论无机元素化学教学改革

梁丽娇 饶通德

（重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆万州 404100）

“无机化学”是化学及相关专业的基础课之一，其内容通常包括基础理论和元素化学两大部分.由于其教学内容不仅要立足于学生的中学化学知识基础，而且需要为其它后续课程准备必要的基础理论和实验技能.因此，其教学质量和效果将直接影响到学生的专业思想、学习兴趣、学习能力以及学习习惯的培养[1].因无机元素化学内容丰富，体系庞杂，头绪繁多，具有枯燥、易懂、易忘的特点，使得无机元素化学教学成为无机化学教与学中的难点.教师往往在教学实践中花费了大量的精力，却收不到良好的教学效果.如何在元素无机化学已有的教学改革基础上，从教育模式、教学内容和教学方法上加大改革，培养具有创新素质和创造能力的人才，已经成为当代化学本科教育所面临的重大课题.

1 优化教学方法，增强课程吸引力

科学的教学方法在教学质量的提高以及创新思维的培养方面非常关键，在无机元素化学的学习中需要通过不止一种教学方法来完成.这也要求教师结合教学内容最大限度地优化教学方法，达到加强师生互动，启发学生思维和求知欲的目的.

1.1 将理论知识贯穿于元素化学教学中

无机化学理论部分和元素部分往往联系不够紧密，使得元素化学的系统性较差.无机化学中作为核心的物质组成和结构部分知识，决定着对相应物质的性质和变化规律的理解，而物质的性质又进一步决定了其用途和存在.因此，元素化学教学中应重视理论知识的指导作用，从分析物质结构出发，解释物质的性质和所发生反应的现象与本质，推导物质用途的合理性，最终将理论与实际有机结合在一起，改变传统的以描述和罗列事实为主的教学模式，让学生学会从本质上认识问题，深刻理解无机物相关性质及其规律.例如，在元素化学部分教学中，化合物的分子结构和杂化类型的解释与价层电子对互斥模型、分子轨道理论以及杂化理论的相关知识密切相关；而在物质的氧化性和还原性强弱以及氧化还原反应方向的判断上，标准电极电势的理论知识则起到关键作用.如利用锰的电极电势图（Eθ/V）（图1），可以帮助学生判断各种不同价态的锰化合物相关性质.首先，电势图中，氧化值从左到右依次降低，其氧化性也从MnO4-到Mn2+依次减小，位于最左端氧化数最高的只能做氧化剂，反之，位于最右端的Mn只能做还原剂.在此基础上，学生可以掌握元素各种价态的氧化还原能力：电极电势愈大，电对中氧化型的氧化能力愈强；也可以进一步判断歧化反应是否能够发生.将抽象的理论知识形象化，进一步加深了学生对理论知识的理解.

图1 锰的电极电势图（Eθ/V）

1.2 利用问题引导学生思考，增强学习主动性

问题引导法是以学生为中心的教学方法，学生在教师的启发下，通过分析、讨论、解答问题，理解并掌握相关概念和知识，同时养成自主学习的习惯[2].首先，教师提问引导学生思考，鼓励学生带着问题走进课堂.教师结合所讲授的知识点创造问题情境，提出有价值的问题对于学生兴趣和能力的培养尤为重要.相关问题的提出可以是在课前，便于学生查阅资料；也可以是在课堂上，考察学生灵活运用知识的能力.在问题的提出与解答中，学生的学习能力得到进一步的提高.课堂再通过交流互动，深入浅出，逐步展开，培养学生的观察、分析、思考及归纳能力，使其掌握科学的学习方法，全程参与到教学中，在轻松活泼的课堂气氛中掌握知识，达到最佳教学效率和效果.例如，在对分子轨道与分子几何构型的讲解中，可引导学生思考原子数同为5的CH4、TeCl4以及XeF4分子，其几何构型为何不同？要解决这个问题，首先需要学生得出上述三个分子中的成键电子对数和孤对电子数，再进一步判断其分子类型和价层电子对排布方式，最终得出分子的几何构型（表1）.随着问题的一步步深入，学生积极性被调动，从而达到较好的教学效果.

