无机化学教学内容衔接及教学方法

无机化学教学内容衔接及教学方法

摘要:在我国,中等教育阶段(如初中、高中)普遍开设了化学课,教学内容普遍涉及到无机化学内容,但比较基础,真正的无机化学课程教学目标、教学内容会都更复杂。如何才能自然、有效地实现与之前化学知识结构和学习方法衔接,怎么实现无机化学自身知识相互间的衔接,对于无机化学课程来说非常重要。本文简单分析什么是无机化学课程、课程教学的特点、教学内容衔接的内容和教学方法,以期与同行探讨,共同提高无机化学教学质量。

关键词:无机化学;无机化学教学内容;无机化学教学方法

化学,是一门自然学科,是一种在分子、原子层次上进行系统研究的自然科学,研究对象包括物质的组成、结构、性质以及相互作用并产生变化等。在现代化学中,包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、高分子化学5个二级学科,无机化学就是化学学科的一个分支。

1什么是无机化学课程

所谓无机化学课程,是以研究无机化合物为对象的一门化学学科,如果要解释得更为符合化学学科特色,其研究对象就是指“不含C-H键的化合物”,比如一氧化碳、二氧化碳、硫氰酸盐、碳酸及碳酸盐、二硫化碳、氰化物等都属于这个范畴。

1.1化学学科的基础课

无机化学课程是化学、化工、材料、生物、制药等相关专业的基础课,在大学、高职以及其他教学单位的医药、化工等专业的入门阶段都会开设。这一课程是衔接高等化学教育与中等化学教育的桥梁,也是系统学习其他化学二级学科(如分析化学、物理化学、有机化学以及其他专业课)的学习纽带。如果能掌握系统、完整的无机化学知识,能为相关课程学习奠定更重要的理论基础。

1.2培养思维方法和创新精神

无机化学是高等化学教育专业的第一门重要专业基础课,与中等教育阶段的化学课程相比,无机化学的要求更加严格,一方面需要引导学生加深并巩固中等教育阶段化学课程的知识基础上,更加灵活地掌握、更加准确地理解无机化学这一基础学科需要涉及到的主要基本原理,以及涉及到的重要元素化合物知识等;另一方面,无机化学还要求学生必须了解整个化学领域的发展趋势,训练学生更灵活的思维方法,培养更具挑战意识的创新精神。

2无机化学课程教学的特点

无机化学课程教学内容比较多,且比较零散,课程主要目的:使学生灵活、牢固地掌握化学热力学基础、化学平衡、化学反应速度和近代物质结构理论等基本理论,掌握溶液中四大平衡的相互关系和有关计算;同时,学生能够以元素周期律为基础,掌握重要化学元素及其重要化合物的主要性质、结构、制法和重要应用。

2.1无机化学的教学时间短、内容多

无机化学课程教学内容包括原子结构和元素周期律、分子结构、晶体结构、配合物、化学热力学、化学平衡常数、化学动力学、水溶液、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、电化学、配位平衡、卤族元素、氧族元素、碱金属、碱土金属、过渡元素等内容。而化学实验作为最重要的一个课程内容,也有较为系统的课程要求,包括研究元素及其化合物的重要性质和反应、熟悉主要无机物的制备方法、注意培养学生无机化学实验的基本操作技能、使学生逐渐学会准确地观察化学反应现象以及处理数据的方法等。严格来说,要系统学完无机化学课程,可能需要100-200个学时。然而,对于大部分教学单位而言,课程开设差异是非常明显的。一般情况下,大部分教育机构可能在70-100学时,有一些在50~80学时,甚至有一些只有32~60学时。当然,不同的课时设置,课程要求难度会不一样。

2.2无机化学课程的教材不统一

就目前来说,无机化学教材方面的出版物种类非常多,且每年修订,频繁的内容变更对于教师而言,挑战极大。从内容方面来讲,大部分教材以最大化扩大适用人群为编撰的一个参考标准,因此,教材内容普遍都包含“大而全”的知识。如传统无机化学的基本化学反应原理、物质结构及元素化学三大模块。然而,对于只有“短学时”的学生而言,这些教材的适用性就大打折扣。同时,不同教材的内容编排结构也有很大差异,有一部分教材按“化学原理、物质结构及元素化学”的模块来排版,有一部分教材又是按照“物质结构、化学反应原理、元素化学”来介绍。而教材内容中各个内容模块之间的内容基本相互独立,很难建立起直接关系。对于无机化学教师而言,要在极度有限的教学学时中,要让学生更牢固地掌握知识,如何对不同教材中的教学内容结合教学目标进行有效取舍,这是一个巨大的挑战。

