壓縮學(xué)時(shí)背景下無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)改革

劉海燕，代小平，張瑛，宋衛(wèi)余，張楠

1中國(guó)石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院，北京 102249

2中國(guó)石油大學(xué)(北京)新能源與材料學(xué)院，北京 102249

3中國(guó)石油大學(xué)(北京)理學(xué)院，北京 102249

無(wú)機(jī)化學(xué)是化學(xué)、化工類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生必修的四大專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一[1]。目前，中國(guó)石油大學(xué)(北京)為化工與制藥類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科生設(shè)置的無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)與分析化學(xué)一起，課程名稱(chēng)為“無(wú)機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)”，為純理論課教學(xué)，總學(xué)分4.5學(xué)分，總學(xué)時(shí)72學(xué)時(shí)，其中，無(wú)機(jī)化學(xué)60學(xué)時(shí)，分析化學(xué)12學(xué)時(shí)。隨著我國(guó)高等教育改革的深入進(jìn)行，要求加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。為此，本校擬在教學(xué)目標(biāo)不降低的前提下將無(wú)機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)由72學(xué)時(shí)壓縮至64學(xué)時(shí)，且更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識(shí)面的拓寬和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。因此，無(wú)機(jī)化學(xué)的教學(xué)學(xué)時(shí)由60學(xué)時(shí)壓縮至52學(xué)時(shí)，為此無(wú)機(jī)化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法均需要做出相應(yīng)的調(diào)整。

此外，隨著我國(guó)新一輪中學(xué)化學(xué)教育的改革與推進(jìn)，許多傳統(tǒng)的“無(wú)機(jī)化學(xué)”內(nèi)容，包括Hess定律、熱化學(xué)方程式、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、弱電解質(zhì)的解離平衡、化學(xué)反應(yīng)速率等化學(xué)基礎(chǔ)理論以及核外電子能級(jí)、多電子原子的核外電子排布甚至元素周期律、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、雜化軌道理論等結(jié)構(gòu)化學(xué)的部分內(nèi)容均出現(xiàn)在中學(xué)化學(xué)的選修課本中[2,3]。這一方面造成了由于我國(guó)地域遼闊，各地高中所選修的化學(xué)內(nèi)容不盡相同而帶來(lái)的大一本科生化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊、甚至相差較大的問(wèn)題；另一方面，學(xué)生雖然在中學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)某些無(wú)機(jī)化學(xué)的相關(guān)概念或理論，但受到中學(xué)化學(xué)的教學(xué)特點(diǎn)以及中學(xué)生認(rèn)知水平的限制，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)概念和理論的時(shí)候，只知其然，不知其所以然，所學(xué)到的知識(shí)呈“碎片化”，學(xué)生不能從廣度和深度上系統(tǒng)把握無(wú)機(jī)化學(xué)的整體脈絡(luò)[4.5]。因此，調(diào)整無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、改革教學(xué)方法，幫助學(xué)生把握無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)整體脈絡(luò)，是在壓縮學(xué)時(shí)背景下，提高無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)水平的要求。

綜上所述，本文的目的是在學(xué)時(shí)壓縮的背景下，考慮中學(xué)化學(xué)課程改革情況，適應(yīng)高等教育對(duì)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)的要求，適當(dāng)調(diào)整、拓寬和深化無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，使學(xué)生掌握更深、更廣的無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)，建立無(wú)機(jī)化學(xué)整體架構(gòu)；并基于成果導(dǎo)向教育(Outcome Based Education, OBE)理念，開(kāi)拓學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，幫助學(xué)生建立“知識(shí)-能力”一體化的學(xué)習(xí)理念。

1 無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整、拓寬和深化

無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整原則是刪除或弱化無(wú)機(jī)化學(xué)中與中學(xué)化學(xué)重復(fù)內(nèi)容的教學(xué)，深化、拓寬無(wú)機(jī)化學(xué)基本概念、基礎(chǔ)理論教學(xué)并梳理它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)脈絡(luò)和整體框架。為此，打破傳統(tǒng)的四大平衡體系，將整個(gè)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)以化學(xué)平衡概念為核心劃分為五個(gè)模塊(如圖1所示)，并針對(duì)不同的模塊，適度刪減、弱化、拓寬或深化部分教學(xué)內(nèi)容。五個(gè)模塊分別為化學(xué)基礎(chǔ)理論模塊，包括化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)；溶液中的離子平衡模塊，包括酸堿平衡、沉淀溶解平衡和配位平衡；氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)平衡模塊；物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊以及元素化學(xué)模塊。

