周春生,王书民
(商洛学院 化学与化学工程系,陕西商洛 726000)
无机化学是面向化学化工类本科专业开设的主干课程之一,也是材料、生物、制药等相关专业的基础必修课,为学生在高年级学习分析化学、物理化学、有机化学、材料化学、环境化学等后续课程奠定基础。无机化学绪论课在无机化学教学中占据着极其重要的地位,它是整个课程的先导和缩影,因此,加强和改进无机化学绪论课教学是化学教育的重要环节。近些年,各校教师逐渐重视了该课程绪论课的改革和讲解,促进了后续的教学效果[1-9]。在提高对无机化学绪论课认识的基础上,着重对其讲解内容和讲授方法进行了不断探索和实践,取得了较好的教学效果。
由于课时的调整和缩减,有些教师忽视甚至省略了绪论课的教学过程,结果严重影响了后续章节的教学效果。其实,无机化学绪论课教学不单是无机化学的“开场白”,而且是进行化学教育的“开场白”。
1)时代变了,化学也在变。化学是当代自然科学的基石或中心科学,可能已不再令人怀疑。但是,对于初入学的一年级大学生可能还会处于朦胧之中。踏入大学,就是要实行从中学的“小化学”(对化学知识的一知半解)到大学的“大化学”(较全面的了解什么是化学以及化学与社会的关系)的转变。这是一个质的飞跃。显然,这个任务应该是由无机化学绪论课教学来完成,给他们以明晰的导入和提示。
2)绪论课的另一个主要任务是要让一年级学生能够热爱化学,对化学的学习充满激情,有主动的学习热情和态度。这就需要进行简单化学史的讲解,其中不光有攻克学术难题的喜悦和诺贝尔化学奖获得的殊荣,更多的是大千化学世界的绚丽多彩、光怪离奇和那些默默无闻献身在探索路上的前辈!我们隐隐发现:一个激情四溢的化学绪论课可以坚定一个学生的专业选择信念,甚或发现和造就一个化学才子。爱因斯坦说过:喜爱是比责任感更好的老师。绪论课能达到拉近学生与化学的距离,加强学生与授课教师的情感交流,会使后续化学教育顺畅自然的效果。
3)介绍化学的研究方法和学习方法也是绪论课的重要内容之一。1998年诺贝尔化学奖颁发给量子化学家波普尔和科恩,以表彰他们在量子化学计算方面所做的贡献。颁奖公报中指出“化学已不再是单纯的实验科学了,量子化学已成为广大化学家的工具,将和实验研究结果一道来阐明分子体系的性质。”这表明化学已经成为一门真正的严密科学。未来的化学科学必将是实验科学、量子化学理论研究和电子计算机计算技术应用三驾马车的联合体。绪论课教学在引导大一新生独立自主学习能力以及促使其尽快适应大学阶段的学习规律等方面都起着重要的不可替代的作用。
认识的提高是绪论课程改革的前提,它在不断促进着教师对绪论课教学内容的固化和教学方法的提升。
既然无机化学绪论课教学的目的在于给一年级学生一个“大化学的概念”、激发学生对化学的热爱和如何学习化学,达到向学生进行一次专业思想的教育、将学生的思想带入到一个化学的世界、开阔学生的视野,使他们认识到学习化学的重要性和必要性,起到激发学生的学习动力的作用。绪论课程内容要丰富到包括以下几个部分内容。
其中应包括:1)化学的一般定义,化学主要是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构、性能以及能量关系的科学。简单而言,化学可定义为研究物质化学变化的科学。而化学变化是指由于分子或原子、离子等核外电子运动状态变化而引起物质组成质变的一类变化;2)化学的新发展和新地位。中国科学院院士徐光宪教授认为,化学的内涵和定义都在随时代的前进而改变和延伸。他认为“21世纪的化学是研究泛分子的科学”[10]。这是泛指21世纪化学的研究对象,可以分为10个层次:原子层次、分子片层次、结构单元层次、分子层次、超分子层次、高分子层次、生物分子和活分子层次、纳米分子和纳米聚集体层次、原子和分子的宏观聚集体层次、复杂分子体系及其组装体的层次。这里要与时俱进,要讲到化学的内涵和定义在发展、化学是一门中心学科和化学与其他学科的交叉等问题。
其中应包括:1)化学是人们了解世界创造社会的基础,许多大师给予了化学好多的殊荣。俄国化学家罗蒙洛索夫MV Lomonosov说“化学是第二自然的创造者。”1965年诺贝尔化学奖获得者R.B.Woodward说“化学在老的自然界旁边又建立了一个新的自然界。”1951年诺贝尔化学奖获得者G.T.Seaborg说“化学是人类进步的关键。”2)化学是人类进步的关键。这里要讲20世纪的100年科学技术,不管是科学家总结的十大发明也好,六大重大进展也好,其中缺少任何一项,人类都能够生存。但如果缺少了化学合成技术,人类的生存和发展将是难以想象的。