表1 分子数为5的不同分子其几何构型与价层电子对排列方式

1.3 强化实践环节，促进理论教学

由于元素化学部分知识头绪繁多，内容丰富，记忆和保持均有一定难度.因此将实验教学与课堂教学相结合，充分发挥实验课直观、有趣，易于激发学生学习兴趣，以实验教学促动教学内容，对于知识的巩固和加强以及创新思维能力的培养有着不可低估的作用[3].学生一方面带着问题进入到实验课堂中，以元素化学教学内容为指导，验证、解释并掌握课堂所学内容；另一方面，通过实验过程总结、归纳元素及其化合物的重要性质和用途，加深对基础知识的掌握.例如，通过钒（V）及其化合物性质的实验中，溶液颜色发生了由蓝→暗绿→紫红的演变过程，让学生加深对酸性条件下V（Ⅴ）可被锌还原为V（Ⅳ）、V（Ⅲ）和V（Ⅱ）的性质.

1.4 通过有效的练习，强化学生学习能力

练习可以巩固和加强课堂所授内容，但练习需避免单一知识的简单重复，而需要选择具有代表性，能够联系上新旧知识的系统性题目.在解题过程中，也要注意对学生思维的启迪和对相关知识的延伸，让学生在做题过程中完成对知识的量的积累，提高分析解决问题能力和自主学习能力.比如，在学习了各种不同的分子结构相关理论后，让学生用“价层电子对互斥”理论判断各种共价分子（CS2、HCHO、BCl3、XeF4等）、阳离子（NH4+、H3O+、PCl4+等）以及阴离子（ClO－、ClO2－、ClO3－、NO2－、SO42－等）的价电子构型和几何构型；再联系杂化轨道理论对其杂化构型和形状加以解释，并讨论上述两个理论之间的区别，从而达到对各种物质结构理论的深入理解.

2 扩展新知识，培养学生创新意识

作为基础化学之一，无机化学也正在向生物、有机、环境等学科渗透；此外，原子能工业、电子工业、导航以及激光等新兴工业和尖端科学技术的发展又对无机化学提出了新的要求.这就要求教师能将与无机化学相关的最新科研成果以及与人类密切相关联的问题融入到教学中.如频繁出现的中国城市雾霾污染，其最主要成分PM2.5的产生来源、造成影响以及如何消除等重大问题的讨论，可以结合相应的章节做详细介绍，通过将无机化学的学习和现实生活及现代科技发展相联系，开阔学生眼界、拓展思路，大大提高学习兴趣，激发其努力钻研的积极性，有利于培养学生的创新意识和能力.又如在学习碳族元素时，可以适当加入对富勒烯、石墨烯以及碳纳米管等新材料的介绍及其在现实生活中的应用，可极大引发学生的好奇心与求知欲，在取得很好教学成果的同时，还培养了学生的科研兴趣.

3 结合化学发展史，培养学生的社会责任感

化学的发展充满了许多感人的故事，适当介绍化学发展简史，能够较好地激励学生，提高学习兴趣，拓展思路，培养学生的探索意识.让学生意识到随着工业化程度提高，化学在带来巨大经济效益的同时，也带来了众多的环境污染问题，并有部分已对人类造成了不可估量的严重后果，如镉、铅等重金属的污染，墨西哥湾漏油事件等.另一方面，在世界面临能源危机的当下，节能新能源和新型材料的开发研究直接影响到人类后代的生活质量，这就要求教师注重培养化学专业大学生的社会使命感，让其坚定发展化学，改善生活的决心.当讲解硼元素一节时，可着重介绍超导材料中的二硼化镁的发现、结构、应用和意义，让学生了解新型超导材料性质和特点的同时，加深对硼元素的结构与性质的认知，培养学生的环保理念.

综上所述，在无机元素化学教学中，尝试对教学进行有效的改革和探索，通过从优化教学方法增强课程吸引力，结合最新科技扩展学生知识面以及结合化学发展史培养学生的社会责任感等方面入手，达到最佳教学效果，提高教学质量，培养学生自主学习能力及创新能力，为学生后继课程的学习奠定坚实的基础.

[1]李夏.元素无机化学探究式课程建设的构思[J].首都师范大学学报，2007（1）：111-112.

[2]袁孝友，李村，王来英.以问题引导法进行元素及化合物教学[J].大学化学，2012（6）：15-17.

[3]牟新利，付川，等.基于层次分析的无机化学课程考核体系研究[J].重庆三峡学院学报，2010（3）：136-138.