基础化学绪论课的教学艺术

周祖新，郭晓明，周义锋，康诗钊

（上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海 200235）

基础化学绪论课的教学艺术

周祖新，郭晓明，周义锋，康诗钊

（上海应用技术学院化学与环境工程学院，上海 200235）

基础化学；绪论课；教学艺术

基础化学（包括无机化学、普通化学、工程化学）是化学及相关学科的第一门课。刚进校的大一学生对化学的认识仅限于一些抽象的概念、化学方程式和相关计算，而对化学在生产、生活中的作用认识不足。如何在短时间内激发学生学习化学的兴趣，并不断巩固和增强这种兴趣，笔者认为上好绪论课是关键。绪论课内容包括化学研究的对象、化学的学科分类、基础化学的学习内容和学习方法等。笔者通过多年研究，把化学与社会、生活的联系等内容引入绪论课，将学生带入一个充满化学的世界，激发学生学习化学的兴趣，使基础化学成为学生最受欢迎的课程。

1 以贴近生活的事例引入化学研究的对象

化学是研究物质及其变化的科学，人每时每刻的呼吸过程就存在着化学变化[1]。我们吸入氧气，与我们通过饮食摄入的葡萄糖（淀粉水解物）、脂肪和蛋白质发生反应，生成二氧化碳呼出，同时释放热量作为人类生存活动的能量。主要的化学方程式是：C6H12O6（葡萄糖）+O2→CO2+6H2O。氧分子先分解成氧原子，然后每2个氧原子夺取葡萄糖分子中的1个碳原子生成二氧化碳，葡萄糖分子中剩下的氢原子和氧原子结合生成水。

我们饮食中摄入的蛋白质分子在人体酶的催化作用下水解组成该蛋白质的氨基酸小分子，这些氨基酸分子在人体遗传物质DNA的操纵下重新组合成人体所需的蛋白质，以完成人体的新陈代谢[2]。

又如，汽车已大量进入家庭，汽车尾气NO是大气的主要污染源之一[3]。它是内燃机工作时来自空气的N2和O2在气缸中反应生成的。治理的方法之一就是使生成的NO变成无害物质。那么，NO变成什么物质才是无害的呢？当然变成O2和N2是最合适的，相当于回归自然。这样，我们就要研究2NO→O2+N2这一化学反应在给定的条件下能否自发进行，这需要化学的重要理论——化学热力学知识。通过化学热力学的理论分析可知，该反应可以自发进行，而且可以进行得很完全。但实际上并没有看到这一反应进行。这是为什么呢？因为化学反应速度太慢。有关化学反应速度问题是化学的另一重要理论——化学动力学的研究内容。为什么这一反应速度太慢呢？化学动力学研究表明，这是因为该反应的活化能太高。那么如何降低活化能、提高这一反应的速度呢？可以用升温或是加催化剂的办法。采用升温的方法一是不方便，二是对反应不利（需要另外的加热升温系统，发动机要承受更高的温度）。因此最好用催化剂。那选用什么做催化剂呢？这就要了解为什么该反应的活化能非常高，用什么物质能降低该反应的活化能。要解决这一问题，则要用到化学的第三个重要理论——物质结构的知识，了解NO、O2、N2等分子的结构特点。

2 从化学发展史认识化学及迅速发展的当代化学

简单讲述化学发展史，可使学生了解化学的来龙去脉，对化学的本质有更深刻的了解，对提高学生的化学素质、学习兴趣有很大的促进作用。化学的发展一般可分为古代化学、近代化学和现代化学。

古代化学主要有火的使用、制造陶瓷、常用金属的冶炼、酿酒和炼丹[3～5]等。这里可以多介绍一些我国古代的化学成就。笔者用PPT展示了出土的古代陶瓷、古代冶炼铜和铁的作坊遗址还原图、葛洪的炼丹图、酿酒蒸馏图等，还讲了我国明代大医药学家李时珍的《本草纲目》，其中记载着一些较为复杂的无机药物的加工制作过程，有的可算得上是典型的无机合成反应；宋应星的《天工开物》更是我国古代化学工业（作坊）的百科全书，有制盐、造纸、烧矿、颜料及染色和五金及火药等生产工艺，说明我国古代劳动人民经过大量实践，已经掌握了许多实用的化学知识。阿格里柯拉在其巨著《论金属》中对开采矿石、从矿石中冶炼各种金属、金属分离的方法都作了详细叙述。这些实践活动，使人类认识了大量无机物的性质，制备了一些化学反应仪器，为近代化学的诞生做了知识和设备上的准备。讲授的同时用PPT展示当时的主要化学实验仪器。

