利用《中级无机化学》课堂激发学生科研动力

李书静 李 可 李继伟

(周口师范学院化学化工学院，河南 周口 466000)

高校化学类专业都会在大学一年级阶段开设《无机化学》这门传统的专业基础课，该课程主要介绍物质结构基础、化学热力学和动力学基础、水溶液化学及元素化学等内容，这些知识内容相对比较浅显，并不能真正体现现代无机化学的发展状况和特点。近几十年来，伴随着人们对各类新型材料的迫切需求，传统的无机化学和有机化学、材料科学及生命科学等学科不断交叉，产生了更多新的研究领域及研究成果，其中很多的成果已经应用到了生产、生活及高科技领域中。因此，为了紧跟现代化学的发展脚步，激发学生对无机化学这个领域的研究兴趣，很多院校都会在高年级阶段开设《中级无机化学》这门专业选修课程，其内容能更好地反映无机化学学科发展的新领域、新成就，无论从理论的高度还是知识的广度方面，都将使学生对无机化学的认识和学习提升一个高度[1，2]。

目前，周口师范学院化学化工学院的化学、应用化学和材料化学专业均开设有《中级无机化学》这门课程，共36学时，开设在第5或第6学期，教材选用由朱文祥主编，高等教育出版社出版的普通高等教育“十五”国家级规划教材《中级无机化学》[3]。根据高等学校化学类专业教学指导委员会制订的《化学类专业教学质量国家标准》[4]，以及我院的人才培养目标、特色和学生发展需要，本课程主要介绍酸碱理论与非水溶液化学、配位化学、有机金属化合物、原子簇化合物、稀土元素、生物无机化学和无机化学研究前沿这几章内容。通过这些内容的学习，旨在提高学生的科学素养，培养其科学的思维方法和创新精神。结合这门课程的特点，改革教学内容，积极探索更好的教学方法，不但能达到满意的教学效果，而且还能使学生更好的了解科学研究的方法，激发学生的科研动力，为学生今后进一步的深造建立良好的基础。

1 改革教学内容提高学生的科研兴趣

1.1 精选课堂教学内容

《中级无机化学》教材本身包含的内容非常多。而教学学时有限，仅36学时。考虑到作为一门选修课，本课程开设的主要目的是作为《无机化学》的拓展和延伸，传授现代无机化学发展的知识。此外，北京师范大学在中国大学MOOC平台开设的有国家级资源共享课《中级无机化学》，可作为课下自主学习的优质资源。精选了课堂教学内容，主要介绍以下八个部分内容，具体内容和学时分配如下：

导言 无机化学的今天和明天(2学时)

第1章 酸碱理论与非水溶液化学(6学时)

第2章 配位化学(8学时)

第3章 有机金属化合物(6学时)

第4章 原子簇化合物(4学时)

第5章 稀土元素(3学时)

第6章 生物无机化学(3学时)

第7章 无机化学研究前沿(4学时)

1.2 融入相关化学史料

化学史在教学中也起到非常重要的作用，提升学生学习兴趣的同时呈现化学家们的探索进程和科学方法，以其所具备的科学精神，开启学生智慧，提升学生的科学探索和创新精神[5]。因此，在我们的课堂中，也会适时的结合教学内容介绍相关的化学史知识。例如，在生物无机化学部分讲授无机类抗癌药物的时候，介绍第一代抗癌药物“顺铂”的发现。顺铂早在1845年就被合成出来，但直到1978年才被美国食品药品监督管理局批准临床用于癌症的治疗。它的抗癌作用的发现是偶然，也是必然。密西根州立大学化学系的Barnett Rosenberg，Laretta Van Camp和Thomas Krigas设计实验以确定电磁能否让细胞生长熄灭，偶然发现从电极游离出的铂，当与氯离子和氨连用时，可以抑制大肠杆菌的细胞分裂，但不影响其生长，将这一重大发现发表于1965年的《Nature》上。而后深入研究，在认识到抑制大肠杆菌细胞分裂的是顺铂后，将研究方向转向肿瘤，四年后首次证明顺铂在动物活体水平上具有抗肿瘤活性，这个成果发表于1969年的《Nature》上[6]。这段史料揭示了自由探索的重要性，发现顺铂具有抗癌作用是“无心插柳柳成荫”，但“细节决定成败”，这几位科学家后续能进一步深入开展研究更是我们需要学习与借鉴的精神所在。

