诺贝尔化学奖融入分析化学专业人才的培养

邓春艳

(中南大学化学化工学院，湖南 长沙 410000)

分析化学属于化学的一个分支，又被称为分析科学，是关于研究物质的含量、组织、形态及结构等化学信息的理论和分析方法的一门科学。在化学发展中处于前沿地位，是在化学分支学科中最早发展起来的，被称为“现代化学之母”。分析化学对人类的物质文明有重要贡献，有极高的实用价值。当今，随着科学技术的快速发展，学科交叉越来越深入，分析化学与生命科学和材料科学等方向的相互融合，大大促进了分析化学的发展，而各种学科的交叉对分析化学的课程教学提出了更高的要求，所以分析化学的课程作为化学、化工、材料、药学、医学和生命科学等各种学科的基础课程，对培养各种专业的本科生人才有着重要的作用[1-2]。

2016年，在“一流大学本科教学高峰论坛”上，达成了一个共识：一流本科教育是一流大学的立校之本，是一流大学的标志之一。而一流本科教育是指对一流本科人才的培养。对于本科人才培养方面而言，一流高校的本科生应当具备一流大学精神。在大学与世界、社会联系加强的潮流下，学者们提出了一流大学精神的核心内容是：人文精神、科学精神和创新精神[3-4]。

首先，人文精神是大学精神的核心，是大学的灵魂所在。人文，人之道也。人文精神是人类的自我关怀，是个体人全面发展的精神动力。人文精神要求人应“德才兼备、情智交融、知行合一”后，才有真正对知识的主动探索，有鲜明的个性解放。它不仅是对“真、善、美”的追求，更包含了强烈的社会责任感、历史使命感和永恒的道德精神[5]。加强本科生的人文精神教育，不仅关系着大学生个人优秀品质培育，更关系着普世价值的塑造和传承。

其次，科学精神是大学精神的另一重要内容。科学精神能够促进大学生的创造性，确保了科学研究的持续性，并孕育了社会服务的前瞻性。科学精神是“科学文化的主要内容之一”，包括科学发展所形成的优良传统、认知方式、行为规范和价值取向。科学精神强调踏踏实实做学问，不以追求利益、名义、功利为目的，而以发现问题、分析问题和解决问题作为终生追求，它是本科生在大学阶段除专业知识学习以外的需要具备的一种精神[6]。

最后，创新精神是人文精神、科学精神的进一步发展。它是一种超越同行、同类，独树一帜、个性鲜明的特点。创新精神强调推陈出新、强调提出的方法与众不同。而具有创造性的大学，它培养的人才与众不同，具备不断创造价值，不断自我成长的素质[7]。

1 诺贝尔化学奖内容与分析化学

诺贝尔奖从1900年设立开始，就一直是全世界科学研究领域最重要的奖项，瑞典著名化学家诺贝尔设立诺贝尔奖目的：一是鼓励为人类科技进步作出了突出贡献的人，二是促进研究人员自由地追寻自己的研究兴趣[7-8]。我们根据相关资料，总结了历年诺贝尔化学奖与分析化学课程相关的内容。通说归纳，与分析化学相关的诺贝尔化学奖大概总共有20项，获奖科学家共计约30位，具体如表1所示，其中包括色谱法、极谱法、X光衍射、电子显微镜衍射、红外光谱、核磁共振、质谱法和荧光光谱法等[9-11]。

表1 与分析化学相关的历年诺贝尔化学奖

目前，分析化学课程内容一般只包括了与诺贝尔化学奖相关的经典反应、规律和定律等，但分析化学教科书中的知识内容往往更新较慢，新的理论和前沿成果未能及时更新。因此，我们结合中南大学分析化学和电化学专业多年的教学实践，开展了将分析化学课程内容与诺贝尔化学奖相结合的方式，助力本科生大学精神培养的尝试，具体开展的工作包括三方面：(1)以诺贝尔化学奖获得者的个人品质，培养本科生的人文精神；(2)总结诺贝尔化学奖内容的科研历程，培养本科生的科学精神；(3)开展诺贝尔化学奖内容相关的创新实验，培养本科生的创新精神。

2 以诺贝尔化学奖获得者的个人品质，培养本科生的人文精神

大部分诺贝尔奖获得者具有强烈的社会责任感、历史使命感等人文精神，这些人文精神给了他们对知识的主动探索的动力。另外，诺贝尔奖获得者一般都热爱生活、兴趣厂泛，这些爱好使他们科学视野开阔，是科学研究灵感的源泉；我们在课程中用一些具备人文精神的诺贝尔化学奖获得者的个人品质来教育学生，塑造学生的人文精神灵魂。比如，1936年获得诺贝尔化学奖的德拜，长期居住在德国，不与法西斯同同流合污，但始终保持荷兰国籍。美国的鲍林，不但以发现化学键获1954年诺贝尔化学奖，而且因为反对核战争和对和平事业的贡献，他本人又获1962年诺贝尔和平奖。只有为社会、为正义的利益而潜心专研，才能将科研成果的坐标奠定在最高的起点上，才能使个人的聪明才智融入辉煌的科研事业中[12]。

