張歡 楊定明 戴亞堂

(西南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 四川綿陽 621010)

在化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科專業(yè)中，無機元素化學(xué)是剛進入大學(xué)的本科生所學(xué)習(xí)的一門重要課程。該課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果直接影響到對大學(xué)生的專業(yè)思想、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[1]。就如何寓大學(xué)生能力培養(yǎng)于無機元素化學(xué)教學(xué)中，我們進行了一些探索與嘗試，介紹如下：

(1) 教師提問引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生帶著問題走進課堂。

在教與學(xué)的過程中，提出問題與解答問題具有重要意義。教師創(chuàng)造問題情境，結(jié)合所教授的知識點提出有價值的問題是培養(yǎng)學(xué)生興趣和能力的重要方式。在無機元素化學(xué)教學(xué)中，如“在Li-Mg、Be-Al、B-Si 3對元素中，各對元素性質(zhì)上有哪些相似性？”等問題可使學(xué)生通過思考提高比較學(xué)習(xí)的能力；“為什么LiF在水中的溶解度比AgF小，而LiI在水中的溶解度比AgI大？”等問題可使學(xué)生聯(lián)系無機化學(xué)基礎(chǔ)理論知識解釋元素化學(xué)的相關(guān)問題，透過現(xiàn)象尋找本質(zhì)，從而提高分析問題的能力；“心臟起搏器電源有哪些特殊要求，鋰電池能否滿足這些要求？”等問題是對所學(xué)知識的進一步運用，由此可提高學(xué)生解決問題、應(yīng)用知識的能力。這些問題既可以在課前提出，便于學(xué)生查閱資料尋找答案；也可以在課堂上提出，考察學(xué)生靈活運用知識的能力。

除了教師創(chuàng)造問題情境外，在問題的提出與解答中提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的另一重要方式是學(xué)生通過預(yù)習(xí)帶著問題走進課堂。如果一個學(xué)生認真預(yù)習(xí)了，一是可能會比較輕松地回答老師上課的提問；二是可能對教材中某個知識點提出疑問，這有利于課堂解惑；三是一些學(xué)生通過預(yù)習(xí)，不僅弄清楚了某知識點的來龍去脈，還能提出該知識點進一步應(yīng)用和深入研究的問題，因而能激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的愿望，既樂于與老師多交流，又愿意在后續(xù)課程或相關(guān)書籍、資料中汲取知識，同時也在學(xué)習(xí)中學(xué)會了思考。在無機元素化學(xué)課程中，學(xué)生在預(yù)習(xí)中可以提出的問題是多方面的，如物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用以及應(yīng)用的條件，化學(xué)反應(yīng)的可行性，反應(yīng)進行的程度，等等。

(2) 課外拓寬知識面、開闊視野。

獲得課本之外知識的途徑，一是書籍，二是網(wǎng)絡(luò)，其中從網(wǎng)絡(luò)獲取知識非?？旖莘奖?。無機元素化學(xué)這門課程可以查閱的資料包括：元素及其化合物的化學(xué)史、化學(xué)與生活(材料、環(huán)境、生命等)、新發(fā)現(xiàn)、科學(xué)發(fā)展前沿等。

學(xué)習(xí)某一元素及其化合物的知識時，可以查閱相關(guān)的化學(xué)史。一種元素的發(fā)現(xiàn)或一種物質(zhì)的合成往往會伴隨一個科學(xué)故事，可以激發(fā)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的新知識的興趣，同時可以使學(xué)生對所學(xué)知識的來龍去脈有所了解，這樣就淡化了學(xué)習(xí)元素化合物知識枯燥乏味的感覺[2]。例如，在學(xué)習(xí)元素氟時，查閱氟單質(zhì)的相關(guān)發(fā)現(xiàn)史，可以使學(xué)生了解氟的活潑性——電解出的氟只要一碰到某種物質(zhì)就能與其化合，同時也加深了對應(yīng)用氣體氟注意事項的理解。

