无机元素化学课程教学与大学生能力培养*

张欢 杨定明 戴亚堂

(西南科技大学材料科学与工程学院 四川绵阳 621010)

在化学及其相关学科专业中，无机元素化学是刚进入大学的本科生所学习的一门重要课程。该课程的教学质量和教学效果直接影响到对大学生的专业思想、学习兴趣、学习方法和学习能力的培养[1]。就如何寓大学生能力培养于无机元素化学教学中，我们进行了一些探索与尝试，介绍如下：

(1) 教师提问引导学生思考，鼓励学生带着问题走进课堂。

在教与学的过程中，提出问题与解答问题具有重要意义。教师创造问题情境，结合所教授的知识点提出有价值的问题是培养学生兴趣和能力的重要方式。在无机元素化学教学中，如“在Li-Mg、Be-Al、B-Si 3对元素中，各对元素性质上有哪些相似性？”等问题可使学生通过思考提高比较学习的能力；“为什么LiF在水中的溶解度比AgF小，而LiI在水中的溶解度比AgI大？”等问题可使学生联系无机化学基础理论知识解释元素化学的相关问题，透过现象寻找本质，从而提高分析问题的能力；“心脏起搏器电源有哪些特殊要求，锂电池能否满足这些要求？”等问题是对所学知识的进一步运用，由此可提高学生解决问题、应用知识的能力。这些问题既可以在课前提出，便于学生查阅资料寻找答案；也可以在课堂上提出，考察学生灵活运用知识的能力。

除了教师创造问题情境外，在问题的提出与解答中提高学生学习能力的另一重要方式是学生通过预习带着问题走进课堂。如果一个学生认真预习了，一是可能会比较轻松地回答老师上课的提问；二是可能对教材中某个知识点提出疑问，这有利于课堂解惑；三是一些学生通过预习，不仅弄清楚了某知识点的来龙去脉，还能提出该知识点进一步应用和深入研究的问题，因而能激发学生主动学习的愿望，既乐于与老师多交流，又愿意在后续课程或相关书籍、资料中汲取知识，同时也在学习中学会了思考。在无机元素化学课程中，学生在预习中可以提出的问题是多方面的，如物质的性质与应用以及应用的条件，化学反应的可行性，反应进行的程度，等等。

(2) 课外拓宽知识面、开阔视野。

获得课本之外知识的途径，一是书籍，二是网络，其中从网络获取知识非常快捷方便。无机元素化学这门课程可以查阅的资料包括：元素及其化合物的化学史、化学与生活(材料、环境、生命等)、新发现、科学发展前沿等。

学习某一元素及其化合物的知识时，可以查阅相关的化学史。一种元素的发现或一种物质的合成往往会伴随一个科学故事，可以激发学生对将要学习的新知识的兴趣，同时可以使学生对所学知识的来龙去脉有所了解，这样就淡化了学习元素化合物知识枯燥乏味的感觉[2]。例如，在学习元素氟时，查阅氟单质的相关发现史，可以使学生了解氟的活泼性——电解出的氟只要一碰到某种物质就能与其化合，同时也加深了对应用气体氟注意事项的理解。

在元素化学的内容中，有很多是体现在生活中的化学知识，除了书本中有限的生活中的化学知识外，课外书和网络，特别是网络会给我们展现出一个更丰富的生活中的化学世界。如与生活息息相关的有：石英表、光导纤维、可口可乐与二氧化碳、微量元素与身体健康等，这些都展现出化学就在我们身边，生活离不开化学。另外，还可以通过硫酸铜与毒木耳、硫磺与毒银耳和毒蜜枣、亚硝酸盐与染色剂、硼砂沙琪玛、儿童血铅超标、矿泉水中的溴酸盐等，告诉学生化学品的滥用正在危害我们的环境和健康。这些课本上所没有的知识能使学生明白很多物质的应用是有利有弊，如果应用不合理就可能给人类带来危害。

要使学生的视野更开阔，就要鼓励学生去了解无机化学发展的前沿工作，使教学贴近现代科技。这些知识可以从近期的学术期刊以及网络获取。如学习碳单质知识时，相关碳家族的新成员不仅有富勒烯，还有结构独特的碳纳米管和石墨烯。其中首次制备出富勒烯和石墨烯的科学家都获得了诺贝尔奖。碳家族的3个新成员已经或者即将对化学、物理、材料、生命、电子等科学领域产生深远的影响，并在光、电、磁等方面有着广泛的应用前景。又如介绍高效催化剂、纳米材料、超导材料、新型功能陶瓷材料等新发现或学科前沿知识能使学生大开眼界，使其对未知的科学世界充满探索欲望。

通过从课外书和网络查阅资料，既能使学生巩固学习的教材知识，也能开阔他们的视野，更重要的是在这个过程中，学生独立获取知识的能力不断加强，特别是新发现或学科前沿的知识有助于激发学生探索新领域的热情。

