李書靜 李 可 李繼偉

(周口師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南 周口 466000)

高校化學(xué)類專業(yè)都會(huì)在大學(xué)一年級(jí)階段開設(shè)《無(wú)機(jī)化學(xué)》這門傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程主要介紹物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、水溶液化學(xué)及元素化學(xué)等內(nèi)容，這些知識(shí)內(nèi)容相對(duì)比較淺顯，并不能真正體現(xiàn)現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r和特點(diǎn)。近幾十年來(lái)，伴隨著人們對(duì)各類新型材料的迫切需求，傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)、材料科學(xué)及生命科學(xué)等學(xué)科不斷交叉，產(chǎn)生了更多新的研究領(lǐng)域及研究成果，其中很多的成果已經(jīng)應(yīng)用到了生產(chǎn)、生活及高科技領(lǐng)域中。因此，為了緊跟現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展腳步，激發(fā)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)這個(gè)領(lǐng)域的研究興趣，很多院校都會(huì)在高年級(jí)階段開設(shè)《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》這門專業(yè)選修課程，其內(nèi)容能更好地反映無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的新領(lǐng)域、新成就，無(wú)論從理論的高度還是知識(shí)的廣度方面，都將使學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)提升一個(gè)高度[1，2]。

目前，周口師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院的化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)和材料化學(xué)專業(yè)均開設(shè)有《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》這門課程，共36學(xué)時(shí)，開設(shè)在第5或第6學(xué)期，教材選用由朱文祥主編，高等教育出版社出版的普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》[3]。根據(jù)高等學(xué)校化學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制訂的《化學(xué)類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[4]，以及我院的人才培養(yǎng)目標(biāo)、特色和學(xué)生發(fā)展需要，本課程主要介紹酸堿理論與非水溶液化學(xué)、配位化學(xué)、有機(jī)金屬化合物、原子簇化合物、稀土元素、生物無(wú)機(jī)化學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)研究前沿這幾章內(nèi)容。通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)其科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新精神。結(jié)合這門課程的特點(diǎn)，改革教學(xué)內(nèi)容，積極探索更好的教學(xué)方法，不但能達(dá)到滿意的教學(xué)效果，而且還能使學(xué)生更好的了解科學(xué)研究的方法，激發(fā)學(xué)生的科研動(dòng)力，為學(xué)生今后進(jìn)一步的深造建立良好的基礎(chǔ)。

1 改革教學(xué)內(nèi)容提高學(xué)生的科研興趣

1.1 精選課堂教學(xué)內(nèi)容

《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》教材本身包含的內(nèi)容非常多。而教學(xué)學(xué)時(shí)有限，僅36學(xué)時(shí)?？紤]到作為一門選修課，本課程開設(shè)的主要目的是作為《無(wú)機(jī)化學(xué)》的拓展和延伸，傳授現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展的知識(shí)。此外，北京師范大學(xué)在中國(guó)大學(xué)MOOC平臺(tái)開設(shè)的有國(guó)家級(jí)資源共享課《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》，可作為課下自主學(xué)習(xí)的優(yōu)質(zhì)資源。精選了課堂教學(xué)內(nèi)容，主要介紹以下八個(gè)部分內(nèi)容，具體內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配如下：

導(dǎo)言 無(wú)機(jī)化學(xué)的今天和明天(2學(xué)時(shí))

第1章 酸堿理論與非水溶液化學(xué)(6學(xué)時(shí))

第2章 配位化學(xué)(8學(xué)時(shí))

第3章 有機(jī)金屬化合物(6學(xué)時(shí))

第4章 原子簇化合物(4學(xué)時(shí))

第5章 稀土元素(3學(xué)時(shí))

第6章 生物無(wú)機(jī)化學(xué)(3學(xué)時(shí))

第7章 無(wú)機(jī)化學(xué)研究前沿(4學(xué)時(shí))