圖1 無(wú)機(jī)化學(xué)5個(gè)模塊及其關(guān)系圖

“化學(xué)基礎(chǔ)理論”模塊：在充分了解高中化學(xué)所教授知識(shí)的基礎(chǔ)上，刪除熱化學(xué)方程式部分，增加相應(yīng)公式的推導(dǎo)，使學(xué)生牢固建立起“化學(xué)平衡”這一核心概念；將化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本概念、基礎(chǔ)理論的教學(xué)由高中階段的對(duì)基本概念、基礎(chǔ)理論的簡(jiǎn)單記憶和理解轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合應(yīng)用其基本原理分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力培養(yǎng)上來(lái)。本模塊由原來(lái)的19學(xué)時(shí)壓縮至16學(xué)時(shí)。

以Hess定律的應(yīng)用為例。Hess定律對(duì)于計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)具有重要的意義。對(duì)于任一化學(xué)反應(yīng)，其發(fā)生的條件不同，熱效應(yīng)也不相同。在熱力學(xué)上分別用摩爾反應(yīng)焓變和摩爾反應(yīng)熱力學(xué)能變來(lái)表示反應(yīng)在等壓和等容條件下的熱效應(yīng)。在大部分無(wú)機(jī)化學(xué)教材中，都給出了化學(xué)反應(yīng)的等壓反應(yīng)熱和等容反應(yīng)熱之間的關(guān)系式(如式(1))。但該式的推導(dǎo)過(guò)程及其適用條件未給出，造成學(xué)生對(duì)公式的應(yīng)用存在疑惑。因此，增加等壓反應(yīng)熱和等容反應(yīng)熱之間關(guān)系的推導(dǎo)，可使學(xué)生深入理解Hess定律在研究不同條件(等壓或等容)下化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)時(shí)的具體應(yīng)用。

具體推導(dǎo)過(guò)程如下[6]：

考慮任一等溫條件下的化學(xué)反應(yīng)，建立如圖2所示的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。

圖2 等溫條件下的化學(xué)反應(yīng)

(i) 該反應(yīng)由反應(yīng)物(T,p1,V1) (始態(tài))經(jīng)過(guò)一步等溫等壓反應(yīng)到生成物(T,p1,V2) (終態(tài))，如圖2反應(yīng)路徑A，此時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)熱即為等壓反應(yīng)熱 ΔrHm；

最后，小微企業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)充足的資金支持，銀行等金融機(jī)構(gòu)要轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)理念，結(jié)合當(dāng)下大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的時(shí)代潮流，為小微企業(yè)提供更為便捷的金融服務(wù)，解決小微企業(yè)發(fā)展的資金限制，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，合作共贏。

(ii) 該反應(yīng)也可以由反應(yīng)物(T,p1,V1)先經(jīng)過(guò)一步等溫等容反應(yīng)a到生成物(T,p2,V1) (中間態(tài))，再經(jīng)過(guò)一步等溫過(guò)程b到生成物(T,p1,V2)，如圖2反應(yīng)路徑B。根據(jù)Hess定律，此反應(yīng)路徑下反應(yīng)的等壓反應(yīng)熱為

(iv) 反應(yīng)路徑B中的步驟b為一等溫物理變化過(guò)程。分兩種情況討論：① 對(duì)于理想氣體，由于一定量理想氣體的焓只是溫度的函數(shù)，由此得出ΔHb= 0；② 而對(duì)于非氣體，由于物理變化的焓變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于化學(xué)反應(yīng)的焓變，故此時(shí)可以認(rèn)為ΔHb≈0。

綜上所述，即可以得到化學(xué)反應(yīng)等壓反應(yīng)熱和等容反應(yīng)熱之間有如式(1)所示的關(guān)系。

“溶液中的離子平衡”模塊：拓寬酸堿理論的教學(xué)，弱化一元弱酸/弱堿的解離平衡的相關(guān)計(jì)算，重點(diǎn)講授二元弱酸、鹽的水解以及緩沖溶液及其pH的計(jì)算和應(yīng)用；弱化溶解度和溶度積的換算，強(qiáng)化利用溶度積規(guī)則討論沉淀的次序以及沉淀的轉(zhuǎn)化等；強(qiáng)化配位平衡的計(jì)算；除此之外，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，加強(qiáng)與實(shí)際科研和工業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系。本模塊由原來(lái)的12學(xué)時(shí)壓縮至10學(xué)時(shí)。

