《中級無機化學》是化學專業無機化學課程的繼續和延伸。我們使用的教材是由朱文祥編撰的普通高等教育“十五”國家級規劃教材。全書 12 共章,運用結構化學、物理化學中的近代化學理論來討論無機化學的基本問題,理論敘述細致且注重反映無機化學的前沿領域內容和新成果。著重要求學生在無機化學課程的基礎上,進一步掌握和理解相關的化學理論知識,了解化學領域的發展趨勢,訓練其科學的思維方法和創新精神,為其他后續課程的學習打下較好基礎。課程設置的目的是使學生掌握較為前沿的化學理論。社會的發展不僅要求高校學生掌握系統的專業知識,還要具備探索、研究問題的能力。除教學之外,這一能力的培養還需要大學生參與到科學研究中實現。因此,在講授這門課程時,我們不能簡單地按照傳統的教學模式單純地講解課本知識,而是要理論與實踐相結合,探索適合本課程的教學方法,使學生了解科學研究,激發他們的科研興趣。
一、介紹熱門的科研動態,激發學生的科研興趣
在講授無機化學研究前沿中的納米粒子這一節時,課本知識為納米粒子的定義、特性及制備方法。由于學生對納米缺乏感性認識,從而覺得這些內容非常的抽象,絲毫不能引起學生的學習興趣,使課堂的氣氛顯得非常沉悶。于是,我就介紹了一個熱門的科研方向:光催化。通過對光催化的基本原理的講解,使學生了解到,光催化的核心是性能優異的光催化劑。而光催化劑就是納米粒子的一個重要的應用方面。進而用幻燈片展示了我讀博士期間合成的納米材料及文獻報道的納米材料的 SEM 照片,各種形貌的納米材料非常生動和吸引人,使學生對納米尺度有了一個非常直觀的感性認識,同學們對微觀的納米世界產生了濃厚的興趣。
同時,我成立了兩個科研興趣小組,給他們了兩個研究方向。通過科研小組,同學們更多更早地接觸到科學研究,掌握了科學研究的基本方法,從選題,文獻調研,可行性分析,試劑購買,實驗方案的設計,自制簡單的反應裝置,納米材料的合成,實際操作了一些大型的科研儀器對材料進行表征,到最后文章的撰寫及投稿,為他們隨后的畢業論文工作及報考研究生都打下了堅實的基礎。
二、介紹先進的科研儀器,激發學生的科研興趣
我在講授課本知識的同時,會穿插介紹一些先進的科研用儀器,從儀器的工作原理到儀器的適用范圍。首先我向學生介紹了科研儀器的重要地位。先進的科學儀器設備既是知識創新和技術創新的前提,也是創新研究的主體內容之一和創新成就的重要體現形式??茖W儀器的創新是知識創新與技術創新的組成部分,科學儀器是從事科學研究的必要的物質手段?!肮び破涫?,必先利其器”,科研之成敗決定于探測實驗方法及儀器。在諾貝爾物理和化學獎中大約有四分之一是屬于測試方法和儀器創新的。如介紹高效液相色譜儀,它是色譜法的一個重要分支,以液體為流動相,采用高壓輸液系統,將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱,在柱內各成分被分離后,進入檢測器進行檢測,從而實現對試樣的分析。該方法已成為化學、醫學、工業、農學、商檢和法檢等學科領域中重要的分離分析技術。并告訴大家,由于我國的技術和工藝水平還不高,這些先進的精密儀器大多需要進口,儀器的價格非常昂貴。進一步鼓勵他們要努力學習,爭取在以后的工作中,用自己所學知識,制造出屬于我們自己的高性能的科研用儀器。
三、介紹著名的科學家,激發學生的科研興趣
