大学化学, 2022, 37(11): 2209024-0 doi: 10.3866/PKU.DXHX202209024

师生笔谈

无机化学中“氧族元素”教学内容的重构

顾泉,1, 帅琪2, 翟全国1, 胡满成1, 高胜利,1

1 陕西师范大学化学化工学院, 西安 710119

2 西北农林科技大学化学与药学院, 陕西 杨凌 712100

Reconstruction of Teaching Content of "Oxygen Group Elements" in Inorganic Chemistry Course

Gu Quan,1, Shuai Qi2, Zhai Quanguo1, Hu Mancheng1, Gao Shengli,1

1 School of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, China

2 Northwest A & F University, College of Chemistry & Pharmacy, Yangling 712100, Shaanxi Province, China

通讯作者: Email: guquan@snnu.edu.cn (顾泉)Email: gaoshengli729@126.com (高胜利)

收稿日期: 2022-09-9   接受日期: 2022-10-12  

基金资助: 陕西省一流本科课程“无机化学”.  2021年
陕西师范大学“课程思政”示范课建设项目“无机化学”

Received: 2022-09-9   Accepted: 2022-10-12  

Abstract

The first-class teaching content is required to achieve the "organic integration of knowledge, ability and quality". The teaching content of "oxygen group elements" should break through the long-standing curing framework and reflect "high-level, innovative and challenging". The reconstruction of teaching content should, on the premise of ensuring the basic knowledge structure, highlight the core content and frontier development of "oxygen group elements", and give prominence to "the same direction of specialty and ideology and politics" to give full play to the educational function of the curriculum and to promote the development of students from the perspective of specialty, ability and quality.

Keywords： Oxygen group element ; Curriculum reform ; Content restructuring ; Practicability ; Curriculum ideology and politics ; Student development

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本文引用格式

顾泉, 帅琪, 翟全国, 胡满成, 高胜利. 无机化学中“氧族元素”教学内容的重构. 大学化学[J], 2022, 37(11): 2209024-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202209024

Gu Quan. Reconstruction of Teaching Content of "Oxygen Group Elements" in Inorganic Chemistry Course. University Chemistry[J], 2022, 37(11): 2209024-0 doi:10.3866/PKU.DXHX202209024

基础无机化学的内容体系原本是以元素为主体的。化学元素周期律是伟大的俄罗斯化学家门捷列夫(Менделее́ев Д. И.，1834–1907)提出的[1]。在发现元素周期律的基础上，他编著了《化学原理》[2–5]。这本书在19–20世纪前后共出了八版，被大家认为是一本真正的无机化学教科书，影响深远。早先的无机化学课程是完全按元素周期系设计的[6, 7]。直到1977年恢复高考以后，1978年国内出版了有历史价值的统编教材《无机化学》[8]，才逐渐形成了现在的无机化学独特的知识体系，但元素化学的教学仍然是无机化学的重点与核心内容。2019年，这套经典的《无机化学》出版了第四版[9]，已成为我国高校的主流无机化学教材。

然而，国内一些教材与国外某些先进教材[10–13]相比尚有不足，加之多年的科学进步已给元素化学增加了丰富的素材，我们萌生了探索重构元素化学教学内容的想法。本文拟从“氧族元素”教学内容的重构，提出一些建议、做出一些尝试。

1 重构“氧族元素”教学内容的基本思想

1.1 重构“氧族元素”教学内容的必要性

过往“氧族元素”教学内容存在的不足：

1) 知识层面。①课程设计框架较为固定、僵硬，易于造成教师满堂灌、学生跟着听的习性，严重影响教与学的积极性和创新性。②教材内容比较落后，知识体系更是明显滞后于学科发展[14]。

2) 能力培养。①不能有效将原理、概念和基础知识与实际应用关联，突出应用性不够。即不能完成体现所学知识与工业生产、社会经济发展的“学以致用”要求。②能力培养往往停留在高中阶段的提高学生的认知能力、注意力和记忆力方面的“证据推理与模型认知”维度[15], 而忽视了培养学生的理解力、判断力、思考力和创造力。

