公务员期刊网 精选范文 无机化学原理范文

无机化学原理精选(九篇)

无机化学原理

第1篇:无机化学原理范文

【关键词】自主论/还原论/生命现象/解释/遗传信息

【正文】

1.目的性解释或功能解释的方式是概念自主性的逻辑延伸

如果承认生物学理论具有自主性,那么理论自主性的根本在于概念的自主性,即存在所谓不能用物理——化学术语进行描述和定义的概念。生物学理论自主性的另一表现——理论体系的目的性解释或功能解释方式,是概念自主性的逻辑延伸。另一方面,生物学理论中仅存在自主性概念并不必然导致目的性解释或功能解释,例如,孟德尔遗传学、公里化处理后的群体遗传学和进化论的演绎体系(1),其中所有的概念都没有与物理——化学发生关联,都是自主的,只有在一个体系中,例如,以分子生物学为主体的现代生物学,存在自主性概念的同时,又存在物理——化学的术语和概念,并且,二者都处于解释起点的位置,才必然导致目的性解释或功能解释的理论结构,这种结构成为融合自主性概念与物理——化学概念为一体的方案。就现代分子生物学来说,其中的物理——化学概念所描述的是生命现象中的分子及其行为,而自主性概念所描述和推演的是我们宏观经验的生命现象本身,这二者之间,从概念的构造和体系的建立的过程来说,分属两套逻辑体系,因而它们之间没有逻辑演绎的导出关系(2),同时,由于生命现象的复杂性(即使假定把它描述成所谓的因果反馈网络是可行的方案),难于形成一个由前者到后者的历史演化的因果决定性的理论描述,剩下来将二者结合在一个理论中的唯一方案就是目的性解释或功能性解释的方式。由此形成的体系中,自主性概念(如遗传信息)处于核心地位,物理——化学的术语和概念(如dna,蛋白质)是附属的。现代还原论(或称分支论,企图将生物学作为物理科学的一个分支)对生物学理论的目的性解释或功能解释方式的一切责难,以及将其变换为演绎解释方式的企图,如果不首先化解概念的自主性问题,将是徒劳的。

从生物学理论的客观构建过程来说,这些“自主性概念”是直接从生命现象中认定的,因而也是无机世界所没有的。在自主论看来,无论站在什么角度或立场上,“自主性概念”是理论中不可再分解的最基本,最原始的元素,是解说其它现象的起点;而在还原论看来,从物理——化学的立场或从无机界与生命界的关系的角度来看,“自主性概念”是复合的,应由物理——化学的术语和概念复合而成,因而它们就不应是理论中最基本的元素。我们顺着还原论的思路思考下去,还原,就是最终由物理学中的概念逻辑地演绎“自主性概念”的内涵。物理学中所有概念都终究归结为可感知、可操作的三个量纲:质量、空间、时间。物理科学内部的还原都是这种归结:对热质的否定并把热现象归结为能、温度归结为分子的平均动能,从化学到量子力学等等,著名的“熵”,则以热量与温度的关系来表示,在申农创立了信息论之后,人们便千方百计地寻找“信息”与物理学的关系,勉强将其与“熵”联系起来。从有限的意义上说,分子生物学还原了经典遗传学,将基因还原为dna和“遗传信息”,而“遗传信息”如何进一步归结为物理学的量纲呢?“遗传信息”是一系列生命过程的整体赋予dna等生物大分子行为以生物学意义的概念,也就是说在解释的逻辑次序上整体在先,元素在后,这是“遗传信息”这一概念的自主性的来源。因此,分子生物学的还原仅是有限意义上的还原,甚至不能说是还原,因为它仅仅是以一个自主性概念(遗传信息)解说了另一个自主性概念(基因),而“遗传信息”已成为现代生物学的研究范式或纲领的核心。因此,现代分子生物学并没有给还原论以支持,而且具有反作用,因为,如果说经典遗传学是一个演绎体系因而在这一点符合还原论的要求,那么分子生物学由于“自主性概念”与物理——化学概念的混合而具有了目的性解释和功能解释框架的特征,这成为生物学理论自主性的表现特征之一。

现代自主论正是从分子生物学的这些自主性特征出发,声明了自己的原则和立场。

2.现代自主论的原则及其本体论基础

从活生生的生命现象中直接认定一些概念,从而它们独立于无机界,有别于物理——化学语言,使建立在这样的概念之上的理论具有自主性,最极端的例子是本世纪初的生理学家杜里舒(h·driesch)将“活力”概念科学化和理论化,使它成为逻辑解释的起点;孟德尔到摩尔根所构造的经典遗传学中的“基因”,也是直接以生命现象以及从中所获得的数据为根据认定的有别于物理——化学的概念。本世纪六十年代,分子遗传学将“基因”用dna分子片段代替,使人们一度认为生物学的自主性是一种虚幻的认识,迟早会消失的。但是,并非dna分子片段唯一地代替了基因,而是dna分子与“遗传信息”二者一起来解释基因。“遗传信息”又是直接来源于生命现象的概念,仅就这一点来说,分子生物学仍然具有自主性。这是现代生物学自主论的根据。

现代自主论的主要论点是生物学完全有根据形成自主的概念,“自主”意味着不能由物理——化学术语来分解或描述或定义。为了区别于分子生物学诞生之前的生机论或活力论,现代自主论提出以下原则:将生物学能否还原为物理科学与能否用物质原因阐释生命现象严格区分为两个问题。(3)这个原则所要强调的是,物理——化学并不是对物质世界的唯一表述方式,关于生命有机体自身的物质原因的表述(生物学理论)则是另一种关于物质世界的理论表述方式,二者之间不存在逻辑蕴涵或逻辑导出关系。生物学还原为物理科学,其严格意义是以物理——化学的概念和定律来解释生命现象,从而推演生物学理论。仅从概念的层次来说,完全用物理——化学的术语描述或定义生物学概念,已经非常苛刻而至今远未做到。现代自主论“用物质的原因阐释生命现象”则宽松得多,实际上,分子生物学就是这样,以生命大分子组成,再加上遗传信息、复制、转录、翻译以及选择、稳定等诸多生物学独有的自主性概念,成功地阐释了从功能到进化的许多生命现象和活动。这是一个非常实际的原则,既可以摆脱科学史上令人厌恶的“活力”纠缠,又没有象还原论那样自套枷锁。

虽然如此,如果深究这一原则,则存在以下问题:

第一,现代自主论所称的具有自主性的生物学概念的认知来源无疑仍是对生命现象的直接认定,因此,在还原论或分支论那里应该是纯粹的解释对象的生命现象,在此成为认知和解释的起点。至少在这一点上与“活力”概念是相同的;

第二,现代自主论的本意是,生命现象中的物质运动方式为无机界所没有,因而对这些运动方式、关系等可形成独立于或自主于描述无机界物质运动方式的物理——化学的术语、概念乃至规律、理论,作为解说生命现象的前提。这种主张或可与当下的生命现象或“功能生物学”(4)相谐调,但与科学界的一个基本承诺(也是一个从未被证实过的预设)相抵触:生命来自于无机界。这意味着生命现象中的运动方式与无机界的运动方式有—个逻辑与历史相统一的关系,描述它们的理论也应有一个统一的逻辑关系,因而自主性不应该是必然的。

第三,在解释上,“物质的原因”中的“物质”是指生命体组成,主要是生物大分子,因此在现代自主论看来,分子生物学在具有了自主性的同时,又具有了物质性。而具体体现这种主张的分子生物学必然是自主性概念与物理——化学的术语和概念相“混合”的理论,其中,直接以生命现象作为实在性基础的自主性概念占有主导地位,是理论的核心。“遗传信息”规定了未来的蓝图,成为生物大分子所有行为的目的性基础与源泉,(5)它以生物大分子自身的逻辑内涵所没有包容的、因而是外在的东西,来赋予生物大分子行为以生物学意义。这就使得dna等生物大分子成为遗传信息等概念的附庸,导致了目的性解释或功能解释方式(2)。这实际上仅仅一半是物质的,而另一半却仍旧是“生机”的。这样,与其说是解释生命现象,不如说是在阐释生命形式下的分子及行为。这样的理论之所以被人们接受,其原因之一是人们接受了“生命来自于无机界”这个科学界中最基本的承诺之一,它已成为一种指导思想,给人们带来了希望:迟早有一天我们可以使理论上的从无机到生命的逻辑与历史上的从无机到生命的演化过程统一起来。因此,现代自主论的原则尽管与现代生物学相一致,但是,它却与这样一个重大的承诺不谐调。

第四,由此,我们可以做这样的一个回顾:生机论以从生命现象中认定的概念作为解释的起点,可简略称为“以‘生命’解释生命”;还原论则基于近现代科学精神的要求,以描述无机界的概念为起点来解释生命现象(即“以‘物质’解释生命”);而现代自主论的原则和主张,在分子生物学的具体体现中,却付出了这样的代价:以自主性概念为核心规范了物理——化学的术语和概念,以此为解释起点,但所解释的并非是生命现象本身,而是分子的行为(尽管是生命形式之下的)——自主性的那部分所解释的是生物大分子的(物质的)行为(即“以‘生命’解释物质”),“物质原因”那部分所解释的也仍是物质,而非生命。

以上几点,既是现代分子生物学理论体系中存在的哲学疑难,又是现代自主论的主张所存在的问题。现代自主论的原则是以现代生物学为其合理性依据的,它之所以坚持这一原则,一方面是由于现代分子生物学的内容的确如此,另一方面又企图把这一原则固定为今后理论生物学构建的指导性原则。这不由得使人想起了二千多年前亚里士多德的技巧,他不满意柏拉图在灵魂(生命)与肉体(物质)之间设置的鸿沟,企图找出生命过程与物理过程的密切联系,同时又要界说生命过程以表明与物理过程的区别,他构造了“形式因”和“目的因”的概念来解决这一问题:一件东西赖以构成的原料或物质并没有告诉我们它是什么,但赋予它以形式或目的,我们就可以根据它能做什么来说明它。

进一步的问题是本体论问题。现代自主论的优势在于现代生物学理论的形态和内容确以一些自主的概念作为理论根基的,但它的本体论基础却不令人信服:“生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种体系中的因果关系是复杂的,其中,生命整体行为对部分的制约是无机界所没有的。”(3)在此,存在着这样的悖论:因果关系是对现代生物学自主性的否定,而这里却以因果关系(尽管是复杂的,但仍是因果关系)作为自主性的本体论基础——前文分析了“一个理论体系中自主性概念与物理——化学概念同存并列作为解释的最基本元素,必然导致目的性解释或功能解释的方式”,它的逆否命题便是“非目的性解释(演绎的或因果关系的)体系不允许两种概念混合并列为解释的起点”,只能由一方还原另一方。那么,理论出现了“自主性”,到底是由于生命现象太复杂、纯粹以无机界为起点因果地或演绎地解释生命现象太困难而采取的权宜之计;还是由于存在着无机界所没有的“制约”,因而生命现象在本体上具有“自主性”(自主于无机界、确切地说自主于物理——化学的运动机制),使生物学也具有了“自主性”?接下来就发生这样的重大问题:本体上的自主性是什么?它与“活力”“生命力”的本质区别是什么?现代自主论可以争辩:生物学理论的自主性并不等同于生命现象具有自主性。但是,“整体对部分的制约”等诸如此类的现象如果在本体上不是自主的,而是与无机界有演化机制的因果关联,又为何不能为物理——化学(包括未来的物理科学)所描述?除非承认“科学的认识方法是有限的和不完备的”以及进一步承认“人的认知能力是极为有限的”这样令人气馁的命题,这又回到了“太困难而采取的权宜之计”上来。

因此,现代还原论固执地坚持以下两点与现代自主论的原则以及生物学理论现实作对:第一,生命必须纯粹地作为解释对象,而不能在解释之先从生命现象中预设某些概念作为解释的起点,如果生物学理论中有这样的概念,则它应被分解为物理——化学的语言;由此,第二,用演绎的解释方式转换由于存在自主性概念而采用的目的性解释或功能解释方式。坚持以上两点,也即将生命现象作为纯粹的解释对象而从无机界来演绎,就意味着用“物质的原因解释生命”与“生物学还原”是同一个问题。由于这种理想主义的固执,还原论所遭遇的困境甚于现代自主论。