到了18世纪中期至19世纪前期，欧洲出现了一批著名的科学化学的先驱人物，如罗蒙诺索夫（1711～1765年）、波义耳（1627～1691年）、普利斯特莱（1733～1804年）、拉瓦锡（1733～1804年）和道尔顿（1766～1844年）等[3]。由于他们采用了精细、严密的科学方法和衡量仪器，借助于数学工具，发现了许多化学基本定律，如质量守恒定律、物质的组成定律等，形成了原子学说、分子学说等。简单讲解这些定律，与学生一起从这些定律中了解近代化学的主要思想。特别是道尔顿的原子学说，抓住了化学学科的核心和最本质的问题，即原子的化合和化分，主张用原子的化合和化分来说明各种化学现象和各种化学定律间的内在联系。门捷列夫的元素周期律，使众多化学物质的性质有规律可循，核外电子排布规律的发现，很好地诠释了门捷列夫的元素周期律，使人们更深刻地认识了化学的本质。

随着原子、分子结构理论，特别是量子力学的出现，使化学进入了现代阶段。在讲解现代化学新领域时，笔者常选择较典型的结构理论和化学反应速率理论。在结构理论的指导下，按照结构和性质的关系，人们能够按照需要的性质来“按图索骥”或“量体裁衣”式地大量合成各种物质，物质（以CA登记为准）的数量呈几何数般地增加。随着“飞秒化学”的发展，把化学过程中的一些“一刹那”的反应快速拍摄，然后用慢镜头回放，使化学反应机理被人们所掌握，然后开始工业化生产。如光合作用的反应机理被揭开，按此机理对农副产品进行大规模的工厂化生产，人类不但可很轻松地解决粮食、棉花问题，同时也解决了温室效应问题。

3 以近期新闻谈化学与社会生活的关系

讲到化学与能源——石油和天然气作为主要的能源时，笔者讲一些我国石油工业的发展、中日东海油气田的争端及近期发展、我国南海油气被邻国大量盗采的情况，激发学生努力学习，使祖国变得更强大。讲到新能源——核能时，还讲一些关于朝鲜核问题的六方会谈、伊朗核问题等事件吸引学生的注意力。

在讲到温室效应和全球变暖问题时，讲京都议定书、哥本哈根路线图、碳税碳交易等。既让学生形成节能减碳意识，又拓宽了学生的知识面。还可以讲不久前，马尔代夫总统头戴水下呼吸器，与13名身穿黑色潜水服、背着水下呼吸装置的政府部长，在6米深的海水下开内阁会议，以呼吁全世界减少二氧化碳的排放。因为马尔代夫平均海拔高度为2．1米，按现在海平面上升的速度，一个世纪内将会被淹没。

在讲到大量施化肥和使用农药对果蔬的影响时，首先让学生了解化肥和农药给农业带来的巨大影响。在人力和畜力时代，一个农民生产的粮食只够4个人吃；在机械化时代，一个农民可养活7个人；到了化学工业发达的化学时代，由于化学工业提供了大量的化肥、农药、塑料薄膜、排灌胶管和植物生长激素，加上使农业增产的其他因素，一个农民可养活六七十个人。如果没有化肥农药，一半以上的人会饿死，现在全球还有10亿人因粮食不足而营养不良。现在的问题是如何制造高效低毒农药或生物农药。

4 以诗一般的语言使化学课变得生动、有趣

化学是一门枯燥、呆板的课程，较难引起学生的兴趣，若授课时穿插诗一般的语言，则效果完全不同。在讲到全球气候变暖时，笔者讲道：“大自然在人类面前忽然变得陌生起来，从2008年南方的大雪灾到南台湾的8·8水灾，从几年来席卷长江流域的高温热流到持续多年不肯缓解的北方大面积干旱，地球仿佛在发疟似地颤抖，人类竟然也像倒退了一万年似的束手无策。‘厄尔尼诺现象’像幽灵一样徘徊。”同时配以PPT展现这些场景，有大雪封堵的道路、洪水冲毁的村庄、龟裂的土地、枯死的庄稼等。在讲环境污染使长江水质严重恶化时，用PPT展现三江源头水和被严重污染的水及未处理污水，并解说：“从这些黑臭的污水你能想到它原来是多么的晶莹、透明，从涓涓的细流变成了灰黑的浊浪，从孕育我们的母亲变成了肆虐我们的毒蛇，这些是谁造的孽？”在讲到生命的组成时，笔者讲道：“在探索生命本质的时候，我是谁？我从哪儿来？”在讲到火箭燃料或制造飞机的材料时，可以引用国庆阅兵式上的解说词。

通过不断改进绪论课教学模式，使学生在第一时间被深深地吸引，激发了学生对基础化学课的学习热情和对化学学科的探究精神，使他们在轻松、愉快的氛围中学好基础化学课。

[1]许世红，李静萍，王永红，等．《无机与分析化学》绪论课的教学实践[J]．甘肃高师学报，2004，（9）：81～83．

[2]曲保中，朱炳林，周伟红．新大学化学[M]．第2版．北京：科学出版社，2007．

[3]周祖新．工程化学[M]．北京：化学工业出版社，2009．

[4]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学．无机化学[M]．第4版．北京：高等教育出版社，2002．

[5]库宗军．关于无机化学绪论课的教学[J]．孝感学院学报，2001，6（21）：89～91．

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1671-1246（2010）09-0076-02