(3)创造交流和讨论机会。

教师要下功夫研究如何使学生积极主动查阅资料、搜索知识并进行检验。可以提供交流学习机会，如坚持课前5分钟学生轮流小演讲，可以挤出上课时间或用课外时间进行专题讨论。这样做的好处有3个，一是学生要与同学交流讨论，必然要对所查阅资料进行分析，从而能加深对这部分知识的理解和熟悉程度；二是单个学生的时间和精力是有限的，因而查阅的资料也是有限的，而一个学生查阅的资料通过交流和讨论可以与几十个学生分享，能够拓宽所有学生的视野；三是交流和讨论能给学生充分表达的机会。这样，不仅强化了学生查阅文献资料的能力，培养了学生的自学能力，还提高了学生的语言表达能力，并让他们在交流讨论中体验成就感，使他们体会到学习的兴趣。

笔者近年来在给学生上元素无机化学课程前，都给学生布置一学期要完成的一个重要任务，即每个学生都要查阅某一种元素或其化合物以及某一类元素或其化合物的相关资料，并在适当的时候安排其与同学交流。几年来，学生选取的资料非常丰富，如食品安全与化学、大气污染与水污染、碳元素与交通安全、半导体材料、纳米材料及其应用前景、化学武器与武器化学、月球上的化学，等等。学生的组织材料能力和讲解能力明显提高。

(4) 开展实验及适当的科学研究。

元素无机化学课程相关的实验内容主要有3个层次，一是物质的性质实验，可使学生通过实验直观地学习化学现象和化学反应，在巩固课本知识的同时提高实验基本操作技能；二是综合实验，化学综合实验一般与学科前沿紧密结合，带有一定科研成分，能够体现科研与教学的关系，并涉及学科间的交叉，旨在提高学生综合运用基本知识和基本技能解决较复杂问题的能力；三是设计研究实验，化学设计研究实验是学生按照实验课题要求，通过查阅相关文献，自行设计实验方案，并独立完成的具有创新性的实验[3]。性质实验的取材是教材中某物质的相关知识点；化学综合实验的取材往往是多种物质在较复杂条件下的反应或应用；设计研究实验的选材则大多是当前的研究热点、生产实践或日常生活所涉及的单质或其化合物的制备、性质、检验方法等具有探究性的内容。

实际上，学生做设计研究实验就相当于进行科学研究，既可以一个学生独立完成，也可以多个学生分工合作。对于特别有兴趣进行化学研究的学生，还可以联系相关教师去做其感兴趣的研究项目。无论是做设计研究实验还是进行初步的科学研究，在研究的过程中总会遇到各种的问题，对于实验中出现的问题，要通过查资料和请教别人分析问题存在的原因，并寻求解决问题的方法。因此，学生进行研究的过程就是其发现问题并提高分析问题和解决问题的能力的过程。对于做得好的学生，可以鼓励其撰写科技论文。通过撰写论文，学生可以把众多物质的性质以及物质间的关系、反应历程弄得更明白；并能通过解释实验现象和结果学到更多的理论知识。

(5) 增强学生的责任感和使命感，充分挖掘潜能。

就无机元素化学课程而言，能增强学生责任感和使命感的知识点很多。一种具有广阔应用前景的新的单质或化合物制备出来，但如何应用于实际还存在诸多问题，可以增强学生深入研究、发展化学的使命感；传统能源面临枯竭和污染危机，可以增强学生致力于开发新的清洁能源的责任感；国防现代化离不开耐高温材料、形状记忆合金、隐形材料以及高效轻便的固体火箭燃料等，可以激发学生下决心将来突破相关的难题；许多食品添加剂在带给人类丰富的物质生活条件的同时，也可能因使用不当而威胁人类的健康与生命，可以激发学生致力于绿色食品的开发与研究；令人触目惊心的大气污染、水污染和固体废弃物污染等可以使学生树立传统化学要向绿色化学转变的理念，增强学生的环保意识。

(6) 改变考核模式，课程考核贯穿学习过程。

我们在无机元素化学这门课程中采用了较多的教学手段——在提问与问题中解惑、借助课本之外的资源拓展元素化学知识、在交流与讨论中获得知识并提升表达能力、在实验与研究中增强分析问题和解决问题的能力以及创新能力，等等。学生在这些方面付出了很多努力，在每个方面都展现出一定的水平和能力。因此，我们将期中及期末的笔试成绩所占比例大幅降低，而将学习过程中的得分相应提升。

总之，大学教学要以培养学生能力为重。学生要在学习中提升能力，是与学校、教师重视教学过程的每一个环节和对人才培养的严格要求分不开的。

[1] 李夏.首都师范大学学报(自然科学版),2007,28:111

[2] 苏芳.大学化学,2008,23(3):18

[3] 霍冀川,邓跃全,何平,等.化学综合设计实验.北京:化学工业出版社,2007