近化学类专业无机及分析化学教材建设研究

薛斌

摘要：选择近十年出版的8部各具特色的无机及分析化学教材进行了分析。对物质结构、滴定分析、仪器分析和元素及其化合物等内容的处理方式进行了比较。据此提出了针对新教材编写和课程改革的建议和思考。

关键词：近化学类专业；无机及分析化学；教材建设；课程改革

近化学类专业包括生物、材料、环境、制药、食品、地质、纺织、农学、动物科学等多个专业，涵盖面极其广泛，其专业发展方向与化学学科密切相关，因此需要在本科阶段夯实化学基础。无机及分析化学是面向近化学类专业开设的第一门化学基础课程，具有衔接中学化学旧知识和开拓大学化学新视野的纽带作用，其重要性不言而喻。然而，当前的无机及分析化学教学普遍存在困境，主要体现在课程内容庞杂、学时压缩严重、学生基础薄弱与参差不齐、教学效果欠佳等多个方面。因此，无机及分析化学课程的教学内容和教学方式亟待改革。教材是一门课程的基本载体，是教师授课和学生课内外学习的重要依托。探索无机及分析化学课程的改革途径，必须重视无机及分析化学教材的建设。进入21世纪以来，高等化学教材建设呈现百花齐放的状态，大量各具特色的无机及分析化学教材不断涌现，但是在使用过程中仍会发现存在需要改进之处。为了研究当前无机及分析化学教材的特征，为无机及分析化学课程改革以及新教材建设提供参考，笔者选择了8部代表性的教材进行了分析。

一、教材概况

本文选择的8部无机及分析化学教材，出版时间跨度为2005-2016年，涵盖专业类型包括生物类、农学类、工学类和应用型，适用对象分别包括综合性大学、农业类大学、工科类大学和应用型大学，一定程度上反映了当前国内高校无机及分析化学教材（以下简称“教材”）的整体风貌。表1列举了这8部教材的基本信息及主要特点。

通过比较可以发现，从体量上来看，生物类和工学类教材较为庞大，农学类和应用型教材压缩明显，这在一定程度上反映了人才培养标准的差异，也体现出了因材施教的原则。从内容框架上来看，各教材均涵盖了化学热力学初步、化学反应速率、化学平衡、物质结构、四大平衡、定量分析概述、化学分析等内容，不同程度地涉及了分散系统、仪器分析、元素及其化合物等内容。各教材还出现了反映化学学科发展历史和前沿以及与日常生活相关的知识内容，增强了教材的趣味性、可读性和时代感。此外，不少教材还根据各专业需求，增加了反映专业特色的内容，如生物类的生命科学特色，农学类的农业特色等。

二、对几类内容处理方式的比较

大多数教材对分散系统、化学热力学初步、化学反应速率、化学平衡和四大平衡等内容的取材和论述大同小异，因此不再赘述。下面仅针对差异较大的四个方面展开比较。

1.物质结构

物质结构相关理论涉及了原子核物理学和量子力学等学科内容，较为抽象。在大一阶段，即使是对化学类专业来说，物质结构历来也是教师难教、学生难学的课程内容。对近化学类专业而言，对物质结构的教学要求很显然不应简单等同于化学类专业。目前的教材中对物质结构课程内容的取舍差异比较明显，生物类和工学类介绍较多，包括了价层电子对互斥理论、金属键理论、分子轨道理论、晶体场理论、晶体结构、软硬酸碱理论等内容；而农学类和应用型介绍较少，如配合物价键理论、酸碱电子理论列为选学或者不涉及。笔者认为物质结构相关理论表面看来与近化学类专业的距离比较遥远，而对于培养学生的化学思维模式和现代化学意识却是很有必要的，对学生开阔眼界、提升学习能力也是有帮助的。因此，农学类和应用型的教材加强物质结构部分是值得考虑的。

2.滴定分析

建立在四大平衡基础上的四大滴定法是无机化学原理在化学分析中的重要应用，历来是无机及分析化学课程的重点内容。在处理方式上，大多数教材将四大滴定法分别列在四大平衡之后，展开分别论述，涉及内容包括指示剂、滴定曲线制作和误差分析等。这样处理的益处是突出了平衡和滴定的联系，使学生易于接受。然而，不利之处是造成了滴定分析在整本教材中所占比例过大，某种程度上有“半壁江山”的感觉，使得其他部分的内容拓展受到了限制。不难发现，四大滴定在化学思维模式上具有相似之处。因此，部分教材将四大滴定整合为一章内容，一方面可以使学生对滴定分析产生系统的认识，另一方面压缩了教材体量。

3.仪器分析

对仪器分析部分的处理分三种情况。一种是不涉及仪器分析，于是教材命名为《无机化学与化学分析》；另一种是针对某些仪器分析方法进行较为详细的论述，如分光光度法、电势分析法、比色法等；第三种情况是对仪器分析按照光谱法、色谱法、电分析法等类型进行简述。其中农学类教材把针对个别方法的详述和多种方法的简述结合了起来。除了以上的差异外，一个较为普遍的倾向是，与无机化学和化学分析部分相比，各教材中仪器分析内容普遍较少，这可能与近化学类专业多在后续课程中开设有仪器分析有关。

4.元素及其化合物

从篇幅上来看，各教材针对元素部分的介绍具有明显差异。有些教材对元素部分进行了简述；有些教材的元素部分以阅读材料形式出现，供学生自学；有些教材对元素部分介绍较多，但也有区别，如侧重介绍主族元素、分区展开详述、主副族兼顾。对学生而言，中学阶段重点学习了主族元素，副族元素涉及相对较少。从这个角度来看，大学阶段应该加强对副族的介绍，进一步拓宽学生视野。此外，在介绍了物质结构相应理论之后，更应该体现学以致用的精神，把元素及其化合物的性质与其结构关联起来，让学生进一步巩固物质结构知识，这也是元素部分内容的另一作用。