3) 素质培养。①过往课堂设计没有充分发挥课程设计的教育功能，不能有效促进学生应用哲学思想和批判性思维，无法很好地培养学生建立科学研究方法。②在挖掘课程中思政教育元素、宣扬科学家的献身精神，以及赞扬中国科学家对世界科学进展的巨大贡献方面存在不足。也就是体现“专业与思政同向同行”理念不够深入[16]。

1.2 重构“氧族元素”教学内容的原则

依据教育部2018年以来的高等教育改革精神和政策，重构“氧族元素”教学内容应贯穿以下几个原则：

1) 习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调，要把思想政治工作贯穿于教育教学全过程[17]。课程思政的本质是立德树人。

2) 贯彻教育部高等学校化学类专业教学指导委员会制订的《化学类专业教学质量国家标准》[18]和《化学类专业化学理论教学建议内容》[19]，保证教学内容的基本面，对培养目标与毕业要求的达成起到重要的支撑作用。

3) 内容重组应落实在“高阶性、创新性和挑战度”[20]。要求课程内容、知识架构和教学形式具有较高层次和含金量[20]。

2 重构“氧族元素”教学内容的探索

根据以上分析，近些年我们在教学中对“氧族元素”教学内容进行了重构的探索。

2.1 凸显基本面知识的完整性和科学性

为了使教材内容逻辑结构清晰，进行了内容模块的完整性重组：把碎片化的知识和内容变得厚实、完整和系统。整个内容可整合为4个模块。第1模块为氧族元素的单质：介绍了氧族元素在自然界中的存在、同位素、氧族元素的成键特性等通性、单质的发现和命名以及单质的结构、性质、制备和用途；第2模块为氧族元素的简单化合物，介绍氧化物、硫化物、卤化物、元素间化合物等的结构、性质、制备和用途。硫的含酸种类繁多，其性质规律性强，单列在第3模块中，从构效关系的角度介绍了硫的含氧酸强度变化规律；在氧族元素中，氧和硫是两种重要的生命元素，硒和碲是生命所需的微量元素，钋-210可致癌，它们表现出很重要的生理相关用途，所以增加了第4模块，详细介绍氧族元素的生理作用及其相关用途。

2.2 凸显内容的“高阶性、创新性和挑战度”

要凸显内容的“高阶性、创新性和挑战度”，关键在于教师对“细微之处”的认识是否到位，对引入的最新理论、最新研究成果、最新前沿、实践成果是否拿捏到位，对扩充的知识深度和宽度是否把握合适。我们在提倡“像搞科学研究那样搞教学研究”[21]的理念下进行了探索，力求达到“知识-能力-素质有机融合”要求。

2.2.1 “氧族元素”的同素异形体

氧族元素中，除了人工合成放射性鉝元素外，其他皆有同素异形体(表 1)，而且硫是固态同素异形体数量最多的元素。

表1   氧族元素的同素异形体

元素种/类*分类文献
O9/3氧气、臭氧、固态O2 (α、β、γ、δ、ɛ、ζ相)和O4 (四聚氧)[22]
S33/3气态(10种)、气/液/固态环硫分子(14种)和液/固态环硫分子(6种)、液/固聚合硫(3种)[23]
Se18/3液态硒(1种)、固体硒(8种)和晶态硒(7种)、非晶态硒(2种)[24]
Te4/1银白色晶体碲(α、β、γ相)和暗灰色无定形粉末状碲[25]
Po2/1α-Po和β-Po[25]

*种：指的是所有同素异形体个数；类：指的是大类个数

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我们在介绍中特别分析了计算化学、极端条件技术和热力学相图指导作用是元素同素异形体研究快速发展的3大条件。例如，理论计算预测固态氧在室温高压下的复杂相变[26–28]以及金刚石压砧技术(DAC)在高压相变研究中的使用。

研究中，热力学相图在新同素异形体相的制备中发挥了积极的理论指导作用。例如，依据图 1硫的相图中的4个三相点[29]，可以很好地指导气、液、固硫之间的二相平衡的建立，从而制备不同新相硫的同素异形体。

图1

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图1   硫的相图

实线为稳定平衡态；虚线为介稳平衡态


2.2.2 氧族元素的同位素

1) 已知的氧的同位素有17种(16O–28O) [30]，其中稳定同位素有16O、17O和18O (表 2)，其他同位素带有放射性，且半衰期都不长(主要不稳定同位素见表 3)。

