无机化学中热力学研究论文

2022-04-25

【摘要】在当前高校教育教学改革中,创新教育是重点。在高校无机化学教学过程中,如何基于创新教育视角实现无机化学教学改革,提高无机化学教学质量,是当前高校无机化学教学发展重点。本文基于创新教育视角展开高校无机化学教学改革探讨。下面小编整理了一些《无机化学中热力学研究论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

无机化学中热力学研究论文 篇1:

中药寒热药性及其毒副作用研究现状

摘要:中药寒、热、温、凉四气理论是中药药性理论的重要组成部分,目前相关研究多集中在寒热药性两方面。中药的寒热药性既是治疗疾病的要素,也是导致不良反应的因素。本文通过对中药寒热药性所致毒副作用研究的分析,有针对性地提出了中药所具有的寒热药性偏胜所致毒副作用的防控措施,指出控制中药寒热药性所致毒副作用的重要意义在于促进中药的现代化和国际化。

关键词:中药;寒热;药性;毒副作用;综述

DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2015.04.040

Reaserch Status of Cold and Hot Properties and Toxicity of Traditional Chinese Medicine ZHOU Ke1,2, TAN Yong1, LIU Zhong-di1, LV Ai-ping1, JIANG Miao1 (1.Institute of Basic Research in Clinical Medicine, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700, China;2.Second Affiliated Hospital of Hunan University of Chinese Medicine, Changsha 410007, China)

Key words:traditional Chinese medicine;cold and hot properties;medicine property;toxic and side effect;review

中药的药性内容非常丰富,从传统意义上讲,中药的药性主要是指四气、五味、升降浮沉、归经、有无毒性等方面,其中的四气理论(寒、热、温、凉)又是中药药性理论的重要组成部分。中药四气理论反映了药物对人体阴阳盛衰、寒热变化的作用倾向。《本草经集注》明确指出:“药物甘苦之味可略,唯冷热须明。”故药物的寒热偏性非常明确。历代医家也正是利用药物的寒热偏性来纠正人体阴阳盛衰而达到治病目的的。然而,中药寒热偏胜又可致矫枉过正,出现药物的不良反应。长期以来,中药寒热属性研究一直是中药药性理论研究中的热点,而其寒热药性所致毒副作用也逐渐被重视。兹将近年来相关研究现状概述如下。

基金项目:中国博士后科学基金面上项目(2013M541158)

通讯作者:姜淼,E-mail:miao_jm@vip.126.com

1 寒热药性是中药药性理论核心内容

《神农本草经》有“药有寒热温凉”四气的论述,后世医家发展了本草“四气”的理论,开始在诸药下列“性”,确立了“一物之内,气味兼有,一药之中,理性兼具,主对治疗,由是而出”,使四气在药性辨别、疾病主治方面占据了重要地位。一直以来,对中药寒热温凉的研究多集中在寒热药性的研究,成为中药药性理论的核心研究内容。基于大量药性研究的实验及临床实践,许多学者对中药寒热药性的辨识提出了自己的看法。肖小河与王永炎院士共同提出中医药(药性)热力学观,认为生命体系本身是一个复杂的、开放的热力学系统[1-2],而寒热药性是机体能量代谢与热活性的重要反映,利用热动力学的基本理论和方法能够较为科学地阐释寒热药性的现代内涵[3-4]。另外,樊氏等[5]采用文献学研究方法,发现藤类中药以性温和性平者居多,各占藤类中药的37.0%和25.5%,而性寒、性凉者分别占18.0%和16.5%。其他研究寒性热性中药药性的还有利用文本挖掘方法[6]、运用线粒体能量代谢的检测[7]、用数学建模识别中药寒热药性特征的标志[8]、从药物所包含化学成分的微观层面用网络分析方法[9];另外,还有人探索性运用顶空进样-气相色谱-质谱联用技术结合模式识别方法,对中药寒热药性进行辨识[10],以及“药性三要素”假說[11]、药性“网络靶标”假说[12]、“寒热药性与电子得失相关”学说[13]、“性-效-物质三元论”[14]和“药性可拆分”学说[15]等,都是通过构建不同的中药寒热药性表征方法来揭示其内涵。从中药药性角度来看,中医防病治病主要就是利用药物的偏性来干预系统的物质-能量-信息交换与代谢调控网络,使之恢复自组织力,达到新的有序平衡的过程。