3.现代还原论的困境

还原论的致命之处,主要不在于它反对现代自主论的原则,而在于反对现实的生物学理论的形式和内容去追求一种不太切合实际的理想。对生物学理论中的目的性解释和功能解释的诸多责难及演绎还原的要求所依赖的合理性依据——解释预言的检验是经验上可操作的,已随着现代生物学的成功而烟消云散,因为目的性解释或功能解释方式同样在试验上可检验。面对现代生物学的成功,以及还原所难以克服的诸多困难,再加上现代自主论强有力的批判和否定,现代还原论发现,剩下来可依赖的唯一合理性是哲学意义上的依据,即“生命来自于无机界”这一预设性和承诺性命题,我们不应“以‘生命’解释生命”,也不应“以‘生命’解释物质”,合理的“解释矢量”的方向应是“以‘物质’解释生命现象”。在这里,“生命现象”是一个很不具体的抽象概念,实际上可具体为被“约束”或“规范”的物质行为表现和“约束”或“规范”机制本身,这是真正的解释对象,也是理论自主性的实在性基础。因而,对于还原论来说,追究“基因”或“遗传信息”的起源和分子进化机制已成为其最后的坚守阵地,并且,当代自组织理论和超循环理论的盛行,似乎为还原论带来了令人振奋的希望。

迈尔曾将生物学理论划分为功能生物学与进化生物学,(4)在功能生物学中,基因所携带的遗传信息是生物学一切功能和目的的基础和源泉,只要突破这一点,即能够用物理——化学的语言演绎地描述形成遗传信息的分子进化机制,那么,还原论至少在原则上取得了胜利。但是,通过以下分析,这种希望似乎又是水中之月。

前面说过,“自主性概念”之所以“自主”,是由于它直接对应于生命现象或认定“生命的实在”,它反映了生命特有的本质,因此,它作为理论的起点,不必给予也不可能进行物理——化学的描述。还原论否认存在生命的特质,把所谓“自主性概念”或直接来自生命现象的概念看成是“复合性”的,可分解为诸多物理——化学的术语和概念,与此相应的试验上可操作性依据是生物化学对生命有机体的组成还原。但是,组成上的还原虽然可作为生命与无机界密切联系的依据,但也没有否定现代自主论的“用物质的原因解释生命不等于还原”的命题及所坚持的原则。否定“自主性概念”的充分条件不仅仅是把它看成“复合性”的,而且要以物理——化学的术语和概念逻辑地导出它的内涵。如果只满足于组成上的还原,结果只能是以“自主性概念”为核心来赋予生物大分子及其行为以生命意义(2)。与逻辑导出相对应的试验依据不是组成上的分解还原,而是与逻辑导出同向的试验可操作性,说白了,就是由无机要素合成生命,哪怕是最简单的生命现象。例如,对于超循环论来说,就是生物大分子超循环耦合能否在试验条件下发生,这涉及到“生命来自无机界”这一命题由哲学化向具体的科学化的过渡,关系到还原论在科学上能否真正站稳。但是:

第一,由无机到生命,经历了漫长时间,并且,生命的产生和演化是在十分优越的条件下选择了唯一快捷的途径而发生的。以人类的有限生命和历史是否有能力进行这种操作呢?这就象大海里的沙子,原则上是有限的,如果想数清楚有多少粒,则在实践上是一个无限的问题。退一步说,仅理论上的操作,即以物理——化学诸要素,通过在无机背景下取得的参数,进行自组织理论的非线性过程计算,来描述无机与生命之间的逻辑关系,这种非线性理论的计算操作也同样是事实上的无限复杂。这种原则上的有限而实践上的无限,直接冲击还原论的哲学基础:决定论。只有决定论成立,由无机到生命的逻辑演绎方式才是理论上可操作的,才具有进行预测和试验上可操作的价值和意义;决定论的前提又是自然有限论,而无限性就意味着不确定性,也就意味着逻辑演绎的理论之路是不通畅的、实践之路是不可操作的。

第二,自组织理论本身的结论——非线性过程的不可逆性,使这种操作不可能。从无机到生命的历史过程,其中有许多偶然性或随机因素起了决定作用并已作为“信息”储存于生物大分子的结构中。由于偶然性或随机因素的不可重复,使时间不可反演,因而整个过程无法进行重复操作。

第三,自组织理论和超循环论的非线性动力学过程的不确定性,使从无机到生命的演绎过程不可能。在此,应对“因果决定论”与“演绎解释方式”作出区分,一般来说,这二者被合二为一地用来与目的性解释或功能解释方式相对立,但它们之间是有区别的。因果决定论是用来表述定律或原理的方式,而演绎解释的方式是解释体系乃至理论体系的构成框架,即因果决定论形式的定律或原理是作为演绎框架的解释前提而出现的。这就可以提出这样的问题:否定了因果决定论的自组织理论的非线性过程的定律、原理是否可以作为从无机到生命演绎解释框架的解释前提呢?按照还原论解释的要求,如果中间环节有不确定因素,将阻碍这种演绎解释的逻辑通道的畅通。只有解释前提的因果决定论形式才与整体的演绎解释框架相谐调。尽管自组织理论及超循环论这一新物理科学曾经被讨论的热火朝天,由于它在分子自组织领域内就已经在逻辑上不确定了,因而,至今为止它对生物学的影响只限于描述性地说说而已,至多提供一个框架式的思想启示。

4.结语

还原论所遭遇的困境,是由于坚守着理想主义的科学信仰而不顾生物学现实。但是,无论是同情还原论而提出的带有折衷性的整体还原,还是反对还原论的自主论,在其构建生物学理论的建议中,只要还主张保存直接来自于生命现象的术语和概念,并且不可被物理——化学的术语和概念、也即描述无机世界的术语和概念所代替,都是在认识论上允许预先设定生命现象作为解释的起点,从而在本体论上承诺了存在着一种生命特质,也就有违于“从无机到生命的历史走向和逻辑走向相一致”这一基本的科学承诺。

在现代生物学面前,还原论成为固执地坚守理想和信仰的牺牲者而在所不惜,自主论由于切合生物学理论的现实而取得了优势,并以能够指导未来生物学理论的构建为最大的价值所在。但是,笔者认为,一门学科,特别是具有哲学色彩的学科,其意义和价值不应仅仅依赖于其他学科,更不能以其可否“指导”自然科学的发展为其价值标准。逻辑实证主义起始的现代科学哲学的历史已证明这种“指导”是虚妄和徒劳的,科学往往自我发展而不听命于哲学家的“指导”。在这方面,还原论也并不是无可厚非。无论是还原论还是自主论,它们的目的都是企图指导生物学理论按照它们指定的框架来运行,结果使我们处于这样一个悖论之中:如果信守“生命来自无机界”这一命题,则应否定“不能用描述无机界物质运动的概念、规律即物理科学进行还原”;而坚持还原论,则遇到操作上包括不确定性对演绎过程的否定的阻碍。这是否值得我们反思一下过于功利主义倾向的行为,以修正我们对科学的哲学探讨的目的?科学哲学的真正意义和价值在于自身,在于对科学及其与自然的关系的理解,在于它自身体系的建立,这个体系体现了人类的心智对完美的追求和向往。这一点,特别是在一个人欲横流的社会里,是极为可贵和重要的。

【参考文献】

(1)rosenberg.a.(1985).the structure of biological science.(cambridge:cambridge university press).

(2)郭垒:“生物学自主性与物理科学的理论构建”,《自然辩证法研究》,1995年第3期。

(3)董国安、吕国辉:“生物学自主性与广义还原”,《自然辩证法研究》,1996年第3期。

第2篇:无机化学原理范文

关键词:无机化学;教学特点;教学方法;教学改革

中图分类号:G642.3 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2017)012-0-01

无机化学是我校化工类专业的本科生进入大学后面临的第一门专业基础课,总授课时为72学时。本课程既是衔接大学与中学化学知识的桥梁,又是贯穿物理化学、分析化学、有机化学等后续专业课的纽带。因此,无机化学课程学习效果的好坏会直接影响其他相关课程的学习和学生化学能力的培养。本文将从无机化学教学特点及方法上分析,得出教学方法改革的几点浅见。

一、无机化学教学特点

1.内容庞杂,学习难度大。无机化学的知识覆盖无机化学、物理化学、分析化学、结构化学和有机化学等方面,既有基本的化学反应原理,又有抽象的物质结构知识,还有知识点分散、内容繁杂的元素化学。对于不熟悉大学高信息量教学方式的大一新生,如何保证在较短的教学时间内,让学生能理清无机化学的知识脉络,掌握重点知识内容,这无疑是无机化学教学的一个难题。

2.知识更新较慢。无机化学课程的教材种类较多,内容编排也具多样性。虽然几乎每年都有新出或修订版的教材出版,但总体来说知识点更新不多,内容较为陈旧,其中还包括高中化学的知识。所以学习初期有的学生容易产生轻视的情绪,听课和练习的投入较少。而中后期课程知识量显著增大,学生心理准备不足,对于新的学习模式适应不佳,导致不能达到很好的学习效果。

3.与后续相关课程知识存在交叉。物理化学的动力学与热力学知识是无机化学相关内容的进一步深入和扩展,无机化学的平衡原理和氧化还原反应是分析化学的理论基础,而物质结构的基础知识对后续学习有机化学及结构化学也进行了扎实的准备。此外,很多化工类专业的专业课程也涉及无机化学知识。所以,无机化学知识学习效果的好坏直接影响后续课程以及相关专业课的学习,同时,也对学生的学习心态和兴趣有着重要的影响。

二、无机化学教学方法的改革

1.优化课程内容,突出重点。无机化学课程的授课学时较为紧张,在课堂上通常无法详细讲解教材的全部内容,这就需要授课教师有计划的删减知识点,优化课程内容。比如,氧族元素和卤素的相关知识在高中接触较多,知识理解起来也比较容易,其中和高中知识衔接比较紧密的部分就可以通过自学的形式让学生学习。另外,无机化学教材中一般也穿插该章节相关背景知识及实际应用的内容。如大连理工大学版无机化学分别在化学反应动力学和氧化还原章节补充介绍了化学动力学在考古中的应用、化学电源实例等知识,通常此类知识也应归为自学内容。这样既能使学生将理论知识应用在实际、提高学生学习兴趣,又能节约出更多时间用于重点难点知识的讲解和实践教学。

2.采取互动式教学,引发兴趣。课堂教学中学生是主体,无机化学课程也不例外。因此,教师在教学中要充分发挥学生的主观能动性,产生良性互动。其中,在课堂上向学生设置问题就是很好的一种方式。比如,讲到电化学电池这一节时,先向学生提出一个问题:电池为什么能发电?电池发出的电能是由什么能量转化而来的?这时,学生便会思考电池发电的原理是什么?就是由化学能转化为电能。从而,便可自然的引出原电池的概念。再如,涉及到高中知识,教师可以先请学生回答高中时所学内容是什么?再详细讲解大学将要学习的新知识以及它们之间的异同点。总之,教师在课堂教学中应采用多种教学方法,充分发挥互动式教学的优势,提高学生的学习兴趣。

3.理论联系实际,提高能力。无机化学是进入大学的第一门化学基础课,也是一门实验科学。因此,在教学中就需要教师紧密结合实验实践来讲述相关知识点。比如,讲述某一具体化学反应时,应讲解其反应现象及反应机理等,便于深入理解反应事实;反过来说,对于一些简单的验证性实验就可以以视频的方式给学生直接演示,以加深印象。当然,实验实践教学环节也是十分重要的。在学生掌握一定理论知识的基础上,要求他们要自己动手正确进行实验操作。这既更利于学生理解理论知识,也能掌握化学基本实验技术,提高实际解决问题的能力。除此之外,教学中也可联系生活中的实例进行讲解。比如,讲到“缓冲溶液”,可以探讨人体自身血液中缓冲溶液的作用机理以及土壤中缓冲物质的重要作用,提高学生学习兴趣的同时,也扩大了知识面。

4.引入科学前沿,增加深度。无机化学既是一门专业基础课,也是很多化学课程的基础。同时,化学是一门典型的交叉学科,与材料、医药、以及环保等专业都有很多紧密的衔接。因此,在现代科学前沿领域,化学知识无疑扮演着很重要的角色,而授课教师就要把这些相关的科学前沿知识渗透到无机化学的教学中。比如,材料科学是当前科学研究的前沿领域之一。而现今几种新型无机材料都与P区元素中的硼族、碳族元素有关。在讲解这部分内容时,就可以将氮化硅陶瓷材料、砷化镓半导体材料以及氧化锡气敏材料等的性质、特点和重要应用阐述一下。这样既能扩大学生学习无机化学的广度,同时,也增加深度,加深对无机化学基础理论的理解和掌握。

总而言之,无机化学是大学最重要的一门化学基础课之一。因此,教师在教学过程中,要抛弃陈腐的教学思想,充分利用课程特点,加强无机化学教学方法和教学手段的改革,积极调动学生的自主性,提高学生各方面的能力和素质。这不仅对于培养学生养成良好学习习惯具有重大意义,也有利于教师建立先进教学理念、探索新型教学模式,实现教与学的完美结合。

参考文献:

[1]大连理工大学无机化学教研室.无机化学(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]天津大学无机化学教研室.无机化学(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3]宋天佑,徐家宁,程功臻,史苏华.无机化学(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2010.