表2   氧的稳定同位素

同位素质量天然丰度/%同位素质量天然丰度/%
16O15.99491599.758718O17.9991600.2039
17O16.9991340.0374

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表3   氧的主要放射性同位素

同位素生成反应半衰期/s衰变类型同位素生成反应半衰期/s衰变类型
13O16O(3He, 4He)13O––19O18O(n, γ)19O29.4 64(9)β−
14O13O(3He, n)4O73β+20O18O (t, p)20O14β−
15O16O(3He, α)15O122β+

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2) 氧在自然界稳定同位素的发现。1929年，美国物理化学家基奥奎(W. F. Giauque，1895–1982)和约翰斯顿(H. L. Johnston，1898–1956)在研究巴布科克(E. B. Babcock，1877–1954) [31]获得的氧分子的吸收光谱时，发现在较强的光谱线附近有一组弱的光谱线[32]。通过光谱线数据分析，认为较强的一组光谱线是由16O16O分子引起的，而较弱的那一组光谱线是由16O18O分子引起的。不久，又发现了另一组由16O17O分子引起的更微弱的光谱线[33]。此后，人们才知道天然的氧是由16O、17O和18O这3种同位素所组成的。根据光谱线的黑度，人们测定了天然氧中16O16O、16O17O、16O18O分子的比值，算出了16O、17O和18O的丰度。

3) 包括氧在内的氧族元素的同位素见表 4。

表4   氧族元素的同位素

元素同位素
O16O (稳定，99.7587)，17O (稳定，0.0374)，18O (稳定，0.2039)
S32S (稳定，95.02)，33S (稳定，0.75)，34S (稳定，4.21)，36S (稳定，0.02)
Se74Se (稳定，0.87)，76Se (稳定，9.0)，77Se (稳定，7.6)，78Se (稳定，23.5)，80Se (稳定，49.8），80Se (稳定，9.2)
Te最常见的同位素是128Te及130Te，但它们都有微弱的放射性
Po放射性210Po (半衰期为138天)
Lv有4种已知质量数290–293的同位素，其中最稳定的是半衰期约为60 μs的293Lv

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2.2.3 氧的生理作用

1) 生物体内O2的能量代谢过程。人及大部分生物都需要呼吸作用来维持生命，不断地利用氧气氧化分解有机物并释放能量。人通过肺的呼吸将氧气吸入肺中，透过肺泡膜到达人体血液中的氧可以和红血球中的血红蛋白结合[34]，血红蛋白载着氧气通过人体血液循环将其输送到身体各组织中。

2) 超氧自由基的作用。当O2进入到细胞以后，O2通过4电子还原生成水，同时释放能量，通常以自由能能量传递或者做功的方式释放能量[35] (不以其他形式如光或热释放)。在氧还原过程中产生各种活性氧，如单电子还原物种超氧自由基∙O2−、O2−、O22−和∙OH。超氧自由基是物质代谢和防御系统中的重要物种。它可以与脯氨酸发生羟基化反应，生成羟脯氨酸，然后再转化为胶原蛋白。

超氧自由基在人体内除了表现出积极的作用以外，同时还具有不同程度的危害性。它具有杀菌作用，但是同时它不可避免地对细胞膜、蛋白质、核酸等分子产生破坏，造成细胞膜损伤，可能出现慢性炎症。在细胞核内，超氧自由基有可能会和DNA发生作用，从而引起肿瘤、衰老等多种疾病。治疗的方法是引入失活剂[36−38]。

3) 光合作用。在自然界中，植物的叶绿素在光合作用下，可使有机物产生的CO2和H2O变成自己所需要的养料(C6H12O6)，并不断向空气输送O2 (图 2) [39]。因此，自然界中CO2和O2的产生和消耗处于动态平衡、永无完竭的状态。方程式如下所示：

$6{\rm{C}}{{\rm{O}}_2} + 6{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\mathop = \limits^{{\rm{ 日光，叶绿素 }}} {{\rm{C}}_6}{{\rm{H}}_{12}}{{\rm{O}}_6} + 6{{\rm{O}}_2} \uparrow $

