無機化學銜接教學方法思索

時間:2022-03-27 09:16:56

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無機化學銜接教學方法思索

一、無機化學教學特點

1.學時及教學內容差異大。由于近年教學學時的大量縮減,目前不同學校針對不同專業開設的無機化學課程學時差異明顯,大部分學校針對化學、應用化學等專業開設的無機化學在100學時左右,也有部分約70學時;對化工及制藥專業學時一般50~80學時;對于非化學化工專業,學時普遍較短,多為32~60學時。對于100學時的專業,一般具有較充足的時間對理論知識、物質結構、元素化學均進行較深入的講解,學生可以掌握全面的無機化學知識;對70學時左右的專業,一般大約45學時用于理論及物質結構講解,元素部分約25學時,元素部分教學內容不能完全覆蓋;對于50學時以下的專業,許多專業只講解理論知識和物質結構,元素部分基本不涉及。從目前現狀看,對于短學時的無機化學課程,往往以犧牲元素化學教學為代價,把在分析、物化等課程中還會涉及的理論內容講得較深入,這導致許多學生缺乏元素化學知識、化學知識整體結構不完整、學習內容不健全。

2.教材種類多,內容編排結構多樣。目前出版的無機化學教材種類繁多,每年都不斷有新出或修訂版無機化學教材出版。為了無機化學書有更廣的應用范圍,大部分教材都完全包含了傳統無機化學的基本化學反應原理、物質結構及元素化學三大模塊,針對短學時的無機化學教材目前相對較為缺乏。無機化學教材內容編排不同教材差異較大,有的按化學原理、物質結構及元素化學排版,有的按物質結構、化學反應原理、元素化學介紹,教材中各模塊間基本相互獨立、銜接較少。在有限的教學時間里,要達到良好教學效果,教學內容的合理取舍與組織對教師無疑是一個挑戰。

3.與其他課程存在交叉與銜接。無機化學是大學化學第一課,其教學內容與后續分析化學、物理化學、有機化學及諸多專業課都有內容的交叉與銜接。無機化學的酸堿平衡、配位解離平衡、沉淀溶解平衡和氧化還原反應是分析化學的理論基礎。無機化學基本化學原理與物理化學中的動力學熱力學存在明顯的遞進。原子結構、分子結構理論對解釋有機化學結構依然實用。應用化學、材料等專業的多門課程都涉及無機化學知識,有的甚至就是元素化學的內容,如無機材料的制備等課程。良好的無機化學基礎是后續化學及專業課程學習的重要基礎,也是提高學生大學學習興趣和自信心的有力保障。

4.學生個體差異顯著。我們知道,按照中國現行高考制度,許多化學及相關專業的學生所就讀的專業并非其自愿選擇,而是通過調劑錄取,對化學的學習興趣各有不同。按照中學化學“必修2+選修6”模塊式教學,不同省份及不同學校對中學化學教學的深度及廣度不同,導致不同學生的化學基礎存在一定差異。而且,隨著高等教育大擴招,高考錄取率達70%,學生個體生理差異也較大。由于學生學習興趣、主觀能動性、中學化學知識基礎等多種原因,在無機化學教學中,能明顯感受到一個班的學生在學習自覺性、領悟力等方面分為幾個不同層次。要保證絕大部分同學都能達到教學要求,學生個體差異也是大學教學必須充分考慮的因素,教學內容和教學方法的設置上應盡可能做到因材施教。

二、無機化學教學內容的銜接

鑒于無機化學在教學時間、課程內容、教學對象等方面的特點,在教學過程中有效組織編排教學內容,注重中學教育與大學教育的良好銜接,引導學生順利過渡到大學學習,融會貫通前后知識,對達到理想教學效果可起到重要促進作用。

