基礎化學緒論課的教學藝術

周祖新，郭曉明，周義鋒，康詩釗

（上海應用技術學院化學與環境工程學院，上海 200235）

基礎化學緒論課的教學藝術

周祖新，郭曉明，周義鋒，康詩釗

（上海應用技術學院化學與環境工程學院，上海 200235）

基礎化學；緒論課；教學藝術

基礎化學（包括無機化學、普通化學、工程化學）是化學及相關學科的第一門課。剛進校的大一學生對化學的認識僅限于一些抽象的概念、化學方程式和相關計算，而對化學在生產、生活中的作用認識不足。如何在短時間內激發學生學習化學的興趣，并不斷鞏固和增強這種興趣，筆者認為上好緒論課是關鍵。緒論課內容包括化學研究的對象、化學的學科分類、基礎化學的學習內容和學習方法等。筆者通過多年研究，把化學與社會、生活的聯系等內容引入緒論課，將學生帶入一個充滿化學的世界，激發學生學習化學的興趣，使基礎化學成為學生最受歡迎的課程。

1 以貼近生活的事例引入化學研究的對象

化學是研究物質及其變化的科學，人每時每刻的呼吸過程就存在著化學變化[1]。我們吸入氧氣，與我們通過飲食攝入的葡萄糖（淀粉水解物）、脂肪和蛋白質發生反應，生成二氧化碳呼出，同時釋放熱量作為人類生存活動的能量。主要的化學方程式是：C6H12O6（葡萄糖）+O2→CO2+6H2O。氧分子先分解成氧原子，然后每2個氧原子奪取葡萄糖分子中的1個碳原子生成二氧化碳，葡萄糖分子中剩下的氫原子和氧原子結合生成水。

我們飲食中攝入的蛋白質分子在人體酶的催化作用下水解組成該蛋白質的氨基酸小分子，這些氨基酸分子在人體遺傳物質DNA的操縱下重新組合成人體所需的蛋白質，以完成人體的新陳代謝[2]。

又如，汽車已大量進入家庭，汽車尾氣NO是大氣的主要污染源之一[3]。它是內燃機工作時來自空氣的N2和O2在氣缸中反應生成的。治理的方法之一就是使生成的NO變成無害物質。那么，NO變成什么物質才是無害的呢？當然變成O2和N2是最合適的，相當于回歸自然。這樣，我們就要研究2NO→O2+N2這一化學反應在給定的條件下能否自發進行，這需要化學的重要理論——化學熱力學知識。通過化學熱力學的理論分析可知，該反應可以自發進行，而且可以進行得很完全。但實際上并沒有看到這一反應進行。這是為什么呢？因為化學反應速度太慢。有關化學反應速度問題是化學的另一重要理論——化學動力學的研究內容。為什么這一反應速度太慢呢？化學動力學研究表明，這是因為該反應的活化能太高。那么如何降低活化能、提高這一反應的速度呢？可以用升溫或是加催化劑的辦法。采用升溫的方法一是不方便，二是對反應不利（需要另外的加熱升溫系統，發動機要承受更高的溫度）。因此最好用催化劑。那選用什么做催化劑呢？這就要了解為什么該反應的活化能非常高，用什么物質能降低該反應的活化能。要解決這一問題，則要用到化學的第三個重要理論——物質結構的知識，了解NO、O2、N2等分子的結構特點。

2 從化學發展史認識化學及迅速發展的當代化學

簡單講述化學發展史，可使學生了解化學的來龍去脈，對化學的本質有更深刻的了解，對提高學生的化學素質、學習興趣有很大的促進作用。化學的發展一般可分為古代化學、近代化學和現代化學。

古代化學主要有火的使用、制造陶瓷、常用金屬的冶煉、釀酒和煉丹[3～5]等。這里可以多介紹一些我國古代的化學成就。筆者用PPT展示了出土的古代陶瓷、古代冶煉銅和鐵的作坊遺址還原圖、葛洪的煉丹圖、釀酒蒸餾圖等，還講了我國明代大醫藥學家李時珍的《本草綱目》，其中記載著一些較為復雜的無機藥物的加工制作過程，有的可算得上是典型的無機合成反應；宋應星的《天工開物》更是我國古代化學工業（作坊）的百科全書，有制鹽、造紙、燒礦、顏料及染色和五金及火藥等生產工藝，說明我國古代勞動人民經過大量實踐，已經掌握了許多實用的化學知識。阿格里柯拉在其巨著《論金屬》中對開采礦石、從礦石中冶煉各種金屬、金屬分離的方法都作了詳細敘述。這些實踐活動，使人類認識了大量無機物的性質，制備了一些化學反應儀器，為近代化學的誕生做了知識和設備上的準備。講授的同時用PPT展示當時的主要化學實驗儀器。

