摘要：

轉(zhuǎn)型背景下地方高校必須要就當(dāng)前的教學(xué)結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以便提高教學(xué)的有效性，為社會培養(yǎng)更多優(yōu)秀的實用型人才。但是就當(dāng)前我國地方性高校無機化學(xué)實驗教學(xué)的實際情況來看，高校在教學(xué)的有效性和實用性方面還存在較多的不足，嚴重限制了學(xué)生的全面發(fā)展。本文先就轉(zhuǎn)型背景下地方性高校無機化學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀和問題進行探析，然后就應(yīng)該如何進行實驗教學(xué)改革提出若干建議。

關(guān)鍵詞：

地方性高校；無機化學(xué)；實驗教學(xué)改革

1.引言

轉(zhuǎn)型背景下國家教育部門和政府對高校技術(shù)性人才的培養(yǎng)尤其重視，要求各高校能夠從學(xué)生的職業(yè)技能培養(yǎng)出發(fā)，將學(xué)生培養(yǎng)成為技術(shù)性人才和實用性人才，滿足普通本科高校畢業(yè)生將來的就業(yè)發(fā)展，同時也有助于促進社會就業(yè)，推動社會經(jīng)濟的發(fā)展。無機化學(xué)實驗課程是化學(xué)的基礎(chǔ)課程，以我校為例，無機化學(xué)實驗是化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、材料化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)和環(huán)境化學(xué)等專業(yè)實驗的先修課程，其在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實踐能力以及獨立思考和解決問題的能力等方面具有重要的作用，要求各高校能夠重視無機化學(xué)實驗教學(xué)的改革，培養(yǎng)優(yōu)秀的實用型人才。以下本文就相關(guān)內(nèi)容進行簡要的探討。

