无机化学课案例教学综述

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无机化学是医药院校的基础必修课，它不仅为学生学习后继课程打下必要的自然科学基础，还对培养学生理科素质、科学思维方法和综合能力具有重要意义。在教学实践中，常常发现许多学生觉得无机化学枯燥无味，特别是与医学、药学等相关专业课相比，无机化学被认为是一门较难学的课程，课程结束后的补考率也比较高。为此，笔者近年在无机化学教学中引入案例教学，进行有益的尝试与探索。

1案例教学及其背景

所谓案例教学是指在教师指导下，把学生带入具有一定代表性的典型事件的现场，深入角色，再现案例情景，以提高学生实际运作能力的一种教学方法。1921年，哈佛大学法学院首次将案例方法应用于教学中。这种教学法强调在教学中由学生参与分析和讨论个别案例，目的是通过对案例的认识达到对法律规则的理解。到20世纪中叶，案例教学被美国所有的著名法律学院采用，并随后逐渐被应用于医学、经济学、社会学、心理学、管理学等学科的教学和研究中，尤其是应用于美国的师范教育和师资培训并取得了很好的教学效果。目前，案例教学法已成为美国各种专业和职业教育中的一种重要方法。近年来，国内也有不少教师对此进行了实践，并认为该教学法是非常有效的教学方法。

2无机化学案例教学步骤及示例

与其他课程类似，无机化学案例教学的步骤可分为：提供案例，组织讨论(包括学生查阅资料、收集信息)，教师评述，原理分析。与此相对应的学生的学习过程应是：案例情境，查阅资料、收集信息，分析材料，掌握原理及应用。让受教育者通过阅读、分析和思考以及相互间进行讨论和争辩，提高思维推理和处理问题的能力。所设计的教学过程应以学生的积极参与为前提，教师不是单纯通过说教，而是通过对具体事件的讨论分析逐渐归纳出知识脉络并解决问题。通常采用问题式案例来实施教学，这些案例主要是来源于工作或生活实际，应具有如下特点：

(1)知识性：所选案例要具有一定的知识内涵，学生可从中获取知识。案例：某日某医院内科病房在给一病人静脉滴注阿莫西林一克拉维酸后，接着滴注乳酸环丙沙星注射液，当这两种药物在输液器中混合后，出现大量微黄色的针状结晶沉淀，而输液瓶中的剩余环丙沙星注射液仍澄明。经研究发现：阿莫西林．克拉维酸注射液的pH为8．76，当pH降低至6．59时产生浑浊，pH低于4．13即有微黄色的针状结晶析出。因此，阿莫西林一克拉维酸注射液与pH较低的药物环丙沙星(pH为4．5～5．5)、庆大霉素(pH为4．0～6．0)配伍时即出现沉淀。滴加NaOH试液可使溶液pH升高后，溶液变为澄清。问题：①溶液的酸碱性如何划分?②如何测定或计算溶液的pH?③物质在溶液中形成沉淀，或沉淀的溶解与什么因素有关?如何控制?让学生对这些问题充分讨论后，教师总结：人体的许多生理现象和病理现象与酸碱平衡和沉淀平衡有关。人体体液酸碱平衡是人体的三大基础平衡之一。占人体体重70％的体液有一定的酸碱度，并在较窄的范围内保持稳定，这种酸碱平衡是维持人体生命活动的重要基础。如果这一平衡被破坏，就会影响生命的正常活动，发生酸中毒或碱中毒并导致各种疾病。临床上常用乳酸钠纠正代谢性酸中毒，用氯化铵治疗碱中毒。药物的制备、分析和药理作用研究也常常涉及酸碱反应和沉淀反应。许多药物本身就是酸或碱。为保证临床用药的安全性及有效性，应注意不同药物溶液的pH差异，避免因药物溶液pH改变造成的不良后果。

(2)典型性：所选案例要能够说明一类或一组事件，经典、典型。案例：实验室中所用的铬酸洗液是重铬酸钾饱和溶液和浓硫酸的混合物，是一种棕红色的强氧化剂，常用于洗涤化学玻璃器皿，以除去器壁上附着的油污层。洗液经使用后，将由棕红色逐渐转变为暗绿色，若全部变为暗绿色，表明洗液已失效。大量使用铬酸洗液容易造成环境污染，现在铬酸洗液已逐渐被其他洗涤剂所替代。问题：①铬酸洗液的洗涤原理是什么?②为什么说铬酸洗液若全部变为暗绿色，表明洗液已失效?③根据已学习过的P区元素的知识，从常见的化学试剂中选择合适的洗液代用品，并说明理由。教师分析总结：配制洗液时，将浓H：S0与K2Cr20混合，有CrO红色针状晶体析出。洗液实际上是利用CrO的强氧化性及H：s0的强酸性，当洗液由棕红色转变为棕或暗绿色时，表明大部分cr(Ⅵ)已转化为cr(1I)，洗液基本失效。若全部变为暗绿色，表明洗液已完全失效。由于铬(VI)污染环境，是致癌物质，因此目前已很少使用。作为该洗液的代用品，可选王水，其组成为(浓硝酸)：V(浓盐酸)=1：3。

