高等農(nóng)林院校生物類專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)課改革探索

楊桂娣 潘景微 李家玉 何海斌

（1.福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，福州 350002；2.福建沙縣金沙高級中學(xué)，福建沙縣 365510）

進(jìn)入21世紀(jì)，各學(xué)科的迅速發(fā)展及彼此之間的相互滲透，化學(xué)知識在高等農(nóng)林院校生物類各專業(yè)的后續(xù)學(xué)習(xí)及科學(xué)研究中的重要性愈顯突出。我國普通高等院校本科培養(yǎng)目標(biāo)已由原來的“專業(yè)教學(xué)”變?yōu)椤巴ú沤虒W(xué)”與適度的“專業(yè)教學(xué)”相結(jié)合，主張大學(xué)在傳授知識的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)思維、創(chuàng)新、交流、綜合和合作等優(yōu)良素質(zhì)的培養(yǎng)［1］。因此，考慮如何結(jié)合高等農(nóng)林院校生物類學(xué)生的自身特點(diǎn)，改革現(xiàn)有的教材內(nèi)容和課程體系，對提高農(nóng)林院校的教育水平和教學(xué)質(zhì)量是非常重要的。

化學(xué)課程是高等農(nóng)林院校生物類各專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，由于開設(shè)在大學(xué)1年級，其教學(xué)過程不僅為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課提供基礎(chǔ)，還擔(dān)負(fù)著銜接中學(xué)化學(xué)的任務(wù)。與中學(xué)化學(xué)課程相比，大學(xué)化學(xué)課程設(shè)置內(nèi)容難度加深，很多學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)感到困難，教師在講課中也遇到一定的困惑。21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代，現(xiàn)代生物學(xué)已進(jìn)入分子水平，對學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)提出了更高的要求，搞好大一化學(xué)教學(xué)是至關(guān)重要并具有深遠(yuǎn)意義的。針對這些情況，筆者在對近年中學(xué)化學(xué)課程改革和使用的新教材進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上［2］，結(jié)合多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了在面向21世紀(jì)高等農(nóng)林院校生物類專業(yè)的大一化學(xué)課程教學(xué)中如何使學(xué)生盡快適應(yīng)大學(xué)化學(xué)課程的一些改革措施。

一、調(diào)研學(xué)生的入學(xué)基礎(chǔ)，制訂相應(yīng)的教學(xué)大綱

自國家教育部頒布了新的高中課程教學(xué)計(jì)劃后，全國各省市相繼開展了教學(xué)改革，福建省也在2006級新入學(xué)的高一新生中全面啟動了新的教材，2009級是福建省中學(xué)教學(xué)課改后的第1屆入學(xué)新生。在教育思想上，中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革正從傳統(tǒng)的應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變，反映在高中化學(xué)教材中有以下一些特點(diǎn)：①教材由必修部分和選修部分組成。其中，必修1和必修2教材用于高一全體學(xué)生上、下學(xué)期的化學(xué)教學(xué)上，選修教材主要用于高二、高三年級學(xué)生的選讀上。選修教材與必修教材相比主要在系統(tǒng)性、理論性等方面有所加強(qiáng)。②化學(xué)教材包含的知識面相當(dāng)廣?；瘜W(xué)與社會資源、能源、材料、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境和生物技術(shù)等現(xiàn)代新科技領(lǐng)域的聯(lián)系隨處可見。③教材在理論上沒有進(jìn)一步加深的趨勢，在知識點(diǎn)上沒有進(jìn)一步拓展。④開設(shè)了若干門化學(xué)選修課，如：化學(xué)反應(yīng)原理、物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)和化學(xué)與生活等，并相應(yīng)地設(shè)置了素質(zhì)型和學(xué)科型高中化學(xué)教材。⑤著眼于化學(xué)知識的定性應(yīng)用，不強(qiáng)調(diào)“量”的概念。

在大學(xué)化學(xué)教學(xué)改革中，我們應(yīng)該充分注意到中學(xué)化學(xué)新教材的特點(diǎn)，汲取中學(xué)化學(xué)教育改革的有益經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)大學(xué)化學(xué)的合理起點(diǎn)，根據(jù)高等農(nóng)林院校生物類學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，制定出適合生物類學(xué)生要求的教學(xué)大綱。