2.高校無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

大一化學(xué)中元素化學(xué)教學(xué)一直是基礎(chǔ)課教師關(guān)注的焦點之一，最少有3位從事基礎(chǔ)課教學(xué)的中國科學(xué)院院士給予了關(guān)心［1］1－6［2－3］。隨著教學(xué)改革的深入，各種教學(xué)內(nèi)容、目標、方法的不同安排，所取得效果的不同，又將這一問題推到了風(fēng)口浪尖。根據(jù)我校的教學(xué)實際，我們將原有的無機化學(xué)分為兩段教學(xué)，在大三開設(shè)了中級無機化學(xué)［4］，并整合了原無機化學(xué)和化學(xué)分析內(nèi)容，編寫并出版了《無機化學(xué)與化學(xué)分析》［5］作為大一化學(xué)教材，其中元素化學(xué)教學(xué)安排在30學(xué)時左右。12年的改革和實踐，使我們對大一化學(xué)中元素化學(xué)教學(xué)部分有了深入的認識和可行的做法，取得了一定成效。   一、必須克服大一化學(xué)中弱化元素化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)象   長期以來，由于元素化學(xué)的內(nèi)容龐雜、頭緒繁多，大部分是枯燥的紀實材料，因而雖然它易懂、不難，但掌握好卻又不易。對于此部分內(nèi)容素有“老師難教、學(xué)生不愿聽”之論。究其原因，不外乎有3個方面:(1)元素化學(xué)涉及的內(nèi)容龐雜，資料瑣碎，化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)現(xiàn)象繁多，仔細記憶非常困難，學(xué)習(xí)過程常感枯燥，似乎雜亂無章、無規(guī)可循;(2)教學(xué)中化學(xué)原理和元素化學(xué)兩部分內(nèi)容常常發(fā)生脫節(jié)，講到元素部分時，許多教師通常僅按教材照本宣科，往往又只側(cè)重于物質(zhì)的存在、制備、性質(zhì)和用途，而對于決定物質(zhì)性質(zhì)、制備方法、存在狀態(tài)的原因則較少與前面的理論聯(lián)系加以分析，造成了學(xué)生對元素化學(xué)部分學(xué)習(xí)興趣不濃;(3)不能及時增加新材料、新知識內(nèi)容，降低了學(xué)生對元素化學(xué)部分學(xué)習(xí)的熱情。于是，有許多教師對理論部分大講特講，似乎越深越好，占用了絕對的學(xué)時;對元素化學(xué)的講解卻輕視和弱化了。反映在教學(xué)中是:(1)大量減少課時;(2)用一些元素化學(xué)小故事的穿插以及生活中的應(yīng)用代替教學(xué);(3)更多的是采用所謂的“自學(xué)式”學(xué)習(xí)。采用“讀書指導(dǎo)法”、“討論法”或“演示試驗”等方法代替教學(xué)。凡此種種，都是不講究教學(xué)效果、弱化元素化學(xué)教學(xué)的做法。無疑，削弱了大一化學(xué)課程內(nèi)容的完整性。因此，這種現(xiàn)象必須克服。   二、元素化學(xué)教學(xué)必須融入最新的研究成果   (一)元素化學(xué)是無機化學(xué)的主脈   通常，大一化學(xué)課程按照內(nèi)容被劃分為兩個部分:化學(xué)原理和元素化學(xué)部分。其中元素化學(xué)部分是無機化學(xué)教學(xué)的主脈，元素化學(xué)部分是按照元素周期表系統(tǒng)地介紹元素及其化合物的制備、性質(zhì)、反應(yīng)性以及它們之間的聯(lián)系和規(guī)律的，是完成無機化學(xué)課程的重要環(huán)節(jié)，兩部分的有機結(jié)合保證了大一化學(xué)課程的完整性。如果輕視、減少元素化學(xué)內(nèi)容，化學(xué)原理就成了空殼，就不成為無機化學(xué)了。再則，大一化學(xué)課程中元素化學(xué)內(nèi)容的重要性還在于:許多專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)階段的學(xué)習(xí)中可能再也不會遇到系統(tǒng)地介紹元素的課程了。欠缺元素化學(xué)方面的基礎(chǔ)知識，對于他的專業(yè)知識而言，將是一個極大的缺陷。其實，很多教授認為無機化學(xué)課程就是元素?zé)o機化學(xué)。新中國成立初期，我國全面使用前蘇聯(lián)的教材，無機化學(xué)使用的是涅克拉索夫的《普通化學(xué)教程》(上、中、下3冊，105萬字)［6］，完全照元素周期表系統(tǒng)地介紹元素及其化合物(占全書28章的18章)，只是將有關(guān)理論方面的內(nèi)容放在前10章且并不強調(diào)。及至戴安邦等教授編著的我國第一部無機化學(xué)教材《無機化學(xué)教程》(上、下兩冊，84萬字)也是這樣［7］。在之后的教改中，我校劉翊綸教授也主編了《基礎(chǔ)元素化學(xué)》作為教材使用多年［8］，編排更是以元素為主，原理部分列其中。到了20世紀，無機化學(xué)教材百花齊放，有了不同版本，內(nèi)容和編排各有千秋。20世紀90年代，英國格林伍德與厄恩肖合著了《元素化學(xué)》(上、中、下3冊，160萬字)一書［9］，這是一部現(xiàn)代的、嚴謹?shù)摹⒕C合性的元素化學(xué)論著。當(dāng)然，隨著學(xué)科的發(fā)展，大一化學(xué)課程按照內(nèi)容被劃分為化學(xué)原理和元素化學(xué)兩個部分是可行的，也是較合理的。這也是1977年教育部組織以武漢大學(xué)牽頭的8所綜合大學(xué)，在重新編訂的教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，分工編撰的統(tǒng)編大一《無機化學(xué)》一書形成的雛形［10］。   (二)加強元素化學(xué)教學(xué)是學(xué)科發(fā)展的需要   徐光憲先生曾撰文說，21世紀的化學(xué)將在與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、信息科學(xué)、能源、海洋、空間科學(xué)的相互交叉、相互滲透、相互促進中共同發(fā)展［1］1－6。就是說，隨著科學(xué)的發(fā)展，冶金、地質(zhì)、以及航空航天、電子、激光、環(huán)境、能源、材料和生物工程等新興工業(yè)和尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對無機化學(xué)提出了新的要求，無機化學(xué)除了一方面繼續(xù)發(fā)展自身以外，另一方面還在向其他學(xué)科如生物、有機、環(huán)境科學(xué)等方面滲透，出現(xiàn)交叉學(xué)科。