[4]尹学琼,朱莉,王小红,潘勤鹤.无机化学教学内容的衔接及教学方法[J].教育教学论坛,2013.

[5]王会生,游文章.浅谈工科无机化学教学方法的思考与改革[J].化工高等教育,2013.

[6]王宏.o机化学教学方法改革探析[J].太原大学学报,2004.

[7]唐定国,杨汉民,黄涛,李襄红,刘浩文.浅论无机化学教学改革的方法[J].科技信息(科学教研),2008.

第3篇:无机化学原理范文

作者:史锐 张晓丽 吴品昌 单位:辽宁中医药大学

内容涉及浓度计算、结构理论、热力学初步等等,涵盖了多个化学学科知识,但像结构理论等知识主要以描述性介绍为主。这种浅、全,但内容繁多的内容很难符合现代教学要求,也不符合现代化医药人才培养的要求。内容与实用性联系较少。内容中对知识在医药学上的应用介绍较少,与实际应用联系较少。如缓冲溶液中只介绍简单的浓度计算方法,而在医药学上常用的溶液介绍非常少。(3)课程内容对不同专业无明显区别,授课无侧重点。因此需对课程内容进行调整,力求少而精。因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同,而课程的设置与教学质量直接影响学生对后续课程的学习效果,影响对学生整体目标的培养质量。因此《无机化学》怎样适应于不同专业的人才培养目标,怎样实施教学,是无机化学教学工作者们探讨和研究的时代命题。结合教学实践经验,提出以下构想。构建面向不同专业以无机化学为核心的课程体系本校无机化学教研室承担全校药学相关专业、护理学等多个专业的教学任务。并根据临床医学专业的课程设计需要,拟增加无机化学和现代无机化学课程作为临床医学相关专业的公共选修课,为其后续课程学习提供良好的铺垫,并为今后的科研工作起到引领作用。

因不同专业的服务方向不同,对所学课程要求也不同。因此,根据本校各专业培养目标的要求,构建以无机化学为核心的“1条主线和3个分支”课程体系,以适应全校不同专业对无机化学教学的需要。“1条主线”包括无机化学和现代无机化学2门课程,分别适用于药学和临床专业本科生必修和选修,体现无机化学对于药学和临床医学教学和科研的引导作用“;3个分支”包括无机化学(护理学专用)、基础化学和医用化学基础(中专护士专用),以加强非临床专业学生对本专业相关无机化学知识的学习。(1)核心课程《无机化学》是研究无机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,重点阐述物质结构基础(原子结构、分子结构、晶体结构等)、元素周期律、化学基本定律、气体、热力学基础、动力学基础、酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等。通过掌握该课程的基本理论、知识和技能将为医药学各学科的学习奠定基础,有利于将来的实际工作。无机化学是药学相关专业的必修课程,也是计划新开的临床专业公共选修课,但不同的专业对无机化学教学有不同的要求,药学专业学习重点为化学相关理论及药物制备合成相关知识;临床专业学习重点为后续有机化学和生物化学课程学习做铺垫,以及元素性质和其前沿应用的知识。因此,在上述专业的《无机化学》的教学过程中,我们将始终坚持突出专业特色、满足专业需求、体现专业水平的原则,分别制定不同的教学大纲、实验教学大纲和实验指导。(2)《现代无机化学》是药学和临床医学专业学生在掌握了无机化学及相关专业知识之后学习的一门计划新开选修课,其内容概括地总结无机化学中常用的经典理论成果,使学生有效地掌握理论工具,让学生运用所学理论知识指导对无机化学领域最新知识的学习和掌握,了解现代无机化学的主要研究方向、研究方法、应用及其发展趋势,培养学生把握无机化学学科前沿的能力及其在药学和临床医学的应用,为后续课程学习及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(3)《无机化学》(护理学专用)是护理学专业学生学习无机化学在护理学相关方面应用的一门专业选修课,它重点研究酸碱理论、电解质溶液、氧化还原反应、配合物等理论及相关技能,对今后从事相关工作提供重要的理论支持和技术指导。(4)《基础化学》是非临床医学专业计划开设的一门公共选修课,简述无机化学四大平衡理论、有机化合物的结构性质以及光谱分析、薄层层析、电化学分析等仪器分析的原理和方法。为其专业课的学习以及今后从事相关研究工作打下坚实的基础。(5)《医用化学基础》(中专护士专用)是研究无机物和有机物的组成、结构、性质、变化规律的科学,概括阐述化学相关知识以及化学技能在护士专业的重要应用。对护士专业今后工作具有重要的指导意义。整合新课程体系的教学内容课程教学内容的调整与整合非常必要,整合后在以下几个方面体现出特色。(1)满足学科综合化的发展趋势。无机化学学科与其它学科日益交叉、渗透、融合,学科领域不断扩展,从内容看,实用化和综合化趋势日益明显。只有对传统教学内容进行整合,并增开现代无机化学选修课,才能跟上形势的变化,做到与时俱进。(2)提高授课效率。目前教学要求与教学时数之间的矛盾突出,其中教学内容重复和衔接不畅是主要原因之一。整合后,精炼、流畅的教学内容可以有效提高授课效率,减缓缩课时与增内容之间的矛盾。(3)通过无机化学课程教学内容和方法的整合与改革,不仅提高实验教学仪器、设备的利用率,减少实验教学的重复建设,有效利用资源,缓解扩大招生与教学投入不足的矛盾,而且提高实验教学质量,培养学生科学思维、应用知识和创新能力。

探索创新性无机化学实验教学改革在原有无机化学实验教学改革成果基础上,通过实验手段的改革,教材内容的更新及实验考试方式的改革,对无机化学实验教学体系进行探索性的改革。(1)改革教学手段、更新教学内容:教学内容跟踪学科领域前沿发展变化动态,将新知识和新技术及时吸收融合到实验教学中,使学生了解学科发展动向,熟悉和掌握学科前沿的理论知识和操作技能。实验教学按基础(验证)实验、综合实验、设计探索性实验3个层次展开。并按照改革要求,编写新的实验教学大纲和实验指导。(2)改革考试方法和内容:改革单纯操作性实验考试模式。实验考试内容上实行老师指导下的学生自主选题,以小组为单位进行实验和论文撰写,以个人为单位进行论文答辩和技术考核,根据考试成绩和平时成绩对学生进行评分,提高学生学习的积极性和主动性。(3)开辟无机化学实验第二课堂:定期举行无机化学学术讲座和文献读书报告会;提倡药学专业本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目,撰写综述和论文等方法进一步充实无机化学实验教学内涵,促进本科生创新思维和科研能力的发展。随着高校教改形势向纵深发展,中医药专业无机化学课程体系和教学内容的改革势在必行,但教学改革是一项长期而复杂的系统工程,必须积极而慎重地进行,并在实践中进一步完善。逐步加强无机化学在高等化学教育中的基础和母体地位,提高教学质量,为培养符合时展的中医药人才奠定基础。

第4篇:无机化学原理范文

【关键词】 教学内容; 无机化学; 改革

随着社会对人才培养目标现代化、社会化的要求,社会对人才类型的需要已由“专才”型向“全才”型转化,而学生所学知识的知识面已大大拓宽;学科的发展和知识的丰富,无机化学课程的教学内容也越来越多,书越编越厚,然而无机化学的教学时间又大幅度减少,难以完成原有的教学内容,所以无机化学课程中存在许多需要解决的问题。例如理论部分的论述比较完整,但利用无机化学的实践活动操作比较困难;元素部分的内容比较琐碎,教师在讲授时困难较大,教学内容繁多,学生接受起来比较困难。

本着培养基础扎实、知识面宽、动手能力强、素质高人才的目标要求, 适当减少基础课学时, 增加专业实践和新知识介绍是必要的。如何充分利用有限的教学时间,不大幅度地减少教学内容,使学生尽可能多的学习、掌握基础知识是摆在我们教师面前的一项重要课题。这就要求我们从课程改革中挖潜,从课程内容整合中获得。

1 优化课程教学内容

教学内容的改革是无机化学教学改革的核心。改革与优化教学内容表现为, 剔除那些与中学教学内容重复、陈旧过时或与中学化学教学联系极少的教学内容, 对经典的无机化学教学内容进行优化,适当补充化学前沿知识[1]。

1.1 课本内容与课外知识有机结合[2]课本上的理论与具体的科技研究成果介绍相结合,既有利于避免教师教学内容的枯燥无味、空洞抽象,也有利于拓宽学生的知识面,同时还能激发学生学习的兴趣和积极性。这就要求我们教师在教学过程中相应地引入一些化学史、化学重要发现的介绍。例如诺贝尔化学奖中无机化学方面的成就包括了英国化学家W.Ramsay 对空气中稀有气体元素的发现、法国化学家H.Moissan发明氟元素分析法、瑞士化学家维尔纳创立配位学说等。另外,教师还可以将日常生活中与人类息息相关的一些无机化学知识引入到教学当中,例如温室效应、酸雨、臭氧空洞、微量元素与人体健康等。为适应知识经济的特点,教师还可以将无机化学的前沿领域知识如纳米技术、金属有机化合物等渗入到基础教学之中。这些课外知识穿插于教师的授课过程中,既能活跃课堂气氛,也有助于学生对知识的理解和记忆。教师可在讲授配位化合物的知识时延伸出与配位化学联系密切的人体微量元素与健康、抗癌药物顺铂的发现历程;在沉淀反应中介绍肾结石形成的化学原理;在电化学中介绍燃料电池、电解制氢等新型能源技术;在卤族元素的学习中,介绍感光材料、阻燃材料等的应用。

1.2 改革教材内容, 优化课程结构

1.2.1 着眼课程群建设,调整课程体系为了达到人才培养的目标,我们不仅注重课程教学内容的改革,还更注重课程体系的建设。我们在本课程建设过程中,始终注意与其它课程的协作配合,以逐步形成一个相对独立统一的课程群模块。该模块包括如下课程:基础化学原理、无机化学实验、分析化学、物理化学。这四门课程共同瞄准无机化学这一主修课程在系统中的基础作用及优化这个目标,统一调整教学内容,精简学时,各自侧重完成分工的局部教学任务。基础化学原理课程使学生掌握基本的化学知识,无机化学实验部分让同学们了解化学实验的分析和简单设计;分析与物化课程使学生掌握化学的深层次内容,更大程度上学习化学理论。

