化學(xué)史在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用與思考*

歐金花，顏嬌嬌，劉宏偉，吳錦楊，胡波年

(湖南工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

科學(xué)本質(zhì)觀一直是大學(xué)生教育中的核心素養(yǎng)，人類很早就開始了科學(xué)本質(zhì)的思考，對(duì)其內(nèi)涵的探討也早已開始研究，教育學(xué)家、哲學(xué)家、科學(xué)家等都在積極探索科學(xué)本質(zhì)的內(nèi)涵[1]。化學(xué)史是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史，在其中包涵了很多的科學(xué)本質(zhì)，前人科學(xué)家在科學(xué)研究中從提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、突破問題中提煉了科學(xué)的本質(zhì)，在我們的教學(xué)中引入化學(xué)史的講解，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生能自發(fā)的去探究問題，在學(xué)習(xí)中獲得樂趣[2-3]。

近年來(lái)，“課程思政概念”的提出使得教育回歸了本來(lái)的初心，教書與育人齊頭并進(jìn)，這已是目前專業(yè)課程教學(xué)改革的重要的內(nèi)容之一[3-4]。筆者長(zhǎng)期從事有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，深感在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解過程中，引入化學(xué)史中的名家名言、名人故事對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的巨大幫助，其不僅可集中學(xué)生的注意力，還可引導(dǎo)學(xué)生去思索名人在科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中為什么如此設(shè)計(jì)，感受前人的智慧，極大的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 化學(xué)史引入《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)的意義

1.1 培養(yǎng)正確的愛國(guó)主義觀念

加強(qiáng)高校學(xué)生的愛國(guó)主義情懷是高校教師的教學(xué)目的之一，中華民族幾千年光輝文明歷史為我們提供豐富的愛國(guó)主義教育素材。在祖國(guó)豐富的文化寶庫(kù)中，古代化學(xué)和化學(xué)工藝有著悠久的歷史和卓越的成就，在整個(gè)世界文明的發(fā)展中也是不可或缺的重要篇章。在全世界的化學(xué)史化展過程中，我們的先人也有著很多步伐曾處于當(dāng)時(shí)世界的領(lǐng)導(dǎo)地位。比如我國(guó)古代的有機(jī)化學(xué)工藝，西漢時(shí)期發(fā)明的造紙術(shù)、火藥，在唐朝出現(xiàn)了釀酒、染色等，都證明了中國(guó)無(wú)愧于四大文明古國(guó)之一的稱號(hào)，對(duì)人類的文明發(fā)展做出了非比尋常的貢獻(xiàn)。在近代，我們有所落后，但也有一些老一輩科學(xué)家的一些成果也達(dá)到了當(dāng)時(shí)世界的先進(jìn)水平。新中國(guó)成立后，有機(jī)化學(xué)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展?？上У氖窃诂F(xiàn)代有機(jī)化學(xué)教科書中很難找到介紹我國(guó)科學(xué)家成就的實(shí)例，這難免讓學(xué)生產(chǎn)生中華民族比較落后的觀念而產(chǎn)生失落感。為此，我們?cè)诮榻B有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，可注意補(bǔ)充我國(guó)的科學(xué)成就和化學(xué)家。如近代所涌現(xiàn)出的黃鳴龍、侯德榜、莊長(zhǎng)恭等一批化學(xué)家也為世界化學(xué)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，世界第一個(gè)具有生物活性蛋白質(zhì)——牛胰島素、人工合成的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸、世界首次發(fā)現(xiàn)的脫氧核糖核酸新結(jié)構(gòu)等事例如果結(jié)合在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的講解中，可以大大的提升高校大學(xué)生的民族自豪感和自信心，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷，增強(qiáng)學(xué)生報(bào)效祖國(guó)的責(zé)任感，潛移默化形成高尚的思想品德[5]。