在元素化學(xué)的內(nèi)容中，有很多是體現(xiàn)在生活中的化學(xué)知識，除了書本中有限的生活中的化學(xué)知識外，課外書和網(wǎng)絡(luò)，特別是網(wǎng)絡(luò)會給我們展現(xiàn)出一個更豐富的生活中的化學(xué)世界。如與生活息息相關(guān)的有：石英表、光導(dǎo)纖維、可口可樂與二氧化碳、微量元素與身體健康等，這些都展現(xiàn)出化學(xué)就在我們身邊，生活離不開化學(xué)。另外，還可以通過硫酸銅與毒木耳、硫磺與毒銀耳和毒蜜棗、亞硝酸鹽與染色劑、硼砂沙琪瑪、兒童血鉛超標、礦泉水中的溴酸鹽等，告訴學(xué)生化學(xué)品的濫用正在危害我們的環(huán)境和健康。這些課本上所沒有的知識能使學(xué)生明白很多物質(zhì)的應(yīng)用是有利有弊，如果應(yīng)用不合理就可能給人類帶來危害。

要使學(xué)生的視野更開闊，就要鼓勵學(xué)生去了解無機化學(xué)發(fā)展的前沿工作，使教學(xué)貼近現(xiàn)代科技。這些知識可以從近期的學(xué)術(shù)期刊以及網(wǎng)絡(luò)獲取。如學(xué)習(xí)碳單質(zhì)知識時，相關(guān)碳家族的新成員不僅有富勒烯，還有結(jié)構(gòu)獨特的碳納米管和石墨烯。其中首次制備出富勒烯和石墨烯的科學(xué)家都獲得了諾貝爾獎。碳家族的3個新成員已經(jīng)或者即將對化學(xué)、物理、材料、生命、電子等科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響，并在光、電、磁等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。又如介紹高效催化劑、納米材料、超導(dǎo)材料、新型功能陶瓷材料等新發(fā)現(xiàn)或?qū)W科前沿知識能使學(xué)生大開眼界，使其對未知的科學(xué)世界充滿探索欲望。

通過從課外書和網(wǎng)絡(luò)查閱資料，既能使學(xué)生鞏固學(xué)習(xí)的教材知識，也能開闊他們的視野，更重要的是在這個過程中，學(xué)生獨立獲取知識的能力不斷加強，特別是新發(fā)現(xiàn)或?qū)W科前沿的知識有助于激發(fā)學(xué)生探索新領(lǐng)域的熱情。

(3)創(chuàng)造交流和討論機會。

教師要下功夫研究如何使學(xué)生積極主動查閱資料、搜索知識并進行檢驗?？梢蕴峁┙涣鲗W(xué)習(xí)機會，如堅持課前5分鐘學(xué)生輪流小演講，可以擠出上課時間或用課外時間進行專題討論。這樣做的好處有3個，一是學(xué)生要與同學(xué)交流討論，必然要對所查閱資料進行分析，從而能加深對這部分知識的理解和熟悉程度；二是單個學(xué)生的時間和精力是有限的，因而查閱的資料也是有限的，而一個學(xué)生查閱的資料通過交流和討論可以與幾十個學(xué)生分享，能夠拓寬所有學(xué)生的視野；三是交流和討論能給學(xué)生充分表達的機會。這樣，不僅強化了學(xué)生查閱文獻資料的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力，還提高了學(xué)生的語言表達能力，并讓他們在交流討論中體驗成就感，使他們體會到學(xué)習(xí)的興趣。

筆者近年來在給學(xué)生上元素?zé)o機化學(xué)課程前，都給學(xué)生布置一學(xué)期要完成的一個重要任務(wù)，即每個學(xué)生都要查閱某一種元素或其化合物以及某一類元素或其化合物的相關(guān)資料，并在適當(dāng)?shù)臅r候安排其與同學(xué)交流。幾年來，學(xué)生選取的資料非常豐富，如食品安全與化學(xué)、大氣污染與水污染、碳元素與交通安全、半導(dǎo)體材料、納米材料及其應(yīng)用前景、化學(xué)武器與武器化學(xué)、月球上的化學(xué)，等等。學(xué)生的組織材料能力和講解能力明顯提高。

