近化學(xué)類專業(yè)無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材建設(shè)研究

薛斌

摘要：選擇近十年出版的8部各具特色的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材進(jìn)行了分析。對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、滴定分析、儀器分析和元素及其化合物等內(nèi)容的處理方式進(jìn)行了比較。據(jù)此提出了針對(duì)新教材編寫和課程改革的建議和思考。

關(guān)鍵詞：近化學(xué)類專業(yè)；無(wú)機(jī)及分析化學(xué)；教材建設(shè)；課程改革

近化學(xué)類專業(yè)包括生物、材料、環(huán)境、制藥、食品、地質(zhì)、紡織、農(nóng)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)等多個(gè)專業(yè)，涵蓋面極其廣泛，其專業(yè)發(fā)展方向與化學(xué)學(xué)科密切相關(guān)，因此需要在本科階段夯實(shí)化學(xué)基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)及分析化學(xué)是面向近化學(xué)類專業(yè)開設(shè)的第一門化學(xué)基礎(chǔ)課程，具有銜接中學(xué)化學(xué)舊知識(shí)和開拓大學(xué)化學(xué)新視野的紐帶作用，其重要性不言而喻。然而，當(dāng)前的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教學(xué)普遍存在困境，主要體現(xiàn)在課程內(nèi)容龐雜、學(xué)時(shí)壓縮嚴(yán)重、學(xué)生基礎(chǔ)薄弱與參差不齊、教學(xué)效果欠佳等多個(gè)方面。因此，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式亟待改革。教材是一門課程的基本載體，是教師授課和學(xué)生課內(nèi)外學(xué)習(xí)的重要依托。探索無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的改革途徑，必須重視無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材的建設(shè)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高等化學(xué)教材建設(shè)呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)，大量各具特色的無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材不斷涌現(xiàn)，但是在使用過(guò)程中仍會(huì)發(fā)現(xiàn)存在需要改進(jìn)之處。為了研究當(dāng)前無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材的特征，為無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程改革以及新教材建設(shè)提供參考，筆者選擇了8部代表性的教材進(jìn)行了分析。

一、教材概況

本文選擇的8部無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材，出版時(shí)間跨度為2005-2016年，涵蓋專業(yè)類型包括生物類、農(nóng)學(xué)類、工學(xué)類和應(yīng)用型，適用對(duì)象分別包括綜合性大學(xué)、農(nóng)業(yè)類大學(xué)、工科類大學(xué)和應(yīng)用型大學(xué)，一定程度上反映了當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校無(wú)機(jī)及分析化學(xué)教材（以下簡(jiǎn)稱“教材”）的整體風(fēng)貌。表1列舉了這8部教材的基本信息及主要特點(diǎn)。

通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，從體量上來(lái)看，生物類和工學(xué)類教材較為龐大，農(nóng)學(xué)類和應(yīng)用型教材壓縮明顯，這在一定程度上反映了人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的差異，也體現(xiàn)出了因材施教的原則。從內(nèi)容框架上來(lái)看，各教材均涵蓋了化學(xué)熱力學(xué)初步、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、四大平衡、定量分析概述、化學(xué)分析等內(nèi)容，不同程度地涉及了分散系統(tǒng)、儀器分析、元素及其化合物等內(nèi)容。各教材還出現(xiàn)了反映化學(xué)學(xué)科發(fā)展歷史和前沿以及與日常生活相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，增強(qiáng)了教材的趣味性、可讀性和時(shí)代感。此外，不少教材還根據(jù)各專業(yè)需求，增加了反映專業(yè)特色的內(nèi)容，如生物類的生命科學(xué)特色，農(nóng)學(xué)類的農(nóng)業(yè)特色等。

二、對(duì)幾類內(nèi)容處理方式的比較

大多數(shù)教材對(duì)分散系統(tǒng)、化學(xué)熱力學(xué)初步、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡和四大平衡等內(nèi)容的取材和論述大同小異，因此不再贅述。下面僅針對(duì)差異較大的四個(gè)方面展開比較。

1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)