1.2 調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

化學(xué)是一門枯燥記憶與有趣實(shí)踐并存的一門科學(xué)，如果是純粹的理論性講解很容易使學(xué)生陷入枯燥無(wú)味，課堂氣氛呆板的境地。偉大的科學(xué)家愛因思坦也曾經(jīng)指出：“興趣是最好的老師”。相關(guān)研究也表明，科學(xué)家能持之以恒的進(jìn)行科學(xué)研究往往是對(duì)科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，同樣，興趣也是學(xué)生學(xué)好化學(xué)的最好老師。在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的講授中，如果僅僅是告訴學(xué)生怎么去操作一個(gè)實(shí)驗(yàn)，那講解的過程是生硬的，枯燥的，也不能激發(fā)學(xué)生自主探索的興趣，如果在此過程中穿插一些有意思的有關(guān)化學(xué)史的故事，這可以極大強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)和自主探索的興趣。例如，在乙酰水楊酸的合成實(shí)驗(yàn)中，介紹它最早是在1853年由法國(guó)科學(xué)家查爾斯·格哈特合成的。在1897年時(shí)，德國(guó)化學(xué)家費(fèi)利克斯·霍夫曼的父親患有嚴(yán)重的風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)并沒有特效藥去進(jìn)行醫(yī)治，因此費(fèi)利克斯·霍夫曼在前人的基礎(chǔ)上重新研究了乙酰水楊酸的合成方法，并擁有了第一個(gè)人工合成乙酰水楊酸的專利，并使用合成的藥品對(duì)其父親進(jìn)行了醫(yī)治，取得了極好的療效。在1899年乙酰水楊酸被投入市場(chǎng)，直至今天還在發(fā)揮它的作用，在心臟病、中風(fēng)、結(jié)腸癌等方面取得了不俗的效果[6]。又如在咖啡因的提取實(shí)驗(yàn)中，可以介紹我國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者屠呦呦的故事。1969年，屠呦呦同志在中國(guó)中醫(yī)研究院接受抗瘧藥的研究任務(wù)，他們首先收集整理了歷代的醫(yī)學(xué)典籍、本草、民間藥方，編寫了以640種藥物為主的《抗瘧單驗(yàn)方集》，又對(duì)200多種中藥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，歷經(jīng)了380多次失敗，不斷的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，終于在1971年從青蒿中提取出了青蒿素，是一款“高效、速效、低毒”的新結(jié)構(gòu)類型抗瘧藥，對(duì)各型瘧疾特別是抗性瘧有特效作用。讓學(xué)生感同身受，和歷史上的、現(xiàn)代的偉大化學(xué)家一起經(jīng)歷當(dāng)時(shí)對(duì)父親病痛的無(wú)措，立志研發(fā)藥物治療父親，成功之后的極致喜悅，不斷失敗，不斷孜孜以求的攀登精神，使學(xué)生品嘗到科學(xué)研究中的樂趣，這無(wú)疑可以喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而自主、自發(fā)、創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)和研究化學(xué)。

1.3 啟迪和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和方法

在人類的歷史進(jìn)程中，化學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明無(wú)處不閃爍著化學(xué)工作者的智慧之光，它滿滿的包含著失誤與艱辛，充滿了活力與智慧。靈感、形象、抽象思維交織出化學(xué)的智慧殿堂，從而推動(dòng)了化學(xué)科學(xué)的不斷前行，這就是科學(xué)思維的發(fā)展史[7-8]。因此，化學(xué)教學(xué)的任務(wù)不僅在于知識(shí)的傳遞，更重要的是向高校學(xué)生深刻揭示化學(xué)科學(xué)知識(shí)中蘊(yùn)含的化學(xué)科學(xué)家的科學(xué)思維。近代我國(guó)化學(xué)家黃鳴龍?jiān)菏渴且晃粐?guó)際著名的有機(jī)化學(xué)家，中國(guó)甾族激素藥物工業(yè)奠基人，黃鳴龍?jiān)菏吭赪olff-Kishner還原反應(yīng)中做出了突出性的貢獻(xiàn)，國(guó)際上稱之為黃鳴龍還原法。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)苯胺的制備是一個(gè)還原反應(yīng)，我們?cè)诮榻B還原反應(yīng)的過程中，可介紹黃鳴龍?jiān)菏繌囊淮螌?shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)反應(yīng)瓶塞未塞緊導(dǎo)致漏氣，但是最后的結(jié)果顯示，收率反而提高，針對(duì)這一異?，F(xiàn)象，黃院士通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，不斷的改進(jìn)反應(yīng)的方法，將Wolff-Kishner還原反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間從100 h縮短至3～4 h，最終收率從50%左右提高到了90%左右。這樣的事例介紹可以使學(xué)生從化學(xué)家的失敗和成果中獲得啟示，并通過訓(xùn)練形成科學(xué)思維和方法。

