《无机化学》元素部分不仅是化学化工类专业的一门非常重要的专业必修课内容, 也是一些非化学化工类专业的基础必修课内容, 尤其对材料、环境和生物等专业的学生。我们结合不同专业培养的目标及学生学习的特点, 在无机化学课程的教学与建设中, 对教学内容和方法做了一些尝试与探索, 具体如下几方面。
1 整合教学内容, 形成适应华南理工大学教学需要的知识体系
我们学校非化学专业无机化学用书是华南理工大学编写的《无机化学》[1], 内容包括:化学原理、元素部分和课外阅读三部分。针对工科专业的学生, 我们在这一教材的基础上参照其它院校的教材[2], 对教学内容做了一定程度的改革和调整, 把元素部分归纳为s区、p区和d区, 使教学内容更系统。针对不同专业的学生, 元素部分的教学也有侧重点, 例如, 在对环境专业学生的教学过程中, 过渡金属元素的学习是教学的重点, 培养学生把理论学习与环境的治理有机地结合在一起的能力, 从而提高教学效果和质量。而对生物学院学生的教学, 应该多讲一些有关s区元素的相关内容, 使同学们了解金属组分在生物体中的所起到的作用。
2 上好元素通论课, 展示元素化学的魅力
《无机化学》元素通论课又是向学生展示化学的魅力的一个窗口。配合多媒体教学, 向学生展示元素化学成就图片和化学污染图片。酸雨、汽车尾气等造成的环境污染使人类认识到化学也能毁掉美丽的世界。为了治理环境污染, 人们可以用化学反应的方法来消除环境污染, 使我们的世界更美丽。
3 不断更新《无机化学》元素部分的教学内容, 提高学生学习的积极性
《无机化学》元素部分的教学往往存在两大棘手问题, 一方面老师很难做出精彩的讲解;另一方面学生听讲也比较乏味。因此, 在重视基础教学内容的同时, 还要十分注意无机化学不断出现的新理论、新反应、新方法, 及时反映无机化学的前沿领域。例如, 在碳族一节中, 引入石墨、金刚石、足球烯、碳纳米管和石墨烯等材料, 使学生能了解到无机化学领域中的最新研究成果, 拓宽知识面, 从而使元素部分和化学原理部分的教学紧密地结合在一起。
4 密切联系生产生活实际, 拓展学生的知识面
广泛运用周围的实例, 有助于学生建立应用的概念。例如, 在过渡金属的教学过程中, 向学生讲解Cr (VI) 污染的后果和如何利用所学知识去实施化学治理? (图1) 。在讲Ag元素时, 可以引导同学们如何用化学方法变废为宝, 例如, 怎样从电子管厂废水中提取银 (图2) 等。通过这种方法的教学, 既能调动学生学习的能动性, 又能培养学生联系实际的习惯, 提高他们运用知识和解决实际问题的能力。
5 改革讲课方式
在讲授中, 除了注意知识的传授外, 还注意增加趣味性。例如, 在讲过渡金属一章有关钴元素的内容时, 可以以实验室常用的变色硅胶干燥剂为例来讲解Co及其化合物的性质。理论和实际相结合的方法使枯燥的课堂教学立时变得生动活泼起来, 从而增加了课堂教学对学生的吸引力 (图3) 。
6 强化启发式教学
我们在教学中采取以启发式为主的教学方法, 教学过程中有目的地引入问题, 启发和诱导学生独立思考, 分析并解决问题。例如, 在讲解Si元素时, 先引入问题:为什么二氧化碳不像二氧化硅那样以原子晶体存在?进一步引导学生回答这一问题应从以下几个方面来考虑: (1) C和Si的原子半径 (原子性质) 或键长 (键性质) ? (2) 成键原子轨道的种类? (3) 孤对电子的排斥作用? (4) 原子间用于成键的电子数目? (5) 成键原子的电负性差?这些问题的解决需要原子结构和分子结构中等方方面面的知识, 进而使学生始终处于一种积极思考状态中。
7 要使无机化学的原理部分与元素部分有机结合
教学过程中发现, 学生总认为原理部分就是做一些习题, 而元素部分就是记忆反应方程式, 两者的关系不密切。为了改变同学们的这种想法, 在讲解铁元素时, 可以提出问题:为什么F e C l3能溶于甲醇中, 而FeCl2不能?进一步引导学生回答这一问题应从以下几个方面来考虑: (1) 什么样的晶体能用于甲醇等有机溶剂中? (2) FeCl3和FeCl2的性质有何不同? (3) 怎样用已经学到的理论知识去解释? (4) 物质的结构和性能之间有何种关系?这些问题既联系实际, 又涉及离子极化和物质结构等基础知识。他们不仅是教学活动的开始, 也是贯穿整个教学过程的主线, 同时又是教学活动的目的。
8 课堂教学与学校的教学改革相结合, 引导学生参加华南理工大学设立的各种学生研究计划
打破传统的教学方式, 让学生尽早接触实际和研究课题。华南理工大学启动了“百步梯攀登计划”、“挑战杯计划”和“学生研究计划 (SRP) ”等各种学生研究与培养计划。通过这些项目的实施, 培养了学生们良好的化学素质和创造潜能。
摘要：结合近年来无机化学教学经验, 根据华南理工大学培养目标以及学生学习的特点, 作者总结并提出了一些新的教学方法, 对《无机化学》元素部分的教学做出了一些有益研究与探索。
关键词：无机化学,教学改革,元素
参考文献
[1] 古国榜, 李朴.无机化学[M].北京:化学工业出版社, 2007, 7.
[2] 宋天佑, 程鹏, 王杏乔.无机化学[M].北京:高等教育出版社, 2004, 6.