研究性學習在無機化學教學中的應用

楊 靜 包建春 唐亞文 黃曉華

(南京師范大學化學與材料科學學院，南京210023)

研究性學習在無機化學教學中的應用

楊 靜 包建春 唐亞文 黃曉華*

(南京師范大學化學與材料科學學院，南京210023)

提出了研究性學習的意義，從實驗教學、案例教學和體驗教學等方面探討了無機化學教學中研究性學習的開展與嘗試，用教學數據說明了研究性學習的實施效果。實踐表明研究性學習激發了學生學習的主動性，加強了師生之間的互動，培養了學生的創新能力和探索精神，提高了教學效果。

無機化學；研究性學習；創新能力

無機化學是研究無機物質組成、結構、性質和變化規律的科學，是化學專業的一門非常重要的課程。在化學科學形成和發展的過程中，無機化學處于基礎和母體的地位，隨著學科融合與交叉，在此基礎上還衍生出了配合物化學、生物無機化學、無機材料化學等多個分支和學科。學好無機化學課程將為化學相關課程的學習奠定扎實的基礎[1,2]。

傳統的教育體系中，多采用灌輸式教學模式，重結果、輕過程；重考試、輕能力。2011年教育部和財政部下發了“高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見”，意見提出高等教育的根本任務是培養人才，提升人才培養水平必須要注重整體推進，始終堅持育人為本，各級政府和高等學校要把教育資源配置、學校工作著力點集中到強化教學環節、提高教育質量上來[3]。因此，傳統的教學模式不能滿足培養優秀人才的教學目標。

研究性學習，是一種新的教學方式。它是指學生在教師的幫助、指導下，從自然現象、社會現象和自我生活中自主發現問題、探究問題，并在觀察問題、研究問題、嘗試解決問題的過程中獲取知識、掌握方法、提高能力的一種學習活動。隨著世界各國教育改革步伐的加快，研究性學習受到各國教育理論界和實踐工作者的重視，成為世界教育界研究的熱點問題[4,5]。

南京師范大學無機化學教學團隊一直致力于課程教學方法、教學模式的研究與改革[6,7]，至今已經進行了十余年的探索，近年來在研究性學習應用于無機化學的教學實踐中有一些心得體會。

1 研究性學習的意義

1.1 改變教師傳統的教學觀念

傳統的教學中，教師教什么，學生學什么；教師教多少，學生學多少；教師處于主動地位，學生被動接受知識；教師注重專業水平的提升和課堂教學技能的培養，以及學生考試的成績，忽視學生的興趣、創造性及能力的培養。研究性學習提倡教師從關注“怎么教”、“教什么”到關注學生“怎么學”、“學什么”，讓學生主動參與、發現、探究知識，在研究中掌握知識，獲得能力，培養創新意識和創新精神。研究性學習還促使教師自己不斷學習、不斷總結，關注學科前沿，接受新知識和新方法，并滲透到課堂中，及時更新、豐富教學內容。在研究性學習中，教師要成為知識建構的促進者，教學方式的探索者，學生成長的引領者，新型師生關系的建設者。

1.2 引導學生對知識的自主建構

每個學生都有表現自己獨立學習能力的欲望，研究性學習就是要培養學生自主學習、主動學習，完成對知識的自主建構，提高課堂效率。教師應該努力調整和協調各方面關系，幫助學生構建良好的自主學習平臺，樹立學習信心、培養學習興趣、提供學習條件、創設問題情境、教授學習方法。自主構建知識可包含發現問題、查閱文獻、團結協作、找尋方法、解決問題等環節。自主構建知識有利于發揮學生主體性和主動性，有利于學生由被動學習向主動學習轉變，激發學生興趣，促進學習積極性，增強相互協作能力，提高學習效率，訓練堅韌的意志，培養科學探索精神。

1.3 培養學生解決問題的能力和勇于探索的精神

本科教育是高等教育的基礎和重要階段，對本科教學的重視有利于提高人才培養水平，促進學科發展、提升學校科研能力，推進高等教育的改革。在本科教學中開展研究性學習也是響應高等教育改革的號召，要求學生不拘泥于書本、不依賴于教師，鼓勵學生充分發揮自己的主觀能動性，獨立思考、大膽探索、勇于發現、積極體驗。通過研究中的學習，學生學會查詢資料、收集信息、分析問題、做出判斷，最終解決問題。在研究性學習中，學生也將孕育創新精神，發展思維能力，培養良好的個性品質。

