高等农业院校“无机化学”教学改革与实践

摘要：根据高等农业院校“无机化学”课程特点，结合农业院校自身优势，以培养学生创新能力为目标，对“无机化学”课程教学理念、教学方法两个方面进行了深入的探索与实践。

关键词：农业院校；无机化学；教学理念；教学方法

作者简介：杨昱（1977-），女，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学理学院，讲师；徐雅琴（1964-），女，黑龙江哈尔滨人，东北农业大学理学院，教授。（黑龙江 哈尔滨 150030）

基金项目：本文系黑龙江省“十二五”高教学会课题“高等农业院校应化专业《无机化学》课程立体化教学体系的构建”（课题编号：HGJXH C110459）、黑龙江省“十二五”规划课题“化学实验无纸化网上考试系统软件研制及应用研究”（课题编号：GBC1211019）、黑龙江省“十二五”规划课题“高等农业院校《无机化学》课程体系整体优化改革的研究与实践”（课题编号：GBD1211010）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）23-0089-02

步入21世纪，我国农业院校化学教学能否跟上世界化学发展潮流，其关键是能否培养出适应21世纪农业发展的人才，因此高等农业院校化学教学改革应体现新世纪的特色及与农业院校实际相结合。“无机化学”是相关专业学生步入大学的第一门主干课，针对如何提高农业院校学生创新能力和综合能力，提高“无机化学”课程教学质量，我们在教学观念和教学方法两方面对农科“无机化学”课程进行了探索和实践，取得了一些成果。

一、适时调整教学理念，培养学生创新精神

1.重视元素化学

“无机化学”由基础理论和元素化学两部分组成。元素化学部分基本上都是叙述性内容，体系庞杂。教师在教学中一般是运用物质结构、化学热力学、配位化学等基础理论并以元素周期律为主线，向学生教授重要元素及其主要化合物的存在、制备、性质、结构和用途。虽然这部分内容与中学化学知识存在一定延续性，但是学生在学习中仍感到十分难学。因此曾有人认为，随着科技的发展，元素化学的内容都可在资料上查到，甚至可通过电子数据库进行检索，就应该在“无机化学”教学安排中去除元素化学部分。但我们认为，现代化学中的许多新发现、新理论都与元素化学有关，缺少了这一部分，学生对自然界中存在的元素及其重要化合物的性质及反应规律缺乏一个总体的了解，就不能很好地认识在工农业、食品、能源、材料等领域中一些重要现象的本质，无法了解在这些领域中采用的与化学密切相关的新技术、新方法、新材料，更谈不上在这些领域中有所创新了。[1]此外，元素化学不断地渗透到其他各学科之中，产生了许多新的边缘学科，正在成为研究热点，如有机金属化合物化学、生物无机化学、固体无机化学、物理无机化学等。因此可以说元素化学在化学科学中处于基础地位，必须高度重视。

2.突出人本教育，培养创新型化学人才

高校的人才培养目标是培养综合素质高、有创新精神和个性发展的实用型人才，在教学中培养学生创新精神和实践能力是重中之重。要培养创新型人才，首先要在教学理念上确立以人为本的教学观，即以学生为教学过程中的主体，把人的培养作为教学目标。以往的教学是以知识继承为主，学生属于被动学习，但是学生不是装知识的布袋，教师也不是传授知识的机器。正如科学史学家朱克曼在访问了41位诺贝尔奖得主后总结的那样：这些获奖者之所以会获得成功，主要得益于从导师那里学到的发现科学真理的思想方法和工作方法，而不是从导师那里获得的实际知识。作为农业院校，许多教师所进行的科研活动都是与我国现代农业发展密切相关的。可以让学生一入学就进入一些教师的科研室，即使让学生洗试管和烧杯，看管一些反应，帮助教师做一些辅工作，对学生来说既是对动手能力的锻炼，也初步了解了基础化学知识与农业生产的密切联系，提高了学习兴趣，在潜移默化下对培养学生创新能力有一定促进作用。同时，我们在“无机化学”教学中将学科教育与培养学生自主成长相统一，尝试教学“学为主导、教为辅助、同步训练、综合复习”模式，注重课堂上的互动、知识与心灵的双向交流，尊重学生自主意识，注重学生个性化发展以及对学生意志品质、道德规范、素质全面的培养，使学生知识、能力、素质协调发展。