顯然，它要反映在無機化學(xué)的元素教學(xué)過程中，必須要注意將與無機化學(xué)相關(guān)的新技術(shù)、新方法、新材料以及科學(xué)研究的最新成果融入到無機化學(xué)的元素教學(xué)中，保證無機化學(xué)教材的先進性。例如，不講生物模擬固氮，不講化學(xué)固氮中1965、1995和1998年通過過渡金屬的分子氮活化N≡N鍵，怎能深入地理解氮的性質(zhì)和利用呢?又如，溫室效應(yīng)與CO2，安全氣袋與NaN3，光化學(xué)煙霧與氮氧化物，水俁病與汞、鉻，火箭推進劑與N2H4;“神七”宇航員的航天服本身就是特殊材料，凡此種種都牽扯到元素、化合物、無機合成化學(xué)的方方面面。這都屬元素化學(xué)教學(xué)內(nèi)容。因此，元素化學(xué)教學(xué)一定要融入到現(xiàn)代社會中去，克服教材內(nèi)容滯后的現(xiàn)象，融入最新的有關(guān)元素化學(xué)的研究成果。   三、元素化學(xué)教學(xué)中需要突出的環(huán)節(jié)   (一)以區(qū)劃分內(nèi)容加強通性講解   由于課時縮小和“中級無機化學(xué)”的開設(shè)，我們把元素化學(xué)教學(xué)內(nèi)容按其電子結(jié)構(gòu)分為4個大區(qū)(即s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)和f區(qū))安排。首先，強調(diào)講解各區(qū)元素通性，讓學(xué)生了解其在周期表中的位置、全貌和共性。例如，講s區(qū)，其通性為:(1)從上到下電離能、電負性減小，金屬性、還原性增強，原子半徑增大;(2)從左到右原子半徑減小，金屬性、還原性減弱，電離能、電負性增大。原因是:(1)都是最活潑的金屬;同一族自上而下性質(zhì)的變化有規(guī)律;(2)通常只有一種穩(wěn)定的氧化態(tài);(3)形成的化合物大多是離子型的。一切歸于原子結(jié)構(gòu)的特點。#p#分頁標題#e#   講p區(qū)元素的通性，則必須講到p區(qū)元素的化學(xué)以其多樣性為特點，包括:(1)唯一同時包括金屬和非金屬元素的一個區(qū);(2)無機非金屬材料庫(如人造金剛石、分子篩、高能燃料、硅單晶材料、納米半導(dǎo)體材料、碳—碳復(fù)合材料、太陽電池材料和光子帶隙材料等);(3)包括“不活潑的單原子氣體—稀有氣體”;(4)有毒的小元素群;(5)多有同素異形體;(6)成鍵的多樣性:如乙硼烷的3c－2e鍵等;(7)區(qū)域性的規(guī)律性(如惰性電子對效應(yīng)、對角線規(guī)則等)。   講d區(qū)元素的通性，則必須強調(diào)d區(qū)元素的化學(xué)就是d電子的化學(xué)，其特征不同程度上與價層d電子的存在有關(guān)，至少表現(xiàn)在:(1)熔、沸點高，硬度、密度大的金屬大都集中在這一區(qū);(2)不少元素形成有顏色的化合物;(3)許多元素形成多種氧化態(tài)從而導(dǎo)致豐富的氧化還原行為;(4)形成配合物的能力比較強，包括形成經(jīng)典的維爾納配合物和金屬有機配合物;(5)參與工業(yè)催化過程和酶催化過程的能力強等方面。   講f區(qū)元素，則重點在于介紹稀土:(1)各種規(guī)律:正三價氧化態(tài)，鑭系收縮的單向變化，雙峰效應(yīng)，離子顏色的周期性變化，斜W規(guī)則，奇偶變化等;(2)中國的稀土資源豐富，三大稀土產(chǎn)地，五大稀土礦特點;(3)稀土的分離化學(xué);(4)稀土的應(yīng)用。其次，在各區(qū)里側(cè)重于講解各區(qū)重點、常見元素及其化合物的存在、制備、性質(zhì)和用途。   (二)注重化學(xué)原理對元素化學(xué)的指導(dǎo)和應(yīng)用作用   注重利用原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)熱力學(xué)、動力學(xué)、氧化還原、配位化學(xué)等無機化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，去理解、判斷、解釋元素及其化合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，使兩者有機結(jié)合。例如，同一族的N2和P4分子性質(zhì)差別那么大，皆由分子結(jié)構(gòu)、成鍵的不同引起，以致反過來更理解了分子軌道理論內(nèi)容;對CO、SO2等分子結(jié)構(gòu)的理解，使學(xué)生了解到物質(zhì)反應(yīng)性不同的原因，又更加全面了解了不等性雜化軌道，知道了還有SP和SP2雜化軌道;舉出有機苯—無機苯、金剛石—立方氮化硼、石墨—立方氮化硼等例，可深入說明等電子物種的相關(guān)性;又如BX3酸性的大小順序為什么是:BF3＜BCl3＜BBr3?氫鍵和氫橋鍵有什么不同?鹵素顏色的變化原因?第一個稀有氣體化合物合成的熱力學(xué)?Ellingham圖的應(yīng)用，在無機合成中耦合反應(yīng)的應(yīng)用以及許多化合物的制備反應(yīng)和條件也都得從熱力學(xué)、動力學(xué)才能解釋清楚;許多化合物的氧化還原性及其用途更要用電極電勢去解釋。如此等等，相得益彰，教學(xué)時，老師有的講，學(xué)生有的聽，興趣盎然。羅一帆等的嘗試已經(jīng)很有效果［11］。   (三)強調(diào)元素和化合物在周期表中的規(guī)律性講解   加強對元素和化合物在周期表中的規(guī)律性講解，這也是深入元素化學(xué)講解內(nèi)容和加強其與理論部分結(jié)合的好方法。例如，含氧酸的氧化還原性(包括含氧酸氧化還原性的周期性、影響含氧酸氧化能力強弱的因素)、無機酸強度的變化規(guī)律(包括影響無機酸強度的直接因素、氫化物酸性強弱的規(guī)律、含氧酸的酸性強弱規(guī)律)、鹽類的熱分解(包括無機含氧酸鹽熱分解的類型和規(guī)律、無機含氧酸鹽熱分解的本質(zhì)和對某些規(guī)律的解釋)、無機化合物的水解性(包括影響水解的因素、水解產(chǎn)物的類型)、離子晶體鹽類的溶解性(規(guī)律性及其解釋)第二周期性(次周期性)和區(qū)域規(guī)律性(圖1)等的講解，都會使學(xué)生加深對豐富多彩的元素化學(xué)的理解和記憶。

