張聲森，陳敏，龔淑華，劉英菊

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)1. 材料與能源學(xué)院; 2. 公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，廣東 廣州 510642)

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《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中滲透化學(xué)史與科研前沿的意義

張聲森1，陳敏2，龔淑華1，劉英菊1

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)1. 材料與能源學(xué)院; 2. 公共基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，廣東 廣州 510642)

摘要：將無機(jī)化學(xué)與分析化學(xué)發(fā)展史及相關(guān)科學(xué)研究前沿知識(shí)滲透到《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中不僅可以提高大學(xué)生的科研素養(yǎng)和人文修養(yǎng)，同時(shí)也可以提高教師的教學(xué)技能和科研能力。

關(guān)鍵詞：無機(jī)及分析化學(xué)；化學(xué)史；科研前沿

為實(shí)現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容的整合與優(yōu)化，縮短課堂教學(xué)課時(shí)數(shù)，將《無機(jī)化學(xué)》和《分析化學(xué)》兩門課程合并起來即形成了《無機(jī)及分析化學(xué)》，它是為農(nóng)科、材料、生物、食品、藥學(xué)、環(huán)境等近化學(xué)或理科專業(yè)開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程[1]?！稛o機(jī)及分析化學(xué)》課的教學(xué)對(duì)象是大一新生，他們多數(shù)還停留在高中那種被動(dòng)性的學(xué)習(xí)方法，在學(xué)習(xí)過程中很多靠生硬記憶、題海戰(zhàn)術(shù)來達(dá)到掌握知識(shí)的目標(biāo)，而化學(xué)在生產(chǎn)和生活中的作用常常被忽視，這就迫切地需要學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，由被動(dòng)性的學(xué)習(xí)方式向主動(dòng)創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變。在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論課的教學(xué)過程中，如果教師僅僅按照教材的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化做好課堂用的PPT，然后按照PPT的內(nèi)容進(jìn)行講解的教學(xué)方式，使用一講到底，而與本課程的發(fā)展歷史和科研前沿知識(shí)完全脫節(jié)的傳統(tǒng)教學(xué)方法。這種由教師獨(dú)唱的教學(xué)方式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)本身枯燥的理論課內(nèi)容很快失去學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力，不能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性[2]。在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論課教學(xué)中，適當(dāng)引入與其相關(guān)的化學(xué)發(fā)展史和學(xué)科前沿知識(shí)，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，大大提高教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)效果。本項(xiàng)目結(jié)合《無機(jī)及分析化學(xué)》教學(xué)實(shí)踐，在理論課程的教學(xué)過程中適當(dāng)滲透化學(xué)史和科研前沿的內(nèi)容，經(jīng)過大量的嘗試和探索，其效果主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)大的方面。

一、《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中滲透化學(xué)史的作用

任何一門科學(xué)，包括《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)，在教學(xué)過程中結(jié)合學(xué)科發(fā)展史進(jìn)行講授，不但有助于提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，還有助于提高大學(xué)生的人文素養(yǎng)。

(一)有利于提高大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

掌握科學(xué)知識(shí)和技能是培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的最基本的要求，在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中，滲透某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的探索、提出及發(fā)展的過程，能讓學(xué)生從中了解這段化學(xué)史及與其相關(guān)的背景和相關(guān)的人物。比如，在學(xué)習(xí)“電子的核外排布”時(shí)，可以適當(dāng)?shù)刈寣W(xué)生了解原子結(jié)構(gòu)形成、發(fā)展到逐步完善的歷史：自古希臘最早的原子概念后，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過程，牛頓才提出了“機(jī)械”原子論。隨著科技的進(jìn)步，道爾頓提出了“實(shí)心原子”模型。隨后，出現(xiàn)“棗糕”模型，“原子太陽系”模型和“量子化軌道”的原子模型。最近的就是“波動(dòng)力學(xué)”原子模型[3]。在教學(xué)中滲透這一原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史，不但可以讓學(xué)生深刻地理解知識(shí)點(diǎn)，而且可以讓學(xué)生知道知識(shí)是一個(gè)不斷探索的過程、一個(gè)不斷發(fā)展完善的過程。所以，在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)過程中適時(shí)的滲透相關(guān)化學(xué)知識(shí)的發(fā)展史，能讓學(xué)生更快、更容易、更愉悅地掌握科學(xué)知識(shí)及相關(guān)技能。