1.2.2 运用现代观念,优化课程内容,实现教学内容的现代化课程内容的优化,一是要选择知识,再者一定要加强重点内容的提炼,明确知识点,抓住课程的“三基、三新”,即基本概念、基本原理、基本方法、新知识、新方法、新技术。基础课调整的重点是增加新知识,专业课调整的重点是增加新技术。同时妥善处理好经典内容和现代化内容的关系,做到二者的和谐统一,同时压缩那些起点低、简单重复和陈旧老化的内容,使增加的教学内容与高新技术接轨[3]。

1.3 突出课程教学的重要性

1.3.1 课程教学突出基础性、前沿性、时代性通过对现在与过去、国内与国外化学类学生培养目标,中、外无机化学教材内容对比分析、学科发展现状复习及发展趋势预测,在正确处理继承与发展关系的基础上,修订教学目标及教学大纲,结合省级精品申报和高教研究中心批准的“十一五”教研课题,更新理论课和实验课教学内容,探索、实施新的教学方法。课程内容在强调基本知识、基础理论和基本技能的同时,也适当介绍重要进展。

1.3.2 课程教学突出新知识、新概念和新技术在教学内容改革方面,除了坚持无机化学传统的基本知识、基本理论传授,坚持无机化学内容需要不断更新的原则,加强专业知识与科学方法论相结合,把二十一世纪化学类及相关专业的学生在无机化学学科应具有的基础理论和最优化知识作为精品课程的内容依据,着重处理好无机化学基础理论与无机化学前沿的新概念、新技术和新方法(如绿色化学、微波化学等)的关系,吸收无机化学发展的新知识,强化无机化学的知识结构,使教学内容不断丰富、不断完善;能够使学生高效率地掌握无机化学的精髓,并将其转化为创新能力。

1.3.3 课程教学中必须加强创造能力的培养如何在无机化学教学中加强创新能力的培养,我们在课程设置时就注重学生对社会的适应性,将培养学生创新精神和实践能力摆到突出地位。为了加强创新意识的培养,安排每个学期至少一个“研究性课题”;为了提高解决实际问题的能力,在教学内容的选择上更加贴近生活实际和生产实际,安排了“课程实习作业”,为培养创新意识和实践能力提供了重要方式和途径。

2 元素化学部分教学的改进

元素化学部分内容繁多难学,为此我们对元素化学每章内容,重点抓住原子结构与族通性的关系,引导学生通过原子结构和分子结构的原理来理解元素及其化合物的化学性质,概括归纳元素性质的变化规律性,从而突出化学的基本原理在元素化学学习上的指导作用。从学生反馈回来的教学质量调查证明,这有利于学生加深对元素及其化合物性质的理解和掌握。而对于元素及其化合物的存在方式、制备、用途等,则着重于学生的自学,让学生查找有关的资料来认识有关化合物的最新用途或制备方法,然后让学生撰写有关这方面的总结文章或论文,这样一方面增强了学生的自学能力,另一方面让学生知道了最新的一些化合物的研究动向。这样的教学模式调动了学生学习的自觉性,深受学生的欢迎。

无机元素化学教学难点的解决办法是:①元素部分以元素周期表为主线[4], 深入地讨论主族元素及重要化合物的结构、物理性质、稳定性、氧化还原性、物质的制备及用途。以物质结构原理和热力学原理为基本点,从微观和宏观的角度去学习、讨论和研究无机化学的问题,注重规律性的讨论和总结,从而突出无机化学基本原理在元素无机化学学习中的应用和指导作用,加深学生对无机物性质及反应性规律的理解及对无机化学基本原理的掌握,改变元素化学在学生心目中内容繁多的印象。②以性质为中心讲好重点元素。由于同族元素性质相似,所以在讲授每族元素通性之后,对族内的重点元素必须较为系统地讲解,以便学生对族内其它元素的学习起到触类旁通、举一反三的作用。③密切联系实际。元素化学很多内容与工农业生产、日常生活,特别是中学化学教学关系十分密切。在教学中主动联系实际问题,教学就会更加深入、生动活泼,学生学习就不至于感到枯燥无味,反而对学习产生浓厚兴趣。④善于比较差异,归纳总结规律。元素化学内容多,知识零散,学生总感到难掌握,不易记忆。在教学中充分利用对比的方法可以加深学生对问题的理解,采用归纳总结规律的方法使学生学的知识系统化,这两点都有利于学生记忆。⑤利用现代教学手段,加强教学效果。计算机辅助教学代表现代教育技术的特征,能帮助或替代教师传递信息,突出教学的重点和难点,增大课堂容量,能激发学生学习兴趣,有强烈的感染力和丰富的表现力,其优势是传统教学方法无法比拟的。应用多媒体教学手段,不仅可以创设多样化的学习情景,更可毫不费力地将传统教学中难以描述、难以突破的难点生动、形象地表现出来。

3 教学方法和手段的改进

3.1 案例教学法以讲授为主,通过典型实例教学激发教与学的课堂互动。在课堂讲授中,通常将典型实例和疑难问题作为内容展开的引导和说明,始终关注社会上的热点化学问题,分析其中的化学机理,增强该课理论的实践性、时代性、启发性、通俗性和生动性,便于本科生接受并调动其主观能动性,课堂还实行课末5分钟学生提问,及时答疑。由此,提高了课堂的效率。

3.2 问题教学法适当给予刺激和压力,以各种形式的提问、作业和讨论等辅助手段巩固课堂教学内容。提问和作业中,既有要求当场口头回答或书面完成的,也有要求课后完成并提交的,还有仅提供思考的。为了方便学生复习,无机化学教研室编印了供校内使用的无机化学习题集,深受学生的欢迎。

“以问题为中心”讲授与讨论相结合。为有效地利用课堂教学时间,在整合教学中,我们把研究性学习引入课堂,即设计学习情景,让学生在学习新知识时做到“三先”, 即先尝试、先讨论、先思考。教师通过点拨、参与、辅导,让教学过程成为学生自主学习、师生互动的过程。学生在不断地发现问题、解决问题的过程中尝到成功的乐趣,激发了学生思维的积极性,达到有效地利用课堂教学时间的目的[5]。

3.3 多媒体教学法随着现代教学改革的推进,在无机化学的教学中,明显地出现了内容多、课时少的矛盾,我们充分利用现代教育技术手段较好的解决了这一矛盾。通过使用多媒体、投影仪等现代教育技术手段和实物模型实施课堂教学。通过各种课件充实和拓展教学内容,增加了内容的直观性,激发了学生的学习兴趣,让学生们在耳目愉悦中感受到化学在生活中无处不在以及在科技发展中的重要地位。所有教学课件上传在精品课程网站上,有利于学生自学,提高了学生的自学能力。

实施无机化学内容整合教学的尝试,其根本目的在于全面提高课堂教学质量。在教学过程中,我们运用教学设计的理论和方法来分析、研究教学问题, 设计教学策略、教学方法及教学过程,努力探索教学过程各要素、各环节相互联系和作用的最优化,教学效果得到明显提高。由于调整了无机化学相关内容的衔接与分工,内容突出主干,加强了学生实践能力、创新意识的培养,对提高学生综合素质起到了很好的作用。

无机化学是一门基础理论性和实践性都很强的学科,它是大学一年级唯一的专业基础课程,对后续的专业基础课程的学习影响很大,而提高无机化学教学质量的方法是多样化的,需要我们不断的讨论、探索和实践,为培养更多的高素质的现代化建设人才而努力。

参考文献

[1] 徐家宁, 史苏华, 阎 雁, 等. 努力探索, 全力打造精品无机化学课程[J]. 广西师范大学学报(自然科学版) , 2003,Z2:6.

[2] 翟林峰,杭国培,王华林,等. 无机化学课程教学内容与方法改革研究[J]. 合肥工业大学学报,2008,22(1):94.

[3] 黄 滨,王秦辉. 优化课程结构的探索与实践[J]. 教书育人,2002,24:28.

第5篇:无机化学原理范文

【关键词】高职 无机化学 教学问题 改革措施

《无机化学》是高职化学、化工、制药及生命科学类专业的重要专业基础课,其教学质量直接影响到学生后续专业课程的学习和综合职业素质的提高。为更好地实现专业人才培养目标,我们有必要审视高职《无机化学》教学中存在的问题,并结合对问题的剖析提出切实可行的改革措施。

一、高职《无机化学》教学存在的问题

高职《无机化学》教学的主旨是积累化学知识和科学素质,培养高技能的生产一线应用型人才。由于受传统普通高等教育的长期影响,高职《无机化学》教学定位不明,与课程标准和人才市场的要求还存在很大差距,表现出诸多不容忽视的问题。首先,教学理念落后,拘泥于传统人才培养规格,对教育部强调的“高职教育必须以就业为导向,以培养生产、服务、技术和管理第一线的高级应用型人才为目标”的教学指导方针认识不够透彻,忽视了人才培养与社会需要的对接。第二,教学内容陈旧。教学中过多关注学科的理论性、系统性,教学体系主要是围绕物质结构基础知识、化学热力学与动力学基本原理、化学“四大平衡”计算等展开,对化学领域的新理论、新知识、新技术以及化学原理与方法在化工领域的应用等涉及较少。第三,教学方法僵化。教师的“填鸭”式教学使得学生的学习和思维都是按照教师的意图完成,形成了以教师为本位的师生关系和教学关系。特别是缺乏高职教育必需的实践性教学,无法让学生了解企业和社会,严重制约着学生动手能力和以所学知识解决实际问题能力的培养。第四,教学评价单一。以书面笔试为主,以终结性评价为主,评价的对应性和激励性不足,难以很好地体现评价在基本知识与基本技能、过程与方法、情感态度与价值观方面的“三维”要求。

二、高职《无机化学》教学改革的有效措施

针对高职《无机化学》教学存在的问题,我们要以现代教育教学思想和学生就业导向为指南,积极探讨富有建设性的有效改革措施。

1.优化教学理念

为了培养学生的职业适应性,使学生能够在竞争日益激烈的就业市场占得先机,高职《无机化学》教师必须遵循教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》,研究社会职业岗位要求,明确高职教育是就业教育这一大前提,积极优化自己的教学观念。要清醒地认识到对于高职学生而言,较强的实践能力和动手能力是他们的主要就业竞争优势。只有摒弃理论教学占主导地位的教育理念,以够用、实用为原则,不过分追求课程理论的高深性,重视校内学习与未来实际工作的对应性,通过工学结合培养学生的动手操作技能。

2.调整教学内容

高职《无机化学》是一门理论与实践并重的基础性课程,要让学生获得未来职业岗位必需的知识和技能,教师应该对通用的教材内容进行梳理,在教学内容安排和处理上打破统编教材的设置与结构,以少、精、新为原则实施教学内容的调整。具体内涵包括:①以介绍《无机化学》与学生所学专业的密切关系,激发学生学习的积极性。②适当增删组合教学内容,强化教学针对性。如将原子、分子结构、化学键和配位键理论放在一起讲;介绍热力学平衡理论时,删掉高中学习过的平衡移动内容;将酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡和配位平衡整合在一起。③增加与学生所学专业有关的《无机化学》研究新成果,确保学生专业素质与岗位新需要的有效对接。

3.改革教学方法

现代职业教育以建构主义教学理论为指导,强调教学的重点不是知识的传授,而是学生自主获取知识能力的培养。这就要求高职《无机化学》教师在教学中能动地改革教学方法,积极采用行动导向教学法(以真实或模拟的职业工作任务为导向,学习课程知识,形成职业能力)、案例教学法(通过剖析无机化学案例,让学生把所学知识应用于专业实践活动中,提高学生的发现问题、分析问题和解决问题能力)、项目教学法(师生共同以某一生产项目为依托,将教学课题的理论与实践结合在一起)等教学方法,构建起“以学生为中心”的新型教学模式,突出教学过程中的学生主体地位和实践能力培养。

4.创新教学评价

高职《无机化学》教学评价不仅要关注学生对基本知识和基本技能的掌握,更要对学生的学习状态、情绪表现、学习态度、情感意识、意志品质等非智力因素进行科学的判断。要做到对学生的全面、公正、客观的评价,在评价方式上就应有所创新。要本着欣赏、发现和激励的原则,运用理论考试与实践操作相结合、过程评价与结果评价相结合、定量评价与定性评价相结合、教师评价与学生自评相结合等多种方式。使教学评价有针对性、贴近学生心灵,在教学评价导向功能、诊断功能和激励功能的完美发挥中促进学生职业素质的提高。

立足于求职就业导向的高职《无机化学》教学有其自身特有的规律,认识和发现这一规律是每个高职《无机化学》教师必须面对的重要课题。我们要明确教学中业已存在的问题,瞄准市场需求,本着够用为度、应用为主、加强针对性和实用性的原则,在教学理念、教学内容、教学方法和教学评价等方面进行不断的改革。努力使自己的教学鲜活、精彩、灵动,切实推动学生职业素质和就业能力的稳步提升。

【参考文献】

[1]李双妹.高职院校《无机化学》课程改革的探索与实践[J].新课程改革与实践,2010(05).