总之,多种研究手段和假说的提出有助于对寒热药性的理解。积极探寻中药的寒热药性的内涵,必将为进一步提高中医临床诊疗与合理用药水平提供坚实的理论基础和技术支撑。

2 现代化客观评价体系将有助于对中药寒热药性所造成的毒副作用的认识

《素问·至真要大论篇》已明确提出“寒者热之,热者寒之”,故药物的寒热药性对于疾病的治疗有着重要意义。柴氏等[16]探讨了醋酸涂抹型胃溃疡寒、热证模型的形成机制及寒、热方剂对该模型的治疗作用机理。隋氏等[17]通过实验说明寒热性中药成分对瞬态感受器电位阳离子通道(TRPV1)功能的调节可能是寒热性中药临床上发挥寒热调节作用的分子机制之一。但张景岳《类经·卷十四》指出:“药以治病,因毒能,所谓毒者,以气味之有偏也。”张子和也说:“凡药有毒也,非止大毒小毒谓之毒。甘草、苦参不可不谓之毒,久服必有偏胜。”寒热是药物之两性,是对立互根之关系,药之治病,全凭药物性气之偏,调治人身之气的偏盛偏衰,使寒热(阴阳)复归于平和。不难看出,过热过寒都会使机体寒热不能平和,导致疾病重生,或发生新病,此可谓之“毒副作用”。也就是说,把握好中药寒热属性,对疾病防控有积极作用,但若控制不好,则机体势必会产生不良反应。从古至今,中药所产生的不良反应屡见不鲜,但多局限于中药的临床不良反应及毒理学的实验研究方面,对药物的不良反应与其药性的相互关系则鲜有报道。有研究表明,具有温热属性的白附片对肾阳虚和健康小鼠在代谢物谱上所造成的不同影响,显示温热药存在毒性作用[18-19]。有报道,含麻黄的减肥药在部分个体中有致心血管毒性方面的作用[20]。观察发现,通常寒凉药比温热药更易出现消化系统不良反应、皮肤过敏症状、肾脏损害和贫血,而温热药所致呼吸系统和五官损害的数量则较寒凉药为多[21]。黄氏[22]提醒,麻黄在用于减肥时确实具有心血管毒性,要引起使用者的注意。李氏等[23]在对凉性药物雷公藤的不良反应分析中发现其可发生胸闷、心悸、心动过缓、心律失常,严重时还可出现心源性休克而危及生命。赵氏等[24]通过对寒热属性明确的375味中药进行统计,发现有88种可引起心血管毒性,其中寒凉药46种、温热药42种,说明中药的寒热药性和毒副作用之间存在着一定的关系。

然而,由于技术手段的原因,对中药寒热药性所致毒副作用的辨识长期以来存在着局限性。古人是以单个药物服用后的反应为依据来辨识毒副作用,现代中医也是在继承前人基础上阐释中药的毒副作用,尤其对中药寒热药性的不良反应更以临床表现为主。现代介入技术能更客观地对药物毒副作用作出评价,如生物效价检测技术[25]。生物效价检测是以药物的药理作用为基础,以生物统计为工具,运用特定的实验设计,在一定条件下比较供试品和相当的标准品或对照品所产生的特定反应,通过对反应剂量间比例的运算,测得供试品的效价或毒性。周氏等[26]运用基于动物温度趋向性的冷热板示差法,显示药性越寒凉,ATP酶活力、机体耗氧量下降越显著,即越寒凉的药物对机体的毒副作用越大。

总之,目前对于中药寒热药性所致毒副作用研究手段和技术虽不多,但已充分引起了业界重视。随着客观评价体系的不断完善,中药寒热药性的认识也必将深入,有助于中医药在应用过程中趋利避害,更好地发挥其治疗作用。

3 中药寒热偏胜所致毒副作用的防控措施

一般而言,中药毒副作用是指超剂量使用、配伍不当、个体差异、炮制不当及调剂不当等,以及正确的用法用量下出现的不良反应。但本文所涉及的中药毒副作用主要是指中药的寒热药性在使用过程中把握不当所产生的一系列不良反应。对于如何控制由中药寒热两极药性所导致的毒副反应,现有的措施包括:①恰当配伍。如白虎汤中石膏辛甘大寒,知母苦寒质润,配以粳米、甘草味甘性平,可防止大寒伤中之偏。②用量适当。使用寒热药性明显的药物应该如《神农本草经》强调“若用毒药疗病,先起如黍粟,病去即止,不去倍之,不去十之,取去为度”。因人制宜、因地制宜使用寒热药性的中药。③注重体质。对于过敏体质和虚弱体质人群,使用寒热药物时要注意合理配合扶助正气药物。另外,王氏等[27]在总结中药减毒增效的方法中,提出剂型、煎煮法和深加工等对中药寒热药性所致毒副作用也有控制作用。