物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)理論涉及了原子核物理學(xué)和量子力學(xué)等學(xué)科內(nèi)容，較為抽象。在大一階段，即使是對(duì)化學(xué)類專業(yè)來(lái)說(shuō)，物質(zhì)結(jié)構(gòu)歷來(lái)也是教師難教、學(xué)生難學(xué)的課程內(nèi)容。對(duì)近化學(xué)類專業(yè)而言，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的教學(xué)要求很顯然不應(yīng)簡(jiǎn)單等同于化學(xué)類專業(yè)。目前的教材中對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容的取舍差異比較明顯，生物類和工學(xué)類介紹較多，包括了價(jià)層電子對(duì)互斥理論、金屬鍵理論、分子軌道理論、晶體場(chǎng)理論、晶體結(jié)構(gòu)、軟硬酸堿理論等內(nèi)容；而農(nóng)學(xué)類和應(yīng)用型介紹較少，如配合物價(jià)鍵理論、酸堿電子理論列為選學(xué)或者不涉及。筆者認(rèn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)相關(guān)理論表面看來(lái)與近化學(xué)類專業(yè)的距離比較遙遠(yuǎn)，而對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維模式和現(xiàn)代化學(xué)意識(shí)卻是很有必要的，對(duì)學(xué)生開闊眼界、提升學(xué)習(xí)能力也是有幫助的。因此，農(nóng)學(xué)類和應(yīng)用型的教材加強(qiáng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)部分是值得考慮的。

2.滴定分析

建立在四大平衡基礎(chǔ)上的四大滴定法是無(wú)機(jī)化學(xué)原理在化學(xué)分析中的重要應(yīng)用，歷來(lái)是無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程的重點(diǎn)內(nèi)容。在處理方式上，大多數(shù)教材將四大滴定法分別列在四大平衡之后，展開分別論述，涉及內(nèi)容包括指示劑、滴定曲線制作和誤差分析等。這樣處理的益處是突出了平衡和滴定的聯(lián)系，使學(xué)生易于接受。然而，不利之處是造成了滴定分析在整本教材中所占比例過(guò)大，某種程度上有“半壁江山”的感覺，使得其他部分的內(nèi)容拓展受到了限制。不難發(fā)現(xiàn)，四大滴定在化學(xué)思維模式上具有相似之處。因此，部分教材將四大滴定整合為一章內(nèi)容，一方面可以使學(xué)生對(duì)滴定分析產(chǎn)生系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，另一方面壓縮了教材體量。

3.儀器分析

對(duì)儀器分析部分的處理分三種情況。一種是不涉及儀器分析，于是教材命名為《無(wú)機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析》；另一種是針對(duì)某些儀器分析方法進(jìn)行較為詳細(xì)的論述，如分光光度法、電勢(shì)分析法、比色法等；第三種情況是對(duì)儀器分析按照光譜法、色譜法、電分析法等類型進(jìn)行簡(jiǎn)述。其中農(nóng)學(xué)類教材把針對(duì)個(gè)別方法的詳述和多種方法的簡(jiǎn)述結(jié)合了起來(lái)。除了以上的差異外，一個(gè)較為普遍的傾向是，與無(wú)機(jī)化學(xué)和化學(xué)分析部分相比，各教材中儀器分析內(nèi)容普遍較少，這可能與近化學(xué)類專業(yè)多在后續(xù)課程中開設(shè)有儀器分析有關(guān)。

4.元素及其化合物

從篇幅上來(lái)看，各教材針對(duì)元素部分的介紹具有明顯差異。有些教材對(duì)元素部分進(jìn)行了簡(jiǎn)述；有些教材的元素部分以閱讀材料形式出現(xiàn)，供學(xué)生自學(xué)；有些教材對(duì)元素部分介紹較多，但也有區(qū)別，如側(cè)重介紹主族元素、分區(qū)展開詳述、主副族兼顧。對(duì)學(xué)生而言，中學(xué)階段重點(diǎn)學(xué)習(xí)了主族元素，副族元素涉及相對(duì)較少。從這個(gè)角度來(lái)看，大學(xué)階段應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)副族的介紹，進(jìn)一步拓寬學(xué)生視野。此外，在介紹了物質(zhì)結(jié)構(gòu)相應(yīng)理論之后，更應(yīng)該體現(xiàn)學(xué)以致用的精神，把元素及其化合物的性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來(lái)，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識(shí)，這也是元素部分內(nèi)容的另一作用。