第6篇:无机化学原理范文

关键词:高校;无机化学;现状;改革策略

中图分类号:G652 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)41-0102-03

无机化学是一门专业的基础学科,涉及的范围很广,包括了环境工程学、食品工程学、生物工程学等,是向整个高校工科类一年级本科学生开设的化学基础学科,更是学生踏入高校后学习的第一门化学基础学科。所以,高校要特别注意相关衔接工作,重视衔接教学,实现更好的过渡,让学生能更快地从中学化学转移到大学化学中来,并且为他们今后学习相关课程打下坚实的化学基础。高校领导也要特别重视无机化学这门课程,充分发挥无机化学教研组所有教师的力量,通过大量的时间,对课程进行改革。临沧师范高等专科学校(以下简称“我校”)经过一系列的改革,无机化学逐渐把“必需、适用、实用”这些原则体现了出来。在面对学习时间压缩的情况下,也能最大限度地使学生更好地掌握无机化学基础知识,更好地领悟无机化学的精髓,实现理想的教学目的,获得良好的学习效果。通过不断完善教学方法,对无机化学教学内容进行更好的精选,合理地安排教学,加之利用多元化的教学手段,促进了教学质量的提升和教学目标的实现。

一、优化体系

我校从无机化学课程的内容和体系上出发,改进了教学内容,改变了原有课程的体系设置,将与中学化学或者其它化学课程相重复的内容进行适当的删减,坚持“必需、适用、实用”的原则,增添了实用性强的新内容。在教学过程中,提升基本理论的内涵、加强基本原理的理解、灵活多用的基本方法、计算与操作。以无机化学的基本理论作为出发点,将四大化学的平衡原理作为主线,注重应用,加强实践,打造全新的无机化学课程体系结构,层层递进地开展,使学生更容易接受。还加强改革课程结构体系,提高了教学效率。面对课程结构体系改革的不断深入,自然会给传统的无机化学教学带来诸多问题,若要更好地改善传统教学确非易事。因此,教师想尽办法,沥尽全力,将教学大纲的基本要求为出发点,彻底改善传统的教学方式,从而达到提高教学效率、增效的目的,做到“减学时,不降质量”。通过长期的教学实践,根据高校化学专业与学生的特性,大规模、系统地完善和修订了课程的理论教学大纲和实验教学大纲,让其呈现出高校独有的教学特色。根据不同专业的不同特点,还提出了分层教学的两种大纲模式:《新大学化学》和《无机化学》。为了更好地适应不同专业对化学的不同要求,合理地调整了各个层次的课程:《新大学化学》108学时,《无机化学》72学时。

无机化学课程的主要目的是:让学生掌握化学平衡、化学反应速率、物质结构、元素周期定律以及化学热力学等相关基础理论与概念,更好地理解元素以及化合物的结构、性质、反映规律,掌握其用途,激发思维能力,培养科学素养及其训练分析和解决问题的能力,引导学生应用正确的学习方法,初步掌握科研方法,树立正确的人生观、价值观、世界观、辩证唯物观,为以后的学习打下坚实的基础。根据教学大纲的要求,还需要采用学习参考书《无机化学习题与自测题》,针对每章的课堂授课内容的要求以及进度而设计的课后练习与自测题进行课后练习,目的是帮助学生及时掌握和巩固知识。自测题具有各式各样的特性,有助于学生在每章完成后检查自己的学习情况。通过对参考书的使用,不仅可以引导学生学习,还能激发他们的思维能力。

新的教学大纲从宏观的角度诠释了学生掌握知识的深度与广度,符合教学规律和高校学生的学习特征。新的教学大纲要求,必须掌握基础理论和基本概念,把握重点,详细讲解,删减重复内容,提升教学层次。根据专业特点的差异性与计划课程的要求,对内容进行筛选,将比较简单、易理解的内容划分为自学内容,将倾向于理科及理论性较强的内容划分为选修内容,符合学科专业的培养目标。新教学大纲明确指出,对每一章节需要理解、掌握、熟练,课程在部分章节中安排了比较简单的自学内容。高校学生经过高中阶段的学习,适应大学学习方法后,初步形成自学和独立理解问题的能力。对学生进行自学安排的时候,可以引导他们参考更多资料,适当地设计一些思考题,点燃学生的学习热情。

为了使一味灌输、面面俱到、平均分配的传统教学模式得以突破,在相对较少的学时中,本学科新知识、新成果、新信息要进行适当的增加,拓宽知识面,加强应用。要增加与专业密切相关的知识,例如:生物技术与化学的关系、细胞核内蛋白质动态变化研究进展、人体生命元素功能,等等,不仅加强专业与课程的密切关系,还致力于提升学习兴趣,增强学习能力。

二、无机化学教学方法的改革

新时代倡导素质教育,倡导以学生为主体,教师为主导。高校无机化学主要应用启发式的教学方法,注重实践,充分应用全方面、多元化的教学手段,提升教学质量。教学设计要坚持学生为主体,引导和启发学生,贴近学生生活,选取学生较为关心的话题。例如,有关绿色化学、大气污染等课题的讨论,都可望调动学生的学习积极性,提高学生的自学能力。在进行绿色化学相关讨论时,部分来自农村的学生通过阅读大量资料,明确今后的学业中会以回到家乡发展绿色产业为目的。教师应该掌握学生的心态,做好循序渐进的引导,让学生从被动学习转变为主动学习。教师要在课堂上掌握学生的学习情况,针对他们的基础差异性,做好分层教学。分层教学的目的不是为了选出尖子生,是要让学生都能得到发展和进步,让学生感到教学目标就在他们身边,从而能更好地实施教学手段,实现教学目标,促进学生全面发展。

在进行无机化学教学时,为了巩固课堂教学质量,理论结合实际,需要加强基本训练和平时考核。为了紧贴课堂教学内容,让学生能及时掌握和巩固知识,我校采用了学习参考书《无机化学习题与自测题》,实施两节课布置一页参考书的作业。教师认真检查作业,仔细批改,对作业情况进行评分,整个学期作业评价得分以20%纳入总成绩。通过对作业的批改,教师能及时掌握问题,方便下次在课堂上进行讲解。针对个别问题则对学生进行解答,促进学生更好掌握本章的难点和基本概念。每章完成以后,督促学生做自测题。自测题题型多样化,且有注解,有助于学生更好地检查自己对学习内容的掌握程度。

课堂教学中,充分发挥多媒体教学的作用,使教学内容形象化,将传统与先进有机结合,利用计算机进行辅助教学,将知识动态化,将微观转化为宏观,变抽象为直观,实现整个课程的最优化。例如,学习原子结构时,多媒体的加入让学生更容易理解这类抽象的知识。理论课实施启发式、参与式教学,组织学生讨论,教师解答疑难,将原本枯燥无味的无机化学变得更有生命

力,提升了学生学习的积极性。

三、激发学生动手和动脑的能力

无机化学课程具有丰富的实验内容,对实验选题要准确、恰当。改革过后的无机化学,具有20个实验、72学时。引导学生养成良好的实验素质,通过测定、原理、现象的实验,对学生的观察能力、总结能力、判断能力、动手能力、概括能力进行基本操作训练。用“微量实验”代替原来的“硫酸亚铁铵的制备常量实验”,降低了实验成本,减少了实验时间,实现了教学目标。开放性实验《三氯化六氨合钴的制备和组成测定》,是让学生在掌握基本概念和理论的基础上,灵活运用化学原理和试验方法,从开始收集资料、制定实验方案、准备实验仪器到实验结束后的数据处理与讨论,都要求独立完成,其重点在于激发学生善于动手、动脑,敢于发现、分析、解决问题,全面提升无机化学实验教学的质量。

四、完善试题库建设

学生成绩的总体状况要坚持考教分离,对评分实施统一标准,考卷及标准答案存档。要应用试题库,提高教学质量,提高课程水平,上升到更高的层次。根据高校专业和学生的特点,设计多套《无机化学》试卷及标准答案,构建试卷库,降低试题的重复率。总结学生最后的综合成绩,其目的是为了让学生重视无机化学的每一个环节,尽量坚持上课,认真学习,避免临考搞突击的现象,促进学生学好化学基础课,为今后的相关课程打下必要的基础。

五、完善课程考试改革与教学管理制度的建设

第7篇:无机化学原理范文

关键词:无机材料科学基础;启发式教学;建构主义理论

中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)35-0198-03

建构主义认为,知识是学习者在一定的情境之下,根据情境中的线索调动头脑中事先准备好的多方面,多层次的先前经验,通过主动积极思考,对新信息进行解答并赋予它们具有学习者自身特色的意义,然后以此为原材料,形成自己的知识构架。教育的问题,其本质是促进学生思考,形成新的知识体系。因而,作为教育主体的老师,其角色也要发生重大变化,由原先的知识传播者转变为思想的传播者。其主要的使命,是以所要传播的知识为媒介,教会学生去思考,并得出具有自身特点的结论,从而形成具有特色的知识的结构。教育的目标不再是向学生“移植”单纯标准化知识体系,而是要让学生建立在标准化知识体系基础上的开放的思维体系。在这样一种体系中,学生具有系统的基础知识,但又对所获得的知识具有深度的思考甚至质疑。相比单纯的标准化知识体系,在标准化知识体系基础上开放的思维体系在当今的社会中,显得更为重要。而如何建立一个思维体系,以问题为中心的教学法则为我们提供了一个很好的思路。在几年的无机材料科学基础的教学中,笔者所在教学团队以建构主义为指导,开展以问题为中心的无机材料课程教学实践。本文将对无机材料科学基础动力学部分的教学实践谈谈体会,和同行进行交流,以期提高教学水平。