3无机化学课程教学衔接的内容

3.1不同学习阶段新旧知识点的衔接

在基础化学课程教育中,课程涉及较多无机化学课程的基本内容,比如基本化学反应原理、物质结构及元素化学,但鉴于其教学目标属于初级要求,该阶段教学程度其实非常浅,只能算入门,大部分知识点都只要求记住概念,而且不同地区、不同学校的要求还可能存在差异。我们可以理解为,就像英语课程的字母学习、简单单词拼读、简单问候语交流等。而在无机化学课程中,各部分内容的难度都大大提升。比如在“化学平衡”中引入了许多热力学函数(标准平衡常数、焓、熵、Gibbs函数等),难度则更大。因此,在无机化学课程中,教师一定要注意“内容要求”的衔接,必须根据学生的实际掌握情况,制定学习计划和教学进度,帮助所有学生在已有学习基础上持续提高,循序渐进。

3.2课程前后知识点的衔接

前文已讲述,不同的教材可能内容结构有差异,而大部分教材的章节内容相互独立,很难直接建立起联系。因此,在无机化学的课程教学中,教师一定要注意前后知识点的衔接,指导学生融会贯通。从理论层面而言,无机化学课程一般包含三个部分内容:化学反应基本原理、物质结构、元素化学。大部分教材或大部分的教师,都会将“化学反应基本原理”和“物质结构”两个内容安排在“元素化学”章节之前,顺序有可能先“原理“,也可能先“结构”。但不论怎么安排,教师一定要注意根据学生的知识掌握情况来制定。同时,对于大模块之间、章节内容之间的知识点梳理出来,建立合理的知识架构和联系,提高学生掌握效率。

3.3重点知识与普通知识的衔接

每一门课程都是“重点”、“难点”和“基础点”,同时还有一些“选修知识点”。本文的“普通知识”主要是指“选修”的内容,这部分内容一方面可以缩短学时,同时又能帮助学生“延伸学习内容、增强思维能力、培养创新精神”,可谓“一举多得”,因此被许多教材或教育机构采用。对于选修的内容,教材可能会采用不一样的排版方式,或者用不同的符号标注,这部分内容一般不作为考试内容。比如“化学动力学”中,有一些教材就把“化学反应机理”,这个内容设置为选修内容。当然,也可以补充一些其他相关知识。比如有一部分教材会在教材中补充“化学动力学在考古中的应用”、“化学电源实例”等知识。当然,教师也可以根据学生、教学单位的实际情况,对教材进行再加工,确定“选修”内容,在保证教学单位制定的教学目标基础上,有效完成教学任务。必修的课程要求全体学生牢固掌握,选修部分则根据学生具体实力来实施,优化教学时间安排,提升教学效率。

3.4“动嘴”内容与“动手”内容的衔接

无机化学是一门集理论与实践为一体的自然学科,由理论课程与实验课程组成,要有效完成无机化学教学目标,就一定要强调“动手”能力的培养。所以,课程教学中一定要做到“动嘴”与“动手”的衔接,提高学生综合能力。比如,复杂的实践由老师带着做,但如果是一些简单的实验,则可以通过录制视频或者“带学生导师”的方式,通过视频和学生的“杠杆“作用,节约讲课时间,给予更多实践让学生“动手”,掌握更多实验技术,提高其实践动手能力。

4无机化学课程教学衔接的教学方法

如何让高等教育新生在短时间内学好无机化学基础知识,引导学生建立完整的无机化学知识体系,扎实掌握无机化学课程各个章节的重点知识和难点知识,对于无机化学教师来讲,需要解决的问题非常多。前文已分析,一则是有机化学课程内容本身的难度和复杂程度,同时,学生普遍还停留中等教育阶段的化学学习方式上,因此如何实现中等化学教育与高等化学教育的衔接是重中之重。同时,无机化学课程时间更有限制,教师面临的执行困难纷繁而复杂,需要无机化学教师们探讨更多有效的、符合学习规律的教学方法。

