高等農(nóng)業(yè)院校“無(wú)機(jī)化學(xué)”教學(xué)改革與實(shí)踐

摘要：根據(jù)高等農(nóng)業(yè)院校“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程特點(diǎn)，結(jié)合農(nóng)業(yè)院校自身優(yōu)勢(shì)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，對(duì)“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)理念、教學(xué)方法兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的探索與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)院校；無(wú)機(jī)化學(xué)；教學(xué)理念；教學(xué)方法

作者簡(jiǎn)介：楊昱（1977-），女，黑龍江哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，講師；徐雅琴（1964-），女，黑龍江哈爾濱人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150030）

基金項(xiàng)目：本文系黑龍江省“十二五”高教學(xué)會(huì)課題“高等農(nóng)業(yè)院校應(yīng)化專業(yè)《無(wú)機(jī)化學(xué)》課程立體化教學(xué)體系的構(gòu)建”（課題編號(hào)：HGJXH C110459）、黑龍江省“十二五”規(guī)劃課題“化學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)紙化網(wǎng)上考試系統(tǒng)軟件研制及應(yīng)用研究”（課題編號(hào)：GBC1211019）、黑龍江省“十二五”規(guī)劃課題“高等農(nóng)業(yè)院校《無(wú)機(jī)化學(xué)》課程體系整體優(yōu)化改革的研究與實(shí)踐”（課題編號(hào)：GBD1211010）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）23-0089-02

步入21世紀(jì)，我國(guó)農(nóng)業(yè)院校化學(xué)教學(xué)能否跟上世界化學(xué)發(fā)展潮流，其關(guān)鍵是能否培養(yǎng)出適應(yīng)21世紀(jì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的人才，因此高等農(nóng)業(yè)院校化學(xué)教學(xué)改革應(yīng)體現(xiàn)新世紀(jì)的特色及與農(nóng)業(yè)院校實(shí)際相結(jié)合。“無(wú)機(jī)化學(xué)”是相關(guān)專業(yè)學(xué)生步入大學(xué)的第一門主干課，針對(duì)如何提高農(nóng)業(yè)院校學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力，提高“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程教學(xué)質(zhì)量，我們?cè)诮虒W(xué)觀念和教學(xué)方法兩方面對(duì)農(nóng)科“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程進(jìn)行了探索和實(shí)踐，取得了一些成果。

一、適時(shí)調(diào)整教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

1.重視元素化學(xué)

“無(wú)機(jī)化學(xué)”由基礎(chǔ)理論和元素化學(xué)兩部分組成。元素化學(xué)部分基本上都是敘述性內(nèi)容，體系龐雜。教師在教學(xué)中一般是運(yùn)用物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)、配位化學(xué)等基礎(chǔ)理論并以元素周期律為主線，向?qū)W生教授重要元素及其主要化合物的存在、制備、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和用途。雖然這部分內(nèi)容與中學(xué)化學(xué)知識(shí)存在一定延續(xù)性，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中仍感到十分難學(xué)。因此曾有人認(rèn)為，隨著科技的發(fā)展，元素化學(xué)的內(nèi)容都可在資料上查到，甚至可通過(guò)電子數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，就應(yīng)該在“無(wú)機(jī)化學(xué)”教學(xué)安排中去除元素化學(xué)部分。但我們認(rèn)為，現(xiàn)代化學(xué)中的許多新發(fā)現(xiàn)、新理論都與元素化學(xué)有關(guān)，缺少了這一部分，學(xué)生對(duì)自然界中存在的元素及其重要化合物的性質(zhì)及反應(yīng)規(guī)律缺乏一個(gè)總體的了解，就不能很好地認(rèn)識(shí)在工農(nóng)業(yè)、食品、能源、材料等領(lǐng)域中一些重要現(xiàn)象的本質(zhì)，無(wú)法了解在這些領(lǐng)域中采用的與化學(xué)密切相關(guān)的新技術(shù)、新方法、新材料，更談不上在這些領(lǐng)域中有所創(chuàng)新了。[1]此外，元素化學(xué)不斷地滲透到其他各學(xué)科之中，產(chǎn)生了許多新的邊緣學(xué)科，正在成為研究熱點(diǎn)，如有機(jī)金屬化合物化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、固體無(wú)機(jī)化學(xué)、物理無(wú)機(jī)化學(xué)等。因此可以說(shuō)元素化學(xué)在化學(xué)科學(xué)中處于基礎(chǔ)地位，必須高度重視。

