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第24卷第5期大学化学2009年10月优化课程体系培养创新人才宋继梅胡刚李胜利马文(安徽大学化学化工学院安徽合肥230039)摘要从无机及分析化学课程的教学内容整合和结构优化出发,介绍课程内容体系结构与教学内容组织方式,探讨了凝炼教学内容、改革实验教学模式、探索研究型教学方法等对培养创新人才的作用,展示了培养学生创新素质、实践能力的效果。无机及分析化学是为实现教学内容整合和课程结构优化而设置的一门新课程,是课程体系改革的产物,是高等学校化工、材料、高分子、应用化学等专业和生命科学学院、医学院所有专业的一门重要基础课程,对化学、化工、材料、生物、医药各专业人才的培养起着非常重要的作用。无机及分析化学课程既有本学科自身的丰富内容,又要为后续的有机化学、物理化学、结构化学及相关专业课程打基础。按照国家理工科化学教学指导委员会的要求,在大幅度减少总学时数的形势下,该课程的学时数仍为100左右,显然无机及分析化学是一门重要的基础课程1。1999年以来,随着21世纪对人才发展的新要求,我们学院按照学科发展的新标准、新起点,根据学科融合、规整和精简教学学时数的需要,对教学思想、教学形式、教学方法、教学手段、人才培养模式等不断进行改革。多次修订教学大纲和教学计划,优化课程体系,整合教学内容,运用现代教学手段进行多媒体教学,根据学生来源和基础不同进行分层次教学；理论课和实验课协同改革,分阶段开设基础实验、综合性实验和设计性实验,培养学生分析问题与解决问题的能力,取得了良好的教学效果,在培养创新人才方面进行了有益的尝试。1课程内容体系结构与教学内容组织方式无机及分析化学课程教学内容包括基本理论和实验教学环节两大部分。主要介绍化学基本原理、元素化学、溶液的四大平衡及四大滴定、化学分离法和基本仪器分析2,目的是使学生系统地掌握化学基本原理和元素性质,学习定性、定量分析的基本方法与获取综合分析的技能,为后续课程和各自专业课程学习打下坚实的基础。化学基本原理中的原子结构与分子结构是难点,需重点讲述；对于化学反应的能量关系以及化学平衡与反应速率,中学教材均有所涉及,因此采取教师讲解和学生讲解相结合的授课方式；溶液的四大平衡及四大滴定是无机化学与分析化学紧密相连的知识体系,因此由教师详细讲述；元素化学内容丰富,有限的课时不允许详细讲解,一般采取以点带面的方式挑选重点、难点讲,强调元素的周期性和规律性；对于某些扩展性强、有趣的章节,可由教师指导学生查找资料,围绕教师给出的专题撰写小论文,并在班级演讲、讨论；定量分析概论部分较抽象,可以结合实验过程和实验数据进行讲解和练习,使学生能够将感性认识同理性认识协调统一；对化学24分离法和仪器分析部分可只作简单介绍,因为后续课程还会进行相关的讲述。在教学过程中,始终以学生为教学工作的主体,着重讲思路,讲原理和方法,强调要点、概念,深入浅出阐述难点,举一反三；及时将教学改革、教学研究成果和学科最新进展引入课堂教学,使教学内容新颖、信息量大,以拓宽学生的知识领域和视野；采用启发式教学,激发学生的学习积极性和主动性,鼓励学生积极参与课堂讨论,形成良好的学习气氛；引导学生进行科学思考并积极参与科研实践,培养他们的科学探索与创新精神；在教学内容的讲解和安排上,做到理论联系实际,融知识传授、能力培养、素质教育于一体,课内讲授与课外练习、课程小论文、专题讨论相结合,在教授科学知识的同时对学生进行理想、道德、情操和树立科学发展观的思想教育。2凝炼教学内容与培养科学素养培养学生的创新意识和创新能力已成为国内外高等教育界的共识。知识是创新能力的载体,离开知识的能力是不存在的。因此,大学本科教学必须使学生牢固掌握化学基础知识和基本实验技能。我们在多年的教学实践中,多次调整教学基本内容,删去与中学物理和化学课程重复的内容,减少与后续课程的重复内容,将节省的学时用于加强化学基础知识的系统化教学。在教学内容体系方面,注意将现代理论渗透到经典理论中,处理好经典与现代的关系。如在化学键理论中讲授氢键时,告诉学生虽然氢键键能不大,但在超分子组装中却有着重要作用,进而简介超分子概念和相关实例。