張兵兵 蘇海全 蘇越

[摘 要]根據(jù)教學設(shè)計特點、課程特色內(nèi)容以及教學途徑方法三方面論述了“化學百年與人類文明”通識課程的建設(shè)情況。以諾貝爾化學獎為主線，介紹化學學科的重大事件、重要發(fā)現(xiàn)和重要發(fā)明，深入闡述化學與現(xiàn)代人類文明密不可分的關(guān)系，培養(yǎng)和提高學生推理、比較、辨析和深入思考的科學素養(yǎng)與能力。這不僅廣泛、全面地反映了百年來化學學科的發(fā)展，也使學生了解世界杰出化學家和化學領(lǐng)域的科學研究以及對人類文明和社會進步的重大貢獻，并從中得到啟迪。

[關(guān)鍵詞]化學;通識教育;諾貝爾獎;科學素養(yǎng)

[基金項目]2016年內(nèi)蒙古大學通識教育選修課程建設(shè)項目“化學百年與人類文明”（11600-1211213088）

[作者簡介]張兵兵（1983—），男，內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)人，博士，內(nèi)蒙古大學化學化工學院講師，主要從事非金屬礦物材料研究;蘇海全（1961—），男，內(nèi)蒙古和林人，博士，內(nèi)蒙古大學化學化工學院教授、博導(dǎo)，主要從事稀土材料及能源催化研究;蘇 越（1988—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，博士，內(nèi)蒙古大學生態(tài)與環(huán)境學院講師，主要從事稀土材料研究。

[中圖分類號] G642[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）45-0-02[收稿日期] 2020-04-13

內(nèi)蒙古大學于2014年秋季學期開始在本科所有年級實施新的通識教育選修課程體系，將全校通識教育選修課程分為人文修養(yǎng)與藝術(shù)鑒賞、社會發(fā)展與文化理解、哲學思維與人生領(lǐng)悟、教學方法與自然認識、工程技術(shù)與科技創(chuàng)新五個模塊。從教學設(shè)計特點、課程特色內(nèi)容以及教學途徑方法三方面論述該課程的建設(shè)情況。

一、課程教學設(shè)計

“化學百年與人類文明”通識課程設(shè)計以諾貝爾化學獎為主線，包括諾貝爾獎的設(shè)立、拾零和化學獎獲得者的生平事跡，尤其是他們的研究成果和思路，通過生動的故事多角度呈現(xiàn)化學家們的科學精神。課程在注重科學素養(yǎng)教育的同時，更加注重人文精神的教育，關(guān)注學生科學精神與價值觀的教育，欣賞化學對社會發(fā)展的貢獻，傳播化學在人類文明中扮演的重要角色，樹立實事求是的世界觀和獨立思考的科學態(tài)度，樹立為民族復(fù)興而努力、追求文明和進步的責任感和使命感。本課程以非化學專業(yè)的本科生為授課對象，力求有論有史、有人有事、有聲有色。

二、課程特色內(nèi)容

縱觀百年來諾貝爾化學獎其授獎范圍幾乎包括了現(xiàn)代化學研究的主要領(lǐng)域，如何將這些內(nèi)容合理編排，既讓學生聽得津津有味又要面面俱到，“化學百年與人類文明”通識課程的課程大綱按照專題的形式展開，努力做到每一講選擇一個富有吸引力的主題，把學生吸引到課堂上來，找準學生感興趣的話題和授課載體是開設(shè)本通識課程的前提[1]。以歷史的或者人文的脈絡(luò)和視角將該主題下科學家們的生平事跡，以及他們的研究成果、研究思路和科學精神，通過生動的故事多角度呈現(xiàn)，因此“化學百年與人類文明”是自然科學與人文精神相互融合的一門課程。下面介紹部分代表性的專題課程。

