周春生邸友瑩陳三平楊奇謝鋼高勝利,,*

(1商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院，陜西商洛726000；2西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，西安710079)

從另一個(gè)角度處理“原子結(jié)構(gòu)”內(nèi)容的嘗試

周春生1邸友瑩1陳三平2楊奇2謝鋼2高勝利1,2,*

(1商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院，陜西商洛726000；2西北大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，西安710079)

從教材內(nèi)容和課程設(shè)計(jì)的科學(xué)性論證了基礎(chǔ)無(wú)機(jī)化學(xué)課程中“原子結(jié)構(gòu)”應(yīng)分為“原子和原子結(jié)構(gòu)”和“元素與周期律”兩章?！霸雍驮咏Y(jié)構(gòu)”包括原子結(jié)構(gòu)、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和原子核結(jié)構(gòu)，“元素與周期律”包括元素的起源、周期律的建立和元素基本性質(zhì)的規(guī)律性。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，說(shuō)明這樣的處理有利于探索教材結(jié)構(gòu)處理對(duì)教學(xué)效果的影響，符合認(rèn)識(shí)論規(guī)律。教法的改革有利于從基礎(chǔ)課教學(xué)方面提高學(xué)生的科學(xué)研究意識(shí)。

原子結(jié)構(gòu)；元素周期律；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；教學(xué)效果

原子結(jié)構(gòu)是大一無(wú)機(jī)化學(xué)教材的基礎(chǔ)理論知識(shí)之一，它抽象、理論性強(qiáng)，學(xué)生理解難度大。在國(guó)內(nèi)大多數(shù)主流教材中[1－9]，章節(jié)處理常常單列為一章“原子結(jié)構(gòu)”，或設(shè)計(jì)為章題“原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)”或“原子結(jié)構(gòu)與元素周期律(系)”。內(nèi)容包括原子的起源、原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型和波動(dòng)力學(xué)模型、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、元素周期系和元素基本性質(zhì)的周期性。一些外文教材也是如此處理的[10－16]。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我們嘗試從另一個(gè)角度處理教材結(jié)構(gòu)，把“原子結(jié)構(gòu)”和“元素與周期律”分為兩章：“原子結(jié)構(gòu)”包括原子結(jié)構(gòu)、核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和原子核結(jié)構(gòu)；“元素與周期律”包括元素的起源、周期律的建立和元素基本性質(zhì)規(guī)律。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，效果良好。

本文就“原子結(jié)構(gòu)”內(nèi)容從章節(jié)劃分、內(nèi)容設(shè)計(jì)、講授方法和嘗試效果分析，目的在于探索教材結(jié)構(gòu)處理對(duì)教學(xué)效果的影響，以及引導(dǎo)學(xué)生如何運(yùn)用知識(shí)去認(rèn)識(shí)自然界，如何從基礎(chǔ)課教學(xué)提高學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)。

1 章節(jié)劃分要有科學(xué)性

眾所周知，物質(zhì)的性質(zhì)由原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定。原子結(jié)構(gòu)研究要回答的問(wèn)題是：原子由哪些微粒組成？這些微粒在原子內(nèi)部以怎樣的方式排布？微粒之間的結(jié)合力如何等。在中學(xué)化學(xué)課中，學(xué)生已知原子是由質(zhì)子和中子組成的原子核與核外若干個(gè)運(yùn)動(dòng)的電子組成，即原子結(jié)構(gòu)應(yīng)包含兩部分：核和核外電子。因此，我們認(rèn)為：第一，講述原子結(jié)構(gòu)也就應(yīng)該包含原子核的組成及核子的排布與核外電子的運(yùn)動(dòng)及其排布，讓學(xué)生明確原子結(jié)構(gòu)包括原子結(jié)構(gòu)模型和原子核殼層模型兩部分，哪怕只是初步的講解。第二，元素的區(qū)別是由原子核決定的，每一種特定的原子核稱(chēng)作一種核素。學(xué)生既然對(duì)質(zhì)子和中子的概念不陌生，講一下原子核的結(jié)構(gòu)又何妨？何況了解了核結(jié)構(gòu)，會(huì)對(duì)區(qū)分原子、核子、元素、核素、同位素等概念更加明確。第三，就無(wú)機(jī)化學(xué)的講授，從原子到亞原子粒子，已是近代無(wú)機(jī)化學(xué)的范疇，讓學(xué)生眼界洞開(kāi)，全面認(rèn)識(shí)亞原子概念的發(fā)展對(duì)認(rèn)識(shí)自然更有益。