我在講授核化學這一章節時,由于這一章內容都是些原理及反應方程式,為了使課堂氣氛活躍進來,我就介紹了愛因斯坦。我的介紹是這樣的:20 世紀初的 1905 年,在人類文明史上發生了一件驚世駭俗的事件:一位在瑞士伯爾尼專利局任三級技術員的在科學界毫無名氣的人,利用業余時間,在這一年共寫了 6 篇文章,其中 5 篇發表于 1905年。他在科學史上創造了一個神話,他利用業余時間進行科學研究,在 6 個月內,在物理學的 3 個不同領域中,做出了 4 個劃時代意義的貢獻———光量子假說、布朗運動、狹義相對論以及質 - 能關系,全面打開了物理學革命的新局面,并且開創了物理學的新紀元。這在科學史上是一個奇跡。唯一合理的解釋就是:這是阿爾伯特·愛因斯坦(AlbertEinstein,1879-1955)的杰作。核武器的理論基礎就是愛因斯坦從理論上表述了質量與能量間的轉換關系。在講授元素與元素性質的周期性這一章時,我介紹了居里夫人。她是法國著名女物理學家、化學家。1903 年,居里夫婦和貝克勒爾由于對放射性的研究而共同獲得諾貝爾物理學獎,1911 年居里夫人又因發現釙和鐳而獲得諾貝爾化學獎,成為歷史上第一個兩獲諾貝爾獎的人。為了從一噸工業廢渣中提煉出金屬鐳,居里夫人要將廢渣一鍋一鍋地煮沸、不停地攪拌;一瓶瓶地倒進倒出、一丁點一丁點地結晶。她整整不懈研究了 35 年,這是多么繁重的勞動,需要何等堅韌不拔的毅力??!這大大激發了學生的學習熱情,使該章節顯得不是那么枯燥乏味,課堂氣氛也變得活躍進來。
四、介紹中國的科研水平,激發學生的科研興趣
在許多章節的講授過程中,我都會提到中國的科研水平處于什么位置的問題,從各個方面加以介紹,比如,大型科研儀器,武器制造,飛機發動機,高質量的科研論文的發表及諾貝爾的獲獎情況等。使同學們了解到我國的科研水平與美國等發達國家都有相當大的差距,這大大激發了同學們的愛國熱情。我進一步激勵他們,中華民族偉大復興的重擔就在諸位在座的同學身上,毛主席曾經說過:你們青年人朝氣蓬勃,正在興旺時期,好像早晨八九點鐘的太陽。希望寄托在你們身上。若干年后,可能你們中間就有一位是諾貝爾獎得主。在提到我國的核科研水平時,我向學生介紹了我國核事業的發展歷程。1960 年,前蘇聯撤走了全部援華專家,有人甚至稱“:中國人 20 年也搞不出原子彈來?!蹦菚r,新中國成立不久,國家一窮二白,百廢待興,正是在這樣艱苦卓絕的條件下,于 1964 年成功進行了第一顆原子彈的爆炸試驗。此后,中國還研制成功了氫彈、核潛艇、中子彈和核電站,中國是世界少數幾個掌握核技術的國家。聽了這個介紹,同學們的民族自豪感油然而生,對科研的興趣空前高漲。
愛因斯坦曾經說過“:興趣是最好的老師?!边@就是說一個人一旦對某事物有了濃厚的興趣,就會主動去求知、去實踐、去探索,并在求知、實踐、探索中產生愉快的情緒和體驗。興趣可以讓使一個人主動地去學習和探究。有了興趣,那么自己所從事的學問或工作就不再是枯燥和乏味的,它會讓人沉醉其間,樂此不疲。法國教育家盧梭認為“:問題不在于教他各種學問,而在于培養他有愛好學問的興趣,而且在這種興趣充分增長起來的時候,教他以研究學問的方法?!币虼?,在課堂教學過程中,以科學研究為切入點,一方面可以激發學生的學習興趣,另一方面,可以為社會培養具有創新能力的高素質人才。人才培養是學校長期的根本任務,唯有如此,中華之崛起,指日可待。