對(duì)于學(xué)生知識(shí)面的拓寬，如酸堿理論的教學(xué)除了使學(xué)生深刻理解在中學(xué)和大學(xué)階段涉及到的Arrhenius電離理論、Br?nsted-Lowry酸堿質(zhì)子理論以及Lewis酸堿電子理論外，適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)文獻(xiàn)查閱、開(kāi)展大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目等手段，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)和了解Ingold-Robinson親電-親核試劑理論、Lux-Flood氧離子理論、LUMO-HOMO軌道理論、軟硬酸堿理論等其他酸堿理論，以拓寬學(xué)生視野；并通過(guò)分析實(shí)際工業(yè)過(guò)程，如流化催化裂化、烷基化中所用的固體酸Y、ZSM-5分子篩等以及液體酸如硫酸、離子液體等的酸性質(zhì)，理解各類(lèi)酸堿理論在實(shí)際工業(yè)催化過(guò)程中的應(yīng)用。

“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”模塊：針對(duì)學(xué)生對(duì)此模塊的內(nèi)容相對(duì)生疏的事實(shí)，加強(qiáng)電化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論，如電極、電極的分類(lèi)、電動(dòng)勢(shì)、電極電勢(shì)等的教學(xué)，以Nernst方程為核心，加強(qiáng)電極電勢(shì)影響因素的教學(xué)及其相關(guān)計(jì)算，并將電化學(xué)理論與化學(xué)電池、化學(xué)防腐等過(guò)程聯(lián)系起來(lái)；使學(xué)生深刻理解元素電勢(shì)圖的意義，為后續(xù)學(xué)習(xí)元素及其化合物的氧化還原性打下基礎(chǔ)。此模塊是無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論部分計(jì)算最多、計(jì)算綜合性最強(qiáng)且最難理解的一部分，因此，為了加強(qiáng)電化學(xué)相關(guān)計(jì)算的教學(xué)，在本模塊特別設(shè)置了1學(xué)時(shí)的習(xí)題課，使本模塊學(xué)時(shí)由原來(lái)的9學(xué)時(shí)增加至10學(xué)時(shí)。

“結(jié)構(gòu)化學(xué)”模塊：針對(duì)目前有約40%–50%的學(xué)生未在高中選學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)這一事實(shí)，加強(qiáng)基本概念和基礎(chǔ)理論的教學(xué)，幫助學(xué)生建立起基本的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)體系，并結(jié)合后續(xù)元素部分的教學(xué)，將元素部分涉及到的某些物質(zhì)，如B2H6、O3、H2O2、SO2等的結(jié)構(gòu)教學(xué)提前到本模塊中，以提高學(xué)生應(yīng)用原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)以及配合物結(jié)構(gòu)等相關(guān)理論理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。本模塊由原來(lái)的10學(xué)時(shí)增加至12學(xué)時(shí)。

“元素化學(xué)”模塊：刪除中學(xué)化學(xué)學(xué)過(guò)的s區(qū)元素包括第IA和IIA元素以及p區(qū)元素中的鹵素和惰性氣體的教學(xué)，強(qiáng)化第IIIA–VIA族以及d區(qū)及ds區(qū)元素的教學(xué)。指導(dǎo)學(xué)生從原子的核外電子排布、分子軌道理論以及元素電勢(shì)圖出發(fā)，來(lái)認(rèn)識(shí)元素的共性和特性，如元素的缺電子性、氧化還原性、某些物質(zhì)的氨合性以及d(ds)區(qū)元素的共性，等等。此模塊以學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)為主、課堂講授為輔，且將部分元素單質(zhì)及其化合物的結(jié)構(gòu)調(diào)整到結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行教學(xué)。因此，本模塊課堂學(xué)時(shí)大幅縮減，由原來(lái)的10學(xué)時(shí)壓縮至4學(xué)時(shí)。

2 無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)方法的改革

2.1 “模塊化”教學(xué)

如前所述，根據(jù)無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，將無(wú)機(jī)化學(xué)劃分為5個(gè)模塊，并以化學(xué)平衡為核心建立5個(gè)模塊之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，進(jìn)行“模塊化”教學(xué)。

