研究性学习在无机化学教学中的应用

杨 静 包建春 唐亚文 黄晓华

(南京师范大学化学与材料科学学院，南京210023)

研究性学习在无机化学教学中的应用

杨 静 包建春 唐亚文 黄晓华*

(南京师范大学化学与材料科学学院，南京210023)

提出了研究性学习的意义，从实验教学、案例教学和体验教学等方面探讨了无机化学教学中研究性学习的开展与尝试，用教学数据说明了研究性学习的实施效果。实践表明研究性学习激发了学生学习的主动性，加强了师生之间的互动，培养了学生的创新能力和探索精神，提高了教学效果。

无机化学；研究性学习；创新能力

无机化学是研究无机物质组成、结构、性质和变化规律的科学，是化学专业的一门非常重要的课程。在化学科学形成和发展的过程中，无机化学处于基础和母体的地位，随着学科融合与交叉，在此基础上还衍生出了配合物化学、生物无机化学、无机材料化学等多个分支和学科。学好无机化学课程将为化学相关课程的学习奠定扎实的基础[1,2]。

传统的教育体系中，多采用灌输式教学模式，重结果、轻过程；重考试、轻能力。2011年教育部和财政部下发了“高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”，意见提出高等教育的根本任务是培养人才，提升人才培养水平必须要注重整体推进，始终坚持育人为本，各级政府和高等学校要把教育资源配置、学校工作着力点集中到强化教学环节、提高教育质量上来[3]。因此，传统的教学模式不能满足培养优秀人才的教学目标。

研究性学习，是一种新的教学方式。它是指学生在教师的帮助、指导下，从自然现象、社会现象和自我生活中自主发现问题、探究问题，并在观察问题、研究问题、尝试解决问题的过程中获取知识、掌握方法、提高能力的一种学习活动。随着世界各国教育改革步伐的加快，研究性学习受到各国教育理论界和实践工作者的重视，成为世界教育界研究的热点问题[4,5]。

南京师范大学无机化学教学团队一直致力于课程教学方法、教学模式的研究与改革[6,7]，至今已经进行了十余年的探索，近年来在研究性学习应用于无机化学的教学实践中有一些心得体会。

1 研究性学习的意义

1.1 改变教师传统的教学观念

传统的教学中，教师教什么，学生学什么；教师教多少，学生学多少；教师处于主动地位，学生被动接受知识；教师注重专业水平的提升和课堂教学技能的培养，以及学生考试的成绩，忽视学生的兴趣、创造性及能力的培养。研究性学习提倡教师从关注“怎么教”、“教什么”到关注学生“怎么学”、“学什么”，让学生主动参与、发现、探究知识，在研究中掌握知识，获得能力，培养创新意识和创新精神。研究性学习还促使教师自己不断学习、不断总结，关注学科前沿，接受新知识和新方法，并渗透到课堂中，及时更新、丰富教学内容。在研究性学习中，教师要成为知识建构的促进者，教学方式的探索者，学生成长的引领者，新型师生关系的建设者。

1.2 引导学生对知识的自主建构

每个学生都有表现自己独立学习能力的欲望，研究性学习就是要培养学生自主学习、主动学习，完成对知识的自主建构，提高课堂效率。教师应该努力调整和协调各方面关系，帮助学生构建良好的自主学习平台，树立学习信心、培养学习兴趣、提供学习条件、创设问题情境、教授学习方法。自主构建知识可包含发现问题、查阅文献、团结协作、找寻方法、解决问题等环节。自主构建知识有利于发挥学生主体性和主动性，有利于学生由被动学习向主动学习转变，激发学生兴趣，促进学习积极性，增强相互协作能力，提高学习效率，训练坚韧的意志，培养科学探索精神。

1.3 培养学生解决问题的能力和勇于探索的精神

本科教育是高等教育的基础和重要阶段，对本科教学的重视有利于提高人才培养水平，促进学科发展、提升学校科研能力，推进高等教育的改革。在本科教学中开展研究性学习也是响应高等教育改革的号召，要求学生不拘泥于书本、不依赖于教师，鼓励学生充分发挥自己的主观能动性，独立思考、大胆探索、勇于发现、积极体验。通过研究中的学习，学生学会查询资料、收集信息、分析问题、做出判断，最终解决问题。在研究性学习中，学生也将孕育创新精神，发展思维能力，培养良好的个性品质。