图2

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图2   植物光合作用示意图


植物光合作用示意图如图 2所示，植物吸收太阳光，水在植物体内分解产生氧气。研究表明水生绿藻和蓝绿菌光合作用释放的氧气占地球O2的70%，其他的O2由陆地上的植物光合作用产生[40]。还有研究估计，每年来自于海洋的氧气占大气氧气的45% [41]。光合作用过程中，水分解产生氧气的反应发生在类囊体膜上，此反应很复杂，需要多个步骤完成，需要四个光子[42]，分解时产生质子梯度。然后发生光合磷酸化反应生成三磷酸腺苷(ATP) [43]。ATP在线粒体中的氧化磷酸化过程则需氧[44]。有氧呼吸反应类似于光合作用反应的逆反应：

${{\rm{C}}_6}{{\rm{H}}_{12}}{{\rm{O}}_6} + 6{{\rm{O}}_2} \to 6{\rm{C}}{{\rm{O}}_2} + 6{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}$

2.3 凸显“学以致用”的能力培养

元素教学的能力培养一直是个短板，如何实现“学以致用”就是要：①能用理论知识指导元素化学学习，寻找性质的规律性，既有收敛思维，又有发散思维；②补充元素化合物的合成和工业应用、面向经济主战场、面向国家重大需求；③扩展元素知识在相应交叉学科中的应用和认知。

2.3.1 扩充元素单质的制备化学

1) 工业上利用分离液态空气和电解水制取氧气。至今工业上主要通过物理方法液化空气，然后分馏制氧。

2) 光催化分解水制氧气。自从1972年日本东京大学的Fujishima和Honda发现在紫外光辐照下的TiO2电极可以将水分解出氢气以来[45]，研究人员在光催化领域已经进行了长达半个世纪的探索，光催化分解水已成为解决能源危机的研究热点。大部分研究集中在催化制氢。每天顶刊报道层出不穷，这里不再赘述。实际上水的全分解(OWS)由两个半反应构成，电极电势随pH变化，而总的ΔrGmӨ为+237.2 kJ∙mol−1。

$2{{\rm{H}}^ + }({\rm{aq}}) + 2{{\rm{e}}^ - } \to {{\rm{H}}_2}({\rm{g}})\quad {E^{Ө}} = 0.000{\rm{V}}$

$2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}({\rm{l}}) \to {{\rm{O}}_2}({\rm{g}}) + 4{{\rm{H}}^ + }({\rm{aq}}) + 4{{\rm{e}}^ - }\quad {E^{Ө}}= 1.229{\rm{V}}$

相较于析氢反应，析氧反应的研究更具挑战性。产氧反应电极电势较高(+1.229 V vs. NHE，pH = 7.0)，且此半反应需要四个电子参与。近年来有关水氧化的电催化研究受到人们广泛的关注，发展高效、稳定的催化剂以及深入理解水氧化机理具有重要意义。陕西师范大学曹睿研究组在析氧机理和发展析氧催化剂提高反应效率方面做出了突出贡献[46, 47]。

3) 硫的提取和制备。硫广泛存在于自然界中：每次火山爆发都会把大量的地下硫带到地面(也有人工开采的)。从化合物中提取硫有两种方法：

① 硫化氢的氧化：

$2{{\rm{H}}_2}{\rm{S}} + 3{{\rm{O}}_2} = 2{\rm{S}}{{\rm{O}}_2} + 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}$

$2{{\rm{H}}_2}{\rm{S}} + {\rm{S}}{{\rm{O}}_2} = 3{\rm{S}} + 2{{\rm{H}}_2}{\rm{O}}$

② 隔绝空气加热黄铁矿：

${\rm{Fe}}{{\rm{S}}_2}\mathop = \limits^{{{1200}^\circ }{\rm{C}}} {\rm{S}} + {\rm{FeS}}$

4) 碲的制备。如铜、镍或铅的制备一般，硒最常由许多硫化物矿石中的硒化物而得。从电解法进行金属精炼的副产物(如铜精炼厂的阳极泥)中提取硒是工业上制备硒的有效方法[48]。也可从阳极泥中提取碲，通常采用的工艺是火法和湿法相结合的方法。阳极泥首先经过火法冶金处理，将其中的碲氧化为碲酸盐和亚碲酸盐或还原为碱性碲化物，然后再通过湿法处理。