总之,治疗疾病的中药组方配伍是因人而异的,同时,要使中药因寒热药性偏胜所致毒副作用得到控制,也可通过对组方配伍的调整及应用现代高技术手段对药物进行深加工来防控。

4 研究中药的寒热属性有助于中药现代化和国际化

要合理使用中药,发挥其独特的治疗作用,就应对中药药性有较深刻的了解,而作为中药药性理论核心的寒热药性更需要了解透彻,这样既能发挥中药的治疗作用,又有利于避免因其寒热药性的偏胜所导致的不良反应。肖氏等[28]指出,仅从功能主治层面逻辑推理中药的寒热药性,会陷入古代药性理论的发展误区,将使药性理论远离现代科学体系,成为自我封闭的知识系统;而仅从微观药理作用的水平又难以在宏观水平上理解和描述寒热药性规律和内涵,也不符合临床医生的思维习惯,难以真正解释中医药临床经验和指导临床医生辨证用药。说明科学系统地辨识中药寒热药性,对中医药在疾病治疗领域和理论体系的统一具有重要作用。应该说,探索中药寒热药性和药物毒副作用的关联性方法对临床辨证施药的有效性会更有保障,也能避免一些不必要的药源性损伤。

正确地认识中药寒热药性及其毒副作用,就要认识到:①中药的药性复杂,寒热属性具有多重性,物质基础具有多样性,不能仅从单一角度探索;②辨证地看待中药寒热药性的毒副作用问题,既不夸大,也不轻视;③充分发挥现代高科技手段作用,科学评价中药寒热药性,进行中药深加工,达到去毒增效作用;④加强与国际评价标准体系的衔接,促使中医药的国际化,有助于利用国际先进技术推动传统医药的发展。

总之,建立一套遵循傳统中药功效认知,凭借现代药理学和系统生物学证据,能被现代先进技术手段所客观反映出来,并为多方认可的中药寒热药性辨识方法和指标体系,不仅可以进一步促进中药现代化、国际化的快速发展,更能有效防止中药寒热药性偏胜所造成的不良反应。只有对作为中药药性理论核心内容的中药寒热药性进行透彻的研究分析,才能采取积极措施防控其可能带来的不良反应。

参考文献:

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作者:周珂等

无机化学中热力学研究论文 篇2:

创新教育视角下高校无机化学教学改革研究

【摘要】在当前高校教育教学改革中,创新教育是重点。在高校无机化学教学过程中,如何基于创新教育视角实现无机化学教学改革,提高无机化学教学质量,是当前高校无机化学教学发展重点。本文基于创新教育视角展开高校无机化学教学改革探讨。

【关键词】创新教育 高校无机化学 教学改革

【课题项目】贵阳学院2015《无机化学》重点课程,2018年度贵阳学院校级教研团队项目“化学专业(师范方向)教学团队”。

在我国经济社会发展进程中,市场经济体制也逐渐完善,对于应用型工程技术人才的需求逐渐加大,高校对于此类人才的培养也越来越重视。无机化学作为工科院校基础课程之一,想要满足新时期对于应用型人才的需求,需要积极创新课程教学,注重提升学生的创新能力,为新时期经济社会发展提供服务[1]。在创新教育视角下,高校无机化学教学改革可以从以下几方面着手:

一、创新教学内容,体现创新教育理念

在无机化学教学中,需要结合四大化学整体内容,重新整合、重组以及优化传统无机化学教学内容。将和中学阶段重复的内容删除,最大化减少无机化学中的低水平重复教学,节省课时,也能够进一步提高教学知识的系统性和连贯性。在教学中,不但要学生掌握基础知识,同时也应该结合专业实际需求,将教学内容分成“基础理论”、“基本知识”以及“应用能力”三个模块,分别适应不同专业的实际需求。另外在有限的課时内,也可以适当引入科学家重要发现以及学科前沿发现知识内容,以能够对学生思维起到激发作用。比如,在化学热力学教学过程中,可以讲解现代新能源开发和利用技术等等,激发学生创新思维,培养学生创新能力及应用能力,提高学生课堂参与积极性。

