【我的大学课堂】一片新意在教学——我的“普通化学”课

【编者按】课堂是大学教学活动的重要场所,无论是严谨求实不断创新的教学方法,还是教学相长充满活力的课堂氛围,都有利于激发学生的创新思维能力。本网开辟的【我的大学课堂】专题,由北大学生介绍自己亲历的大学课堂,通过他们的视角,来展现北大多元、开放、丰富多彩的课堂文化及能给学生带来思考和创新启迪的任课教师的风采。

隆冬腊月,生命科学学院“普通化学”期末考试后,每位同学都收到了一份特别的新年礼物——科普读物《相同与不同》。扉页上书一行小字:祝学业有成,署名“王炳武”。

说起王老师与他开设的普通化学课,生科的大一新生多半会提及“一月一测”的辛酸史。但严格考核制度并没有浇灭学生对王老师的爱,是王老师在教学中处处播撒下的新意,让一门专业基础课萌生出不尽魅力与勃勃生机。

王炳武老师特别强调学习科学史的重要性。他常引用著名化学家傅鹰的一句话:“化学给人以知识,化学史给人以智慧”。王老师认为,呈现在教科书上的知识、理论都是“静态的”,只有通过对科学史的阅读才能还原那些知识的“动态生成过程”,真正欣赏到化学史上一次次智慧的高峰,进而有所悟,有所得。

近代自然科学发展迅猛,很多开创性的工作在百年甚至几十年后看来就已经显得平淡无奇,甚至可能是不完全对的。如何引导学生透过知识表面领悟前辈大师的思维方法成为教学中一个难点。对此,王炳武老师鼓励学生要真正“读懂”前人的工作。所谓读懂,是指要结合当时的历史背景,留心关注前人如何打破局限,作出创造性成果。局限一般有三层:实验技术手段;科学知识储备;主流的思想观念。这三层是层层递进的关系,一层比一层难以突破,尤其是最后者。“然而一旦突破了,一段时间后人们又觉得新的思想观念合情合理,便不再觉之神奇,”王老师认为这实在是件可悲的事,“细想一下,他们改变的是人类认知世界的方式,贡献如此之大却易被忽视。”因此,王老师认为,“读懂”前辈大师的好,是普通化学课重要任务之一。

为了激发同学对科学史的兴趣,在正常大课之余,王老师还特别增加了两周一次的“量子化学史普及晚课”。在这里,学生们听他讲量子力学基本公设,讲海森堡和狄拉克,听老师“指点江山”,臧否风流人物——书本上那些复杂公式背后的故事,成为了理解公式本身的最好注释。

作为基础课中的主干基础课,普通化学的课程覆盖面很广,但课程设置的初衷仅仅是使学生对物理化学、结构化学有大致了解,二者也都会有相应的高阶课程,供学生深入学习。这就带来一个问题:仅凭大一新生的知识背景,很多问题是弄不透彻的,甚至有些高度定量化的理论,由于缺乏相关的数学知识而根本读不懂。比如分子轨道理论,需要大量的数学与量子力学知识基础才能真正“玩转”,大一新生完全不具备这样的能力。王炳武老师对这类问题的处理可谓别具特色——可以不知道理论具体讲了什么,但必须知道它的核心化学思想是什么,它比之前的理论进步在何处,在整个理论框架系统中它又处在什么地位。“分子轨道的核心思想即离域:把分子看成一个整体,其中电子不再从属于某一个原子,而是在整个分子势场内运动,这是它与之前价键理论的最大区别。而反映同样思想的还有共振论,只是共振论缺乏完善的定量表达,而分子轨道理论依托量子力学的成果可以非常自然地用数学语言刻画。当然,这还依赖于它将分子轨道视为原子轨道的线性组合,线性同样是关键词。如果是非线性的,其形式将复杂得多。”寥寥几句话,便使学生们对这种复杂理论有了初步却立体的认识。

除了在教学内容上的大胆尝试,教学形式上王炳武老师也别有一番用心。他特别希望打破传统的灌输式教学,主张“课堂是互动的平台,课下亦应存在互动的平台”。每次课上他都会设置几个讨论问题,没有标准答案,同学们从不同角度各抒己见,大家都受益匪浅。远不止课堂,互动还体现在普通化学这门课程的方方面面:每堂课幻灯片结束放映时会跳出一行字“欢迎课下交流、讨论”;“一月一测”的考核制度使教师能够即时得到来自学生的反馈,以对教学内容、方法进行必要的调整;而更加体现“互动教学理念”的是两月一次的小型座谈会:除了几十名学生和教师团队,老师还会请来一些化学学院老一辈教学工作者,大家畅所欲言,围绕普通化学课程的教学展开激烈讨论。正是在这里,王炳武老师了解到了一些课堂和测验所不能反馈的信息。

这样用心地布置课程体系,源自老师对学生深深的关爱。即使课程结束了,关爱也没有停止。

“之所以选这本书送给同学们,是因为它说的是化学,讲的是故事,更深层却还蕴含着哲学。读一读这本书,或许大家不仅仅将看到分子世界,还可能有幸走进霍夫曼的心灵世界,看看这位天才化学家到底想了些什么,又是如何想的,以至于科学、哲学、艺术能够在他的笔下如此神奇地水乳交融。”这是王老师对于新年礼物的注解。也相信2012年这份期末考试后的新年礼物,每位生科的大一新生都不会忘记。而同样珍藏的,是王老师的背影,以及那些关于普通化学课程的美好记忆。

编辑:拉丁

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