三、对教材建设的建议

1.精簡滴定分析内容

滴定分析是经典的化学分析方法，有着150年以上的历史。在基础阶段学习滴定分析的理论和应用对于训练近化学类专业学生的化学思维方式具有重要作用。从实践上来看，近年来随着分析科学的迅速发展，滴定分析逐渐被操作更加便捷、测量精度更高的仪器分析方法所替代。然而，目前通行的大多数教材仍然用大量篇幅对滴定分析加以重点介绍，在课时有限的情况下，这种做法是值得商榷的。因此，在保留滴定分析的同时，精简、整合其内容是大势所趋，目前有些教材将四大滴定整合为一章是值得借鉴的。endprint

2.加强元素及其化合物介绍

区别于化学化工类专业的无机化学教学，近化学类专业在无机及分析化学课程中涉及元素及其化合物的内容普遍较少，造成的结果是近化学类专业学生对元素及其化合物知识的掌握仅限于中学水平，甚至有所弱化。然而，随着学科交叉日益凸显，元素及其化合物知识的缺乏会严重影响近化学类专业学生对化学知识的应用甚至阻碍其职业生涯向高层次发展。因此，在教材中以适当的方式介绍元素及其化合物的相关内容就显得尤为重要。由于教材篇幅的限制，有选择地、系统化地介绍元素部分是编者的必然选择。此外，注重介绍重要化合物的实际应用，也可以开阔学生的视野，激发学习兴趣。

3.突出概述化学基本原理和俯瞰化学学科全貌的功能

化学学科作为物质科学的中心，其辐射作用是巨大的。作为大学阶段第一门化学基础课，无机及分析化学对于近化学类专业学生产生的影响不应局限于“化学学科对其专业而言有什么用处”这样的视角。很显然，我们无法精准预测未来各学科的发展态势，我们能做到的是培养学生具备以化学视角和宏大格局获取知识的能力。因此，在教材中體现更多宏观的化学基本原理和化学思维模式显得更为重要。此外，目前教材中尚缺乏俯瞰化学学科全貌的内容，如何凝练相关内容会是编写者面临的一项挑战。

4.压缩教材体量，体现发散式思维和自主学习导向

减少理论课学时、加大实验课学时、留给学生更多课外自主学习时间是大势所趋。因此，目前的教材体量仍需进一步压缩。我们无法在有限的教材容量中穷尽全部重要的知识，那就要果断地放弃面面俱到的教材编写模式，在教材中给学生发挥其想象力、激发其自主学习动力留下空间。然而，哪些内容该压缩？哪些内容可以压缩？如何设问来体现发散式思维？是值得我们考虑的。很显然，按照这种思路编写的教材将是“颠覆”式的，势必需要经过一个长期的摸索过程。

5.重新考虑近化学类专业化学基础课体系分工

当初将无机化学和分析化学整合为一门课程的动因是为了压缩学时、提高效率，前提是无机化学中四大平衡与化学分析中四大滴定法密切相关。根据上述提到的精简滴定分析内容的建议，另外考虑到近化学类专业大多在后续课程中开设有仪器分析课程，完全有理由重新考虑化学基础课体系的分工，即将无机及分析化学课程重新拆分为无机化学和分析化学，无机化学介绍基本化学原理和元素及其化合物知识，分析化学概述分析科学全貌、简介定性分析和定量化学分析、重点介绍仪器分析。特别是将定性分析、定量化学分析和仪器分析整合为分析化学课程将会更有利于学生建立起完整的分析科学思维模式。

四、思考

信息化时代的新技术层出不穷，在改变人类生产和生活方式的同时也深刻地影响着高等教育的教与学。经过过去十几年的发展，大学的授课方式已经逐渐由“粉笔+课本”的形式转变为“多媒体+课件”，多媒体技术已经彻底改变了大学课堂教学形式。现在，已经进入寻常百姓家的移动互联网技术以及未来的虚拟现实技术将会如何影响大学课堂？这给我们带来了极大的想象空间，同时也蕴含着极大的挑战。面对这种情况，未来我们是否仍然有必要编写“封闭”式的、“圣经”式的教材？是否可以在教材内容上适当“留白”，以给学生更多发挥想象力的机会？

微博、朋友圈、订阅号充斥着网络，成为了当前我们获取信息的重要方式，传统的纸质阅读模式日渐式微。而对于近化学类专业学生的化学基础课学习而言，纸质教材似乎还无法被完全取代，那么新的教材如何与“碎片化阅读”和“读图时代”对接？如何使用生动活泼的形式使学生更容易接受略显枯燥的教学内容？

大规模开放在线课程（MOOC）的出现很大程度上改变了当前教育的格局，拉平了不同地域、不同身份、不同基础的学习者的差异，为每一位学习者提供了便捷灵活的学习机会，与此同时也带来了对传统课堂教学的冲击。新的教材如何应对MOOC时代的到来？新的教材通过什么形式辅助MOOC学习？

以上一些思考，目前似乎无法得到确切答案，但是希望能够对同行有所启发。

[项目资助：上海海洋大学公共化学课程群教学团队建设项目，“三海”人才计划和2015年度中华农业科教基金教材建设研究项目（NKJ201503001）]

[责任编辑：余大品]endprint