二、创新教学方法,提高学生参与积极性

在无机化学实验教学过程中,重点是引导学生掌握一些最基本的科研和创新方法。比如在硫酸亚铁铵制备中,首先需要学生了解制备原理,其次需要考虑到实验过程中用到的试剂、仪器以及实验步骤等等。另外也可以结合实验内容适当布置综合性作业任务或者小论文题目,例如可以提出“设计实验测定化学反应速率和活化能“课题,训练学生科研创新能力,在学生研究过程中教师进行指导,让学生有效掌握科研创新方法。在此教学过程中,学生可以得到有效的科研创新实践训练,更有助于提高自身的科研创新能力和水平,同时也可以提高学生在实验教学中的参与积极性,培养学生无机化学学习兴趣,有助于提升实验教学质量。

三、创新教学手段,提升课堂教学质量

在无机化学传统教学过程中,多媒体技术的应用,能够为课堂带来的生动性、形象性以及直观性课堂体验,将之前一些枯燥无味的教学内容,生动形象的展现出来,给予学生一个直观感受,在学生大脑中可以交替应用理论思维区以及形象思维区,实现两者的相互协调[2]。比如在和元素相关的化学矿物讲解中,如果只是在课堂上简单的介绍矿物俗名、化学名称这些知识,对于学生来讲在学习中只能死记硬背。但是如果在课堂教学中采用多媒体技术,在元素讲解过程中,在课件中接入无机天然晶体图片,并将其俗名和化学名称全部标记上,也就能够让学生面对枯燥俗名和化学名称的时候,脑海中呈现出实物感觉。在课堂教学过程中,可以积极应用图形、图片以及三维立体教学模具,这些均能够给学生带来一定的视觉效果,让学生更为直观的了解分解结构和整体图形,更有助于提高学生的知识掌握水平及理解深度。多媒体技术在课堂教学应用中,也可以结合网络课程教学应用,能够为学生课外学习提供一个平台,不但有助于提高教学质量,也有助于进一步开拓学生的创新思维,从而进一步提升高校无机化学的创新教育质量。

结语

在创新教育环境下,对于高校无机化学教学也提出了新的挑战,积极实现高校无机化学创新,培养学生创新能力,提升学生综合素质,具有重要意义。同时也能够在创新教育环境下,加大对创新型人才的培养,为我国创新型社会发展奠定人才基础,为社会发展提供服务。目前在高校无机化学教学改革发展中,并不一定局限在以上提出的三点,广大高校无机化学教学人员还应该结合创新教育及社会发展实际需求,积极探索新的教学方式,共同合作,实现高校无机化学教学的创新发展,满足社会对应用型化学人才的需求,促进我国经济社会的健康发展。

参考文献:

[1]谭育慧,高继兴,刘典梅, 等.高校无机化学教学改革的探索[J].广东化工,2015,(23):218,227.

[2]代小平,刘爱贤.拔尖创新类学生无机化学课堂教学策略探讨[J].广州化工,2014,(18):214-215.

作者:张姣姣 彭钟山 莫昌琍

无机化学中热力学研究论文 篇3:

中级无机化学课程和教材建设

摘要:本文全面介绍西北大学实行无机化学分段教学,建设“中级无机化学”国家精品课程,编写出版颇具特色的教材的成果。通过二十多年来的努力,该校的“中级无机化学”课程和《中级无机化学》教材已在全国产生了很强的影响和示范作用。

关键词:中级无机化学;国家精品课程;教材

一、开设中级无机化学课程是学科发展的需要

无机化学作为重要的化学分支学科,涉及周期表的100多个元素和数以万计的化合物,并渗透到化学学科内、外许多相关学科,产生了生物无机化学、无机固体化学、金属有机化学等新领域和新知识。即使是无机元素化学本身的研究和教学也正在从描述向推理、定性向定量、宏观向微观发展。结构化学理论、配位场理论、金属-金属键理论、主-客体化学结合理论等无机化学理论知识的发展,使得无机化学领域增添了丰富、新颖的内容。随着高新技术的发展,无机化学的应用也得到极大扩展,特别是过渡元素化学、稀土元素化学、无机固体化学、无机材料化学等都得到了新的发展。随着发展高科技、实现产业化的国际性潮流,无机化学以主角之一的身份登上了当代世界科技舞台。所以无机化学成为化学教育的主流课程,成了科技历史发展的必然。

