礦加專業(yè)無機(jī)與分析化學(xué)教學(xué)改革探討*

王立艷，劉 騫，楊巧文

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，北京 100083)

無機(jī)與分析化學(xué)是我國(guó)高等教育理工科院校化學(xué)類專業(yè)及近化學(xué)類專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課程，是各學(xué)科方向?qū)I(yè)類課程的先修課程之一[1]。隨著我國(guó)高等教育改革的不斷深入，國(guó)家對(duì)本科人才培養(yǎng)的要求也在逐步轉(zhuǎn)型中，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展催生了社會(huì)對(duì)研究型、應(yīng)用型專業(yè)人才的大力需求。為適應(yīng)改革趨勢(shì)和實(shí)現(xiàn)“十三五”規(guī)劃所確定的本科教學(xué)改革任務(wù)目標(biāo)，高等學(xué)校的基礎(chǔ)課程教學(xué)改革也在穩(wěn)中推進(jìn)，我校的本科教學(xué)培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱也將進(jìn)行重新修訂。在近幾年的教學(xué)實(shí)踐與探索中，針對(duì)礦物加工工程專業(yè)(以下簡(jiǎn)稱礦加專業(yè))的無機(jī)與分析化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀與改革方向深有體會(huì)，在本科教學(xué)要求優(yōu)化課程體系和精簡(jiǎn)課堂教學(xué)學(xué)時(shí)的大背景下，對(duì)無機(jī)與分析化學(xué)的教學(xué)改革進(jìn)行探討。

1 教學(xué)現(xiàn)狀與定位

我校礦加專業(yè)的核心方向主要有煤炭洗選加工、水煤漿制備技術(shù)、潔凈能源技術(shù)以及固廢資源化技術(shù)與利用等，這些專業(yè)方向的教學(xué)以及后期的學(xué)術(shù)研究，無不涉及無機(jī)與分析化學(xué)課程的基礎(chǔ)理論與相關(guān)知識(shí)，因此本專業(yè)的培養(yǎng)方案將其作為基礎(chǔ)主干課程[2]，但由于學(xué)科特點(diǎn)以及學(xué)時(shí)的限制，在課程內(nèi)容的深度與廣度方面與化學(xué)核心類課程的要求又有所區(qū)別。現(xiàn)階段我校執(zhí)行2016版本科培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，其中無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)的教學(xué)分為三個(gè)層次，首先是化學(xué)化工類專業(yè)分別開設(shè)無機(jī)化學(xué)(48學(xué)時(shí))和分析化學(xué)(40學(xué)時(shí))課程，其次是近化學(xué)類專業(yè)如環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)等分別開設(shè)無機(jī)化學(xué)(40學(xué)時(shí))和分析化學(xué)(24學(xué)時(shí))，以上兩類均分為上下兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué)；然后是非化學(xué)類專業(yè)即礦加專業(yè)將無機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)兩門課程合并教學(xué)，設(shè)置為無機(jī)與分析化學(xué)(56學(xué)時(shí))，雖然合二為一的課程教學(xué)與前兩者教學(xué)相比，理論課堂學(xué)時(shí)被嚴(yán)重壓縮，但教學(xué)內(nèi)容范圍與知識(shí)面寬度并未明顯減少，其教學(xué)內(nèi)容設(shè)置仍然包括化學(xué)反應(yīng)原理篇和物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)篇兩大部分，同時(shí)本課程具有基礎(chǔ)性強(qiáng)、內(nèi)容繁多、知識(shí)點(diǎn)分散等特點(diǎn)[3]，對(duì)剛剛步入大學(xué)階段的學(xué)生們有一定的難度與困惑性，尤其對(duì)于非化學(xué)類專業(yè)，往往容易造成學(xué)生提出“此課程與礦加專業(yè)方向及應(yīng)用有什么關(guān)系”等這樣的疑問，直接影響學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的情緒和教學(xué)效果，因此如何對(duì)礦加專業(yè)本課程的教學(xué)內(nèi)容及設(shè)計(jì)準(zhǔn)確合理定位顯得尤為重要。