1.2 融入相關(guān)化學(xué)史料

化學(xué)史在教學(xué)中也起到非常重要的作用，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)呈現(xiàn)化學(xué)家們的探索進(jìn)程和科學(xué)方法，以其所具備的科學(xué)精神，開啟學(xué)生智慧，提升學(xué)生的科學(xué)探索和創(chuàng)新精神[5]。因此，在我們的課堂中，也會(huì)適時(shí)的結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹相關(guān)的化學(xué)史知識(shí)。例如，在生物無(wú)機(jī)化學(xué)部分講授無(wú)機(jī)類抗癌藥物的時(shí)候，介紹第一代抗癌藥物“順鉑”的發(fā)現(xiàn)。順鉑早在1845年就被合成出來(lái)，但直到1978年才被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)臨床用于癌癥的治療。它的抗癌作用的發(fā)現(xiàn)是偶然，也是必然。密西根州立大學(xué)化學(xué)系的Barnett Rosenberg，Laretta Van Camp和Thomas Krigas設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定電磁能否讓細(xì)胞生長(zhǎng)熄滅，偶然發(fā)現(xiàn)從電極游離出的鉑，當(dāng)與氯離子和氨連用時(shí)，可以抑制大腸桿菌的細(xì)胞分裂，但不影響其生長(zhǎng)，將這一重大發(fā)現(xiàn)發(fā)表于1965年的《Nature》上。而后深入研究，在認(rèn)識(shí)到抑制大腸桿菌細(xì)胞分裂的是順鉑后，將研究方向轉(zhuǎn)向腫瘤，四年后首次證明順鉑在動(dòng)物活體水平上具有抗腫瘤活性，這個(gè)成果發(fā)表于1969年的《Nature》上[6]。這段史料揭示了自由探索的重要性，發(fā)現(xiàn)順鉑具有抗癌作用是“無(wú)心插柳柳成蔭”，但“細(xì)節(jié)決定成敗”，這幾位科學(xué)家后續(xù)能進(jìn)一步深入開展研究更是我們需要學(xué)習(xí)與借鑒的精神所在。

1.3 引入學(xué)科前沿成果

化學(xué)的發(fā)展日新月異，《中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》與無(wú)機(jī)化學(xué)的前沿始終緊密結(jié)合。引入最新的科研成果，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生更好地了解現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的研究動(dòng)態(tài)，還能激發(fā)學(xué)生的科研動(dòng)力，甚至為學(xué)生將來(lái)選擇自己的科研方向提供參考[7]。基于這一方面的考慮，將學(xué)科前沿與課堂教學(xué)內(nèi)容相融合。例如，在配位化學(xué)和原子簇化合物部分，結(jié)合教研室教師的科研情況，展示教師合成的產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，性質(zhì)測(cè)試圖譜等，使學(xué)生更好地了解這類化合物的常用合成方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)，以及在光、電、磁、催化等方面的應(yīng)用；在稀土元素部分，結(jié)合我國(guó)豐富的稀土礦產(chǎn)資源介紹我國(guó)科研工作者在稀土功能材料開發(fā)和應(yīng)用方面取得的研究成果。在生物無(wú)機(jī)化學(xué)部分，結(jié)合幾代無(wú)機(jī)類抗癌藥物的開發(fā)應(yīng)用，生物模擬酶，生物礦化等方面的研究工作，使學(xué)生了解無(wú)機(jī)物質(zhì)在生物體中的重要作用。在無(wú)機(jī)化學(xué)研究前沿部分，分別從無(wú)機(jī)碳化學(xué)、納米材料和超分子化學(xué)三個(gè)方面進(jìn)行展開，比如在無(wú)機(jī)碳化學(xué)部分，介紹金剛石的人工合成及應(yīng)用，石墨烯和碳纖維材料的開發(fā)和應(yīng)用，富勒烯及其衍生物的特殊性能等。

1.4 補(bǔ)充專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)

通過(guò)課堂授課，希望學(xué)生能夠積累盡可能多的化學(xué)專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)，逐漸克服閱讀化學(xué)英文文獻(xiàn)方面的障礙，為將來(lái)大學(xué)四年級(jí)階段本科畢業(yè)論文工作打好基礎(chǔ)。本門課程的授課對(duì)象是大學(xué)三年級(jí)學(xué)生，他們的大多數(shù)已經(jīng)通過(guò)了大學(xué)英語(yǔ)四級(jí)甚至是六級(jí)考試，具有較好的英語(yǔ)閱讀和理解能力。但采用純雙語(yǔ)教學(xué)，對(duì)于地方院校還存在較大的難題需要攻克。因此，在課堂授課過(guò)程中，采取了如下措施：(1)給出化學(xué)專業(yè)名詞的英文名稱，讓學(xué)生熟悉一些無(wú)機(jī)專業(yè)名詞的表達(dá)。如“coordinate”在化學(xué)文獻(xiàn)中是指“配位”，而不能翻譯成“協(xié)調(diào)”，“base”在化學(xué)文獻(xiàn)中是指“堿”而不是“基礎(chǔ)”等。(2)課堂練習(xí)以及課后習(xí)題可以用英語(yǔ)的形式來(lái)提問(wèn)。(3)精心挑選部分理論性不太強(qiáng)，而且相對(duì)難度不高的部分進(jìn)行雙語(yǔ)教學(xué)，相應(yīng)的教學(xué)課件部分采用全英文展示。