（一）分子建筑師—從李比希、凱庫勒、范特霍夫到鮑林

化學是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及其性能的自然科學，其研究特點是研究和創(chuàng)造分子并探究其結(jié)構(gòu)。德國化學家李比希在前人工作的基礎(chǔ)上他把碳氫分析發(fā)展成為精確的定量分析技術(shù)，做過大量的有機化合物的準確分析，發(fā)現(xiàn)了同分異構(gòu)現(xiàn)象，拉開了對分子結(jié)構(gòu)認識的序幕。根據(jù)統(tǒng)計1960年以前的60位諾貝爾化學獎獲得者有44位出自李比希門下。1858年李比希的學生凱庫勒提出了有機化合物的結(jié)構(gòu)和變化，奠定了芳香族化合物結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)。1865年進而提出芳香族化合物中苯環(huán)六個碳原子是由單鍵與雙鍵交替相連的結(jié)構(gòu)，苯環(huán)結(jié)構(gòu)的提出在理論上促進了化學理論的進一步發(fā)展、應(yīng)用上催生了化學工業(yè)的建立。凱庫勒的學生范特霍夫于1875年發(fā)表了《空間的化學》并提出了“不對稱碳原子”的概念，將對分子結(jié)構(gòu)的研究從平面中解脫出來。范特霍夫在化學動力學和滲透壓方面的研究取得了累累碩果，于1901年成為世界上首位諾貝爾化學獎的獲得者[2]。

在對原子是如何結(jié)合形成具有獨特結(jié)構(gòu)的分子研究方面，現(xiàn)代化學奠基人之一—鮑林開創(chuàng)了用量子力學方法解決化學鍵問題的先河，創(chuàng)造性地提出了價鍵理論、雜化軌道理論等，這些概念的應(yīng)用對現(xiàn)代化學的發(fā)展有巨大意義。

（二）有機合成—健康保護神

長久以來人類社會對抗疾病只能聽天由命或者依靠經(jīng)驗，而化學合成藥物的出現(xiàn)治愈了許多不治之癥，并顯著改善了患者生活質(zhì)量。歷史上最早的合成藥物磺胺類抗生素來自染料工業(yè)。多馬克從這些染料中篩出第一類抗生素—磺胺，因此獲得1939年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。1929年英國生物化學家弗萊明偶然發(fā)現(xiàn)青霉菌培養(yǎng)物的無細胞提取物有顯著的抗細菌作用。1945年，成功提取并推廣青霉素應(yīng)用的英國人弗洛里和德國人錢恩與弗萊明同獲諾貝爾生理學與醫(yī)學獎。英國人霍奇金用X射線衍射法準確測定出青霉素和維生素B12兩種藥物的分子結(jié)構(gòu)，推動了一系列抗生素和維生素的化學合成，因此霍奇金摘取了1964年諾貝爾化學獎桂冠。

“現(xiàn)代有機合成之父”伍德沃德一生中完成了眾多令人矚目的復(fù)雜天然產(chǎn)物全合成，如奎寧、利血平、秋水仙堿、維生素B12等，因在有機合成特別是復(fù)雜天然產(chǎn)物全合成領(lǐng)域的成就榮獲1965年諾貝爾化學獎。1990年諾貝爾化學獎獲得者美國化學家科里創(chuàng)造性地提出“逆合成分析法”，將復(fù)雜有機合成工作變成高深技巧與嚴格思維完美結(jié)合的邏輯藝術(shù)。野依良治因開發(fā)出了性能優(yōu)異的手性催化劑用于手性催化氫化反應(yīng)研究而獲得2001年諾貝爾化學獎。

