江蘇大學高等無機化學課程的教學實踐

梁旭 朱衛華(江蘇大學化學化工學院，江蘇 鎮江 212013)

0 引言

近年來，隨著科學技術水平的發展與信息交流日漸密切，對于高等學校研究生的培養也發生了諸多時代性的變化。強調基礎、學科交叉、突出前沿已成為教育教學工作的主流，目標旨在為社會發展培養出具有研究潛力、能夠把握從事研究領域內前瞻性問題的創新型人才[1-2]。以江蘇大學為例，作為一所綜合、研究教學型院校，為了更好的落實這一培養目標，在本科無機化學課程基礎上，在本科高年級開設了中級無機化學課程，在碩士研究生一年級開設了高等無機化學課程，作為碩士學位課程的必修課[3-4]。但是，高等無機化學教學過程具有諸多難點：

(1)理論深入晦澀，學生掌握困難;

(2)科技日新月異，教材普遍滯后;

(3)學生重科研，學習投入不足等。

顯然，這些方法面面的不足確實影響了高等無機化學，乃至整個研究生階段的教學和學術培養工作。如何順應時代發展需要，做好前沿知識的講述，全面提升教學效果，有諸多問題是值得深入探索和討論的。本文結合江蘇大學研究生教學實際，對案例法高等無機化學教學談幾點教學體會。

1 高等無機化學課程的“時代性”內容重構

以江蘇大學化學化工學院研究生課程為例，高等無機化學設置36學時，每次2學時，依照高等無機化學課程(高等教育出版社，陳慧蘭主編)為基礎教材開展教學工作，根據學生的實際精選教學內容，提高教學質量。但是，單純依靠課本所述知識的教育教學工作顯然不能適應科學研究的發展，對于研究生的培養也有較為明顯的限制，無法有效實現教學科研相長的舉措。另一方面，近年來諾貝爾化學獎的分布不是局限在單純的化學領域內，大多是針對某個問題，綜合利用多學科知識和手段來全面解決系統性問題。近年諾貝爾獲獎也都反映出交叉學科的重要性，并引領下一階段全球范圍內科學研究的方向。

2018年，國家自然科學基金委化學科學部為更好地適應國際化學發展的趨勢和促進中國化學研究的轉型發展，全面以化學的主要研究方向進行分類資助和管理，將傳統意義上的8個資助方向調整為合成化學、催化與表界面化學、化學理論與機制、化學測量學、材料與能源化學、環境化學、化學生物學、化學工程與工業化學。作為適應新時代的研究生培養，也應跟隨時代腳步做出新的變革。鑒于此，江蘇大學高等無機化學課程的知識結構根據國家和學科發展的需要自然而然做出新的變化，以8個全新的資助方向為基礎，以8個獨立的專題的模式將傳統高等無機化學課程知識內容對相關基礎知識進行重構，并依照最新研究成果補充相關最新研究進展，真正做到在“以本為本”的基礎上，銜接最新科研成果，做到“教學相長”。

2 啟發式、案例式教學

培養學生學習興趣，激發主觀能動性，是提高教學效果的重要途徑[3]，在江蘇大學高等無機化學課程教學過程中，針對化學生物學天然氧載體可按如下思路：為什么法醫能根據死者膚色來辨別是否窒息死因的機理？一氧化碳中毒和解毒的機理是什么？血紅蛋白在肺部與氧氣結合，在其他組織與器官中與新陳代謝的CO2結合過程伴隨了怎樣的配位化學變化的機理？這些例證相信大多數同學并不陌生，但是真正深入認知“機理”二字深刻內涵的學生卻寥寥無幾。因此，知識點的講授應從血紅蛋白與氧分子化學反應機理著手講述。即血紅蛋白金屬中心鐵卟啉化合物采用六配位模式與血紅蛋白和氣體分子結合，伴隨了特定的Fe-O鍵、Fe-O鍵的轉化，進一步導致鐵中心電子自旋狀態的變化等，圖文并茂，形象生動。這樣一個看似常見的例子可以包含若干個不同的知識點，讓學生對生命本質有了更加深刻的認知，引人入勝。

此外，我們可以從《水滸傳》中武大郎死亡癥狀講起，是否與急性砷中毒癥狀相符？什么是有害元素，什么是可耐受、中毒、死亡等安全區間？有害元素與人體作用機制、解毒機制又伴隨了怎樣的化學過程？

