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江苏大学的高等无机化学课程教学研究

2020-08-27 289 上传者：管理员

摘要：高等无机化学课程是针对研究生开设的专业性基础课程,教学知识量大、难度高,对于教育工作者的教授和学生的学习都提出了很高的要求,如何提高高等无机化学课程的教学效果也是教育工作者追求的目标。文章以江苏大学研究生课程高等无机化学课程为例,从教学的内容选择、课时分配、教学方法、考核办法以及教学过程中与化学领域交叉知识的教学方法总结了教学体会。

关键词：
化学生物学
教学方法
无机化学
案例教学
高等无机化学
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近年来,随着科学技术水平的发展与信息交流日渐密切,对于高等学校研究生的培养也发生了诸多时代性的变化。强调基础、学科交叉、突出前沿已成为教育教学工作的主流,目标旨在为社会发展培养出具有研究潜力、能够把握从事研究领域内前瞻性问题的创新型人才[1,2]。以江苏大学为例,作为一所综合、研究教学型院校,为了更好的落实这一培养目标,在本科无机化学课程基础上,在本科高年级开设了中级无机化学课程,在硕士研究生一年级开设了高等无机化学课程,作为硕士学位课程的必修课[3,4]。但是,高等无机化学教学过程具有诸多难点:

(1)理论深入晦涩,学生掌握困难;

(2)科技日新月异,教材普遍滞后;

(3)学生重科研,学习投入不足等。

显然,这些方法面面的不足确实影响了高等无机化学,乃至整个研究生阶段的教学和学术培养工作。如何顺应时代发展需要,做好前沿知识的讲述,全面提升教学效果,有诸多问题是值得深入探索和讨论的。本文结合江苏大学研究生教学实际,对案例法高等无机化学教学谈几点教学体会。

1、高等无机化学课程的“时代性”内容重构

以江苏大学化学化工学院研究生课程为例,高等无机化学设置36学时,每次2学时,依照高等无机化学课程(高等教育出版社,陈慧兰主编)为基础教材开展教学工作,根据学生的实际精选教学内容,提高教学质量。但是,单纯依靠课本所述知识的教育教学工作显然不能适应科学研究的发展,对于研究生的培养也有较为明显的限制,无法有效实现教学科研相长的举措。另一方面,近年来诺贝尔化学奖的分布不是局限在单纯的化学领域内,大多是针对某个问题,综合利用多学科知识和手段来全面解决系统性问题。近年诺贝尔获奖也都反映出交叉学科的重要性,并引领下一阶段全球范围内科学研究的方向。

2018年,国家自然科学基金委化学科学部为更好地适应国际化学发展的趋势和促进中国化学研究的转型发展,全面以化学的主要研究方向进行分类资助和管理,将传统意义上的8个资助方向调整为合成化学、催化与表界面化学、化学理论与机制、化学测量学、材料与能源化学、环境化学、化学生物学、化学工程与工业化学。作为适应新时代的研究生培养,也应跟随时代脚步做出新的变革。鉴于此,江苏大学高等无机化学课程的知识结构根据国家和学科发展的需要自然而然做出新的变化,以8个全新的资助方向为基础,以8个独立的专题的模式将传统高等无机化学课程知识内容对相关基础知识进行重构,并依照最新研究成果补充相关最新研究进展,真正做到在“以本为本”的基础上,衔接最新科研成果,做到“教学相长”。

2、启发式、案例式教学

培养学生学习兴趣,激发主观能动性,是提高教学效果的重要途径[3],在江苏大学高等无机化学课程教学过程中,针对化学生物学天然氧载体可按如下思路:为什么法医能根据死者肤色来辨别是否窒息死因的机理?一氧化碳中毒和解毒的机理是什么?血红蛋白在肺部与氧气结合,在其他组织与器官中与新陈代谢的CO2结合过程伴随了怎样的配位化学变化的机理?这些例证相信大多数同学并不陌生,但是真正深入认知“机理”二字深刻内涵的学生却寥寥无几。因此,知识点的讲授应从血红蛋白与氧分子化学反应机理着手讲述。即血红蛋白金属中心铁卟啉化合物采用六配位模式与血红蛋白和气体分子结合,伴随了特定的Fe-O键、Fe-O键的转化,进一步导致铁中心电子自旋状态的变化等,图文并茂,形象生动。这样一个看似常见的例子可以包含若干个不同的知识点,让学生对生命本质有了更加深刻的认知,引人入胜。

此外,我们可以从《水浒传》中武大郎死亡症状讲起,是否与急性砷中毒症状相符?什么是有害元素,什么是可耐受、中毒、死亡等安全区间?有害元素与人体作用机制、解毒机制又伴随了怎样的化学过程?