“化學(xué)基礎(chǔ)理論”模塊的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論，牢固建立起“化學(xué)平衡”的概念，為應(yīng)用化學(xué)平衡及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題，如溶液中的離子平衡以及電化學(xué)平衡的問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)知識(shí)綜合分析實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，如合成氨、硫酸生產(chǎn)、苯乙烯制備等，理解其工藝條件選擇的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

“溶液中的離子平衡”模塊的教學(xué)目的是提高學(xué)生利用化學(xué)平衡及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的基本理論解決水溶液中易溶弱電解質(zhì)、難溶強(qiáng)電解質(zhì)以及配合物的生成和解離等單相或多相離子平衡問(wèn)題的能力。

“氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)”模塊繼續(xù)以化學(xué)平衡概念為核心，分析和解決發(fā)生在原電池中化學(xué)反應(yīng)平衡的問(wèn)題。本模塊是無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)和重點(diǎn)所在，必須以溶液中的離子平衡為基礎(chǔ)，如在討論電極電勢(shì)的影響因素時(shí)涉及到弱電解質(zhì)的解離、沉淀的生成或配合物的生成或解離等問(wèn)題。此外，本模塊教學(xué)也是后續(xù)元素部分教學(xué)的基礎(chǔ)，如對(duì)元素電勢(shì)圖的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用為理解元素及其化合物的氧化還原性提供了思路。

“物質(zhì)結(jié)構(gòu)”模塊相對(duì)獨(dú)立。由于近年來(lái)中學(xué)化學(xué)改革的進(jìn)行，約有40%–50%的學(xué)生未在中學(xué)階段選修此部分內(nèi)容，所以本模塊仍然以基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的教學(xué)為主。在原子核式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)進(jìn)一步深化到Bohr的原子結(jié)構(gòu)理論以及基于薛定諤方程的原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述上，使學(xué)生理解原子軌道和量子數(shù)等基本概念，掌握原子的核外電子排布以及元素周期律，為后續(xù)理解元素的特性，如缺電子性、配位性能等打下良好的基礎(chǔ)。在分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)和配合物結(jié)構(gòu)部分，以化學(xué)鍵及其相關(guān)理論，如雜化軌道理論為重點(diǎn)，討論分子的構(gòu)型、晶體的結(jié)構(gòu)以及配合物的構(gòu)型及穩(wěn)定性等。由于本模塊與元素化學(xué)具有較緊密的聯(lián)系，因此，在教學(xué)中將元素部分的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)那耙?。如在講解雜化軌道理論時(shí)，將B2H6、AlCl3、H2O2、O3、SO2、NO3-等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)提前到本部分教學(xué)中。

“元素化學(xué)”模塊的教學(xué)目的是在學(xué)生掌握原子核外電子排布的基礎(chǔ)上，認(rèn)識(shí)元素及其化合物性質(zhì)的周期性變化規(guī)律，并結(jié)合分子結(jié)構(gòu)、配合物結(jié)構(gòu)以及元素電勢(shì)圖的應(yīng)用，在第三和第四模塊的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)把握元素周期表中重要元素及其化合物的共性和特性問(wèn)題，理解“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”變化規(guī)律。

對(duì)于前4個(gè)模塊的教學(xué)主要采取“課上教學(xué)”為主、“課下自學(xué)”為輔的教學(xué)方式，而對(duì)于第5模塊，針對(duì)元素化學(xué)內(nèi)容繁多、知識(shí)零散、化學(xué)理論和化學(xué)計(jì)算較少，但需要大量記憶和理解的特點(diǎn)，采用學(xué)生“課下自學(xué)”為主、“課上輔導(dǎo)”為輔的教學(xué)模式，在有限的課堂學(xué)時(shí)(如4學(xué)時(shí))內(nèi)，針對(duì)元素的共性，如元素的兩性、氨合性、與S2-離子的反應(yīng)性能；或特性問(wèn)題如第IIIA族元素的缺電子性、d區(qū)元素的共性、元素及其化合物的氧化還原性等展開(kāi)討論，引導(dǎo)學(xué)生以原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)理論以及元素電勢(shì)圖為基礎(chǔ)，配合相應(yīng)的習(xí)題，采用“對(duì)比”“歸納”的方法將零散的元素化學(xué)知識(shí)歸納總結(jié)到一起，強(qiáng)化記憶和理解，提高利用元素化學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[5]。

2.2 “分層化”教學(xué)