2.3.2 展示氧硫的环境化学

1) 大气氧气的积聚和大氧化事件。早期地球上没有氧气，在35亿年前，出现的古菌和细菌通过光合作用开始产氧。首次出现大量的电离氧气[49]大约在30至23亿年前。电离氧气与海洋中溶解的铁结合产生了条状铁层[50]。当氧气槽达到饱和后(30至27亿年前)，就开始从海洋释放到大气中。到17亿年前，大气中的氧气水平只达到了现在的10% [49] (图 3)。

图3

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图3   地球大气氧气积聚的过程

1：无氧气产生；2：有氧气产生，生成的氧气会被海洋及海床岩石所吸收；3：海洋中的氧气开始释放；4、5：氧气逐渐积聚


2) H2O2绿色合成方法的最新研究进展。中国人绝不会忘记非典时期和新冠时期过氧化氢的作用。由于H2O2的需求量大，促进了它的合成研究，尤其是绿色合成方法更是受到人们的关注。近几十年，人们开发了各种绿色合成方法(直接合成法、电催化、光催化、光电催化等)。我们对H2O2的合成方法进行了总结和介绍[51]。

3) 硫化氢在超高压下的超导性。2004年，Ashcroft发现富氢化合物在高压下可能是潜在的高温超导体[52]。随后一些科学家就利用前瞻性的理论计算来指导合成。2014年，吉林大学马琰铭研究组利用自主发展的CALYPSO结构预测方法，预测了H2S的5种新高压相，发现它们在一定压力范围内比所有早期结构在能量上更稳定，从而从根本上修改了整个H2S高压相图。这些结果与先前关于H2S成分不稳定性的观点形成鲜明对比。此外，他们首次预言H2S在高压下会转变为高温超导体，其超导临界温度在160万大气压下达到80 K[53]。另外，吉林大学崔田研究组也通过理论计算预测高压下H2S-H2可能具有高温超导(191–204 K) [54]。日本大阪大学的Ishikawa和Shimizu等还从理论上预测之前德国人观测到另一个50–70 K的超导相也有可能是H5S2，不过压力稳定区间可能很小[55]。

为了确认H2S-H2体系的真正超导相，马琰铭、崔田、Bernstein等国内外研究者展开理论和实验研究[56–59]。马琰铭发现除了H2S之外，高压下H2S可能会分解成H3S、H2S3、H3S2、HS2、H4S3等等，其中H3S在110万个大气压以上最为稳定[56]。日本大阪大学科学家Einaga和Shimizu等在Drozdov和Eremets的帮助下，于2015下半年在自己的实验室开展了相关实验研究工作，并进行了X射线衍射结构分析，确认最可能的超导相是立方相的H3S，和吉林大学崔田研究组的报道结果完全一致[60]。

2016年，崔田研究组成功测量了硫化氢体系在150万个大气压下的迈斯纳效应[60]，证实了硫化氢在超高压下的超导现象。

Ivan等[61]利用高压核磁共振散射技术观察了硫化氢体系在153万个大气压、140 K以下的超导性。

4) 硫的绿色化学——无机硫向有机硫转化。针对硫化学所面临的一些问题(如有毒，有臭味和易氧化等)，华东师范大学姜雪峰课题组展开了有机硫化学转化的研究，构建“3S” (Smelless、Stable、Sustainable)绿色硫化学[62]。近年来取得了一些突破：2015年姜雪峰课题组报道了以两种廉价无臭的亚磺酸钠盐(RSO2Na)和硫代硫酸钠盐(RS2O3Na)为原料，通过价态归中策略构建过硫[63]。2016年采用无臭双硫化试剂(RSSAc)与金属试剂的氧化偶联成功合成了各种非对称过硫分子[64]。2018年报道了新型亲电过硫试剂(RSSOMe)，通过该试剂合成非对称过硫(R1SSR2)化合物[65]。这类亲电过硫试剂(RSSOMe)可以用于温和条件氮杂过硫(R1R2NSSR3)以及三硫(R1SSSR2)化合物合成，实现一系列天然产物、药物、生命单元分子(糖、氨基酸、寡肽、维生素、磺胺药物)的后期修饰，为新型多硫药物的发现提供了重要途径。

