周春生,王書(shū)民
(商洛學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程系,陜西商洛 726000)
無(wú)機(jī)化學(xué)是面向化學(xué)化工類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的主干課程之一,也是材料、生物、制藥等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課,為學(xué)生在高年級(jí)學(xué)習(xí)分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)等后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課在無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中占據(jù)著極其重要的地位,它是整個(gè)課程的先導(dǎo)和縮影,因此,加強(qiáng)和改進(jìn)無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課教學(xué)是化學(xué)教育的重要環(huán)節(jié)。近些年,各校教師逐漸重視了該課程緒論課的改革和講解,促進(jìn)了后續(xù)的教學(xué)效果[1-9]。在提高對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,著重對(duì)其講解內(nèi)容和講授方法進(jìn)行了不斷探索和實(shí)踐,取得了較好的教學(xué)效果。
由于課時(shí)的調(diào)整和縮減,有些教師忽視甚至省略了緒論課的教學(xué)過(guò)程,結(jié)果嚴(yán)重影響了后續(xù)章節(jié)的教學(xué)效果。其實(shí),無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課教學(xué)不單是無(wú)機(jī)化學(xué)的“開(kāi)場(chǎng)白”,而且是進(jìn)行化學(xué)教育的“開(kāi)場(chǎng)白”。
1)時(shí)代變了,化學(xué)也在變。化學(xué)是當(dāng)代自然科學(xué)的基石或中心科學(xué),可能已不再令人懷疑。但是,對(duì)于初入學(xué)的一年級(jí)大學(xué)生可能還會(huì)處于朦朧之中。踏入大學(xué),就是要實(shí)行從中學(xué)的“小化學(xué)”(對(duì)化學(xué)知識(shí)的一知半解)到大學(xué)的“大化學(xué)”(較全面的了解什么是化學(xué)以及化學(xué)與社會(huì)的關(guān)系)的轉(zhuǎn)變。這是一個(gè)質(zhì)的飛躍。顯然,這個(gè)任務(wù)應(yīng)該是由無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課教學(xué)來(lái)完成,給他們以明晰的導(dǎo)入和提示。
2)緒論課的另一個(gè)主要任務(wù)是要讓一年級(jí)學(xué)生能夠熱愛(ài)化學(xué),對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)充滿(mǎn)激情,有主動(dòng)的學(xué)習(xí)熱情和態(tài)度。這就需要進(jìn)行簡(jiǎn)單化學(xué)史的講解,其中不光有攻克學(xué)術(shù)難題的喜悅和諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得的殊榮,更多的是大千化學(xué)世界的絢麗多彩、光怪離奇和那些默默無(wú)聞獻(xiàn)身在探索路上的前輩!我們隱隱發(fā)現(xiàn):一個(gè)激情四溢的化學(xué)緒論課可以堅(jiān)定一個(gè)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)選擇信念,甚或發(fā)現(xiàn)和造就一個(gè)化學(xué)才子。愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò):喜愛(ài)是比責(zé)任感更好的老師。緒論課能達(dá)到拉近學(xué)生與化學(xué)的距離,加強(qiáng)學(xué)生與授課教師的情感交流,會(huì)使后續(xù)化學(xué)教育順暢自然的效果。
3)介紹化學(xué)的研究方法和學(xué)習(xí)方法也是緒論課的重要內(nèi)容之一。1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給量子化學(xué)家波普爾和科恩,以表彰他們?cè)诹孔踊瘜W(xué)計(jì)算方面所做的貢獻(xiàn)。頒獎(jiǎng)公報(bào)中指出“化學(xué)已不再是單純的實(shí)驗(yàn)科學(xué)了,量子化學(xué)已成為廣大化學(xué)家的工具,將和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一道來(lái)闡明分子體系的性質(zhì)?!边@表明化學(xué)已經(jīng)成為一門(mén)真正的嚴(yán)密科學(xué)。未來(lái)的化學(xué)科學(xué)必將是實(shí)驗(yàn)科學(xué)、量子化學(xué)理論研究和電子計(jì)算機(jī)計(jì)算技術(shù)應(yīng)用三駕馬車(chē)的聯(lián)合體。緒論課教學(xué)在引導(dǎo)大一新生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力以及促使其盡快適應(yīng)大學(xué)階段的學(xué)習(xí)規(guī)律等方面都起著重要的不可替代的作用。
認(rèn)識(shí)的提高是緒論課程改革的前提,它在不斷促進(jìn)著教師對(duì)緒論課教學(xué)內(nèi)容的固化和教學(xué)方法的提升。
既然無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課教學(xué)的目的在于給一年級(jí)學(xué)生一個(gè)“大化學(xué)的概念”、激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的熱愛(ài)和如何學(xué)習(xí)化學(xué),達(dá)到向?qū)W生進(jìn)行一次專(zhuān)業(yè)思想的教育、將學(xué)生的思想帶入到一個(gè)化學(xué)的世界、開(kāi)闊學(xué)生的視野,使他們認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性和必要性,起到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力的作用。緒論課程內(nèi)容要豐富到包括以下幾個(gè)部分內(nèi)容。
