工科非化学专业各门化学课程教学的融会贯通

岳冠华

[摘 要]工科院校非化学专业开设的各门化学课程，从教学内容、化学中物理量的表达方式和符号、单位量纲的规范和比较三个不同方面，将化学课程教学中基础课和专业课有效地衔接和统一，达到了融会贯通、节省学时、提高教学效果的目的，对提高化学课程的教学质量和培养学生的自学能力有重要的指导意义。

[关键词]非化学专业；化学教学；融会贯通

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）10-0085-03

工科院校非化学专业，有些需要开设四大化学课——无机化学、有机化学、物理化学及分析化学，无机化学和有机化学常被列在基础课系列，物理化学及分析化学根据各专业的特点需要结合专业应用，所以列在专业基础课当中。例如，北京建筑大学市政工程专业开设无机化学、有机化学、给排水物理化学、水分析化学，其中无机化学和有机化学就是基础课，给排水物理化学和水分析化学属于专业基础课，不仅需要讲基础理论，还要将基础理论应用到给排水专业应用中。例如，水分析化学既涉及无机化学﹑有机化学﹑物理化学﹑分析化学的基础理论，同时又要将这些基础理论应用于水质分析和环境要素的监测中。通常基础课在一、二年级开设，专业基础课在三年级开设，由于学时有限，处理好基础理论和专业基础课中知识的衔接，非常重要，由此可以避免教学内容的重复和混淆，节省学时，将各们化学课内容融会贯通，同时培养学生综合分析问题的能力。

一、将教学内容进行整合，使基础理论和专业基础理论在教学内容上有效衔接

专业基础课如水分析化学在三年级开设，而基础课在一年级开设，专业基础课中涉及的基础理论知识，有些已经在基础课中讲过，有些内容要求进一步深化。结合基础课的内容，在专业基础课中进行适当的整合，在基础课的基础上结合专业要求进一步系统知识体系，这样既可以节省学时，又可以突出重点。例如，在水分析化学课程中，四大滴定理论是其主要内容，而其基础理论即四大反应在一年级的无机化学课中已学过。如何做到重点突出，节省学时，是提高教学效率和教学效果的关键。如在学习酸碱滴定理论之前，要求系统掌握酸碱理论及pH值的计算。在无机化学中也学习过酸碱理论，主要是应用酸碱电离理论，来处理溶液pH值的计算。在水分析化学课程中可以着重讲解酸碱的酸碱质子理论，酸碱质子理论是电离理论的进一步深化，掌握好质子理论，才能解决溶液pH值的精确求解，学生可以通过和电离理论进行对比，温故而知新。又如沉淀滴定中，有关沉淀溶解平衡、溶度积常数、沉淀顺序等基础理论在一年级的无机化学中已经讲过，可以布置作业的方式，要求学生课后自学。比如，计算铬酸钾指示剂用量时，涉及溶度积常数、溶度积规则等知识，对涉及的基础理论以提问的方式让学生回答，这样可以大大提高学生的自学本领。另外，在氧化还原滴定中，涉及氧化还原反应、电极电位、影响电极电位的因素、反应速率等基础知识，在无机化学、物理化学课程中都有不同程度的讲解，因此在学习这部分内容时，要将基础课和专业基础课进行对比，避轻就重，着眼于基础课中没有讲到的深层知识点。如电极电位部分，基础课中标准电极电位已学过，但条件电极电位没有涉及，因此重点讲解条件电极电位，并与以前学过的标准电极电位进行对比，这样学生对条件电极电位的概念才会掌握得更牢靠。又如，催化剂是影响反应速率的因素之一，这一点学生已经很熟悉，但自动催化的概念对学生来说比较陌生，应单独对这部分知识强化讲解。如，为什么在高锰酸钾滴定中滴定刚开始紫红色消失缓慢，随着滴定的不断进行，颜色消失加快？这种颜色的变化正是自动催化的原因，对该问题的具体解释，进一步加深了学生对自动催化的理解。通过这样的一些处理，该简化的简化，该突出的重点突出，既可节省学时，又可以提高学生的自学能力，在有限的学时内提高效率，达到较好的学习效果。

二、统一基础课和专业基础课中涉及的物理量符号，使知识点达到统一协调

化学各门课程中均涉及很多的物理量，因为不同课程使用的教材编辑时间、要求及出版部门不同，各物理量的表达方式和符号也会有些不同。这样在不同学年的课程学习中，如果不进行统一，往往会引起混淆甚至混乱，造成学生理解上的困难。例如，平衡常数是衡量化学反应达到平衡状态时反应进行的程度。平衡常数是一个非常重要的量，在基础课程和专业基础课程中均会多次使用，但其表达方式和符号却有所不同。

有些量，由于符号不同，也会引起概念的混淆。我将化学热力学中常用的化学热力学函数符号及意义进行归纳，详见表1，由于每一个量均有不同的表示方式和符号，在各门课程的不同理论部分，常会以不同的形式出现，通过对比，明确每一种表达方式的含义，当在不同的课程中出现时，可以使思路清晰，避免由此引起的混乱。

通过这样列表对比，各种热力学量的含义和不同表达方式一清二楚，当在不同课程中以不同表达形式出现时，可以“以不变应万变”。

另外在电化学理论部分，基础化学课中，通常用φ表示电极电势，φ+表示正极电极电势，φ-表示负极电极电势。E表示电动势，E=φ+-φ-。但在部分專业基础课中，有时用ε表示电极电势，如ε+表示正极电极电势，ε-表示负极电极电势。E=ε+-ε-。由于电极电势符号的不同，常会带来电极电势和电动势概念的混淆，在此部分应加以强调和说明，否则很容易引起学生概念混乱。