同时还围绕新型硫化试剂，先后实现分子内硫转移、分子间硫转移、转胺为硫、水相硫化、光致硫化、氧化硫化、硫酰胺化、插羰硫化、硫碘交换、硫碘插入、调控硫化、硫代内酯、碳氢硫化、含硫多肽等硫化新方法，可以经济性、高兼容性地对药物进行无官能团保护的直接后期硫化修饰，方便快速地得到含硫类药物分子库。

2.4 凸显“专业与思政同向同行”的素养培养

我们将课程思政融入“氧族元素”知识结构体系，从家国情怀、民族自豪感、专业认同、科学精神、绿色化学和环保思想、能力培养等方面与课程知识有机结合(表 5)，充分发挥课程育人功能，从思想、素质、能力全方位促进学生发展。

表5   “氧族元素”课程内容与思政

模块教学内容思政元素思政目标
氧族元素的单质氧族元素在自然界中的存在我国Se和Te矿产资源的分布和含量民族自豪、爱护资源、可持续发展
氧族元素的发现和命名氧族元素的发现和命名过程世界观与方法论、科学精神
氧族元素单质的结构、性质、制备和用途Se和Te等工业制备；氧族单质在生活、化工、军事、航空航天、医疗方面的应用实例专业认同
臭氧的性质与用途；臭氧层破坏与修复简介环保意识和责任感、自然辩证法(矛盾的对立统一)
氧族元素的简单化合物氢化物液态水的结构的研究世界观与方法论、创新思维
过氧化氢的应用；过氧化氢的使用和运输过程存在较大的危险专业认同、自然辩证法(矛盾的对立统一)
过氧化氢的绿色合成方法环保意识和责任感
过氧化氢的合成发展历史认识世界的认识论、方法论、正确的价值观、科学思维
我国科学家对硫化氢在超高压下的超导性贡献家国情怀、民族自豪感、创新精神
氧的化合物氧化物的性质“结构决定性质”科学思维
二氧基盐的发现探索精神
硫化物和多硫化物硫化物的众多应用专业认同、兴趣与热爱、“性质决定应用”的科学思维
金属硫化物溶解度大小的一般规律“结构决定性质”科学思维
金属离子的分离科学思维、环保意识
氧族元素的卤化物氧族元素的卤化物的结构和性质探索精神、科学思维、“统一性和多样性”的哲学思想
氧族元素间化合物化合物的结构和性质“统一性和多样性”的哲学思想、“结构决定性质”和“性质决定应用”科学思维
酸雨环保意识和责任感
硫的含氧酸及其盐硫的含氧酸及其盐硫的含氧酸及其盐的种类、结构、性质“统一性和多样性”的哲学思想、“结构决定性质”和“性质决定应用”科学思维
硫的含氧酸及其盐的应用专业认同
硫的绿色化学硫的绿色化学环保意识和责任感
引入中国科学家的研究家国情怀、民族自豪感、创新精神
氧族元素的生理作用生理作用及相关用途氧、硫、硒、碲的生理作用和用途专业认同
氧、硫、硒、碲对生物的益处和危害自然辩证法(矛盾的对立统一)
硒的生理作用“药补不如食补”的补硒方式文化自信和文化传承

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2.5 建议的“氧族元素”教学内容的重构方案

我们提出了“氧族元素”教学内容的重构方案(表 6)。总体力求实现基本面知识内容完整性，突出“单质-化合物-含氧酸-生理作用”主线合理编排；增加新原理、新应用、新成果介绍，突出在新型功能材料中的应用；贴近内容主线的“历史事件回顾”专题讲座，凸显最新理论、最新研究成果、最新前沿；突出我国科学家的贡献；体现绿色化学理念。