綜合考慮學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)參差不齊、甚至相差較大的問(wèn)題，采用“分層化”教學(xué)。對(duì)于化學(xué)基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生，注重基本概念、基礎(chǔ)理論的教學(xué)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，督促學(xué)生進(jìn)行課外自主學(xué)習(xí)，鞏固課堂所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；而針對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)較好、學(xué)有余力的學(xué)生，則提出更高要求，進(jìn)一步寬化或深化教學(xué)內(nèi)容，或者結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿以及實(shí)際生產(chǎn)中的問(wèn)題以及筆者的科研方向，為其設(shè)置“專(zhuān)題研討”或“大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目”，組織學(xué)生開(kāi)展課下研討或第二課堂，以擴(kuò)大學(xué)生視野，提高學(xué)生利用無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際科研工作及工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題的能力。

以物質(zhì)結(jié)構(gòu)模塊中原子結(jié)構(gòu)的教學(xué)為例，介紹“分層化”教學(xué)模式。對(duì)于中學(xué)未選修結(jié)構(gòu)化學(xué)的學(xué)生，主要教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生建立起基本的原子結(jié)構(gòu)知識(shí)架構(gòu)，要求其在掌握原子核式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)掌握Bohr的原子結(jié)構(gòu)理論、原子軌道、波函數(shù)、電子云、四個(gè)量子數(shù)等基本概念；能夠依據(jù)原子核外電子排布規(guī)則進(jìn)行多電子原子的核外電子排布；認(rèn)識(shí)原子軌道角度分布圖、波函數(shù)的徑向分布圖以及電子云圖；掌握原子半徑、電離能、電子親和能、電負(fù)性等基本概念以及元素周期律，并能夠根據(jù)元素的核外電子排布判斷其在元素周表中的位置。而對(duì)于有一定結(jié)構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)生，除了要求其掌握上述基本概念、基礎(chǔ)理論，達(dá)到基本能力要求外，進(jìn)一步要求其理解薛定諤方程，掌握基態(tài)氫原子薛定諤方程的求解，能夠繪制p軌道的角度分布圖，并能夠應(yīng)用波函數(shù)的徑向分布圖理解屏蔽效應(yīng)和鉆穿效應(yīng)以及能級(jí)交錯(cuò)等概念。

2.3 “專(zhuān)題研討式”教學(xué)

“專(zhuān)題研討式”教學(xué)的目的是針對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)中某些特定的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前科學(xué)發(fā)展的前沿以及工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，開(kāi)展小組研討或科技創(chuàng)新訓(xùn)練，以深化學(xué)生對(duì)相關(guān)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)以及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)系的理解，拓寬學(xué)生視野，把握無(wú)機(jī)化學(xué)脈絡(luò)，建立“整體化”概念；并培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。小組研討可以在課上或者在課下進(jìn)行，對(duì)于少數(shù)化學(xué)基礎(chǔ)較強(qiáng)的學(xué)生，結(jié)合大學(xué)生科技創(chuàng)新以科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的形式來(lái)完成，以下分別列舉了近兩年的“專(zhuān)題研討式”教學(xué)所采用的小組研討題目示例(如①和②)以及大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目題目示例(如③–⑤)。通過(guò)“專(zhuān)題研討”或“科技創(chuàng)新訓(xùn)練”，不僅使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)有了更加深入全面的理解和認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生多角度思考問(wèn)題、利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力也得到了進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。

① 溫度對(duì)于化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)是非常重要的影響因素，分別從化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)角度討論溫度是如何影響化學(xué)反應(yīng)的？它對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響與什么有關(guān)？哪些因素決定著其對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響程度？

② Al是第IIIA族元素，氣相中氯化鋁的結(jié)構(gòu)是怎樣的？為什么工業(yè)上用AlCl3作為固體酸催化劑？其酸性特征與常用的硫酸、硝酸相同嗎？

③ 酸堿理論的發(fā)展歷程及ZSM-5分子篩的合成及酸性表征。

④ 根據(jù)乙硼烷結(jié)構(gòu)的確定，了解現(xiàn)代表征手段對(duì)科研的作用。合成SSZ-13分子篩并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和酸性表征。

