江蘇大學(xué)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程的教學(xué)實(shí)踐

梁旭 朱衛(wèi)華(江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

0 引言

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展與信息交流日漸密切，對(duì)于高等學(xué)校研究生的培養(yǎng)也發(fā)生了諸多時(shí)代性的變化。強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、學(xué)科交叉、突出前沿已成為教育教學(xué)工作的主流，目標(biāo)旨在為社會(huì)發(fā)展培養(yǎng)出具有研究潛力、能夠把握從事研究領(lǐng)域內(nèi)前瞻性問(wèn)題的創(chuàng)新型人才[1-2]。以江蘇大學(xué)為例，作為一所綜合、研究教學(xué)型院校，為了更好的落實(shí)這一培養(yǎng)目標(biāo)，在本科無(wú)機(jī)化學(xué)課程基礎(chǔ)上，在本科高年級(jí)開(kāi)設(shè)了中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)課程，在碩士研究生一年級(jí)開(kāi)設(shè)了高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程，作為碩士學(xué)位課程的必修課[3-4]。但是，高等無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)過(guò)程具有諸多難點(diǎn)：

(1)理論深入晦澀，學(xué)生掌握困難;

(2)科技日新月異，教材普遍滯后;

(3)學(xué)生重科研，學(xué)習(xí)投入不足等。

顯然，這些方法面面的不足確實(shí)影響了高等無(wú)機(jī)化學(xué)，乃至整個(gè)研究生階段的教學(xué)和學(xué)術(shù)培養(yǎng)工作。如何順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要，做好前沿知識(shí)的講述，全面提升教學(xué)效果，有諸多問(wèn)題是值得深入探索和討論的。本文結(jié)合江蘇大學(xué)研究生教學(xué)實(shí)際，對(duì)案例法高等無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)談幾點(diǎn)教學(xué)體會(huì)。

1 高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程的“時(shí)代性”內(nèi)容重構(gòu)

以江蘇大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院研究生課程為例，高等無(wú)機(jī)化學(xué)設(shè)置36學(xué)時(shí)，每次2學(xué)時(shí)，依照高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程(高等教育出版社，陳慧蘭主編)為基礎(chǔ)教材開(kāi)展教學(xué)工作，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際精選教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量。但是，單純依靠課本所述知識(shí)的教育教學(xué)工作顯然不能適應(yīng)科學(xué)研究的發(fā)展，對(duì)于研究生的培養(yǎng)也有較為明顯的限制，無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)科研相長(zhǎng)的舉措。另一方面，近年來(lái)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的分布不是局限在單純的化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，大多是針對(duì)某個(gè)問(wèn)題，綜合利用多學(xué)科知識(shí)和手段來(lái)全面解決系統(tǒng)性問(wèn)題。近年諾貝爾獲獎(jiǎng)也都反映出交叉學(xué)科的重要性，并引領(lǐng)下一階段全球范圍內(nèi)科學(xué)研究的方向。

2018年，國(guó)家自然科學(xué)基金委化學(xué)科學(xué)部為更好地適應(yīng)國(guó)際化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和促進(jìn)中國(guó)化學(xué)研究的轉(zhuǎn)型發(fā)展，全面以化學(xué)的主要研究方向進(jìn)行分類資助和管理，將傳統(tǒng)意義上的8個(gè)資助方向調(diào)整為合成化學(xué)、催化與表界面化學(xué)、化學(xué)理論與機(jī)制、化學(xué)測(cè)量學(xué)、材料與能源化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、化學(xué)工程與工業(yè)化學(xué)。作為適應(yīng)新時(shí)代的研究生培養(yǎng)，也應(yīng)跟隨時(shí)代腳步做出新的變革。鑒于此，江蘇大學(xué)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)根據(jù)國(guó)家和學(xué)科發(fā)展的需要自然而然做出新的變化，以8個(gè)全新的資助方向?yàn)榛A(chǔ)，以8個(gè)獨(dú)立的專題的模式將傳統(tǒng)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程知識(shí)內(nèi)容對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)，并依照最新研究成果補(bǔ)充相關(guān)最新研究進(jìn)展，真正做到在“以本為本”的基礎(chǔ)上，銜接最新科研成果，做到“教學(xué)相長(zhǎng)”。

