岳冠華

[摘 要]工科院校非化學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè)的各門(mén)化學(xué)課程，從教學(xué)內(nèi)容、化學(xué)中物理量的表達(dá)方式和符號(hào)、單位量綱的規(guī)范和比較三個(gè)不同方面，將化學(xué)課程教學(xué)中基礎(chǔ)課和專業(yè)課有效地銜接和統(tǒng)一，達(dá)到了融會(huì)貫通、節(jié)省學(xué)時(shí)、提高教學(xué)效果的目的，對(duì)提高化學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力有重要的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]非化學(xué)專業(yè)；化學(xué)教學(xué)；融會(huì)貫通

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）10-0085-03

工科院校非化學(xué)專業(yè)，有些需要開(kāi)設(shè)四大化學(xué)課——無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)及分析化學(xué)，無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)常被列在基礎(chǔ)課系列，物理化學(xué)及分析化學(xué)根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)需要結(jié)合專業(yè)應(yīng)用，所以列在專業(yè)基礎(chǔ)課當(dāng)中。例如，北京建筑大學(xué)市政工程專業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、給排水物理化學(xué)、水分析化學(xué)，其中無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)就是基礎(chǔ)課，給排水物理化學(xué)和水分析化學(xué)屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，不僅需要講基礎(chǔ)理論，還要將基礎(chǔ)理論應(yīng)用到給排水專業(yè)應(yīng)用中。例如，水分析化學(xué)既涉及無(wú)機(jī)化學(xué)﹑有機(jī)化學(xué)﹑物理化學(xué)﹑分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論，同時(shí)又要將這些基礎(chǔ)理論應(yīng)用于水質(zhì)分析和環(huán)境要素的監(jiān)測(cè)中。通?；A(chǔ)課在一、二年級(jí)開(kāi)設(shè)，專業(yè)基礎(chǔ)課在三年級(jí)開(kāi)設(shè)，由于學(xué)時(shí)有限，處理好基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)課中知識(shí)的銜接，非常重要，由此可以避免教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)和混淆，節(jié)省學(xué)時(shí)，將各們化學(xué)課內(nèi)容融會(huì)貫通，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。

一、將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，使基礎(chǔ)理論和專業(yè)基礎(chǔ)理論在教學(xué)內(nèi)容上有效銜接

