制藥工程專業(yè)無機化學課程教學的思考與探索

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(湖北大學 化學化工學院，湖北 武漢 430062)

無機化學是制藥工程專業(yè)學生學習的第一門基礎必修課程，對于學生專業(yè)思維的培養(yǎng)，以及在幫助學生順利從高中應試教育過渡到大學自主學習的過程中起著重要的作用，是實現(xiàn)高素質(zhì)、能力型、工程化創(chuàng)新型復合交叉人才培養(yǎng)目標的基礎。無機化學的授課對象為剛進入大學校園的新生，學生基礎參差不齊，對本專業(yè)的辦學目標及職業(yè)發(fā)展前景比較迷茫，加上學習內(nèi)容的深度及廣度大幅度增加，學生很容易產(chǎn)生學習動力不足、興趣缺乏、自主學習能力弱等現(xiàn)象。根據(jù)制藥工程專業(yè)的要求及特點，我們對無機化學的教學從三個方面即緒論“第一課”、課程內(nèi)容安排、教學模式進行了探索和實踐，以培養(yǎng)學生學習興趣、自主學習的能力及創(chuàng)新思維。

1 緒論“第一課”，注重學生化學思維的培養(yǎng)

作為先導課的無機化學緒論課，起著介紹課程的學科地位和教材主要內(nèi)容的主導作用。緒論“第一課”不僅要介紹化學的定義、研究對象、研究范圍以及化學在自然學科中的地位，引導學生清晰的認識無機化學這門基礎課程，使其對學習內(nèi)容、學習方法等有一個全方位的了解[1]，而且還要重點結合該學科發(fā)展的前沿及科學史，通過實例介紹化學在制藥領域的一些貢獻和已經(jīng)取得的重要成就，說明化學與制藥間存在著非常密切的關系，使學生充分認識到制藥專業(yè)對于人類健康和社會發(fā)展所作出的巨大貢獻，以提高學生對該專業(yè)的熱愛。如引入一線抗瘧藥青蒿素類藥物的發(fā)展歷程，首先介紹2015年10月，屠呦呦因為發(fā)現(xiàn)了一種可以顯著降低瘧疾患者死亡率的藥物青蒿素，從而成為世界首位獲得諾貝爾醫(yī)學獎的中國科學家。青蒿素類藥物的發(fā)現(xiàn)和應用不僅挽救了全球數(shù)百萬人的生命，而且促進了其他科學領域的發(fā)展。青蒿素化學結構非常復雜，在天然植物中含量極低，很難直接提取，從而促進了人工合成青蒿素領域的研究；而化學合成的低效率限制了青蒿素的應用，又促進了青蒿素合成生物學的發(fā)展。目前科學家現(xiàn)在已經(jīng)可以成功地將青蒿素的生物合成酶基因克隆到酵母中，生成半合成的青蒿素。此外靶向抗癌藥物的前沿研究及應用等也都是很好的例子。通過這些實例的介紹不僅可以使枯燥的緒論課變的生動、活潑，還可以使學生認識到化學學科在制藥領域的重要性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，逐步培養(yǎng)、提高學生的專業(yè)思想和綜合素質(zhì)。

2 圍繞培養(yǎng)目標，優(yōu)化教學內(nèi)容，引入案例拓寬學生的知識面

2.1 根據(jù)學生特點，模塊化、層次分明的安排教學內(nèi)容

無機化學課程是高等院?；瘜W、化學工程與工藝、應用化學等與化學相近的本科生必修的第一門專業(yè)課，并開設在一年級第一學期，其在整個化學相關課程的學習中所處的地位是非常重要的，既需要銜接高中所學的化學基礎知識用，還要系統(tǒng)學習化學動、熱力學基礎、化學平衡、物質(zhì)的結構及元素化學等為后續(xù)的物理化學、分析化學等專業(yè)課程的學習打好理論和實踐基礎[2]。因此根據(jù)湖北大學制藥工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，針對大一新生化學基礎不均衡的特點，無機化學教學團隊首先在全年級各專業(yè)采取問卷調(diào)查的形式初步了解學生高中所掌握的化學知識，例如2017級制藥工程專業(yè)共有40名學生，僅一名學生選修了原子及分子結構，其他39名學生在高中階段均選修了有機化學相關內(nèi)容。因此我們調(diào)整了《無機化學》教材的48學時內(nèi)容，首先系統(tǒng)講述學生在高中階段有所接觸的、易懂的酸與堿、溶解與沉淀、氧化與還原三章化學平衡的知識，重點加強學生對影響化學平衡移動因素的理解及定量計算；第二階段內(nèi)容為物質(zhì)的結構部分即原子結構、分子結構、配位化合物；第三階段在掌握物質(zhì)結構基礎知識的支撐下學習元素化學及周期率。此循序漸進、模塊化教學內(nèi)容的安排使學生在有限學時數(shù)的情況下，掌握一般無機化學問題的理論分析和相關計算。