三、统一各门课程的单位量纲，培养学生规范表达

一个量的单位即量纲，因要求和规范不同，其表达方式不同。目前我国法定的计量单位主要构成如下：

SI单位和国家选定的非国际单位制单位均是国家法定计量单位，都是允许使用的。在学习中，遇到不同的表示方式，首先应强调并让学生弄明白它们的关系，只有思路清楚，才能在实际应用中根据不同的要求，准确表达。另外，为了适应国际间交流和越来越正规的考试，如各种注册工程师考试，化学中常用的单位应尽量使用SI单位。endprint

四、对比同一概念在不同化学课程中的理论模型，将知识点融会贯通

人们对客观事物的认识是螺旋式上升的，化学知识也是有阶段性的，同一概念在不同的认识阶段有不同的理论模型，其内涵也是不同的。每一种理论有其成功的一面，同时又有一定的局限性，各种理论体系不断得到改进和完善。在教学中，教师可对不同发展时期的理论模型进行对比讲解，重点突出，加深学生印象深刻。

例如，酸碱的理论模型，这一部分理论先后有几位科学家分别建立了三种不同的理论模型，在不同课程中应用的重点不同。在大一基础化学学习中，主要是以酸碱电离理论为主讨论酸碱及其平衡；到了高年级的分析化学课程仍然要学习这部分内容；在水分析化学课程中，主要是通过酸碱的质子理论讨论酸碱及其平衡。我对这三种不同的理论模型进行对比，并将其归纳总结如下：

上面三种模型从不同的出发点解释了酸碱的概念及酸碱反应的本质，它们既各成体系又相互联系。通过对比进行讲解，这样有利于学生把在不同年级学到的理论联系在一起，融会贯通，既可以节省时间，又有利于提高学习效率。

五、通过化学发展史，把基础课知识和专业基础课知识联系起来，提高学生的学习兴趣

在“水分析化学”“环境监测”“普通化学”课程的教学中，结合课堂所授内容，将化学史的片断穿插其中，可激发学生的思维，提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习。在化学的发展过程中，许多科学家都经历千辛万苦、艰难险阻，化学的发展史就是化学家的奋斗史。化学发展的历史不仅记述了化学知识的积累过程，而且阐述了化学学科的发展、演变规律，内容丰富多彩，是化学学科发展的重要组成部分。

例如，误差和数据处理是分析化学课中定量分析的重要内容，这部分内容涉及很多数理统计的知识，内容比较枯燥，难度较大。为了提高学生对这一部分内容的学习兴趣，可引入一个与基础化学有关的历史小故事——化学史上惰性气体的发现过程：惰性气体氩的发现被称为“第三位小数上的发现”。1892年，英国科学家瑞利用两种不同的方法制取氮气，一是从空气中除掉氧气、二氧化碳、水蒸气得到氮气；二是从氮化物分解制得氮气。经测定发现，这两种方法制得的氮气密度并不相同，从大气中分离的氮的密度d=1.2978g/L，这一结果与其他文献的结果一致，而化学法制得的氮的密度与前者的值相差0.0064g/L（1/20000）。瑞利并没有忽略这一差异，经过误差分析，他不认为这是实验本身的误差。他把实验结果与研究论文一起公开发表在《自然》杂志上，公开征求答案，引起了他的朋友英国化学家拉姆塞的注意并开始一起研究这个问题。他们在翻阅80年前英国科学家实验大师卡文迪许的实验记录中取得了重要突破。在卡文迪许当年的实验报告中记录了氧与氮化合为氮的氧化物再溶解在苛性钠溶液中，最后管内总有一个小气泡，其体积相当于原气体体积的1/120。他们重复了卡文迪许的实验并对这个小气泡内的剩余气体进行密度测定和光谱分析，确认它是一种新元素，后来被命名为氩。一个小小的气泡是很容易被人忽略的，但里面却隐藏着新的化学元素家族（零族） ，正是瑞利不放过第三位小数上的误差，才把它们从不宜被人察觉的细节中探索出来，否则惰性气体不知还要默默无闻地酣睡多少年。后来拉姆塞经过不懈的努力，他先后发现零族的其他元素（氦、氖、氪、氙），并因此获得了1904年诺贝尔化学奖。这个事实给人以极大的启发，即科学来不得半点马虎。在学习中，我们每个人都要学习科学家实事求是和精益求精的科学态度。通过基础化学的发展史实，提高学生对分析化学的学习兴趣，同时促进学生把所学的知识贯穿在一起。

基础化学课程和专业基础化学课程，无论在理论体系还是表达形式和方式上，既有相同的部分，又有明显的不同和侧重。协调好基础课和后续课的关系，可以提高教学效率，培养学生全面分析问题的能力，在未来的工作中， 用化学的观点解决实际问题。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 浙江大学普通化学教研组.普通化学（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2016（5）：158.

[2] 史啟桢.无机化学与分析化学[M].北京：高等教育出版社，2002（16）：196.

[3] 汪小兰.基础化学[M].北京：高等教育出版社，2003（35）：127.

[4] 大连理工大学无机化学教研室[M].无机化学（第四版）.北京：高等教育出版社，2005（12）：186.

[5] 傅献彩.大学化学[M].北京：高等教育出版社，1999（78）：224.

[6] 黄君礼.水分析化学（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2016（22）：246.

[责任编辑：罗 艳]endprint