我教大一化學(xué)課

鄭蘭蓀

我講授廈門大學(xué)化學(xué)系本科生的第一門專業(yè)課“無機化學(xué)（上）”（或稱“普通化學(xué)”“化學(xué)概論”）已近二十年了。我在準(zhǔn)備這門課程時，參加了教育部第二屆化學(xué)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會的第一次會議。當(dāng)我向時任教指委主任委員的陳懿先生請教如何上好這門課時，他告訴我這門課并不好教，并指點我多參考傅鷹先生編寫的《普通化學(xué)》教材。

在教學(xué)過程中，我體會到這門課之所以難教，首先因為這是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門專業(yè)課，需要面臨教與學(xué)的方式的根本轉(zhuǎn)變。這門課所教授的知識點，學(xué)生在中學(xué)階段大都已經(jīng)接觸到。但是，目前中學(xué)化學(xué)的教學(xué)水平差別很大：經(jīng)歷過“奧賽”訓(xùn)練的學(xué)生學(xué)過的知識已經(jīng)超過這門課程的教學(xué)內(nèi)容，而部分學(xué)生的知識水平又很薄弱，甚至幾乎要從頭學(xué)起。在這種情形下，如何滿足全體學(xué)生的知識需求，調(diào)動所有學(xué)生聽課的興趣，顯然是比較困難的。另外，這門課程的大多數(shù)知識點，在后續(xù)的“物理化學(xué)”“結(jié)構(gòu)化學(xué)”等課程中又會在更深的層次上重復(fù)。如何選擇教學(xué)內(nèi)容，盡量避免不必要的重復(fù)，也是一個突出的難題。

針對這些問題，我在教學(xué)內(nèi)容的選擇中盡可能地做“減法”，突出知識的主干，少講或不講相關(guān)的枝蔓。重點講授最基本的概念、容易混淆的概念和較難理解的概念（如熵、反應(yīng)過渡態(tài)、波粒二重性等），特別發(fā)揮我多年從事科學(xué)研究的經(jīng)驗和優(yōu)勢，強調(diào)在今后從事化學(xué)研究中確實有用的知識。在講授各種重要公式（如Gibbs方程式、化學(xué)反應(yīng)等溫方程式等）時，強調(diào)它們的物理意義，避免復(fù)雜的推導(dǎo)。我曾有機會聆聽過盧嘉錫、唐敖慶、張乾二等老一輩化學(xué)家的學(xué)術(shù)報告與講課，深深體會到好的教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)是深入淺出、化繁為簡。要培養(yǎng)和相信學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考的能力，大部分知識沒必要講解得過細(xì)過繁。

另一方面，我在教學(xué)中注意結(jié)合相關(guān)的科學(xué)研究工作，而且逐年地做“加法”。這樣既能發(fā)揮我個人的優(yōu)勢，而且可以拓展學(xué)生的學(xué)術(shù)視野，明顯提高學(xué)生聽課的興趣乃至專業(yè)興趣，特別能滿足部分基礎(chǔ)較好的學(xué)生的知識需求。如果結(jié)合得好的話，也可以加深學(xué)生對相關(guān)知識內(nèi)容的理解。但是在實際教學(xué)中，任何選擇合適的研究工作內(nèi)容，并能較為自然地與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合起來，既需要較為深厚的科研積累，又需要一定的教學(xué)技巧與經(jīng)驗。我所選擇的科研工作，除了國際科學(xué)前沿的一些重要進(jìn)展以外，也注意介紹我國特別是本系化學(xué)研究的一些突出工作。從實際教學(xué)效果看，有些工作可以結(jié)合得比較貼切，如煤化工研究與熱化學(xué)的結(jié)合，富勒烯等碳簇與雜化軌道、價鍵理論的結(jié)合等，有些工作還是結(jié)合得比較勉強，有些工作則只能在例題中體現(xiàn)。總體上，我個人及研究群體的研究工作結(jié)合得最好，因為自己最為熟悉。我以“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與原子團(tuán)簇”為題，將自己的主要研究方向與課程內(nèi)容結(jié)合，從講解三種化學(xué)鍵與四種晶體結(jié)構(gòu)的基本關(guān)系開始，認(rèn)識原子團(tuán)簇的特殊結(jié)構(gòu)層次及大都具有“懸掛鍵”的結(jié)構(gòu)特性，由此延伸至固體表面特別是納米材料的化學(xué)活性，在對比原子團(tuán)簇與納米材料之后，揭示納米材料的特殊性能是由于尺寸改變而不是結(jié)構(gòu)改變所導(dǎo)致的。我再枚舉原子團(tuán)簇的研究事例，深化對共價鍵理論方法的認(rèn)識。如通過碳簇結(jié)構(gòu)從鏈至環(huán)再至籠的變化，演繹碳原子雜化軌道的變化，進(jìn)而通過雜化軌道方法，推測氮、磷等原子團(tuán)簇的可能結(jié)構(gòu)與應(yīng)用;以簡單的路易斯價鍵理論的“八隅律”，解析了含一個雜原子的鏈狀碳簇負(fù)離子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與成簇碳原子奇偶性的奇妙關(guān)聯(lián)。我曾多次在教師培訓(xùn)班上將該主題作為示范課講授，也給多所學(xué)校的本科生乃至高中生講課，收到較好的效果和反響。因此，教師的科研基礎(chǔ)和水平在教學(xué)工作中還是能夠發(fā)揮作用的。我個人除了需要不斷拓展研究方向和學(xué)術(shù)視野以外，也時時留意國內(nèi)外科研的最新進(jìn)展，在聽取學(xué)術(shù)報告時注意收集適合教學(xué)的范例。