作為一門基礎(chǔ)理論課，無機(jī)與分析化學(xué)首先是作為大學(xué)一年級(jí)即開設(shè)的基礎(chǔ)課程之一，既承載著高中基礎(chǔ)性零散性化學(xué)知識(shí)點(diǎn)與大學(xué)化學(xué)系統(tǒng)知識(shí)面的過渡與銜接，又承接著專業(yè)方向其他基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間相互滲透與協(xié)調(diào)的角色，因此，其定位為過渡性、銜接性的基礎(chǔ)課，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、安排與課堂講解方面，既要考慮高中化學(xué)進(jìn)行的深度與范疇，還要考慮各地域間所學(xué)化學(xué)的區(qū)別與參差不齊的水平[4]，依據(jù)專業(yè)方向特點(diǎn)適度進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，教學(xué)過程中把握好教學(xué)進(jìn)度。其次，作為為專業(yè)課程服務(wù)和奠定基礎(chǔ)的必修課，在即將進(jìn)行新一輪的培養(yǎng)方案修訂工作之際，制定本課程教學(xué)大綱時(shí)還要考慮專業(yè)需求性和知識(shí)的結(jié)構(gòu)性，與化學(xué)類及近化學(xué)類專業(yè)的教學(xué)大綱相比，課程教學(xué)內(nèi)容的核心部分不變，在其他章節(jié)的內(nèi)容設(shè)置方面進(jìn)行改革，針對(duì)不同專業(yè)，選擇性地重點(diǎn)講解其中與專業(yè)方向密切相關(guān)或加強(qiáng)將來專業(yè)知識(shí)所需要的基礎(chǔ)章節(jié)部分，讓學(xué)生能夠深切體會(huì)到本課程與專業(yè)的相關(guān)性，提高學(xué)習(xí)效率，保證學(xué)習(xí)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。

2 教學(xué)內(nèi)容和方法改革

自我校2016版課程教學(xué)大綱執(zhí)行以來，經(jīng)過近四年的教學(xué)實(shí)踐，雖總體教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量良好，但也發(fā)現(xiàn)了一些不夠合理之處，因此，面向?qū)I(yè)發(fā)展新動(dòng)向?qū)Ρ究平虒W(xué)及人才培養(yǎng)所提出的新要求，在新一輪的教學(xué)大綱修訂時(shí)對(duì)無機(jī)與分析化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革將勢(shì)在必行。

2.1 教學(xué)內(nèi)容的銜接性處理

在目前執(zhí)行的教學(xué)大綱中，礦加專業(yè)的無機(jī)與分析化學(xué)基本框架包括化學(xué)平衡、定量分析概論、酸堿平衡和酸堿滴定法、沉淀溶解平衡和沉淀滴定法、氧化還原反應(yīng)平衡和氧化還原滴定法、配位反應(yīng)平衡和配位滴定法、原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)等章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。在實(shí)際教學(xué)中經(jīng)與學(xué)生接觸、調(diào)研和探討，逐漸發(fā)現(xiàn)本課程的教學(xué)內(nèi)容有些部分與高中化學(xué)在一定程度上有所重復(fù)，如化學(xué)平衡基本理論以及酸堿平衡理論等部分，這些內(nèi)容是高中化學(xué)的基本知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于此部分內(nèi)容的教學(xué)改革，需要在充分調(diào)研高中所學(xué)化學(xué)基本理論、并保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和教學(xué)的邏輯性不被破壞的基礎(chǔ)上，對(duì)重復(fù)內(nèi)容進(jìn)行選擇性刪減，只強(qiáng)調(diào)必要的概念與基本理論，簡(jiǎn)明扼要地重溫平衡理論的基本要點(diǎn)，以保證教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的前后銜接和完整性。

