无机及分析化学课程配合物教法探索与改革

无机及分析化学课程配合物教法探索与改革

宋海岩*,,陈春霞,,冯伟,,吴小亮,,陈大树

（东北林业大学, 化学化工与资源利用学院, 化学化工系, 黑龙江 哈尔滨 150040）

摘要：本文针对农林本科《无机及分析化学》课程中的配位化合物结构部分，展开教学方法研究及教学方法改革。具体通过调整教材中相关知识点的授课顺序，引入案例教学，线上线下教学相结合等手段，对配合物结构教法方面进行初步的尝试和探索，通过改变传统学习逻辑顺序之后，学生能够对配合物结构掌握的十分易于接受且更加深入，反响良好。

关键词：无机化学; 配位化学; 教学大纲; 线上线下结合

基金项目：东北林业大学教育教学研究项目“无机及分析化学课程中配合物教法探索与改革”(DGY2021-34)

作者简介：宋海岩(1981-)，男，博士，副教授，研究方向为无机功能材料，通讯联系人，chem_shy@163.com。

高等农林教育是我国高等教育体系中的重要组成部分，其担负着为我国新农业、新乡村、新生态建设提供人才保障的重任。《无机及分析化学》是高等农林院校一门重要的核心基础课程，物质结构基础中的配位化合物部分是《无机及分析化学》的重要教学内容之一。配位化合物(配位平衡)这一章在课程体系中，介于化学基本原理与分析化学之间，上承化学反应动力学、热力学、化学平衡、电解质溶液、原子结构、分子结构，下启分析化学概论、滴定分析，乃至元素化学。

1配位化合物结构的教学现状及重要性

配位化合物结构隶属于物质结构基础，紧跟价键理论、杂化轨道理论、以及价层电子对互斥(VSEPR)理论之后。配位化合物结构的理论教学环节所面临的主要问题是：（i）在大多数农林类的《无机及分析化学》教材以及教学大纲中，价层电子对互斥(VSEPR)为选学章节，缺乏必要的理论过渡；（ii）考虑到晶体场理论的难度和学时所限，晶体场理论并未编排在教材之中，这为学生学习配合物杂化轨道及其构型的成因带来费解；（iii）在教学顺序上，先是生硬地进入到配合物杂化轨道与空间构型的讲解当中，而后讲解配合物磁矩相关理论，这种顺序缺乏逻辑性，更容易增加学生对此部分内容的费解程度。综上所述，配位化合物结构所涉及的理论，对于学生来说非常抽象、难懂，考核结果不尽如人意。

对于农林院校的化学相关专业来讲，出于对学时、章节和难度的考虑，（i）和（ii）两条问题，在众多教材以及教学大纲中都已经形成定式，基本不能再进行调整或更改。但授课教师可以从问题（iii）入手，循序渐进、逻辑性地讲授这部分内容，使学生以一种更容易理解和接受的顺序，来掌握和学好配位化合物结构。

2配位化合物结构教学的具体实施

2.1教材和教学大纲的改革

研究中心离子磁矩、中心离子核外电子排布、未成对电子数、电子重排、杂化方式和空间结构的更为有效的授课顺序，及改革后所产生的正面学习效果或影响。

学生在未学习价层电子对互斥(VSEPR)和晶体场理论的情况下，能够深入分析并掌握配合物结构的判断方法。具体指，能够通过磁矩概念的提前讲授，使学生能够易于接受并学会利用磁矩确定未成对电子数。会对配位数是2、4、6的一些典型配合物，如[Ag(NH3)2]+、[CuCl2]-、[Be(H2O)4]2-、[Ni(CN)4]2-、[NiCl4]2-、[Fe(CN)6]3-和[FeF6]3-等的核外电子排布方式，并进一步确定每种配合物的杂化类型和空间构型。

尝试变换中心离子磁矩的位置，在1-2轮授课过程中，研究这一改革措施对学生学习此部分内容的具体效果或影响。在教材中，将磁矩的概念，及利用磁矩确定未成对电子数的方法提至配合物构型判断之前。教学大纲中，体现“掌握配合物价键理论的要点，掌握磁矩判断配合物杂化和构型的方法，包括内、外轨配键，并应用解释实例。”的内容，并强调“掌握磁矩判断配合物杂化和构型的方法”的重要性。

教学顺序变更的改革方案，也就是将磁矩理论进行提前和着重讲解，使学生能够顺理成章地接受并学会利用磁矩确定未成对电子数，并掌握配位数是2、4、6的一些典型配合物的核外电子排布/重排的判断方法，并进一步明确每种配合物的杂化类型和空间构型。

2.2引入案例教学

在配合物结构之前直接且生硬地讲解磁矩的概念，学生很可能会感觉到突兀和枯燥。为了解决这一问题，我们将引入一些生动的案例，例如配合物磁矩的测定方法及其仪器的构造；并通过动画的形式，让学生体会到电子受激发而发生重排的过程与成因等，增加这部分授课内容的趣味性。并在教学中结合教师的科研方向，将科研中的知识和学科(例如有机金属骨架、金属有机配合物)的最新前沿发展介绍给学生，不仅可以拓宽学生的知识面，而且可以更好地激发学生的学习热情、发生共鸣，激发学生“乐于学”“乐于钻研”的兴趣，培养学生独立思考和创造性思维的习惯。

2.3线上线下相结合

采取线下为主、线上为辅相结合的方式来完成。线下按照既定的授课计划，讲授中心离子磁矩、中心离子核外电子排布、未成对电子数、电子重排、杂化方式和空间结构。配位化合物一章中复杂多变的抽象知识，书中难以有效形象地体现，将有效结合PPT、影视、视频、3Ｄ效果图等手段，向学生展示微观的配位世界。通过经验总结法、定量观察法、行动/实证研究法、图像/表格统计法、类比/对比分析法等方法来研究改革后所产生的正面学习效果或影响。线下充分利用好学习通在线精品课程平台，通知学生完成选课以及配合物结构内容的预习等准备工作。督促学生按进度预习，以便采取相应措施保证教学计划顺利、有效实施进行。

3结论

授课过程中生动地引导课堂并且再现教材中的内容，使学生了解并接受教材中的知识，对新知有自己的分析，从而转化为自身的知识。配位化合物一章的教学既要兼顾基础，又要包含其前沿成果。以配位化学的基本概念和基础理论为主体，以前沿方法和成果为辅助，传授配位化合物的基本知识，提高学生学习兴趣，拓展学生的学科视野。如何让学生高效的学习、理解和应用这部分内容，仍是我们任课老师要继续思考和实践。

参考文献

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