一、问题体系的梳理是以问题为中心的教学的关键

爱因斯坦指出:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许仅是一个数学上的或实验上的技能而已。而提出新的问题,新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力而且标志着科学的真正进步。”显然,问题是认识的起点,是兴趣的表征,是创新的开始。在学习过程中,也是区分主动学习和被动学习的标志。开篇伊始,需要回答的第一个问题是:什么是无机材料动力学?根据无机材料科学基础教材的精神,笔者的理解是无机材料制造过程中材料组成原子移动的科学。以此为出发点,根据常规的思路,就可以提出进一步的问题:原子移动的方式是什么?原子移动的动力是什么?原子移动的阻力是什么?(促进)原子移动的目标是什么?如何提高过程的时间效率?从本质上来讲,无机材料动力学所解决的问题就是这五大问题。以下根据这五大线索对课程内容进行梳理:通过“原子移动的方式是什么?”这一问题,可以解决课程中关于原子移动的基本概念:扩散、粘(塑)性流动等,溶解沉淀、蒸发凝聚。其中前二个概念为较高层次的概念,扩散为介质中单个粒子的移动,而流动则是粒子群体移动。而溶解沉淀则是一处的固体(晶体)溶解于液体(熔体),在液体(熔体)中扩散,然后在另一处的固体表面沉积。蒸发凝聚则是固体蒸发,扩散或流动,然后又凝结的过程。以这样一个线索,就很容易将无机材料科学基础动力学过程中的各章内容―扩散、固相反应、相变和烧结中的原子移动概念很好地进行梳理。对“原子移动的动力是什么?”这一问题的回答,也可以贯穿无机材料科学基础的全部内容。从本质上来说,原子移动的动力就在于其起始位和目标位的化学位差异。而化学位的差异可以由浓度(活度)差异、凹凸面差异和颗粒大小差异、体系中不同组分之间的相容性差异、以及温度差异和压力差异所影响和决定。由于不同部位的化学位差异的存在,在一定条件下,体系的不同部位的化学位将趋向于均衡。就如处于不同高度的液体在连通的情况下要处于同一平面一样,由化学位所表示的“位能”也将在一定条件下趋向于均衡到同一位能值,从而导致粒子的移动。这样,利用化学位的差异以及体系不同部位化学位在一定(动力学)条件下趋于均衡化的原理,就可以很好解释正扩散、逆扩散、蒸发-凝聚、溶解-沉淀以及烧结过程中的晶体长大和二次再结晶、热压烧结的流动机理等各种知识。对“原子移动的阻力是什么?”这个问题的回答,可以很方便地理解液固相变和液液相变的机理问题。均一体系形成的新的界面所产生的附加能量,成为液固相变过程成核-生长过程的过冷问题。对原子移动的阻力这个问题另一个角度的涉及无机材料的制备问题,在温度较低时,原子的运动受到环境(由化学键力形成的制约)的制约原子难以移动,只有在温度升高时,环境的制约相对减小,原子才得以移动。无论扩散还是流动的原子迁移模式,无不受这个规律所影响。对于“原子移动的结果和目标是什么?”的回答,与无机材料课程中谈到的烧结问题密切相关,由此可延伸出收缩、气孔率、实现设计的相结构以及材料的最终性能等。就如我们在处理日常生活问题所必须考虑的一样,过程的时间效率非常重要,具体体现为速率和效率。围绕速率,动力学就有一系列数学表达式,如Fick第一、第二定律、杨德方程、金斯特林格方程、相变中成核生长速度、晶体长大速度以及烧结过程中的颈部尺度和时间的关系、气孔率和时间的关系等。而为了提高效率,陶瓷制造之所以要用粉体为原料、制造微晶玻璃为何要用晶核剂等问题也得到在这个角度的答案。通过将上述五个基本问题进行解答和梳理和扩展,可以涵盖无机材料科学基础动力学的基本内容。在教学中,在尊重原教材的前提下,利用建构主义思想,以学生已有的生活经历、基础知识,以辩证法和认识论为指导,通过构思新的问题,可提高学生的兴趣,启发学生思考,取得较好教学效果。

二、生活知识和基础知识是构建知识构架的初级原材料

就无机材料而言,由于其普通而传统的特性,无论是水泥、玻璃还是陶瓷,大学生们在生活中都已经形成不同程度的接触并形成一定程度的认识。另外大学的基础课程如物理化学、物理学和化学等也为无机材料科学基础动力学的教学奠定了一定的基础。也就是说,对无机材料科学基础动力学的知识体系而言,学生在学习本门课程之前,就已经有了一个原始的、初步的知识体系,但这个知识体系可能是模糊的、若隐若显的。具体体现在一些问题上知其然,而不知其所以然。在一些在专业人士看来,非常具有系统性和连贯性的知识,在学生那里是离散的,缺乏有机联系的。因而,如何在这样一种模糊的、离散的知识体系的基础上,构建一个明确的、牵一发而动全身的知识体系或称为网络,恐怕是任课教师的一个主要任务。在学生已经有的知识体系的基础上,以问题为出发点,启发学生进行思考,引导学生得出自己的结论,可能是完成本项任务一个可行的方法。下面举两个例子加以说明。其一为破碎瓷器的断面,大学生中,很少有人没有过打破碗的经历。部分好奇心很强的学生可能也观察过陶瓷的断面,尽管模糊,但对断面的形貌肯定有一定的概念。通过老师提醒,对破瓷断面很容易形成如下的知识:粗糙的、不吸水、很硬。在这样一个基本概念的基础上,我们就很容易提出如下一系列问题:为什么是粗糙的?为什么不吸水?为什么饭碗的表面不粗糙。为什么泥菩萨不能过河而古代贸易中沉船中的陶瓷几百年后仍然完好?通过这样一些设问,启发学生思考,通过讲解,就较为容易地能把扩散、流动、烧结的内容揉合到一起,使学生的专业知识得到升华,形成自己的知识体系。其二是液固相变的问题。学生们已经在先学课程的物理化学中得到如下的知识,平衡状态下,化学反应自发进行的条件是体系的自由能(焓)ΔG≤0。从这个角度,很容易引导学生接受这样的概念:相变自发进行的必要条件也是ΔG≤0。以这样一个基本的规律,就可以引导学生提出如下问题:为什么是小于等于0?等于0意味着什么?小于0意味着什么?以学生已经根深蒂固的基础知识――水在0℃结冰为基础,就很容易引导学生形成这样的知识:ΔG=0,就是指0℃时冰水混合物的自由焓差。在这样一个基础上,学生自然就会想到ΔG

三、辩证法是学生梳理知识体系和形成开放性思维的思想武器

无论我们是否意识到,在日常生活中,大家都有利用辩证法思考的经历。诸如“站在对方的立场上考虑一下”“设身处地地想一想”“换个角度思考一下”,都有辩证思维的影子。大学生们在马克思主义哲学中对辩证唯物主义的系统学习,更有利于他们以辩证法为思想武器,促进自身知识的构建,并使知识体系具有更加开放的特性。以对立统一规律为例,如前所述,在考虑颗粒移动的促进作用的同时,对立统一规律就可以引导学生去思考什么因素可以阻止粒子的移动,使学生形成新的思考。课程中很多具有极值的曲线,如晶体生长速度和过冷度的关系等,就可以很好地利用对立统一规律加以解释。举一反三,很多问题学生就可以很好地理解、掌握和延伸。在学生掌握了利用这一思维方法的基础上,再传授给学生在二分法(非此即彼)基础上的多元体系复杂性的认识,也就是说一果多因或一因多果的认识。使学生课程知识有一个很好的梳理,对课程体系有更好的把握。质量互变和否定之否定规律同样也可在教学中得到很好的应用。同样,以辩证法的思维模式,也可以引导学生发现很多教科书上没有涉及的内容。如在成核-生长的液固相变的描述中,书中只告诉我们由于在纯粹的液相体系中形成新的固相,界面能需要用液相变为固相放出的潜热补偿,因而,需要成核。但并未解决成核后在过冷状态下液相变为固相后放出的潜热对体系温度的影响。诸如此类,利用辩证法的思想工具,还可以引导学生发现很多问题。有些问题,可能是能够得到答案的,有些问题,可能本身就是现有科学体系没有解决的。因而,通过学习,学生所构建的新的知识体系是并不完美的,是尚存悬疑的,可以引导学生进一步深入探索。相比自我封闭的知识体系而言,这样一个体系无疑是具有活力的。

以问题为中心,可很好地对无机材料科学基础动力学的内容进行梳理,关联无机材料科学基础各部分知识,形成以问题为中心的网络体系。以学生原有的生活常识和先修课程,可引导学生通过思考和重组,建构自己的知识体系。以辩证法为指导,可引导学生进行开放性的思维,引导学生不断创新,探索未知,提高自身的创造素养,则对其未来发展具有重要意义。

参考文献:

第8篇:无机化学原理范文

关键词:绿色;无机化工;化学与工艺

化学在人类发展过程中起着十分重要的地位,为人类的生存与发展提供了重要的物质保障。与此同时,化学生产带来的各种污染问题同样也给人类的生存与生活产生了严重影响,如何发展对人类健康和环境危害较小的生产工艺,成为化学家面临的新问题,绿色化学由此得到发展。绿色化学与工艺是指利用化学技术和化学方法,减少或者消除对人类及环境有害物质的使用和产生,使化工生产与环境友好共存。

1 绿色化学与工艺在无机化工过程中的应用

1.1 绿色化学与工艺介绍

1.1.1 原子经济理念下的绿色化学。原子经济理念提出较早,其含义是:在化工生产过程中,应将化工原材料中的分子最大化的转化为目标产物。虽然无机化工生产对社会经济的发展具有重要影响,极大地推动了社会经济的发展,但我们也应该清醒地认识到化工生产给环境带来的危害。为此,应在化工生产和研发中,充分发挥原子经济理念的作用,最大限度的将化工原材料转化为目标产物,降低化工生产对环境和人体健康的危害。

1.1.2 原料的绿色化。化工企业在生产过程中,由于工艺需要,通常会在化工生产中使用氢氰酸、光气等有毒原料,这些有毒原料在反应过程中会产生大量的有害物质,给作业人员人体健康带来极大危害,同时也给环境造成了严重污染。为保护工作人员的人体健康,使环境免受污染,化工企业应在化工生产中尽可能采用无毒无害的化学物质。

化工企业在生产中使用酸、碱或有机化合物替代有毒化工原料,降低了化工生产的毒性,但酸、碱性物质腐蚀性较强,在反应过程中会产生高浓度的酸性气体或碱性气体,不仅腐蚀化工生产设备,缩短设备使用寿命,还会对作业人员身体造成严重影响,这也是应尽量避免的。综上所示,化工企业应改进生产工艺,采用无毒、无害、无腐蚀性的化工原料,若必须要使用腐蚀性材料,应利用催化剂加快反应速率,降低反应条件,减少腐蚀性化学品对设备的危害。

1.1.3 溶剂的绿色化。化工生产过程中,需要使用大量的溶剂,其主要功能是反应介质、分离物质以及配置溶液等,部分溶剂会在反应后产生大量污染气体,为降低溶剂在反应过程中产生有毒有害气体,可使用绿色无污染的溶剂,如超临界二氧化碳(CO2)。超临界二氧化碳溶剂是指温度和压力达到临界点以上的流体,具有与溶剂一样的密度,而且具有气体的粘度和传质速度,该溶剂在化工生产反应中得到初步应用,已经取得了较为理想的效果。相对于其他传统溶剂而言,超临界二氧化碳具有无毒、不可燃,成本低等优势,因此具有十分广阔的发展前景。

1.1.4 可再生资源的利用。可再生资源生产化学产品是绿色化学未来重要的研究领域之一,也是无机化学企业未来发展的方向。可再生资源的使用不仅能有效缓解资源紧缺问题,还能将化工生产中产生的废弃物变废为宝。如化工生产过程中废弃物经过处理后,可用于动物喂养、燃料燃烧以及其他用途,这主要是通过生物或农业肥料进行聚合物再造工作完成的。可再生资源的利用,提高了化工生产的环境效益,降低其成本,可有效提升化工企业的经济效益和社会效益。

1.2 绿色化学与工艺应用实例

1.2.1 含汞废液微电解处理工艺。汞在化工生产商有重要用途,同时该物质也是对环境和人体具有危害的一种金属物质。上世纪五十年代日本水俣事件以后,世界各国开始加大了环境保护力度,并对工业废水中汞污染问题的处理进行了深入研究。在电池生产工艺中,工业废水含有大量的汞、锌、锰等重金属,对废水中的汞进行处理是一个关键环节。虽然除汞的方法较多,但各类方法的特点不同,而且适合应用于电池厂工业废水处理的方法并不多。较为常用的有混凝法处理工艺,该工艺是将三种重金属转化为氢氧化物或者氧化物污泥,从而达到降低污染物含量的目的。但该工艺在汞含量较高时难以达到量的处理效果,如某电池厂每天生产100t工业废水,其中汞、锌、锰的污泥含量大约为20-50kg,直接排放形成了巨大的资源浪费,同时还会污染环境。