掌握科學(xué)方法是科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)重要組成部分，是指在不同的研究領(lǐng)域中采用的符合科學(xué)一般原則的各種手段和途徑，包括各種程序、思路、規(guī)則、模式和技巧等[4]。在《無機(jī)及分析化學(xué)》中滲透化學(xué)史相關(guān)知識(shí)，能讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)家在提出一個(gè)新的理論或發(fā)現(xiàn)一種新的化學(xué)物質(zhì)過程中是如何應(yīng)對(duì)困難、并進(jìn)一步如何采用科學(xué)的方法解決問題的。讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)方法對(duì)學(xué)好《無機(jī)及分析化學(xué)》的重要意義。比如，在學(xué)習(xí)“元素周期律”這節(jié)內(nèi)容的過程中，穿插元素周期表的發(fā)展歷史，告訴學(xué)生門捷列夫并不是通過簡(jiǎn)單的排列各種化學(xué)元素的順序就輕易發(fā)現(xiàn)元素周期率而獲得成功的，更不是如有些高中化學(xué)老師所說的是門捷列夫做夢(mèng)夢(mèng)出來的“元素周期表”，它是門捷列夫在長(zhǎng)期研究各種元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和化學(xué)特性時(shí)，將每種元素的相關(guān)性質(zhì)記在一張小紙片上，然后通過實(shí)驗(yàn)重新測(cè)定這些元素的原子量，按照原子量的大小依次排列，緊緊抓住元素的原子量與性質(zhì)之間的聯(lián)系，探求元素的共同特性，最終提出了元素周期表，得到了相應(yīng)的元素周期律。讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到科學(xué)方法在科學(xué)研究過程中的重要性。

(二)有利于提高大學(xué)生的人文素養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，以及時(shí)代的變遷，當(dāng)今的人才觀也發(fā)生了變化，而社會(huì)進(jìn)步對(duì)人才的需求也有所不同，由過去單一的“科技型”人才向“科學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)整合型”綜合型人才轉(zhuǎn)變。當(dāng)今的人才不能只是掌握先進(jìn)的科學(xué)知識(shí)，還應(yīng)具有高水平的人文素養(yǎng)，即健全的人格、優(yōu)秀的品質(zhì)、高尚的情操以及美好的心靈。對(duì)于剛上大學(xué)的新生，有意識(shí)地在教學(xué)中滲透愛國(guó)主義的優(yōu)秀品質(zhì)、熱愛祖國(guó)的高尚情操，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀是十分重要的。比如在講解“原子軌道近似能級(jí)圖”時(shí)，學(xué)習(xí)到我國(guó)著名物理化學(xué)家、無機(jī)化學(xué)家、教育家，中國(guó)科學(xué)院院士徐光憲老先生提出的“n+0.7l”規(guī)則，向?qū)W生介紹徐院士為國(guó)家做出的特別貢獻(xiàn)以及他的科研人生，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷和刻苦鉆研的科學(xué)精神。在學(xué)習(xí)元素化學(xué)時(shí)，介紹我國(guó)著名化學(xué)家侯德榜老先生的愛國(guó)事跡，在獲得了美國(guó)的博士學(xué)位后，面對(duì)國(guó)外提供的優(yōu)厚待遇，依然無動(dòng)于衷，于1921年毅然回國(guó)，面對(duì)國(guó)外對(duì)我國(guó)在制堿技術(shù)方面的封鎖，通過三年的艱苦研究，終于發(fā)明出了 “侯氏聯(lián)合制堿法”。通過對(duì)這兩位化學(xué)家感人事跡的滲透，可以較好地增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)情懷。除此之外，國(guó)外著名科學(xué)家愛國(guó)事跡的滲透同樣也可以提高學(xué)生的人文素養(yǎng)。比如法國(guó)核物理學(xué)家佩麗(M.Perey)[5]在發(fā)現(xiàn)第87號(hào)元素后，將其命名為鈁(Francium)，以紀(jì)念她的祖國(guó)“法蘭西”。同樣，曾兩次獲得諾貝爾獎(jiǎng)的著名科學(xué)家居里夫人在發(fā)現(xiàn)“釙”元素后，將其命名為“釙”，以紀(jì)念她的祖國(guó)“波蘭”。因此，在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論課堂中以這樣一種講名人傳記的方式滲透化學(xué)史，不僅可以極好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的積極性，同時(shí)達(dá)到了提高學(xué)生的人文素養(yǎng)的目的，有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

