環(huán)境科學(xué)專業(yè)《無機(jī)及分析化學(xué)》的教學(xué)改革

許妙瓊

（泉州師范學(xué)院化工與材料學(xué)院，福建泉州362000）

環(huán)境科學(xué)專業(yè)《無機(jī)及分析化學(xué)》的教學(xué)改革

許妙瓊

（泉州師范學(xué)院化工與材料學(xué)院，福建泉州362000）

按照課程的要求，說明了環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)《無機(jī)及分析化學(xué)》課程在教材和教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點方面的選擇。同時根據(jù)環(huán)境科學(xué)專業(yè)的特點及學(xué)生的情況，探討了課堂教學(xué)改革的幾個方面。

環(huán)境科學(xué)；無機(jī)及分析化學(xué)；教學(xué)

在環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)的培養(yǎng)方案中，化學(xué)課程占了比較大的比重。學(xué)生首先學(xué)習(xí)的化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課是《無機(jī)及分析化學(xué)》（有配套的無機(jī)及分析化學(xué)實驗課程），由無機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)的化學(xué)分析兩大部分內(nèi)容整合形成。它將為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，如有機(jī)化學(xué)、儀器分析化學(xué)、物理化學(xué)和環(huán)境化學(xué)等。因此，有必要對無機(jī)及分析化學(xué)的教學(xué)進(jìn)行探討，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂的教學(xué)效果，以適應(yīng)科技的飛速發(fā)展。

一、教材的選擇

目前，該課程采用高等教育出版社的面向21世紀(jì)課程教材，《無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析》（第三版），史啟禎主編。教材分為兩大部分-主篇和副篇，主篇的內(nèi)容是基礎(chǔ)，是對學(xué)生的基本要求，副篇的內(nèi)容供教師選用和學(xué)生選讀。主篇共有19章，第1章到第12章為無機(jī)化學(xué)及分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，而第13章到第17章為元素、化合物知識，第18、19章分別介紹氫和核化學(xué)的一些相關(guān)知識。與舊版相比，新版引入了學(xué)科的前沿知識，選取的教材內(nèi)容更加新穎，有助于學(xué)生初步了解學(xué)科的發(fā)展趨勢。為了適應(yīng)新形勢下的課堂教學(xué)要求，新版也調(diào)整了部分章節(jié)內(nèi)容的編排順序。別具特色的是，教材中的習(xí)題作業(yè)全部用英語表達(dá)，并且最后還給出了一些英文詞匯的解釋[1]。

二、教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點的選擇

該課程是對環(huán)境科學(xué)本科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的，而不是化學(xué)本科專業(yè)的學(xué)生，所以課時進(jìn)行了一定的壓縮。因此教學(xué)過程中不可能面面俱到，不需要像化學(xué)專業(yè)的學(xué)生那么深入，要求講授基礎(chǔ)知識。

環(huán)境科學(xué)專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)獲得以下幾方面的知識和能力：

1.掌握普通化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、工程力學(xué)、測量學(xué)、工程制圖、微生物學(xué)、水力學(xué)、電工學(xué)、環(huán)境監(jiān)測與評價、環(huán)境工程學(xué)科的基本理論、基本知識；2.掌握水污染控制工程、空氣污染控制工程、噪聲污染控制工程、固體廢物處理處置與資源化工程的基本原理和設(shè)計方法；3.具有污染物監(jiān)測和分析、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量評價、環(huán)境規(guī)劃與管理的初步能力；4.了解環(huán)境科學(xué)與技術(shù)的理論前沿和發(fā)展動態(tài)；5.掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢的基本方法，具有初步的科學(xué)研究和實際工作能力。由此出發(fā)，在主篇內(nèi)容的教學(xué)中，應(yīng)該把重點放在第1章到第12章的無機(jī)化學(xué)及分析化學(xué)理論知識上。

三、教學(xué)改革的四個方面

（一）在教學(xué)中滲透學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域

高校教學(xué)必須重視各學(xué)科領(lǐng)域的最新發(fā)展，將其融會貫通到教學(xué)進(jìn)程中，開闊學(xué)生的眼界，培養(yǎng)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生的知識素養(yǎng)，使教學(xué)與時俱進(jìn)，不斷推陳出新，保持足夠的吸引力，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才打下夯實的基礎(chǔ)。