其中應(yīng)包括:1)化學(xué)的一般定義,化學(xué)主要是在分子、原子或離子等層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能以及能量關(guān)系的科學(xué)。簡(jiǎn)單而言,化學(xué)可定義為研究物質(zhì)化學(xué)變化的科學(xué)。而化學(xué)變化是指由于分子或原子、離子等核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而引起物質(zhì)組成質(zhì)變的一類(lèi)變化;2)化學(xué)的新發(fā)展和新地位。中國(guó)科學(xué)院院士徐光憲教授認(rèn)為,化學(xué)的內(nèi)涵和定義都在隨時(shí)代的前進(jìn)而改變和延伸。他認(rèn)為“21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子的科學(xué)”[10]。這是泛指21世紀(jì)化學(xué)的研究對(duì)象,可以分為10個(gè)層次:原子層次、分子片層次、結(jié)構(gòu)單元層次、分子層次、超分子層次、高分子層次、生物分子和活分子層次、納米分子和納米聚集體層次、原子和分子的宏觀聚集體層次、復(fù)雜分子體系及其組裝體的層次。這里要與時(shí)俱進(jìn),要講到化學(xué)的內(nèi)涵和定義在發(fā)展、化學(xué)是一門(mén)中心學(xué)科和化學(xué)與其他學(xué)科的交叉等問(wèn)題。
其中應(yīng)包括:1)化學(xué)是人們了解世界創(chuàng)造社會(huì)的基礎(chǔ),許多大師給予了化學(xué)好多的殊榮。俄國(guó)化學(xué)家羅蒙洛索夫MV Lomonosov說(shuō)“化學(xué)是第二自然的創(chuàng)造者?!?965年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者R.B.Woodward說(shuō)“化學(xué)在老的自然界旁邊又建立了一個(gè)新的自然界?!?951年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者G.T.Seaborg說(shuō)“化學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步的關(guān)鍵?!?)化學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步的關(guān)鍵。這里要講20世紀(jì)的100年科學(xué)技術(shù),不管是科學(xué)家總結(jié)的十大發(fā)明也好,六大重大進(jìn)展也好,其中缺少任何一項(xiàng),人類(lèi)都能夠生存。但如果缺少了化學(xué)合成技術(shù),人類(lèi)的生存和發(fā)展將是難以想象的。
其中應(yīng)包括:1)無(wú)機(jī)化學(xué)是化學(xué)科學(xué)中最基礎(chǔ)的部分。因?yàn)樗芯康膶?duì)象包括整個(gè)周期表中的元素,它研究物質(zhì)豐富多彩的結(jié)構(gòu)類(lèi)型,研究復(fù)雜多變的化學(xué)健型。許多涉及化學(xué)根本問(wèn)題的規(guī)律及理論也大都是由無(wú)機(jī)化學(xué)衍生出來(lái)的;2)無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介,無(wú)機(jī)化學(xué)的各個(gè)前沿領(lǐng)域內(nèi)容十分豐富。無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科的新概念、新理論、新方法、新反應(yīng)、新結(jié)構(gòu)和新功能,促進(jìn)了整個(gè)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展,并為其未來(lái)展現(xiàn)了廣闊的前景。當(dāng)前無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展則有兩個(gè)明顯趨勢(shì):一個(gè)是在廣度上的拓寬,另一個(gè)是在深度上的推進(jìn)。在廣度上的拓寬是適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的高度綜合的大趨勢(shì)所需要的,表現(xiàn)在學(xué)科之間的交叉滲透并形成了新的學(xué)科生長(zhǎng)點(diǎn)。其中應(yīng)包括金屬有機(jī)化合物化學(xué)、配位化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、金屬原子簇化合物化學(xué)、非金屬無(wú)機(jī)化學(xué)和超分子化學(xué)等方面;3)現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)。
其中應(yīng)包括:重視化學(xué)理論的指導(dǎo)作用,指出必須重視“元素周期律”的指導(dǎo)作用和必須注意內(nèi)容的“綱舉目張”作用;重視化學(xué)史的學(xué)習(xí)?;瘜W(xué)史的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生拓展知識(shí)視野,了解科學(xué)知識(shí)的動(dòng)態(tài)形成過(guò)程,有助于了解科學(xué)探索的過(guò)程,受到科學(xué)思維方法的熏陶,有助于對(duì)學(xué)習(xí)化學(xué)情感態(tài)度價(jià)值觀的培養(yǎng);重視學(xué)習(xí)中思維方法的訓(xùn)練,有利于無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、積累和全面素質(zhì)培養(yǎng);重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,因?yàn)椤皩?shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面化學(xué)教育最有效的教學(xué)形式”[11];重視做好化學(xué)習(xí)題。我國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家、教育家邢其毅教授為此也發(fā)表過(guò)精辟的見(jiàn)解“習(xí)題的基本價(jià)值在于解決問(wèn)題過(guò)程的基本訓(xùn)練。”又說(shuō):“解題的過(guò)程是思考、推理的過(guò)程,所以做習(xí)題實(shí)際上是訓(xùn)練學(xué)生各種能力的有效途徑?!盵12]