誠(chéng)然，無(wú)機(jī)化學(xué)往往把原子核結(jié)構(gòu)放在課程結(jié)構(gòu)的后面“原子核化學(xué)”一章里講，也不無(wú)道理(可能主要是為了保持知識(shí)的系統(tǒng)性)。然而，從章節(jié)內(nèi)容的科學(xué)性講，還是放在“原子結(jié)構(gòu)”里講更為合適。同時(shí)并不影響“原子核化學(xué)”內(nèi)容的安排。

2 內(nèi)容設(shè)計(jì)要符合認(rèn)識(shí)論

科學(xué)的認(rèn)識(shí)論包含兩條基本原理：一是實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)、來(lái)源和發(fā)展的動(dòng)力，是檢驗(yàn)認(rèn)識(shí)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，是認(rèn)識(shí)的目的和歸宿；二是認(rèn)識(shí)對(duì)實(shí)踐有反作用，正確的認(rèn)識(shí)科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐有指導(dǎo)作用，錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)會(huì)把實(shí)踐引向歧途。而原子結(jié)構(gòu)內(nèi)容正好反映了這一基本原理，人們從原子到原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的提高，都是沿著實(shí)踐－再實(shí)踐逐漸上升到建立某種理論的，特別是在理論的更迭中更是表現(xiàn)得淋漓盡致。因此，這樣的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生掌握正確的認(rèn)識(shí)觀以及對(duì)學(xué)習(xí)自然科學(xué)有指導(dǎo)意義。正是這種認(rèn)識(shí)，促使我們嘗試將這章內(nèi)容做成如表1所示的安排。

表1 原子結(jié)構(gòu)內(nèi)容目錄

內(nèi)容安排體現(xiàn)了以下特色：

(1)突出實(shí)踐第一。4節(jié)內(nèi)容都是先有人們對(duì)自然界某種事物的發(fā)現(xiàn)到有奇怪的遐想，逐漸通過(guò)科學(xué)家聰慧的大腦提煉、經(jīng)過(guò)多次的辨識(shí)到認(rèn)知，最后才形成了某種理論，反過(guò)來(lái)再指導(dǎo)對(duì)更為一般的類(lèi)似事物的認(rèn)識(shí)。其中不乏又被實(shí)踐修正的情況，從而螺旋式地提高理論的正確性。例如，原子概念的形成和變遷就是這樣，經(jīng)歷了從哲學(xué)到科學(xué)的認(rèn)知過(guò)程。原子論成為了元素派學(xué)說(shuō)中最簡(jiǎn)明、最具科學(xué)性的一種理論形態(tài)。英國(guó)自然科學(xué)史學(xué)家丹皮爾認(rèn)為，原子論在科學(xué)上“要比它以前或以后的任何學(xué)說(shuō)都更接近于現(xiàn)代觀點(diǎn)”[17]。再如，突破人們對(duì)原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，首先是電子[18]、質(zhì)子[19,20]、中子[21,22]直至夸克[23－25]的發(fā)現(xiàn)，才對(duì)原子結(jié)構(gòu)有了明確的認(rèn)識(shí)(圖1)。同時(shí)，這些研究再次證明物質(zhì)可無(wú)窮無(wú)盡地分割下去(圖2)。