2.突出人本教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型化學(xué)人才

高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、有創(chuàng)新精神和個(gè)性發(fā)展的實(shí)用型人才，在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是重中之重。要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，首先要在教學(xué)理念上確立以人為本的教學(xué)觀，即以學(xué)生為教學(xué)過(guò)程中的主體，把人的培養(yǎng)作為教學(xué)目標(biāo)。以往的教學(xué)是以知識(shí)繼承為主，學(xué)生屬于被動(dòng)學(xué)習(xí)，但是學(xué)生不是裝知識(shí)的布袋，教師也不是傳授知識(shí)的機(jī)器。正如科學(xué)史學(xué)家朱克曼在訪問了41位諾貝爾獎(jiǎng)得主后總結(jié)的那樣：這些獲獎(jiǎng)?wù)咧詴?huì)獲得成功，主要得益于從導(dǎo)師那里學(xué)到的發(fā)現(xiàn)科學(xué)真理的思想方法和工作方法，而不是從導(dǎo)師那里獲得的實(shí)際知識(shí)。作為農(nóng)業(yè)院校，許多教師所進(jìn)行的科研活動(dòng)都是與我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的。可以讓學(xué)生一入學(xué)就進(jìn)入一些教師的科研室，即使讓學(xué)生洗試管和燒杯，看管一些反應(yīng)，幫助教師做一些輔助性工作，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)既是對(duì)動(dòng)手能力的鍛煉，也初步了解了基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切聯(lián)系，提高了學(xué)習(xí)興趣，在潛移默化下對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有一定促進(jìn)作用。同時(shí)，我們?cè)凇盁o(wú)機(jī)化學(xué)”教學(xué)中將學(xué)科教育與培養(yǎng)學(xué)生自主成長(zhǎng)相統(tǒng)一，嘗試教學(xué)“學(xué)為主導(dǎo)、教為輔助、同步訓(xùn)練、綜合復(fù)習(xí)”模式，注重課堂上的互動(dòng)、知識(shí)與心靈的雙向交流，尊重學(xué)生自主意識(shí)，注重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展以及對(duì)學(xué)生意志品質(zhì)、道德規(guī)范、素質(zhì)全面的培養(yǎng)，使學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.探索研究型教學(xué)模式，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和綜合能力

“自主研究”型人才培養(yǎng)符合全球經(jīng)濟(jì)一體化和信息化的要求。應(yīng)該嘗試由傳統(tǒng)的單向知識(shí)傳授的“教學(xué)型”模式向?qū)W習(xí)研究結(jié)合的“研究型”教學(xué)模式轉(zhuǎn)化。可以通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、課堂提問、課堂討論、課外閱讀、課程小論文和參與教師科研活動(dòng)等手段，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，敢于提問，勇于創(chuàng)新。[2]此外，“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程中體現(xiàn)前沿性、交叉性和應(yīng)用性的內(nèi)容可以嘗試進(jìn)行小組學(xué)習(xí)，即把學(xué)生分為若干小組，進(jìn)行研究協(xié)作式學(xué)習(xí)。例如“配位化合物應(yīng)用”一節(jié)，教師首先給出提綱，包括配合物應(yīng)用領(lǐng)域（各小組任意選擇，重點(diǎn)是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域）、案例說(shuō)明、作用機(jī)理、發(fā)展前景等。學(xué)生通過(guò)查閱資料、協(xié)作討論，最后在課堂上展示學(xué)習(xí)結(jié)果。這種學(xué)習(xí)方式不僅使學(xué)生鞏固了配位化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，了解了配合物最新應(yīng)用領(lǐng)域，還培養(yǎng)了他們綜合解決問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生的獨(dú)立意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和合作意識(shí)，為后續(xù)課程以及今后從事的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.嘗試綠色化學(xué)教育，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)

近些年，全球生態(tài)平衡破壞程度加劇，世界各國(guó)重大自然災(zāi)害頻現(xiàn)，嚴(yán)重威脅到人類的永續(xù)生存，其中很多都是與化學(xué)反應(yīng)或物質(zhì)相關(guān)的。為了實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，綠色化學(xué)教育已不僅僅是科研戰(zhàn)線或化工戰(zhàn)線的任務(wù)，化學(xué)教育戰(zhàn)線承擔(dān)著普及、宣傳、教育、研究的重要任務(wù)。綠色化學(xué)是利用化學(xué)的技術(shù)與方法來(lái)降低或消除化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所設(shè)計(jì)的化學(xué)產(chǎn)品或過(guò)程與環(huán)境更加友好，是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)，是未來(lái)化學(xué)發(fā)展的方向。[3]“無(wú)機(jī)化學(xué)”是化學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，將綠色化學(xué)理念融入其中，使學(xué)生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學(xué)的教育，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的環(huán)境觀、資源觀，提高他們的環(huán)保意識(shí)和責(zé)任感有相當(dāng)大的意義。[4]結(jié)合農(nóng)業(yè)院校特色，我們把食品添加劑、植物源綠色農(nóng)藥、反滲透海水淡化技術(shù)、超臨界水的特性、有毒物質(zhì)的處理等內(nèi)容穿插于教學(xué)內(nèi)容中，采用課堂討論等多種教學(xué)方法與學(xué)生一起探討我國(guó)“綠色農(nóng)業(yè)”的現(xiàn)狀、存在問題及發(fā)展前景，使他們逐步具備基本的“綠色”理念，能夠適應(yīng)21世紀(jì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