摘要：在我國，中等教育階段（如初中、高中）普遍開設(shè)了化學(xué)課，教學(xué)內(nèi)容普遍涉及到無機化學(xué)內(nèi)容，但比較基礎(chǔ)，真正的無機化學(xué)課程教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容會都更復(fù)雜。如何才能自然、有效地實現(xiàn)與之前化學(xué)知識結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)方法銜接，怎么實現(xiàn)無機化學(xué)自身知識相互間的銜接，對于無機化學(xué)課程來說非常重要。本文簡單分析什么是無機化學(xué)課程、課程教學(xué)的特點、教學(xué)內(nèi)容銜接的內(nèi)容和教學(xué)方法，以期與同行探討，共同提高無機化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)；無機化學(xué)教學(xué)內(nèi)容；無機化學(xué)教學(xué)方法

化學(xué)，是一門自然學(xué)科，是一種在分子、原子層次上進行系統(tǒng)研究的自然科學(xué)，研究對象包括物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及相互作用并產(chǎn)生變化等。在現(xiàn)代化學(xué)中，包括無機化學(xué)、有機化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、高分子化學(xué)5個二級學(xué)科，無機化學(xué)就是化學(xué)學(xué)科的一個分支。

1什么是無機化學(xué)課程

所謂無機化學(xué)課程，是以研究無機化合物為對象的一門化學(xué)學(xué)科，如果要解釋得更為符合化學(xué)學(xué)科特色，其研究對象就是指“不含C-H鍵的化合物”，比如一氧化碳、二氧化碳、硫氰酸鹽、碳酸及碳酸鹽、二硫化碳、氰化物等都屬于這個范疇。

1.1化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)課

無機化學(xué)課程是化學(xué)、化工、材料、生物、制藥等相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課，在大學(xué)、高職以及其他教學(xué)單位的醫(yī)藥、化工等專業(yè)的入門階段都會開設(shè)。這一課程是銜接高等化學(xué)教育與中等化學(xué)教育的橋梁，也是系統(tǒng)學(xué)習(xí)其他化學(xué)二級學(xué)科（如分析化學(xué)、物理化學(xué)、有機化學(xué)以及其他專業(yè)課）的學(xué)習(xí)紐帶。如果能掌握系統(tǒng)、完整的無機化學(xué)知識，能為相關(guān)課程學(xué)習(xí)奠定更重要的理論基礎(chǔ)。

1無機化學(xué)實驗教學(xué)過程中存在的問題

多年的無機化學(xué)實驗教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法仍然局限于課堂,對理論知識的鞏固,不注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和分析、解決問題的能力,學(xué)生接受的實驗訓(xùn)練并不能滿足工作中的需求,具體表現(xiàn)為以下幾個方面:(1)無機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容比較陳舊。許多高校選用的無機化學(xué)實驗教材還是幾十年之前出版的老教材,實驗內(nèi)容沒有更新,學(xué)生并不知道最新的科研成果,所學(xué)的知識也不能與時俱進。(2)實驗教學(xué)手段比較落后。學(xué)生每次來做實驗都是實驗前寫預(yù)習(xí)報告,老師把實驗步驟詳細的講解一遍,再由老師進行示范,然后學(xué)生自己動手操作,基本上沒有讓學(xué)生動腦思考的地方,這與對學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)是不相符的。(3)學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對無機化學(xué)實驗的重視程度不夠,資金投入量較少。由于一直以來實驗課都是理論課的附屬,學(xué)校始終把理論課放在主要位置上,導(dǎo)致對實驗的重視程度不夠,學(xué)校對實驗的資金投入較少,導(dǎo)致許多儀器設(shè)備比較落后,培養(yǎng)出來的學(xué)生視野比較窄。

2無機化學(xué)實驗教學(xué)改革探析

2.1改變原有的實驗教學(xué)理念

以前陳舊落后的教學(xué)理念已經(jīng)無法適應(yīng)知識更新比較快的時代了,這就需要我們根據(jù)社會需要,注重對學(xué)生動手操作能力的綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。在新的實驗教學(xué)理念的指導(dǎo)下,學(xué)生會更加清楚社會需要什么樣的人才,從而更主動的參與到實驗教學(xué)當(dāng)中,變被動為主動,真正實現(xiàn)學(xué)生的主體地位,學(xué)生對無機化學(xué)實驗的興趣也會大大增加,而不再是機械的模仿實驗教師的操作,不加入任何自己動腦思考的過程,有針對性的選擇與實際生產(chǎn)密切相關(guān)的實驗操作,靈活有效的利用實驗資源,增加學(xué)生自我鍛煉的機會,培養(yǎng)出適應(yīng)社會需要的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

2.2精選實驗內(nèi)容,實施綠色化實驗教學(xué)

無機化學(xué)實驗教學(xué)長期處于理論課的附屬,選擇的實驗內(nèi)容基本上是都是對理論課上所講的理論的驗證。要想滿足教學(xué)大綱所規(guī)定的培養(yǎng)目標的要求,就必須精心選擇實驗內(nèi)容,盡量減少驗證性實驗的比例,增加綜合性、設(shè)計性實驗的比例,將綠色化學(xué)理念貫穿在實驗教學(xué)過程中,減少有毒有害實驗藥品的用量,在實驗過程中盡量避免有毒有害的化學(xué)產(chǎn)物或副產(chǎn)物的生成,減少對周圍環(huán)境造成的污染。提高實驗試劑的利用率和藥品的使用率,將實驗產(chǎn)生的廢液集中存放并按要求進行無害化處理,盡可能的回收再利用,注重對學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng)。