三、對(duì)教材建設(shè)的建議

1.精簡(jiǎn)滴定分析內(nèi)容

滴定分析是經(jīng)典的化學(xué)分析方法，有著150年以上的歷史。在基礎(chǔ)階段學(xué)習(xí)滴定分析的理論和應(yīng)用對(duì)于訓(xùn)練近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的化學(xué)思維方式具有重要作用。從實(shí)踐上來(lái)看，近年來(lái)隨著分析科學(xué)的迅速發(fā)展，滴定分析逐漸被操作更加便捷、測(cè)量精度更高的儀器分析方法所替代。然而，目前通行的大多數(shù)教材仍然用大量篇幅對(duì)滴定分析加以重點(diǎn)介紹，在課時(shí)有限的情況下，這種做法是值得商榷的。因此，在保留滴定分析的同時(shí)，精簡(jiǎn)、整合其內(nèi)容是大勢(shì)所趨，目前有些教材將四大滴定整合為一章是值得借鑒的。endprint

2.加強(qiáng)元素及其化合物介紹

區(qū)別于化學(xué)化工類專業(yè)的無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)，近化學(xué)類專業(yè)在無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程中涉及元素及其化合物的內(nèi)容普遍較少，造成的結(jié)果是近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生對(duì)元素及其化合物知識(shí)的掌握僅限于中學(xué)水平，甚至有所弱化。然而，隨著學(xué)科交叉日益凸顯，元素及其化合物知識(shí)的缺乏會(huì)嚴(yán)重影響近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用甚至阻礙其職業(yè)生涯向高層次發(fā)展。因此，在教材中以適當(dāng)?shù)姆绞浇榻B元素及其化合物的相關(guān)內(nèi)容就顯得尤為重要。由于教材篇幅的限制，有選擇地、系統(tǒng)化地介紹元素部分是編者的必然選擇。此外，注重介紹重要化合物的實(shí)際應(yīng)用，也可以開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.突出概述化學(xué)基本原理和俯瞰化學(xué)學(xué)科全貌的功能

化學(xué)學(xué)科作為物質(zhì)科學(xué)的中心，其輻射作用是巨大的。作為大學(xué)階段第一門化學(xué)基礎(chǔ)課，無(wú)機(jī)及分析化學(xué)對(duì)于近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生產(chǎn)生的影響不應(yīng)局限于“化學(xué)學(xué)科對(duì)其專業(yè)而言有什么用處”這樣的視角。很顯然，我們無(wú)法精準(zhǔn)預(yù)測(cè)未來(lái)各學(xué)科的發(fā)展態(tài)勢(shì)，我們能做到的是培養(yǎng)學(xué)生具備以化學(xué)視角和宏大格局獲取知識(shí)的能力。因此，在教材中體現(xiàn)更多宏觀的化學(xué)基本原理和化學(xué)思維模式顯得更為重要。此外，目前教材中尚缺乏俯瞰化學(xué)學(xué)科全貌的內(nèi)容，如何凝練相關(guān)內(nèi)容會(huì)是編寫者面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

4.壓縮教材體量，體現(xiàn)發(fā)散式思維和自主學(xué)習(xí)導(dǎo)向

減少理論課學(xué)時(shí)、加大實(shí)驗(yàn)課學(xué)時(shí)、留給學(xué)生更多課外自主學(xué)習(xí)時(shí)間是大勢(shì)所趨。因此，目前的教材體量仍需進(jìn)一步壓縮。我們無(wú)法在有限的教材容量中窮盡全部重要的知識(shí)，那就要果斷地放棄面面俱到的教材編寫模式，在教材中給學(xué)生發(fā)揮其想象力、激發(fā)其自主學(xué)習(xí)動(dòng)力留下空間。然而，哪些內(nèi)容該壓縮？哪些內(nèi)容可以壓縮？如何設(shè)問來(lái)體現(xiàn)發(fā)散式思維？是值得我們考慮的。很顯然，按照這種思路編寫的教材將是“顛覆”式的，勢(shì)必需要經(jīng)過(guò)一個(gè)長(zhǎng)期的摸索過(guò)程。