2.2 立足專業(yè)特點，結合“接地氣”案例豐富教學內(nèi)容

無機化學的內(nèi)容包括化學基本原理及元素無機化學，學生在學習的過程中普遍反映內(nèi)容比較枯燥，對于比較抽象的原子及分子結構部分的內(nèi)容則更難以理解。據(jù)統(tǒng)計，學生因為對化學或本專業(yè)特點的不了解，申請轉專業(yè)的現(xiàn)象尤為嚴重，因此為了激發(fā)學生的學習興趣，引導學生自主學習、增強其分析及解決問題的能力，及培養(yǎng)其專業(yè)素養(yǎng)。在教學環(huán)節(jié)中，筆者引入了實際案例，通過設疑、鼓勵學生查閱資料、討論等方式理解、強化所學理論知識。例如在講述第一章滲透壓的知識點時，先布置課外作業(yè)： ①請大家查閱臨床上經(jīng)常使用的葡萄糖及氯化鈉溶液的濃度分別為多少？為什么？② 反滲透是目前較為先進的分離技術，已被廣泛應用于制藥行業(yè)，進行純化、分離不同的物質(zhì)，請查閱文獻了解其工作的基本原理。新課開始前，花大約10分鐘的時間請同學們各抒己見，相互啟發(fā)及引導，最后根據(jù)討論結果引出滲透壓的概念及相關計算。諸如此類的與制藥相關的、“接地氣”的應用實例，不僅豐富、拓寬了學生的知識面，而且激發(fā)了學生學習理論知識的興趣，明白了制藥工程專業(yè)在實際生活中的重要性，為樹立其專業(yè)思想起到了積極的作用。

3 多元化的教學模式

當前形勢下，高中階段老師普遍采用應試教育方式，主要通過題海戰(zhàn)術來掌握和消化所學的內(nèi)容，而大學課程的特點是內(nèi)容多、廣、深，很顯然“填鴨式”的教學模式已不適用于大學階段的學習。采用啟發(fā)式的教學方法以引導學生學會歸納、總結知識，培養(yǎng)學生自主學習的能力，是非常有必要的。除此之外，在參考、借鑒同行優(yōu)秀的經(jīng)驗基礎之上，我們通過探索、實踐在各專業(yè)的無機化學教學中采取了多元化的教學模式使課堂更加動感、活潑，增強了師生之間的交流互動，并培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。

3.1 充分應用多媒體輔助技術使內(nèi)容動感

隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，充分應用信息技術手段在大學教學課堂中已成為普遍現(xiàn)象。多媒體輔助教學不僅能增大課堂容量、提高教學效率[3]，還能讓教學內(nèi)容變得動感，可調(diào)動學生的學習激情，有助于學生在輕松的氛圍中主動學習知識。例如，在物質(zhì)的結構相關章節(jié)的講述中，采用動畫或立體模型展示分子的結構、分子形成過程中的能量變化問題，以及軌道的雜化與成鍵等，讓學生更加直觀的了解原子、分子結構的相關理論，使抽象的知識形象化、動感化。元素部分的講解中，多使用flash動畫制作的元素性質(zhì)實驗，引導學生觀察實驗現(xiàn)象、提出問題、引入新課，最后找到解釋現(xiàn)象的相關原理。如 Ag+配合物的知識點，首先多媒體顯示Ag+與Cl-的反應，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，然后依次加入NH3·H2O、Br-、Na2S2O3、I-及CN-，引導學生詳細描述實驗現(xiàn)象，設疑、討論，最后引出問題：根據(jù)此實驗是否可以通過由AgCl、AgBr、AgI的Ksp大小計算比較[Ag(NH3)2]+、[Ag(S2O3)2]3-、[Ag(CN)2]-三種配離子的穩(wěn)定平衡常數(shù)的大小？課堂效果顯示學生對化學實驗現(xiàn)象的變化非常感興趣，能夠積極主動的思考問題并尋找答案，自己歸納總結Ag+配合物的相關知識。此教學方法也在一定程度上活躍了課堂氣氛、使元素化學的學習不再枯燥。

3.2 微課平臺教學

網(wǎng)絡信息時代下，“幕課”、“微課”的建設及應用已成為教育領域的新元素。所謂幕課、微課即利用網(wǎng)絡平臺如微信公眾號等向學生傳授學科知識，學生通過平臺進行學習、溝通交流及問題討論等[4]。師生不受時間與地點的限制，實現(xiàn)互動，教師也可通過平臺對學生進行答疑[4]。幕課最大的優(yōu)點即具有開放性，無機化學教學團隊的骨干教師在?；鸬闹С窒陆⒘宋⒄n平臺[5]，將工科專業(yè)的無機化學重難點內(nèi)容錄制成短小視頻上傳至平臺，彌補了課堂教學由于學時數(shù)限制而無法深入強化學習內(nèi)容的缺陷，使學生在課外能夠反復的觀看、學習、思考以理解知識點。此外微信平臺中還加入了易錯習題的解答，化學視野、開放試驗及學習交流等板塊，學生可根據(jù)自己的興趣進入相應的板塊學習，并在“學習交流”板塊進行提問、交流和討論，教師也可在平臺上對學生進行答疑。實踐結果表明，微課教學彌補了傳統(tǒng)無機化學教學的不足，激發(fā)了學生的學習興趣，對學生自學能力及創(chuàng)新思維的培養(yǎng)有很大的幫助。

4 結論

針對制藥工程的培養(yǎng)目標和專業(yè)特點，在無機化學緒論“第一課”中引入與制藥發(fā)展相關的案例，使學生認識到化學學科在制藥領域的重要性；調(diào)查學生高中階段的知識結構，有導向性的、模塊化的安排教學內(nèi)容，結合與制藥相關的、“接地氣”的應用實例，豐富、拓寬學生的知識面；充分利用多媒體輔助及微課等多元化的教學方式，彌補了傳統(tǒng)無機化學教學的不足。這些探索與改革的實施在提高制藥工程專業(yè)學生自主學習能力，培養(yǎng)其專業(yè)興趣、科學思維及創(chuàng)新能力等方面都起到了積極的作用。