立到原子能、半导体工业的兴起，从近代的宇航、催化、能源和生物化学的发展到现代的材料化学、生命化学的成立[2],使无机化学这一古老的学科展现出现代化的无穷魅力，极大提高了学生的学习热情。无机化学的前沿方向涉及到过渡元素金属有机化学、生物无机化学和固体无机化学。我们鼓励学生查阅这些领域的发展现状并从中找到自己感兴趣的方向，使学生对学科有全面的了解，这有利于学生开拓视野，提高素质和培养创新意识。

(2) 将科研引入课堂，培养学生的科研兴趣。

大学教育不仅要传道授业解惑，更重要的是培养具有科学精神和实践能力的创新型人才。因此，大学教师应尽可能地承担科研任务,关注学科进展，不断汲取学术上的新思想和新成果,扩充知识、积累素材。这样就可以将自己的科研经历和科研成果以及对学科知识的理解及时充实到教学中去,直接转化成课堂教学的内容,有助于培养学生的科研兴趣。例如，我们在讲元素部分的时候，综合p区部分非金属元素和d、f区金属离子的性质以及配位化学的基本知识，适时通过多媒体课件展示我们利用合适的金属离子和有机多羧酸配体，通过自组装，在空间上形成了一维、二维、三维的或螺旋或孔洞的无限结构。这类聚合物具有许多特殊的性能,在新功能材料如储氢材料、光电材料,磁性材料和芯片开发中有着潜在的应用前景，以此提高学生对科研的兴趣。另外，我们还鼓励本科生到实验室进行科研训练，这样不仅能使学生受到科学的思维方式、研究方法和实验技能的培训，而且能使学生在与导师的接触中，领悟导师的科研精神、思想和方法，这些都是从书本和课堂上无法学到的。教师对事业的追求和人生的理解，教师在科研中所体现的求实和探索精神,构成一种重要的人文环境，有助于培养学生严谨执着的科学精神和相互协作的团队精神,对学生今后的人生发展将会产生积极而深远的影响[3]。

(3) 试行全英文教学，增强学生的科研潜能。

我们在国家理科基地2008级和2009级创新拔尖班以及2010级和2011级本硕班开展了无机化学课的全英文教学。通过近几年的探索与实践，我们掌握了使用英语进行教学的方法，编制了英语的教学课件，取得了初步成果。通过调查我们发现，这些本科生中有相当一部分学生在使用英文进行化学专业的知识学习、文献阅读、论文撰写以及学术交流的能力不低于甚至超过了我系研究生的平均水平。

3 教学与实践相结合

化学是一门应用性很强的学科，化学知识已经广泛渗透到个人和社会生活的各个方面，化学物质、化学现象、化学变化无处不在[4]。因此,无机化学的教学也应尽可能与现代的生产、生活相结合。在课堂上，我们因势利导，及时把教学内容中的基础理论与实践中的具体应用融合起来，以提高学生课堂学习的兴趣，拓宽学生的化学视野。

化学与生产紧密相连，如在讲原电池时,我们列出了锌锰干电池、镍氢电池、锂离子电池等常用电池的电池反应,对电池的正负极材料、优缺点及其市场分布等做了简单介绍,使学生在学习氧化还原反应理论的同时,对新型电极材料也有了初步的了解。

化学与生活息息相关，在讲过渡金属元素时引入了七彩纷呈的宝石作为实例。水晶的紫色、孔雀石的绿色、蓝宝石的蓝色等，从化学的角度来说，就是宝石中含有不同颜色的过渡金属离子所致；另外，人体中过渡金属微量元素含量的高低也会导致一些疾病的发生。在讲p区一些非金属元素的性质时，我们讲述了二氧化硫作为食物“化妆品”的作用，以及消毒水的成分、变色眼镜及人工降雨的化学原理等。

一些著名的环境事件与化学有关，而污染源中大部分有毒有害的元素及其化合物又是无机化学的重要教学内容。因此，在元素部分的教学中，我们利用多媒体的教学手段展示了诸如由N、S等非金属元素引起的大气污染，由某些重金属或放射性元素引起的水及土壤污染等。为了让学生对化学有正确的认识，我们在讲述一些元素或化合物可能会造成污染的同时，也介绍了如何用化学的方法避免或治理这种污染，并极力向学生倡导绿色化学的理念。绿色化学是在化学反应的始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学是新世纪化学进展的主要方向之一，绿色化学的理念也应成为化学课程与教学改革的重要指导思想。因此，在设计具体实验方案时，我们引导学生尽量避免使用或产生毒性较大的、容易形成污染的物质，尽量选择污染少的实验方法和实验装置，在无法避免使用或产生有害物质和污染的情况下，实验方案必须包括有效预防和处理污染的措施。

4 结语

总之，根据郑州大学化学基地的培养目标和无机化学课程的特点以及本专业的科研优势，我们对无机化学课程的教学内容和教学方法进行了改革与创新，总结了一套切实可行、效果良好的教学方法。在具体的授课过程中，我们也深切地感受到要教好一门课不但要有深厚、广博的知识功底，还要具备严谨的教学态度、科学的教学方法和艺术的教学手段。

[1] 侯文华,陈静.大学化学,2009,24(3):22

[2] 洪茂椿,陈荣,梁文平.21世纪的无机化学.北京:科学出版社,2005

[3] 朱亚先,夏海平,袁友珠,等.大学化学,2010,25(5):17

[4] 布里斯罗 R.化学的今天和明天.华彤文,宋心琦,张德和,等译.北京:科学出版社,2002