物理專業普通化學課程教學改革初探

張小崗

(中國人民大學理學院化學系 北京 100872)

普通化學作為化學學科中最基礎的課程，在學生掌握必要的基礎化學理論和基本技能方面發揮著重要的作用。兩年來，筆者在中國人民大學理學院物理系普通化學的教學實踐中深刻體會到：只有針對專業特點來確定課程的主線，才能在有限的學時內完成普通化學的基本原理和理論的教學，并使學生能用所學的理論分析化學現象，進行化學計算，實現普通化學課程的教學目標。針對專業特點確立課程主線，無論是對于教師講授還是學生學習，都將使重點更為突出，學生更能篩選出與專業學習有密切聯系的知識，加以掌握和應用，從而取得更好的教學效果。

普通化學課程主要是對剛進入大學的大一學生介紹化學在自然科學體系中的地位及其與其他自然科學、技術科學分支之間的聯系、作用和交叉。結合物理專業的特點和要求來看，在教學內容上，應當以化學理論為主線，將基礎化學理論始終貫穿于物質的狀態、化學熱力學與動力學、四大平衡、元素化學的教學中；在教學方法上，可使用多媒體課件+粉筆+黑板+課堂互動的模式，強化教學過程的信息量；在教學中可把一些化學的最新發展以及化學新技術和新方法不斷加入到相關的章節中。下面介紹具體的教改思路及內容。

1 將化學發展史簡要介紹給學生

在普通化學課程的緒論中，應將化學發展過程中的標志性發展階段向學生系統介紹，使學生對化學的過去、現在和未來有一個總體的把握；將重大的化學發現、化學學科的前沿、諾貝爾化學獎得主的貢獻等融入化學原理的有關章節中。例如，在講解化學動力學基礎時，除了完成動力學基本概念的介紹，還結合基本概念對1986年諾貝爾化學獎獲得者李遠哲在化學動力學、動態學、分子束及光化學方面的貢獻進行介紹。李遠哲是如何將分子束方法發展為一種研究化學反應的通用工具；又是如何利用由李遠哲和Herschebach博士所設計的分子束碰撞器和離子束碰撞器，深入了解各種化學反應的每一個階段過程，使人們能在分子水平上研究化學反應的每一個階段過程以及化學反應所出現的各種狀態，從而為人工控制化學反應的方向和過程提供新的前景。在講授化學鍵與分子結構一章時，應注重化學理論的形成和背景的介紹。例如，Robert Sanderson Mulliken等在1928年提出了分子軌道理論，將分子看成一個整體，認為分子軌道由原子軌道組成；1952年又用量子力學理論來闡明原子結合成分子時的電子軌道，進一步發展了分子軌道理論；分子軌道理論對于處理多原子π鍵體系，解釋離域效應和誘導效應等方面的問題都能更好地反映客觀實際，可解決價鍵理論所不能解決的問題。通過這種方法的教學，可激發學生的學習興趣，啟發學生主動思考，增強學生的創新意識。

2 注重科學研究對教學的促進作用

將化學相關學科的最新科研成果與普通化學的有關內容結合起來，作為新知識介紹給學生。新世紀的大學生應當具有較寬的知識面，才能更好地適應時代和社會發展的需求。隨著科學技術的發展，普通化學的基礎性尤其顯得重要。自組織系統，作為物理和化學的熱點研究領域正在受到人們越來越多的關注。自組織研究的目的之一是在復雜系統中尋求平衡。在復雜系統中，自組織學科正在發揮日益重要的作用，在這里，材料、方法和專業領域之間的界限已經被徹底打破。由于“軟物質”具有更多自由度，而且結構成分間存在微弱的相互作用，因此在物質研究領域將可能產生豐富的新現象。普通化學的教學必須面對這些新的變化。如在普通化學規范化教學大綱的框架下，將化學前沿知識和公眾關心的化學熱點問題滲透在教學中，將有助于學生了解化學的發展前景，更能顯示出普通化學的活力。筆者在給物理系學生講授普通化學課程時，將環保方面的知識，水污染及其防治，大氣污染，臭氧空洞的形成，化學模擬生物固氮，新一代微電子顯影、蝕刻和清洗技術，新能源的開發和利用，新型材料應用，基于分子、原子結構原理的現代分析儀器簡介等知識融入相關的章節中。要做到這些，就要求教師除了有較高的科學素養之外，還需要更加關注學科的發展及新知識的應用，了解交叉學科。普通化學課程的目標不僅是要系統增加學生的化學基礎知識，更應當注重學生科學素養和科學思維方法的培養，特別是化學研究方法論的培養。這樣的普通化學課程,有助于從化學學科的角度培養學生的創新意識、創新思想和創新能力，使普通化學從教知識調整到教方法。

