無機元素化學教學改革的嘗試和體會

[摘 要]無機化學是本科生學好大學階段其它專業課程的基礎和關鍵。元素化學是無機化學基本原理在元素結構、性質規律上的應用，因此，元素化學教學是開闊學生視野、培養學生創新能力、培養學生科研意識的大好機會。針對元素化學的教學長期處于被忽視的狀態，對其教學方法的研究也進展有限等問題，根據元素化學內容的特點，以互動式教學方法為主要特色，通過互動式無機元素化學教學方法的實施，改善了教學效果，提高了學生的創新意識和科研意識。

[關鍵詞]元素化學 互動式 教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）22-0100-02

無機化學包含普通化學原理、物質結構理論和元素化學三部分，學生在學好基本理論之后，將其應用到元素結構、性質規律上，因此，元素無機化學是基礎無機化學的核心內容，無機化學中基本原理部分的學習是為元素部分的學習服務的，只有將基本原理熟練應用到分析元素及其化合物的結構和性能中，才有可能將元素化學學好。因此，該部分教學是開闊學生視野、培養學生創新能力、培養學生科研意識的契機。然而，元素化學的教學長期是無機化學教學的難題，究其原因，主要是由于其內容多、知識點瑣碎、敘述性強等特點，如果教師是照本宣科，采用滿堂灌的教學方法，無論對課本內容有多熟悉，講課有多條理化，也難以調動學生的積極性，教學效果較差；學生也普遍反映，這部分內容學習中，內容太雜太多，大量精力用在背方程式上，僅僅能應付考試，更談不上提高學生的創新能力和科研素質。

我們教學組根據我院多年的教學情況，在元素化學教學改革上，一方面對創新教學理念、創新培養模式進行探討；另一方面，注重課堂教學過程的研究，注重提高學生興趣，提高學生的綜合分析能力。因此，我們在原來教學理念的基礎上，提出了互動式無機元素化學教學方法的理念，并進行了一系列的嘗試。具體內容如下：

一、優化教學內容，采用靈活多樣的教學方法，鼓勵學生探究式學習

元素部分內容多、教學時間緊，因此針對元素化學內容的具體情況，在教師課堂教學時，不再照本宣科，在保證知識的系統性、完整性前提下，刪除那些與中學及后續相關課程重復的內容，將理論知識和元素性質相融合，以化學基本原理在元素結構與性能中的應用為主線，重點講解結構與性質的關系。通過熱力學參數以及元素電勢圖判斷元素的性質、元素及其化合物性質的規律性等，讓學生可以直接通過前面學過的理論知識來判斷元素及其化合物性質。例如，通過Mn元素在酸性和堿性介質中的元素電勢圖，可直接判斷出各價態Mn化合物在不同介質中的氧化還原能力、穩定性，從而對該元素形成一個綜合的認識。在此基礎上，著重總結元素物理性質和化學性質的規律性、各元素典型的性質及特點，訓練學生根據每個元素在周期表中的位置即能判斷該元素典型的化學性質，對每一個化學反應的反應物進行分析，能預測主要反應產物，解決學生背方程式難的問題。同時，積極創造條件， 讓學生參與教學過程， 使學生從被動學習轉變為主動學習， 提高學生的自學能力。鼓勵學生自主探究性學習，與中學相關知識的內容留給學生自學，引導學生進行歸納和總結。更重要的是，課后作業也不再局限于書本上的習題，而是一方面，我們要求學生在上課前通過自學，對某幾個典型元素以及每一族元素的性質進行比較，并進行規律性的總結，并且在該部分內容講解前以作業形式交上來，再通過上課時老師的講解進行對比，來加深對元素形式的掌握；另一方面，根據元素部分應用廣泛的特點，有意識地選擇一些應用性比較強的題目，比如“氧利”等活性氧洗衣劑和彩漂液中活性氧的主要成分以及使用時的注意事項，該題可讓學生對過氧化物以及活性氧的性質進一步加深了解；同時，我們也有意地設置幾個有一定難度綜合題目，讓同學們可以查閱資料并進行討論后做題，培養學生能自覺運用綜合知識的能力，該部分作業也作為平時成績的一部分計入期末總評成績。

