《中级无机化学》是化学专业无机化学课程的继续和延伸。我们使用的教材是由朱文祥编撰的普通高等教育“十五”国家级规划教材。全书 12 共章,运用结构化学、物理化学中的近代化学理论来讨论无机化学的基本问题,理论叙述细致且注重反映无机化学的前沿领域内容和新成果。着重要求学生在无机化学课程的基础上,进一步掌握和理解相关的化学理论知识,了解化学领域的发展趋势,训练其科学的思维方法和创新精神,为其他后续课程的学习打下较好基础。课程设置的目的是使学生掌握较为前沿的化学理论。社会的发展不仅要求高校学生掌握系统的专业知识,还要具备探索、研究问题的能力。除教学之外,这一能力的培养还需要大学生参与到科学研究中实现。因此,在讲授这门课程时,我们不能简单地按照传统的教学模式单纯地讲解课本知识,而是要理论与实践相结合,探索适合本课程的教学方法,使学生了解科学研究,激发他们的科研兴趣。
一、介绍热门的科研动态,激发学生的科研兴趣
在讲授无机化学研究前沿中的纳米粒子这一节时,课本知识为纳米粒子的定义、特性及制备方法。由于学生对纳米缺乏感性认识,从而觉得这些内容非常的抽象,丝毫不能引起学生的学习兴趣,使课堂的气氛显得非常沉闷。于是,我就介绍了一个热门的科研方向:光催化。通过对光催化的基本原理的讲解,使学生了解到,光催化的核心是性能优异的光催化剂。而光催化剂就是纳米粒子的一个重要的应用方面。进而用幻灯片展示了我读博士期间合成的纳米材料及文献报道的纳米材料的 SEM 照片,各种形貌的纳米材料非常生动和吸引人,使学生对纳米尺度有了一个非常直观的感性认识,同学们对微观的纳米世界产生了浓厚的兴趣。
同时,我成立了两个科研兴趣小组,给他们了两个研究方向。通过科研小组,同学们更多更早地接触到科学研究,掌握了科学研究的基本方法,从选题,文献调研,可行性分析,试剂购买,实验方案的设计,自制简单的反应装置,纳米材料的合成,实际操作了一些大型的科研仪器对材料进行表征,到最后文章的撰写及投稿,为他们随后的毕业论文工作及报考研究生都打下了坚实的基础。
二、介绍先进的科研仪器,激发学生的科研兴趣
我在讲授课本知识的同时,会穿插介绍一些先进的科研用仪器,从仪器的工作原理到仪器的适用范围。首先我向学生介绍了科研仪器的重要地位。先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提,也是创新研究的主体内容之一和创新成就的重要体现形式。科学仪器的创新是知识创新与技术创新的组成部分,科学仪器是从事科学研究的必要的物质手段。“工欲善其事,必先利其器”,科研之成败决定于探测实验方法及仪器。在诺贝尔物理和化学奖中大约有四分之一是属于测试方法和仪器创新的。如介绍高效液相色谱仪,它是色谱法的一个重要分支,以液体为流动相,采用高压输液系统,将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱,在柱内各成分被分离后,进入检测器进行检测,从而实现对试样的分析。该方法已成为化学、医学、工业、农学、商检和法检等学科领域中重要的分离分析技术。并告诉大家,由于我国的技术和工艺水平还不高,这些先进的精密仪器大多需要进口,仪器的价格非常昂贵。进一步鼓励他们要努力学习,争取在以后的工作中,用自己所学知识,制造出属于我们自己的高性能的科研用仪器。
三、介绍着名的科学家,激发学生的科研兴趣
我在讲授核化学这一章节时,由于这一章内容都是些原理及反应方程式,为了使课堂气氛活跃进来,我就介绍了爱因斯坦。我的介绍是这样的:20 世纪初的 1905 年,在人类文明史上发生了一件惊世骇俗的事件:一位在瑞士伯尔尼专利局任三级技术员的在科学界毫无名气的人,利用业余时间,在这一年共写了 6 篇文章,其中 5 篇发表于 1905年。他在科学史上创造了一个神话,他利用业余时间进行科学研究,在 6 个月内,在物理学的 3 个不同领域中,做出了 4 个划时代意义的贡献———光量子假说、布朗运动、狭义相对论以及质 - 能关系,全面打开了物理学革命的新局面,并且开创了物理学的新纪元。这在科学史上是一个奇迹。唯一合理的解释就是:这是阿尔伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein,1879-1955)的杰作。核武器的理论基础就是爱因斯坦从理论上表述了质量与能量间的转换关系。在讲授元素与元素性质的周期性这一章时,我介绍了居里夫人。她是法国着名女物理学家、化学家。1903 年,居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而共同获得诺贝尔物理学奖,1911 年居里夫人又因发现钋和镭而获得诺贝尔化学奖,成为历史上第一个两获诺贝尔奖的人。为了从一吨工业废渣中提炼出金属镭,居里夫人要将废渣一锅一锅地煮沸、不停地搅拌;一瓶瓶地倒进倒出、一丁点一丁点地结晶。她整整不懈研究了 35 年,这是多么繁重的劳动,需要何等坚韧不拔的毅力啊!这大大激发了学生的学习热情,使该章节显得不是那么枯燥乏味,课堂气氛也变得活跃进来。
四、介绍中国的科研水平,激发学生的科研兴趣
在许多章节的讲授过程中,我都会提到中国的科研水平处于什么位置的问题,从各个方面加以介绍,比如,大型科研仪器,武器制造,飞机发动机,高质量的科研论文的发表及诺贝尔的获奖情况等。使同学们了解到我国的科研水平与美国等发达国家都有相当大的差距,这大大激发了同学们的爱国热情。我进一步激励他们,中华民族伟大复兴的重担就在诸位在座的同学身上,毛主席曾经说过:你们青年人朝气蓬勃,正在兴旺时期,好像早晨八九点钟的太阳。希望寄托在你们身上。若干年后,可能你们中间就有一位是诺贝尔奖得主。在提到我国的核科研水平时,我向学生介绍了我国核事业的发展历程。1960 年,前苏联撤走了全部援华专家,有人甚至称“:中国人 20 年也搞不出原子弹来。”那时,新中国成立不久,国家一穷二白,百废待兴,正是在这样艰苦卓绝的条件下,于 1964 年成功进行了第一颗原子弹的爆炸试验。此后,中国还研制成功了氢弹、核潜艇、中子弹和核电站,中国是世界少数几个掌握核技术的国家。听了这个介绍,同学们的民族自豪感油然而生,对科研的兴趣空前高涨。
爱因斯坦曾经说过“:兴趣是最好的老师。”这就是说一个人一旦对某事物有了浓厚的兴趣,就会主动去求知、去实践、去探索,并在求知、实践、探索中产生愉快的情绪和体验。兴趣可以让使一个人主动地去学习和探究。有了兴趣,那么自己所从事的学问或工作就不再是枯燥和乏味的,它会让人沉醉其间,乐此不疲。法国教育家卢梭认为“:问题不在于教他各种学问,而在于培养他有爱好学问的兴趣,而且在这种兴趣充分增长起来的时候,教他以研究学问的方法。”因此,在课堂教学过程中,以科学研究为切入点,一方面可以激发学生的学习兴趣,另一方面,可以为社会培养具有创新能力的高素质人才。人才培养是学校长期的根本任务,唯有如此,中华之崛起,指日可待。