圖1 原子的組成

圖2 原子－原子核－質(zhì)子－夸克的比較

(2)遵循實(shí)踐－認(rèn)識(shí)－再實(shí)踐－再認(rèn)識(shí)的規(guī)律。從人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，可以總結(jié)出一個(gè)理論發(fā)展的推進(jìn)模式：現(xiàn)象→假說(shuō)→解釋現(xiàn)象→由唯象思維形成理論→實(shí)踐→修正或否定舊理論、形成新理論→利用理論思維指導(dǎo)實(shí)踐→在實(shí)踐中不斷充實(shí)與完善新理論。正如恩格斯曾指出的：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說(shuō)”。例如，原子結(jié)構(gòu)模型的建立和演變，先是人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)就經(jīng)過(guò)了古代樸素原子論時(shí)期、原子-分子論時(shí)期、近代原子論時(shí)期和現(xiàn)代原子論時(shí)期4個(gè)階段才得以完善。但是人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)。真正談得上原子有結(jié)構(gòu)模型的工作大體可用圖3說(shuō)明。

圖3 化學(xué)中“原子結(jié)構(gòu)模型”發(fā)展的里程碑

道爾頓(Dalton)[26]基于牛頓(Newton)的原子論，在1808年發(fā)表的《化學(xué)哲學(xué)的新體系》中提出了他的原子理論。

湯姆孫(Thomson)[27]在發(fā)現(xiàn)電子之后的第6年——1903年，為了解釋原子整體的電中性，提出了著名的原子結(jié)構(gòu)模型——“葡萄干布丁”模型(plum pudding model)。

1909年，盧瑟福(Rutherford)，湯姆孫的學(xué)生，對(duì)于葡萄干布丁模型提出了反對(duì)意見(jiàn)。他的助手蓋革(Geiger)通過(guò)著名的“金箔實(shí)驗(yàn)”，發(fā)現(xiàn)一個(gè)原子的正電荷和絕大部分的質(zhì)量都集中于其整體體積中一個(gè)極小的部分[28]。他猜想，集中的位置是原子的正中心，從而提出了原子的行星模型(atomic planetary model)[29]。后來(lái)，在1913年，為了回應(yīng)弗雷德里克?索迪的質(zhì)疑，他在Nature雜志又發(fā)表了一篇論文[30]對(duì)自己的模型進(jìn)行了完善。

在氫的原子光譜研究中，巴爾麥(Balmer)[31]提出了一個(gè)公式，里德伯(Rydberg)提出了里德伯常數(shù)[32]。1900年，普朗克(Planck)[33]為了解釋黑體輻射，大膽提出量子假設(shè)，提出了表達(dá)光的能量(E)與頻率(ν)關(guān)系的著名的普朗克方程。1905年，愛(ài)因斯坦(Einstein)[34]將這一概念引入光學(xué)，成功地解釋了曾使經(jīng)典物理學(xué)處境尷尬的一種現(xiàn)象——光電效應(yīng)(photoelectric effect)，提出光子學(xué)說(shuō)。玻爾(Bohr)，盧瑟福的學(xué)生，在行星模型的基礎(chǔ)上引入了普朗克的量子概念，認(rèn)為原子中的電子處在一系列分立的穩(wěn)態(tài)上。1913年，經(jīng)盧瑟福推薦，Philosophical Magazine接連刊載了玻爾的3篇論文[35－37]，玻爾模型公諸于世。