3.探索研究型教学模式，培养科学素养和综合能力

“自主研究”型人才培养符合全球经济一体化和信息化的要求。应该尝试由传统的单向知识传授的“教学型”模式向学习研究结合的“研究型”教学模式转化。可以通过优化教学内容、课堂提问、课堂讨论、课外阅读、课程小论文和参与教师科研活动等手段，鼓励学生积极思考，敢于提问，勇于创新。[2]此外，“无机化学”课程中体现前沿性、交叉性和应用性的内容可以尝试进行小组学习，即把学生分为若干小组，进行研究协作式学习。例如“配位化合物应用”一节，教师首先给出提纲，包括配合物应用领域（各小组任意选择，重点是农业领域）、案例说明、作用机理、发展前景等。学生通过查阅资料、协作讨论，最后在课堂上展示学习结果。这种学习方式不仅使学生巩固了配位化学基础知识，了解了配合物最新应用领域，还培养了他们综合解决问题的能力，增强了学生的独立意识、创新意识和合作意识，为后续课程以及今后从事的工作打下坚实的基础。

4.尝试绿色化学教育，增强环保意识

近些年，全球生态平衡破坏程度加剧，世界各国重大自然灾害频现，严重威胁到人类的永续生存，其中很多都是与化学反应或物质相关的。为了实现人类可持续发展战略目标，绿色化学教育已不仅仅是科研战线或化工战线的任务，化学教育战线承担着普及、宣传、教育、研究的重要任务。绿色化学是利用化学的技术与方法来降低或消除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生，使所设计的化学产品或过程与环境更加友好，是一门从源头上阻止污染的化学，是未来化学发展的方向。[3]“无机化学”是化学专业学生学习的第一门专业基础课，将绿色化学理念融入其中，使学生从大一开始就在潜移默化中受到绿色化学的教育，这对培养学生科学的环境观、资源观，提高他们的环保意识和责任感有相当大的意义。[4]结合农业院校特色，我们把食品添加剂、植物源绿色农药、反渗透海水淡化技术、超临界水的特性、有毒物质的处理等内容穿插于教学内容中，采用课堂讨论等多种教学方法与学生一起探讨我国“绿色农业”的现状、存在问题及发展前景，使他们逐步具备基本的“绿色”理念，能够适应21世纪农业发展的需要。

二、采用灵活多样的教学方法，提高教学质量

1.网络教学辅助课堂教学

随着计算机技术的发展，多媒体教学已成为必不可少的辅助教学手段。多媒体教学对于提高教学质量具有重要的作用，它克服了传统教学模式中的一些弊端，可以使教学内容更加丰富、形象和直观。此外，我们通过建设和使用“无机化学”网络课程，[5]把教学大纲、教学计划、教案、习题、多媒体课件、章节习题、模拟试题、在线自测等丰富多彩的内容材料上网开放，使学生不受时间空间限制，学习更加自由，突破只能上课听讲一种学习方法的限制，变被动为主动学习，有选择、有重点学习，充分调动学习积极性。网络教学平台不但实现教学资源共享，而且把传统的课堂从教室延伸到网络、图书馆、实验室，既扩展了教学时空，同时扩大了教育平台，为学生们自学提供了更为广阔的空间，实现了全方位、立体化、多视角的课程教学新模式。

2.多向交流提高课堂教学质量

课堂教学是大学教育的最基本途径，对大学生创新能力培养具有关键作用。在现行的课堂教学中，大多是教师对全班学生的单向交流，而教师对学生个体的交流以及学生间的交流则较少。学生在课堂教学中始终处于被动状态，没有真正以学习主体的姿态积极主动投入到课堂教学中去，学生的个性和创造性受到抑制。因此使用以师生共同的教学材料为载体，以对话为线索，以创造为主要活动方式的多向交流课堂教学模式是很有必要的。教师要在课前进行教学内容和互动手段的准备，而学生则要复习旧知识，扩大阅读面，对所学内容进行预习和初步思考。师生通过课堂上的语言互动，课堂下的在线答疑、博客等网络手段共同完成多向交流。多向交流教学方法可以提高学生的参与热情，使学生的身心重新返回课堂。