新研发的微电解-混凝沉淀技术可用于电池含汞废水处理工艺中,试验结果表明,总含汞量低于1.765mg/L的工业废水经过该工艺处理后,其总汞含量达到排放标准,而且汞基本富集于汞泥当中,有效避免了锌、锰污泥的污染,为后期金属的回收利用提供了便利;该工艺操作简单,使经济效益和环境效益得到了同步实现。

1.2.2 液相法芒硝制碱中苛化废渣利用工艺。近年来,我国科研学者开始研究液相法芒硝制碱新工艺,并取得了显著进展。该工艺主要分为两部分,①通过加入中介质,将芒硝(Na2SO4・10H2O)转化为质量分数为12%的高浓度Na2CO3溶液;②将得到的Na2CO3溶液中的溶质直接苛化为NaOH溶液。在制取NaOH溶液的同时,产生大量的苛化废渣,其主要成分是碳酸钙(CaCO3),若将其弃掉,不但降低原料的利用率,而且还要占用大量的土地堆存,造成严重污染。

为解决制碱工艺中废渣对环境污染问题,科研工作者在回收利用方面进行了较为系统的探究试验。具体流程如下:第一步,废渣成分分析,主要对苛化钠组成进行分析;第二步,转化,利用碳化法将废渣中的碳酸钙成分转化为轻质的碳化钙;第三步,碳化钙的利用,试验证明转化后的轻质碳化钙可广泛用于冶金、有机合成、玻璃制造等制造工艺中,而且还能用于塑料、橡胶、油膜的填料。该处理工艺不仅减少了废渣对环境的污染,还使原材料得到了充分利用,降低了烧碱和塑料等产品的生产成本。

2 结束语

无机化工生产与我国社会经济发展密切相关,在促进经济发展的同时,也带来了一些问题,如环境污染问题以及人类健康问题,需要我们采取积极的应对措施。为促使化工生产能够健康持续发展,减少对环境的污染,保障工作人员健康,应充分利用现代生产工艺进行生产,从原材料、溶剂、生产工艺等多个方面进行改进,实现无机化工的绿色化生产,确保无机化工能够持久发展。

参考文献:

[1]郑会勤,李成未,李珂,张松平.绿色过程工程在化工和化学实验教学中的应用探索[J].河南教育学院学报(自然科学版),2011,04.

第9篇:无机化学原理范文

关键词:无机化学;中级无机化学;新形态教材;教材建设

1、新中国成立前

晚清时期,包括化学在内的西方自然科学知识开始系统地传入我国,并在一些新式学堂得以传授,所用教材自然以译著为主。如京师同文馆所用教材,先是同文馆总教习、美国人丁韪良1868年主编的《化学入门》,后是1873年同文馆化学专任教习、法国人毕利干翻译的《化学指南》,这2部著作以无机化学知识为主,但也包含部分有机化学内容[1]。同时期由江南制造局徐寿和英国人傅兰雅合译的《化学鉴原》(1871年)及《化学鉴原补篇》(1879年),内容只是无机化学,也被许多新式学堂采用为教材[2-3]。1910年,京师大学堂格致科设立化学门,视为我国正规高等化学教育之开端。随着我国高等化学教育的快速发展,一些有志之士开始尝试自编或编译适合我国大学实际教学情况的教材。如北京大学俞同奎亲自编写和组织编写的包括《无机化学》在内的一批大学化学教材(1914年)[4],李乔苹编写的我国第1部“适合于高中以上学生参考之用”的白话文无机化学教科书《无机化学通论》(1936年)[5],东吴大学严志弦(新中国成立后受聘于复旦大学)翻译的《谈明普通化学》(1937年)、《无机化学原理》(1941年)和上海大同大学曹惠群编译的《化学原理》(1947年)[6]。但这些教材尚不能很好地满足当时的教学需要,许多大学化学系在这一时期采用英文原版教材,有条件者还用英文讲授。例如20世纪30年代,清华大学化学系使用的教材为Mcpherson&Hendeson:ACourseinGen-eralChemistry(3rdedition),北京大学化学系使用的教材为Brinkley:PrinciplesofGeneralChemistry[7];教会大学如圣约翰大学使用的教材为Deming:GeneralChemistry[8]。

2、新中国成立至“”爆发前

新中国成立后,我国高等教育开始全面复制苏联模式。高等教育部提出以翻译苏联教材为主作为我国高校教材建设的指导方针。其中有2部译作对我国当时的无机化学教学产生了较大影响。一部是由哈尔滨工业大学殷恭宽等翻译的格林卡著《普通化学》,另一部是由北京大学、南开大学、北京工业学院(现北京理工大学)3校无机化学教研组翻译的涅克拉索夫著《普通化学教程》。前者主要适用于非化学类专业,后者主要适用于化学类专业[9]。随着高等教育事业的发展和教材稿件的日益增多,1954年,我国专门负责高校教学用书和编辑的机构———高等教育出版社经政务院批准成立。时隔不久的1956年,高等教育部提出:“在苏联教材的基础上,密切结合中国实际情况,编写适合中国高等学校的教科书、教学参考书。”自此,我国高等教育教材建设工作开始有计划、系统地、全面地开展起来,高校教学用书长期依赖外文原版书、外文译作的局面开始扭转。1958年,由南京大学戴安邦担任主编,山东大学尹敬执(后调至高等教育出版社工作)、复旦大学严志弦、北京大学张青莲参与编写的《无机化学教程》问世,全书分上、下2册,共32章84万字。其特点是内容丰富,叙述详尽,在周期系及物质结构概念的基础上,阐述化学元素及其重要化合物的性质和相互关系,各校纷纷采用[10]。这部教材对我国的无机化学教学影响非常深远,现在无机化学教材中一些化学术语的叫法、提法都是沿袭自这本书。1961年,教育部组织天津大学、大连工学院(现大连理工大学)、华南工学院(现华南理工大学)、浙江大学、华东化工学院(现华东理工大学)、北京化工学院(现北京化工大学)等校在部分学校自编讲义和相关参考书的基础上,突击选编出了一套《无机化学》(上、下册)作为工科院校无机化学通用教材,以解燃眉之急[11]。1964年,戴安邦等编写的《无机化学教程》再版。与第1版相比,主要有2方面的改动。首先是基于当时的中学化学及大学后续相关课程教学水平与20世纪50年代相比已有较大提高,因此删去了与中学化学和后续课程(分析化学)重复较多的部分,内容精简后全书由32章压缩为28章[12]。从这部教材的目录可以看出20世纪60年代我国无机化学课程的教学现状(表1)在《无机化学教程》再版前后的1964年春节,在人民大会堂主持召开党内外人士教育工作座谈会,提出要缩短学制,减少课程门数,减轻学生负担。在此思想指导下,尹敬执和南开大学申泮文(当时在太原援建山西大学化学系)于1965年编写了一部《无机化学简明教程》(上、下册),该书很好地贯彻了“少而精”的原则,全书只有32万字[13]。严志弦也于1965年编著了一部包含定性分析内容的《无机化学》(上、下册),该书探索了无机化学与分析化学2门课程合并的经验,也有一定的特点[10]。随后不久,“”爆发,高校教材建设工作被迫中断。

3、20世纪70—80年代

10年动乱结束后的1977年,教育部分别在北戴河和北京召开了高等学校理科教材座谈会和工科基础课程教材座谈会,制定了理科和工科基础课程教材编写计划和规划草案,教材建设工作逐步恢复正常。自此至1990年,在教育部1978—1980、1981—1985和1986—1990的3轮教材出版规划的指导下,我国高校无机化学教材建设工作进入了快速发展期,教材质量和数量都有了明显提高,这其中有4部教材可作为这一时期我国高校无机化学教材建设水平的代表作(表2)

3.1《无机化学》编写组编《无机化学》

这部教材于1977年由北京大学、南京大学、南开大学、吉林大学、山东大学、中山大学、辽宁大学和武汉大学8所院校协作分工编写。先由武汉大学主持召开教材编写大纲讨论会,制定编写大纲,组建教材编写小组。3个月后的10月下旬在武昌召开了有21所院校参加的初稿审定会,确定由尹敬执、申泮文、李培森(武汉大学)和曹锡章(吉林大学)4人统稿,由尹敬执和申泮文最终定稿[13-14]。这部教材1978年问世,分上、下2册,共20章50万字左右。它是我国“”结束,恢复高考招生制度后综合性大学投入使用的第1部化学基础课程教科书。这部教材在1983年出版第2版时,署名不再冠以“《无机化学》编写组”,而是改为现在熟知的“武汉大学,吉林大学等校”,参加第2版编写工作的有吉林大学曹锡章、杜尧国和武汉大学张畹蕙等。1994年出版的第3版由曹锡章主持编写,参加编写工作的有吉林大学宋天佑和王杏乔。上、下2册共24章95万字,内容与第1版相比有了很大的扩充。这部教材的特点是理论知识部分讲解较深,注重探讨无机化合物的性质规律。

3.2大连工学院无机化学教研室编《无机化学》

1977年11月,“高等学校工科基础课化学课程教材编写会议”在杭州召开,制定了工科无机化学教材编写大纲。受教育部委托,由大连工学院袁万钟负责,根据大纲编写一部适合工科院校使用的无机化学教材。这部教材经北京工业学院、天津大学等8所高校审读后于1978年3月问世,全书共16章,其中基础理论部分9章,元素化学部分7章。它是我国“”结束,恢复高考招生制度后工科院校投入使用的第一部化学基础课程教科书。此后,该书在1982年、1990年和2001年陆续修订出版了第2、第3和第4版。其中,第4版与前几版相比有较大的变化,如在章节框架方面所做的改动有:物质的状态和变化一章分为2章;热化学、化学动力学基础、化学平衡单独分章;p区元素调整为3章。还引入了“化学视野”小材料,供学生选读,以扩大知识面,拓宽思路。这部教材第1至第4版一直由袁万钟担任主编,2006年出版的第5版由大连理工大学辛剑、孟长功担任主编。第5版全书共18章83万字,它在很好地保持了第4版的风格和特色外,对部分篇章结构进行了一定的调整,使全书的结构更加严谨,叙述更富条理性。

3.3北京师范大学无机化学教研室等编《无机化学》

1979年,根据教育部下达的高等师范院校教材编写计划,北京师范大学、华中师范学院(现华中师范大学)和南京师范学院(现南京师范大学)3校无机化学教研室承担了我国第1部高师无机化学教材的编写任务。这部教材由北京师范大学无机化学教研室主编,东北师范大学无机化学教研室主审。同年12月,在南京师范学院召开了初稿审查会,来自全国29个省、市、自治区的74所院校参加了此次会议[15]。1981年,该书第1版分上、下2册正式出版。该教材随后分别于1986年和1992年修订出版了第2版和第3版。现在广泛使用的第4版是在2002年出版的,这一版由北京师范大学吴国庆担任主编,其与前几版的主要区别有:(1)全书分为6篇,第1-3篇为原理基础。同前几版相比,物质结构基础前移并加强,四大平衡后移,热力学和动力学居中。(2)元素化学由第4篇非金属和第5篇金属组成。非金属篇按族分章,金属篇按区分章,d区的轻、重金属分成2章。这样的安排使得非金属和p区元素统一了起来,对金属元素中的重点元素和只需概述的元素作了很好的划分,主次明显,从而可以达到节省课时的目的。同时,元素化学部分增加了许多实用性知识,以引发读者兴趣。(3)第6篇为无机化学选论,属选讲内容,也可放到高年级中级无机化学课程中讲授。该书第4版较好地实现了编者“推陈出新、层次分明、重点突出、富于弹性、留有余地、易教好学、适用面宽”的编写思想[16]。