我所講授的是化學(xué)專業(yè)本科生的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，自然也是最淺顯的一門課程。但是我在講課時反復(fù)向?qū)W生強調(diào)并以實例說明，這門課的每一個知識點，不僅是化學(xué)學(xué)科知識的基石，而且只要今后從事化學(xué)及相關(guān)工作，都能發(fā)揮重要的作用。如在化學(xué)反應(yīng)以及化工產(chǎn)業(yè)中最為重要的催化反應(yīng)，大多與配位化學(xué)有關(guān)，而配位化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)上就是酸堿理論中的路易斯酸堿反應(yīng)。我在講授相關(guān)知識時提到，清華大學(xué)李亞棟院士在合成貴金屬與賤金屬的納米合金時，發(fā)現(xiàn)它們的組成與兩種金屬電負(fù)性差的關(guān)系，并加以應(yīng)用和推廣;復(fù)旦大學(xué)趙東元院士在設(shè)計合成介孔材料時，發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用了“酸堿對原理”。這些研究成果都來自于這門課程的知識。

不少教師認(rèn)為教學(xué)占用了科研的時間和精力，因此把教學(xué)工作作為負(fù)擔(dān)，不樂意承擔(dān)基礎(chǔ)課的教學(xué)任務(wù)，不愿意在教學(xué)中投入較多的精力。而我在教學(xué)過程中切身感受到教學(xué)對科研的促進(jìn)作用：如果認(rèn)真地想將課上好，就一定會加深對課程相關(guān)的基本概念的認(rèn)識，進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，從而有效地提高自己的科研水平。我的主要研究方向是原子團(tuán)簇科學(xué)，但是國內(nèi)外科學(xué)界對原子團(tuán)簇的定義一直缺乏共識。我在講授“化學(xué)鍵與物質(zhì)結(jié)構(gòu)”一章的內(nèi)容時，逐步形成了自己的觀點，提出了關(guān)于原子團(tuán)簇的明確定義，澄清了科學(xué)界的一些混亂的概念，引導(dǎo)了該領(lǐng)域研究的發(fā)展。我在講授了課程中關(guān)于化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)的知識后，才意識到當(dāng)前十分熱門的“光催化”反應(yīng)，并非化學(xué)動力學(xué)范疇內(nèi)的催化反應(yīng)，因此也不能照搬催化化學(xué)的理論。我講授這門課程已近二十年，但是在每年上課的過程中，都會發(fā)現(xiàn)自己對課程中某些概念或反應(yīng)的認(rèn)識仍然不夠準(zhǔn)確，還需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)和思考，并向其他教師請教或討論。我深深感受到，教學(xué)不僅是教師傳授知識的過程，也是教師不斷自我提高學(xué)術(shù)水平包括研究能力的過程。

我每年給新生上課時，都首先強調(diào)批判性思維方式的培養(yǎng)。明確告訴學(xué)生教材中的內(nèi)容、觀點可能會有錯誤，我講授的內(nèi)容、觀點也肯定會有錯誤，不要迷信教材、迷信教師、迷信權(quán)威;課程指定的教材僅是學(xué)習(xí)的參考書，我不會照本宣科，學(xué)生也完全可以參考其他教材。我在課堂教學(xué)中會亮出個人非共識的學(xué)術(shù)觀點，如認(rèn)為“分子晶體”以外的“原子晶體”“離子晶體”“金屬晶體”都不是由分子組成，絕大多數(shù)無機化合物都是“非分子物質(zhì)”，并且強調(diào)這只是我個人的觀點。我在教學(xué)中也對教材中的某些觀點提出個人不同的意見。如許多教材中將離子極化的影響歸結(jié)為相關(guān)化合物溶解度降低、顏色加深的規(guī)律性變化，我對此并不贊同，在講授這些內(nèi)容時發(fā)表了自己的觀點并與同學(xué)討論。與其他教師一樣，我也會遇到回答不出學(xué)生問題的情形。我不會勉強應(yīng)付，而是根據(jù)實際情況，或者實事求是地承認(rèn)自己還不掌握相關(guān)的知識，需要與其他教師討論或?qū)W習(xí)后才能解答;或者說明相關(guān)的科學(xué)問題尚未解決，鼓勵學(xué)生深入探究的精神。

我的教學(xué)方式一直以板書為主，雖然這是一種落后的教學(xué)方式，也比較辛苦，但是能夠使學(xué)生記好筆記，感受演繹知識的過程。我在課堂教學(xué)中，盡可能先提出問題，吸引學(xué)生搶先回答，實現(xiàn)師生互動。與大多數(shù)教師相比，我在教學(xué)中投入的精力還是偏少，每個學(xué)期結(jié)束后，留下的更多是經(jīng)驗和遺憾。當(dāng)年自己還是學(xué)生時，老一輩教師教學(xué)的敬業(yè)精神和激情，一直是我學(xué)習(xí)的榜樣，也希望能夠傳承下去。

教學(xué)是我職業(yè)生涯中最有成就感的工作。能夠與年輕的學(xué)生面對面地分享自己掌握的知識，感受他們知識水平的點滴提高，是人生莫大的愉悅，也是作為教師的莫大幸福。

[責(zé)任編輯：夏魯惠]