高校普通化学教学方法探索*
时间：2023-01-23 21:55:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
吕道飞，许军豪，周坪骏，许 锋，颜 健，袁文兵，陈 忻
(佛山科学技术学院环境与化学工程学院，广东 佛山 528000)
普通化学是高等学校面向非化学类工科专业开设的一门公共必修课，该课程旨在使机械电子工程、车辆工程、食品科学工程等专业学生掌握部分化学物质的基本性质，了解新材料、新能源的开发技术，初步具备分析和解决与化学相关的工程技术问题的能力[1-2]。普通化学教学内容包含化学反应平衡、酸碱反应、沉淀溶解平衡、化学反应速率、氧化还原反应等方面，可为非化学类工科专业学生学习后续的专业和基础课程奠定基础，是一门提升学生综合化学素养的重要课程。学习普通化学的学生大部分学习任务较重，普通化学课程内容缺乏趣味性，如何提升学生对课程的兴趣，是本门课教师教学方面遇到的重大难题[3]。本文提出通过巧妙的教学设计，增加教学的趣味性，达到更好的教学效果。
1.1 课程内容枯燥
在这个信息化时代，学生每天都需要阅读大量的文字，课程内容里化学热力学基础、化学平衡原理、化学反应速率、酸碱反应、沉淀-溶解反应和氧化还原反应等章节内容涉及过多的概念和公式推导等内容，还有部分的公式需要死记硬背下来，导致学生对于课程学习缺乏主动性[4-5]。
1.2 教师难以将教学内容和实际生活相联系
学习普通化学的大学生都是非化学化工专业的学生，对于普通化学这种非专业课许多学生并不太重视[6]。此外，学生们不愿意机械的学习知识，更愿意学习对于他们实际生活有用的知识。而教师们往往较少地将普通化学课本内容和学生在实际生活中的所见或者未来就业相关的实例相联系，使学生难以在学习普通化学课程中体会到乐趣。
1.3 教师忽略教学设计的重要性
目前高校的教师有不少一部分是非师范专业的老师，并未经过长期的教学培训，对于教学设计的重要性认识不到位。此外，许多高校老师教学任务繁重，而上好一门课程需要耗费大量的精力进行备课和教学设计。不少老师往往只是按部就班的根据课本上的知识一一进行讲解，未能将这些教学片段合理的串联起来，使学生学习过程较为吃力。合理的教学设计将潜移默化的培养学生的逻辑表达能力，更能有助于加深学生对课堂知识的理解。
2.1 教师与学生换位思考，激发学生的学习热情
要想增强普通化学课程的教学质量，关键在于站在学生的角度出发，上课时讲出学生想听的内容，不让学生感到枯燥和乏味，激发非化学化工专业类学生的学习热情。只有学生具有学习普通化学课程的热情上课才能集中注意力，在上课疲惫的时候才能促使自己认真听课，更好地感知、记忆、思维和想象上课的内容，更牢固地掌握普通化学课程的知识点。当学生带着对化学学习的兴趣，以及对化学知识的探索，而不是把学习当作一项任务甚至负担来完成，老师的教学才能轻松且有效的进行和完成。对于一名大学生，上课的激情和动力来源于以下几方面：对新知识的探索欲望、为了考试不挂科需上课听清重点、学习的知识与实际生活紧密相关、以后毕业找工作需要用到相关知识。所以，教师上课时可以讲述部分与学生就业相关的知识，提升学生对课程的好感。例如，在给机械电子工程专业学生上绪论课时，教师应该指出机械电子工程专业学生毕业后的就业方向，说明汽车及零件、新能源、半导体等方向与化学学科息息相关，让学生体会到学习普通化学课程的重要性。以学生就业后经常会接触的汽车为例，汽车很多部分涉及化学和化工知识。(1)汽油：是从石油中分离C5～C12的烃类。(2)三元催化器：此催化剂主要是将CO，NOx，碳氢化合物，转为无毒的CO2和N2；
催化剂中的铂催化氧化反应，铑催化还原反应，但催化剂面临中毒问题。(3)轮胎充氮气：轮胎充入惰性气体，可以降低损耗、噪音和油耗；
(4)汽车蓄电池：化学能与电能的转化；
(5)安全气囊：其原理是叠氮化钠和硝酸铵在受到猛烈撞击时，会分解产生大量的N2和O2，将气囊填充起到缓冲和保护作用。
2.2 将课堂内容与实际生活的事例紧密结合
普通化学课程内容虽然大部分是基础知识，但它与生活联系紧密，现代社会的衣、食、住、行都离不开化学。教师要善于挖掘出课堂内容和实际生活相关的案例，使学生增强学习普通化学课程的积极性，进而提高教学质量。例如，在讲述电解质可以使胶体聚沉这部分内容时，可联系实际生活：要想将黄豆制成豆腐，需要在磨好的黄豆汁中加入石膏(主要成分CaSO4)，主要是为了使蛋白质胶体聚沉为豆腐块。在讲述化学热力学基础部分内容时，向学生提问天然气(主要为甲烷)和液化石油气(主要为丙烷和丁烷)的成分区别是什么。给出天然气和液化石油气的价格以及热值，让学生对比计算这两种气体能够放出的热量多少，并让学生得出结论日常生活中使用哪种气体更经济。在讲述浓度对化学反应速率的影响时，向学生介绍生活中在炉子中用木材烧水，给炉子扇扇子或者加装鼓风机可使木材的火焰更旺盛的案例，使学生能够深刻的体会到反应物(空气)浓度增大，化学反应速率加快的现象。在讲述酸碱反应章节时，可以向学生介绍生活中常见的酸(如食醋、苹果汁、葡萄汁、樱桃、柠檬汁、胃液)和常见的碱(小苏打、苏打水、生石灰、草木灰、肥皂水)，同时向学生讲述生活中当被蚂蚁咬伤后涂少量的肥皂水可以缓解疼痛，主要是因为碱性的肥皂水可以和蚂蚁留下的蚁酸发生酸碱中和反应。
