高等農林院校生物類專業化學基礎課改革探索

楊桂娣 潘景微 李家玉 何海斌

（1.福建農林大學生命科學學院，福州 350002；2.福建沙縣金沙高級中學，福建沙縣 365510）

進入21世紀，各學科的迅速發展及彼此之間的相互滲透，化學知識在高等農林院校生物類各專業的后續學習及科學研究中的重要性愈顯突出。我國普通高等院校本科培養目標已由原來的“專業教學”變為“通才教學”與適度的“專業教學”相結合，主張大學在傳授知識的同時，強調思維、創新、交流、綜合和合作等優良素質的培養［1］。因此，考慮如何結合高等農林院校生物類學生的自身特點，改革現有的教材內容和課程體系，對提高農林院校的教育水平和教學質量是非常重要的。

化學課程是高等農林院校生物類各專業的必修基礎課，由于開設在大學1年級，其教學過程不僅為學生后續專業課提供基礎，還擔負著銜接中學化學的任務。與中學化學課程相比，大學化學課程設置內容難度加深，很多學生對化學學習感到困難，教師在講課中也遇到一定的困惑。21世紀是生命科學的時代，現代生物學已進入分子水平，對學生的化學基礎提出了更高的要求，搞好大一化學教學是至關重要并具有深遠意義的。針對這些情況，筆者在對近年中學化學課程改革和使用的新教材進行調研的基礎上［2］，結合多年來的教學經驗，提出了在面向21世紀高等農林院校生物類專業的大一化學課程教學中如何使學生盡快適應大學化學課程的一些改革措施。

一、調研學生的入學基礎，制訂相應的教學大綱

自國家教育部頒布了新的高中課程教學計劃后，全國各省市相繼開展了教學改革，福建省也在2006級新入學的高一新生中全面啟動了新的教材，2009級是福建省中學教學課改后的第1屆入學新生。在教育思想上，中學化學教學改革正從傳統的應試教育向素質教育轉變，反映在高中化學教材中有以下一些特點：①教材由必修部分和選修部分組成。其中，必修1和必修2教材用于高一全體學生上、下學期的化學教學上，選修教材主要用于高二、高三年級學生的選讀上。選修教材與必修教材相比主要在系統性、理論性等方面有所加強。②化學教材包含的知識面相當廣。化學與社會資源、能源、材料、工業、農業、環境和生物技術等現代新科技領域的聯系隨處可見。③教材在理論上沒有進一步加深的趨勢，在知識點上沒有進一步拓展。④開設了若干門化學選修課，如：化學反應原理、物質結構與性質、有機化學基礎和化學與生活等，并相應地設置了素質型和學科型高中化學教材。⑤著眼于化學知識的定性應用，不強調“量”的概念。

在大學化學教學改革中，我們應該充分注意到中學化學新教材的特點，汲取中學化學教育改革的有益經驗，找準大學化學的合理起點，根據高等農林院校生物類學生的培養目標，制定出適合生物類學生要求的教學大綱。

二、調整課程教學內容和教學體系，做好與中學化學的銜接

“無機化學”“分析化學”這2門化學基礎課是高等農林院校生物類各專業學生進入化學殿堂的啟蒙課，是連接中學化學與大學化學的中間橋梁，在大一上、下2個學期學習這2門課。由于第2學期“分析化學”中講授的各種分析技術所依賴的基本原理仍舊是第1學期“無機化學”的基本原理，學生在第1學期上完課后，到第2學期開“分析化學”課時已忘記很多，任課老師往往要再次重復“無機化學”的基本原理，在目前授課學時不斷緊縮的形勢下，致使授課進程非常緊張。由于有效數字等相關教學是設置在第2學期的教學內容，而在第1學期“無機化學”的例題、習題中也涉及到有效數字的應用和保留，任課老師也常常要專門講述。此外，化學是一門實踐性很強的學科，開設基礎化學理論課時都有配套的實驗課，在第1學期的基礎化學實驗中，經常涉及到有效數字的記錄、各種分析技術的應用，任課老師常為學生缺乏這一方面的知識而苦惱，也常常須專門撥出時間來給學生輔導，這給任課老師增添了許多不應有的工作量，而且學生不能有效地應用課堂所學知識能動地進行實驗練習，影響了學生學習的積極性和主動性。隨著各種高靈敏度、高選擇性現代儀器分析的出現，滴定分析等常量分析方法已無法滿足生命科學痕量分析的要求，在生物類各專業的后續課程及其將來的研究工作中已很少使用，相關原理部分已不需要再專列一門“分析化學”課進行講授。