在传统的课程体系中,无机化学是化学系本科生的第一门化学基础课,也是一门专业课,其重要地位毋庸置疑。但许多老师深有体会,它也是一门最难教的课,而学生对此课感兴趣的却并不多。

这种局面显然与无机化学本身的特点有关。

同其他化学学科相比,无机化学的内容繁多、体系庞杂。

说它内容繁多是因为无机化学研究周期表中的所有元素和除了烃和烃的衍生物以外的所有化合物。因此无机化学的教学涉及的内容广泛,材料繁多,对于初入学的大学一年级学生势必感到负担猛增,难以负荷。

说它体系庞杂,是指元素与化合物之间存在的规律性较差,虽有周期表可以帮助梳理一下,但其间不合周期律的例子比比皆是。

纯粹描述性的无机化学本来就很不好教,而化学系传统的不合理教学计划和安排更使其雪上加霜。

我国传统的理科化学系本科各专业的教学计划是按无机化学、分析化学(包括化学分析和仪器分析)、有机化学、物理化学(包括物理化学和结构化学)开设基础课,无机化学教学在大学一年级一次性完成。这种传统的、延续了数十年的安排对我国理科化学系学生的知识结构的建立产生了一定程度的不利影响,是影响我国无机化学学术水平的硬伤。无机化学的教学不到位是一个不争的事实。

1 一年级的学生只具有高中化学打下的一点点薄弱的化学基础。讲讲四大平衡之类的普通化学还可以,但要讲好元素化学确实难上加难,“欲深不能,欲浅不忍”。教师讲课经常是“躲躲闪闪,吞吞吐吐”,而学生感觉老师像是在开中药铺,只有事实没有理论,“存在、制备、性质、用途”,无机化学就像是“无理化学”,只好死记硬背。即使老师尽最大努力设法作点理论解释说明,但由于缺乏应有的基础,学生似懂非懂,对老师的努力并不认可。

2 无机化学本身也像其他化学学科一样,“老树新枝”,在20世纪获得了迅速发展。无机化学不再是经验性的纯粹描述性的学科,而是已发展成既有自己理论体系又有精密定量研究方法的现代化化学学科。而且它与其他学科的结合与渗透,生长出许多新的分支学科,它已长成了枝繁叶茂的一棵大树,绝不是学生脑海中的“陈旧落后”的学科。可是要让学生真正了解现代无机化学的概貌,只在一年级开设一门无机化学是绝对办不到的。

3 众所周知,学科知识是互为基础的。但由于无机化学的教学是安排在一年级一次性完成,其他课程还没有开始。这样一来,无机化学需要的作为基础的有关物理化学、结构化学、有机化学及实验化学的基本知识没有来源,结果只好在大学一年级的无机化学中讲授一些不该由自己承担的内容(如原子结构和分子结构理论,一些物理化学、有机化学和实验化学的基本知识),而对应该由自己讲授的一些无机化学的基本内容却因学生的基础和学时的限制而舍弃。结果是无机化学对自己的教学显得不足。

4 从教育学原理或是认知心理学角度讲,无机化学的“毕其功于一役”的做法也是不妥的。学习不可能一步到位,应该分阶段、分层次地循序渐进。

因此,需要打破旧传统,建立新的课程结构体系。从20世纪90年代开始,国内许多院校就开始了无机化学新课程结构体系的教学改革探索,从专题介绍到整体讲授,先后在大学高年级开出“无机化学新兴领域导论”、“理论无机化学”、“无机化学选读”等较高层次的无机化学课程。做法虽然各不相同,但都使无机化学的教学质量有了很大提高。

不过,在整体化学教学计划和课程结构中,无机化学教学在理论上和实践上都还没有得到很好解决。在化学一级学科中,无机化学这个二级学科没有应有的地位。

西北大学化学系自1988年开始在全国较早实施无机化学课程分段教学,其做法一直坚持至今。在大一,开设“基础无机化学”,完成为整个化学学科打基础的先导任务;在大三,开设“中级无机化学”新课程,完成无机化学的教学任务(此时的学生已具备了物理化学、结构化学、有机化学、分析化学等前导课程的知识基础)。

中级无机化学课程的总体改革,除了要把握住中级无机化学在无机化学中的地位、选择的内容应反映无机化学学科发展的现状之外,还要把握住中级无机化学在化学学科整体教学计划中的准确位置。在课堂教学中,体现“结构一反应一性能”一体化的讲授主线,全面介绍无机化学近几十年来的新发展。根据课程要求对讲授的内容作精心的选择、创造性的组织和深入浅出的介绍,以启迪学生,使其具有创造性思维。这样的中级无机化学课程既能真正讲授无机化学本身内容,又能用结构化学、热力学和反应理论来统一阐述无机元素化学,更便于新知识和新领域的介绍。