摘要:大學(xué)無機化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容較為抽象，難以被學(xué)生所接受，尤其是物質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面的內(nèi)容。當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)方式與傳統(tǒng)模式相比發(fā)生了翻天覆地的變化，傳統(tǒng)教學(xué)模式也難以激發(fā)學(xué)生對無機化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。因此，尋找一種更為科學(xué)合理的無機化學(xué)教學(xué)方法對于大學(xué)無機化學(xué)教學(xué)工作來說至關(guān)重要。本文通過查閱大量相關(guān)文獻資料，分析了量子化學(xué)軟件在物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)等方面的重要作用，總結(jié)了Gaussian軟件可以有效解決無機化學(xué)教學(xué)工作中分子結(jié)構(gòu)難理解的問題，將抽象的化學(xué)知識宏觀地表現(xiàn)出來，以提升大學(xué)無機化學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞:量子化學(xué)軟件;Gaussian;無機化學(xué);教學(xué)

1量子化學(xué)軟件與大學(xué)無機化學(xué)教學(xué)

化學(xué)學(xué)科的教學(xué)模式以實驗實踐為主，該門學(xué)科至今已經(jīng)有幾千年的歷史。大學(xué)化學(xué)主要分為無機化學(xué)、有機化學(xué)、生物化學(xué)、精細化學(xué)、分析化學(xué)、理論化學(xué)、實驗化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)以及材料化學(xué)、高分子化學(xué)等幾個分支。其中，無機化學(xué)主要研究無機物質(zhì)，無機物相對于有機化合物來說是獨立存在的，通常情況下，其結(jié)構(gòu)中不含有碳氫鍵。常見的無機化合物主要有金屬氧化物、碳氧化物、硫氧化物、水、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽以及鹽酸、氫氧化鈉等物質(zhì)。在大學(xué)無機化學(xué)的基礎(chǔ)理論教學(xué)工作中可能會涉及許多抽象的概念、知識和公理。例如分子、原子以及各個分子的空間結(jié)構(gòu)，這些都是通過人肉眼不能直接觀察到的，且分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)等微觀知識很難用具體的模型展示出來。所以說，在大學(xué)無機化學(xué)教學(xué)工作中亟需引入更為先進和科學(xué)的教育手段。20世紀初期，一門以“量子科學(xué)”為基礎(chǔ)的量子化學(xué)分支逐漸發(fā)展起來，并被廣泛應(yīng)用到化學(xué)領(lǐng)域。量子化學(xué)主要是根據(jù)量子力學(xué)的原理來對物質(zhì)分子、原子、晶體結(jié)構(gòu)、分子空間結(jié)構(gòu)、分子間作用力、化學(xué)鍵、化學(xué)反應(yīng)機理以及電子能譜、波譜和光譜進行研究。因此，量子化學(xué)的應(yīng)用范圍也逐漸普及到大學(xué)無機化學(xué)教學(xué)工作中。常見量子化學(xué)軟件主要有Gaussian、MS、Q-Chem等。本文以Gaussian軟件為例，結(jié)合實際教學(xué)經(jīng)驗，將抽象、深奧且枯燥的大學(xué)無機化學(xué)知識、定理轉(zhuǎn)化成一種更為立體的、直觀的、形象生動的方式展現(xiàn)出來，更容易被學(xué)生所接受。