2 改革教學(xué)方法提高學(xué)生的科研能力

2.1 開展探究式教學(xué)

所謂探究式教學(xué)，是指教學(xué)過(guò)程是在教師的啟發(fā)誘導(dǎo)下，以學(xué)生獨(dú)立自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，以現(xiàn)行教材為基本探究?jī)?nèi)容，以學(xué)生周圍世界和生活實(shí)際為參照對(duì)象，為學(xué)生提供充分自由表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問(wèn)題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)個(gè)人、小組及集體等多種方式，將自己所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題的一種教學(xué)形式[8]。在本門課程中，我們也嘗試開展了探究式教學(xué)法。以酸堿理論和非水溶液化學(xué)這章為例，這章主要介紹的是一些基礎(chǔ)理論知識(shí)，適合開展探究式教學(xué)。教師在課前發(fā)布教學(xué)目標(biāo)，并將學(xué)生按5-6人每組進(jìn)行分組，要求學(xué)生分組合作，通過(guò)閱讀教材及上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，在課堂上總結(jié)匯報(bào)自己對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解與體會(huì)，同時(shí)組織同學(xué)們進(jìn)行討論和評(píng)價(jià)。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)方式，不但可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，而且學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)和交流討論的過(guò)程，能更好地理解和掌握酸堿的電離理論、質(zhì)子理論、電子理論、溶劑體系理論的內(nèi)容和適用范圍，以及不種酸堿理論之間的區(qū)別。同時(shí)在上網(wǎng)查閱相關(guān)資料的過(guò)程中，同學(xué)們也會(huì)對(duì)酸堿理論的發(fā)展史產(chǎn)生興趣，了解拉瓦錫、戴維、李比希、阿倫尼烏斯、路易斯等科學(xué)家的主要貢獻(xiàn)，并體會(huì)到他們?yōu)榭茖W(xué)獻(xiàn)身的精神，這些都對(duì)激發(fā)學(xué)生的科研動(dòng)力，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)有促進(jìn)作用。

2.2 鼓勵(lì)學(xué)生參與科研

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，為了激發(fā)學(xué)生的科研的動(dòng)力，提高學(xué)生的科研素質(zhì)，我們積極鼓勵(lì)學(xué)生參與科研工作。很多教師都有自己的科研基金項(xiàng)目，也有很多基礎(chǔ)的工作需要有學(xué)生幫忙去做。同時(shí)學(xué)校和學(xué)院還設(shè)立有大學(xué)生創(chuàng)新基金項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目等，為學(xué)生發(fā)揮自己的創(chuàng)新性和主觀能動(dòng)性提供了非常好的平臺(tái)。因此，要鼓勵(lì)并將更多的學(xué)生吸納到科研項(xiàng)目中來(lái)，讓學(xué)生真實(shí)的接觸和體驗(yàn)科研工作，鍛煉和提高他們的科研能力。

2.3 構(gòu)建科學(xué)的評(píng)價(jià)方式

無(wú)論哪一門課程都需要對(duì)學(xué)生給出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，這樣才有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)效果。課程成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、小論文和期末考試成績(jī)?nèi)齻€(gè)部分組成。平時(shí)成績(jī)占30%，包括課堂討論、課堂問(wèn)答、課后作業(yè)情況以及考勤。小論文占30%，要求學(xué)生撰寫一篇關(guān)于無(wú)機(jī)化學(xué)前沿知識(shí)的小論文，這樣既可以鍛煉學(xué)生查閱中英文文獻(xiàn)的能力，還能鍛煉其撰寫論文的能力，從而提高學(xué)生的科研基本素養(yǎng)。期末考試占40%，通過(guò)一定數(shù)量的主、客觀題，考察學(xué)生對(duì)本課程基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，以及綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

通過(guò)連續(xù)三年教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革探索，我?！吨屑?jí)無(wú)機(jī)化學(xué)》課程的知識(shí)體系逐步得到了優(yōu)化。通過(guò)這樣的教學(xué)過(guò)程，不但可以從很大程度上鞏固并擴(kuò)展化學(xué)類本科生的無(wú)機(jī)化學(xué)理論知識(shí)，使他們了解現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的主要研究領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)，更能培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的科研動(dòng)力，為參與教師科研，本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，甚至是今后進(jìn)一步的讀研深造打下良好的基礎(chǔ)。