1923年，德布羅意(de Broglie)[38－40]提出了德布羅意波(相波)理論。他給出了由微粒質(zhì)量(m)和運(yùn)動(dòng)速度(v)計(jì)算運(yùn)動(dòng)物體波長(zhǎng)(λ)的德布羅意公式。1927年，戴維森(Davission)和革末(Germer)[41]用電子衍射證實(shí)了德布羅意提出的物質(zhì)波假設(shè)，構(gòu)成了量子力學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。量子力學(xué)奠基人之一玻恩(Born)[42]又給了“統(tǒng)計(jì)解釋”[38]。1927年，海森堡(Heisenberg)[43]發(fā)表了不確定性原理(uncertainty principle)。在量子力學(xué)里，不確定性原理表明，粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定。德布羅意的物質(zhì)波理論和海森堡的不確定性原理說(shuō)明微觀粒子既具有波粒二象性，又不能同時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)定位置和動(dòng)量，也就是說(shuō)微觀粒子不會(huì)有確定的軌道。1926年薛定諤(Schr?dinger)受這一想法的啟發(fā)，開(kāi)始探究電子的運(yùn)動(dòng)行為：以波的形式去表述，是否會(huì)比以粒子的形式表述更為貼切，在1926年發(fā)表了著名的薛定諤方程[44－47]，提出了迄今最成功的原子結(jié)構(gòu)模型——波動(dòng)力學(xué)模型。

(3)突出物理學(xué)研究成果對(duì)原子結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的促進(jìn)。從圖4可以看出，在原子結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)展起來(lái)的原理、實(shí)驗(yàn)裝置、技術(shù)和理論方法以及所積累起來(lái)的大量的基本數(shù)據(jù)，都說(shuō)明了物理學(xué)的研究成果在大大促進(jìn)化學(xué)中原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展。

圖4 物理學(xué)的發(fā)展促進(jìn)了原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展

再如原子核結(jié)構(gòu)模型的建立、發(fā)展，每一點(diǎn)進(jìn)步都充滿著物理學(xué)家和核物理學(xué)家的智慧。這種智慧不光表現(xiàn)在對(duì)核結(jié)構(gòu)的半唯象模型理論和微觀理論的假想、調(diào)整和完善上，還表現(xiàn)在發(fā)展實(shí)驗(yàn)技術(shù)、設(shè)計(jì)和完善實(shí)驗(yàn)裝置以及積累大量的基本數(shù)據(jù)等方面。

3 講授方法要提倡“悟其漁識(shí)”

吳永軍[48]從古語(yǔ)“授之以魚(yú)不如授之以漁”，引申出教書(shū)育人的三重境界，認(rèn)為最高境界為“悟其漁識(shí)”。就是說(shuō)，教學(xué)要從教師給學(xué)生水，到教師帶領(lǐng)學(xué)生去找水，最終使學(xué)生擁有尋找水資源的能力，創(chuàng)造出新的找水方法。這對(duì)于教師的教學(xué)藝術(shù)是一種升華。這與錢(qián)偉長(zhǎng)[49]說(shuō)的“大學(xué)教育的一個(gè)重要任務(wù)，是培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力”有異曲同工之處。因此，在原子結(jié)構(gòu)一章的教授上我們采取了以下措施：

(1)鑒于教授內(nèi)容的浩瀚、課時(shí)的限制，擬采用三段式教授方法。即課前預(yù)習(xí)、課堂講解、課后思索。課前預(yù)習(xí)就是將預(yù)備知識(shí)，如本章1.1、1.2、1.3、3.1、4.1、4.2的內(nèi)容作為背景知識(shí)讓學(xué)生自學(xué)，或者提供參考文獻(xiàn)。讓學(xué)生在上課前就知道該預(yù)習(xí)什么、該聽(tīng)什么、該問(wèn)什么，這樣才有可能實(shí)施討論，才能做到“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的境界，才可能獲得好的教學(xué)效果。這就是我們提倡的大綱式教學(xué)方法[50]。課堂講解就是充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。在大學(xué)里，基礎(chǔ)課課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課仍是主要方式，其中教師是教育教學(xué)活動(dòng)中的實(shí)踐主體，是知識(shí)傳播、人才培養(yǎng)的主體。這就要求教師在有限的時(shí)間里，著重講述難點(diǎn)和重點(diǎn)，概念要講準(zhǔn)確。所謂課后思索，就是給學(xué)生留有對(duì)某些問(wèn)題的深入思索空間，介紹可能感興趣的讀物，放在課程論文中去思考，例如《原子結(jié)構(gòu)理論》、《原子結(jié)構(gòu)和原子光譜》、《近代原子核模型》等書(shū)籍。