經網上搜索，國外高校化學基礎課教學計劃中普遍已不單列“分析化學”課了［3］。我國農林院校也有此類情形，直接把它包含在“普通化學（General Chemistry）”教學計劃內，不再單設“分析化學”課，或將課程名稱改為“無機及分析化學”，學時數為80～126。實際上，將“General Chemistry”這門課程翻譯為“普通化學”是錯誤的。按照國際高等教育的共同理解和農林院校化學基礎課程的教學內容和教學目標，本課程的正確譯名應該是“化學導論（Intro-duction to Chemistry）”。

為了做好與中學化學的銜接并與國際接軌，大學化學課程新的教學體系應更加注重培養學生的能力和素質，體現少而精的教學原則。為了充分利用有限的學時，將福建農林大學生物類各專業原有的無機化學51學時和分析化學34學時合并成一門課程，將課程名稱定為“化學導論（Introduction to Chemistry）”64學時。在教學內容上主要分為4個部分：基本化學原理、溶液平衡、化學分析和元素化學與化學交叉學科，課程進度設在大一上學期。在講授過程中，把與中學化學有關聯的“有效數字”等必備知識提到課程初期階段，讓學生初步建立起科學研究中“數”的概念；把化學科學中的重要基本原理及其應用合并在一起，避免學生的遺忘和教師的重復；把元素化學作為選學內容，擴寬學生的知識面；向學生概括性地講授環境化學、材料化學和生命化學等重要的化學交叉學科，為學生選擇未來專業方向提供初步意見。

三、改革教學方法，讓學生正確理解基本概念，樹立“量”的意識

目前，我國中學化學教學改革的主要趨勢是適當降低理論深度，拓展知識面，著眼于化學知識的實際應用［4］。大一新生往往對一些相似的概念感到困惑不解。比如，在中學教材中，“化合價”是用來表示原子之間相互化合的數目，該數目應是一個非負整數，在這種情況下，學生往往無法理解化合物Fe3O4中鐵原子的化合價為何不是整數；而在大學化學教學中，學生在對物質結構的知識有了較深入的理解后，知道這不是一個嚴謹的定義，實際上，大學化學教材對氧化還原反應的定義也發生了改變，是指反應過程中有元素氧化數變化的化學反應。“氧化數”是表觀電荷數，是假設把每個化學鍵中的電子指定給電負性更大的原子，從而得到的某原子在化合狀態時的“形式電荷數”，對于中性分子和原子來說，整個分子或原子中各元素原子的氧化數的代數和為零；對于離子來說，各元素原子的氧化數的代數和為離子的電荷數。為了讓學生理解“氧化數”與“化合價”這2個不同又有關聯的相似概念，教學過程中，教師除了系統講授這2個概念的定義外，還應同時采用問題教學法，通過舉例，引導學生提出問題，最后獲得相關的知識。如上述Fe3O4的例子中，實際情況是鐵原子“化合價”有＋2價和＋3價2種，而鐵原子的“氧化數”是8／3，這樣，就可正確解決學生的疑惑。另外，大一新生只知道這些化合物的“化合價”都是＋4，但不知道它們的“氧化數”是多少。在教師的精心組織和指導下，學生通過獨立的探究和思考，探求出問題的答案后，就能正確區分“氧化數”和“化合價”這2個概念的異同點了，從而能正確掌握復雜的氧化還原反應方程式的配平，激發學生的求知欲望，促進思維的活躍發展。