1.與中學化學教學的銜接。目前高中化學三個版本教材均采用模塊式教學,將化學教學內容分為兩個必修模塊(《化學1》和《化學2》)和六個選修模塊(《物質結構與性質》、《化學反應原理》和《有機化學基礎》、《化學與生活》、《化學與技術》、《實驗化學》)。必修模塊涉及了化學物質分類及離子反應、氧化還原反應;元素周期表、化學鍵;化學能與熱能、電能、化學反應的速率和限度;重要的金屬及其化合物;硫、氮、氧及其化合物。《物質結構與性質》模塊涉及了原子結構及性質、分子結構及性質、共價鍵、晶體結構及性質;《化學反應原理》涉及了化學反應與能量、化學反應速率與化學平衡、水溶液中的離子平衡等內容。從中學教學內容看,無機化學中的基本化學反應原理、物質結構及元素化學都有涉及,但是其教學程度較淺,多處于對概念的了解,且不同省區學習內容可能存在很大差異,無機化學中對各部分內容均有很大程度的提升,如化學平衡中引入了標準平衡常數、焓、熵、Gibbs函數等熱力學函數。在無機化學教學內容的設置上,應根據中學化學教學內容,在對全班同學進行充分調研的基礎上,為學生設計構建科學的教學大綱,安排合適的教學內容,幫助學生在現有基礎上循序漸進,不斷深入。

2.前后章節內容的銜接。無機化學教學一般都會涉及化學反應基本原理、物質結構與元素化學三部分內容,化學反應基本原理和物質結構通常安排在元素化學之前,各教材在化學反應基本原理和物質結構間有的將物質結構先行講解,有的則先介紹化學反應基本原理。物質結構決定其化學性質,作者認為先介紹分子結構、化學鍵等物質結構知識有利于學生理解化學反應原理部分的知識(如熱學函數、鍵能、碰撞理論、反應機理等),而且高中物理以及化學中均涉及有原子結構、化學鍵等相關內容,學生也容易理解接受。原子結構、分子結構、化學熱力學及動力學、氧化還原、配位化學等無機化學基本理論知識很多在元素化學中將得到具體體現,并指導著元素化學的教學與研究,因此,元素化學放在最后講解比較科學。化學反應基本原理、物質結構與元素化學三大模塊除了相互存在銜接外,各模塊內部各章節也存在很密切的關聯,如化學反應原理部分中化學反應熱力學、化學平衡知識、四大平衡反應是一脈相承的關系;物質結構部分里,原子結構、分子結構、晶體結構、配合物結構則是物質結構的逐漸深入;元素化學同區內各族之間有相似結構和相似性能但又存在變化規律。因此,注意前后章節內容的有機銜接將有助幫助學生理解掌握。

3.必修與選修內容的銜接。由于教學學時的壓縮,無機化學教材涵蓋的內容通常無法完全在課堂上給學生進行詳細講解,一般教材通常將教學內容分為必修和選修兩部分,選修內容采用不同排版方式標注出來。延伸基礎知識、難度較深的內容,如化學動力學中對化學反應機理的講解,一般無機化學教材都設為選修內容。另外,為了擴寬學生視野,無機化學教材中也對該章節內容涉及的學科前沿知識進行補充介紹,如大連理工大學版無機化學分別在化學反應動力學和氧化還原章節補充介紹了化學動力學在考古中的應用、化學電源實例等知識,幫助學生了解理論知識的實際應用,提高學生學習興趣和應用知識的能力。在為某些學科專門編寫的、針對性較強的教材中,學科背景知識以及無機化學在該學科的應用等內容常設為選修。除了書本中明確建議的選修內容,教師也可根據學時、學生學習情況,靈活調節教學內容,將學生基礎好、容易自學完成的內容設定為自學或選修內容,以節約出更多時間用于重點難點知識的講解和實踐教學。

