元素化学教学的革新

大一化学中元素化学教学一直是基础课教师关注的焦点之一，最少有3位从事基础课教学的中国科学院院士给予了关心［1］1－6［2－3］。随着教学改革的深入，各种教学内容、目标、方法的不同安排，所取得效果的不同，又将这一问题推到了风口浪尖。根据我校的教学实际，我们将原有的无机化学分为两段教学，在大三开设了中级无机化学［4］，并整合了原无机化学和化学分析内容，编写并出版了《无机化学与化学分析》［5］作为大一化学教材，其中元素化学教学安排在30学时左右。12年的改革和实践，使我们对大一化学中元素化学教学部分有了深入的认识和可行的做法，取得了一定成效。

一、必须克服大一化学中弱化元素化学教学的现象

长期以来，由于元素化学的内容庞杂、头绪繁多，大部分是枯燥的纪实材料，因而虽然它易懂、不难，但掌握好却又不易。对于此部分内容素有“老师难教、学生不愿听”之论。究其原因，不外乎有3个方面:(1)元素化学涉及的内容庞杂，资料琐碎，化学反应和化学现象繁多，仔细记忆非常困难，学习过程常感枯燥，似乎杂乱无章、无规可循;(2)教学中化学原理和元素化学两部分内容常常发生脱节，讲到元素部分时，许多教师通常仅按教材照本宣科，往往又只侧重于物质的存在、制备、性质和用途，而对于决定物质性质、制备方法、存在状态的原因则较少与前面的理论联系加以分析，造成了学生对元素化学部分学习兴趣不浓;(3)不能及时增加新材料、新知识内容，降低了学生对元素化学部分学习的热情。于是，有许多教师对理论部分大讲特讲，似乎越深越好，占用了绝对的学时;对元素化学的讲解却轻视和弱化了。反映在教学中是:(1)大量减少课时;(2)用一些元素化学小故事的穿插以及生活中的应用代替教学;(3)更多的是采用所谓的“自学式”学习。采用“读书指导法”、“讨论法”或“演示试验”等方法代替教学。凡此种种，都是不讲究教学效果、弱化元素化学教学的做法。无疑，削弱了大一化学课程内容的完整性。因此，这种现象必须克服。

二、元素化学教学必须融入最新的研究成果

(一)元素化学是无机化学的主脉

通常，大一化学课程按照内容被划分为两个部分:化学原理和元素化学部分。其中元素化学部分是无机化学教学的主脉，元素化学部分是按照元素周期表系统地介绍元素及其化合物的制备、性质、反应性以及它们之间的联系和规律的，是完成无机化学课程的重要环节，两部分的有机结合保证了大一化学课程的完整性。如果轻视、减少元素化学内容，化学原理就成了空壳，就不成为无机化学了。再则，大一化学课程中元素化学内容的重要性还在于:许多专业的学生在大学阶段的学习中可能再也不会遇到系统地介绍元素的课程了。欠缺元素化学方面的基础知识，对于他的专业知识而言，将是一个极大的缺陷。其实，很多教授认为无机化学课程就是元素无机化学。新中国成立初期，我国全面使用前苏联的教材，无机化学使用的是涅克拉索夫的《普通化学教程》(上、中、下3册，105万字)［6］，完全照元素周期表系统地介绍元素及其化合物(占全书28章的18章)，只是将有关理论方面的内容放在前10章且并不强调。及至戴安邦等教授编著的我国第一部无机化学教材《无机化学教程》(上、下两册，84万字)也是这样［7］。在之后的教改中，我校刘翊纶教授也主编了《基础元素化学》作为教材使用多年［8］，编排更是以元素为主，原理部分列其中。到了20世纪，无机化学教材百花齐放，有了不同版本，内容和编排各有千秋。20世纪90年代，英国格林伍德与厄恩肖合著了《元素化学》(上、中、下3册，160万字)一书［9］，这是一部现代的、严谨的、综合性的元素化学论著。当然，随着学科的发展，大一化学课程按照内容被划分为化学原理和元素化学两个部分是可行的，也是较合理的。这也是1977年教育部组织以武汉大学牵头的8所综合大学，在重新编订的教学大纲的基础上，分工编撰的统编大一《无机化学》一书形成的雏形［10］。

(二)加强元素化学教学是学科发展的需要

徐光宪先生曾撰文说，21世纪的化学将在与物理学、生命科学、材料科学、环境科学、信息科学、能源、海洋、空间科学的相互交叉、相互渗透、相互促进中共同发展［1］1－6。就是说，随着科学的发展，冶金、地质、以及航空航天、电子、激光、环境、能源、材料和生物工程等新兴工业和尖端科学技术的发展对无机化学提出了新的要求，无机化学除了一方面继续发展自身以外，另一方面还在向其他学科如生物、有机、环境科学等方面渗透，出现交叉学科。显然，它要反映在无机化学的元素教学过程中，必须要注意将与无机化学相关的新技术、新方法、新材料以及科学研究的最新成果融入到无机化学的元素教学中，保证无机化学教材的先进性。例如，不讲生物模拟固氮，不讲化学固氮中1965、1995和1998年通过过渡金属的分子氮活化N≡N键，怎能深入地理解氮的性质和利用呢?又如，温室效应与CO2，安全气袋与NaN3，光化学烟雾与氮氧化物，水俣病与汞、铬，火箭推进剂与N2H4;“神七”宇航员的航天服本身就是特殊材料，凡此种种都牵扯到元素、化合物、无机合成化学的方方面面。这都属元素化学教学内容。因此，元素化学教学一定要融入到现代社会中去，克服教材内容滞后的现象，融入最新的有关元素化学的研究成果。

三、元素化学教学中需要突出的环节

(一)以区划分内容加强通性讲解

由于课时缩小和“中级无机化学”的开设，我们把元素化学教学内容按其电子结构分为4个大区(即s区、p区、d区和f区)安排。首先，强调讲解各区元素通性，让学生了解其在周期表中的位置、全貌和共性。例如，讲s区，其通性为:(1)从上到下电离能、电负性减小，金属性、还原性增强，原子半径增大;(2)从左到右原子半径减小，金属性、还原性减弱，电离能、电负性增大。原因是:(1)都是最活泼的金属;同一族自上而下性质的变化有规律;(2)通常只有一种稳定的氧化态;(3)形成的化合物大多是离子型的。一切归于原子结构的特点。