书本中氢键的实例仅限于氟、氧、氮与氢原子之间的作用,借助本课程组教师在科研中合成的有机配体及其配合物单晶结构立体图和数据,展示硫、卤素原子与氢原子也能形成多种非经典氢键,加深学生对氢键的理解和认识。在讲授元素化学中的碳单质时,引入C60的结构,介绍原子团簇的概念。通过实例分析和深入浅出的讲解,让学生了解无机及分析化学的最新研究成果,既满足了青年人对科研的好奇心,又拓宽了他们的知识面。在讲解无机化合物特别是无机纳米材料的制备时,向学生介绍物质的表征与研究方法,如红外、紫外、元素分析、X射线衍射、核磁共振、光电子能谱等大型仪器在物质表征及物理性质测试中的作用。教学改革的目的是引导学生在学习过程中了解学科发展的前沿和动态,体会基础知识与科学研究的辨证关系,增强理论联系实际的能力；从而变被动接受为主动学习,在潜移默化中培养学生的创新能力和科学素质。3实验教学的设计思想与效果在实验教学内容的选择和安排上,既要考虑无机化学与分析化学学科各自的特点,也要考虑二者的相互联系,以及本课程与其他基础课之间的相互衔接；设置无机物的制备与定性、定量分析实验,同时强化无机物制备与产物分析的有机结合,增加综合性、设计性实验,以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。强调理论教学与实验教学并重,提高实践教学质量,在实验教学中重视培养学生的动手能力和创新能力,最大限度地调动学生学习的主动性和积极性,培养学生的科学探索精神和创新能力,拓宽学生的知识面。3.1实验的实用性与趣味性在实验教学过程中,不仅注意将理论与实际相结合,而且注意将基础化学知识与前沿的生命科学、环境科学和材料科学知识相联系。在基本操作训练的基础上,设置趣味性实验,如蔬菜、水果中维生素C的含量测定,大豆中钙、镁、铁的含量测定；为强调环境与化学的关系,讲34解大气的污染与治理、水体污染与处理方法以培养学生的环保意识,设置水质检测实验:水中化学耗氧量的测定；为介绍纳米材料的制备与表征方法,设置无机材料的制备实验:纳米氧化锌粉体的合成与表征；介绍生物无机化学的作用和意义,提出化学元素与人体健康、水体污染与化学处理、Zn2Mn干电池的回收利用等主题,指导学生查找资料并制作幻灯片,开展专题讨论。引导学生将课堂上所学的知识与自己周围的生活环境、当今社会的热点问题联系起来,培养学生理论联系实际的习惯,提高运用知识的水平和解决实际问题的能力。3.2基础、综合、开拓创新三位一体的实验教学改革长期以来,实验教学课程体系以各自的理论课程为主线进行设置,内容重复多,教学效率低,难以适应学科综合发展和交叉渗透对人才思维方式综合化、多样化培养的要求；教学内容以验证性实验为主,难以激发学生探索化学现象的兴趣,更难培养学生的创新思维3。2004年,学院提出了将无机化学实验与分析化学实验进行整合的教学思路,建立了以基础、能力、素质为目标的新实验教学课程体系。这样既避免了实验内容的简单拼凑,又体现了知识点的系统性和关联性；既有利于培养学生接受学科交叉所产生的新知识的能力,又有利于培养学生的创新思维。3.2.1加强基础技能训练将基本操作和基本实验作为重要部分,通过操作和基本实验的训练,培养学生的实验动手能力,规范学生的基本操作,形成求实的科学作风、严谨的科学态度与良好的实验习惯。3.2.2重视综合能力训练在基本操作和基本实验的基础上,开设56个研究性与设计性实验,为学生提供创造性学习的空间,培养学生的创新思维以及进一步获取知识的能力。例如三氯化六氨合钴的制备与组成测定实验,引导学生站在化学一级学科的层面上理解学习,培养学生学科交叉的意识,既训练学生制备无机物的技能,又培养锻炼了学生分析问题与解决问题的综合能力。3.2.3培养开拓创新精神及社会责任感在实验教学过程中,强化绿色化学和环境保护的意识,介绍化学电源的种类及电池的回收利用,介绍大气、水污染与化学的关系,让学生参与社会调查,使学生明白化学工作者还担负着保护人类生存环境的责任。