通過多個案例分析，讓高等無機化學課程講授體系向更加積極的方向轉變，做到讓理論部分有深度，有系統，課堂理論講授豐富多彩，有效激發學生學習興趣，提高知識運用的水平，提升解決實際問題的能力。從被動學習變為主動學習，善于觀察、分析，得出結論，培養和提高學生的綜合能力[4]，這將是有助于學生的良性循環。

3 以“研”促“學”，以“學”助“研”

以課本為基礎是教學的核心，輔助科研活動是教育的目的，而一堂好課不是要把所有的書本內容都搬到課堂當中去，而是要求能夠把所需要的知識點清晰明了、有條理、有結構地展現到課堂當中，并匯入最新科學研究成果，使學生能夠輕松地掌握書本知識，又能夠收獲更多的科研思維與基礎。從傳統高等無機化學課程教授模式看，基礎理論晦澀難懂，但是卻占據了大量的可是內容，加之長期以來教學條件和手段落后的模式沒有得到充分的改變，許多內容涉及到科技前沿的問題，很難順利從高等無機化學的角度高效的傳遞給學生?？v觀幾十年來無機化學學科發展的蓬勃，無機化學研究已經滲透到了其相關學科，形成了生物無機化學、無機固體化學、納米材料化學、超分子化學等新興的邊緣學科。

因此，在傳統內容的基礎上，緊扣科技前沿、滲透科研成果、精選教學內容，著重介紹無機化學各分支具有開創性的新成果，并輔以科研性實驗的手段進行驗證，激發了學生的學習興趣，使之能更好地掌握枯燥的基礎理論，拓展其他學科的相關知識，拓寬學生的視野、鍛煉學生思維，幫助學生在今后遇到復雜的實際問題時充分運用各學科領域相關知識，更全面、系統地解決問題。例如，在物質及材料結構的講解過程可以設定一條“自小而大”的主線，將課程主線設計為原子、原子簇、納米顆粒、超分子、無機固體等。進而在傳統教學內容的基礎上，通過這條主線將無機化學各分支開創性的新成果有機地串聯起來，并進一步以材料的不同性質作為延伸進行探討。這樣的規劃體現了當今無機化學的研究特點，關聯了科學前沿，體現了學科交叉，有利于培養出具有創新精神的復合型人才。

4 豐富考核制度，全面檢驗教學

課程考核是評估教師的教學與學生學習的效果。因此，在完善教學內容體制、改進教學方法的基礎上，也應對于考察模式進行進一步優化，更加高效的引導學生學習高等無機化學，反映學生平時的學習水平，同時考慮到研究生階段學生學習和科研的實際狀態，江蘇大學高等無機化學課程采用多元化的考查的方式來考核學生對知識掌握的情況，其成績由四部分構成，即平時表現、隨堂作業、專題匯報、期末筆試組成。其中期末筆試考核采用半開卷模式，在考察基礎理論知識的基礎上，著重考察學生運用知識解決實際問題的能力。因此，對題目選擇有新的要求，需要兼顧題目開放、綜合、應用的特性。基礎知識的考察占約70%，分析推理型題目約占30%。專題報告由學生自由選擇感興趣的課題，通過圖書館、數據庫收集文獻進行整理，寫講稿，自制幻燈片，最后在課堂上進行10分鐘的專題匯報，并與課后提交2000字左右的綜述論文。學生掌握了基礎知識的前提下，學會知識遷移與運用，這種考核方式突破了單純的記憶性的基礎知識考察，從“考記憶”轉為“考能力”，注重知識的良性獲取和實際問題的解決，培養能適應未來社會高強度競爭的人才。

5 結語

高等無機化學所涉領域非常廣闊，對于促進研究生階段學習和科研具有極高的價值，作為江蘇大學研究生的必修課，筆者經過近幾年來的教學實際，通過重構教學內容、改進教學方法、優化考核辦法，在教學中科研與教學相互滲透，以學生為主體，取得了良好的教學效果。堅持以人為本，教師與學生加強情感交流，著力培養學生的學習積極主動性和創造性，注重教學方式的靈活多樣，為提高高等無機化學課程教學的質量提供了有益的思考。