化学理论教导实践探讨
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作者：魏永春 冯彤英 詹世景 吕京美 单位：北京理工大学珠海学院
在为电化学方向专业讲离子－电子法配平氧化还原反应时，我们增加讲解一些常用的电池如锌锰干电池、镍氢电池、锂离子电池的电池反应，对电池的正极电极材料和负极电极材料、优缺点及其市场分布等做一些简单介绍，使学生在学习氧化还原反应理论的同时，对其应用性也有初步了解。实践证明，我们把基础理论与学生的专业融合起来讲授，既提高了教学效果，也提高学生课堂学习的兴趣，同时拓宽学生的化学视野。另一方面，我们在讲授无机化学的基础知识时，适当地穿插一些与现代科技、生活常识的内容，突出无机化学在实际中的应用，改变学生认为无机化学知识陈旧的错误观念。二、完善教学过程，提高学生的学习兴趣学生在校期间主要任务是学习，他们的思想问题基本都与学习有关，教师能够及时解决学生的学习困难，不仅对帮助学生掌握正确的学习方法，端正学风和班风，乃至树立正确的人生观都具有极为重要的作用。如何让他们顺利地接受并掌握知识，我们需要在教学过程中科学地创新教学方法，采用多元化的全方位的教学模式。首先是优化教学过程。陶行知先生说过：“教什么和怎么教，绝不是凌空可以规定的。”由于当前大学生的课余时间安排了较多的课外活动，看书的时候并不多，因此课堂教学就显得尤为重要。为了能够在有限的时间让学生掌握住书本知识，我们在学生管理和教学方面做了如下尝试：一是改革班主任聘任制度，让大一的第一门专业基础课老师兼任该专业班主任，老师通过密切联系学生，掌握学生思想及学习程度，有选择地组织和构建教学内容，把自己的教学思想和教学方法融于教学内容之中，设计教学方案，使之适合于学生的经验、兴趣、知识水平、理解力和能力发展的现状要求。二是采取了集体备课制度，学思想，优化教学方法和内容。三是采取多种教学手段和教学方法，讲课时多媒体与板书相结合，注重激发学生的学习兴趣。其次是丰富课堂内容。教师的工作是一种用语言和肢体来传达信息，以灵魂影响塑造灵魂的劳动。讲台是老师表演的舞台，老师讲课充满激情、抑扬顿挫、风趣幽默，往往会感染学生，使他们听课更富热情，课堂学习更加轻松。尤其是学生刚从中学进入大学，课堂知识容纳量显著增多，更需要老师声情并茂的演说来促进课堂教学。电视节目“壹周立波秀”可以算一个范例，讲课也应该如此，不过这要因人而异。另外，课堂教学中多设计课堂专题的讨论与交流，以问题为中心，层层剖开，鼓励学生发表对问题的见解，活跃课堂气氛也会有很好的效果。最后是开展丰富的课外交流活动。辅导答疑、批改作业、班级座谈会、知识讲座、个别谈心等课外活动是课堂教学的重要补充环节。教学相长要求互动，课堂上的时间毕竟有限，充分利用课外活动给学生发表意见的机会就显得非常重要。通过与学生在知识上、情感上的沟通和交流，了解学生的学习问题、思想问题，教师在课堂上就可以有针对性地传道解惑，提高学生的学习兴趣和积极性。同时，教师的威信也将大幅度提高。
明确学习任务，引导学生知识体系的形成
大一学生正处于智力发展的高峰期，记忆力、观察力、思考力、逻辑思维能力与创造性都会有很大的发展。［3］他们的学习有了一定的专业性、目的性和探索性，表现出广泛的兴趣，接触到各种各样的学习方法，学习的职业定向性较为明确。调查发现：他们认为既然选择了这个专业，就要彻底搞清楚有关的一切问题。尤其无机化学是第一门专业基础课，学生的学习积极性非常高。但是无机化学内容很多，包含了几乎所有的化学中用到的基础知识，有些理论知识仅仅是为了元素化学的学习而安排在课中，讲得并不透彻，也解决不了所有问题，这就给学生认知带来了困难，学生容易产生急躁情绪，甚至会打击学习积极性。在讲授无机化学时，我们应该考虑到这一认知特点，要让学生认识到无机化学仅仅是撬开专业知识的第一把钥匙，不可能解决所有化学问题，以此来消除学生的急躁情绪。同时，还要注重介绍无机化学与其他专业课程的关系，理顺课程的系统性和连贯性。因此，在绪论部分教学中，我们花费较多的学时，向学生介绍无机化学课程的基本结构、无机化学在化学中的地位，学习无机化学现阶段的任务，与有机化学、分析化学、物理化学之间的关系等，让学生明确现阶段的学习目的和任务。在其他章节教学过程中，我们整理出各知识点在后续课程的作用，给学生明确所学知识对后续课程的帮助或在专业上的应用，暂时没办法深入探讨的内容将在后续课中作分析等等。例如，指出SP杂化理论在有机化学中的重要性、化学平衡在分析化学中的应用、固体结构对新材料的开发应用、晶体场理论解释水合离子颜色等。实践证明，这些做法都有助于学生从全局上把握知识脉络，清楚学习无机化学所要达到的目的任务，而不至于在细节上迷失。构建学生的知识体系，还要注意无机化学知识与高中知识的衔接。大学与中学化学教材中存在这种现象：同一个知识点两阶段所阐述的内涵和外延不一致，这类知识非常容易引起学生认知上的混乱，已形成的思维定势还会影响学生对大学基础化学知识的接受。教学中，我们也体会到必须强调知识的演替，让学生知道用更加科学的概念和理论纠正以前所形成的印象，消除认知上的冲突。