2Gaussian軟件

無機化學(xué)是由元素化學(xué)和基礎(chǔ)理論化學(xué)兩大部分組成，主要側(cè)重于無機化合物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及化學(xué)反應(yīng)三者之間的關(guān)系。然而基于無機化學(xué)涵蓋了許多類型的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和較為復(fù)雜多變的化學(xué)鍵，且無機化學(xué)反應(yīng)類型眾多，因此，無機化學(xué)教學(xué)任務(wù)十分繁重，難度很高。當(dāng)前有許多包括Authorware、Flash、ChemOffice以及PowerPoint等軟件由于多樣化的教學(xué)手段，有助于無機化學(xué)教學(xué)任務(wù)，但此類軟件不能有效解決無機化學(xué)教學(xué)任務(wù)中的許多難題。基于此，量子化學(xué)計算程序軟件Gaussian被研發(fā)出來，不僅能夠為教學(xué)手段提供更為豐富的資源，還有助于解決許多教學(xué)疑點和難點，增強教學(xué)效果，提升教學(xué)質(zhì)量。Gaussian最原始的版本是G70，誕生于1970年，當(dāng)前應(yīng)用最多的版本是G03，G09是最全新的版本。Gaussian軟件可以計算無機化學(xué)中許多類型的密度泛函、半經(jīng)驗以及從頭算，通常和Gaussview顯示軟件互相搭配使用。Gaus-sian軟件在無機化學(xué)教學(xué)工作中的主要任務(wù)是完成計算和優(yōu)化過渡態(tài)結(jié)構(gòu)、過渡態(tài)能量、分子結(jié)構(gòu)、分子能量，計算無機物質(zhì)的熱化學(xué)性質(zhì)、拉曼光譜、NMR、IR、振動分析以及振動頻率等，計算反應(yīng)途徑、反應(yīng)能量、化學(xué)鍵能量以及計算離子化勢、電子親和能、多極矩、原子電荷以及分子軌道。無機化學(xué)的基礎(chǔ)理論主要有包括配位理論、結(jié)構(gòu)理論、元素周期律在內(nèi)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)理論，包括酸堿性、沉淀溶解以及氧化還原性質(zhì)在內(nèi)的無機物性能，電化學(xué)、化學(xué)平衡、動力學(xué)以及化學(xué)熱力學(xué)等無機化學(xué)反應(yīng)等，這些都是化學(xué)元素及其化合物組成的基礎(chǔ)。Gaussian軟件是當(dāng)前最為常見，也是應(yīng)用范圍最為普遍的量子化學(xué)軟件，該軟件能在Windows，Linux，Unix等多種操作系統(tǒng)中正常運行。Gaussian軟件的主要作用是實現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)、分子能量、化學(xué)反應(yīng)能量、原子核電勢、分子振動頻率、拉曼光譜、紅外光譜、分子運動軌跡、核磁振動以及化學(xué)反應(yīng)機理、物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)等的計算和推測。Gaussian軟件可以實現(xiàn)對物質(zhì)基態(tài)、激發(fā)態(tài)的量子化計算，也可以直接預(yù)測一個運動周期內(nèi)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、分子運動軌跡以及分子能量。所以說，Gaussian軟件可以應(yīng)用在許多大學(xué)無機化學(xué)研究課題中，包括取代基對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響、無機化學(xué)反應(yīng)的機理預(yù)測、物質(zhì)激發(fā)能量的計算以及物質(zhì)的勢能曲面等。

3量子化學(xué)Gaussian軟件在大學(xué)無機化學(xué)教學(xué)中的實例應(yīng)用

（一）

一、強化學(xué)生的基本操作和技能的訓(xùn)練

“整潔的習(xí)慣”是指良好的實驗習(xí)慣，要求做實驗時保持實驗儀器的清潔、實驗臺的整潔；做實驗，有計劃、有條有理。良好實驗習(xí)慣的形成，需要在實驗教學(xué)中不斷地訓(xùn)練培養(yǎng)。要注意糾正學(xué)生實驗時儀器藥品到處亂放，試劑瓶的滴管錯亂，實驗后藥品不歸位，儀器不清洗，實驗臺不整理等不良習(xí)慣；杜絕做實驗，無計劃，無目標，無條理的現(xiàn)象發(fā)生。在無機化學(xué)實驗教學(xué)中，必須讓學(xué)生在思想上對實驗教學(xué)引起高度重視，訓(xùn)練學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣。

二、重視學(xué)生基本知識

大學(xué)一年級學(xué)生在中學(xué)化學(xué)實驗訓(xùn)練極少，多數(shù)學(xué)生的不僅動手能力比較差，而且知識儲備不夠，實際教學(xué)中難以確保理論課教學(xué)內(nèi)容先于實驗課教學(xué)內(nèi)容。教師必須重視化學(xué)基本知識的掌握和鞏固

(1)詳細介紹無機化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識

如化學(xué)試劑的等級，固體、液體、氣體試劑的取用方法，玻璃器皿的洗滌，煤氣燈的使用等以及化學(xué)實驗室的安全常識。讓學(xué)生遵守實驗室安全規(guī)則，了解使用化學(xué)藥品的安全防護知識，例如操作有毒氣體應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進行，禁止在實驗室內(nèi)喝水、吃東西。使用可燃性氣體時，要防止氣體逸出爆炸，室內(nèi)通風(fēng)要良好。許多有機溶劑如乙醚、丙酮、乙醇、苯等非常容易燃燒，要注意防火災(zāi)。有些物質(zhì)如磷、金屬鈉、電石及金屬氫化物等，易在空氣中氧化自燃，要隔絕空氣保存。

摘要：中藥相關(guān)專業(yè)無機化學(xué)實驗教學(xué)方式改革：轉(zhuǎn)變“教”“學(xué)”關(guān)系，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”理念。無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容改革：在基本實驗基礎(chǔ)上，增加探究性實驗，基礎(chǔ)知識和創(chuàng)新能力、科研能力培養(yǎng)并重。無機化學(xué)實驗評價方法改革：形成性評價和終結(jié)性評價并重，完善實驗教學(xué)評價體系。

關(guān)鍵詞：無機化學(xué)實驗教學(xué)；微型化；探究性

如何為我國中藥事業(yè)發(fā)展輸送具備堅實化學(xué)基礎(chǔ)的合格中藥人才，進而推進中藥現(xiàn)代化進程，對于無機化學(xué)尤其無機化學(xué)實驗教學(xué)的內(nèi)容、方法和模式提出了新的挑戰(zhàn)。目前無機化學(xué)實驗教學(xué)中仍有諸多問題尚需改進，筆者從實驗內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程、考核評價方式等方面對無機化學(xué)實驗教學(xué)進行了系統(tǒng)分析。

