如何改进大化工类本科院校无机化学教学

　　新中国成立之后实行计划经济体制，在此体制下，设置了许多的工业部门，各部门又制定了自己的管理条例，这就导致各部门之间、地区之间条块分割、职能交叉、协调困难。为了解决这一问题并随着我国改革开放的深入，着名科学家钱学森在1990~1992 年期间先后向成思危、顾秀莲等同志提议“大化工”概念，即将化工与冶金、能源、材料工业（包括建材）、制药业、生物化工等工业联合起来，形成高度节能、环保的 21 世纪产业[1].
　　
　　之后，国内许多工科院校尤其化工类院校都对大化工专业设置、教学模式、教学内容、课程体系、师资队伍和学生培养等方面进行研究。如武汉工程大学经过多年大化工探索，目前已整合化学工程与工艺、应用化学、材料、矿物加工、制药、生物工程等专业，并具有化学工程与技术和材料科学与工程两个一级学科博士点。通过几年基础化学教学研究，发现无机化学教学在大化工背景下有以下几个特点：（1）整合后化工、生物工程、制药、材料、采矿等专业都要修这门课，而每个专业的学生入学时化学基础不同；（2）教学内容不变，而教学学时缩减，从理科的无机化学 100左右的学时缩减到 64 学时；（3）需要通过这门课的教学培养学生的分析能力和实践能力。根据这些特点，我从以下几个方面对这门课程的教学进行改进。

　　1 采取模块化教学

　　学生刚开始学习这门课时，觉得学习很容易，认为跟高中化学或高中化学选修课的内容差不多，因此便放松了警惕，导致在期末考试时高中化学成绩较好的学生反而这门课学习的不好。为了避免学生放松警惕性，笔者在上该课程第一节课时便指出这门课不好学，主要困难有三点：（1）知识点较多，理清知识点不容易；（2）大学无机化学相比高中化学更强调理论分析，内容深度较大；（3）难懂概念如热力学部分的焓、熵、吉布斯自由能；原子结构的波函数、电子运动状态等不好掌握。作者认为其中最大困难在于知识点杂乱、难以理清。为了解决这一问题，应该对该课程实行模块化教学，即把无机化学分成三个模块[2,3]:一是化学基础部分，包括化学热力学、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位平衡等；二是化学结构部分，包括原子结构、分子结构、配合物结构；三是元素化学部分，包括主族元素和过渡金属元素。这三个模块基本上是独立的，不同模块各有特点，在讲每一模块时让学生了解其特点。如化学基础模块特点是涉及大量平衡及其计算，要求重点掌握每种平衡及平衡间的联合计算；化学结构模块特点是电子运动与宏观运动不同，容易受宏观运动干扰，概念难懂，重点掌握在原子内和分子内的波函数，即原子轨道和分子轨道的含义；元素化学部分涉及较多元素及大量化学反应，重点对容易变价的主族元素及过渡金属元素进行掌握。此外，在讲每一模块时，还要对模块内不同章节的联系进行归纳总结，并要求学生掌握这些总结，如酸碱平衡、沉淀溶解平衡和氧化还原平衡的关系在于化学平衡在不同体系的应用。通过这种教学，有助于学生掌握无机化学结构框架及各知识点联系。

　　2 理论联系实际，激发学生学习兴趣

　　传统的无机化学教学采取“讲-听-记-练”的形式，这种方式的特点是教师向学生灌输知识，学生被动地接受知识[4].更有甚者，有的老师照本宣科，认为只要把教材内容传授给学生就行了，不管学生理解程度如何；有的教师不理论联系实际，导致理论教学与工业实践脱节，进而导致学生不知道学这些知识有什么用。大化工类院校培养学生的目标是要用所学知识应用于工业实践，所以在这些院校尤其要注重理论联系实际。尽管学时有限，我们认为还是可在有些章节讲授一些实际应用的例子，这样不仅可以理论联系实际，还可以加深学生对这些章节的理解与掌握。

　　例如在讲到化学平衡一章浓度、压力、催化剂、温度等对化学平衡的影响时，可引入工业上合成氨的例子，由于合成氨反应是压力减小的，所以为了提高产率需要加压，为了提高反应速度，加入了催化剂，也可以介绍合成氨反应的装置及反应流程图。例如讲到原电池这一节时，可介绍我们现在使用的铅蓄电池应用和优缺点，清洁能源电池如太阳能电池的应用和研发前景等。再如讲到元素化学中 P 这一元素时，可向采矿类学生介绍我国磷资源分布、我国磷资源利用现状、磷矿浮选工艺、磷酸生产工艺及我校国家磷资源开发利用工程技术研究中心的研发情况等。