稀溶液的依数性是普通化学课程第一章分散系里面的重点教学内容，稀溶液的依数性指的是稀溶液蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降和渗透压。为证明合理的教学设计对于提高教学质量具有巨大作用，本文提供“稀溶液依数性之渗透压”教学设计方案，希望对于普通化学的教学具有积极的促进作用。
3.1 温故知新-稀溶液的依数性之凝固点降低
通过讲述纯水、20%盐水和30%盐水的凝固点分别为0 ℃、-19 ℃和-55 ℃的事实，表明相较于纯溶液(如，水)，稀溶液的凝固点降低多少，与溶液的浓度大小相关，即与溶液中溶质粒子数量相关。然后，将冬天在结冰路面上撒盐可以帮助结冰路面除冰的生活实例分享给学生，表明学习稀溶液的依数性之凝固点降低部分内容具有实际意义，加深学生的印象以及增强学生的学习兴趣。
3.2 抛砖引玉-思考生活中的现象
在讲完稀溶液的依数性之凝固点降低部分内容后，再引入课堂学习的新内容：稀溶液的依数性之渗透压。在正式学习这部分内容前，抛出两个问题：(1)几米高的树木是如何将水从地面输送到树梢？(2)为什么由盐腌制的咸菜不易变质，可长期保存？让学生带着这两个问题慢慢进入到稀溶液的依数性之渗透压这部分内容学习中。
3.3 抽丝剥茧-认识半透膜、渗透现象、渗透压、渗透方向
学习渗透压概念之前，先让学生了解半透膜的概念。解释半透膜是允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过的薄膜。再通过制作动画让学生可以直观的看到渗透现象，如图1所示。然后，采用提问的方式，询问如何阻止渗透发生，进而引入渗透压是阻止渗透发生需施加的最小压力的定义。再表明渗透压计算公式π=cRT，c为溶液的浓度，R为常数，T为溶液的温度，由此可见，渗透压和溶液浓度成正比，而溶液浓度和溶质粒子数量有关，因此，可引出渗透压属于稀溶液的依数性这一说法。而后，向学生提出两个问题：(1)假如将图1(a)中的糖水换成纯水是否还是发生渗透现象？(2)假如将图1(a)中的半透膜移走是否会发生渗透现象？通过这样的提问，引发学生的思考，并给学生揭示发生渗透的两个必要条件：第一，需要有半透膜存在；
第二，半透膜两侧溶液需要有浓度差。同时，通过动画里纯水向糖水中移动的现象，向学生表明渗透方向是溶剂从低渗透压溶液向高渗透压溶液移动。
图1 渗透发生前(a)和渗透发生后(b)
3.4 学以致用-解释生活中的现象
了解渗透现象之后，向学生介绍渗透在日常生活中实际应用案例，进一步增强学生的学习兴趣。首先，应用渗透压理论解释临床上输液的问题。介绍人体的血浆渗透浓度(280～320 mmol/L)，而人的细胞膜则属于半透膜，假如输液时采用的液体浓度低于280 mmol/L，人体的红细胞则会皱缩，人容易出现血栓；
假如输液时采用的液体浓度高于320 mmol/L，人体的红细胞则会胀大，人容易出现溶血，十分危险。输液常用的是0.9%NaCl溶液(308 mmol/L)和5%葡萄糖溶液(280 mmol/L)，这些溶液浓度设定是为了使溶液为等渗溶液，不影响人体细胞的含水量，保持人体健康。
另外，也介绍尿毒症患者需要进行肾透析是因为人体的肾透膜(一种半透膜)出现病症，一些代谢的有害物质无法排出体内。医学上采用“人工肾脏”对患者进行血液透析所用到的透析液也是血液的等渗溶液，透析液的溶质是人体必需的一些电解质。
同时，也用渗透压理论解释开课前提到的两个问题。几米高的树木能将水从地面输送到树梢，是因为树梢缺水，导致细胞液浓度高，渗透压导致水由低浓度(地面)移向高浓度(树梢)。由盐腌制的咸菜不易变质是因为盐水浓度高，由于存在渗透现象，所以空气和蔬菜中的细菌将会脱水或杀死，因此，咸菜不易变质。
3.5 归纳总结-渗透压知识要点
总结上课讲的内容，让学生重点学习渗透现象和渗透压的概念，掌握渗透发生的必要条件，会计算渗透压的大小，并且了解渗透压在实际生活中的应用。
3.6 课外拓展-参考文献及资料
提供给学生一些关于渗透压研究的最新文献、书籍以及相关的学习资料，供感兴趣的学生课外继续进行拓展和延伸。
3.7 举一反三-留下思考题
在课程内容总结之后，下课前留下思考题“如果把海水中的鱼放到淡水湖里养会如何？”下次上课前和学生进行讨论，海中的鱼不能在淡水湖中养，因为海鱼身体内细胞浓度和盐水浓度相同，放入淡水后会发生渗透现象，打破其身体内原本的平衡，导致海鱼死亡。
如何进行普通化学教学方法的改革是许多大学老师一直在思索的问题。本文提出通过合理串联教学内容，教师与学生换位思考，教学内容联系到实际应用，进行巧妙的教学设计，并用一些生动的动画，达到增加学生学习普通化学课程兴趣的方法。另外，要想上好普通化学这门课程，需要广大老师花费较多的精力进行备课，了解学生的诉求，因材施教，才能达到更好的教学效果。
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