一、目前無機化學(xué)實驗教學(xué)中存在的問題

1.無機化學(xué)實驗課程內(nèi)容和實驗方法比較陳舊，無法適應(yīng)當(dāng)前中醫(yī)藥學(xué)發(fā)展要求。目前，無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容是以2006年教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，課程內(nèi)容和實驗方法近年雖進行了修訂，但無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容比較單一，實驗方法和設(shè)備仍比較陳舊，特別是在學(xué)生創(chuàng)新能力、研究能力方面已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代中醫(yī)藥學(xué)技術(shù)高速發(fā)展對人才培養(yǎng)的需要。

2.無機化學(xué)實驗課程教學(xué)方法和教學(xué)模式比較單一，無法激發(fā)學(xué)習(xí)主動性和主動學(xué)習(xí)的興趣。傳統(tǒng)的無機化學(xué)實驗教學(xué)中，教學(xué)模式是教師講解實驗原理和操作內(nèi)容，重點提醒注意事項，學(xué)生們再開始操作試驗，驗證課本上的實驗結(jié)果，實驗內(nèi)容和操作步驟必須按照教材規(guī)定進行，在此過程中是機械性的，沒有改進創(chuàng)新。這種教學(xué)模式抑制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和探究能力的培養(yǎng)。

3.無機化學(xué)實驗課程的考核評價方式不夠科學(xué)，無法全面評價學(xué)生能力。以往的化學(xué)實驗課程考核評價方式基本上由教師根據(jù)學(xué)生的實驗報告做出終結(jié)性評價，評分細則不夠詳細，評價分數(shù)比較籠統(tǒng)，對學(xué)生實驗過程中的操作細節(jié)、科研意識和創(chuàng)新能力如何，無法具體、細致地進行形成性評價。為適應(yīng)當(dāng)前中醫(yī)藥學(xué)教育發(fā)展的要求，無機化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)從試驗內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)評價方法等方面進行改革，采取以基本實驗內(nèi)容和實驗方法為基礎(chǔ)，開展微型化實驗，開發(fā)計算機三維仿真模擬實驗教學(xué)，提高無機化學(xué)實驗課教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)新能力。

