《中級無機化學(xué)》課程教學(xué)初探與思考

張道軍　張仁春（安陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南安陽455000）

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《中級無機化學(xué)》課程教學(xué)初探與思考

張道軍張仁春
（安陽師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，河南安陽455000）

摘要：《中級無機化學(xué)》作為師范類本科生的一門重要專業(yè)選修課，由于內(nèi)容龐雜、體系精深，在教學(xué)過程中往往顯得困難重重。結(jié)合近四年來的教學(xué)情況，探索出了提高《中級無機化學(xué)》課程教學(xué)效果的教學(xué)模式，總結(jié)了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和課堂教學(xué)效果的教學(xué)方法。根據(jù)我?；瘜W(xué)化工學(xué)院學(xué)生的特點以及授課教師的知識結(jié)構(gòu)情況，通過取舍、革新和優(yōu)化建立起《中級無機化學(xué)》課程的新體系。

關(guān)鍵詞：中級無機化學(xué)；師范專業(yè)；課程教學(xué)；初步探索

張仁春（1985-），男，漢族，博士，研究方向：無機微孔材料。

Abstract:As an important professional elective course of normal undergraduate speciality，Intermediate Inorganic Chemistry has copious and profound contents and system，and its teaching is full of a number of difficulties. Combining with personal teaching of the past four years，the teaching mode how to improve the effects of course teaching and learning of intermediate inorganic chemistry have been quested，the teaching methods how to improve the effects of students' learning interest have been summarized. According to the characteristics of the college of chemistry and chemical engineering students in our university and our knowledge structure，through the selection and innovation，and established the new curriculum system of Intermediate Inorganic Chemistry.

Keywords:intermediate inorganic chemistry；normal speciality；curriculum teaching；preliminary exploration；the new curriculum system

按照國內(nèi)大學(xué)化學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置，無機化學(xué)的學(xué)習(xí)一般分為兩段式學(xué)習(xí)［1，2］。即在大學(xué)一年級安排基礎(chǔ)無機化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，在大學(xué)三年級安排一學(xué)期的中級無機化學(xué)課程，這樣的安排無疑符合一般的學(xué)習(xí)規(guī)律。中級無機化學(xué)課程是學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)完成無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)等基礎(chǔ)課程后的后續(xù)高級課程，可以說是真正意義上的現(xiàn)代無機化學(xué)，通過這門課程的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生對無機化學(xué)“無理論化”這一印象得以改觀，為繼續(xù)深入高等無機化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，本科畢業(yè)論文的設(shè)計以及以后開展科研工作打下扎實的基礎(chǔ)［3，4］。這門課程理論性高，知識面十分廣泛，直接聯(lián)系到現(xiàn)代無機化學(xué)的一些最新領(lǐng)域和最新成就，是一門高度開放的課程，教學(xué)內(nèi)容豐富，但體系復(fù)雜。因此，中級無機化學(xué)課程的設(shè)置對教材的編寫者［5，6］，授課老師和學(xué)生都提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)！

中級無機化學(xué)的教材應(yīng)該怎么編寫？中級無機化學(xué)究竟該怎么教學(xué)？中級無機化學(xué)的授課老師應(yīng)該具備什么樣的素質(zhì)？以學(xué)習(xí)為主體的學(xué)生該如何進(jìn)行學(xué)習(xí)？這些都是非常重要的問題。

教材編寫方面，近年來隨著教學(xué)改革的不斷深入，國內(nèi)也相繼出版了一些中級無機化學(xué)教材，特別是北京大學(xué)［7］，北京師范大學(xué)［8］和西北大學(xué)［9］編著的三套教材，各具特色。西北大學(xué)唐宗熏教授主編的《中級無機化學(xué)》，體系完備，尤其是保持了周期系的系統(tǒng)性。北京師范大學(xué)朱文祥教授編著的《中級無機化學(xué)》能夠做到深入淺出，取材恰當(dāng)，適合本科生學(xué)習(xí)。北京大學(xué)項斯芬、姚光慶教授編著的《中級無機化學(xué)》不刻意追求體系的完備性，但是所涉及到的專題力求講透，難能可貴的是好多內(nèi)容都是從第一手的文獻(xiàn)總結(jié)出來的，并且比較詳細(xì)的列出了參考文獻(xiàn)的來源，這種編教材的方式無疑更具有參考價值，對教材編寫者的要求更高。作者喜歡北大版的編寫方式，備課時把提供的參考文獻(xiàn)查出來看一看，會加深對教材知識的理解。但是毋庸置疑，和歐美流行的優(yōu)秀無機化學(xué)教材相比，國內(nèi)目前的教材還是有較大的差距，最大的缺點是更新的不夠快，學(xué)科的前沿性體現(xiàn)的不夠［10-12］。