二、《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中滲透科研前沿的作用

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在當(dāng)今知識(shí)爆炸、萬眾創(chuàng)新的時(shí)代，知識(shí)更新速度明顯加快，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的人才是高等學(xué)校教學(xué)改革的熱點(diǎn)。然而，教材的更新速度卻沒有跟上時(shí)代的變化，有些甚至落后幾十年，使得一些最新的科研成果沒能以系統(tǒng)知識(shí)的形式呈現(xiàn)在課本中，無法適用于新時(shí)期的課程教學(xué)。為此，在《無機(jī)及分析化學(xué)》理論教學(xué)中滲透科學(xué)研究前沿內(nèi)容，對(duì)教師而言，可及時(shí)更新教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)、完善教師的知識(shí)體系，提高教師的綜合素質(zhì)?？茖W(xué)研究有助于教師對(duì)教材的深入理解，更準(zhǔn)確地把握課程教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)了解學(xué)科的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，把握學(xué)科的特點(diǎn)、當(dāng)前研究熱點(diǎn)領(lǐng)域及與其他學(xué)科之間的關(guān)系，可以為提高教育教學(xué)質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；對(duì)學(xué)生而言，可增強(qiáng)教學(xué)的深度、拓展教學(xué)的廣度，能向?qū)W生傳播最新的科學(xué)知識(shí)，讓學(xué)生感受到所學(xué)的知識(shí)可以和當(dāng)今研究熱點(diǎn)息息相關(guān)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)無機(jī)及分析化學(xué)的興趣，激發(fā)學(xué)生利用身邊資源去更多的了解與本課程科研前沿相關(guān)的知識(shí)，進(jìn)而反過來積極地從課本中汲取本課程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)探索。

例如，在學(xué)習(xí)“配位化合物與配位平衡”時(shí)，向?qū)W生介紹新型配合物特別是稀土有機(jī)配合物、中藥配合物和新型分子納米磁體配合物的合成、結(jié)構(gòu)研究以及性質(zhì)，及其在應(yīng)用方面所取得的成果。在滲透這些前沿知識(shí)的過程中，講解配位鍵的作用，豐富配位鍵的內(nèi)涵，加深同學(xué)們對(duì)配位鍵的理解和認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)“配位化合物”的興趣。在學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)與原電池”時(shí)，向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹新能源材料的前沿知識(shí)，特別是當(dāng)今日常生活中普遍用到的電池，如目前發(fā)展迅猛的鋰離子電池可以應(yīng)用到手機(jī)、汽車等等各行各業(yè)中，在提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，趁熱打鐵講解鋰離子電池的工作原理、裝備過程，并介紹鋰離子電池科研方向的最新動(dòng)態(tài)。這樣就可以讓學(xué)生明白本章節(jié)知識(shí)的重要性,增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)習(xí)“沉淀滴定法”時(shí)，一般教材只介紹莫爾法、福爾哈德法、法揚(yáng)斯法，本文作者把自己的科研課題“共振散射光譜分析法”引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生知道，分析方法也是日新月異的，但是歸根結(jié)底離不開基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。通過這種方法可以較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和從事研究工作的興趣，讓學(xué)生領(lǐng)悟到在分析化學(xué)中依舊有很多領(lǐng)域可以開拓和研究。

三、結(jié)語

綜上所述，在《無機(jī)及分析化學(xué)》教學(xué)過程滲透化學(xué)發(fā)展史和科研前沿教育，不僅可以提高大學(xué)生的科研素養(yǎng)和人文修養(yǎng)，讓學(xué)生了解與此課程相關(guān)知識(shí)的發(fā)展過程和前沿領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，起到承前啟后的作用，也可以促進(jìn)教師不斷地更新自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)、完善自身知識(shí)體系，提高教師的教學(xué)技能和科研能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周本華，張懷紅. 《無機(jī)及分析化學(xué)》課程教學(xué)與改革的探索[J]. 廣東化工, 2009(9):226-227.

[2] 李燕. 淺談如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣[J]. 中國(guó)冶金教育, 2014(3): 1-2.

[3] 陳亦人. 原子模型演進(jìn)中的科學(xué)創(chuàng)新[J]. 化學(xué)教學(xué), 2004(6):82-84

[4] 黃世忠. 物理教學(xué)中加強(qiáng)科技教育的實(shí)踐與思考[J]，中學(xué)教學(xué)參考, 2014(5):49-50

[5] 李潤(rùn)年,田書. 1—109號(hào)元素[M]. 北京:北京師范大學(xué)出版社, 1987:250-254.

(責(zé)任編輯夏侯國(guó)論)

收稿日期：2016-05-08

基金項(xiàng)目：《無機(jī)及分析化學(xué)》省級(jí)精品資源共享課程 (粵教高函[2015]133號(hào))和校級(jí)精品資源共享課程(bkjx2014059)

作者簡(jiǎn)介：張聲森，男，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院副研究員，博士。

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-0408(2016)02-0092-03

The Significance of Integrating Chemical History and Research Frontier into "Inorganic and Analytical Chemistry" Curriculum

ZHANG Sheng-sen1, CHEN Min2, GONG Shu-hua1, LIU Ying-ju1

(1. College of Materials and Energy; 2. Experimental Center for Basic Courses;South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

Abstract：Integrating history of inorganic chemistry and analytical chemistry and the related scientific frontier knowledge into the curriculum of "Inorganic and Analytical Chemistry" course can not only help improve students′ scientific literacy and humanistic accomplishment, but also enhance teachers′ teaching and research ability.

Key words：Inorganic and Analytical Chemistry; history of chemistry; research frontier