中级无机化学课程和教材建设

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