高等農(nóng)業(yè)院校“無機化學”教學改革與實踐

摘要：根據(jù)高等農(nóng)業(yè)院校“無機化學”課程特點，結(jié)合農(nóng)業(yè)院校自身優(yōu)勢，以培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力為目標，對“無機化學”課程教學理念、教學方法兩個方面進行了深入的探索與實踐。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)院校；無機化學；教學理念；教學方法

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

基金項目：本文系黑龍江省“十二五”高教學會課題“高等農(nóng)業(yè)院校應化專業(yè)《無機化學》課程立體化教學體系的構(gòu)建”（課題編號：HGJXH C110459）、黑龍江省“十二五”規(guī)劃課題“化學實驗無紙化網(wǎng)上考試系統(tǒng)軟件研制及應用研究”（課題編號：GBC1211019）、黑龍江省“十二五”規(guī)劃課題“高等農(nóng)業(yè)院校《無機化學》課程體系整體優(yōu)化改革的研究與實踐”（課題編號：GBD1211010）的研究成果。

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）23-0089-02

步入21世紀，我國農(nóng)業(yè)院校化學教學能否跟上世界化學發(fā)展潮流，其關(guān)鍵是能否培養(yǎng)出適應21世紀農(nóng)業(yè)發(fā)展的人才，因此高等農(nóng)業(yè)院校化學教學改革應體現(xiàn)新世紀的特色及與農(nóng)業(yè)院校實際相結(jié)合。“無機化學”是相關(guān)專業(yè)學生步入大學的第一門主干課，針對如何提高農(nóng)業(yè)院校學生創(chuàng)新能力和綜合能力，提高“無機化學”課程教學質(zhì)量，我們在教學觀念和教學方法兩方面對農(nóng)科“無機化學”課程進行了探索和實踐，取得了一些成果。

一、適時調(diào)整教學理念，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神

1.重視元素化學

“無機化學”由基礎理論和元素化學兩部分組成。元素化學部分基本上都是敘述性內(nèi)容，體系龐雜。教師在教學中一般是運用物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學熱力學、配位化學等基礎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)容與中學化學知識存在一定延續(xù)性，但是學生在學習中仍感到十分難學。因此曾有人認為，隨著科技的發(fā)展，元素化學的內(nèi)容都可在資料上查到，甚至可通過電子數(shù)據(jù)庫進行檢索，就應該在“無機化學”教學安排中去除元素化學部分。但我們認為，現(xiàn)代化學中的許多新發(fā)現(xiàn)、新理論都與元素化學有關(guān)，缺少了這一部分，學生對自然界中存在的元素及其重要化合物的性質(zhì)及反應規(guī)律缺乏一個總體的了解，就不能很好地認識在工農(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)，無法了解在這些領(lǐng)域中采用的與化學密切相關(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，元素化學不斷地滲透到其他各學科之中，產(chǎn)生了許多新的邊緣學科，正在成為研究熱點，如有機金屬化合物化學、生物無機化學、固體無機化學、物理無機化學等。因此可以說元素化學在化學科學中處于基礎地位，必須高度重視。

2.突出人本教育，培養(yǎng)創(chuàng)新型化學人才

高校的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、有創(chuàng)新精神和個性發(fā)展的實用型人才，在教學中培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力是重中之重。要培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，首先要在教學理念上確立以人為本的教學觀，即以學生為教學過程中的主體，把人的培養(yǎng)作為教學目標。以往的教學是以知識繼承為主，學生屬于被動學習，但是學生不是裝知識的布袋，教師也不是傳授知識的機器。正如科學史學家朱克曼在訪問了41位諾貝爾獎得主后總結(jié)的那樣：這些獲獎者之所以會獲得成功，主要得益于從導師那里學到的發(fā)現(xiàn)科學真理的思想方法和工作方法，而不是從導師那里獲得的實際知識。作為農(nóng)業(yè)院校，許多教師所進行的科研活動都是與我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的。可以讓學生一入學就進入一些教師的科研室，即使讓學生洗試管和燒杯，看管一些反應，幫助教師做一些輔助性工作，對學生來說既是對動手能力的鍛煉，也初步了解了基礎化學知識與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切聯(lián)系，提高了學習興趣，在潛移默化下對培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力有一定促進作用。同時，我們在“無機化學”教學中將學科教育與培養(yǎng)學生自主成長相統(tǒng)一，嘗試教學“學為主導、教為輔助、同步訓練、綜合復習”模式，注重課堂上的互動、知識與心靈的雙向交流，尊重學生自主意識，注重學生個性化發(fā)展以及對學生意志品質(zhì)、道德規(guī)范、素質(zhì)全面的培養(yǎng)，使學生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.探索研究型教學模式，培養(yǎng)科學素養(yǎng)和綜合能力