3 根據專業特點進行課程設計

在保持普通化學教學基本內容和課程結構的前提下，對課程的深度和廣度進行有效設計。結合物理系學科背景特點，在對整個課程內容(化學原理、化學理論和元素化學)進行梳理的基礎上，優化重組教學內容，提煉出必須掌握和一般了解的內容，使學生能更有效地掌握基本教學內容。普通化學的講授主要從宏觀和微觀兩個方面來展開：在宏觀方面，以能量為主線，通過計算化學反應的能量變化，判斷化學反應的方向、程度和反應速度；在微觀方面，認識各種化學鍵理論以及分子組成、結構、性質和變化規律。利用宏觀和微觀兩方面獲得的理論知識，分析元素及其化合物的結構、性質和化學反應。針對物理專業的特點，我們將普通化學的教學重點放在化學理論上，引導學生運用所學的化學理論分析化學現象和化學知識，重點突出在化學理論指導下的元素及化合物性質的描述，避免學生靠死記硬背的方法來掌握元素化學的知識。物理系學生應重視源頭分析，因此，課程的教學要特別避免簡單給結論的方法，而要加強對結論獲取過程的科學思想的分析、推理(推導)和源頭的闡述，使學生從思考中得到正確結論。在課程實踐中，我們將物理化學課程才涉及的一些理論推導，如化學熱力學、化學動力學以及統計熱力學部分的推導引入普通化學的相關教學內容中，以使物理專業學生真正感覺到化學理論推演的魅力。

4 正確處理好課堂教學和課外學習的關系

在課堂教學中，采用板書和多媒體相結合的教學方式。對于理論推導以及條理性較強的內容講解，主要采用板書的形式。多媒體課件教學可以給學生營造一個立體的、全面的、動態的學習氛圍,充分調動學生的學習主動性。結合教材內容選擇一些形象生動、效果鮮明的虛擬演示實驗(特別是在元素化學部分),通過Flash動畫、實物錄像等形式，可以增加教學的信息量?；瘜W是一門基礎科學，觀察、實驗以及基于理論的分析和歸納是學習和研究化學最根本的方法。因此，采用虛擬演示實驗的多媒體展示，對于沒有大量實驗教學環節的物理系學生顯得尤為重要。這種方式不但可以增強課堂的趣味性和直觀性，加深學生對某些抽象理論和概念的理解,更有利于培養學生觀察問題、分析問題的能力。

5 做好教學參考書的選取

現在有許多優秀的普通化學原版教材，在內容以及知識結構上，特別是在信息顯示上有許多突出的優點。要求學生在一進入大學學習時，就開始最基礎的專業英文教材閱讀訓練。在教學時使用母語，多媒體課件采用雙語或全英文課件，推薦的課外參考書為國外原版教材[6]。這樣，通過普通化學的講授，使學生掌握化學學科最基本的英語詞匯以及英文的表述方法，為學生閱讀專業英文文獻打下基礎。

6 結語

本文是作者兩年來給物理專業學生講授普通化學課程教學實踐中的一些體會和思考。針對專業特點，從確立教學主線入手進行的教學改革實踐表明，無論教師授課還是學生學習，目的更為明確，重點更為突出。通過教學課程體系的調整和教學方式的改革，提高了學生的學習熱情，同時也激發了教師對教學內容、教學方式等進行不斷探索的興趣。這種雙向的互動和促進，有利于課堂教學的良性發展。同時注意將素質教育的幾個方面(如知識、技能、過程、方法、情感、態度、價值觀等)體現在課堂教學和課程實踐中?，F在，有關普通化學教學改革已經引起廣泛的關注，相信隨著教改的不斷深入，普通化學將在提高非化學專業學生學習素質、培養學生創新精神和實踐能力方面發揮更大的作用。

參 考 文 獻

[1] 申泮文.大學化學,2009,24(2):7

[2] 高勝利,陳三平,謝鋼,等.中國大學教學,2007(7)：29

[3] 李娜,周洪英,薛永剛,等.化工高等教育.2009,110(6):82

[4] 朱洪濤,許佩瑤.大學化學,2009,24(3):35

[5] 聶峰梅.首都師范大學學報(自然科學版),2007,28(12):56

[6] Petrucci R H,Harwood W S,Herring F G.General Chemistry-Principles and Modern Applications.8th ed.Prentice Hall,2002