4.理論教學與實驗教學的銜接。化學是一門實驗科學,讓學生學習掌握基本化學實驗技術,提高學生發現問題與解決問題的能力,培養學生科學嚴謹的工作態度和良好的實驗習慣,是化學教學的一項重要任務。許多同學在中學沒有條件進行化學實驗教學,無機化學是他們接觸的第一門化學實驗課,第一門實驗課的教學效果對提高學生實驗課程學習興趣、端正學習態度、養成良好實驗習慣意義重大。實驗教學是對理論教學的一種宏觀展示,可以讓學生更直觀了解化學反應本質。我們需要注意的是,實驗教學是建立在理論教學基礎上的,因此在無機化學中必須注重理論教學與實驗教學的銜接,實驗教學需要將時間安排在相應理論教學之后,切不可將理論與實驗教學完全獨立開來。一些簡單的驗證性實驗可以考慮以視頻的方式在理論教學中直接演示給學生,節約部分實驗教學時間以開設更多的實驗內容。在實驗教學內容設置中,需要考慮每個實驗對學生實驗技能的培養目的,應盡可能在不同實驗中培養學生不同實驗技能,讓學生在有限的時間掌握更多實驗技術,提高其實踐動手能力。

三、無機化學教學實現銜接的教學方法

無機化學在較多層面存在教學內容的銜接,為了實現相關知識間的有效銜接,教師在授課過程中除了在教學內容的安排上要合理設置外,在教學過程中教師還需在不同環節采用不同教學方法,以達到理想的教學效果。

1.課前預習作業。無機化學教學內容多,課程任務重,每節課的信息量大,適當的課前預習有助于學生在課堂教學中集中注意力,跟隨主講老師的教學思路。老師可以為學生提供適當的預習作業幫助學生有重點的預習,預習作業最好能注重將學內容與中學知識、前面章節內容間的聯系與差異,讓學生覺得熟悉而新鮮,激發學生好奇心和探索熱情,為課堂教學奠定良好基礎。對課堂中可一帶而過的教學內容,亦可在預習中引導學生自學,節約課堂時間。

2.課堂設問式教學。課堂教學是無機化學理論課最重要的環節,在課堂教學中教師更需要采用巧妙的教學方法,將各種內容有機銜接起來。在課堂中向學生提出相關問題,是調動學生思維、促使學生主動將相關知識銜接起來的好方法。例如,涉及到中學知識的,可以請學生回答中學學習內容是什么,老師再順勢介紹中學與大學知識的異同。再次出現的前面章節的內容,老師可以通過提問學生來幫助學生復習鞏固,并找出前后知識的關聯。

3.課后作業知識點的兼顧。課后作業也是將各種知識有效銜接的好辦法,除了前后緊密相聯的知識外,老師也可故意設計一些復合習題,在同一個題目中涉及前后章節知識以及多個知識點,訓練學生綜合分析問題的思維,教會學生解決綜合問題的方法,提高其對綜合知識的掌握與應用能力。如在氧化還原反應里可以將化學平衡常數、熱力學函數、Hess定律、電動勢、能斯特方程式等知識點關聯在一起,根據具體情況可進一步計算求解酸堿平衡常數、溶解度、配合物穩定常數等物理量。

4.復習理清脈絡結構。無機化學教學內容間存在不同的銜接方式,按不同章節或模塊進行知識疏理,理清知識脈絡結構,將有助于學生對無機化學知識整體內容有全面的了解。因此,在每章以及化學原理、物質結構、元素化學不同模塊授課完畢,教師應和學生一起來疏理所學知識的脈絡框架,將所學內容精簡成若干標題,再讓學生將標題里的內容豐滿還原,鞏固學習知識。能將書本中的知識濃縮為框架圖、并再充實成“大樓”的學生應該是達到了本門課程的教學要求。無機化學是大學化學最重要的課程之一,其學習效果不僅對無機化學知識的掌握程度是一種考量,更會對后續化學課程甚至整個大學期間學習方法、學習態度產生潛在重要影響,因此教師在教學過程中,充分利用無機化學承前啟后的特點,結合課程特色,在教學內容設計、教學方法上注重知識的銜接與遞進,不但可望得到理想的無機化學教學效果,對大一新生順利完成中學到大學的蛻變,開啟愉快輕松的大學學習生活也具有極其重要的意義。

作者:尹學瓊朱莉王小紅潘勤鶴工作單位:海南大學材料與化工學院