(4) 開展實驗及適當(dāng)?shù)目茖W(xué)研究。

元素?zé)o機化學(xué)課程相關(guān)的實驗內(nèi)容主要有3個層次，一是物質(zhì)的性質(zhì)實驗，可使學(xué)生通過實驗直觀地學(xué)習(xí)化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)反應(yīng)，在鞏固課本知識的同時提高實驗基本操作技能；二是綜合實驗，化學(xué)綜合實驗一般與學(xué)科前沿緊密結(jié)合，帶有一定科研成分，能夠體現(xiàn)科研與教學(xué)的關(guān)系，并涉及學(xué)科間的交叉，旨在提高學(xué)生綜合運用基本知識和基本技能解決較復(fù)雜問題的能力；三是設(shè)計研究實驗，化學(xué)設(shè)計研究實驗是學(xué)生按照實驗課題要求，通過查閱相關(guān)文獻，自行設(shè)計實驗方案，并獨立完成的具有創(chuàng)新性的實驗[3]。性質(zhì)實驗的取材是教材中某物質(zhì)的相關(guān)知識點；化學(xué)綜合實驗的取材往往是多種物質(zhì)在較復(fù)雜條件下的反應(yīng)或應(yīng)用；設(shè)計研究實驗的選材則大多是當(dāng)前的研究熱點、生產(chǎn)實踐或日常生活所涉及的單質(zhì)或其化合物的制備、性質(zhì)、檢驗方法等具有探究性的內(nèi)容。

實際上，學(xué)生做設(shè)計研究實驗就相當(dāng)于進行科學(xué)研究，既可以一個學(xué)生獨立完成，也可以多個學(xué)生分工合作。對于特別有興趣進行化學(xué)研究的學(xué)生，還可以聯(lián)系相關(guān)教師去做其感興趣的研究項目。無論是做設(shè)計研究實驗還是進行初步的科學(xué)研究，在研究的過程中總會遇到各種的問題，對于實驗中出現(xiàn)的問題，要通過查資料和請教別人分析問題存在的原因，并尋求解決問題的方法。因此，學(xué)生進行研究的過程就是其發(fā)現(xiàn)問題并提高分析問題和解決問題的能力的過程。對于做得好的學(xué)生，可以鼓勵其撰寫科技論文。通過撰寫論文，學(xué)生可以把眾多物質(zhì)的性質(zhì)以及物質(zhì)間的關(guān)系、反應(yīng)歷程弄得更明白；并能通過解釋實驗現(xiàn)象和結(jié)果學(xué)到更多的理論知識。

(5) 增強學(xué)生的責(zé)任感和使命感，充分挖掘潛能。

就無機元素化學(xué)課程而言，能增強學(xué)生責(zé)任感和使命感的知識點很多。一種具有廣闊應(yīng)用前景的新的單質(zhì)或化合物制備出來，但如何應(yīng)用于實際還存在諸多問題，可以增強學(xué)生深入研究、發(fā)展化學(xué)的使命感；傳統(tǒng)能源面臨枯竭和污染危機，可以增強學(xué)生致力于開發(fā)新的清潔能源的責(zé)任感；國防現(xiàn)代化離不開耐高溫材料、形狀記憶合金、隱形材料以及高效輕便的固體火箭燃料等，可以激發(fā)學(xué)生下決心將來突破相關(guān)的難題；許多食品添加劑在帶給人類豐富的物質(zhì)生活條件的同時，也可能因使用不當(dāng)而威脅人類的健康與生命，可以激發(fā)學(xué)生致力于綠色食品的開發(fā)與研究；令人觸目驚心的大氣污染、水污染和固體廢棄物污染等可以使學(xué)生樹立傳統(tǒng)化學(xué)要向綠色化學(xué)轉(zhuǎn)變的理念，增強學(xué)生的環(huán)保意識。

(6) 改變考核模式，課程考核貫穿學(xué)習(xí)過程。

我們在無機元素化學(xué)這門課程中采用了較多的教學(xué)手段——在提問與問題中解惑、借助課本之外的資源拓展元素化學(xué)知識、在交流與討論中獲得知識并提升表達能力、在實驗與研究中增強分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)新能力，等等。學(xué)生在這些方面付出了很多努力，在每個方面都展現(xiàn)出一定的水平和能力。因此，我們將期中及期末的筆試成績所占比例大幅降低，而將學(xué)習(xí)過程中的得分相應(yīng)提升。

總之，大學(xué)教學(xué)要以培養(yǎng)學(xué)生能力為重。學(xué)生要在學(xué)習(xí)中提升能力，是與學(xué)校、教師重視教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)和對人才培養(yǎng)的嚴格要求分不開的。

[1] 李夏.首都師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2007,28:111

[2] 蘇芳.大學(xué)化學(xué),2008,23(3):18

[3] 霍冀川,鄧躍全,何平,等.化學(xué)綜合設(shè)計實驗.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007