(2)“悟其漁識(shí)”的實(shí)質(zhì)是如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。首先通過(guò)原子結(jié)構(gòu)中問(wèn)題的提出引起學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，以風(fēng)云科學(xué)家對(duì)亞原子的研究為線索，通過(guò)熟悉－深思達(dá)到由淺入深的效果；由原子結(jié)構(gòu)模型從無(wú)核到有核，以舊量子力學(xué)模型到近代量子力學(xué)模型為契機(jī)，通過(guò)理解－思索達(dá)到能提出問(wèn)題的程度(即便是異想天開(kāi))。例如在講授中提出類(lèi)似如下問(wèn)題供學(xué)生判斷，然后教師再以實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行分析：

①微觀粒子與宏觀粒子的運(yùn)動(dòng)方式相同嗎？為什么？

②怎樣證明測(cè)不準(zhǔn)原理是對(duì)的？拍攝到的電子運(yùn)動(dòng)連續(xù)畫(huà)面[51,52]與測(cè)不準(zhǔn)原理是否矛盾？

③能讓原子結(jié)構(gòu)模型前進(jìn)的動(dòng)力何在？

學(xué)生通過(guò)實(shí)例、文獻(xiàn)分析，從科學(xué)角度自己判斷所學(xué)理論的動(dòng)態(tài)發(fā)展及其作用，從而避免了僵化地學(xué)習(xí)知識(shí)和不加判斷地吸收，提高科學(xué)思辨能力，把知識(shí)學(xué)“活”，知道為什么要學(xué)，學(xué)了用在哪里，甚或使一些學(xué)生產(chǎn)生深入研究的欲望。

4 嘗試效果分析要看實(shí)效

英國(guó)數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家、教育家懷特海[53]說(shuō)：“大學(xué)存在的理由是：它使青年和老年人融為一體，對(duì)學(xué)術(shù)進(jìn)行充滿想象力的探索，從而在知識(shí)和追求的熱情之間架起橋梁。”課程內(nèi)容的新設(shè)置促進(jìn)了教學(xué)方法的改革，體現(xiàn)了通過(guò)教學(xué)讓學(xué)生“走進(jìn)化學(xué)”的思想，突出了引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去認(rèn)識(shí)自然世界，以及從基礎(chǔ)課教學(xué)方面提高學(xué)生的科學(xué)研究意識(shí)的理念[54]。

(1)多數(shù)學(xué)校會(huì)將“原子結(jié)構(gòu)”放在第一章去講，如果不改變教法，自然會(huì)讓剛?cè)胄５拇髮W(xué)生覺(jué)得臺(tái)階高、抽象性強(qiáng)、理解難度大。我們的做法正好突破了這一點(diǎn)：從化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的大背景入手，從歷史研究事實(shí)出發(fā)，從認(rèn)識(shí)論開(kāi)始漸漸進(jìn)入自然科學(xué)學(xué)習(xí)的殿堂，覺(jué)得理解－接受－思考很自然，也進(jìn)行了科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，讓學(xué)生能在欣賞和享受中吸取廣泛的營(yíng)養(yǎng)。

(2)本章是最好的化學(xué)史學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)情感態(tài)度和價(jià)值觀的培養(yǎng)。豐富多彩的化學(xué)史(表2)常常會(huì)以動(dòng)人的故事使他們激動(dòng)不已，會(huì)激發(fā)起學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，感受并贊賞化學(xué)科學(xué)研究，培養(yǎng)獻(xiàn)身科學(xué)的精神和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度，獲得些許靈感在學(xué)習(xí)中閃爍和延伸，讓他們走進(jìn)化學(xué)并熱愛(ài)化學(xué)。