對環(huán)境科學(xué)專業(yè)的《無機(jī)及分析化學(xué)》課程而言，教學(xué)中主要滲透的是環(huán)境學(xué)科以及無機(jī)、分析領(lǐng)域的發(fā)展。例如第六章《氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)》講授中，介紹了廢棄干電池是環(huán)境殺手，臺灣成功大學(xué)研發(fā)以硫酸亞鐵溶解廢電池，再萃取成為磁性納米吸附劑，反而成為污染防治的助手。第19章《核化學(xué)簡介》講授中，介紹了中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)境修復(fù)材料與技術(shù)學(xué)科組研制出一種可凈化放射性銫污染的新型納米材料。同時，該材料還可在外加磁場作用下，實現(xiàn)吸附材料與廢水的簡便、快速分離，為土壤重金屬污染治理研究提供了一條新的思路[2，3]。

（二）在教學(xué)中多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合

目前，多媒體教學(xué)已經(jīng)普遍應(yīng)用于高校的各學(xué)科教學(xué)中，因其靈活多變，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性，大大提高了教學(xué)質(zhì)量。

例如講授現(xiàn)代價鍵理論的要點-原子軌道最大重疊時，運(yùn)用多媒體教學(xué)，可以直觀、具體、形象地演示這一抽象的微觀過程，學(xué)生在動態(tài)的畫面中，似乎看得見原子軌道的形狀和取向，這是傳統(tǒng)的教學(xué)手段無法達(dá)到的。

但也不能一味地全部采用多媒體教學(xué)，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)。不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合使用多媒體手段?！稛o機(jī)及分析化學(xué)》涉及到許多基本定律和公式，教師用粉筆在黑板上層層深入地推導(dǎo)，通過板書、語言、動作和表情與學(xué)生進(jìn)行實時交流，這比用多媒體教學(xué)更能使學(xué)生深刻地理解基本定律和公式的關(guān)鍵之處。例如，在講授一元弱酸和弱堿平衡計算時，利用多媒體講授，教師被“固定”在電腦前面，與學(xué)生的交流很少，哪怕是逐步地呈現(xiàn)公式，學(xué)生也不容易掌握。而在傳統(tǒng)的黑板上，教師科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匾徊讲酵茖?dǎo)，加上富有邏輯性的推理語言、板書的停頓、近距離與學(xué)生眼神的交流，使學(xué)生更容易理清思路，緊跟教學(xué)的節(jié)奏，學(xué)生收獲的不僅是一條定律或公式，更是一種思考方法。

因此，如果教師針對不同的章節(jié)內(nèi)容采用不同的教學(xué)媒體，將多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)方式有機(jī)結(jié)合起來，將會達(dá)到事半功倍的效果[4]。

（三）在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境

問題教學(xué)法是一種以問題為中心進(jìn)行教學(xué)活動的方法。它是貫徹啟發(fā)式教學(xué)的基本教學(xué)方法。在傳統(tǒng)教學(xué)甚至多媒體教學(xué)中，“填鴨式”教學(xué)是主流模式，教多問少。教師即便提出一些問題，或者學(xué)生被動地回答，或者教師自問自答，或者教師只問不答，在教學(xué)中幾乎沒有給學(xué)生提供解決問題的時機(jī)，學(xué)生的能力也就無法提升。

在教學(xué)中如何創(chuàng)設(shè)問題情境？

1.利用學(xué)生代表性的錯誤創(chuàng)設(shè)問題情境

在講化學(xué)熱力學(xué)的基本概念-熱和功時，教師提問：熱和功屬于狀態(tài)函數(shù)嗎？不少學(xué)生聯(lián)想溫度和壓強(qiáng)，馬上回答是！這時教師要求學(xué)生回憶狀態(tài)函數(shù)的特性，討論熱、功與狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)比較，最后由學(xué)生自己得出熱和功不屬于狀態(tài)函數(shù)。

2.利用學(xué)生固有知識與客觀事實的矛盾創(chuàng)設(shè)問題情境

同樣是在討論熱和功基本概念，教師提問：熱和功是系統(tǒng)的能量嗎？學(xué)生很有把握地說是。教師明確指出，并非如此。這時教師可以逐步地追問：系統(tǒng)的狀態(tài)沒有改變，有沒有熱和功？-系統(tǒng)從同樣的始態(tài)到同樣的終態(tài)，熱和功一樣？通過問題教學(xué)，學(xué)生真正理解和掌握了熱和功這兩個基本概念。