通过多个案例分析,让高等无机化学课程讲授体系向更加积极的方向转变,做到让理论部分有深度,有系统,课堂理论讲授丰富多彩,有效激发学生学习兴趣,提高知识运用的水平,提升解决实际问题的能力。从被动学习变为主动学习,善于观察、分析,得出结论,培养和提高学生的综合能力[4],这将是有助于学生的良性循环。

3、以“研”促“学”,以“学”助“研”

以课本为基础是教学的核心,辅助科研活动是教育的目的,而一堂好课不是要把所有的书本内容都搬到课堂当中去,而是要求能够把所需要的知识点清晰明了、有条理、有结构地展现到课堂当中,并汇入最新科学研究成果,使学生能够轻松地掌握书本知识,又能够收获更多的科研思维与基础。从传统高等无机化学课程教授模式看,基础理论晦涩难懂,但是却占据了大量的可是内容,加之长期以来教学条件和手段落后的模式没有得到充分的改变,许多内容涉及到科技前沿的问题,很难顺利从高等无机化学的角度高效的传递给学生。纵观几十年来无机化学学科发展的蓬勃,无机化学研究已经渗透到了其相关学科,形成了生物无机化学、无机固体化学、纳米材料化学、超分子化学等新兴的边缘学科。

因此,在传统内容的基础上,紧扣科技前沿、渗透科研成果、精选教学内容,着重介绍无机化学各分支具有开创性的新成果,并辅以科研性实验的手段进行验证,激发了学生的学习兴趣,使之能更好地掌握枯燥的基础理论,拓展其他学科的相关知识,拓宽学生的视野、锻炼学生思维,帮助学生在今后遇到复杂的实际问题时充分运用各学科领域相关知识,更全面、系统地解决问题。例如,在物质及材料结构的讲解过程可以设定一条“自小而大”的主线,将课程主线设计为原子、原子簇、纳米颗粒、超分子、无机固体等。进而在传统教学内容的基础上,通过这条主线将无机化学各分支开创性的新成果有机地串联起来,并进一步以材料的不同性质作为延伸进行探讨。这样的规划体现了当今无机化学的研究特点,关联了科学前沿,体现了学科交叉,有利于培养出具有创新精神的复合型人才。

4、丰富考核制度,全面检验教学

课程考核是评估教师的教学与学生学习的效果。因此,在完善教学内容体制、改进教学方法的基础上,也应对于考察模式进行进一步优化,更加高效的引导学生学习高等无机化学,反映学生平时的学习水平,同时考虑到研究生阶段学生学习和科研的实际状态,江苏大学高等无机化学课程采用多元化的考查的方式来考核学生对知识掌握的情况,其成绩由四部分构成,即平时表现、随堂作业、专题汇报、期末笔试组成。其中期末笔试考核采用半开卷模式,在考察基础理论知识的基础上,着重考察学生运用知识解决实际问题的能力。因此,对题目选择有新的要求,需要兼顾题目开放、综合、应用的特性。基础知识的考察占约70%,分析推理型题目约占30%。专题报告由学生自由选择感兴趣的课题,通过图书馆、数据库收集文献进行整理,写讲稿,自制幻灯片,最后在课堂上进行10分钟的专题汇报,并与课后提交2000字左右的综述论文。学生掌握了基础知识的前提下,学会知识迁移与运用,这种考核方式突破了单纯的记忆性的基础知识考察,从“考记忆”转为“考能力”,注重知识的良性获取和实际问题的解决,培养能适应未来社会高强度竞争的人才。

5、结语

高等无机化学所涉领域非常广阔,对于促进研究生阶段学习和科研具有极高的价值,作为江苏大学研究生的必修课,笔者经过近几年来的教学实际,通过重构教学内容、改进教学方法、优化考核办法,在教学中科研与教学相互渗透,以学生为主体,取得了良好的教学效果。坚持以人为本,教师与学生加强情感交流,着力培养学生的学习积极主动性和创造性,注重教学方式的灵活多样,为提高高等无机化学课程教学的质量提供了有益的思考。

参考文献：

[1]陈惠兰.高等无机化学[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]潘路,张祖德,陈士昆.非师范专业高等无机化学课程课程教学探索[J].高教论坛,2008(5):142-144.

[3]高旭.应用型人才培养下的高等无机化学课程科教融合改革探析[J].教育教学论坛,2015(13):135-136.

[4]李亮,康诗钊,李向清,等.对国内外高等无机化学课程教材的比较与思考[J].高等理科教育,2013(4):71-75.

梁旭,朱卫华.江苏大学高等无机化学课程的教学实践[J].化工管理,2020(22):8-9.

基金:江苏省研究生教育教学改革重点课题,研究生课程高等无机化学课程案例教学(CBL)模式的建立与实践(JGZZ18_055);江苏大学研究生精品课程高等无机化学课程建设项目;江苏大学留学生全英文精品课程《材料化学与工程》建设项目.