2 啟發(fā)式、案例式教學(xué)

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)主觀能動(dòng)性，是提高教學(xué)效果的重要途徑[3]，在江蘇大學(xué)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)化學(xué)生物學(xué)天然氧載體可按如下思路：為什么法醫(yī)能根據(jù)死者膚色來(lái)辨別是否窒息死因的機(jī)理？一氧化碳中毒和解毒的機(jī)理是什么？血紅蛋白在肺部與氧氣結(jié)合，在其他組織與器官中與新陳代謝的CO2結(jié)合過(guò)程伴隨了怎樣的配位化學(xué)變化的機(jī)理？這些例證相信大多數(shù)同學(xué)并不陌生，但是真正深入認(rèn)知“機(jī)理”二字深刻內(nèi)涵的學(xué)生卻寥寥無(wú)幾。因此，知識(shí)點(diǎn)的講授應(yīng)從血紅蛋白與氧分子化學(xué)反應(yīng)機(jī)理著手講述。即血紅蛋白金屬中心鐵卟啉化合物采用六配位模式與血紅蛋白和氣體分子結(jié)合，伴隨了特定的Fe-O鍵、Fe-O鍵的轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步導(dǎo)致鐵中心電子自旋狀態(tài)的變化等，圖文并茂，形象生動(dòng)。這樣一個(gè)看似常見(jiàn)的例子可以包含若干個(gè)不同的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生對(duì)生命本質(zhì)有了更加深刻的認(rèn)知，引人入勝。

此外，我們可以從《水滸傳》中武大郎死亡癥狀講起，是否與急性砷中毒癥狀相符？什么是有害元素，什么是可耐受、中毒、死亡等安全區(qū)間？有害元素與人體作用機(jī)制、解毒機(jī)制又伴隨了怎樣的化學(xué)過(guò)程？

通過(guò)多個(gè)案例分析，讓高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程講授體系向更加積極的方向轉(zhuǎn)變，做到讓理論部分有深度，有系統(tǒng)，課堂理論講授豐富多彩，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高知識(shí)運(yùn)用的水平，提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力。從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，善于觀察、分析，得出結(jié)論，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力[4]，這將是有助于學(xué)生的良性循環(huán)。

3 以“研”促“學(xué)”，以“學(xué)”助“研”

以課本為基礎(chǔ)是教學(xué)的核心，輔助科研活動(dòng)是教育的目的，而一堂好課不是要把所有的書(shū)本內(nèi)容都搬到課堂當(dāng)中去，而是要求能夠把所需要的知識(shí)點(diǎn)清晰明了、有條理、有結(jié)構(gòu)地展現(xiàn)到課堂當(dāng)中，并匯入最新科學(xué)研究成果，使學(xué)生能夠輕松地掌握書(shū)本知識(shí)，又能夠收獲更多的科研思維與基礎(chǔ)。從傳統(tǒng)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程教授模式看，基礎(chǔ)理論晦澀難懂，但是卻占據(jù)了大量的可是內(nèi)容，加之長(zhǎng)期以來(lái)教學(xué)條件和手段落后的模式?jīng)]有得到充分的改變，許多內(nèi)容涉及到科技前沿的問(wèn)題，很難順利從高等無(wú)機(jī)化學(xué)的角度高效的傳遞給學(xué)生?？v觀幾十年來(lái)無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的蓬勃，無(wú)機(jī)化學(xué)研究已經(jīng)滲透到了其相關(guān)學(xué)科，形成了生物無(wú)機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)、納米材料化學(xué)、超分子化學(xué)等新興的邊緣學(xué)科。