二、恰当定位,构建中级无机化学课程

“中级无机化学”课程面对的是学完了一些基础课的高年级学生,其目标应该是尽量运用先行课所学的理论知识来解决无机化学的实际问题,它在理论上应有一定的高度。经过十多年的教学探索,我们确立的“中级无机化学”的“位”就是在基础无机化学、有机化学、化学分析、仪器分析、物理化学、结构化学等的基础上所要完成的无机化学教学。

中级无机化学课程的指导思想是:该课程是基础必修课程,应有讲授内容的系统性;该课程有基础无机化学、结构化学、物理化学等先行课程作为基础,除有必要讲授少量理论化学内容之外,更多的是利用前导课的知识突出其在无机化学中的应用;元素化学是该课程讲授的纲和基本内容,但与基础无机化学或普通化学既要有内容的分工,又要有讲授方法的区别;热力学应用贯穿元素无机化学的始终;增添无机化学新概念、新知识介绍。

在上述指导思想下我们构建了中级无机化学的课程体系。

 1 设专章和灵活穿插介绍现代无机化学重要理论。在课程的开篇选择性地介绍了一些原子结构理论、原子

参数、改进的Slater规则、基团电负性、共价键理论、键参数与分子构型、分子的对称性和群的基础知识、多原子分子的分子轨道法处理等,既是对先行课所学的理论知识的复习,又为课程后面处理一些复杂配合物准备了知识条件。

配位场理论已在结构化学中有了介绍,中级无机化学除作适当扩展外,主要是应用配位场理论处理无机化学中的实际问题。过渡金属离子及其配合物的丰富颜色是过渡元素的显著特征,而电子光谱的理论又是配位场理论最重要的应用,中级无机化学在有关章节特别安排了光谱选律、Orgel图和T-S图的介绍及无机物光谱的指派。还使用相对论性效应解释惰性电子对效应等。

中级无机化学在处理这些内容时既介绍了这些理论但又未赘述这些理论,重点是引出这些理论的结论及其在无机化学中的应用,能做到举重若轻。

2 热力学在无机化学中的应用则贯穿于“中级无机化学”的始终。课程引导学生将宏观热力学数据与微观的结构因素联系起来,通过晶格能的计算、玻恩一哈伯热化学循环的设计、计算化合物的标准生成焓来预测和判断化合物的稳定性,用交换能来解释过渡元素的特殊价层电子构型,用对水化能的能量分解得出静电作用是水化能的主要能量贡献项,从而说明Cu2+在水溶液中比Cu+更加稳定的原因等。这种热力学在无机化学中的应用的介绍是本课程的精华之一。

这些处理,不仅能使学生加深对无机物性质的认识和了解,而且也能使学生加强对结构化学、物理化学原理的理解和掌握。

3 元素化学应该是无机化学的主体。搞好元素和化合物的教学应该是中级无机化学义不容辞的责任。中级无机化学在较深入讨论一些理论问题的同时,也充分重视元素及其化合物性质的介绍。课程安排了元素周期性和周期反常现象的内容,既是对大一无机化学中的元素化学的小结,又起到了承前启后的作用。除了在元素周期性、过渡金属通论中总结、比较和归纳了s区元素、p区元素、第一过渡金属元素的性质和反应外,还专辟章节深入系统地介绍了s区元素、p区元素、第一/二/三系列过渡元素、镧系和锕系元素、硼烷及其衍生物、无机碳化学等知识。显然,这些内容是对大一基础无机化学的完整补充。

4 加强无机化学新概念、新知识的介绍。作为21世纪的本科大学生,他们应该对无机化学的新成就、新发展有所了解。为此,在中级无机化学中注意介绍了无机化学中的一些新知识和新领域,如广义酸碱定义、软硬酸碱理论、超酸和魔酸、溶剂化学、无机晶体结构、快离子导体及其他一些无机功能材料、金属羰基化合物、兀-酸配体配合物、兀-配体配合物、夹心配合物、有机金属化合物、金属-金属多重键及金属原子簇化合物、冠醚配合物、无机高分子、无机元素的生物学效应、富勒烯化学、超分子化学、纳米材料和纳米科学等。通过对这些知识的介绍,显然可以开阔学生的视野,增加学生学习无机化学的兴趣。