3.总结教学内容规律性，善用归纳和对比

“无机化学”内容庞杂，计算公式繁多而易混淆，元素化学部分缺乏系统性，要想在较短时间内让学生掌握，难度较大。因此在“无机化学”教学中要抓住重点和规律性的内容，并适时归纳和对比，使学生较好地掌握课程内容。例一，U、S、H和G四个状态函数及其变化量是化学热力学研究的重要内容，怎样记住状态函数的特征并与W和Q等过程量进行区分？可以通过口诀帮助学生记住规律，即“状态函数有特征，状态一定值一定，殊途同归变化等，周而复始变化零”。例二，“无机化学”的四大平衡其实都是化学平衡在不同体系溶液中的应用，都是以化学平衡常数来表示反应进行的程度，但针对每种不同体系的平衡特点，平衡常数有不同的含义，求解不同平衡体系各组分的浓度方法都各不相同，通过寻找共同规律，找出各自的特点，最终以图表的形式列出公式，使学生一目了然。例三，元素化学教学一定要以元素周期律为主线，抓住同周期、同主族元素的单质和化合物的性质递变规律。如对角线规则，含氧酸酸性，卤化物的水解性，氢化物的热稳定性及酸碱性等，学生能相对容易地掌握这些内容。此外非金属元素的含氧酸种类繁多，如磷的含氧酸包括H3PO4、H3PO3、H4P2O7、HPO3、H3PO2等，学生很容易混淆它们的名称，更不用谈掌握各自的性质了，因此我们在教学中让学生通过一些规律记忆，如“焦某酸”是两个正酸分子脱掉一分子水得到，“亚某酸”比某酸少一个氧原子，“偏某酸”比某酸少一分子水，“次某酸”中心原子氧化数为+1等，这样学生就能够准确写出各含氧酸的分子式。

4.利用化学史、生活实例及化学前沿知识激发学生学习兴趣

在教学中发现，学生对化学史，化学领域新进展、新成就，化学与日常生活的紧密联系抱有浓厚兴趣。为此，在“无机化学”教学中有意识强化了这些内容，例如讲授人们对原子结构的认知过程时，可向学生介绍从古希腊德谟克利特臆测原子的存在到现在可以通过扫描隧道显微镜看到实空间的原子排布，32岁的德布罗意因在博士论文中阐述了著名的物质波理论而成为第一个以学位论文获得诺贝尔奖金的学者，年仅28岁的丹麦物理学家玻尔与爱因斯坦等学术前辈的大论战促进了量子化学的发展等，使学生了解在科学的道路上总是充满荆棘，只有脚踏实地、勤奋工作、不畏艰险、锲而不舍，才能踏上成功之路。此外在讲授配位化合物的应用时可延伸出与配位化学联系密切的人体微量元素与健康、抗癌药物顺铂的作用机理；在酸碱反应中介绍血液的pH值与人体健康的关系，土壤pH对农作物种植的影响；在沉淀反应中介绍含氟牙膏的奇妙作用；在氧化还原中介绍燃料电池、电解制氢等新型能源技术；在卤素中介绍感光材料、阻燃材料等的应用；在碳族元素中介绍C60的结构及原子簇的概念、温室效应和全球气候变暖对农业生产的巨大影响等。通过这些实例分析和深入浅出的讲解，既满足了青年人对化学世界的好奇心，又拓宽了他们的知识面，教学效果很好。

三、结束语

新的教学理念和方法在东北农业大学应用化学专业“无机化学”理论教学中已实施5 年，取得了一些成效：充分调动了学生学习的主观能动性，激发了学生的学习热情和创新欲望，促进了创新思考；培养了学生自主学习、团结协作的能力，后学课程教师普遍反映学生分析问题、解决问题的能力显著提高。

参考文献：

[1]姚天明，等.工科无机化学教学目标与教学改革初探[J].大学化学，2001，16（3）：26-27.

[2]宋继梅，等.优化课程体系培养创新人才[J].大学化学，2009，24

（5）：42-45.

[3]胡明星，宿辉.绿色化学理念在高等化学教育中的融入[J].黑龙江高教研究，2009，（7）：175-176.

[4]王自军.探讨无机化学教学过程中的绿色教学[J].化工高等教育，2009，（4）：81-84.

[5]东北农业大学-无机化学[EB/OL].http：//202.118.167.91/dahua/kcsz/wjhx/default.asp.