培养学生科学的思维方法和自学能力
无机化学教学的另一个任务就是初步培养学生科学的思维方法和自学能力，以顺应构建全民学习和终身学习的学习型社会的要求。大一学生刚进入大学，学习的依赖性较强，自学能力较差，尤其是对理论知识的学习，常感到内容多且具有“不确定性”，不易理解。因此在教学过程中，我们要不断提高学生的“免疫能力”，不要流感来了抗流感、头疼来了治头疼，要给学生打疫苗，增强抵抗力，授以渔而不授以鱼，教会学生学习方法，提高学生自学能力。要培养学生科学的思维方法和自学能力，首先教学中要重视学生对化学知识系统的理解，对科学思想形成过程的理解。无机化学知识有理论、有元素，内容多，我们讲课时通过追溯知识点的形成过程及发展演变，把孤立的知识归纳总结，从中给学生灌输科学的思维方法。比如讲述分子结构一章，通过对化学键理论的不断深化，我们可以引导学生逐一认识理论的发展过程以及思考问题的科学方法。从1916年“八电子稳定结构”理论的提出到目前“分子轨道理论”广泛应用的介绍，学生对化学键的认识，从定性到定量，从简单到复杂，可以说是步步深入。新问题的出现促使新理论的诞生。不同的理论有不同的应用领域，仅靠一个理论不能解决所有问题，所以要具体问题具体分析，辩证地思考，学生由此不仅形成了系统的、动态的知识，而且分析问题解决问题的能力得到了很大提高。在讲解元素知识的时候，我们充分地利用元素周期律把繁多的知识串联起来，理顺知识框架，帮助学生科学思维方法的形成。其次，教学中进行学习方法的引导。学习方法的引导要恰当地结合教学内容。［4］由于无机化学知识点较多、较杂，我们在教学中主要做到了两点：一是对于联系紧密的内容，把握知识点之间的联系，以点带面，化繁为简，讲解透彻一个问题，教给学生一个思路。例如化学平衡章节，详细讲解酸碱平衡，电化学平衡，而把与酸碱平衡研究思路接近的沉淀溶解平衡与配位平衡留给了学生自学；二是对于知识点联系少且难度较大的问题，把复杂问题简单化、抽象问题具体化、表观问题本质化，教会学生正确理解概念的内涵，以不变应万变，培养学生良好的学习方法。例如，有这样一道习题：298．15K时电极反应（式略）如果向体系加入（式略）同学们对这样的解答非常疑惑：电极反应的能斯特方程，是把同种电极的标准态与非标准态关系联系起来，两种不同的电极类型怎么能写在同一个能斯特方程式中？E（Ag＋／Ag）怎么突然变成了E（AgCl／Ag）？解答这一问题时我们应紧紧围绕“标准态”概念的实质，不需要直接求E（AgCl／Ag）的大小，根据学生现有的认识，仍然按照原来的金属－金属离子电极类型的能斯特方程来解，慢慢推导出解决问题的思路。即（式略）
培养学生的创新意识
我国高考选拔制度使学生接受了更多的应试教育，这在某种程度上限制了学生的自由发挥。大学一年级学生就如同从笼子里释放的小鸟，对要从事的专业充满热情，充满幻想，思维活跃，但却似懂非懂，这个阶段应该是个很容易产生新思想的年龄，也是培养学生创新能力的最好时机。老师通过在课堂教学中设计具有挑战性的课题，激发学生创新冲动，唤起学生解决问题的欲望，查资料做实验，老师对学生的创意和想法再给以鼓励，逐步培养激发学生的创新意识。无机化学的内容丰富多彩，为我们设计课堂教学提供了很好的载体，关键是老师怎么去恰当合理地设计，类似的研究很多。下面举一例来说明我们在这方面进行的尝试。在讲解多电子原子结构，学习了Pauling近似能级图之后，学生对各轨道能级顺序有了一定的了解。解释能级交错时，我们用到了屏蔽效应和钻穿效应，但此处学生自己产生了疑惑：通过Slater经验规则计算出来的能级顺序和Pauling能级顺序有了冲突，怎么解释？难道需要创造新理论吗？我们对学生提出这一问题非常感兴趣，鼓励他们自己解决并制定出了奖励加分措施，同学们跃跃欲试。为了完成任务，他们参阅教科书和参考书，最后写出了小论文，结论是Slater规则是经验总结，之所以与Pauling能级顺序不一致，问题出现在屏蔽常数的大小的规定，并且轨道能量计算方法是建立在中心势场模型的近似处理上。尽管这一学习过程没能创新出新的理论，可能结论也不尽科学，但他们对这一知识点有了比较详尽的理解，同时学生敢于创新、勇于质疑的能力得到提高。综上所述，工科专业无机化学课程的教学，有不同的专业要求和教学特点，教师除了熟悉教材内容、优化教学内容外，还要能够结合大学新生的心理特点和学习特点，进行教学方法研究和实践，全面提高无机化学的教学质量。同时就如何恰当地在整个教学工作中贯穿培养学生学习能力和创新能力，还需要我们不断地研究和探索。