此外，現行的中學化學教材中化學反應原理部分已有較多內容，主要包括熱力學和動力學基礎、化學平衡和平衡移動規律及溶液中的各類離子平衡等。在高中化學教材中，對化學平衡知識的介紹是比較詳細的；對化學反應熱效應、化學反應速率及理論、氧化還原等知識的介紹有所涉及；對溶液中各類離子平衡的計算幾乎是空白的，只注重在實驗基礎上提出概念和定性分析，基本上沒有涉及“量”的概念［5］。在大學化學教材中，熱力學基礎主要介紹熱力學3大定律，特別強調熱力學的基本概念，如焓、熵、吉布斯函數等，還引入標準平衡常數的概念進行定量計算和平衡移動的熱力學討論，并為水溶液中4大平衡體系提供共同的理論基礎。這部分知識要求學生不但能掌握相關的概念，還要求學生會進行具體的計算，要求的深度明顯加大。由于課改后新的中學教材中基本上無計算要求，學生在中學階段缺乏訓練，在計算過程中“量”的意識非常薄弱，這部分知識的講授就成為大學教學中的重點和難點。在教學過程中，教師要以啟發式教學思想作為運用各種教學方法的指導思想，根據學生原有的基礎和在課堂上對新知識的吸收程度，精心設計和綜合運用講授式、問題探究式、訓練式和實踐式等各種教學方法。同時教師要調整講授的重點，一方面要把教學重心放在如何培養學生“量”的意識方面，課堂上有意識地設計各種相關計算的問題，并講授計算器等工具的使用方法，以此強化學生的計算能力和鍛煉學生的自學能力。所謂“授人以漁”而非“授人以魚”，這也是培養學生創新意識和創新能力的重要基礎。另一方面在與化學平衡相關的基本概念的講授上，由于這些知識在高中化學中已占較大比重，在大一化學教學中可以適當簡化對它們的定性討論，這樣就可以在同樣的講授學時內，較好地避免與高中化學的重復，讓學生建立起化學熱力學、化學動力學的基本框架，使宏觀化學原理系統化和理論化，從而達到預期的教學效果。

轉變傳統的教學方法還必須轉變傳統的對學生成績“好”或“差”的評價方式，轉變傳統的只通過一次考試就對所謂“好”學生、“差”學生的認定方法。學生的單次成績只是一時的、表面的，學生在整個學習過程中的作業、小測驗和課堂表現等成績則應作為學生的總評成績。

四、介紹與化學有關的當代科技知識，提高學生的學習興趣

元素及其化合物結構與性質這部分知識易與高中教材重復，因此通過重點介紹在新科技領域特別是在生命科學領域具有實際應用或潛在應用價值的化合物的相關知識，來提供給學生最新的信息和多學科互相滲透的當代科技特點，目的是拓寬學生視野，使學生可以更大范圍地了解化學在環境、生態、生命科學等領域中的重要作用，培養學生的科學文化素質和創新意識，提高學生的學習興趣。考慮到高等學校培養跨世紀人才的需要，在大一化學教學過程中宜強調與中學化學教材的選修內容的相銜接，并結合學生自身的基礎，闡述清楚應掌握的基本理論和基礎知識，強化學生“量”的概念，增加學生對化學學科的全面認識，最終提高化學教學質量。

［1］姚天揚，高盤良.面向21世紀化學專業及應用化學專業教學內容和課程結構改革的一些建議［J］.大學化學，1998，13（2）：12-13.

［2］劉士榮，朱裕貞.面向21世紀教育改革——中學化學與大學化學教學內容銜接的思考［J］.大學化學，1998，13（1）：16-18.

［3］李輝.國內外分析化學教材比較［J］.大學化學，2004，19（6）：57-61.

［4］梁華定，陳素清.大一化學與中學化學銜接中的幾個問題［J］.臺州學院學報，2003，25（3）：76-79.

［5］梁勇，金輝杰.分析化學實驗中如何樹立準確的“量”的概念［J］.大學化學，2001，16（4）：19-21.