3.4天津大学无机化学教研室编《无机化学》

这一时期,在教育部直接向有关学校下达教材编写任务的同时,也鼓励有条件的高校自编教材,天津大学无机化学教研室编《无机化学》就是在这样的情况下诞生的。该教材1983年3月经高校工科无机化学教材评选会评审通过后,于1984年4月正式出版。此后于1992年、2002年和2010年先后出版了第2、第3和第4版。第1版和第2版由杨宏孝统稿、修改,杨宏孝、马福华定稿;第3版由杨宏孝主编;第4版由杨宏孝、颜秀茹主编。该教材第4版在继承前3版“系统性好、选材适当、深浅适中、逻辑性强、利于教学”等优点基础上,在教材结构、体系、内容等方面有所创新:结构上全书分为反应原理、物质结构、元素化学、无机合成、生态环境与无机化学5个部分;体系上反应原理部分,以化学反应为主线,把热力学、动力学基础知识与化学四大平衡融为一体,整合为化学反应的质量、能量、方向、速率、限度及四大类型;在内容选材上突出应用,渗透工程意识,体现工科教材特点。知识面宽、教学适用性强是该书的一大特色。除上述4部使用量较大的无机化学教材外,这一时期还有2部“重量级”的无机化学教材问世。一是北京大学傅鹰编写的《大学普通化学》(1980至1982年),全书分上、下2册共95万字。这部教材完稿于20世纪50年代,但由于种种原因,直到傅鹰去世才正式出版。该书最值得让人称道的是其内容方面的先进性和前瞻性,在20世纪50年代就已经有了化学热力学、晶体化学等内容[17],而其他无机化学教材则几乎都是在1980年后才把这些内容陆续纳入其中的(1980年7月下旬,“全国综合大学理科无机化学教材和教学经验交流会第二次会议”在厦门大学召开,会议上统一了“在基础无机化学课程中讲授化学热力学是必要的”这一认识[18])。二是尹敬执、申泮文合编的《基础无机化学》(1980年),全书同样分上、下册共100万字。这部教材虽名为“基础”,实际定位却是知识层次稍高,以供授课教师参考,对提高无机化学课程教学质量起到了积极作用。

4、20世纪90年代

20世纪80年代末期,随着改革开放和社会主义市场经济的深入发展,人们逐渐认识到我国高等教育在专业设置、课程设置、人才培养模式方面还存在着诸多问题和不足,建立在20世纪50年代基础上的专门化人才培养模式已远远不能满足经济快速发展对应用型、复合型人才的需求,2者之间的脱节问题愈加突出[19]。与此同时,随着“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”口号的提出,人们开始以更广阔的视角看待国内的高等教育问题,欧美高校倡导的通识教育理念似乎为解决上述问题提供了一条可行的途径,这种理念也因此得到国内一些人士的认可,并在一些高校得以推行。人才培养模式的变化必然带动课程体系和教材的变化,此后新编的大一化学教材多为通识教育模式下的平台课类教材,而不再是“专门化”色彩明显的无机化学教材。国家教委也于1994年初提出制定并实施“高等教育面向21世纪教学内容和课程体系改革计划”,助推这一类教材的编写,如北京大学华彤文、杨骏英编《普通化学原理》(1989年),华东理工大学朱裕贞主编《现代基础化学》(1998年)、西北大学史启祯主编《无机化学与化学分析》(1998年)、南京大学傅献彩主编《大学化学》(1999年)、申泮文主编《近代化学导论》(2001年)和复旦大学金若水等编《现代化学原理》(2003年)等。这些教材在内容上多偏重化学基本原理的讲解,有的则是无机化学与化学分析内容的合并;改革力度较大,有的突破了传统无机化学课程原有的框架,为无机化学教材的未来发展做了很好的探索。然而,在强调高校办学自主性的大背景下,通识教育上的宽口径专业教育办学模式时至今日还仅是在少数“985”“211”高校中实行,2者之间人才培养质量的优劣也未得明证,大部分高校依然沿用传统的办学模式,再加上师资的原因,使得这些平台课类教材还未得以广泛使用。

5、2000年至今

进入21世纪后,对高校教材建设工作产生较大影响的是教育部“十一五”万本教材规划的实施。“十一五”规划教材在2006年进行了第一次评审,有9716种教材入选,然后又在2007年进行了增补,又有2049种教材入选,从而使得“十一五”规划教材品种数超过万种,其规模之大,远超历届规划(“十五”规划教材品种数仅为2021种)。因此,许多院校纷纷自编教材,一时间无机化学教材品种激增,呈现百花齐放之势。为达到选优、示范的目的,教育部此后分别于2007年、2008年、2009年和2011年分4次从相应时间段内已出版的“十一五”规划教材中评选出992种“普通高等教育精品教材”,这其中归属无机化学教材范畴的仅有2种,这2种教材均由吉林大学宋天佑主持编写。一是2001年宋天佑组织吉林大学、武汉大学和南开大学3校无机化学课程一线主讲教师,在继承、发展原武汉大学、吉林大学等校编《无机化学》(第3版,简称“老三版”,见前文)特色的基础上重新编写的《无机化学》。这部新编《无机化学》第1版为“十五”规划教材,2004年分上、下2册正式出版。2009年出版的第2版为“十一五”规划教材,2011年被评为教育部“普通高等教育精品教材”,2012年又入选首批“十二五”规划教材。第3版2015年出版(简称“新三版”)[20]。“新三版”在内容方面与“老三版”相比,主要有以下几点重大改进:(1)很好地处理了与现行中学化学教材和大学化学后续课程在知识内容上的衔接。(2)完善了化学动力学内容,给出了速率方程的积分表达式,讨论了反应物浓度与反应时间的关系,介绍了半衰期概念,详细讨论了一级反应。(3)完善了晶体场理论,用晶体场理论讨论[CuCl4]2-的正方形结构,引入Jahn-Teller效应。(4)增加了反极化作用、自由能-氧化数图、过氧链转移反应、硼桥键、酸碱溶剂体系理论以及无机化学新兴领域等内容。同时,“新三版”还配套出版了电子教案和学习辅导书,在为教学提供便利方面是“老三版”所不能及的。第2部教材是“十一五”期间宋天佑受高等教育出版社之约编写的《简明无机化学》。这部教材脱胎于编者从教数十年的无机化学讲稿和电子教案,可供一般本科院校化学类专业及大部分高校近化学化工类专业使用。该书2007年出版,2008年被评为教育部“普通高等教育精品教材”。在2014年出版的第2版中,根据广大教师的反馈意见,总字数进一步压缩至51万字,所需教学时数60左右[21]。同时,这部教材还首次建设了专门的网站,读者登录网站,可在第一时间获取与教材配套的电子教案、知识点解析、无机化合物标本图片等数字化资源,极大方便了教师教学和学生学习。从上述我国无机化学教材建设历史可以看出,一部好的、有影响力的教材的诞生,既需要教材编者长期的、持续不断的、全身心的投入,更需要几代人数十年的精心培育和不断锤炼。因此可以说,优良的教学传统和合理的教学梯队既是编好教材的基础,也是打造精品的保证。

6、展望

6.1内容

无机化学教学内容通常划分为2个部分:化学原理和元素化学,也可称为理论部分和描述部分。这其中,元素化学实际上是无机化学的本份,对元素周期表中所有元素进行讲解,是无机化学课程有别于其他化学课程的最大不同。因此,无机化学教材和无机化学教学应该重视和加强元素化学内容。然而,学科的发展必然会产生越来越多的无机化合物,也会催生越来越多的无机化学分支学科。及时、准确、恰当地反映这些新情况、新进展,这对有一定学时限制的大一无机化学基础课教材来说,是难以做到的。此外,随着学科的发展,用大一无机化学讲授的基本理论,对元素及其化合物的结构、功能和性质进行深入解释,已显得捉襟见肘。而实施分段式教学,即在大一开设基础无机化学或化学概论,在高年级开设中级无机化学或高等无机化学,不失为解决这些问题的有效途径。有多所高校已在这方面做了长期、有效的探索工作,并编写了相应的教材,如北京大学项斯芬和姚光庆编《中级无机化学》、北京师范大学朱文祥编《中级无机化学》、西北大学唐宗薰编《中级无机化学》、南京大学陈慧兰编《高等无机化学》等。因此,在目前基础无机化学教材已基本能满足大一无机化学教学需求的情况下,将层次更深、知识面更广的一些内容移至高年级,编写相应的中级无机化学或高等无机化学教材,应是现阶段无机化学教材建设的重点。

6.2形式

虽说教材的主要作用是传承知识,但教材的形式设计也十分重要。本世纪初得益于计算机等多媒体设备的普及,很多教材进行了立体化建设,配套了电子教案,对提高教师教学水平和学生学习质量起到了积极作用。随着信息技术的飞速发展,从网络上获取各种资源和信息已成为人们日常生活、工作和学习的一部分。与此同时,从2003年启动的精品课程,到2011年启动的精品开放课程,再到现在的在线开放课程,数字化资源研发的范畴已不再局限于传统的电子教案。因此,利用网络技术,把传统纸质教材与课程建设中研发的多种类型的数字化资源结合在一起,扩展教材的内容和功能,充分发挥数字化资源的效用,应是未来教材形式设计考虑的重点。如上文提到的宋天佑编《简明无机化学》(第2版),通过建设配套的网站,所有与教材相关的数字化资源都可从网站上直接下载,教材编者也可随时更新、添加资源,纸质教材和数字化资源通过网站实现了贯通,教师和学生省去了查找、索取相关资源的麻烦。在这种模式中,依然是教材编者提供内容,出版者提供载体,使用者通过载体获取内容,但不同的是载体的内涵更加广泛,知识内容的获取更加便捷。在未来,技术还将不断进步,教材如何跟上技术前进的步伐,在服务高校师生的同时,保持教材的先进性,这也是教材编者和出版者需要共同思考的问题。

7、后记

回顾我国无机化学教材建设历史,有一个人值得我们铭记于心,他在1950年代参与翻译了涅克拉索夫著《普通化学教程》,1960年代编写了少学时的《无机化学简明教程》,1970年代被推荐为《无机化学》编写组编《无机化学》的2位最终定稿人之一,1980年代编写了层次更高的《基础无机化学》,21世纪初编写了探索改革型教材《近代化学导论》;2007年,年逾九旬的他出席第二届大学化学化工课程报告论坛,并做大会报告。他是我国无机化学教材建设历程的见证者、实践者和推动者。他就是我国著名无机化学家、化学教育家、中国科学院院士、南开大学教授申泮文。本文在写作过程中得到了天津大学杨宏孝教授、北京师范大学吴国庆教授、吉林大学宋天佑教授、大连理工大学孟长功教授、北京大学王颖霞教授和高等教育出版社朱仁编审、岳延陆编审的热情帮助与指导,在此向他们表示衷心的感谢!

参考文献

[1]江家发,陈波.化学教育,2008,29(12):72

[2]徐振亚.大学化学,2000,15(1):58-59

[3]潘吉星.中国科技史料,1984,5(1):23-38

[4]王治浩.大学化学,1986,1(3):59

[5]赵慧芝.中国科技史料,1991,12(1):17

[6]张剑.自然辩证法通讯,2014,36(5):50-51

[7]袁振东.现代化学在中国的建制化,1927—1937.北京:中国科学院研究生院(自然科学史研究所)博士论文,2006

[8]王玮.化学教育,2009,30(3):77

[9]张青莲.科学通报,1953,(6):47[10]谢高阳.化学通报,1978,41(2):44

[11]杨宏孝,颜秀茹,崔建中,等.中国大学教学,2012(9):84

[12]戴安邦,尹敬执,严志弦,等.无机化学教程.2版.北京:人民教育出版社,1964

[13]申泮文.大学化学,2003,18(3):3

[14]蒋栋成.化学通报,1978,41(3):65

[15]张圣泉.化学通报,1980,43(3):64

[16]北京师范大学无机化学教研室,华中师范大学无机化学教研室,南京师范大学无机化学教研室.无机化学.4版.北京:高等教育出版社,2002

[17]华彤文.大学化学,1989,4(4):18-19

[18]陈祖福.化学教育,1980,1(5):45

[19]王根顺.复旦教育论坛,2008,6(3):10-12

[20]吉林大学,武汉大学,南开大学.无机化学.3版.北京:高等教育出版社,2015

相关热门标签