到了18世紀中期至19世紀前期，歐洲出現了一批著名的科學化學的先驅人物，如羅蒙諾索夫（1711～1765年）、波義耳（1627～1691年）、普利斯特萊（1733～1804年）、拉瓦錫（1733～1804年）和道爾頓（1766～1844年）等[3]。由于他們采用了精細、嚴密的科學方法和衡量儀器，借助于數學工具，發現了許多化學基本定律，如質量守恒定律、物質的組成定律等，形成了原子學說、分子學說等。簡單講解這些定律，與學生一起從這些定律中了解近代化學的主要思想。特別是道爾頓的原子學說，抓住了化學學科的核心和最本質的問題，即原子的化合和化分，主張用原子的化合和化分來說明各種化學現象和各種化學定律間的內在聯系。門捷列夫的元素周期律，使眾多化學物質的性質有規律可循，核外電子排布規律的發現，很好地詮釋了門捷列夫的元素周期律，使人們更深刻地認識了化學的本質。

隨著原子、分子結構理論，特別是量子力學的出現，使化學進入了現代階段。在講解現代化學新領域時，筆者常選擇較典型的結構理論和化學反應速率理論。在結構理論的指導下，按照結構和性質的關系，人們能夠按照需要的性質來“按圖索驥”或“量體裁衣”式地大量合成各種物質，物質（以CA登記為準）的數量呈幾何數般地增加。隨著“飛秒化學”的發展，把化學過程中的一些“一剎那”的反應快速拍攝，然后用慢鏡頭回放，使化學反應機理被人們所掌握，然后開始工業化生產。如光合作用的反應機理被揭開，按此機理對農副產品進行大規模的工廠化生產，人類不但可很輕松地解決糧食、棉花問題，同時也解決了溫室效應問題。

3 以近期新聞談化學與社會生活的關系

講到化學與能源——石油和天然氣作為主要的能源時，筆者講一些我國石油工業的發展、中日東海油氣田的爭端及近期發展、我國南海油氣被鄰國大量盜采的情況，激發學生努力學習，使祖國變得更強大。講到新能源——核能時，還講一些關于朝鮮核問題的六方會談、伊朗核問題等事件吸引學生的注意力。

在講到溫室效應和全球變暖問題時，講京都議定書、哥本哈根路線圖、碳稅碳交易等。既讓學生形成節能減碳意識，又拓寬了學生的知識面。還可以講不久前，馬爾代夫總統頭戴水下呼吸器，與13名身穿黑色潛水服、背著水下呼吸裝置的政府部長，在6米深的海水下開內閣會議，以呼吁全世界減少二氧化碳的排放。因為馬爾代夫平均海拔高度為2．1米，按現在海平面上升的速度，一個世紀內將會被淹沒。

在講到大量施化肥和使用農藥對果蔬的影響時，首先讓學生了解化肥和農藥給農業帶來的巨大影響。在人力和畜力時代，一個農民生產的糧食只夠4個人吃；在機械化時代，一個農民可養活7個人；到了化學工業發達的化學時代，由于化學工業提供了大量的化肥、農藥、塑料薄膜、排灌膠管和植物生長激素，加上使農業增產的其他因素，一個農民可養活六七十個人。如果沒有化肥農藥，一半以上的人會餓死，現在全球還有10億人因糧食不足而營養不良。現在的問題是如何制造高效低毒農藥或生物農藥。

4 以詩一般的語言使化學課變得生動、有趣

化學是一門枯燥、呆板的課程，較難引起學生的興趣，若授課時穿插詩一般的語言，則效果完全不同。在講到全球氣候變暖時，筆者講道：“大自然在人類面前忽然變得陌生起來，從2008年南方的大雪災到南臺灣的8·8水災，從幾年來席卷長江流域的高溫熱流到持續多年不肯緩解的北方大面積干旱，地球仿佛在發瘧似地顫抖，人類竟然也像倒退了一萬年似的束手無策。‘厄爾尼諾現象’像幽靈一樣徘徊。”同時配以PPT展現這些場景，有大雪封堵的道路、洪水沖毀的村莊、龜裂的土地、枯死的莊稼等。在講環境污染使長江水質嚴重惡化時，用PPT展現三江源頭水和被嚴重污染的水及未處理污水，并解說：“從這些黑臭的污水你能想到它原來是多么的晶瑩、透明，從涓涓的細流變成了灰黑的濁浪，從孕育我們的母親變成了肆虐我們的毒蛇，這些是誰造的孽？”在講到生命的組成時，筆者講道：“在探索生命本質的時候，我是誰？我從哪兒來？”在講到火箭燃料或制造飛機的材料時，可以引用國慶閱兵式上的解說詞。

通過不斷改進緒論課教學模式，使學生在第一時間被深深地吸引，激發了學生對基礎化學課的學習熱情和對化學學科的探究精神，使他們在輕松、愉快的氛圍中學好基礎化學課。

[1]許世紅，李靜萍，王永紅，等．《無機與分析化學》緒論課的教學實踐[J]．甘肅高師學報，2004，（9）：81～83．

[2]曲保中，朱炳林，周偉紅．新大學化學[M]．第2版．北京：科學出版社，2007．

[3]周祖新．工程化學[M]．北京：化學工業出版社，2009．

[4]北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學．無機化學[M]．第4版．北京：高等教育出版社，2002．

[5]庫宗軍．關于無機化學緒論課的教學[J]．孝感學院學報，2001，6（21）：89～91．

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1671-1246（2010）09-0076-02