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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(diǎn)之一，最少有3位從事基礎(chǔ)課教學(xué)的中國(guó)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(biāo)、方法的不同安排，所取得效果的不同，又將這一問(wèn)題推到了風(fēng)口浪尖。根據(jù)我校的教學(xué)實(shí)際，我們將原有的無(wú)機(jī)化學(xué)分為兩段教學(xué)，在大三開(kāi)設(shè)了中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)［4］，并整合了原無(wú)機(jī)化學(xué)和化學(xué)分析內(nèi)容，編寫(xiě)并出版了《無(wú)機(jī)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(shí)左右。12年的改革和實(shí)踐，使我們對(duì)大一化學(xué)中元素化學(xué)教學(xué)部分有了深入的認(rèn)識(shí)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(zhǎng)期以來(lái)，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(jì)實(shí)材料，因而雖然它易懂、不難，但掌握好卻又不易。對(duì)于此部分內(nèi)容素有“老師難教、學(xué)生不愿聽(tīng)”之論。究其原因，不外乎有3個(gè)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(xì)記憶非常困難，學(xué)習(xí)過(guò)程常感枯燥，似乎雜亂無(wú)章、無(wú)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(shí)，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(duì)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(duì)元素化學(xué)部分學(xué)習(xí)興趣不濃;(3)不能及時(shí)增加新材料、新知識(shí)內(nèi)容，降低了學(xué)生對(duì)元素化學(xué)部分學(xué)習(xí)的熱情。于是，有許多教師對(duì)理論部分大講特講，似乎越深越好，占用了絕對(duì)的學(xué)時(shí);對(duì)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(shí);(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(shū)指導(dǎo)法”、“討論法”或“演示試驗(yàn)”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(wú)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(wú)機(jī)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(gè)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)化學(xué)課程的重要環(huán)節(jié)，兩部分的有機(jī)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(wú)機(jī)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(zhuān)業(yè)的學(xué)生在大學(xué)階段的學(xué)習(xí)中可能再也不會(huì)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(shí)，對(duì)于他的專(zhuān)業(yè)知識(shí)而言，將是一個(gè)極大的缺陷。其實(shí)，很多教授認(rèn)為無(wú)機(jī)化學(xué)課程就是元素?zé)o機(jī)化學(xué)。新中國(guó)成立初期，我國(guó)全面使用前蘇聯(lián)的教材，無(wú)機(jī)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(cè)，105萬(wàn)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(shū)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(qiáng)調(diào)。及至戴安邦等教授編著的我國(guó)第一部無(wú)機(jī)化學(xué)教材《無(wú)機(jī)化學(xué)教程》(上、下兩冊(cè)，84萬(wàn)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(jì)，無(wú)機(jī)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(jì)90年代，英國(guó)格林伍德與厄恩肖合著了《元素化學(xué)》(上、中、下3冊(cè)，160萬(wàn)字)一書(shū)［9］，這是一部現(xiàn)代的、嚴(yán)謹(jǐn)?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(gè)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(wú)機(jī)化學(xué)》一書(shū)形成的雛形［10］。   (二)加強(qiáng)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(shuō)，21世紀(jì)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(jìn)中共同發(fā)展［1］1－6。就是說(shuō)，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(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)提出了新的要求，無(wú)機(jī)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(jī)、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(wú)機(jī)化學(xué)的元素教學(xué)過(guò)程中，必須要注意將與無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)化學(xué)的元素教學(xué)中，保證無(wú)機(jī)化學(xué)教材的先進(jìn)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(guò)過(guò)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(jìn)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(wú)機(jī)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(huì)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(qiáng)通性講解   由于課時(shí)縮小和“中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)”的開(kāi)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(gè)大區(qū)(即s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)和f區(qū))安排。首先，強(qiáng)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(fù)性減小，金屬性、還原性增強(qiáng)，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(fù)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(diǎn)。#p#分頁(yè)標(biāo)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(diǎn)，包括:(1)唯一同時(shí)包括金屬和非金屬元素的一個(gè)區(qū);(2)無(wú)機(jī)非金屬材料庫(kù)(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(yáng)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(duì)效應(yīng)、對(duì)角線規(guī)則等)。   講d區(qū)元素的通性，則必須強(qiáng)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(jià)層d電子的存在有關(guān)，至少表現(xiàn)在:(1)熔、沸點(diǎn)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(qiáng)，包括形成經(jīng)典的維爾納配合物和金屬有機(jī)配合物;(5)參與工業(yè)催化過(guò)程和酶催化過(guò)程的能力強(qiáng)等方面。   講f區(qū)元素，則重點(diǎn)在于介紹稀土:(1)各種規(guī)律:正三價(jià)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(guó)的稀土資源豐富，三大稀土產(chǎn)地，五大稀土礦特點(diǎn);(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(diǎn)、常見(jiàn)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(duì)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(dòng)力學(xué)、氧化還原、配位化學(xué)等無(wú)機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，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(jī)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(guò)來(lái)更理解了分子軌道理論內(nèi)容;對(duì)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(jī)苯—無(wú)機(jī)苯、金剛石—立方氮化硼、石墨—立方氮化硼等例，可深入說(shuō)明等電子物種的相關(guān)性;又如BX3酸性的大小順序?yàn)槭裁词?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(gè)稀有氣體化合物合成的熱力學(xué)?Ellingham圖的應(yīng)用，在無(wú)機(jī)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(dòng)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(shì)去解釋。如此等等，相得益彰，教學(xué)時(shí)，老師有的講，學(xué)生有的聽(tīng)，興趣盎然。羅一帆等的嘗試已經(jīng)很有效果［11］。   (三)強(qiáng)調(diào)元素和化合物在周期表中的規(guī)律性講解   加強(qiáng)對(duì)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(qiáng)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(qiáng)弱的因素)、無(wú)機(jī)酸強(qiáng)度的變化規(guī)律(包括影響無(wú)機(jī)酸強(qiáng)度的直接因素、氫化物酸性強(qiáng)弱的規(guī)律、含氧酸的酸性強(qiáng)弱規(guī)律)、鹽類(lèi)的熱分解(包括無(wú)機(jī)含氧酸鹽熱分解的類(lèi)型和規(guī)律、無(wú)機(jī)含氧酸鹽熱分解的本質(zhì)和對(duì)某些規(guī)律的解釋)、無(wú)機(jī)化合物的水解性(包括影響水解的因素、水解產(chǎn)物的類(lèi)型)、離子晶體鹽類(lèi)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(huì)使學(xué)生加深對(duì)豐富多彩的元素化學(xué)的理解和記憶。