(3)授課中注重了文獻(xiàn)介紹，擴(kuò)大了學(xué)生的科學(xué)視野。擴(kuò)大科學(xué)視野不只是化學(xué)新概念、新知識(shí)、新發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的羅列，而是在于對(duì)基礎(chǔ)內(nèi)容的背景文獻(xiàn)介紹，有利于學(xué)生科研意識(shí)的產(chǎn)生。本章介紹了原子結(jié)構(gòu)模型的幾個(gè)主要里程碑的來(lái)源、發(fā)展、進(jìn)化，使學(xué)生了解現(xiàn)在學(xué)習(xí)的不是“死的東西”，而是當(dāng)時(shí)科學(xué)研究中最為突出的成果(圖5)，然而它又是發(fā)展的。原子核殼層模型的建立也是這樣[55－58]；同時(shí)，讓學(xué)生知道為什么要學(xué)會(huì)查看和理解原始文獻(xiàn)和怎樣查閱，看看科學(xué)家是怎樣產(chǎn)生這些想法的，有利于科學(xué)意識(shí)的培養(yǎng)。關(guān)于這一點(diǎn)，北京大學(xué)講授“無(wú)機(jī)化學(xué)”課程的卞江教授的課件給了我們很大的啟發(fā)，使學(xué)生明白科學(xué)意識(shí)產(chǎn)生的氣氛、環(huán)境。

表2 本章出現(xiàn)的一些諾貝爾獎(jiǎng)獲得者

5 結(jié)束語(yǔ)

著名教育家、化學(xué)家傅鷹教授曾經(jīng)多次指出：“一門(mén)科學(xué)的歷史是這門(mén)科學(xué)中最寶貴的一部分，因?yàn)榭茖W(xué)只能給我們知識(shí)，而歷史卻能給我們智慧?！北疚慕柚撌觥霸咏Y(jié)構(gòu)”內(nèi)容的教學(xué)方法和理念，試圖對(duì)此做出闡釋。一是強(qiáng)調(diào)化學(xué)中任何一個(gè)理論都是在爭(zhēng)議中不斷更新和發(fā)展的，結(jié)合化學(xué)史講授，對(duì)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)主觀與客觀、人類(lèi)與自然等一系列問(wèn)題，以及提高人文素質(zhì)和科研素質(zhì)都起到不可估量的作用。其二，不要怕給大學(xué)生講科學(xué)大背景，不要怕大學(xué)生了解不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)甚至是爭(zhēng)論，不要怕大學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)的發(fā)展中產(chǎn)生奇思怪想。例如，正是上世紀(jì)以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派與愛(ài)因斯坦等人，圍繞著量子力學(xué)理論體系的物理解釋問(wèn)題展開(kāi)的曠日持久的、最富哲學(xué)意義的論爭(zhēng)，推動(dòng)了量子力學(xué)的建立和完善，并為量子力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展提出了新的指向[59]。甚或當(dāng)代弦論的觀點(diǎn)[60]也應(yīng)該介紹給學(xué)生，這正是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)批判精神的開(kāi)端。人類(lèi)已習(xí)慣于用一種思維方式來(lái)認(rèn)識(shí)世界，而今天科學(xué)的進(jìn)步，有可能讓我們用多科思他途經(jīng)去認(rèn)識(shí)這個(gè)世界?？茖W(xué)研究應(yīng)逐漸從表象到其本質(zhì)深入。

圖5 原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展中的一些文獻(xiàn)

[1]武漢大學(xué),吉林大學(xué)等校編校.曹錫章,宋天佑,王杏喬,修訂.無(wú)機(jī)化學(xué)(上冊(cè)).第3版.北京:高等教育出版社,1994.

[2]宋天佑,程鵬,王杏喬,徐家寧.無(wú)機(jī)化學(xué)(上冊(cè)).第2版.北京:高等教育出版社,2009.