上述内容和大一“基础无机化学”内容合在一起完整地构成了较为系统的现代无机化学知识体系。

三、精益求精,打造中级无机化学精品课程

1 编写出版特色教材。课程组于1988年编写了《中级无机化学》学生用讲义,几经修改,于1993年1月正式推出当时国内第一本《中级无机化学》教材。又经过十年探索中级无机化学内容构成,重新编写了新的《中级无机化学》教材,该教材被教育部列为普通高等教育“十五”国家级规划教材,2003年5月由高等教育出版社出版并在全国发行。该书是高等教育出版社出版的第一本《中级无机化学》。

北京大学黄春辉院士为该书作序。称赞该书“在深度和广度上,在知识层次和编写方法上都认真地把握住了‘中级’这个位置”,“是一本内容丰富,很有特色,符合教改方向的教材”,“在理论上有一定深度,使无机化学的元素化学部分摆脱了描述较多、理论偏少的状况,是打破原有模式,将无机化学近代理论与无机化学基本知识相结合的一次很好的尝试”,“在教材内容编排上,保持了周期系的系统性”,“这本书的出版本身是我国高校无机化学教学改革的一种体现,我更相信它的出版会大大促进这一改革的进一步发展”。

为了弥补第1版的不足和遗憾,使其更加科学和完善,更重要的是要增添最新的无机化学前沿知识,使其更富时代气息,并融入近几年的使用实践,课程组对第1版教材又进行了修订。修订后的第2版《中级无机化学》已于2009年出版。该版教材被列入普通高等教育“十一五”国家级规划教材。

为了配合该版教材的使用,课程组特地编写了与之配套的教学参考书——《中级无机化学学习指导》。指导书的目的在于帮助学生明确要点,掌握重点和难点,理解中级无机化学涉及的基本概念、基础理论和一般规律。通过习题解答,培养学生掌握正确的解题思路,提高分析问题和解决问题的能力。指导书还编写了一些阅读材料——依据教材内容,将一些疑难问题以专题的形式进行较深入的讨论。其中还涉及学科前沿的某些研究成果,为学有余力的学生提供更丰富的学习内容,也可以作为教师备课的参考资料。

本次出版还配套了一个电子光盘,包括针对教材12章内容的电子讲稿。供使用本教材的教师参考,也可作为学生回顾课堂教学所用的资料。

2 创建立体化教学课件。在课程教学中,将多媒体技术引入课堂。课程组成员使用PowerPoint软件完成了教学幻灯片的制作,独立采用分子图形软件制作比较准确的、立体感强的、可实时操作的动态模型。将课程介绍、教学大纲、教材、教案、教学安排和教学进度、参考资料目录、习题、扩充性参考阅读材料放在网上供学生阅读、下载,做到资源共享。

3 努力改进教学方法,使用多种教学方法及灵活的教学形式。在课堂教学中注意使用启发式教学,讲授与讨论相结合,加强习题课和课堂讨论,主讲教师的全面主讲授课与有关专家的讲座相结合,并且实行导师制a在课堂之外引导学生查阅资料并进行文献综述。改变过去单一的闭卷考试方式,代之实施一套“闭卷+开卷(+课程论文)”等多种有利于学生创新能力培养的考试方法。考试重点从获取知识量向知识、能力、综合素质的评价转移,注重对学生知识运用能力的考查。灵活多样和先进的教学方法有效地调动了学生的学习积极性,激发了学习潜能。

4 完整的实验教学以培养学生综合性、研究性和创新性能力为本。学院设置了“综合化学实验”课程,中级无机化学课程组成员主持编写了《综合化学实验》教材。其中与中级无机化学课程配套的实验有“无水三氯化铬的制备”、“未知配合物的合成、组成和性质测定”、“配合物几何异构体的制备、异构化速率常数和活化能的测定”、“配合物逐级稳定常数测定”、“乙酰基二茂铁的合成与分离”、“非化学计量化合物NaxW03的制备与鉴定”、“三乙二胺合钴配离子的光学异构体的制备、离析和旋光度测定”、“荧光粉Y202S:Eu的高温