2 無機化學教學中研究性學習的開展

近年來，南京師范大學無機化學教學團隊通過實驗教學、案例教學和體驗教學等方式進行了研究性學習的滲透與開展。

2.1 實驗教學——透過現象看本質

無機化學的研究對象涵蓋了整個元素周期表中的所有元素，涉及的物質結構類型多，化學鍵型復雜，化學反應多樣。盡管在很多高校無機化學的理論與實驗屬于兩門課程，但兩者不能脫節。

以堿金屬性質為例，筆者設計了“鈉與不同水的反應”的研究課題，問題看似簡單，但實驗中學生發現金屬鈉分別和水、干燥的冰、濕潤的冰發生反應時，反應現象完全不同：鈉在水中迅速融成小球發生劇烈反應；在干燥的冰上開始不反應，后來融化和爆炸；在濕潤的冰上迅速融化和爆炸。可以看出，活潑金屬和水的反應背后還蘊含了很多無機化學的理論知識，結合書本內容與文獻資料，學生從晶體結構、主副反應、熱力學過程、動力學參數等方面對反應現象進行了解釋，透過實驗現象研究了不同條件下反應的本質，并完成了一份完整的研究報告。

該方法的主要內容特點為：結合無機元素化學內容，進行元素性質的研究；根據實驗現象看出化學變化的本質，進一步理解無機化學理論知識。可以說該方法是理論與實踐的結合，現象與本質的統一。

2.2 案例教學——縱觀化學發展與進步

化學的歷史淵源古老，從人類生活在地球上開始，大自然的許多化學現象，如森林失火、動植物腐爛、空氣和水等對物質的侵蝕就不斷刺激著人類的感官，在人類與自然相處和斗爭的過程中，包括化學在內的自然科學開始萌芽。可以說在化學發展的歷史中，每一次重大或微小的發現都是人類在研究性學習的過程。因此通過人類認識化學的案例教學，既能傳授化學知識，又讓學生看到對化學的了解與認識并不是一蹴而就或一帆風順的，而是在前人的經驗與研究者的不斷探索與發現中產生的。

以配位化學理論的建立為例[8]，1798年法國化學家Tassaert將亞鈷鹽放在氯化銨和氨水溶液中得到橘黃色的鹽，其結構被認為是CoCl3·6NH3。這個新化合物的發現對經典化合價理論提出了尖銳的挑戰，化合價已經飽和的分子CoCl3和NH3為什么還能生成穩定的化合物？人們做了很多實驗，發現該化合物中測不出三價鈷和氨分子的存在，按照經典化合價概念和鏈式理論都不能得到與實驗事實相符的結構。在近100年后的1893年，年僅26歲的瑞士年輕學者Werner發現往該物質中加入硝酸銀能沉淀出3個氯離子，再根據此類化合物的結構分析、電導研究等，進一步提出了具有革命意義的配位理論，奠定了現代配位化學的基礎，也因此獲得了諾貝爾化學獎。

縱觀化學發展歷史，從氧氣的認識、周期律的發現，到飛秒光譜學、超分辨率熒光顯微技術的發展，無一不滲透著化學工作者不斷研究、發現與總結的過程。通過真實的案例，學生可以了解化學發展的重要階段，了解化學家為了認識新事物并掌握原理和本質做出的巨大貢獻，學習化學家研究問題的思路與方法。

該方法的主要內容特點為：研究人類認識自然的過程，學習科學家探索化學世界的方法。

2.3 體驗教學——讓學生走上講臺

選擇適當的課題讓學生走上講臺參與教學是引導學生自主構建知識、提高學生積極主動性的一個好方法。課題可以來源于跟無機化學密切相關的熱點問題和生活中的無機化學問題，如酸堿平衡與人體健康、生命元素及生物功能的關系，電池的種類與廢電池的危害，廢水中重金屬離子的去除等。教學流程為任務分配-組建小組-分組準備-課堂匯報-教師點評。教師會對每個課題進行初步介紹與指導，學生明確目標后分工協作、積極討論，用研究性學習方式進行課題研究。得出結論后，由各組指派同學走上講臺，用演示文稿、小實驗或演講的形式進行匯報，教師和同學可對該課題進行提問或點評。該活動充分體現了主體性、創造性、開放性、合作性和互動性的特點，學生不僅主動構建了無機化學知識，更在活動中鍛煉了能力，體現了價值。