因此，在傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，緊扣科技前沿、滲透科研成果、精選教學(xué)內(nèi)容，著重介紹無(wú)機(jī)化學(xué)各分支具有開(kāi)創(chuàng)性的新成果，并輔以科研性實(shí)驗(yàn)的手段進(jìn)行驗(yàn)證，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之能更好地掌握枯燥的基礎(chǔ)理論，拓展其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，拓寬學(xué)生的視野、鍛煉學(xué)生思維，幫助學(xué)生在今后遇到復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題時(shí)充分運(yùn)用各學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)，更全面、系統(tǒng)地解決問(wèn)題。例如，在物質(zhì)及材料結(jié)構(gòu)的講解過(guò)程可以設(shè)定一條“自小而大”的主線，將課程主線設(shè)計(jì)為原子、原子簇、納米顆粒、超分子、無(wú)機(jī)固體等。進(jìn)而在傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過(guò)這條主線將無(wú)機(jī)化學(xué)各分支開(kāi)創(chuàng)性的新成果有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，并進(jìn)一步以材料的不同性質(zhì)作為延伸進(jìn)行探討。這樣的規(guī)劃體現(xiàn)了當(dāng)今無(wú)機(jī)化學(xué)的研究特點(diǎn)，關(guān)聯(lián)了科學(xué)前沿，體現(xiàn)了學(xué)科交叉，有利于培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才。

4 豐富考核制度，全面檢驗(yàn)教學(xué)

課程考核是評(píng)估教師的教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。因此，在完善教學(xué)內(nèi)容體制、改進(jìn)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，也應(yīng)對(duì)于考察模式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，更加高效的引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)高等無(wú)機(jī)化學(xué)，反映學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)水平，同時(shí)考慮到研究生階段學(xué)生學(xué)習(xí)和科研的實(shí)際狀態(tài)，江蘇大學(xué)高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程采用多元化的考查的方式來(lái)考核學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的情況，其成績(jī)由四部分構(gòu)成，即平時(shí)表現(xiàn)、隨堂作業(yè)、專題匯報(bào)、期末筆試組成。其中期末筆試考核采用半開(kāi)卷模式，在考察基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，著重考察學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，對(duì)題目選擇有新的要求，需要兼顧題目開(kāi)放、綜合、應(yīng)用的特性。基礎(chǔ)知識(shí)的考察占約70%，分析推理型題目約占30%。專題報(bào)告由學(xué)生自由選擇感興趣的課題，通過(guò)圖書(shū)館、數(shù)據(jù)庫(kù)收集文獻(xiàn)進(jìn)行整理，寫(xiě)講稿，自制幻燈片，最后在課堂上進(jìn)行10分鐘的專題匯報(bào)，并與課后提交2000字左右的綜述論文。學(xué)生掌握了基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，學(xué)會(huì)知識(shí)遷移與運(yùn)用，這種考核方式突破了單純的記憶性的基礎(chǔ)知識(shí)考察，從“考記憶”轉(zhuǎn)為“考能力”，注重知識(shí)的良性獲取和實(shí)際問(wèn)題的解決，培養(yǎng)能適應(yīng)未來(lái)社會(huì)高強(qiáng)度競(jìng)爭(zhēng)的人才。

5 結(jié)語(yǔ)

高等無(wú)機(jī)化學(xué)所涉領(lǐng)域非常廣闊，對(duì)于促進(jìn)研究生階段學(xué)習(xí)和科研具有極高的價(jià)值，作為江蘇大學(xué)研究生的必修課，筆者經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)際，通過(guò)重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、優(yōu)化考核辦法，在教學(xué)中科研與教學(xué)相互滲透，以學(xué)生為主體，取得了良好的教學(xué)效果。堅(jiān)持以人為本，教師與學(xué)生加強(qiáng)情感交流，著力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性和創(chuàng)造性，注重教學(xué)方式的靈活多樣，為提高高等無(wú)機(jī)化學(xué)課程教學(xué)的質(zhì)量提供了有益的思考。