張聲森，陳敏，龔淑華，劉英菊

(華南農(nóng)業(yè)大學1. 材料與能源學院; 2. 公共基礎(chǔ)課實驗教學中心，廣東 廣州 510642)

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《無機及分析化學》理論教學中滲透化學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1. 材料與能源學院; 2. 公共基礎(chǔ)課實驗教學中心，廣東 廣州 510642)

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

關(guān)鍵詞：無機及分析化學；化學史；科研前沿

為實現(xiàn)課程結(jié)構(gòu)和教學內(nèi)容的整合與優(yōu)化，縮短課堂教學課時數(shù)，將《無機化學》和《分析化學》兩門課程合并起來即形成了《無機及分析化學》，它是為農(nóng)科、材料、生物、食品、藥學、環(huán)境等近化學或理科專業(yè)開設(shè)的一門重要基礎(chǔ)課程[1]。《無機及分析化學》課的教學對象是大一新生，他們多數(shù)還停留在高中那種被動性的學習方法，在學習過程中很多靠生硬記憶、題海戰(zhàn)術(shù)來達到掌握知識的目標，而化學在生產(chǎn)和生活中的作用常常被忽視，這就迫切地需要學生在學習過程中轉(zhuǎn)變學習方式，由被動性的學習方式向主動創(chuàng)造性的學習方式轉(zhuǎn)變。在《無機及分析化學》理論課的教學過程中，如果教師僅僅按照教材的內(nèi)容進行簡化做好課堂用的PPT，然后按照PPT的內(nèi)容進行講解的教學方式，使用一講到底，而與本課程的發(fā)展歷史和科研前沿知識完全脫節(jié)的傳統(tǒng)教學方法。這種由教師獨唱的教學方式會導致學生對本身枯燥的理論課內(nèi)容很快失去學習的興趣和動力，不能發(fā)揮學生主動學習的積極性[2]。在《無機及分析化學》理論課教學中，適當引入與其相關(guān)的化學發(fā)展史和學科前沿知識，能充分調(diào)動學生的學習積極性，大大提高教學質(zhì)量，提升教學效果。本項目結(jié)合《無機及分析化學》教學實踐，在理論課程的教學過程中適當滲透化學史和科研前沿的內(nèi)容，經(jīng)過大量的嘗試和探索，其效果主要體現(xiàn)在以下兩個大的方面。

一、《無機及分析化學》理論教學中滲透化學史的作用

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

(一)有利于提高大學生的科學素養(yǎng)

掌握科學知識和技能是培養(yǎng)科學素養(yǎng)的最基本的要求，在《無機及分析化學》理論教學中，滲透某個知識點的探索、提出及發(fā)展的過程，能讓學生從中了解這段化學史及與其相關(guān)的背景和相關(guān)的人物。比如，在學習“電子的核外排布”時，可以適當?shù)刈寣W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)歷了漫長的過程，牛頓才提出了“機械”原子論。隨著科技的進步，道爾頓提出了“實心原子”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“波動力學”原子模型[3]。在教學中滲透這一原子結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史，不但可以讓學生深刻地理解知識點，而且可以讓學生知道知識是一個不斷探索的過程、一個不斷發(fā)展完善的過程。所以，在《無機及分析化學》理論教學過程中適時的滲透相關(guān)化學知識的發(fā)展史，能讓學生更快、更容易、更愉悅地掌握科學知識及相關(guān)技能。

掌握科學方法是科學素養(yǎng)的一個重要組成部分，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《無機及分析化學》中滲透化學史相關(guān)知識，能讓學生體會到化學家在提出一個新的理論或發(fā)現(xiàn)一種新的化學物質(zhì)過程中是如何應(yīng)對困難、并進一步如何采用科學的方法解決問題的。讓學生體會到科學方法對學好《無機及分析化學》的重要意義。比如，在學習“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，告訴學生門捷列夫并不是通過簡單的排列各種化學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老師所說的是門捷列夫做夢夢出來的“元素周期表”，它是門捷列夫在長期研究各種元素的結(jié)構(gòu)特點和化學特性時，將每種元素的相關(guān)性質(zhì)記在一張小紙片上，然后通過實驗重新測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。讓學生深刻認識到科學方法在科學研究過程中的重要性。

(二)有利于提高大學生的人文素養(yǎng)