二、采用靈活多樣的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量

1.網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助課堂教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為必不可少的輔助教學(xué)手段。多媒體教學(xué)對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量具有重要的作用，它克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式中的一些弊端，可以使教學(xué)內(nèi)容更加豐富、形象和直觀。此外，我們通過(guò)建設(shè)和使用“無(wú)機(jī)化學(xué)”網(wǎng)絡(luò)課程，[5]把教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃、教案、習(xí)題、多媒體課件、章節(jié)習(xí)題、模擬試題、在線自測(cè)等豐富多彩的內(nèi)容材料上網(wǎng)開放，使學(xué)生不受時(shí)間空間限制，學(xué)習(xí)更加自由，突破只能上課聽講一種學(xué)習(xí)方法的限制，變被動(dòng)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，有選擇、有重點(diǎn)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)不但實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享，而且把傳統(tǒng)的課堂從教室延伸到網(wǎng)絡(luò)、圖書館、實(shí)驗(yàn)室，既擴(kuò)展了教學(xué)時(shí)空，同時(shí)擴(kuò)大了教育平臺(tái)，為學(xué)生們自學(xué)提供了更為廣闊的空間，實(shí)現(xiàn)了全方位、立體化、多視角的課程教學(xué)新模式。

2.多向交流提高課堂教學(xué)質(zhì)量

課堂教學(xué)是大學(xué)教育的最基本途徑，對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。在現(xiàn)行的課堂教學(xué)中，大多是教師對(duì)全班學(xué)生的單向交流，而教師對(duì)學(xué)生個(gè)體的交流以及學(xué)生間的交流則較少。學(xué)生在課堂教學(xué)中始終處于被動(dòng)狀態(tài)，沒有真正以學(xué)習(xí)主體的姿態(tài)積極主動(dòng)投入到課堂教學(xué)中去，學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)造性受到抑制。因此使用以師生共同的教學(xué)材料為載體，以對(duì)話為線索，以創(chuàng)造為主要活動(dòng)方式的多向交流課堂教學(xué)模式是很有必要的。教師要在課前進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和互動(dòng)手段的準(zhǔn)備，而學(xué)生則要復(fù)習(xí)舊知識(shí)，擴(kuò)大閱讀面，對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)和初步思考。師生通過(guò)課堂上的語(yǔ)言互動(dòng)，課堂下的在線答疑、博客等網(wǎng)絡(luò)手段共同完成多向交流。多向交流教學(xué)方法可以提高學(xué)生的參與熱情，使學(xué)生的身心重新返回課堂。