二、通過課外知識的拓展、學生的自主學習和討論，提高學生的學習興趣，培養學生的科研意識和創新意識

對大一的學生來說，很多學生還保留著高中階段的學習習慣，除了所上課程使用的教科書外， 學生看得最多的是習題集，對元素部分的學習更是缺乏興趣，也不會利用圖書館的資料和豐富的網絡資源學習相關的專業知識，更談不上有意識地查閱有關學科新領域現狀和發展動態。因此，我們在原來課堂教學的基礎上，增加討論課，將以教為主變為討論式的教學，增加與生活相關的內容以及與現代科學發展有關的前沿知識、研究動態，以提高學生學習的積極性。在課本知識內容的基礎上，我們選擇了一些具有拓展性的討論命題，討論命題包括當今的研究前沿、化學中的學習難點、典型元素及其化合物的研究及應用，內容涉及當今化學工業、能源材料、光電材料、催化材料、無機化合物的生物效應和藥用價值等，讓學生充分體會到無機化合物的重要作用。通過實踐發現，學生對很多討論命題都有濃厚的興趣。比如：鋰的來源、鋰電池以及鋰電極材料；碳元素的性質及應用，包括金剛石、石墨、碳納米管、石墨烯等；典型硅酸鹽的結構、性質及用途（分鐘篩、陶瓷等）；TiO2的結構及其光催化性能；稀土發光材料等。在第一次的實施過程中，我們將學生分為許多學習小組，給出指定的命題，讓學生開展探討性的學習，學生將收集和查閱的資料整理后寫成小論文，并每組派學習小組組長在課堂上用5分鐘左右進行匯報，并開展討論，收到了一定的效果。問卷調查顯示，同學們普遍反映討論式教學能夠開闊學生的視野，鍛煉學生的科研意識，調動學生的主觀能動性和學習積極性。但也反映出有些同學態度不積極主動，過分依賴小組長，課堂氣氛也不夠活躍。因此，在第二次的實施過程中，我們將討論命題進行精煉，在考慮當今研究熱點的同時，也兼顧我們學院的研究方向及研究課題，讓每個學生根據自己的興趣自己選題，獨立上網查閱資料并整理出讀書報告，老師從每個命題中選擇一名表現優秀的學生上臺，在課堂上用約5分鐘的時間用PPT進行匯報，然后同學們可以自己發言進行補充和討論，最后老師對該命題做簡短的歸納總結。讀書報告也作為平時成績的一部分計入期末總評成績。實施結果表明，同學們普遍反映良好，課堂氣氛非常活躍，同學們積極參與其中、踴躍發言，鍛煉了同學們的表達能力，且調動了每個同學的積極性，學習興趣明顯提高，有效激發了學生的求知欲。

三、通過開放式實驗教學，強化書本知識，培養學生的實驗技能和科研能力

實驗教學是元素化學教學的重要環節，元素性質以及化學方程式部分將通過元素性質實驗進行訓練，從直覺上加深對元素性質的印象。同時，我們在每個元素實驗中另外設置一個元素分離與鑒定實驗，讓學生在現有條件的基礎上自主設計實驗方案，提出合理的元素分離與鑒定路線，進一步鞏固元素的典型化學性質。比如，在鉻、錳、鐵、鈷、鎳實驗后，要求學生根據所做的各元素性質實驗，自主設計方案，分離并鑒定Cr（Ⅲ）、Mn（Ⅱ） 、Fe（Ⅱ）、Co （Ⅱ）、Ni （Ⅱ）混合液中的各種離子。另外，在元素實驗的最后也設計了一個各種陽離子混合液的綜合分離鑒定實驗，讓學生在實驗的準備階段要充分查閱文獻，設計合理的實驗方案，進行自主設計探究，以此來鍛煉學生分析問題的能力、創造力和綜合運用知識的能力。同時，針對部分拔尖的學生，學院每年設置了實驗室開放基金，學生可以自己選題，通過查閱資料后，以申報項目的形式進行申報，學院經過認真篩選審批后給予一定實驗經費資助，學生即可在老師的指導下開展實驗研究，這種形式由于條件的限制，目前雖然只有少部分同學受益，但通過幾年的實施已經顯示出了良好的勢頭，部分同學在本科階段已經可以完成科研論文的實驗研究和撰寫工作，這說明實驗教學在培養創新性拔尖人才方面有著較大的作用。

在教學過程中明確培養目標，精選教學內容，關注科學前沿，拓寬知識結構，改革教學方式，貫徹新的教學理念，培養學生自主學習習慣，促進教學效果的提高，元素部分的教學恰恰是培養創新意識的最好契機。通過互動式教學，將元素化學的教學內容進行合理的分工，將以上三個教學環節結合起來，教學條理性將更明確，讓學生不僅鞏固了化學基本理論知識，通過實驗教學更直觀地掌握了元素及其化合物的性質，更重要的，通過自主查閱資料和課堂討論，學生的學習主動性將得到很大的提高，創新意識將大大增強，為其它專業課的學習打下良好的基礎，對創新性專業人才的培養具有重要的意義。

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[責任編輯：碧 瑤]