（三）從天然到合成—神奇的有機高分子

如今，有機高分子材料作為促使人類告別天然材料時代的合成材料之一對構(gòu)建現(xiàn)代社會意義重大。在高分子領(lǐng)域，高分子化學之父施陶丁格貢獻極大。施陶丁格極具開拓創(chuàng)新的精神，創(chuàng)造性提出了“聚合反應(yīng)”的概念并定義了“高分子”，即單獨的重復(fù)單元通過共價鍵結(jié)合形成具有高分子量的大分子。施陶丁格因建立高分子科學獲得了1953年諾貝爾化學獎。齊格勒和納塔發(fā)現(xiàn)由四氯化鈦—三乙基鋁組成的催化劑進行聚合反應(yīng)可以成功獲得性能良好的等規(guī)聚合物和共聚物等規(guī)化聚合是高分子化學發(fā)展過程中具有里程碑意義的進步。因其對塑料、人造橡膠領(lǐng)域內(nèi)高分子物質(zhì)的合成與結(jié)構(gòu)研究所做出突出貢獻，獲得了1963年諾貝爾化學獎。弗洛里對于聚合物的形成過程及其本體和在溶液中的性質(zhì)進行了長期廣泛深入的研究，1974年度因其“大分子物理化學實驗和理論兩方面做出了根本性的貢獻”而獲諾貝爾化學獎。[3]

三、課程教學方法

“化學百年與人類文明”通識課程采取視頻、圖片、專題討論等靈活多變的教學方式進行。本課程以圖文并茂的形式展示化學領(lǐng)域最重要的發(fā)現(xiàn)發(fā)明，展現(xiàn)百年來化學最輝煌的成就及其對人類文明所給予的巨大推動作用。以科學家的感人事跡激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的批判性思維，塑造學生的獨立探索和自由創(chuàng)新精神。課程教授時努力找準切入點，拉近學生與諾貝爾獎的距離;找準關(guān)注點，感受科學家用于求真、不畏險阻的高尚品質(zhì);找準激勵點，激發(fā)學生努力學習科學的意志。

四、結(jié)語

“化學百年與人類文明”通識課程將諾貝爾獎引入大學通識課堂，介紹相關(guān)諾貝爾化學獎獲得者的生平事跡和杰出貢獻，不僅僅是為了培養(yǎng)諾貝爾獎得主的崇拜者，更是為提高學生主動學習的主觀能動性，促進學生創(chuàng)新能力、批判精神的發(fā)展，培養(yǎng)具有獨立自由精神和使命感的創(chuàng)新人才，培養(yǎng)學生善于發(fā)現(xiàn)問題的能力并能夠找到解決問題的途徑和方法，從而真正提升他們的科學素養(yǎng)，達到教授科學、欣賞科學、傳播科學的目的。

參考文獻

[1]張霄，于婧，丁邦平.百年諾貝爾化學獎研究成果嬗變對我國化學教學的啟示[J].化學教育，2016，37（16）：77-81.

[2]付炎，王于方，李力更，等.天然藥物化學史話：天然產(chǎn)物研究與諾貝爾獎[J].中草藥，2016，47（21）：3749-3764.

[3]韓杰.諾貝爾化學獎與生物專業(yè)有機化學教材內(nèi)容相關(guān)性分析[J].大學化學，2016，31（5）：36-43.

Practical Study on the Course in One Hundred Years of Chemistry and Human Civilization

in Colleges and Universities

ZHANG Bing-bing， SU Hai-quan， SU Yue

（College of Chemistry and Chemical Engineering， Inner Mongolia University， Hohhot，

Inner Mongolia 010021， China）

Abstract： According to the characteristics of teaching design， the characteristic contents of the curriculum and the teaching methods， this paper discusses the construction of the general education course of One Hundred Years of Chemistry and Human Civilization. Taking the Nobel Prize in chemistry as the main line， it introduces the major events， discoveries and inventions in chemistry， and elaborates the inseparable relationship between chemistry and modern human civilization， so as to cultivate and improve students' scientific literacy and ability of reasoning， comparison， discrimination and in-depth thinking. This not only extensively and comprehensively reflects the development of chemistry discipline in the past century， but also enables students to understand the world's outstanding chemists and scientific research in the field of chemistry， as well as their significant contributions to human civilization and social progress， and get enlightenment from it.

Key words： chemistry; general education; Nobel Prize; scientific literacy