3.總結(jié)教學(xué)內(nèi)容規(guī)律性，善用歸納和對(duì)比

“無(wú)機(jī)化學(xué)”內(nèi)容龐雜，計(jì)算公式繁多而易混淆，元素化學(xué)部分缺乏系統(tǒng)性，要想在較短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握，難度較大。因此在“無(wú)機(jī)化學(xué)”教學(xué)中要抓住重點(diǎn)和規(guī)律性的內(nèi)容，并適時(shí)歸納和對(duì)比，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容。例一，U、S、H和G四個(gè)狀態(tài)函數(shù)及其變化量是化學(xué)熱力學(xué)研究的重要內(nèi)容，怎樣記住狀態(tài)函數(shù)的特征并與W和Q等過(guò)程量進(jìn)行區(qū)分？可以通過(guò)口訣幫助學(xué)生記住規(guī)律，即“狀態(tài)函數(shù)有特征，狀態(tài)一定值一定，殊途同歸變化等，周而復(fù)始變化零”。例二，“無(wú)機(jī)化學(xué)”的四大平衡其實(shí)都是化學(xué)平衡在不同體系溶液中的應(yīng)用，都是以化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，但針對(duì)每種不同體系的平衡特點(diǎn)，平衡常數(shù)有不同的含義，求解不同平衡體系各組分的濃度方法都各不相同，通過(guò)尋找共同規(guī)律，找出各自的特點(diǎn)，最終以圖表的形式列出公式，使學(xué)生一目了然。例三，元素化學(xué)教學(xué)一定要以元素周期律為主線，抓住同周期、同主族元素的單質(zhì)和化合物的性質(zhì)遞變規(guī)律。如對(duì)角線規(guī)則，含氧酸酸性，鹵化物的水解性，氫化物的熱穩(wěn)定性及酸堿性等，學(xué)生能相對(duì)容易地掌握這些內(nèi)容。此外非金屬元素的含氧酸種類繁多，如磷的含氧酸包括H3PO4、H3PO3、H4P2O7、HPO3、H3PO2等，學(xué)生很容易混淆它們的名稱，更不用談?wù)莆崭髯缘男再|(zhì)了，因此我們?cè)诮虒W(xué)中讓學(xué)生通過(guò)一些規(guī)律記憶，如“焦某酸”是兩個(gè)正酸分子脫掉一分子水得到，“亞某酸”比某酸少一個(gè)氧原子，“偏某酸”比某酸少一分子水，“次某酸”中心原子氧化數(shù)為+1等，這樣學(xué)生就能夠準(zhǔn)確寫出各含氧酸的分子式。

4.利用化學(xué)史、生活實(shí)例及化學(xué)前沿知識(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)化學(xué)史，化學(xué)領(lǐng)域新進(jìn)展、新成就，化學(xué)與日常生活的緊密聯(lián)系抱有濃厚興趣。為此，在“無(wú)機(jī)化學(xué)”教學(xué)中有意識(shí)強(qiáng)化了這些內(nèi)容，例如講授人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)知過(guò)程時(shí)，可向?qū)W生介紹從古希臘德謨克利特臆測(cè)原子的存在到現(xiàn)在可以通過(guò)掃描隧道顯微鏡看到實(shí)空間的原子排布，32歲的德布羅意因在博士論文中闡述了著名的物質(zhì)波理論而成為第一個(gè)以學(xué)位論文獲得諾貝爾獎(jiǎng)金的學(xué)者，年僅28歲的丹麥物理學(xué)家玻爾與愛因斯坦等學(xué)術(shù)前輩的大論戰(zhàn)促進(jìn)了量子化學(xué)的發(fā)展等，使學(xué)生了解在科學(xué)的道路上總是充滿荊棘，只有腳踏實(shí)地、勤奮工作、不畏艱險(xiǎn)、鍥而不舍，才能踏上成功之路。此外在講授配位化合物的應(yīng)用時(shí)可延伸出與配位化學(xué)聯(lián)系密切的人體微量元素與健康、抗癌藥物順鉑的作用機(jī)理；在酸堿反應(yīng)中介紹血液的pH值與人體健康的關(guān)系，土壤pH對(duì)農(nóng)作物種植的影響；在沉淀反應(yīng)中介紹含氟牙膏的奇妙作用；在氧化還原中介紹燃料電池、電解制氫等新型能源技術(shù)；在鹵素中介紹感光材料、阻燃材料等的應(yīng)用；在碳族元素中介紹C60的結(jié)構(gòu)及原子簇的概念、溫室效應(yīng)和全球氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大影響等。通過(guò)這些實(shí)例分析和深入淺出的講解，既滿足了青年人對(duì)化學(xué)世界的好奇心，又拓寬了他們的知識(shí)面，教學(xué)效果很好。

三、結(jié)束語(yǔ)

新的教學(xué)理念和方法在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)“無(wú)機(jī)化學(xué)”理論教學(xué)中已實(shí)施5 年，取得了一些成效：充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新欲望，促進(jìn)了創(chuàng)新思考；培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，后學(xué)課程教師普遍反映學(xué)生分析問題、解決問題的能力顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚天明，等.工科無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)改革初探[J].大學(xué)化學(xué)，2001，16（3）：26-27.

[2]宋繼梅，等.優(yōu)化課程體系培養(yǎng)創(chuàng)新人才[J].大學(xué)化學(xué)，2009，24

（5）：42-45.

[3]胡明星，宿輝.綠色化學(xué)理念在高等化學(xué)教育中的融入[J].黑龍江高教研究，2009，（7）：175-176.

[4]王自軍.探討無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的綠色教學(xué)[J].化工高等教育，2009，（4）：81-84.

[5]東北農(nóng)業(yè)大學(xué)-無(wú)機(jī)化學(xué)[EB/OL].http：//202.118.167.91/dahua/kcsz/wjhx/default.asp.

（責(zé)任編輯：劉輝）