3.利用學(xué)生對同一問題的不同看法創(chuàng)設(shè)問題情境

在講價層電子對互斥理論時，教師提問：水和氨分子的鍵角大小比較？學(xué)生的意見不統(tǒng)一，教師要求學(xué)生利用VSEPR理論計算水和氨分子的分子理想模型，繼而通過電子對排斥力順序判斷分子的立體結(jié)構(gòu)及鍵角大小，最后順利地導(dǎo)出答案：水分子的鍵角小于氨分子的鍵角。

4.利用提出的假設(shè)創(chuàng)設(shè)問題情境

在講化學(xué)熱力學(xué)的基本概念-自發(fā)過程時，教師提出假設(shè)：熱可以自動從低溫物體傳向高溫物體。創(chuàng)設(shè)如下的問題：熱從低溫物體傳向高溫物體，再從高溫物體傳向低溫物體，從始態(tài)到終態(tài)，系統(tǒng)和環(huán)境有什么變化？教師要求學(xué)生分組討論。

5.利用課堂演示實驗創(chuàng)設(shè)問題情境

對于化學(xué)課程來說，課堂演示實驗是很重要的一種教學(xué)形式。結(jié)合現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)，還可以進(jìn)行虛擬的實驗演示，在演示實驗過程中，可以詢問學(xué)生關(guān)于實驗操作或?qū)嶒灛F(xiàn)象的問題。

在教學(xué)中有時候會同時應(yīng)用幾種創(chuàng)新問題情境的方法，如提出假設(shè)并且利用學(xué)生的不同看法來提出問題。這類方法很多，教師只要用心，都可以游刃有余地應(yīng)用到教學(xué)中。

如何給學(xué)生提供解決問題的時機(jī)？

要留出足夠的時間給學(xué)生思考回答問題；要設(shè)計難度適中的問題給學(xué)生解決；給學(xué)生的提問要回答，切忌只問不答，盡量避免自問自答；

在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問題情境，不僅能使學(xué)生獲取知識，熟練掌握基本技能，更重要的是能調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主學(xué)習(xí)的能力[5]。

（四）在教學(xué)中加強(qiáng)各知識點的聯(lián)系

在多年的教學(xué)生涯中，教師對《無機(jī)及分析化學(xué)》每個章節(jié)的關(guān)鍵點和知識點都了如指掌，在教學(xué)中也會強(qiáng)調(diào)對每個知識點的講解，然而對知識點之間的聯(lián)系尤其是各章節(jié)知識點的聯(lián)系相對不夠重視，也較少融入到教學(xué)中。如何突出各章節(jié)知識點之間的邏輯關(guān)系？借鑒思維導(dǎo)圖，以圖形方式說明各章節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容，直觀地給出各章節(jié)關(guān)鍵點與知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以反映知識點之間的層層推進(jìn)，使學(xué)生形成一個較為完整的知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯能力[6]，例如圖1反映了化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)的關(guān)系。

圖1　化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動力學(xué)的關(guān)系

目前，我們正在錄制慕課視頻。接下來，我們將會嘗試線上學(xué)習(xí)和線下教學(xué)按一定比例相結(jié)合的混合教學(xué)模式。總之，我們的教學(xué)模式也不是一成不變的，需要在教學(xué)中不斷前行，摸索總結(jié)經(jīng)驗，提出更多、更好的教學(xué)方式、方法來改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量。

[1]史啟禎.無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]邱銳.中科院東北地理所制備出可凈化核污染新型納米材料[N].第四版.中國科學(xué)報，2014，3（6）.

[3]董斌，呂仁慶，曹作剛.無機(jī)化學(xué)研究的前沿領(lǐng)域在教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等函授學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，24（2）：29-33.

[4]楊影洲.無機(jī)化學(xué)教學(xué)中使用多媒體技術(shù)應(yīng)注意的問題[J].長春理工大學(xué)學(xué)報綜合版，2006，2（2）：113-114.

[5]李大塘，湯建庭.問題教學(xué)法在無機(jī)化學(xué)理論課中的應(yīng)用[J].大學(xué)化學(xué)，2016，31（3）：28-31.

[6]邢軍，齊建平，尤慧艷.突出無機(jī)化學(xué)教學(xué)目的培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力[J].大學(xué)化學(xué)，2014，29（5）：20-24.

According to the requirements of the course，the article explains how to select teaching materials and teaching content of inorganic and analytical chemistry course.At the same time，on the basis of the characteristics of the environmental science and the students'situation，the teaching reform of the classroom teaching is discussed.

environmental science;inorganic and analytical chemistry;teaching

G642

A

2096-000X（2016）24-0140-02