4.1“当地矿产”教学法

无机化学教学内容包括化学反应基本原理、物质结构、元素化学三大模块,其中,“物质结构”和“元素化学”的教学内容相对较多,可以加强“思路讲解”,将无机化学理论与物质联系起来,并结合当地矿产进行讲解。必要的时候,还可以通过视频、实地参观、同学分享等方法,结合生活实际,加强学生对“元素”的理解。比如,班上如果有贵州的同学,我们在讲解“s区元素”、“d区元素”和“ds区元素”的时候,就可结合贵州的矿种资源来介绍一些元素及其化合物,并且可以邀请同学分享,他所见过的一些矿产资源。比如齐鲁化工这类化工企业,也可结合业务特色进行讲解。在这家集石油化工、盐化工、煤化工、天然气化工为一体的特大型炼油、化工、化肥、化纤联合企业中,哪些化学元素与其业务息息相关。对于与学生本身有关系的元素细致讲,其他元素则点到为止,也容易让学生“有记忆点”,避免“什么都讲了,什么都没记住”。

4.2新媒体教学法

在传统的化学课堂上,一般以“老师讲、学生听”的模式来开展,这种方法更多层面上属于“机械”记忆,其实并不太适合自然科学的教学,学习效果并不太好。因此,笔者在教学课程中,经常会使用到“新媒体”,根据学生实际情况、学校课程情况,自己制作课件,或者录制一些小视频,充分利用电子媒介进行教学。同时,我们还可尝试组建QQ群、微信群,推荐好的学习网站,好的学习课程,及时沟通交流,提升学生知识掌握情况。当然,也可以让学生通过自己的途径搜集资料,不断扩充相关知识。比如“天然放射性现象”,可以提前让学生通过网络手段学习,自己提问,自己解答,并搜集自己觉得有用的相关知识点。课堂上再一起分享、碰撞。这种方法往往比教师讲的效果更好。

4.3故事教学法

所谓故事法,就是把生硬的知识通过故事的形式来讲解,尤其是针对有人物的内容。我们还是以“天然放射性现象”为例,我们可以结合“新媒体教学法”,提前制作一个课件,其中在补充几个重要科学家的重要发现时,就可以用到“故事法”。比如,1899年,英国物理学家卢瑟福发现放射性物质放出的射线不是单一的,而可以分出带正电荷的α射线和带负电荷的β射线,前者穿透性较弱,后者穿透性较强。1900年,多恩在镭制剂中发现惰性气体氡,根据这一事实,卢瑟福和索迪于1902年提出了一个大胆的假说——放射性现象是一种元素的原子自发地转变为另一种元素的原子的结果,这个假说很快就得到了证实。1903年,索迪等做了一个实验:将氡焊封在细颈玻璃管内,然后用光谱法测量。他们观测到管内的氡不断消失,而氦则逐渐增加。原子衰变理论就这样建立起来了,它动摇了多少世纪以来作为经典化学基石的“原子不可分、化学元素不可变”的观念……这一连串复杂的任务、元素等,如果教师讲起用“很久很久以前”的故事方式来讲解,学生的兴趣会更浓。

4.4视频实验法

实验教学法其实在化学课程中一直都有,但此处提出的原因在于,大部分的实验课,都是“看”的,而非学生真正动手操作完成的。无机化学包括很多实验,完整实施下来差不多也要100个课时。但实际上,各个教学单位并没有这么多时间和资源来完成。那么,我们就应该采用一些策略来完成教育目标。就无机化学的教学目标来说,实验技能大概要包括3方面的技能——实验的安排能力、基本操作能力、实验现象和数据的观察与记录以及分析与处理的能。而其中,基本实验操作是最基础也最核心的能力,一定要放手让学生多实践,保证大部分学生的化学实验基本操作能达到正确、规范和熟练。现在以“减压过滤基本操作”为例子。这个实现看似比较复杂,大部分学生都不容易掌握。但仔细分析一下,这个操作大概就是四个基本点:连接装置、滤纸紧贴瓷片、过滤溶液、停止过滤,只要记住这几个关键点,组织学生反复练习,就能很快掌握。当然,梳理要点是最基础的步骤,示范仍旧是重点。实验一般是小组为单位,学生轮换操作。教师可以提前录制操作视频,在投影仪播放。实验的学生专心操作,等待的学生则“无实物表演”,反复看视频。同时,教师可在每组中培养一位“实验能手”,类似导师,则可代替教师纠正其他同学。如此反复,整个一学期下来,则可通过更少的时间提高更多学生的实操技能。

参考文献:

[1]吕琳,徐丹悦,吴星,等.高中化学与大学无机化学知识衔接的方式[J].化学教育,2009(7):25-27.

[2]梁建军,刘杰.谈高职基础化学与高中化学的教学衔接[J].滁州职业技术学院学报,2008(3):76-77.

[3]大连理工大学无机化学教研室.无机化学实验[M〕.北京:高教出版社,1990.

作者:张斌 纪海明 吕宜春 单位:齐鲁石化培训中心 山东化工职业学院