該方法的主要內容特點為：改變傳統教師講、學生聽的教學模式，讓學生成為教學的主動參與者，結合生活中的化學研究化學在生活中的應用。

3 實施效果

筆者自2013年起在無機化學教學中開展了研究性學習的嘗試，從課堂表現、課后作業、學生問卷調查中逐步總結經驗，改進教學方法，優化評價模式，學生總評成績的考核標準如表1所示。在百分制的總評成績中，有80%的成績參考了傳統評價標準與模式(平時作業、期中測試、期末測試)，20%的成績來源于研究性學習開展的各個環節(課題開展、研究報告、團隊合作)。

為了考查研究性學習開展的實驗組班級在期末考試中的表現，筆者將2013—2014級化學專業學生的無機化學考試成績進行了比較(表2)，可以看出實驗組班級平均分明顯優于未開展研究性學習的對照組班級平均分。由此可見，無機化學教學中研究性學習方式的引入不僅增強了學生的實踐與創新能力，同時對理論知識的學習也起到了較好的促進作用。因此，該方法在無機化學及相關學科的教學中可以借鑒并值得推廣。

表1 無機化學考核評價組成部分

表2 南京師范大學2013-2014級化學專業實驗組與對照組班級的無機化學考試成績

4 結語

研究性學習可以不局限于某個課題和內容，不局限于某種形式，它是建立在師生雙方轉變教學理念基礎上的一種主動的、開放的、多元的學習方式。實踐表明，無機化學教學中研究性學習的嘗試極大地激發了師生的共同學習興趣，促進了學生在課堂內外的獨立思考和相互協作，加深了師生之間的互動與情感，培養了學生解決問題的能力和勇于探索的精神，大大提高了教學效果。在全面推進素質教育、培養新型創新性人才的發展道路上，研究性學習必將會有更加廣闊的發展空間。

[1]大連理工大學無機化學教研室.無機化學.北京:高等教育出版社,2001.

[2]華彤文,王穎霞,卞 江,陳景祖.普通化學原理.北京:北京大學出版社,2013.

[3]教育部.教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見.[2007-02-17]. http://www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/200702/t20070217_79865.html.

[4]王愛芬.教育理論與實踐,2005,25(4),48.

[5]王鵬偉.教育研究,2002,No.9,80.

[6]黃曉華,楊 靜,李 邨,周志華.大學化學,2005,20(3),18.

[7]楊 靜,黃曉華,吳 勇,方 敏.高等理科教育,2013,No.5,79.

[8]宋學琴,孫銀霞.配位化學.成都:西南交通大學出版社,2013.

Application of Inquiry Learning in Inorganic Chemistry Teaching

YANG Jing BAO Jian-Chun TANG Ya-Wen HUANG Xiao-Hua*
(College of Chemistry and Materials Science,Nanjing Normal University,Nanjing 210023,P.R.China)

This paper introduces the attempts of inquiry learning in inorganic chemistry teaching and proposes the significances of inquiry learning.The inquiry learning has been applied in experimental teaching,case teaching,experience teaching,etc.The implementation effects of inquiry learning are showed through teaching data.The practices indicate that the inquiry learning stimulates the students′learning initiatives,strengthens the interactions between teachers and students,cultivates the students′innovation abilities and exploration spirits,and improves the teaching effects.

Inorganic chemistry;Inquiry learning;Innovation ability

G64；O6

10.3866/PKU.DXHX201604023

*通訊作者，Email:huangxiaohua@njnu.edu.cn

江蘇省研究生教育教學改革研究與實踐課題(JGZZ15_086)；江蘇省高等教育教改研究課題(2013JSJG006)；南京師范大學無機化學教學團隊項目(181220001538)；南京師范大學校級教改重點項目；南京師范大學校級教改研究課題(18122000090596)

www.dxhx.pku.edu.cn