2 以名人故事、名人名言為切入點(diǎn)，推進(jìn)學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的課程思政建設(shè)

2.1 促進(jìn)學(xué)生自主探索，增強(qiáng)專業(yè)人文底蘊(yùn)

學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)是課程思政建設(shè)的指導(dǎo)思想。有機(jī)化學(xué)理論課程的學(xué)習(xí)相對(duì)比較枯燥，一些有機(jī)反應(yīng)背后的名人名言、名人故事更加的生動(dòng)有趣。如作者在安息香縮合反應(yīng)的講解中，就引入了化學(xué)家維勒的故事。維勒最著名的就是他人工合成了尿素，打破了有機(jī)化合物的生命力學(xué)說(shuō)。在他上大學(xué)時(shí)，他很快就把宿舍變成了不折不扣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，有一天晚上，在他制得硫氰酸汞后就去睡覺了，但是年輕的維勒根本睡不著，他又起床開始了實(shí)驗(yàn)，將部分硫氰酸汞放在瓦片上并在炭火上加熱，不一會(huì)粉未的顏色由白變黃且分散開，體積也膨脹起來(lái)，最后得到一塊不流動(dòng)的黃色物質(zhì)。后來(lái)，他將這個(gè)分解反應(yīng)寫下來(lái)，發(fā)表了硫氰酸汞如何發(fā)生熱分解反應(yīng)的論文，得到了當(dāng)時(shí)的大科學(xué)家貝采利烏斯的贊賞。作者還以此為切入點(diǎn)，就乙酰水楊酸的合成實(shí)驗(yàn)分組指定若干學(xué)生搜索查詢相關(guān)的背景資料，旨在提升理工科人才的專業(yè)文化底蘊(yùn)，開拓學(xué)生的視野、積淀學(xué)生專業(yè)文化底蘊(yùn)。作者以乙酰水楊酸反應(yīng)拋磚引玉，學(xué)生在搜索查詢相關(guān)背景資料的過程中，發(fā)現(xiàn)除了水楊酸乙?；酝?，還有乙酰胺、乙酰肼等反應(yīng)，這些反應(yīng)不僅引起了他們的關(guān)注還極大的激起了他們的求知欲，由被動(dòng)的完成作業(yè)變成了自主探索學(xué)習(xí)乙酰化反應(yīng)，并分門別類進(jìn)行整理，最后各小組以PPT匯報(bào)的形式和大家分享了學(xué)習(xí)成果，取得了良好的效果。