而1956年诺贝尔化学奖获得者谢尔伍德，他同时还是一位才华横溢的语言学家和艺术家，他的绘画作品，曾参加过展出。另外1934年诺贝尔奖获得者美国化学家尤里，他很早就开展了物理和化学的交叉领域研究，他的研究涉及了地质、生物、天文等领域，他开创了核天体物理学、宇宙化学等新学科分支，在化学进化以及太阳系、生命和元素的起源等重大科学问题上取得了多项重大的发明。

3 总结诺贝尔化学奖获得者的科研历程，培养本科生的科学精神

诺贝尔奖获得者很多都具有为人类进步、社会发展、精神和物质的丰富、甚至为世界的和平事业献身的大无畏精神；具有为民族、为祖国利益本献的无私精神；具有为科学事业执着追求、不怕牺牲的献身精神。

我们在课程中，对近几年诺贝尔化学奖获得者的科研历程进行了分析来教育学生，塑造学生的科学精神。比如，2019年获得诺贝尔化学奖的美国科学家约翰·古迪纳夫，他54岁才刚刚开展电池相关的研究，1980年古迪纳夫首先决定用钴酸锂与石墨组成新的锂电池。随后，他相继又发现了磷酸铁锂这样一种新型材料，其便宜、量大、安全的属性构成了现代电动汽车时代非常重要的基础。如今，快100岁的古迪纳夫，仍然在科学精神的指引下前进，他正在研制一种真正能让让电动汽车长距离行驶的超级电池，同时这种电池可以存储风能和太阳能。

而2002年获得诺贝尔化学奖的日本科学家田中耕一，从1983年开始，他一直在研究所的工作中尝试向液态样品中添加辅助介质，希望能够提升蛋白质分子离子化的成功率。当时，田中耕一的实验室里就有几百种辅助介质可供选择，田中耕一日复一日地机械性尝试，不知疲倦地将筛选工作不断进行下去。但是，这些大工作量的机械筛选并没能导致任何突破。他以超人的耐心调整各种实验参数，在一次偶然的失误操作下，终于在1985年下半年检测到了一种酶的“质谱”信号，这是仪器分析化学的一个历史性突破，正式宣告蛋白质大分子可以被完好地离子化。田中耕一在获得诺贝尔奖后，他尽量推掉了社交应酬之后潜心科研16年。这16年里，他拒绝外出应酬，依然只想潜心做研究。直到2018年2月，田中耕一在《自然》杂志发表了最新研究成果，只需要分析几滴血液，提前检测出患者是否患有阿尔兹海默症。原来，早在40年前得知父母病逝时，田中耕一便下定决心投身阿尔兹海默症的检测研究。即使获得了诺贝尔奖，他仍然不忘初心、坚持不懈，再一次做出了重要的科学发现。

4 开展创新实验，培养本科生的创新精神

将分析化学课程、诺贝尔化学奖内容与分析化学实验课相结合，充分发挥老师科研经验的优势，开展创新实验。通过理论联系实践，创新实验是可以大大提高学生主动性、积极性和创造性，能够较好激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法。

我们结合从事的科研工作，近年来开展的创新实验包括：(1)比色法检测AD病人体液中的beta-淀粉样蛋白寡聚体浓度；(2)金纳米颗粒上DNA序列的可控组装并用于生物标志物的检测；(3)电化学生物传感器的构件；(4)DNA模板法合成银纳米簇及其表征。这些创新实验使得了本科生今早与分析化学前沿研究进展接触，大大提高了学生的学习兴趣，增强了学生学习分析化学的主动性。

5 结 语

近年来，我们将诺贝尔化学奖与分析化学课程相结合，充实了教学内容。通过讲述诺贝尔化学奖获得者的个人品质，激发了学生的学习兴趣，培养了本科生强烈的社会责任感、历史使命感等特征的大学人文精神。通过总结诺贝尔化学奖内容的科研历程，培养了本科生对科学真理的不懈探索，以及发现问题、分析问题和解决问题的科学精神。通过开展与诺贝尔化学奖内容相关的创新实验，培养了本科生主动学习、继承性、批判性和交叉学科融合的创新精神。相应的这些措施，为分析化学课程的教学改革和本科生人才的培养开辟了新的思路。