“自主研究”型人才培養(yǎng)符合全球經(jīng)濟一體化和信息化的要求。應該嘗試由傳統(tǒng)的單向知識傳授的“教學型”模式向?qū)W習研究結(jié)合的“研究型”教學模式轉(zhuǎn)化。可以通過優(yōu)化教學內(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等手段，鼓勵學生積極思考，敢于提問，勇于創(chuàng)新。[2]此外，“無機化學”課程中體現(xiàn)前沿性、交叉性和應用性的內(nèi)容可以嘗試進行小組學習，即把學生分為若干小組，進行研究協(xié)作式學習。例如“配位化合物應用”一節(jié)，教師首先給出提綱，包括配合物應用領(lǐng)域（各小組任意選擇，重點是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域）、案例說明、作用機理、發(fā)展前景等。學生通過查閱資料、協(xié)作討論，最后在課堂上展示學習結(jié)果。這種學習方式不僅使學生鞏固了配位化學基礎知識，了解了配合物最新應用領(lǐng)域，還培養(yǎng)了他們綜合解決問題的能力，增強了學生的獨立意識、創(chuàng)新意識和合作意識，為后續(xù)課程以及今后從事的工作打下堅實的基礎。

4.嘗試綠色化學教育，增強環(huán)保意識

近些年，全球生態(tài)平衡破壞程度加劇，世界各國重大自然災害頻現(xiàn)，嚴重威脅到人類的永續(xù)生存，其中很多都是與化學反應或物質(zhì)相關(guān)的。為了實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標，綠色化學教育已不僅僅是科研戰(zhàn)線或化工戰(zhàn)線的任務，化學教育戰(zhàn)線承擔著普及、宣傳、教育、研究的重要任務。綠色化學是利用化學的技術(shù)與方法來降低或消除化學產(chǎn)品設計、制造與應用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生，使所設計的化學產(chǎn)品或過程與環(huán)境更加友好，是一門從源頭上阻止污染的化學，是未來化學發(fā)展的方向。[3]“無機化學”是化學專業(yè)學生學習的第一門專業(yè)基礎課，將綠色化學理念融入其中，使學生從大一開始就在潛移默化中受到綠色化學的教育，這對培養(yǎng)學生科學的環(huán)境觀、資源觀，提高他們的環(huán)保意識和責任感有相當大的意義。[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)容穿插于教學內(nèi)容中，采用課堂討論等多種教學方法與學生一起探討我國“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21世紀農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

二、采用靈活多樣的教學方法，提高教學質(zhì)量

1.網(wǎng)絡教學輔助課堂教學

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學已成為必不可少的輔助教學手段。多媒體教學對于提高教學質(zhì)量具有重要的作用，它克服了傳統(tǒng)教學模式中的一些弊端，可以使教學內(nèi)容更加豐富、形象和直觀。此外，我們通過建設和使用“無機化學”網(wǎng)絡課程，[5]把教學大綱、教學計劃、教案、習題、多媒體課件、章節(jié)習題、模擬試題、在線自測等豐富多彩的內(nèi)容材料上網(wǎng)開放，使學生不受時間空間限制，學習更加自由，突破只能上課聽講一種學習方法的限制，變被動為主動學習，有選擇、有重點學習，充分調(diào)動學習積極性。網(wǎng)絡教學平臺不但實現(xiàn)教學資源共享，而且把傳統(tǒng)的課堂從教室延伸到網(wǎng)絡、圖書館、實驗室，既擴展了教學時空，同時擴大了教育平臺，為學生們自學提供了更為廣闊的空間，實現(xiàn)了全方位、立體化、多視角的課程教學新模式。