專業(yè)基礎(chǔ)課如水分析化學(xué)在三年級(jí)開(kāi)設(shè)，而基礎(chǔ)課在一年級(jí)開(kāi)設(shè)，專業(yè)基礎(chǔ)課中涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)，有些已經(jīng)在基礎(chǔ)課中講過(guò)，有些內(nèi)容要求進(jìn)一步深化。結(jié)合基礎(chǔ)課的內(nèi)容，在專業(yè)基礎(chǔ)課中進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?，在基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)上結(jié)合專業(yè)要求進(jìn)一步系統(tǒng)知識(shí)體系，這樣既可以節(jié)省學(xué)時(shí)，又可以突出重點(diǎn)。例如，在水分析化學(xué)課程中，四大滴定理論是其主要內(nèi)容，而其基礎(chǔ)理論即四大反應(yīng)在一年級(jí)的無(wú)機(jī)化學(xué)課中已學(xué)過(guò)。如何做到重點(diǎn)突出，節(jié)省學(xué)時(shí)，是提高教學(xué)效率和教學(xué)效果的關(guān)鍵。如在學(xué)習(xí)酸堿滴定理論之前，要求系統(tǒng)掌握酸堿理論及pH值的計(jì)算。在無(wú)機(jī)化學(xué)中也學(xué)習(xí)過(guò)酸堿理論，主要是應(yīng)用酸堿電離理論，來(lái)處理溶液pH值的計(jì)算。在水分析化學(xué)課程中可以著重講解酸堿的酸堿質(zhì)子理論，酸堿質(zhì)子理論是電離理論的進(jìn)一步深化，掌握好質(zhì)子理論，才能解決溶液pH值的精確求解，學(xué)生可以通過(guò)和電離理論進(jìn)行對(duì)比，溫故而知新。又如沉淀滴定中，有關(guān)沉淀溶解平衡、溶度積常數(shù)、沉淀順序等基礎(chǔ)理論在一年級(jí)的無(wú)機(jī)化學(xué)中已經(jīng)講過(guò)，可以布置作業(yè)的方式，要求學(xué)生課后自學(xué)。比如，計(jì)算鉻酸鉀指示劑用量時(shí)，涉及溶度積常數(shù)、溶度積規(guī)則等知識(shí)，對(duì)涉及的基礎(chǔ)理論以提問(wèn)的方式讓學(xué)生回答，這樣可以大大提高學(xué)生的自學(xué)本領(lǐng)。另外，在氧化還原滴定中，涉及氧化還原反應(yīng)、電極電位、影響電極電位的因素、反應(yīng)速率等基礎(chǔ)知識(shí)，在無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)課程中都有不同程度的講解，因此在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)，要將基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行對(duì)比，避輕就重，著眼于基礎(chǔ)課中沒(méi)有講到的深層知識(shí)點(diǎn)。如電極電位部分，基礎(chǔ)課中標(biāo)準(zhǔn)電極電位已學(xué)過(guò)，但條件電極電位沒(méi)有涉及，因此重點(diǎn)講解條件電極電位，并與以前學(xué)過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位進(jìn)行對(duì)比，這樣學(xué)生對(duì)條件電極電位的概念才會(huì)掌握得更牢靠。又如，催化劑是影響反應(yīng)速率的因素之一，這一點(diǎn)學(xué)生已經(jīng)很熟悉，但自動(dòng)催化的概念對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生，應(yīng)單獨(dú)對(duì)這部分知識(shí)強(qiáng)化講解。如，為什么在高錳酸鉀滴定中滴定剛開(kāi)始紫紅色消失緩慢，隨著滴定的不斷進(jìn)行，顏色消失加快？這種顏色的變化正是自動(dòng)催化的原因，對(duì)該問(wèn)題的具體解釋，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)自動(dòng)催化的理解。通過(guò)這樣的一些處理，該簡(jiǎn)化的簡(jiǎn)化，該突出的重點(diǎn)突出，既可節(jié)省學(xué)時(shí)，又可以提高學(xué)生的自學(xué)能力，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)提高效率，達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

二、統(tǒng)一基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課中涉及的物理量符號(hào)，使知識(shí)點(diǎn)達(dá)到統(tǒng)一協(xié)調(diào)

化學(xué)各門(mén)課程中均涉及很多的物理量，因?yàn)椴煌n程使用的教材編輯時(shí)間、要求及出版部門(mén)不同，各物理量的表達(dá)方式和符號(hào)也會(huì)有些不同。這樣在不同學(xué)年的課程學(xué)習(xí)中，如果不進(jìn)行統(tǒng)一，往往會(huì)引起混淆甚至混亂，造成學(xué)生理解上的困難。例如，平衡常數(shù)是衡量化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)進(jìn)行的程度。平衡常數(shù)是一個(gè)非常重要的量，在基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程中均會(huì)多次使用，但其表達(dá)方式和符號(hào)卻有所不同。

有些量，由于符號(hào)不同，也會(huì)引起概念的混淆。我將化學(xué)熱力學(xué)中常用的化學(xué)熱力學(xué)函數(shù)符號(hào)及意義進(jìn)行歸納，詳見(jiàn)表1，由于每一個(gè)量均有不同的表示方式和符號(hào)，在各門(mén)課程的不同理論部分，常會(huì)以不同的形式出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)比，明確每一種表達(dá)方式的含義，當(dāng)在不同的課程中出現(xiàn)時(shí)，可以使思路清晰，避免由此引起的混亂。

通過(guò)這樣列表對(duì)比，各種熱力學(xué)量的含義和不同表達(dá)方式一清二楚，當(dāng)在不同課程中以不同表達(dá)形式出現(xiàn)時(shí)，可以“以不變應(yīng)萬(wàn)變”。