1.3 引入学科前沿成果

化学的发展日新月异，《中级无机化学》与无机化学的前沿始终紧密结合。引入最新的科研成果，可以提高学生的学习兴趣，让学生更好地了解现代无机化学的研究动态，还能激发学生的科研动力，甚至为学生将来选择自己的科研方向提供参考[7]。基于这一方面的考虑，将学科前沿与课堂教学内容相融合。例如，在配位化学和原子簇化合物部分，结合教研室教师的科研情况，展示教师合成的产物的晶体结构示意图，性质测试图谱等，使学生更好地了解这类化合物的常用合成方法、结构特点、性质，以及在光、电、磁、催化等方面的应用；在稀土元素部分，结合我国丰富的稀土矿产资源介绍我国科研工作者在稀土功能材料开发和应用方面取得的研究成果。在生物无机化学部分，结合几代无机类抗癌药物的开发应用，生物模拟酶，生物矿化等方面的研究工作，使学生了解无机物质在生物体中的重要作用。在无机化学研究前沿部分，分别从无机碳化学、纳米材料和超分子化学三个方面进行展开，比如在无机碳化学部分，介绍金刚石的人工合成及应用，石墨烯和碳纤维材料的开发和应用，富勒烯及其衍生物的特殊性能等。

1.4 补充专业英语知识

通过课堂授课，希望学生能够积累尽可能多的化学专业英语知识，逐渐克服阅读化学英文文献方面的障碍，为将来大学四年级阶段本科毕业论文工作打好基础。本门课程的授课对象是大学三年级学生，他们的大多数已经通过了大学英语四级甚至是六级考试，具有较好的英语阅读和理解能力。但采用纯双语教学，对于地方院校还存在较大的难题需要攻克。因此，在课堂授课过程中，采取了如下措施：(1)给出化学专业名词的英文名称，让学生熟悉一些无机专业名词的表达。如“coordinate”在化学文献中是指“配位”，而不能翻译成“协调”，“base”在化学文献中是指“碱”而不是“基础”等。(2)课堂练习以及课后习题可以用英语的形式来提问。(3)精心挑选部分理论性不太强，而且相对难度不高的部分进行双语教学，相应的教学课件部分采用全英文展示。

2 改革教学方法提高学生的科研能力

2.1 开展探究式教学

所谓探究式教学，是指教学过程是在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组及集体等多种方式，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式[8]。在本门课程中，我们也尝试开展了探究式教学法。以酸碱理论和非水溶液化学这章为例，这章主要介绍的是一些基础理论知识，适合开展探究式教学。教师在课前发布教学目标，并将学生按5-6人每组进行分组，要求学生分组合作，通过阅读教材及上网查阅相关资料，在课堂上总结汇报自己对相关知识的理解与体会，同时组织同学们进行讨论和评价。通过这样的学习方式，不但可以充分调动学生的学习主动性，而且学生通过自主学习和交流讨论的过程，能更好地理解和掌握酸碱的电离理论、质子理论、电子理论、溶剂体系理论的内容和适用范围，以及不种酸碱理论之间的区别。同时在上网查阅相关资料的过程中，同学们也会对酸碱理论的发展史产生兴趣，了解拉瓦锡、戴维、李比希、阿伦尼乌斯、路易斯等科学家的主要贡献，并体会到他们为科学献身的精神，这些都对激发学生的科研动力，提升他们的科学素养有促进作用。

2.2 鼓励学生参与科研

化学是一门以实验为基础的学科，为了激发学生的科研的动力，提高学生的科研素质，我们积极鼓励学生参与科研工作。很多教师都有自己的科研基金项目，也有很多基础的工作需要有学生帮忙去做。同时学校和学院还设立有大学生创新基金项目，实验室开放项目等，为学生发挥自己的创新性和主观能动性提供了非常好的平台。因此，要鼓励并将更多的学生吸纳到科研项目中来，让学生真实的接触和体验科研工作，锻炼和提高他们的科研能力。

2.3 构建科学的评价方式

无论哪一门课程都需要对学生给出科学合理的评价，这样才有利于提高学生的学习兴趣及教学效果。课程成绩由平时成绩、小论文和期末考试成绩三个部分组成。平时成绩占30%，包括课堂讨论、课堂问答、课后作业情况以及考勤。小论文占30%，要求学生撰写一篇关于无机化学前沿知识的小论文，这样既可以锻炼学生查阅中英文文献的能力，还能锻炼其撰写论文的能力，从而提高学生的科研基本素养。期末考试占40%，通过一定数量的主、客观题，考察学生对本课程基础知识的掌握情况，以及综合运用知识解决问题的能力。

通过连续三年教学内容和教学方法的改革探索，我校《中级无机化学》课程的知识体系逐步得到了优化。通过这样的教学过程，不但可以从很大程度上巩固并扩展化学类本科生的无机化学理论知识，使他们了解现代无机化学的主要研究领域及发展趋势，更能培养和激发学生的科研动力，为参与教师科研，本科毕业论文设计，甚至是今后进一步的读研深造打下良好的基础。