《无机及分析化学》理论教学中渗透化学史与科研前沿的意义

张声森，陈敏，龚淑华，刘英菊

(华南农业大学1. 材料与能源学院; 2. 公共基础课实验教学中心，广东 广州 510642)



《无机及分析化学》理论教学中渗透化学史与科研前沿的意义

张声森1，陈敏2，龚淑华1，刘英菊1

(华南农业大学1. 材料与能源学院; 2. 公共基础课实验教学中心，广东 广州 510642)

摘要：将无机化学与分析化学发展史及相关科学研究前沿知识渗透到《无机及分析化学》理论教学中不仅可以提高大学生的科研素养和人文修养，同时也可以提高教师的教学技能和科研能力。

关键词：无机及分析化学；化学史；科研前沿

为实现课程结构和教学内容的整合与优化，缩短课堂教学课时数，将《无机化学》和《分析化学》两门课程合并起来即形成了《无机及分析化学》，它是为农科、材料、生物、食品、药学、环境等近化学或理科专业开设的一门重要基础课程[1]。《无机及分析化学》课的教学对象是大一新生，他们多数还停留在高中那种被动性的学习方法，在学习过程中很多靠生硬记忆、题海战术来达到掌握知识的目标，而化学在生产和生活中的作用常常被忽视，这就迫切地需要学生在学习过程中转变学习方式，由被动性的学习方式向主动创造性的学习方式转变。在《无机及分析化学》理论课的教学过程中，如果教师仅仅按照教材的内容进行简化做好课堂用的PPT，然后按照PPT的内容进行讲解的教学方式，使用一讲到底，而与本课程的发展历史和科研前沿知识完全脱节的传统教学方法。这种由教师独唱的教学方式会导致学生对本身枯燥的理论课内容很快失去学习的兴趣和动力，不能发挥学生主动学习的积极性[2]。在《无机及分析化学》理论课教学中，适当引入与其相关的化学发展史和学科前沿知识，能充分调动学生的学习积极性，大大提高教学质量，提升教学效果。本项目结合《无机及分析化学》教学实践，在理论课程的教学过程中适当渗透化学史和科研前沿的内容，经过大量的尝试和探索，其效果主要体现在以下两个大的方面。

一、《无机及分析化学》理论教学中渗透化学史的作用

任何一门科学，包括《无机及分析化学》理论教学，在教学过程中结合学科发展史进行讲授，不但有助于提高大学生的科学素养，还有助于提高大学生的人文素养。

(一)有利于提高大学生的科学素养

掌握科学知识和技能是培养科学素养的最基本的要求，在《无机及分析化学》理论教学中，渗透某个知识点的探索、提出及发展的过程，能让学生从中了解这段化学史及与其相关的背景和相关的人物。比如，在学习“电子的核外排布”时，可以适当地让学生了解原子结构形成、发展到逐步完善的历史：自古希腊最早的原子概念后，经历了漫长的过程，牛顿才提出了“机械”原子论。随着科技的进步，道尔顿提出了“实心原子”模型。随后，出现“枣糕”模型，“原子太阳系”模型和“量子化轨道”的原子模型。最近的就是“波动力学”原子模型[3]。在教学中渗透这一原子结构的发展历史，不但可以让学生深刻地理解知识点，而且可以让学生知道知识是一个不断探索的过程、一个不断发展完善的过程。所以，在《无机及分析化学》理论教学过程中适时的渗透相关化学知识的发展史，能让学生更快、更容易、更愉悦地掌握科学知识及相关技能。

掌握科学方法是科学素养的一个重要组成部分，是指在不同的研究领域中采用的符合科学一般原则的各种手段和途径，包括各种程序、思路、规则、模式和技巧等[4]。在《无机及分析化学》中渗透化学史相关知识，能让学生体会到化学家在提出一个新的理论或发现一种新的化学物质过程中是如何应对困难、并进一步如何采用科学的方法解决问题的。让学生体会到科学方法对学好《无机及分析化学》的重要意义。比如，在学习“元素周期律”这节内容的过程中，穿插元素周期表的发展历史，告诉学生门捷列夫并不是通过简单的排列各种化学元素的顺序就轻易发现元素周期率而获得成功的，更不是如有些高中化学老师所说的是门捷列夫做梦梦出来的“元素周期表”，它是门捷列夫在长期研究各种元素的结构特点和化学特性时，将每种元素的相关性质记在一张小纸片上，然后通过实验重新测定这些元素的原子量，按照原子量的大小依次排列，紧紧抓住元素的原子量与性质之间的联系，探求元素的共同特性，最终提出了元素周期表，得到了相应的元素周期律。让学生深刻认识到科学方法在科学研究过程中的重要性。