二、調(diào)整課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系，做好與中學(xué)化學(xué)的銜接

“無機(jī)化學(xué)”“分析化學(xué)”這2門化學(xué)基礎(chǔ)課是高等農(nóng)林院校生物類各專業(yè)學(xué)生進(jìn)入化學(xué)殿堂的啟蒙課，是連接中學(xué)化學(xué)與大學(xué)化學(xué)的中間橋梁，在大一上、下2個(gè)學(xué)期學(xué)習(xí)這2門課。由于第2學(xué)期“分析化學(xué)”中講授的各種分析技術(shù)所依賴的基本原理仍舊是第1學(xué)期“無機(jī)化學(xué)”的基本原理，學(xué)生在第1學(xué)期上完課后，到第2學(xué)期開“分析化學(xué)”課時(shí)已忘記很多，任課老師往往要再次重復(fù)“無機(jī)化學(xué)”的基本原理，在目前授課學(xué)時(shí)不斷緊縮的形勢下，致使授課進(jìn)程非常緊張。由于有效數(shù)字等相關(guān)教學(xué)是設(shè)置在第2學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容，而在第1學(xué)期“無機(jī)化學(xué)”的例題、習(xí)題中也涉及到有效數(shù)字的應(yīng)用和保留，任課老師也常常要專門講述。此外，化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，開設(shè)基礎(chǔ)化學(xué)理論課時(shí)都有配套的實(shí)驗(yàn)課，在第1學(xué)期的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常涉及到有效數(shù)字的記錄、各種分析技術(shù)的應(yīng)用，任課老師常為學(xué)生缺乏這一方面的知識而苦惱，也常常須專門撥出時(shí)間來給學(xué)生輔導(dǎo)，這給任課老師增添了許多不應(yīng)有的工作量，而且學(xué)生不能有效地應(yīng)用課堂所學(xué)知識能動地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)練習(xí)，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。隨著各種高靈敏度、高選擇性現(xiàn)代儀器分析的出現(xiàn)，滴定分析等常量分析方法已無法滿足生命科學(xué)痕量分析的要求，在生物類各專業(yè)的后續(xù)課程及其將來的研究工作中已很少使用，相關(guān)原理部分已不需要再專列一門“分析化學(xué)”課進(jìn)行講授。

經(jīng)網(wǎng)上搜索，國外高?；瘜W(xué)基礎(chǔ)課教學(xué)計(jì)劃中普遍已不單列“分析化學(xué)”課了［3］。我國農(nóng)林院校也有此類情形，直接把它包含在“普通化學(xué)（General Chemistry）”教學(xué)計(jì)劃內(nèi)，不再單設(shè)“分析化學(xué)”課，或?qū)⒄n程名稱改為“無機(jī)及分析化學(xué)”，學(xué)時(shí)數(shù)為80～126。實(shí)際上，將“General Chemistry”這門課程翻譯為“普通化學(xué)”是錯(cuò)誤的。按照國際高等教育的共同理解和農(nóng)林院校化學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，本課程的正確譯名應(yīng)該是“化學(xué)導(dǎo)論（Intro-duction to Chemistry）”。

為了做好與中學(xué)化學(xué)的銜接并與國際接軌，大學(xué)化學(xué)課程新的教學(xué)體系應(yīng)更加注重培養(yǎng)學(xué)生的能力和素質(zhì)，體現(xiàn)少而精的教學(xué)原則。為了充分利用有限的學(xué)時(shí)，將福建農(nóng)林大學(xué)生物類各專業(yè)原有的無機(jī)化學(xué)51學(xué)時(shí)和分析化學(xué)34學(xué)時(shí)合并成一門課程，將課程名稱定為“化學(xué)導(dǎo)論（Introduction to Chemistry）”64學(xué)時(shí)。在教學(xué)內(nèi)容上主要分為4個(gè)部分：基本化學(xué)原理、溶液平衡、化學(xué)分析和元素化學(xué)與化學(xué)交叉學(xué)科，課程進(jìn)度設(shè)在大一上學(xué)期。在講授過程中，把與中學(xué)化學(xué)有關(guān)聯(lián)的“有效數(shù)字”等必備知識提到課程初期階段，讓學(xué)生初步建立起科學(xué)研究中“數(shù)”的概念；把化學(xué)科學(xué)中的重要基本原理及其應(yīng)用合并在一起，避免學(xué)生的遺忘和教師的重復(fù)；把元素化學(xué)作為選學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)寬學(xué)生的知識面；向?qū)W生概括性地講授環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)和生命化學(xué)等重要的化學(xué)交叉學(xué)科，為學(xué)生選擇未來專業(yè)方向提供初步意見。