2.多向交流提高課堂教學質(zhì)量

課堂教學是大學教育的最基本途徑，對大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。在現(xiàn)行的課堂教學中，大多是教師對全班學生的單向交流，而教師對學生個體的交流以及學生間的交流則較少。學生在課堂教學中始終處于被動狀態(tài)，沒有真正以學習主體的姿態(tài)積極主動投入到課堂教學中去，學生的個性和創(chuàng)造性受到抑制。因此使用以師生共同的教學材料為載體，以對話為線索，以創(chuàng)造為主要活動方式的多向交流課堂教學模式是很有必要的。教師要在課前進行教學內(nèi)容和互動手段的準備，而學生則要復習舊知識，擴大閱讀面，對所學內(nèi)容進行預習和初步思考。師生通過課堂上的語言互動，課堂下的在線答疑、博客等網(wǎng)絡手段共同完成多向交流。多向交流教學方法可以提高學生的參與熱情，使學生的身心重新返回課堂。

3.總結(jié)教學內(nèi)容規(guī)律性，善用歸納和對比

“無機化學”內(nèi)容龐雜，計算公式繁多而易混淆，元素化學部分缺乏系統(tǒng)性，要想在較短時間內(nèi)讓學生掌握，難度較大。因此在“無機化學”教學中要抓住重點和規(guī)律性的內(nèi)容，并適時歸納和對比，使學生較好地掌握課程內(nèi)容。例一，U、S、H和G四個狀態(tài)函數(shù)及其變化量是化學熱力學研究的重要內(nèi)容，怎樣記住狀態(tài)函數(shù)的特征并與W和Q等過程量進行區(qū)分？可以通過口訣幫助學生記住規(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，周而復始變化零”。例二，“無機化學”的四大平衡其實都是化學平衡在不同體系溶液中的應用，都是以化學平衡常數(shù)來表示反應進行的程度，但針對每種不同體系的平衡特點，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，通過尋找共同規(guī)律，找出各自的特點，最終以圖表的形式列出公式，使學生一目了然。例三，元素化學教學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，學生能相對容易地掌握這些內(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，學生很容易混淆它們的名稱，更不用談掌握各自的性質(zhì)了，因此我們在教學中讓學生通過一些規(guī)律記憶，如“焦某酸”是兩個正酸分子脫掉一分子水得到，“亞某酸”比某酸少一個氧原子，“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，這樣學生就能夠準確寫出各含氧酸的分子式。

4.利用化學史、生活實例及化學前沿知識激發(fā)學生學習興趣

在教學中發(fā)現(xiàn)，學生對化學史，化學領(lǐng)域新進展、新成就，化學與日常生活的緊密聯(lián)系抱有濃厚興趣。為此，在“無機化學”教學中有意識強化了這些內(nèi)容，例如講授人們對原子結(jié)構(gòu)的認知過程時，可向?qū)W生介紹從古希臘德謨克利特臆測原子的存在到現(xiàn)在可以通過掃描隧道顯微鏡看到實空間的原子排布，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以學位論文獲得諾貝爾獎金的學者，年僅28歲的丹麥物理學家玻爾與愛因斯坦等學術(shù)前輩的大論戰(zhàn)促進了量子化學的發(fā)展等，使學生了解在科學的道路上總是充滿荊棘，只有腳踏實地、勤奮工作、不畏艱險、鍥而不舍，才能踏上成功之路。此外在講授配位化合物的應用時可延伸出與配位化學聯(lián)系密切的人體微量元素與健康、抗癌藥物順鉑的作用機理；在酸堿反應中介紹血液的pH值與人體健康的關(guān)系，土壤pH對農(nóng)作物種植的影響；在沉淀反應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、溫室效應和全球氣候變暖對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的巨大影響等。通過這些實例分析和深入淺出的講解，既滿足了青年人對化學世界的好奇心，又拓寬了他們的知識面，教學效果很好。

三、結(jié)束語

新的教學理念和方法在東北農(nóng)業(yè)大學應用化學專業(yè)“無機化學”理論教學中已實施5 年，取得了一些成效：充分調(diào)動了學生學習的主觀能動性，激發(fā)了學生的學習熱情和創(chuàng)新欲望，促進了創(chuàng)新思考；培養(yǎng)了學生自主學習、團結(jié)協(xié)作的能力，后學課程教師普遍反映學生分析問題、解決問題的能力顯著提高。

參考文獻：

[1]姚天明，等.工科無機化學教學目標與教學改革初探[J].大學化學，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].大學化學，2009，24

（5）：42-45.

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

[4]王自軍.探討無機化學教學過程中的綠色教學[J].化工高等教育，2009，（4）：81-84.

[5]東北農(nóng)業(yè)大學-無機化學[EB/OL].http：//202.118.167.91/dahua/kcsz/wjhx/default.asp.

（責任編輯：劉輝）