論無機(jī)元素化學(xué)教學(xué)改革

梁麗嬌 饒通德

（重慶三峽學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，重慶萬州 404100）

“無機(jī)化學(xué)”是化學(xué)及相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課之一，其內(nèi)容通常包括基礎(chǔ)理論和元素化學(xué)兩大部分.由于其教學(xué)內(nèi)容不僅要立足于學(xué)生的中學(xué)化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，而且需要為其它后續(xù)課程準(zhǔn)備必要的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能.因此，其教學(xué)質(zhì)量和效果將直接影響到學(xué)生的專業(yè)思想、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力以及學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)[1].因無機(jī)元素化學(xué)內(nèi)容豐富，體系龐雜，頭緒繁多，具有枯燥、易懂、易忘的特點(diǎn)，使得無機(jī)元素化學(xué)教學(xué)成為無機(jī)化學(xué)教與學(xué)中的難點(diǎn).教師往往在教學(xué)實(shí)踐中花費(fèi)了大量的精力，卻收不到良好的教學(xué)效果.如何在元素?zé)o機(jī)化學(xué)已有的教學(xué)改革基礎(chǔ)上，從教育模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上加大改革，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)和創(chuàng)造能力的人才，已經(jīng)成為當(dāng)代化學(xué)本科教育所面臨的重大課題.

1 優(yōu)化教學(xué)方法，增強(qiáng)課程吸引力

科學(xué)的教學(xué)方法在教學(xué)質(zhì)量的提高以及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)方面非常關(guān)鍵，在無機(jī)元素化學(xué)的學(xué)習(xí)中需要通過不止一種教學(xué)方法來完成.這也要求教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容最大限度地優(yōu)化教學(xué)方法，達(dá)到加強(qiáng)師生互動(dòng)，啟發(fā)學(xué)生思維和求知欲的目的.

1.1 將理論知識(shí)貫穿于元素化學(xué)教學(xué)中

無機(jī)化學(xué)理論部分和元素部分往往聯(lián)系不夠緊密，使得元素化學(xué)的系統(tǒng)性較差.無機(jī)化學(xué)中作為核心的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)部分知識(shí)，決定著對(duì)相應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律的理解，而物質(zhì)的性質(zhì)又進(jìn)一步?jīng)Q定了其用途和存在.因此，元素化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視理論知識(shí)的指導(dǎo)作用，從分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)出發(fā)，解釋物質(zhì)的性質(zhì)和所發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象與本質(zhì)，推導(dǎo)物質(zhì)用途的合理性，最終將理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合在一起，改變傳統(tǒng)的以描述和羅列事實(shí)為主的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)問題，深刻理解無機(jī)物相關(guān)性質(zhì)及其規(guī)律.例如，在元素化學(xué)部分教學(xué)中，化合物的分子結(jié)構(gòu)和雜化類型的解釋與價(jià)層電子對(duì)互斥模型、分子軌道理論以及雜化理論的相關(guān)知識(shí)密切相關(guān)；而在物質(zhì)的氧化性和還原性強(qiáng)弱以及氧化還原反應(yīng)方向的判斷上，標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)的理論知識(shí)則起到關(guān)鍵作用.如利用錳的電極電勢(shì)圖（Eθ/V）（圖1），可以幫助學(xué)生判斷各種不同價(jià)態(tài)的錳化合物相關(guān)性質(zhì).首先，電勢(shì)圖中，氧化值從左到右依次降低，其氧化性也從MnO4-到Mn2+依次減小，位于最左端氧化數(shù)最高的只能做氧化劑，反之，位于最右端的Mn只能做還原劑.在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以掌握元素各種價(jià)態(tài)的氧化還原能力：電極電勢(shì)愈大，電對(duì)中氧化型的氧化能力愈強(qiáng)；也可以進(jìn)一步判斷歧化反應(yīng)是否能夠發(fā)生.將抽象的理論知識(shí)形象化，進(jìn)一步加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解.

圖1 錳的電極電勢(shì)圖（Eθ/V）

1.2 利用問題引導(dǎo)學(xué)生思考，增強(qiáng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性

問題引導(dǎo)法是以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，學(xué)生在教師的啟發(fā)下，通過分析、討論、解答問題，理解并掌握相關(guān)概念和知識(shí)，同時(shí)養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣[2].首先，教師提問引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵(lì)學(xué)生帶著問題走進(jìn)課堂.教師結(jié)合所講授的知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)造問題情境，提出有價(jià)值的問題對(duì)于學(xué)生興趣和能力的培養(yǎng)尤為重要.相關(guān)問題的提出可以是在課前，便于學(xué)生查閱資料；也可以是在課堂上，考察學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)的能力.在問題的提出與解答中，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力得到進(jìn)一步的提高.課堂再通過交流互動(dòng)，深入淺出，逐步展開，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、思考及歸納能力，使其掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，全程參與到教學(xué)中，在輕松活潑的課堂氣氛中掌握知識(shí)，達(dá)到最佳教學(xué)效率和效果.例如，在對(duì)分子軌道與分子幾何構(gòu)型的講解中，可引導(dǎo)學(xué)生思考原子數(shù)同為5的CH4、TeCl4以及XeF4分子，其幾何構(gòu)型為何不同？要解決這個(gè)問題，首先需要學(xué)生得出上述三個(gè)分子中的成鍵電子對(duì)數(shù)和孤對(duì)電子數(shù)，再進(jìn)一步判斷其分子類型和價(jià)層電子對(duì)排布方式，最終得出分子的幾何構(gòu)型（表1）.隨著問題的一步步深入，學(xué)生積極性被調(diào)動(dòng)，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果.