2 无机化学教学中研究性学习的开展

近年来，南京师范大学无机化学教学团队通过实验教学、案例教学和体验教学等方式进行了研究性学习的渗透与开展。

2.1 实验教学——透过现象看本质

无机化学的研究对象涵盖了整个元素周期表中的所有元素，涉及的物质结构类型多，化学键型复杂，化学反应多样。尽管在很多高校无机化学的理论与实验属于两门课程，但两者不能脱节。

以碱金属性质为例，笔者设计了“钠与不同水的反应”的研究课题，问题看似简单，但实验中学生发现金属钠分别和水、干燥的冰、湿润的冰发生反应时，反应现象完全不同：钠在水中迅速融成小球发生剧烈反应；在干燥的冰上开始不反应，后来融化和爆炸；在湿润的冰上迅速融化和爆炸。可以看出，活泼金属和水的反应背后还蕴含了很多无机化学的理论知识，结合书本内容与文献资料，学生从晶体结构、主副反应、热力学过程、动力学参数等方面对反应现象进行了解释，透过实验现象研究了不同条件下反应的本质，并完成了一份完整的研究报告。

该方法的主要内容特点为：结合无机元素化学内容，进行元素性质的研究；根据实验现象看出化学变化的本质，进一步理解无机化学理论知识。可以说该方法是理论与实践的结合，现象与本质的统一。

2.2 案例教学——纵观化学发展与进步

化学的历史渊源古老，从人类生活在地球上开始，大自然的许多化学现象，如森林失火、动植物腐烂、空气和水等对物质的侵蚀就不断刺激着人类的感官，在人类与自然相处和斗争的过程中，包括化学在内的自然科学开始萌芽。可以说在化学发展的历史中，每一次重大或微小的发现都是人类在研究性学习的过程。因此通过人类认识化学的案例教学，既能传授化学知识，又让学生看到对化学的了解与认识并不是一蹴而就或一帆风顺的，而是在前人的经验与研究者的不断探索与发现中产生的。

以配位化学理论的建立为例[8]，1798年法国化学家Tassaert将亚钴盐放在氯化铵和氨水溶液中得到橘黄色的盐，其结构被认为是CoCl3·6NH3。这个新化合物的发现对经典化合价理论提出了尖锐的挑战，化合价已经饱和的分子CoCl3和NH3为什么还能生成稳定的化合物？人们做了很多实验，发现该化合物中测不出三价钴和氨分子的存在，按照经典化合价概念和链式理论都不能得到与实验事实相符的结构。在近100年后的1893年，年仅26岁的瑞士年轻学者Werner发现往该物质中加入硝酸银能沉淀出3个氯离子，再根据此类化合物的结构分析、电导研究等，进一步提出了具有革命意义的配位理论，奠定了现代配位化学的基础，也因此获得了诺贝尔化学奖。

纵观化学发展历史，从氧气的认识、周期律的发现，到飞秒光谱学、超分辨率荧光显微技术的发展，无一不渗透着化学工作者不断研究、发现与总结的过程。通过真实的案例，学生可以了解化学发展的重要阶段，了解化学家为了认识新事物并掌握原理和本质做出的巨大贡献，学习化学家研究问题的思路与方法。

该方法的主要内容特点为：研究人类认识自然的过程，学习科学家探索化学世界的方法。

2.3 体验教学——让学生走上讲台

选择适当的课题让学生走上讲台参与教学是引导学生自主构建知识、提高学生积极主动性的一个好方法。课题可以来源于跟无机化学密切相关的热点问题和生活中的无机化学问题，如酸碱平衡与人体健康、生命元素及生物功能的关系，电池的种类与废电池的危害，废水中重金属离子的去除等。教学流程为任务分配-组建小组-分组准备-课堂汇报-教师点评。教师会对每个课题进行初步介绍与指导，学生明确目标后分工协作、积极讨论，用研究性学习方式进行课题研究。得出结论后，由各组指派同学走上讲台，用演示文稿、小实验或演讲的形式进行汇报，教师和同学可对该课题进行提问或点评。该活动充分体现了主体性、创造性、开放性、合作性和互动性的特点，学生不仅主动构建了无机化学知识，更在活动中锻炼了能力，体现了价值。