三、改革教學(xué)方法，讓學(xué)生正確理解基本概念，樹立“量”的意識

目前，我國中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革的主要趨勢是適當(dāng)降低理論深度，拓展知識面，著眼于化學(xué)知識的實(shí)際應(yīng)用［4］。大一新生往往對一些相似的概念感到困惑不解。比如，在中學(xué)教材中，“化合價(jià)”是用來表示原子之間相互化合的數(shù)目，該數(shù)目應(yīng)是一個(gè)非負(fù)整數(shù)，在這種情況下，學(xué)生往往無法理解化合物Fe3O4中鐵原子的化合價(jià)為何不是整數(shù)；而在大學(xué)化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生在對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識有了較深入的理解后，知道這不是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x，實(shí)際上，大學(xué)化學(xué)教材對氧化還原反應(yīng)的定義也發(fā)生了改變，是指反應(yīng)過程中有元素氧化數(shù)變化的化學(xué)反應(yīng)?！把趸瘮?shù)”是表觀電荷數(shù)，是假設(shè)把每個(gè)化學(xué)鍵中的電子指定給電負(fù)性更大的原子，從而得到的某原子在化合狀態(tài)時(shí)的“形式電荷數(shù)”，對于中性分子和原子來說，整個(gè)分子或原子中各元素原子的氧化數(shù)的代數(shù)和為零；對于離子來說，各元素原子的氧化數(shù)的代數(shù)和為離子的電荷數(shù)。為了讓學(xué)生理解“氧化數(shù)”與“化合價(jià)”這2個(gè)不同又有關(guān)聯(lián)的相似概念，教學(xué)過程中，教師除了系統(tǒng)講授這2個(gè)概念的定義外，還應(yīng)同時(shí)采用問題教學(xué)法，通過舉例，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，最后獲得相關(guān)的知識。如上述Fe3O4的例子中，實(shí)際情況是鐵原子“化合價(jià)”有＋2價(jià)和＋3價(jià)2種，而鐵原子的“氧化數(shù)”是8／3，這樣，就可正確解決學(xué)生的疑惑。另外，大一新生只知道這些化合物的“化合價(jià)”都是＋4，但不知道它們的“氧化數(shù)”是多少。在教師的精心組織和指導(dǎo)下，學(xué)生通過獨(dú)立的探究和思考，探求出問題的答案后，就能正確區(qū)分“氧化數(shù)”和“化合價(jià)”這2個(gè)概念的異同點(diǎn)了，從而能正確掌握復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)方程式的配平，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，促進(jìn)思維的活躍發(fā)展。