　　3 采取创新式教学，提高学生创新能力

　　创新是一个国家持续发展的动力，是一个民族不断进步的灵魂。尽管大化工类院校要提高学生的动手能力和工业实践能力，但笔者认为不断研究创新式教学、提高学生的创新能力也是这类高校一项极其重要的任务。无机化学是相关专业的大一新生进入高校所学的第一门专业基础课，因此，教师应该采取创新式教学，引导学生进行创新思维和创新研究[5].我们可选择某些章节科学发展历程，让学生了解某种理论提出的背景及其过程，了解这些理论的提出不是凭空想象的。例如第二模块原子结构这一章，所研究的电子我们看不到，摸不着，其运动状态又与宏观物体的运动截然不同，导致学生在理解这一章时非常困难，学习效果也不好，更会影响后一章分子结构的学习。我们可从道尔顿的原子学说--汤姆逊“面包式”原子结构模型--卢瑟福的“行星式”模型--波尔“定态”原子结构模型--原子结构的量子力学模型这条主线，让学生了解在 20 世纪初到 20 世纪 30 年代期间科学家研究原子结构的历史，这样不仅可提高学生学习兴趣，也减轻了他们对量子力学处理电子运动问题所得到波函数的含义、波函数四个量子数的物理意义、波函数的形状等方面学习的畏难心理。

　　老师也可根据自己的研究方向在上某些章节时适当插入一些研究领域的前沿研究动态，如在讲到晶体场理论对于 d 电子数为 4~7的过渡金属离子依据晶体场的强弱发生高低自旋情况，可介绍目前配位化学热点研究领域自旋交叉材料，也可在配位化学这一章介绍当前光、电、磁配合物材料的研究动态。当然，教师也可在某些章节提出一些研究领域，让学生使用图书馆数据库查一下这些研究领域的学术论文，并撰写一篇不低于 3000 字的综述论文，要求学生在写综述论文时要有标题、作者及单位、中英文摘要、关键词、综述正文、总结、参考文献等信息。对于那些很难找到工业实践例子而又是无机化学重点内容且学生很难掌握的章节来说，这样做不仅可提高学生学习兴趣和学习效果，也可锻炼他们的科研素质和科研能力。

　　4 加强师生互动，拉近师生之间的距离

　　现在我们接触的都是 90 后大学生，随着手机性能的提升和4G 网络技术的发展，学生获得知识的途径和效率明显提高，但也有学生上课网络聊天、打游戏、看网页。如果教师只是一味的课堂教学，不管课堂上学生的学习动态教学效果可能不会很理想。

　　另外，有的学生学习兴趣不高，自己人生定位不明确，不知道上大学有什么用。因此，教师不管课堂教学还是课外期间都应该关注学生的学习动态，把学生看成学习的主体，教师的作用也只是把自己对这门课的理解及工业实践应用传授给学生。作者在课堂教学时提问一些思考性的知识点激发学生思考；讲解重点知识时目光投向学生引发学生注意；每节课出一个大概花费 1~2 分钟的小习题让学生当场练习，并在学生做习题时从教室转一圈看看学生是不是都在思考，有没有玩手机的，也可观察学生对知识点掌握情况；课间到学生中间，了解他们的所思所想、人生定位目标、学习情况、有无不理解的内容等。此外，我还把自己的手机号码、QQ 号码、email 邮箱在上第一节课时告诉给学生，并创建了公共网盘，并把网盘账号和密码告诉学生。从而，在课间通过 QQ 群了解学生情况、学生不懂的问题拍成照片发给我，我再把思路用照片发给学生；自己整理的资料、课件、课外习题、有关工业实践的资料放在网盘上，供学生参考。通过这些形式的教学，师生关系非常融洽，学生学习效果也很好。

　　综上所述，大化工类本科院校许多专业的学生都要学习无机化学，学生基础不同，在不减少无机化学教学内容的基础上减少了学时，这些都给提高无机化学教学效果带来了挑战。本文从模块化教学、理论联系实际、创新式教学和师生互动等方面进行探讨与研究。教学实践发现，学生学习这门课的积极性、学生的学习效果及学生对老师的认可度等方面都得到显着提高。当然，我们教师仍要坚持以学生为学习主体、不断探索新的教学方法和不断实施教学改革和教学研究，只有这样才能持续得到学生的称赞。

　　参考文献
　　
　　[1]尤若。大化工--钱学森对我国化学工业发展的展望[J].西藏大学学报（自然科学版），2010,25（2）：120-124.
　　[2]王会生，游文章。浅谈工科无机化学教学方法的思考与改革[J].化工高等教育，2013（2）：95-98.
　　[3]张爱江，张长娟，沈红旗，等。增强工科无机化学教学实效性的探索[J].广东化工，2013,40（8）：173.
　　[4]黄雪征，程鹏。无机化学课程教学改革的探索与实践[J].广州化工，2015,43（17）：200-207.
　　[5]任玲，胡长文，吴侠。无机化学的教学创新探索[J].大学化学，2011,26（1）：23-25.