表6   建议的“氧族元素”教学内容的重构方案

模块单元内容及核心点讲授方式扩充内容
1. 氧族元素的单质(1课时)内容：氧族元素的通性；氧族元素的发现和命名；氧族元素单质的结构、性质、制备和应用
核心点：氧族元素的相似性与差别；氧族元素单质的结构、制备、性质和用途；氧族元素单质的同素异形体的种类		以提供事实为主；强调氧化态的多样性、电极电势、成键特性、规律性、构-效关系增加元素钋(Po)和鉝(Lv)的内容；提供了单质同素异形体研究进展，增加了Se和Te工业制备流程
历史事件回顾1：臭氧层破坏与修复简介专题讲座：凸显科学研究和环保意识大气中臭氧层的发现、平流层臭氧层的破坏、臭氧损耗机理、应对平流层臭氧层破坏的对策
2. 氧族元素的简单化合物(1.5课时)内容：氢化物；氧的化合物；硫化物和多硫化物；氧族元素的卤化物；氧族元素间化合物；氧族元素的其他化合物
核心点：氧族元素的简单化合物的结构、性质、制备和用途以及氧族元素化合物性质的规律性		详讲；强调构效关系；注重理论知识指导元素化学学习；知识的应用完善和丰富了重要简单化合物的结构、性质与制备；加强新原理、新应用介绍；突出在新型功能材料中的应用
历史事件回顾2：H2O2绿色合成方法的最新研究进展；
历史事件回顾3：硫化氢在超高压下的超导性		专题讲座：凸显最新理论，最新研究成果，最新前沿；突出我国科学家的贡献H2O2绿色合成方法及其研究进展；硫化氢在超高压下的超导性理论和实验研究进展
3. 硫的含氧酸及其盐(0.5课时)内容：次硫酸及其盐；亚硫酸及其盐；焦亚硫酸及其盐；硫代亚硫酸及其盐；硫酸及其盐；焦硫酸及其盐；硫代硫酸及其盐；过硫酸及其盐；连硫酸和连亚硫酸及其盐；硫的含氧酸的衍生物；硫含氧酸的强度与结构的关系
核心点：硫的含氧酸及其盐的种类、结构、制备、性质和用途以及它们之间的相互转化关系；硫含氧酸的强度与结构的关系		详讲；强调构效关系；注重理论知识指导元素化学学习；知识的应用完善和丰富了含氧酸及其盐的制备、结构与性质内容；硫含氧酸的强度与结构的关系
4. 氧族元素的生理作用(1课时)内容：氧为生命之气；硫是细胞中必不可缺元素；硒是人体必需的微量矿物质营养素；碲是制造杀菌剂的原料；“钋210”可致癌
核心点：氧族元素的生理作用及其生理相关用途		重点知识介绍，自学为主氧、硫、硒、碲、钋的生理作用及其生理相关用途；“钋210”可致癌
历史事件回顾4：硫的绿色化学——无机硫向有机硫转化专题讲座：凸显最新理论、最新研究成果、最新前沿；突出我国科学家的贡献；体现绿色化学理念有机硫化学、绿色硫化学

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3 结语

1) “氧族元素”教学内容的重构要体现“知识-能力-素质有机融合”，就要在“课程是教育最微观问题，但解决的是教育最根本问题”处进行研究，要考虑问题的深度和广度以及如何能体现出大学要求“高阶性、创新性和挑战度”，怎样才能表现出“活气、灵气、生气”，才能实现“知识-能力-素质有机融合”。我们做了尝试，提出了一些建议。

2) 建议中力争知识模块做到完整、系统、科学，内容做到实、深、厚，把最新研究成果引入教学内容，能力训练做到体现“知其然又知其所以然”“学以致用”；强调“启智”，突出培养学生的理解力、判断力、思考力和创造力，强调科学素质养成、道德素质增长，强调具有哲学思想和批判性思维、懂得并会建立科学研究方法，具有科学家的献身精神，树立起社会主义的世界观、价值观、人生观。其实，所有的探讨和改革目标都是为了实现教育部提出的“要把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准”。

3) 正如郑兰荪院士为高胜利主编即将在科学出版社出版的《非金属元素同素异形体综论》所写的序中所说：“无机化学(下)”(又称元素化学)才实际教授无机化学的专业知识，在各院校大都为3个学分，内容仅限于各种化学元素的介绍(包括配位化学的一些基础知识)，这些内容显然不足以涵盖化学类专业学生所必须掌握的无机化学相关知识。近二十多年来，我国纳米化学和配位化学的发展，带动了无机化学学科的快速发展，大多数高校所教授的无机化学专业知识与学科发展的差距更显突出。

本文所探索的，正是为了元素化学教学内容的重构能体现教学指导委员会的要求和意图。

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