無機化學(xué)實驗是高校理、工、農(nóng)、林、材料、資源、環(huán)境等相關(guān)學(xué)科專業(yè)學(xué)生入學(xué)后接觸到的第一門專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，其與大學(xué)化學(xué)（無機）理論教學(xué)相輔相成，構(gòu)成專業(yè)知識體系的重要基石。但長期以來，無機化學(xué)實驗教學(xué)的重要性一直被低估，其被定位為理論教學(xué)的輔助部分，無機化學(xué)實驗內(nèi)容和教學(xué)形式陳舊，實驗教學(xué)課時不斷減少，已成為制約教育教學(xué)與人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的瓶頸。為此，我們必須從無機化學(xué)實驗的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及評價手段等方面進行革新。   一、優(yōu)化實驗教學(xué)課程內(nèi)容   當(dāng)前，無機化學(xué)實驗課程的教學(xué)內(nèi)容以驗證性實驗為主。實驗?zāi)康摹⒃砗蛢?nèi)容均被詳細的羅列于書本上，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按部就班地開展實驗、被動地接受知識，無法對于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)無法起到促進作用。人才培養(yǎng)的要點之一在于將傳授知識與培養(yǎng)能力相融合，根據(jù)高職高專教學(xué)的特點，對現(xiàn)行的無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容進行革新。   1、技能實驗:作為整個化學(xué)實驗的基礎(chǔ)，技能實驗意在訓(xùn)練學(xué)生熟練掌握基本實驗操作技能，如：稱量、定容、加熱、結(jié)晶、滴定等；以及常用實驗儀器的使用方法，如：分析天平、pH計、離心機、分光光度計等。在教學(xué)實踐中，通常將第一節(jié)實驗課作為基本實驗操作的教學(xué)演示課，介紹規(guī)范化的基本實驗操作，如:移液管、容量瓶等常見儀器的使用、清洗、干燥與擺放等。教師演示后讓學(xué)生進行相關(guān)操作訓(xùn)練，教師要注意發(fā)現(xiàn)學(xué)生操作中的問題，并加以點評，促進學(xué)生快速掌握實驗操作技能。此外，鑒于驗證性實驗很難激發(fā)學(xué)生的想象力與創(chuàng)造力，應(yīng)精選實驗內(nèi)容、減少此類實驗數(shù)量，選擇一些典型元素化合物的性質(zhì)實驗即可。   2、綜合實驗:此類實驗通過理論知識的融會貫通，意在培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、鉆研問題、解決問題的能力，如三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備等。通過實驗在促進學(xué)生掌握熟練的化學(xué)實驗操作能力的同時，對無機化學(xué)課程中的一些理論知識加以驗證，深化對知識的理解。同時，適當(dāng)安排了一些小型的設(shè)計性實驗。例如：從海帶中提取碘；利用CoCl2•6H2O制備配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2，并確定其結(jié)構(gòu)式。如此，變被動的執(zhí)行操作為主動的分析與思考，在實驗教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生綜合運用知識的能力的養(yǎng)成。   3、研究性實驗：此類實驗著眼于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新意識，選擇與專業(yè)密切相關(guān)的熱點問題作為研究對象，綜合了相關(guān)專業(yè)知識，通過團體協(xié)作完成實驗過程。在實驗內(nèi)容的選擇上，提倡開設(shè)綜合性設(shè)計實驗，即整合無機、分析等相關(guān)實驗，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、提高教學(xué)資源的使用效益。如:結(jié)合水體中化學(xué)耗氧量(COD)的測定實驗中利用KMnO4滴定H2C2O4，設(shè)計H2SO4-H2C2O4混合液濃度測定的實驗，原理是:（1）利用酸堿滴定法，以標準NaOH溶液滴定待測液得到溶液的總酸度；（2）在混合溶液中，利用酸性KMnO4的強氧化性滴定草酸，得到草酸的濃度；（3）從總酸中減去對應(yīng)的草酸酸度，即可計算出H2SO4的濃度。整個研究性實驗過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)積極參與，促進創(chuàng)新能力與協(xié)作精神的培養(yǎng)。   二、改進實驗教學(xué)方法   在一定意義上，教學(xué)方法取決于教學(xué)內(nèi)容，并服務(wù)于教學(xué)目標。無機化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容包含兩個部分:（1）基礎(chǔ)實驗，教材中詳細給出了其實驗步驟。對于此類實驗，教師首先要重視做實驗預(yù)習(xí)，嚴格執(zhí)行先預(yù)習(xí)后實驗的流程，實驗教學(xué)中應(yīng)對預(yù)習(xí)情況加以提問檢查，以幫助學(xué)生理解實驗的原理，避免盲目操作；其次，要通過示范操作來規(guī)范學(xué)生的基本操作，還可借助演示錄像、仿真實驗軟件等現(xiàn)代手段來輔助實驗教學(xué)，為學(xué)生理解、記憶知識創(chuàng)設(shè)條件。如:將稱量、過濾、滴定等基本操作；常用儀器設(shè)備的使用；化學(xué)試劑的存放與取用等制作成教學(xué)視頻。使用仿真實驗軟件模擬合成氨生產(chǎn)工序等。再次，教師要提前把實驗做一遍，抓住實驗中的關(guān)鍵步驟，有針對性地設(shè)計問題，啟發(fā)學(xué)生利用所學(xué)知識找尋答案。最后，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究態(tài)度，做得認真觀察、如實記錄、實事求是。（2）設(shè)計實驗，明確實驗?zāi)康囊螅瑢W(xué)生自己設(shè)計實驗步驟。此類實驗要求學(xué)生運用所學(xué)的理論知識與實驗技能，通過查閱相關(guān)資料，獨立設(shè)計并完成實驗。在實驗過程中，教師要在關(guān)鍵環(huán)節(jié)給予指導(dǎo)，總體思路是在把握實驗的可行性與操作性的基礎(chǔ)上不過多干涉實驗設(shè)計與實施。   三、優(yōu)化實驗考核體系   實踐性與連續(xù)性是化學(xué)實驗區(qū)別于普通理論課程的顯著特征，傳統(tǒng)的實驗考核方式重結(jié)果輕過程，無法如實反映學(xué)生的實驗技能水平。為此，必須構(gòu)建一套契合實驗課程特點、有助于培養(yǎng)學(xué)生基本實驗技能與創(chuàng)新能力的考評體系，客觀地評價學(xué)生的實驗成績。考核主要內(nèi)容由:無機化學(xué)實驗的基礎(chǔ)理論知識、實驗操作技能和創(chuàng)新實踐能力三部分組成。在筆者的教學(xué)實踐中，實驗課程的總成績由平時成績（50%）和期終考核成績（50%）組成。無機化學(xué)實驗課平時成績主要由預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告、器材整理與保管以及考勤等內(nèi)容組成。課程期終考核包括:筆試（50%）和操作（50%）兩部分。筆試的內(nèi)容為無機化學(xué)實驗的基本原理與知識，實驗操作考核分兩部分:一是在做過的實驗中隨機選擇，讓學(xué)生參考教材在規(guī)定的時間內(nèi)完成，教師根據(jù)實驗操作情況與實驗結(jié)果現(xiàn)場打分。二是由老師給出多個應(yīng)用學(xué)生現(xiàn)有的知識可以完成的研究性小實驗，讓學(xué)生自主選題，并在規(guī)定的時間設(shè)計實驗方案、完成實驗并提交實驗報告。教師則根據(jù)實驗設(shè)計方案的可行性與創(chuàng)新性、完成實驗的規(guī)范性與時間性等因素來確定實驗成績。   四、結(jié)語   無機化學(xué)實驗課程是相關(guān)學(xué)科專業(yè)體系的重要基石，其對于培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能、動手能力、科學(xué)態(tài)度及創(chuàng)新能力具有重要的促進意義。我們需要從實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段以及考評方式等方面加以革新與改進，提高無機化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量，適應(yīng)人才培養(yǎng)的現(xiàn)實需求。