其中应包括:1)无机化学是化学科学中最基础的部分。因为它研究的对象包括整个周期表中的元素,它研究物质丰富多彩的结构类型,研究复杂多变的化学健型。许多涉及化学根本问题的规律及理论也大都是由无机化学衍生出来的;2)无机化学学科的现状和发展趋势简介,无机化学的各个前沿领域内容十分丰富。无机化学学科的新概念、新理论、新方法、新反应、新结构和新功能,促进了整个化学科学的发展,并为其未来展现了广阔的前景。当前无机化学的发展则有两个明显趋势:一个是在广度上的拓宽,另一个是在深度上的推进。在广度上的拓宽是适应当前科学技术发展的高度综合的大趋势所需要的,表现在学科之间的交叉渗透并形成了新的学科生长点。其中应包括金属有机化合物化学、配位化学、无机固体化学、生物无机化学、金属原子簇化合物化学、非金属无机化学和超分子化学等方面;3)现代无机化学发展的特点。
其中应包括:重视化学理论的指导作用,指出必须重视“元素周期律”的指导作用和必须注意内容的“纲举目张”作用;重视化学史的学习。化学史的学习有助于学生拓展知识视野,了解科学知识的动态形成过程,有助于了解科学探索的过程,受到科学思维方法的熏陶,有助于对学习化学情感态度价值观的培养;重视学习中思维方法的训练,有利于无机化学知识的学习、积累和全面素质培养;重视化学实验的训练,因为“实验教学是实施全面化学教育最有效的教学形式”[11];重视做好化学习题。我国著名有机化学家、教育家邢其毅教授为此也发表过精辟的见解“习题的基本价值在于解决问题过程的基本训练。”又说:“解题的过程是思考、推理的过程,所以做习题实际上是训练学生各种能力的有效途径。”[12]
在无机化学绪论课的教学中,科学的界定课程的目的和内容,紧抓课程的纲要性和内容的丰富性两大特点,充分发挥多媒体教学的优点,认真、仔细备课,以专题讲座的形式开展。教学中,特别注意的是:
1)注重化学学科的飞速发展,讲授内容与时俱进,突出时代性。以往无机化学绪论课主要是介绍经典化学史和本学科内容。其实,经典化学史已有多种非常珍贵的书籍可供学生阅读。现今的化学史要求精选内容,增加已被科学证实的新现象、新概念、新理论、新材料、新技术;要讲无机化学6个重要分支的进展;要讲近年来的诺贝尔化学奖,不乏介绍诺贝尔化学奖得主的发现、发明、创造,更着笔于其智慧、思维的描述和伟大品质的宣扬。总之,要给学生一化学新面孔,使学生认识到人类文明绝对不是物质世界化学进化的终极。国际著名化学战略家、美国化学家George M.Whitesides说:“化学处在革命性变革的前夜,化学就是未来,没有化学就没有未来,化学不能代表一切,但没有化学肯定没有一切。”[13]自然,由于课时的限制,精选的内容也要拿捏得极为准确。
2)注重化学的科学性,以事实说明化学发展,加强感性认识。丰富的化学实验最有说服力,阐述观点和结论必须以科学事实为依据。例如,讲元素的发现,要讲欧洲核子研究组织CERN的大型强子对撞机的实验;讲化学是人类进步的关键,就要讲19世纪100年来化学的作用,包括“如果沒有化肥工业,在20世纪,全世界有20亿人会因饥饿而丧生。”“不使用农药,全世界粮食将人均损失三分之一。”“沒有合成纤维工业,将有接近1/2的人口沒有办法解決“温”的问题。”“青霉素的发现和大量生产,拯救了千百万肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命,及时抢救了许多的伤病员。”“超纯材料是现代电子工业的物质基础。”“80%以上的产品与石油化工有关,世界要高速发展,没有能源不行。就目前来讲,石油和煤炭等矿物燃料仍是主要的能源来源。”再如,讲到无机化学6个重要分支的进展,每个有先进事例可予以说明。
3)注重充分发挥多媒体优势,艺术的体现内容画面,提高教学效果。教学不应是枯燥的,而是艺术的。全部课件内容是由精选制作的“彩色图片”连接而成,图片有人物、分析图、大量实物照片、漫画组成,由教师幽默的语言连贯,达到让学生在艺术享受中接受新知识、体会化学的魅力、沸腾自己的血液。
无机化学作为大一新生接触的第一门专业基础课程,起着承上启下的重要作用。任课教师必须重视无机化学绪论课的教学,通过绪论课把一个全面的、全新的化学世界展现在大一新生的面前,开拓学生的视野,提高学生的想象力,激发新生对于化学知识的好奇心和求知欲,指导学生如何学好无机化学,并且将大学的学习、思维模式灌输给学生,提高学生独立思考的能力。目前,无机化学绪论课的教学实践获得了学生的肯定和欢迎,达到了展示化学魅力、激发学生学习激情、调动学生学习积极性的教学效果。
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