5.重新考慮近化學(xué)類專業(yè)化學(xué)基礎(chǔ)課體系分工

當(dāng)初將無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)整合為一門課程的動(dòng)因是為了壓縮學(xué)時(shí)、提高效率，前提是無(wú)機(jī)化學(xué)中四大平衡與化學(xué)分析中四大滴定法密切相關(guān)。根據(jù)上述提到的精簡(jiǎn)滴定分析內(nèi)容的建議，另外考慮到近化學(xué)類專業(yè)大多在后續(xù)課程中開設(shè)有儀器分析課程，完全有理由重新考慮化學(xué)基礎(chǔ)課體系的分工，即將無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程重新拆分為無(wú)機(jī)化學(xué)和分析化學(xué)，無(wú)機(jī)化學(xué)介紹基本化學(xué)原理和元素及其化合物知識(shí)，分析化學(xué)概述分析科學(xué)全貌、簡(jiǎn)介定性分析和定量化學(xué)分析、重點(diǎn)介紹儀器分析。特別是將定性分析、定量化學(xué)分析和儀器分析整合為分析化學(xué)課程將會(huì)更有利于學(xué)生建立起完整的分析科學(xué)思維模式。

四、思考

信息化時(shí)代的新技術(shù)層出不窮，在改變?nèi)祟惿a(chǎn)和生活方式的同時(shí)也深刻地影響著高等教育的教與學(xué)。經(jīng)過(guò)過(guò)去十幾年的發(fā)展，大學(xué)的授課方式已經(jīng)逐漸由“粉筆+課本”的形式轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸嗝襟w+課件”，多媒體技術(shù)已經(jīng)徹底改變了大學(xué)課堂教學(xué)形式?，F(xiàn)在，已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及未來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將會(huì)如何影響大學(xué)課堂？這給我們帶來(lái)了極大的想象空間，同時(shí)也蘊(yùn)含著極大的挑戰(zhàn)。面對(duì)這種情況，未來(lái)我們是否仍然有必要編寫“封閉”式的、“圣經(jīng)”式的教材？是否可以在教材內(nèi)容上適當(dāng)“留白”，以給學(xué)生更多發(fā)揮想象力的機(jī)會(huì)？

微博、朋友圈、訂閱號(hào)充斥著網(wǎng)絡(luò)，成為了當(dāng)前我們獲取信息的重要方式，傳統(tǒng)的紙質(zhì)閱讀模式日漸式微。而對(duì)于近化學(xué)類專業(yè)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)而言，紙質(zhì)教材似乎還無(wú)法被完全取代，那么新的教材如何與“碎片化閱讀”和“讀圖時(shí)代”對(duì)接？如何使用生動(dòng)活潑的形式使學(xué)生更容易接受略顯枯燥的教學(xué)內(nèi)容？

大規(guī)模開放在線課程（MOOC）的出現(xiàn)很大程度上改變了當(dāng)前教育的格局，拉平了不同地域、不同身份、不同基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)者的差異，為每一位學(xué)習(xí)者提供了便捷靈活的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，與此同時(shí)也帶來(lái)了對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的沖擊。新的教材如何應(yīng)對(duì)MOOC時(shí)代的到來(lái)？新的教材通過(guò)什么形式輔助MOOC學(xué)習(xí)？

以上一些思考，目前似乎無(wú)法得到確切答案，但是希望能夠?qū)ν杏兴鶈l(fā)。

[項(xiàng)目資助：上海海洋大學(xué)公共化學(xué)課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目，“三?！比瞬庞?jì)劃和2015年度中華農(nóng)業(yè)科教基金教材建設(shè)研究項(xiàng)目（NKJ201503001）]

[責(zé)任編輯：余大品]endprint