[3]申泮文.近代化學(xué)導(dǎo)論(上冊(cè)).第2版.北京:高等教育出版社,2008.

[4]傅獻(xiàn)彩.大學(xué)化學(xué)(下冊(cè)).北京:高等教育出版社,1999.

[5]華彤文,陳景祖.普通化學(xué)原理.第3版.北京:北京大學(xué)出版社,2005.

[6]金若水,王韻華,芮承國(guó).現(xiàn)代化學(xué)原理(上冊(cè)).北京:北京大學(xué)出版社,2003.

[7]北京師范大學(xué),華中師范大學(xué),南京師范大學(xué).無(wú)機(jī)化學(xué)(上冊(cè)).第4版.北京:高等教育出版社,2002.

[8]天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.無(wú)機(jī)化學(xué).第4版.北京:高等教育出版社,2010.

[9]龔孟濂.無(wú)機(jī)化學(xué).北京:科學(xué)出版社,2010.

[10]Chang,R.Chemistry,10th ed.;McGraw Hill:New York,2010.

[11]Ralph,H.P.;William,S.H.;Geoffery,F.H.General Chemistry:Principles and Modern Applications,8th ed.;UpperSaddleRiver: Prentice Hall,2002.

[12]Theodore,L.B.;Eugene,H.L.;Brnce,E.B.;Catherine,J.M.Chemistry:The Central Science,10th ed.;UpperSaddleRiver:Prentice Hall,2000.

[13]Gary,L.M.;Donald,A.T.Inorganic Chemistry,3th ed.;Pearson EducationAsia:Hong Kong,2004.

[14]Ralph,A.B.Fundamentals of Chemistry,4th ed.;Pearson EducationAsia Limited:Hong Kong,2003.

[15]David,W.;Oxtoby,H.;PatGillis,N.H.Principles of Modern Chemistry,4th ed.;Thomson Learning:Belmont,2002.

[16]Shriver,D.F.;Atkins,P.W.;Langford,C.H.Inorganic Chemistry;Oxford University Press:Oxford,1994.

[17]Dampier,W.C.科學(xué)史.李珩,譯.張今,校.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社,2010.

[18]Thomson,J.J.Philos.Mag.1897,44(269),293.

[19]Grayson,M.A.Measuring Mass:From Positive Rays to Proteins;Chemical Heritage Press:Philadelphia,2002.

[20]Richard,R.A Force of Nature:The Frontier Genius of Ernest Rutherford;W.W.Norton Press:New York,2008.

[21]Chadwick,J.Nature 1932,129(3252),312.

[22]Chadwick,J.Phys.Engin.Sci.1933,142(846),1.

[23]Gell-Mann,M.Phys.Lett.1964,8(3),214.

[24]Zweig,G.CERN Report No.8182/TH.401.1964.

[25]Carithers,B.;Grannis,P.Beam Line(SLAC)1995,25(3),4.

[26]Dalton,J.A New System of Chemical Philosophy,1808;reprinted with an introduction byAlexander Joseph;Peter Owen Limited: London,1965.

[27]Thomson,J.J.Phil.Mag.1904,7(39),237.

[28]Geiger,H.Proc.R.Soc.1910,A83,492.

[29]Rutherford,E.Phil.Mag.1911,21(4),669.

[30]Rutherford,E.Nature 1913,92,423.

[31]Nave,C.R.HyperPhysics:Hydrogen Spectrum;Georgia State University:Atlanta,2008.

[32]Mohr,P.J.;Taylor,B.N.;Newell,D.B.Rew.Mod.Phys.2012,84,1527.

[33]Planck,M.Annalen der Physik 1901,4,553.

[34]Einstein,A.Annalen der Physik 1905,17(6),132.

[35]Bohr,N.Phil.Mag.1913,26,1.

[36]Bohr,N.Phil.Mag.1913,26,476.

[37]Bohr,N.Phil.Mag.1913,26,857.

[38]de Broglie,L.Nature 1923,112,540.