(3)针对性和启发性：这类案例必须与教学内容一致，这也是正确分析案例的保证；通过分析案例启发学生思维。案例：FeSO-7H：O为绿色晶体，俗称绿矾。它是一种重要的亚铁盐，医药上作内服药剂治疗缺铁性贫血；在农业上用作杀菌剂，可防治小麦等农作物的病害；工业上用于制造蓝色墨水以及防腐剂和媒染剂。人们常常发现久置的亚铁盐溶液中会有棕色的碱式盐沉淀生成，因此通常使用时需新鲜配制；配制时需加适量的酸以及少量单质铁或其他抗氧化剂。问题：①使用一定浓度的亚铁盐溶液为什么需要新鲜配制?②配制亚铁盐溶液时，为什么需加适量的酸以及少量单质铁或其他还原剂?它们起什么作用?可否用硝酸来配制亚铁盐溶液?③FeSO•7HO以及其他的亚铁盐固体应当如何保存?教师引导学生讨论、分析所提出的每一个问题，最后总结归纳亚铁及其盐的重要性质。

(4)趣味性：可调动学生的学习兴趣。案例：金红石型纳米二氧化钛是一种热稳定性优良的抗菌纳米复合环保涂料，具有抗菌效果好、功效长、广谱抗(杀)菌、对人体及动物无毒性等优点。实验表明，这种涂料通过接触作用对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌24小时的杀灭率达到90％以上。因此常被用作医院门诊、病房的室内墙面涂料，起抗菌和降低污染的作用。它的制备方法有多种，常用的方法为：以TiC1、盐酸为原料，在冰水浴冷却下将TiC1缓慢滴人蒸馏水中，连续搅拌，配成一定浓度的水溶液为储备液，与盐酸、蒸馏水按一定比例配制混匀后升温、搅拌，在一定温度下保温数小时，将所得水解产物过滤、洗涤直至滤液呈中性(即无C1一)，经加热干燥即可制得TiO粉体。在制备过程中，盐酸的加入量对沉淀产物形成金红石型TiO，有重要影响。问题：①你可否写出该制备过程的主要反应式?②制备过程中，如何检验滤液呈中性无cl一离子?③为何加入盐酸的量对形成金红石型TiO有重要影响?分析总结：该制备方法主要是利用TiC1的易水解性，其反应式可见教材中相应章节的内容。滤液中有无cl一，可加入AgNO溶液检验有无白色沉淀即可。实验证明，不加盐酸时，所得水解产物呈胶体沉淀状态，无法用普通过滤方法截留沉淀物；例如1L的反应液，当加入10mL盐酸时，产率为52％，加入量为20mL时，产率为94％。但盐酸的量继续增加，则TiO。的收率反而降低。原因是盐酸(HC1)是TIC14水解反应中的生成物，根据化学平衡原理可知其在体系中含量过高，会抑制水解反应进行，使产率降低。

(5)实践性：与学生的实践需求相吻合，对学习有指导意义。案例：临床上常用KMnO作为消毒防腐剂。例如，0．02％～0．05％的KMnO溶液常用于冲洗黏膜、腔道和伤口，0．1％的KMnO溶液可用于有机磷中毒时洗胃等。在日常生活中，一定浓度的KMnO溶液可用于饮食用具、器皿、蔬菜、水果等消毒；在医药化工中，可用于生产维生素C、糊精等；在轻化工业中用作纤维、油脂的漂白和脱色，具有广泛的用途。问题：①临床上使用KMnO作消毒剂和防腐剂，实际上是利用它的什么性质?②上述高锰酸钾溶液，是酸性溶液还是碱性溶液?③应如何保存KMnO?如此通过具有知识性、典型性、针对性、启发性、趣味性和实践性的案例内容，对知识点进行讲授，可弥补传统方法的局限，充分调动学生的学习积极性、主动性和创造性。

3课程教学效果

案例教学改变了过去那种以教师讲授为主的教学方法，取而代之的是以各种案例作为相关化学理论的载体，给原理的讲解提供一个切入点，使教理和教例一体化，具体与抽象相结合，实现理论与实践的统一。这更有利于学生对知识点的掌握及能力的培养。据初步统计，开展无机化学案例教学后，无论是学生平时的学习情况，还是考试成绩或学校教务处教学质量检查，都表明该课程取得了令人满意的教学效果。在学期结束时，我们就案例教学的有关问题，进行了一次无记名问卷调查。有效调查人数为127。结果如下：95％(121人)的学生认为案例教学在刚开始时要花相当多的时间预习，有一定的难度，但大约在第三章教学后就适应了。80％(102人)的学生认为案例教学能促进对无机化学知识特别是相关原理的理解和记忆。调查还显示，案例教学有助于对学生自学能力、学习兴趣、分析问题、思维方法和化学素质的培养。