在無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課的教學(xué)中,科學(xué)的界定課程的目的和內(nèi)容,緊抓課程的綱要性和內(nèi)容的豐富性?xún)纱筇攸c(diǎn),充分發(fā)揮多媒體教學(xué)的優(yōu)點(diǎn),認(rèn)真、仔細(xì)備課,以專(zhuān)題講座的形式開(kāi)展。教學(xué)中,特別注意的是:
1)注重化學(xué)學(xué)科的飛速發(fā)展,講授內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn),突出時(shí)代性。以往無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課主要是介紹經(jīng)典化學(xué)史和本學(xué)科內(nèi)容。其實(shí),經(jīng)典化學(xué)史已有多種非常珍貴的書(shū)籍可供學(xué)生閱讀。現(xiàn)今的化學(xué)史要求精選內(nèi)容,增加已被科學(xué)證實(shí)的新現(xiàn)象、新概念、新理論、新材料、新技術(shù);要講無(wú)機(jī)化學(xué)6個(gè)重要分支的進(jìn)展;要講近年來(lái)的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),不乏介紹諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造,更著筆于其智慧、思維的描述和偉大品質(zhì)的宣揚(yáng)??傊o學(xué)生一化學(xué)新面孔,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類(lèi)文明絕對(duì)不是物質(zhì)世界化學(xué)進(jìn)化的終極。國(guó)際著名化學(xué)戰(zhàn)略家、美國(guó)化學(xué)家George M.Whitesides說(shuō):“化學(xué)處在革命性變革的前夜,化學(xué)就是未來(lái),沒(méi)有化學(xué)就沒(méi)有未來(lái),化學(xué)不能代表一切,但沒(méi)有化學(xué)肯定沒(méi)有一切?!盵13]自然,由于課時(shí)的限制,精選的內(nèi)容也要拿捏得極為準(zhǔn)確。
2)注重化學(xué)的科學(xué)性,以事實(shí)說(shuō)明化學(xué)發(fā)展,加強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。豐富的化學(xué)實(shí)驗(yàn)最有說(shuō)服力,闡述觀點(diǎn)和結(jié)論必須以科學(xué)事實(shí)為依據(jù)。例如,講元素的發(fā)現(xiàn),要講歐洲核子研究組織CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的實(shí)驗(yàn);講化學(xué)是人類(lèi)進(jìn)步的關(guān)鍵,就要講19世紀(jì)100年來(lái)化學(xué)的作用,包括“如果沒(méi)有化肥工業(yè),在20世紀(jì),全世界有20億人會(huì)因饑餓而喪生?!薄安皇褂棉r(nóng)藥,全世界糧食將人均損失三分之一?!薄皼](méi)有合成纖維工業(yè),將有接近1/2的人口沒(méi)有辦法解決“溫”的問(wèn)題?!薄扒嗝顾氐陌l(fā)現(xiàn)和大量生產(chǎn),拯救了千百萬(wàn)肺炎、腦膜炎、膿腫、敗血癥患者的生命,及時(shí)搶救了許多的傷病員?!薄俺儾牧鲜乾F(xiàn)代電子工業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。”“80%以上的產(chǎn)品與石油化工有關(guān),世界要高速發(fā)展,沒(méi)有能源不行。就目前來(lái)講,石油和煤炭等礦物燃料仍是主要的能源來(lái)源?!痹偃纾v到無(wú)機(jī)化學(xué)6個(gè)重要分支的進(jìn)展,每個(gè)有先進(jìn)事例可予以說(shuō)明。
3)注重充分發(fā)揮多媒體優(yōu)勢(shì),藝術(shù)的體現(xiàn)內(nèi)容畫(huà)面,提高教學(xué)效果。教學(xué)不應(yīng)是枯燥的,而是藝術(shù)的。全部課件內(nèi)容是由精選制作的“彩色圖片”連接而成,圖片有人物、分析圖、大量實(shí)物照片、漫畫(huà)組成,由教師幽默的語(yǔ)言連貫,達(dá)到讓學(xué)生在藝術(shù)享受中接受新知識(shí)、體會(huì)化學(xué)的魅力、沸騰自己的血液。
無(wú)機(jī)化學(xué)作為大一新生接觸的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,起著承上啟下的重要作用。任課教師必須重視無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課的教學(xué),通過(guò)緒論課把一個(gè)全面的、全新的化學(xué)世界展現(xiàn)在大一新生的面前,開(kāi)拓學(xué)生的視野,提高學(xué)生的想象力,激發(fā)新生對(duì)于化學(xué)知識(shí)的好奇心和求知欲,指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)好無(wú)機(jī)化學(xué),并且將大學(xué)的學(xué)習(xí)、思維模式灌輸給學(xué)生,提高學(xué)生獨(dú)立思考的能力。目前,無(wú)機(jī)化學(xué)緒論課的教學(xué)實(shí)踐獲得了學(xué)生的肯定和歡迎,達(dá)到了展示化學(xué)魅力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)激情、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)效果。
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