另外在電化學(xué)理論部分，基礎(chǔ)化學(xué)課中，通常用φ表示電極電勢(shì)，φ+表示正極電極電勢(shì)，φ-表示負(fù)極電極電勢(shì)。E表示電動(dòng)勢(shì)，E=φ+-φ-。但在部分專業(yè)基礎(chǔ)課中，有時(shí)用ε表示電極電勢(shì)，如ε+表示正極電極電勢(shì)，ε-表示負(fù)極電極電勢(shì)。E=ε+-ε-。由于電極電勢(shì)符號(hào)的不同，常會(huì)帶來(lái)電極電勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)概念的混淆，在此部分應(yīng)加以強(qiáng)調(diào)和說(shuō)明，否則很容易引起學(xué)生概念混亂。

三、統(tǒng)一各門(mén)課程的單位量綱，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范表達(dá)

一個(gè)量的單位即量綱，因要求和規(guī)范不同，其表達(dá)方式不同。目前我國(guó)法定的計(jì)量單位主要構(gòu)成如下：

SI單位和國(guó)家選定的非國(guó)際單位制單位均是國(guó)家法定計(jì)量單位，都是允許使用的。在學(xué)習(xí)中，遇到不同的表示方式，首先應(yīng)強(qiáng)調(diào)并讓學(xué)生弄明白它們的關(guān)系，只有思路清楚，才能在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)不同的要求，準(zhǔn)確表達(dá)。另外，為了適應(yīng)國(guó)際間交流和越來(lái)越正規(guī)的考試，如各種注冊(cè)工程師考試，化學(xué)中常用的單位應(yīng)盡量使用SI單位。endprint

四、對(duì)比同一概念在不同化學(xué)課程中的理論模型，將知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通

人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是螺旋式上升的，化學(xué)知識(shí)也是有階段性的，同一概念在不同的認(rèn)識(shí)階段有不同的理論模型，其內(nèi)涵也是不同的。每一種理論有其成功的一面，同時(shí)又有一定的局限性，各種理論體系不斷得到改進(jìn)和完善。在教學(xué)中，教師可對(duì)不同發(fā)展時(shí)期的理論模型進(jìn)行對(duì)比講解，重點(diǎn)突出，加深學(xué)生印象深刻。

例如，酸堿的理論模型，這一部分理論先后有幾位科學(xué)家分別建立了三種不同的理論模型，在不同課程中應(yīng)用的重點(diǎn)不同。在大一基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)習(xí)中，主要是以酸堿電離理論為主討論酸堿及其平衡；到了高年級(jí)的分析化學(xué)課程仍然要學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容；在水分析化學(xué)課程中，主要是通過(guò)酸堿的質(zhì)子理論討論酸堿及其平衡。我對(duì)這三種不同的理論模型進(jìn)行對(duì)比，并將其歸納總結(jié)如下：

上面三種模型從不同的出發(fā)點(diǎn)解釋了酸堿的概念及酸堿反應(yīng)的本質(zhì)，它們既各成體系又相互聯(lián)系。通過(guò)對(duì)比進(jìn)行講解，這樣有利于學(xué)生把在不同年級(jí)學(xué)到的理論聯(lián)系在一起，融會(huì)貫通，既可以節(jié)省時(shí)間，又有利于提高學(xué)習(xí)效率。

五、通過(guò)化學(xué)發(fā)展史，把基礎(chǔ)課知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)課知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

在“水分析化學(xué)”“環(huán)境監(jiān)測(cè)”“普通化學(xué)”課程的教學(xué)中，結(jié)合課堂所授內(nèi)容，將化學(xué)史的片斷穿插其中，可激發(fā)學(xué)生的思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。在化學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，許多科學(xué)家都經(jīng)歷千辛萬(wàn)苦、艱難險(xiǎn)阻，化學(xué)的發(fā)展史就是化學(xué)家的奮斗史?；瘜W(xué)發(fā)展的歷史不僅記述了化學(xué)知識(shí)的積累過(guò)程，而且闡述了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展、演變規(guī)律，內(nèi)容豐富多彩，是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要組成部分。