中級無機化學(xué)的主講教師應(yīng)該具備什么樣的素質(zhì)？就從中級無機化學(xué)課程的內(nèi)容看，除了一些基礎(chǔ)的理論知識外，主要包括兩大塊內(nèi)容，即配位化學(xué)和固體化學(xué)，配位化學(xué)包括的范圍很廣，配位化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，簇合物化學(xué)，有機——金屬化學(xué)，生物無機化學(xué)的大部分內(nèi)容都?xì)w屬于配位化學(xué)。因此，一個理想的中級無機化學(xué)教師應(yīng)該首先具備扎實的結(jié)構(gòu)化學(xué)的知識，其次是從事過配位化學(xué)的研究工作，對配位化學(xué)的基本理論，各種配合物的合成和表征方法比較了解，有一定的晶體學(xué)方面的知識。除此之外，對無機固體化學(xué)和納米化學(xué)相關(guān)內(nèi)容也應(yīng)熟悉，最好是開展過相關(guān)研究工作。更高的要求是能夠?qū)Ω鱾€板塊的經(jīng)典文獻(xiàn)進(jìn)行研讀，時常跟蹤無機化學(xué)各個領(lǐng)域的相關(guān)研究動態(tài)。另外，中級無機化學(xué)課程的開放體系為教師的講授提供了廣闊的發(fā)揮空間，教師不必拘泥于某一本教材的內(nèi)容和體系，雖然《中級無機化學(xué)》的參考教材偏少，但是許多《高等無機化學(xué)》教材經(jīng)過恰當(dāng)取舍后完全可以采用［13-19］。南京大學(xué)陳慧蘭教授主編的《高等無機化學(xué)》［20］，對本科生顯得理論深度偏大，因為其前身就是《理論無機化學(xué)》［21］，但是這本書是教師備課很好的參考書之一。作者以為，主講教師應(yīng)該對群論基礎(chǔ)，配位場理論，配合物的電子光譜，典型化合物的分子軌道，金屬——金屬多重鍵，配位催化等理論性高的地方應(yīng)講解的細(xì)致透徹一些，這些地方學(xué)生初次接觸，不易理解和明白，也是大多學(xué)生學(xué)習(xí)的攔路虎，但是一旦克服，將受益無窮，尤其是群論的一些基礎(chǔ)知識。另外，教師講解時，應(yīng)該能夠把相關(guān)前沿的一些知識及時反饋給學(xué)生，例如，在講解金屬——金屬多重鍵時，如果對五重鍵進(jìn)行說明，既保證了體系的完整性和前沿性，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講解時還應(yīng)鼓勵學(xué)生以后獻(xiàn)身于國內(nèi)無機化學(xué)研究比較薄弱的方向，例如有機金屬化學(xué)和生物無機化學(xué)等。