该方法的主要内容特点为：改变传统教师讲、学生听的教学模式，让学生成为教学的主动参与者，结合生活中的化学研究化学在生活中的应用。

3 实施效果

笔者自2013年起在无机化学教学中开展了研究性学习的尝试，从课堂表现、课后作业、学生问卷调查中逐步总结经验，改进教学方法，优化评价模式，学生总评成绩的考核标准如表1所示。在百分制的总评成绩中，有80%的成绩参考了传统评价标准与模式(平时作业、期中测试、期末测试)，20%的成绩来源于研究性学习开展的各个环节(课题开展、研究报告、团队合作)。

为了考查研究性学习开展的实验组班级在期末考试中的表现，笔者将2013—2014级化学专业学生的无机化学考试成绩进行了比较(表2)，可以看出实验组班级平均分明显优于未开展研究性学习的对照组班级平均分。由此可见，无机化学教学中研究性学习方式的引入不仅增强了学生的实践与创新能力，同时对理论知识的学习也起到了较好的促进作用。因此，该方法在无机化学及相关学科的教学中可以借鉴并值得推广。

表1 无机化学考核评价组成部分

表2 南京师范大学2013-2014级化学专业实验组与对照组班级的无机化学考试成绩

4 结语

研究性学习可以不局限于某个课题和内容，不局限于某种形式，它是建立在师生双方转变教学理念基础上的一种主动的、开放的、多元的学习方式。实践表明，无机化学教学中研究性学习的尝试极大地激发了师生的共同学习兴趣，促进了学生在课堂内外的独立思考和相互协作，加深了师生之间的互动与情感，培养了学生解决问题的能力和勇于探索的精神，大大提高了教学效果。在全面推进素质教育、培养新型创新性人才的发展道路上，研究性学习必将会有更加广阔的发展空间。

[1]大连理工大学无机化学教研室.无机化学.北京:高等教育出版社,2001.

[2]华彤文,王颖霞,卞 江,陈景祖.普通化学原理.北京:北京大学出版社,2013.

[3]教育部.教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见.[2007-02-17]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/200702/t20070217_79865.html.

[4]王爱芬.教育理论与实践,2005,25(4),48.

[5]王鹏伟.教育研究,2002,No.9,80.

[6]黄晓华,杨 静,李 邨,周志华.大学化学,2005,20(3),18.

[7]杨 静,黄晓华,吴 勇,方 敏.高等理科教育,2013,No.5,79.

[8]宋学琴,孙银霞.配位化学.成都:西南交通大学出版社,2013.

Application of Inquiry Learning in Inorganic Chemistry Teaching

YANG Jing BAO Jian-Chun TANG Ya-Wen HUANG Xiao-Hua*
(College of Chemistry and Materials Science,Nanjing Normal University,Nanjing 210023,P.R.China)

This paper introduces the attempts of inquiry learning in inorganic chemistry teaching and proposes the significances of inquiry learning.The inquiry learning has been applied in experimental teaching,case teaching,experience teaching,etc.The implementation effects of inquiry learning are showed through teaching data.The practices indicate that the inquiry learning stimulates the students′learning initiatives,strengthens the interactions between teachers and students,cultivates the students′innovation abilities and exploration spirits,and improves the teaching effects.

Inorganic chemistry;Inquiry learning;Innovation ability

G64；O6

10.3866/PKU.DXHX201604023

*通讯作者，Email:huangxiaohua@njnu.edu.cn

江苏省研究生教育教学改革研究与实践课题(JGZZ15_086)；江苏省高等教育教改研究课题(2013JSJG006)；南京师范大学无机化学教学团队项目(181220001538)；南京师范大学校级教改重点项目；南京师范大学校级教改研究课题(18122000090596)

www.dxhx.pku.edu.cn