(二)有利于提高大学生的人文素养

随着科学技术的日新月异，以及时代的变迁，当今的人才观也发生了变化，而社会进步对人才的需求也有所不同，由过去单一的“科技型”人才向“科学素养和人文素养整合型”综合型人才转变。当今的人才不能只是掌握先进的科学知识，还应具有高水平的人文素养，即健全的人格、优秀的品质、高尚的情操以及美好的心灵。对于刚上大学的新生，有意识地在教学中渗透爱国主义的优秀品质、热爱祖国的高尚情操，树立正确的人生观和价值观是十分重要的。比如在讲解“原子轨道近似能级图”时，学习到我国著名物理化学家、无机化学家、教育家，中国科学院院士徐光宪老先生提出的“n+0.7l”规则，向学生介绍徐院士为国家做出的特别贡献以及他的科研人生，培养学生的爱国情怀和刻苦钻研的科学精神。在学习元素化学时，介绍我国著名化学家侯德榜老先生的爱国事迹，在获得了美国的博士学位后，面对国外提供的优厚待遇，依然无动于衷，于1921年毅然回国，面对国外对我国在制碱技术方面的封锁，通过三年的艰苦研究，终于发明出了 “侯氏联合制碱法”。通过对这两位化学家感人事迹的渗透，可以较好地增强学生的爱国情怀。除此之外，国外著名科学家爱国事迹的渗透同样也可以提高学生的人文素养。比如法国核物理学家佩丽(M.Perey)[5]在发现第87号元素后，将其命名为钫(Francium)，以纪念她的祖国“法兰西”。同样，曾两次获得诺贝尔奖的著名科学家居里夫人在发现“钋”元素后，将其命名为“钋”，以纪念她的祖国“波兰”。因此，在《无机及分析化学》理论课堂中以这样一种讲名人传记的方式渗透化学史，不仅可以极好地调动学生学习化学知识的积极性，同时达到了提高学生的人文素养的目的，有利于高素质人才的培养。

二、《无机及分析化学》理论教学中渗透科研前沿的作用

随着知识经济的发展，在当今知识爆炸、万众创新的时代，知识更新速度明显加快，培养高素质、创新能力强的人才是高等学校教学改革的热点。然而，教材的更新速度却没有跟上时代的变化，有些甚至落后几十年，使得一些最新的科研成果没能以系统知识的形式呈现在课本中，无法适用于新时期的课程教学。为此，在《无机及分析化学》理论教学中渗透科学研究前沿内容，对教师而言，可及时更新教师的知识结构、完善教师的知识体系，提高教师的综合素质。科学研究有助于教师对教材的深入理解，更准确地把握课程教学内容，及时了解学科的国内外发展动态，把握学科的特点、当前研究热点领域及与其他学科之间的关系，可以为提高教育教学质量奠定坚实的基础；对学生而言，可增强教学的深度、拓展教学的广度，能向学生传播最新的科学知识，让学生感受到所学的知识可以和当今研究热点息息相关，提高学生学习无机及分析化学的兴趣，激发学生利用身边资源去更多的了解与本课程科研前沿相关的知识，进而反过来积极地从课本中汲取本课程的基础理论知识，变被动学习为主动探索。

例如，在学习“配位化合物与配位平衡”时，向学生介绍新型配合物特别是稀土有机配合物、中药配合物和新型分子纳米磁体配合物的合成、结构研究以及性质，及其在应用方面所取得的成果。在渗透这些前沿知识的过程中，讲解配位键的作用，丰富配位键的内涵，加深同学们对配位键的理解和认识，增强学生学习“配位化合物”的兴趣。在学习“氧化还原反应与原电池”时，向学生简要介绍新能源材料的前沿知识，特别是当今日常生活中普遍用到的电池，如目前发展迅猛的锂离子电池可以应用到手机、汽车等等各行各业中，在提起学生的学习兴趣的同时，趁热打铁讲解锂离子电池的工作原理、装备过程，并介绍锂离子电池科研方向的最新动态。这样就可以让学生明白本章节知识的重要性,增加学生的学习兴趣。在学习“沉淀滴定法”时，一般教材只介绍莫尔法、福尔哈德法、法扬斯法，本文作者把自己的科研课题“共振散射光谱分析法”引入课堂教学，让学生知道，分析方法也是日新月异的，但是归根结底离不开基础知识的掌握。通过这种方法可以较好地激发学生学习的热情和从事研究工作的兴趣，让学生领悟到在分析化学中依旧有很多领域可以开拓和研究。

三、结语

综上所述，在《无机及分析化学》教学过程渗透化学发展史和科研前沿教育，不仅可以提高大学生的科研素养和人文修养，让学生了解与此课程相关知识的发展过程和前沿领域的最新发展动态，起到承前启后的作用，也可以促进教师不断地更新自身的知识结构、完善自身知识体系，提高教师的教学技能和科研能力。

参考文献：

[1] 周本华，张怀红. 《无机及分析化学》课程教学与改革的探索[J]. 广东化工, 2009(9):226-227.

[2] 李燕. 浅谈如何激发学生学习有机化学的兴趣[J]. 中国冶金教育, 2014(3): 1-2.

[3] 陈亦人. 原子模型演进中的科学创新[J]. 化学教学, 2004(6):82-84

[4] 黄世忠. 物理教学中加强科技教育的实践与思考[J]，中学教学参考, 2014(5):49-50

[5] 李润年,田书. 1—109号元素[M]. 北京:北京师范大学出版社, 1987:250-254.

(责任编辑夏侯国论)

收稿日期：2016-05-08

基金项目：《无机及分析化学》省级精品资源共享课程 (粤教高函[2015]133号)和校级精品资源共享课程(bkjx2014059)

作者简介：张声森，男，华南农业大学材料与能源学院副研究员，博士。

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：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