[39]de Broglie,L.Phil.Mag.1924,47,446.

[40]de Broglie,L.Ann.Phys.1925,3,22.

[41]Davisson,C.;Germer,L.H.Nature 1927,119,556.

[42]http://www.vigyanprasar.gov.in/scientists/MBorn.html

[43]Heisenberg,W.Z.Phys.1927,43,172.

[44]Schr?dinger,E.Annalen der Physik 1926,79,361.

[45]Schr?dinger,E.Annalen der Physik 1926,80,437.

[46]Schr?dinger,E.Annalen der Physik 1926,81,109.

[47]Schr?dinger,E.Phys.1926,28,1049.

[48]吳永軍.新課程備課新思維.北京:教育科學(xué)出版社,2004.

[49]錢(qián)偉長(zhǎng).群言,2003,No.10,16.

[50]陳三平,王堯宇,謝鋼,高勝利.大學(xué)化學(xué),2009,24(2),14.

[51]Mauritsson,J.;Johnsson,P.;Mansten,M.;Swoboda,M.;Ruchon,T.;L′Huillier,A.;Schafer,K.J.Phys.Rev.Lett.2008,100,073003.

[52]Cosmin,I.B.;Xu,J.L.;Anthony,D.D.;Emily S.;Zhang,K.K.;Pierre,A.;Terry,A.M.;Louis,F.D.;Lin,C.D.Nature 2012,483,194.

[53]懷特海.教育的目的.徐汝舟,譯.北京:生活讀書(shū)新知三聯(lián)書(shū)店,2001.

[54]楊奇,謝鋼,陳三平,張一凡,郭培宇,高勝利.大學(xué)化學(xué),2015,30(6),33.

[55]Mayer,M.G.Phys.Rev.1948,74(3),235.

[56]Mayer,M.G.Phys.Rev.1950,78(1),16.

[57]Haxel,O.;Jensen,J.H.D.;Suess,H.E.Phys.Rev.1949,75(11),1766.

[58]Marie,G.;Jensen,J.H.D.Elementary Theory of Nuclear Shell Structure;Wiley:New York,1955.

[59]夏志厚.探索與爭(zhēng)鳴,1987,No.2,12.

[60]朱清時(shí).中國(guó)書(shū)畫(huà)家,2014,No.4,122.

An Attempt on Teaching about the Content of“Atomic Structure”from a Different Point of View

ZHOU Chun-Sheng1DI You-Ying1CHEN San-Ping2YANG Qi2XIE Gang2GAO Sheng-Li1,2,*
(1CollegeofChemicalEngineeringandModernMaterials,ShangluoUniversity,Shangluo726000,ShaanxiProvince,P.R.China;2College of Chemistry&Materials Science,Northwest University,Xi'an 710069,P.R.China)

Based on the scientific nature of the teaching content and curriculum design,this article demonstrates that the chapter“atomic structure”in basic inorganic chemistry course should be divided into two chapters,“atom and atomic structure”and“element and the periodic law”.The chapter“atom and atomic structure”includes the contents of atomic structure,electron motion state and the nucleus structure,while the chapter“element and the periodic law”includes the origin of elements,the establishment of the periodic law and basic property regularity of elements.Through teaching practice, such treatment is helpful in exploring the effect of the teaching content structure,and is agreeable with the law of epistemology.The reform of the teaching is helpful in improving students′scientific research consciousness in fundamental course teaching.

Atomic structure;Periodic law of elements;Course design;Teaching method; Teaching result

*通訊作者，Email:gaoshli@nwu.edu.cn

第三批國(guó)家級(jí)精品資源共享課[教高函(2013)132號(hào)]；國(guó)家精品課程[教高函(2007)20號(hào)]；陜西省高等學(xué)校教改項(xiàng)目[(2015)J32]

10.3866/PKU.DXHX201604015

www.dxhx.pku.edu.cn

G64；O6