表1 分子數(shù)為5的不同分子其幾何構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)排列方式

1.3 強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，促進(jìn)理論教學(xué)

由于元素化學(xué)部分知識(shí)頭緒繁多，內(nèi)容豐富，記憶和保持均有一定難度.因此將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課直觀、有趣，易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)促動(dòng)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)以及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)有著不可低估的作用[3].學(xué)生一方面帶著問題進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)課堂中，以元素化學(xué)教學(xué)內(nèi)容為指導(dǎo)，驗(yàn)證、解釋并掌握課堂所學(xué)內(nèi)容；另一方面，通過實(shí)驗(yàn)過程總結(jié)、歸納元素及其化合物的重要性質(zhì)和用途，加深對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握.例如，通過釩（V）及其化合物性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，溶液顏色發(fā)生了由藍(lán)→暗綠→紫紅的演變過程，讓學(xué)生加深對(duì)酸性條件下V（Ⅴ）可被鋅還原為V（Ⅳ）、V（Ⅲ）和V（Ⅱ）的性質(zhì).

1.4 通過有效的練習(xí)，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)能力

練習(xí)可以鞏固和加強(qiáng)課堂所授內(nèi)容，但練習(xí)需避免單一知識(shí)的簡單重復(fù)，而需要選擇具有代表性，能夠聯(lián)系上新舊知識(shí)的系統(tǒng)性題目.在解題過程中，也要注意對(duì)學(xué)生思維的啟迪和對(duì)相關(guān)知識(shí)的延伸，讓學(xué)生在做題過程中完成對(duì)知識(shí)的量的積累，提高分析解決問題能力和自主學(xué)習(xí)能力.比如，在學(xué)習(xí)了各種不同的分子結(jié)構(gòu)相關(guān)理論后，讓學(xué)生用“價(jià)層電子對(duì)互斥”理論判斷各種共價(jià)分子（CS2、HCHO、BCl3、XeF4等）、陽離子（NH4+、H3O+、PCl4+等）以及陰離子（ClO－、ClO2－、ClO3－、NO2－、SO42－等）的價(jià)電子構(gòu)型和幾何構(gòu)型；再聯(lián)系雜化軌道理論對(duì)其雜化構(gòu)型和形狀加以解釋，并討論上述兩個(gè)理論之間的區(qū)別，從而達(dá)到對(duì)各種物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的深入理解.

2 擴(kuò)展新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)

作為基礎(chǔ)化學(xué)之一，無機(jī)化學(xué)也正在向生物、有機(jī)、環(huán)境等學(xué)科滲透；此外，原子能工業(yè)、電子工業(yè)、導(dǎo)航以及激光等新興工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展又對(duì)無機(jī)化學(xué)提出了新的要求.這就要求教師能將與無機(jī)化學(xué)相關(guān)的最新科研成果以及與人類密切相關(guān)聯(lián)的問題融入到教學(xué)中.如頻繁出現(xiàn)的中國城市霧霾污染，其最主要成分PM2.5的產(chǎn)生來源、造成影響以及如何消除等重大問題的討論，可以結(jié)合相應(yīng)的章節(jié)做詳細(xì)介紹，通過將無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)和現(xiàn)實(shí)生活及現(xiàn)代科技發(fā)展相聯(lián)系，開闊學(xué)生眼界、拓展思路，大大提高學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)其努力鉆研的積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力.又如在學(xué)習(xí)碳族元素時(shí)，可以適當(dāng)加入對(duì)富勒烯、石墨烯以及碳納米管等新材料的介紹及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，可極大引發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，在取得很好教學(xué)成果的同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生的科研興趣.

3 結(jié)合化學(xué)發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

化學(xué)的發(fā)展充滿了許多感人的故事，適當(dāng)介紹化學(xué)發(fā)展簡史，能夠較好地激勵(lì)學(xué)生，提高學(xué)習(xí)興趣，拓展思路，培養(yǎng)學(xué)生的探索意識(shí).讓學(xué)生意識(shí)到隨著工業(yè)化程度提高，化學(xué)在帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了眾多的環(huán)境污染問題，并有部分已對(duì)人類造成了不可估量的嚴(yán)重后果，如鎘、鉛等重金屬的污染，墨西哥灣漏油事件等.另一方面，在世界面臨能源危機(jī)的當(dāng)下，節(jié)能新能源和新型材料的開發(fā)研究直接影響到人類后代的生活質(zhì)量，這就要求教師注重培養(yǎng)化學(xué)專業(yè)大學(xué)生的社會(huì)使命感，讓其堅(jiān)定發(fā)展化學(xué)，改善生活的決心.當(dāng)講解硼元素一節(jié)時(shí)，可著重介紹超導(dǎo)材料中的二硼化鎂的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和意義，讓學(xué)生了解新型超導(dǎo)材料性質(zhì)和特點(diǎn)的同時(shí)，加深對(duì)硼元素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保理念.

綜上所述，在無機(jī)元素化學(xué)教學(xué)中，嘗試對(duì)教學(xué)進(jìn)行有效的改革和探索，通過從優(yōu)化教學(xué)方法增強(qiáng)課程吸引力，結(jié)合最新科技擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面以及結(jié)合化學(xué)發(fā)展史培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感等方面入手，達(dá)到最佳教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力，為學(xué)生后繼課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

[1]李夏.元素?zé)o機(jī)化學(xué)探究式課程建設(shè)的構(gòu)思[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（1）：111-112.

[2]袁孝友，李村，王來英.以問題引導(dǎo)法進(jìn)行元素及化合物教學(xué)[J].大學(xué)化學(xué)，2012（6）：15-17.

[3]牟新利，付川，等.基于層次分析的無機(jī)化學(xué)課程考核體系研究[J].重慶三峽學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（3）：136-138.