例如，誤差和數(shù)據(jù)處理是分析化學(xué)課中定量分析的重要內(nèi)容，這部分內(nèi)容涉及很多數(shù)理統(tǒng)計(jì)的知識(shí)，內(nèi)容比較枯燥，難度較大。為了提高學(xué)生對(duì)這一部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，可引入一個(gè)與基礎(chǔ)化學(xué)有關(guān)的歷史小故事——化學(xué)史上惰性氣體的發(fā)現(xiàn)過(guò)程：惰性氣體氬的發(fā)現(xiàn)被稱為“第三位小數(shù)上的發(fā)現(xiàn)”。1892年，英國(guó)科學(xué)家瑞利用兩種不同的方法制取氮?dú)?，一是從空氣中除掉氧氣、二氧化碳、水蒸氣得到氮?dú)?；二是從氮化物分解制得氮?dú)狻＝?jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，這兩種方法制得的氮?dú)饷芏炔⒉幌嗤?，從大氣中分離的氮的密度d=1.2978g/L，這一結(jié)果與其他文獻(xiàn)的結(jié)果一致，而化學(xué)法制得的氮的密度與前者的值相差0.0064g/L（1/20000）。瑞利并沒(méi)有忽略這一差異，經(jīng)過(guò)誤差分析，他不認(rèn)為這是實(shí)驗(yàn)本身的誤差。他把實(shí)驗(yàn)結(jié)果與研究論文一起公開(kāi)發(fā)表在《自然》雜志上，公開(kāi)征求答案，引起了他的朋友英國(guó)化學(xué)家拉姆塞的注意并開(kāi)始一起研究這個(gè)問(wèn)題。他們?cè)诜?0年前英國(guó)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)大師卡文迪許的實(shí)驗(yàn)記錄中取得了重要突破。在卡文迪許當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中記錄了氧與氮化合為氮的氧化物再溶解在苛性鈉溶液中，最后管內(nèi)總有一個(gè)小氣泡，其體積相當(dāng)于原氣體體積的1/120。他們重復(fù)了卡文迪許的實(shí)驗(yàn)并對(duì)這個(gè)小氣泡內(nèi)的剩余氣體進(jìn)行密度測(cè)定和光譜分析，確認(rèn)它是一種新元素，后來(lái)被命名為氬。一個(gè)小小的氣泡是很容易被人忽略的，但里面卻隱藏著新的化學(xué)元素家族（零族） ，正是瑞利不放過(guò)第三位小數(shù)上的誤差，才把它們從不宜被人察覺(jué)的細(xì)節(jié)中探索出來(lái)，否則惰性氣體不知還要默默無(wú)聞地酣睡多少年。后來(lái)拉姆塞經(jīng)過(guò)不懈的努力，他先后發(fā)現(xiàn)零族的其他元素（氦、氖、氪、氙），并因此獲得了1904年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這個(gè)事實(shí)給人以極大的啟發(fā)，即科學(xué)來(lái)不得半點(diǎn)馬虎。在學(xué)習(xí)中，我們每個(gè)人都要學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是和精益求精的科學(xué)態(tài)度。通過(guò)基礎(chǔ)化學(xué)的發(fā)展史實(shí)，提高學(xué)生對(duì)分析化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)貫穿在一起。

基礎(chǔ)化學(xué)課程和專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)課程，無(wú)論在理論體系還是表達(dá)形式和方式上，既有相同的部分，又有明顯的不同和側(cè)重。協(xié)調(diào)好基礎(chǔ)課和后續(xù)課的關(guān)系，可以提高教學(xué)效率，培養(yǎng)學(xué)生全面分析問(wèn)題的能力，在未來(lái)的工作中， 用化學(xué)的觀點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組.普通化學(xué)（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2016（5）：158.

[2] 史啟楨.無(wú)機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2002（16）：196.

[3] 汪小蘭.基礎(chǔ)化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003（35）：127.

[4] 大連理工大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室[M].無(wú)機(jī)化學(xué)（第四版）.北京：高等教育出版社，2005（12）：186.

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[責(zé)任編輯：羅 艷]endprint