3.3科研成果转化为实验教学高等教育的目标是培养学生具有良好的人文、科学素质和社会责任感,得到基础研究和应用研究的训练,具有扎实的化学基础理论知识和实验技能,动手能力强、综合素质高,掌握科学的思维方法,具有自我学习能力、探索精神、创新能力和优秀科学品质。据此,我们将科研成果及学科发展动态引入课堂教学和实验教学,以激发学生的学习兴趣,引导学生进行科学思考,鼓励学生积极参与科研实践,以调动学生的学习积极性和主动性。(1)无机及分析化学拓展实验:光催化降解有机污染物。环境污染问题越来越为人们重视,其中染料废水的治理是当前研究的热点和难点,采取一般的生物降解往往效果不佳。近年来,人们探索利用半导体催化剂进行光氧化还原反应,使有机污染物发生化学键断裂,大分子变成小分子,最终降解为CO2和H2O。锐钛矿型TiO2是最常用的光催化剂,并且降解效果好。依据本课程组教师的科研成果,我们将TiO2的制备及其光催化降解有机污染物作为综合实验,从而激发了学生的积极性。在实验工作的基础上,组织同学查找资料并讨论TiO2作为催化剂在光催化降解有机污染物时的优缺点。进而提出新的问44题:如何进一步提高TiO2的催化效率?或者如何改善TiO2的结构性能?鼓励学生通过查找资料努力自己解决问题。最后,通过集体讨论,告诉学生掺杂是改进材料性能的重要方法之一,并鼓励学生积极实践,参与教师的相关科研课题。(2)无机及分析化学实验:化学振荡反应。根据氧化还原反应的基本原理,将化学振荡反应引入基础实验教学,介绍非平衡态和耗散结构理论。开设硝酸铈2丙二酸2溴酸钾体系的化学振荡反应实验,讨论溶液颜色与物质浓度的关系、氧化还原反应发生的可能性与现实性4。在此基础上,结合我们的科研工作,向学生展示大环配合物在生命体系中参与化学振荡反应的实例及其对于探索生命奥秘的重要意义。进而,在综合实验中开设金属大环配合物的合成及其参与化学振荡反应的实验,拓宽了学生的视野,培养、锻炼了学生的科研思维与科研能力。4探索研究型教学模式教育的目的是培养具有较高道德素养、自主能力和创新能力强、综合素质高的人才；教学的目的是为了让学生学会自觉、主动地学习。因此教学应理论联系实际,解决一些化学与社会、化学与生活、化学与生产等实际问题,培养学生探究学习方法,培养学生创新意识和实践能力,为学生的发展打好基础。在教学工作中强调教学观念与学习观念的更新,积极探索实践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,努力通过浓缩课堂教学、课堂讨论、课外阅读、课程小论文、课堂提问等手段,鼓励学生积极思考,敢于质疑,勇于创新。(1)课堂讲授注重引导学生把握核心的知识点及学科的思维方式和研究方法。讲授内容少而精,重点、难点讲深讲透,对易接受或事实性的知识点,则少讲或不讲,留给学生一定的学习时间和思维空间,引导学生积极思考；以学科的发展为大背景,让学生了解课程基本原理在学科中的定位以及与学科最新发展的联系。(2)进行考试方式的调整与改革,采用闭卷考试与课堂作业、小论文、课堂讨论相结合的评价方式,从对获取知识量多少的评价向知识、能力、素质综合评价转化。选择一些实用性、设计性、开放式、综合性习题,避免陈旧、重复的题海训练,激活学生的创新思维。(3)通过小论文、口头报告、课堂讨论培养学生自主学习与研究的能力。通过课堂提问,鼓励学生积极思考,强化对重要知识点的理解；提出专题,指导学生查阅文献,研读教材,了解学科的发展与应用,培养获取知识的能力,学习提出问题和解决问题的方法,变被动接受知识为主动探索学习。总之,通过一系列改革措施,充分调动了学生学习的主观能动性,激活了学生的学习热情,激发了创新欲望,促进了创新思考。本文得到安徽省教育厅教研项目(2007jyxm189)、安徽大学教研项目(2007JY002和XJ200910)、安徽省精品课程无机及分析化学项目、安徽大学教学团队项目资助,特此致谢。参考文献1忻新泉,姚天扬,王志林.大学化学,1999,14(2):192南京大学无机及分析化学编写组.无机及分析化学.北京:高等教育出版社,20063蒋荣立,高庆宇.大学化学,2008,23(1):174宋继梅,吴杰颖,马文.宁夏大学学报,2007,28:9254