隨著科學技術(shù)的日新月異，以及時代的變遷，當今的人才觀也發(fā)生了變化，而社會進步對人才的需求也有所不同，由過去單一的“科技型”人才向“科學素養(yǎng)和人文素養(yǎng)整合型”綜合型人才轉(zhuǎn)變。當今的人才不能只是掌握先進的科學知識，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。對于剛上大學的新生，有意識地在教學中滲透愛國主義的優(yōu)秀品質(zhì)、熱愛祖國的高尚情操，樹立正確的人生觀和價值觀是十分重要的。比如在講解“原子軌道近似能級圖”時，學習到我國著名物理化學家、無機化學家、教育家，中國科學院院士徐光憲老先生提出的“n+0.7l”規(guī)則，向?qū)W生介紹徐院士為國家做出的特別貢獻以及他的科研人生，培養(yǎng)學生的愛國情懷和刻苦鉆研的科學精神。在學習元素化學時，介紹我國著名化學家侯德榜老先生的愛國事跡，在獲得了美國的博士學位后，面對國外提供的優(yōu)厚待遇，依然無動于衷，于1921年毅然回國，面對國外對我國在制堿技術(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”。通過對這兩位化學家感人事跡的滲透，可以較好地增強學生的愛國情懷。除此之外，國外著名科學家愛國事跡的滲透同樣也可以提高學生的人文素養(yǎng)。比如法國核物理學家佩麗(M.Perey)[5]在發(fā)現(xiàn)第87號元素后，將其命名為鈁(Francium)，以紀念她的祖國“法蘭西”。同樣，曾兩次獲得諾貝爾獎的著名科學家居里夫人在發(fā)現(xiàn)“釙”元素后，將其命名為“釙”，以紀念她的祖國“波蘭”。因此，在《無機及分析化學》理論課堂中以這樣一種講名人傳記的方式滲透化學史，不僅可以極好地調(diào)動學生學習化學知識的積極性，同時達到了提高學生的人文素養(yǎng)的目的，有利于高素質(zhì)人才的培養(yǎng)。

二、《無機及分析化學》理論教學中滲透科研前沿的作用

隨著知識經(jīng)濟的發(fā)展，在當今知識爆炸、萬眾創(chuàng)新的時代，知識更新速度明顯加快，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新能力強的人才是高等學校教學改革的熱點。然而，教材的更新速度卻沒有跟上時代的變化，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)知識的形式呈現(xiàn)在課本中，無法適用于新時期的課程教學。為此，在《無機及分析化學》理論教學中滲透科學研究前沿內(nèi)容，對教師而言，可及時更新教師的知識結(jié)構(gòu)、完善教師的知識體系，提高教師的綜合素質(zhì)?？茖W研究有助于教師對教材的深入理解，更準確地把握課程教學內(nèi)容，及時了解學科的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)，把握學科的特點、當前研究熱點領(lǐng)域及與其他學科之間的關(guān)系，可以為提高教育教學質(zhì)量奠定堅實的基礎(chǔ)；對學生而言，可增強教學的深度、拓展教學的廣度，能向?qū)W生傳播最新的科學知識，讓學生感受到所學的知識可以和當今研究熱點息息相關(guān)，提高學生學習無機及分析化學的興趣，激發(fā)學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，進而反過來積極地從課本中汲取本課程的基礎(chǔ)理論知識，變被動學習為主動探索。

例如，在學習“配位化合物與配位平衡”時，向?qū)W生介紹新型配合物特別是稀土有機配合物、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，加深同學們對配位鍵的理解和認識，增強學生學習“配位化合物”的興趣。在學習“氧化還原反應(yīng)與原電池”時，向?qū)W生簡要介紹新能源材料的前沿知識，特別是當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、汽車等等各行各業(yè)中，在提起學生的學習興趣的同時，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態(tài)。這樣就可以讓學生明白本章節(jié)知識的重要性,增加學生的學習興趣。在學習“沉淀滴定法”時，一般教材只介紹莫爾法、福爾哈德法、法揚斯法，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，讓學生知道，分析方法也是日新月異的，但是歸根結(jié)底離不開基礎(chǔ)知識的掌握。通過這種方法可以較好地激發(fā)學生學習的熱情和從事研究工作的興趣，讓學生領(lǐng)悟到在分析化學中依舊有很多領(lǐng)域可以開拓和研究。

三、結(jié)語

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

參考文獻：

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

[2] 李燕. 淺談如何激發(fā)學生學習有機化學的興趣[J]. 中國冶金教育, 2014(3): 1-2.

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

[4] 黃世忠. 物理教學中加強科技教育的實踐與思考[J]，中學教學參考, 2014(5):49-50

[5] 李潤年,田書. 1—109號元素[M]. 北京:北京師范大學出版社, 1987:250-254.

(責任編輯夏侯國論)

收稿日期：2016-05-08

基金項目：《無機及分析化學》省級精品資源共享課程 (粵教高函[2015]133號)和校級精品資源共享課程(bkjx2014059)

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

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：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