此外，現(xiàn)行的中學(xué)化學(xué)教材中化學(xué)反應(yīng)原理部分已有較多內(nèi)容，主要包括熱力學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)平衡和平衡移動規(guī)律及溶液中的各類離子平衡等。在高中化學(xué)教材中，對化學(xué)平衡知識的介紹是比較詳細(xì)的；對化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)速率及理論、氧化還原等知識的介紹有所涉及；對溶液中各類離子平衡的計(jì)算幾乎是空白的，只注重在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出概念和定性分析，基本上沒有涉及“量”的概念［5］。在大學(xué)化學(xué)教材中，熱力學(xué)基礎(chǔ)主要介紹熱力學(xué)3大定律，特別強(qiáng)調(diào)熱力學(xué)的基本概念，如焓、熵、吉布斯函數(shù)等，還引入標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的概念進(jìn)行定量計(jì)算和平衡移動的熱力學(xué)討論，并為水溶液中4大平衡體系提供共同的理論基礎(chǔ)。這部分知識要求學(xué)生不但能掌握相關(guān)的概念，還要求學(xué)生會進(jìn)行具體的計(jì)算，要求的深度明顯加大。由于課改后新的中學(xué)教材中基本上無計(jì)算要求，學(xué)生在中學(xué)階段缺乏訓(xùn)練，在計(jì)算過程中“量”的意識非常薄弱，這部分知識的講授就成為大學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，教師要以啟發(fā)式教學(xué)思想作為運(yùn)用各種教學(xué)方法的指導(dǎo)思想，根據(jù)學(xué)生原有的基礎(chǔ)和在課堂上對新知識的吸收程度，精心設(shè)計(jì)和綜合運(yùn)用講授式、問題探究式、訓(xùn)練式和實(shí)踐式等各種教學(xué)方法。同時(shí)教師要調(diào)整講授的重點(diǎn)，一方面要把教學(xué)重心放在如何培養(yǎng)學(xué)生“量”的意識方面，課堂上有意識地設(shè)計(jì)各種相關(guān)計(jì)算的問題，并講授計(jì)算器等工具的使用方法，以此強(qiáng)化學(xué)生的計(jì)算能力和鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力。所謂“授人以漁”而非“授人以魚”，這也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)。另一方面在與化學(xué)平衡相關(guān)的基本概念的講授上，由于這些知識在高中化學(xué)中已占較大比重，在大一化學(xué)教學(xué)中可以適當(dāng)簡化對它們的定性討論，這樣就可以在同樣的講授學(xué)時(shí)內(nèi)，較好地避免與高中化學(xué)的重復(fù)，讓學(xué)生建立起化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)的基本框架，使宏觀化學(xué)原理系統(tǒng)化和理論化，從而達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法還必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的對學(xué)生成績“好”或“差”的評價(jià)方式，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的只通過一次考試就對所謂“好”學(xué)生、“差”學(xué)生的認(rèn)定方法。學(xué)生的單次成績只是一時(shí)的、表面的，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的作業(yè)、小測驗(yàn)和課堂表現(xiàn)等成績則應(yīng)作為學(xué)生的總評成績。

四、介紹與化學(xué)有關(guān)的當(dāng)代科技知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

元素及其化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)這部分知識易與高中教材重復(fù)，因此通過重點(diǎn)介紹在新科技領(lǐng)域特別是在生命科學(xué)領(lǐng)域具有實(shí)際應(yīng)用或潛在應(yīng)用價(jià)值的化合物的相關(guān)知識，來提供給學(xué)生最新的信息和多學(xué)科互相滲透的當(dāng)代科技特點(diǎn)，目的是拓寬學(xué)生視野，使學(xué)生可以更大范圍地了解化學(xué)在環(huán)境、生態(tài)、生命科學(xué)等領(lǐng)域中的重要作用，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?？紤]到高等學(xué)校培養(yǎng)跨世紀(jì)人才的需要，在大一化學(xué)教學(xué)過程中宜強(qiáng)調(diào)與中學(xué)化學(xué)教材的選修內(nèi)容的相銜接，并結(jié)合學(xué)生自身的基礎(chǔ)，闡述清楚應(yīng)掌握的基本理論和基礎(chǔ)知識，強(qiáng)化學(xué)生“量”的概念，增加學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的全面認(rèn)識，最終提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

［1］姚天揚(yáng)，高盤良.面向21世紀(jì)化學(xué)專業(yè)及應(yīng)用化學(xué)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)改革的一些建議［J］.大學(xué)化學(xué)，1998，13（2）：12-13.

［2］劉士榮，朱裕貞.面向21世紀(jì)教育改革——中學(xué)化學(xué)與大學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容銜接的思考［J］.大學(xué)化學(xué)，1998，13（1）：16-18.

［3］李輝.國內(nèi)外分析化學(xué)教材比較［J］.大學(xué)化學(xué)，2004，19（6）：57-61.

［4］梁華定，陳素清.大一化學(xué)與中學(xué)化學(xué)銜接中的幾個(gè)問題［J］.臺州學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25（3）：76-79.

［5］梁勇，金輝杰.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)中如何樹立準(zhǔn)確的“量”的概念［J］.大學(xué)化學(xué)，2001，16（4）：19-21.