2.2 多功能教學(xué)手段運(yùn)用

多功能教學(xué)手段的運(yùn)用為現(xiàn)代教育教學(xué)提供了極大的益處，實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，無機(jī)與分析化學(xué)課程教學(xué)中有些教學(xué)內(nèi)容在高中化學(xué)教學(xué)模塊中基本屬于空白，但不是所有學(xué)生都有這種情況，僅對(duì)相當(dāng)一部分學(xué)生來說一點(diǎn)基礎(chǔ)也沒有，如物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的教學(xué)內(nèi)容，有些省份因?yàn)橛细呖嫉男枰⑽磳⒃咏Y(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)內(nèi)容作為選修模塊進(jìn)行教學(xué)，如此造成了不同地域間學(xué)生所學(xué)此部分教學(xué)內(nèi)容深淺程度的巨大差距[5]。為此，針對(duì)此部分的教學(xué)內(nèi)容，需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性和理論性，在內(nèi)容設(shè)置上不宜深入，但要將內(nèi)在本質(zhì)講述清楚，如原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展歷史這部分教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)教學(xué)大綱實(shí)際教學(xué)時(shí)只是簡(jiǎn)單地一帶而過，因?yàn)檫@部分內(nèi)容屬于高中與大學(xué)的銜接帶，一邊老師會(huì)說“這部分內(nèi)容較為深入、等將來大學(xué)時(shí)會(huì)詳細(xì)講授”，另一邊老師又會(huì)說“這部分內(nèi)容高中已經(jīng)學(xué)過和了解過，在此只是簡(jiǎn)單回顧”，兩邊相互推脫，使得此部分的教學(xué)成為一個(gè)“真空地帶”，然而其實(shí)這才是理解原子結(jié)構(gòu)理論的根源所在，這些發(fā)展歷史進(jìn)程的本質(zhì)內(nèi)容是構(gòu)成原子結(jié)構(gòu)基本理論的內(nèi)在基礎(chǔ)，只有理解了諸如Dalton原子論、電子的發(fā)現(xiàn)、Rutherford核式原子結(jié)構(gòu)模型等這些發(fā)展歷史產(chǎn)生的原因與基本內(nèi)容，才能夠從根本上理解原子結(jié)構(gòu)模型，因?yàn)檫@些發(fā)展史構(gòu)成了原子結(jié)構(gòu)部分的“化學(xué)哲學(xué)體系”。因此，巧妙合理地安排好基礎(chǔ)性教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生理解電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和進(jìn)一步學(xué)習(xí)電子在原子核外的排布規(guī)律大有幫助。另外，還采用一些必要的輔助教學(xué)手段如模型和動(dòng)畫演示讓知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單化、通俗化，將抽象、空泛的微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成學(xué)生容易聽懂、容易理解、易于接受的概念，如雜化軌道理論、分子軌道理論的教學(xué)中，合理運(yùn)用動(dòng)畫視頻和動(dòng)態(tài)圖可以直觀、清晰地向?qū)W生展示電子配對(duì)過程，更加形象地理解共價(jià)鍵的兩種類型σ鍵和π鍵的形成過程是怎樣的，如此啟發(fā)學(xué)生的立體思維能力和空間想象力，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的理解大有裨益。

2.3 區(qū)別式教學(xué)方法

還有些內(nèi)容屬于與高中化學(xué)有所重復(fù)但側(cè)重點(diǎn)和理解方式又不盡相同的，這一部分教學(xué)則采用區(qū)別式教學(xué)手段和方法，如酸堿的概念和理論，高中化學(xué)由于知識(shí)層次和學(xué)習(xí)的階段性原因，針對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)的多種理論并未全部或完整涉及，因此高中化學(xué)對(duì)于酸堿概念的教學(xué)內(nèi)容僅涉及了電離理論和質(zhì)子理論，但到了大學(xué)無機(jī)與分析化學(xué)課程教學(xué)中，又在此基礎(chǔ)上增加講授了Lewis酸堿理論(也叫酸堿電子理論)等，才終于能夠解釋諸如“氨水(NH3·H2O)為什么是堿”、“AlCl3水溶液和FeCl3水溶液又為什么是酸”這類科學(xué)問題。因此，隨著教育教學(xué)的深入，借助于這種區(qū)別式教學(xué)法，學(xué)生就會(huì)明白每一種理論都有其適用性和局限性，有些酸堿的性質(zhì)需用質(zhì)子理論解釋，而有些物質(zhì)的酸堿表現(xiàn)需用其他酸堿理論才能解釋得通。因此，隨著教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及新型物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，需要在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法方面逐步進(jìn)行改善和改革研究，以便更好服務(wù)于教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。

3 結(jié) 語

無機(jī)與分析化學(xué)作為一門多類學(xué)科和專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其涵蓋的內(nèi)容廣泛，是四大基礎(chǔ)化學(xué)的先修課程，其重要性不言而喻。隨著能源結(jié)構(gòu)的變化，礦加專業(yè)也對(duì)科研與教學(xué)的方向和重點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，因此無機(jī)與分析化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式亟待改革。為了適應(yīng)我校研究型大學(xué)發(fā)展目標(biāo)的定位，本論文結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)無機(jī)與分析化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研和分析，對(duì)新版教學(xué)大綱本課程的定位進(jìn)行了重新思考，并提出了在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式方面的改革措施，有助于充分發(fā)揮其銜接高中化學(xué)、基礎(chǔ)化學(xué)和專業(yè)教學(xué)、以及開拓大學(xué)化學(xué)新視野的紐帶作用。通過改革也使教師業(yè)務(wù)水平提高，從而使礦加專業(yè)基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)體系更趨完善，教學(xué)質(zhì)量得以保證和提升。