⑤ 我國(guó)天然硅酸鹽礦物資源狀況調(diào)研及其組成、結(jié)構(gòu)及活化性能研究。

3 應(yīng)用效果

本文所述教學(xué)改革已應(yīng)用于化工與制藥類(lèi)本科生無(wú)機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，取得較好的效果，主要體現(xiàn)在：第一，精簡(jiǎn)了教學(xué)內(nèi)容，將“課上教學(xué)”與“課下自主學(xué)習(xí)”有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。近兩年，絕大多數(shù)學(xué)生都能夠積極主動(dòng)地通過(guò)超星平臺(tái)下載課件及課外學(xué)習(xí)資料，且主動(dòng)完成超星平臺(tái)上提供的課外練習(xí)的比例也提高至90%以上；第二，采用“模塊化”教學(xué)，幫助學(xué)生建立起以化學(xué)平衡為核心的無(wú)機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論架構(gòu)；并將結(jié)構(gòu)化學(xué)與元素化學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生深刻理解“結(jié)構(gòu)-性質(zhì)”之間的關(guān)系，做到“既見(jiàn)樹(shù)木，也見(jiàn)森林”；第三，采用“分層化”和“專(zhuān)題研討式”教學(xué)，一是減輕了基礎(chǔ)相對(duì)較弱學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力和心理負(fù)擔(dān)，使學(xué)生具有一定的獲得感；二是開(kāi)闊了基礎(chǔ)相對(duì)較好學(xué)生的視野，提高了學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)了學(xué)生利用無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng)新意識(shí)，形成“知識(shí)-能力”一體化的學(xué)習(xí)理念。通過(guò)“分層化”教學(xué)的實(shí)施，基礎(chǔ)相對(duì)較弱的學(xué)生降低了對(duì)自己的預(yù)期，對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度由一開(kāi)始的厭煩、不適應(yīng)甚至恐懼的心態(tài)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢越邮苌踔料矚g的心態(tài)上來(lái)；而化學(xué)基礎(chǔ)較強(qiáng)的學(xué)生對(duì)“專(zhuān)題研討”表現(xiàn)積極，并對(duì)所設(shè)置的大學(xué)生科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目尤其感興趣，近兩年積極要求參與無(wú)機(jī)化學(xué)科創(chuàng)訓(xùn)練的學(xué)生人數(shù)也大幅增加。2018級(jí)有20名學(xué)生進(jìn)入由筆者設(shè)置的科創(chuàng)小組進(jìn)行科創(chuàng)訓(xùn)練，2019級(jí)又有12名學(xué)生進(jìn)入無(wú)機(jī)化學(xué)科創(chuàng)小組。通過(guò)專(zhuān)題研討和科創(chuàng)訓(xùn)練，深化和寬化了學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

在壓縮學(xué)時(shí)的背景下適度調(diào)整、拓寬并深化無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，探索“模塊化”“分層化”及“專(zhuān)題研討式”教學(xué)模式；幫助學(xué)生建立以“化學(xué)平衡”概念為主線的無(wú)機(jī)化學(xué)理論體系，將結(jié)構(gòu)化學(xué)與元素化學(xué)緊密結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生從結(jié)構(gòu)出發(fā)，認(rèn)識(shí)元素及化合物的共性和特性。拓寬學(xué)生的知識(shí)面，在加強(qiáng)無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)教學(xué)的基礎(chǔ)上，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

通過(guò)近幾年教學(xué)改革的開(kāi)展與實(shí)施，一方面轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)理念，使學(xué)生由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)，由知識(shí)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)并重的模式，取得了良好的效果。目前本校化工與制藥類(lèi)無(wú)機(jī)化學(xué)課程實(shí)際上是面向化學(xué)工程與工藝以及能源化學(xué)工程兩個(gè)本科專(zhuān)業(yè)而開(kāi)設(shè)的。隨著我國(guó)工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作的不斷推進(jìn)，對(duì)不同專(zhuān)業(yè)提出了不同的培養(yǎng)要求。鑒于此，無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)改革更加需要進(jìn)一步推進(jìn)，在充分考慮本文所述的學(xué)生基礎(chǔ)相差較大、學(xué)時(shí)面臨壓縮的基礎(chǔ)上，無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)既要同時(shí)滿足兩個(gè)專(zhuān)業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)的要求，也要針對(duì)不同的專(zhuān)業(yè)特色，有所側(cè)重地對(duì)學(xué)生進(jìn)行差別化培養(yǎng)，并在此過(guò)程中針對(duì)不同專(zhuān)業(yè)所涉及的不同的實(shí)際工業(yè)過(guò)程開(kāi)展“專(zhuān)題研討”或科研創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)，以提高學(xué)生將無(wú)機(jī)化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。