合成”、“纳米晶二氧化钛光电化学电池的制作及其性能测量”和“铕掺杂的锡酸钡荧光材料的合成和发射光谱的测定”等,使用了符合高水平实验要求的现代实验设备和实验技术。实验以培养学生综合性、研究性和创新性能力作为指导思想,适应以素质教育为中心的教学理念,注重培养学生运用无机化学的理论知识和实验技能解决实际问题的能力,着力让学生感受无机化学研究的氛围,努力使综合化学实验成为培养学生创新精神、创新意识、创新能力的重要途径。

5 实践教学注意培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。中级无机化学课程组为学生制订了实践教学环节,选择能够满足教学要求的、有先进教学环境和设备的、能够进行开放式教学的实践基地,进行实践教学。课程组教师在这些实践活动中注意培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,取得了很好的成效。

6 组建结构合理和工作高效的课程队伍。在学院的支持下,建立了年龄和知识结构合理的教学梯队,培养年轻主讲教师。中级无机化学课程的教学队伍由多名教授、副教授组成,全部在本科教学第一线。近年来,课程组成员主持国家自然科学基金项目、省级以上科研基金项目多项,注重将最新科研成果转化到教学中。

7 积极进行教学改革探讨。课程组成员对中级无机化学的教学内容、教学方法、实验、实践、多媒体网络技术、教材编写等各个方面进行了积极的探讨,已在国内外重要刊物上发表教改教研论文lO余篇。

上述思想和做法得到了教育部高教司及国内同行专家的支持和赞同,提出的研究项目“无机化学课程和新教材建设”两次被列为教育部基地创建名牌课程支持项目,给予资助。1995年项目的成果“改革课程结构,开设中级无机化学”荣获陕西省政府优秀教学成果二等奖,2004年“中级无机化学”被遴选为国家精品课程,2005年项目的成果获陕西省优秀教学成果奖一等奖、国家级优秀教学成果奖二等奖。

四、实践效果

1 设计的课程体系促进了理科化学系的教学改革。中级无机化学是打破旧的传统,为适应我国教育体系的深刻改革以及无机化学分段设课要求而创建的新课程,符合目前教改方向。带动了西北大学化学专业的整体改革,为理科教育改革作出了有益的探索,也为理科化学专业基础科研和教学人才培养基地的建设作出了贡献。

2 编写的《中级无机化学》教材内容富有特色。《中级无机化学》教材在内容上反映了无机化学学科发展的现状,体现了中级无机化学在无机化学总体教学计划中的准确位置。在深度和广度上,在知识的层次上, 《中级无机化学》都把握住了“中级”之“位”。

教材将化学热力学、化学动力学和结构理论等密切结合来论述元素化学,得到了较好的效果;教材仍然以元素周期性为框架来建立课程体系,体现了无机化学的系统性、整体性和连贯性;教材对现代无机化学的热点问题都给予了足够的注视;教材体现了化学是一个整体,各个化学学科分支的互相融合和渗透。

3 教学实践效果明显。西北大学从1990年起对化学与材料科学学院三年级所有学生开设中级无机化学课程。学生普遍认为:中级无机化学教学内容新颖,信息量大,能及时把教改、教研成果或学科最新发展成果引入教学,课程内容的基础性与先进性的关系、经典与现代的关系、本课程与相关课程内容的关系都处理得当。通过对中级无机化学的学习,无机化学的基础和理论得到了加强,为毕业后从事科研和教学打下了坚实的基础。

4 成果对国内无机化学教学改革产生了示范作用。由于中级无机化学课程及其教材在国内产生了一定的影响,国家基金委邀请本课程主持人作为“国家西部地区基础课主讲教师培训班”的主讲教师,讲授无机化学典型章节。教育部高教司委托西北大学承办全国暑期中级无机化学课程讲习班,讲习班以由课程组编写的《中级无机化学》教材为蓝本进行示范教学。两次教学活动促进了国内高校无机化学教学改革和主讲教师水平的提高,对国内无机化学教学改革产生了示范作用。

参考文献:

[1] 唐宗薰.中级无机化学(第2版)[W].北京:高等教育出版社,2009.

[2] 唐宗薰.中级无机化学学习指导[M].北京:高等教育出版社,2010.

[3] 唐宗薰.无机化学热力学[M].北京:科学出版社,2010.

[4] 项斯芬.无机化学新兴领域导论[M].北京:北京大学出版社,1988.

[5] 陈慧兰.理论无机化学[M].北京:高等教育出版社,1989.

[6] 朱文祥.中级无机化学[M].北京:高等教育出版社,2004.

作者:唐宗薰 崔斌 刘萍

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