對于學(xué)生的學(xué)習(xí)更是仁者見仁，智者見智的問題。學(xué)生應(yīng)該結(jié)合自己的知識背景，自身能力和興趣在學(xué)習(xí)上有所側(cè)重和選擇，因為短短一個學(xué)期的時間，學(xué)生不可能把指定的參考書都弄明白。學(xué)生在學(xué)習(xí)時應(yīng)該重點放在內(nèi)容的理解上，掌握解決問題的方法。例如，二茂鐵是一個偶然機會發(fā)現(xiàn)的實驗結(jié)果，當(dāng)時的理論科學(xué)家如何想辦法解釋其化學(xué)成鍵？理論上成功解釋之后反過來對實驗的合成起到了積極的指導(dǎo)作用?？茖W(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)，回顧起來往往更精彩！我們的經(jīng)驗是，把來龍去脈給學(xué)生講清楚之后，學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣就會大增。學(xué)生學(xué)習(xí)時應(yīng)該下大功夫把一些基本的理論如群論，配位場理論和配合物的分子軌道理論弄明白，元素版塊可以以后自學(xué)鞏固提高。對于現(xiàn)今無機化學(xué)研究前沿和教材聯(lián)系密切的地方應(yīng)該帶著好奇心去自我擴充，教師可以適當(dāng)?shù)挠枰砸龑?dǎo)。如我們在講解完簇合物后，給學(xué)生提供一些關(guān)鍵詞，包括課堂上沒有機會深入探討的內(nèi)容，譬如：原子簇的結(jié)構(gòu)規(guī)則、硼烷結(jié)構(gòu)的電子計數(shù)規(guī)則、Wade規(guī)則、金屬碳硼烷、等瓣相似模型、金屬-金屬多重鍵、電荷遷移光譜、電子轉(zhuǎn)移的Marcus理論等；還包括現(xiàn)今無機化學(xué)研究的熱門領(lǐng)域，譬如：單分子磁體、自旋交叉配合物、稀土發(fā)光配位聚合物、配位催化、金屬離子熒光探針、非線性光學(xué)材料、太陽能分解水制氫、染料敏化太陽能電池、稀土有機——無機雜化材料、鋰離子電池關(guān)鍵材料、鋰——硫電池、介孔材料、上轉(zhuǎn)換稀土發(fā)光材料、多鐵分子材料、分子影像材料、超級電容器、金屬模擬酶、光子晶體、半導(dǎo)體量子點、金屬——鹵素原子簇、金屬——硫原子簇等，基于這些內(nèi)容，讓學(xué)生選擇感興趣的領(lǐng)域，通過自己查找文獻(xiàn)，寫一個6000字左右的論文，幾個教學(xué)輪回下來，學(xué)生普遍反應(yīng)效果良好。

我們在幾年的教學(xué)實踐中，為了彌補現(xiàn)有教材的某些不足，在參考國內(nèi)外優(yōu)秀教材的基礎(chǔ)上，根據(jù)目前我校化學(xué)化工學(xué)院本科生課程設(shè)置情況和本學(xué)院學(xué)生的特點以及我們的知識結(jié)構(gòu)情況，通過取舍、革新和優(yōu)化逐漸建立了本課程的新體系。中級無機化學(xué)課程共設(shè)八章，四個前沿講座，共計54個學(xué)時。具體內(nèi)容和課時分配如下：

第一章酸堿理論與非水介質(zhì)（學(xué)時數(shù)3）

第二章分子的對稱性與群論基礎(chǔ)（學(xué)時數(shù)9）

第三章配位化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（學(xué)時數(shù)9）

第四章有機金屬化合物（學(xué)時數(shù)6）

第五章原子簇化合物（學(xué)時數(shù)6）

第六章生物體系中配合物（學(xué)時數(shù)6）

第七章無機固體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（學(xué)時數(shù)4）

第八章無機固體材料（學(xué)時數(shù)3）

無機化學(xué)前沿專題講座（學(xué)時數(shù)8）

專題講座一配位聚合物與配位超分子簡介（學(xué)時數(shù)2）

專題講座二氧基簇合物研究現(xiàn)狀（學(xué)時數(shù)2）

專題講座三無機納米材料及其應(yīng)用（學(xué)時數(shù)2）

專題講座四分子篩與多孔材料概述（學(xué)時數(shù)2）

通過四年的教學(xué)過程，該課程體系逐步的得到優(yōu)化。采用該課程體系授課，將會極大地鞏固及擴展化學(xué)化工學(xué)院本科生的無機化學(xué)理論知識，鍛煉學(xué)生運用理論知識指導(dǎo)新型無機功能化合物或者功能材料合成與研究方面的能力。通過開設(shè)無機化學(xué)前沿講座可使高年級學(xué)生了解現(xiàn)代無機化學(xué)的主要研究方向和領(lǐng)域及其發(fā)展趨勢，培養(yǎng)了解和把握無機化學(xué)學(xué)科前沿的能力，為本科生的畢業(yè)論文設(shè)計和今后進(jìn)一步的深造研究打下堅實的基礎(chǔ)。

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中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）10-0141-02

作者簡介：張道軍（1981-），男，漢族，博士，研究方向：有機——無機納米雜化材料。