2.2 因勢(shì)利導(dǎo)，立德樹人

在有機(jī)化學(xué)方面，近代以來(lái)中國(guó)也涌現(xiàn)出了一大批如楊石先、莊長(zhǎng)恭、袁翰青、黃耀曾、袁承業(yè)、陸熙炎、吳養(yǎng)潔等在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中建功立業(yè)的偉大科學(xué)家。楊石先主要研究農(nóng)藥和元素有機(jī)化學(xué)，并長(zhǎng)期從事化學(xué)教育，創(chuàng)建了南開大學(xué)元素有機(jī)化學(xué)研究所，系統(tǒng)研究有機(jī)磷殺蟲劑、殺菌劑、除草劑及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等高效農(nóng)藥，系統(tǒng)地研究了磷有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系，20世紀(jì)80年代初在南開大學(xué)創(chuàng)建分子生物研究所，開始探索化學(xué)與生物學(xué)的交叉點(diǎn)。莊長(zhǎng)恭主要從事有機(jī)合成和天然產(chǎn)物的研究，在甾體化合物合成與天然有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的研究中作出重要貢獻(xiàn)。他從麥角甾烷的鉻酸氧化產(chǎn)物中分離出失碳異膽酸，并將已知結(jié)構(gòu)的異膽酸降解成為失碳異膽酸進(jìn)行比較，有力地推動(dòng)了中國(guó)有機(jī)合成化學(xué)的發(fā)展。袁翰青長(zhǎng)期從事有機(jī)化學(xué)研究、中國(guó)化學(xué)史研究以及科技情報(bào)研究的領(lǐng)導(dǎo)和組織工作。發(fā)現(xiàn)了聯(lián)苯衍生物的變旋作用，在立體化學(xué)和異構(gòu)現(xiàn)象研究、中國(guó)化學(xué)史研究、普及科學(xué)知識(shí)及繁榮科技情報(bào)事業(yè)等工作中做出了重要的貢獻(xiàn)。黃耀曾是我國(guó)有機(jī)氟化學(xué)的先驅(qū)者，是我國(guó)金屬有機(jī)化學(xué)的開拓者。他領(lǐng)導(dǎo)研究有機(jī)汞種子殺菌劑——西力生，并在沈陽(yáng)農(nóng)藥廠投產(chǎn)。20世紀(jì)50年代末，從事國(guó)防研究，與其他合作者投入氟塑料、元素氟氟化的研制，開展氟表面活性劑、新型炸藥等的研究工作，解決了核武器試制中急需的高爆速塑料粘結(jié)炸藥的研制，并組織批量生產(chǎn)。袁承業(yè)先生長(zhǎng)期從事萃取劑化學(xué)和有機(jī)磷化學(xué)研究，是中國(guó)萃取劑化學(xué)研究的奠基人之一。他建立并領(lǐng)導(dǎo)了核燃料萃取劑研究組，解決了中國(guó)國(guó)防工業(yè)的急需；20世紀(jì)70年代他結(jié)合中國(guó)有色金屬的綜合利用研制成功分離稀土及鈷鎳的多種萃取劑，為祖國(guó)做出了重要的貢獻(xiàn)。陸熙炎先生在20世紀(jì)50年代從事鏈霉素的研究，在國(guó)內(nèi)首先分離純化制得鹽酸鏈霉素氯化鈣復(fù)鹽結(jié)晶。60年代初參加了牛胰島素A鏈全合成的早期工作，此后參與研制成功光學(xué)儀器防霉劑SF-501，又在鈾萃取劑P-204工業(yè)合成方法研究并獲得成功，為中國(guó)原子能工業(yè)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。吳養(yǎng)潔先生也是通過多年的不懈努力終于研制成功高效、低毒、低殘留農(nóng)藥西維因的中間體——甲萘酚。通過這些故事的講述，既避免了不受學(xué)生歡迎的正面說(shuō)教，又教育了學(xué)生，以先輩為榜樣，培養(yǎng)高尚的品格。

2.3 名人名言、名人故事背后的教育與思考

教師在教學(xué)過程中應(yīng)該將名人名言、名人故事與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合去進(jìn)行剖析與引導(dǎo)，讓學(xué)生自主、自覺地將正確的科學(xué)思維融入日常的學(xué)習(xí)中。從古代的造紙術(shù)、火藥、釀灑、染色等到現(xiàn)在黃鳴龍的還原、屠呦呦的青蒿素，他們的成功是矛盾的普遍性與特殊性原理在方法論上的應(yīng)用?？茖W(xué)工作者們從一個(gè)個(gè)具體的化合物、微小的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，進(jìn)而提出新的知識(shí)點(diǎn)，讓我們看到了逐步遞進(jìn)在科學(xué)研究中的重要性。當(dāng)然，在引入化學(xué)史的教學(xué)過程中，我們同樣要準(zhǔn)確掌握好“度”的問題，避免過猶不及，弄巧成拙，在講授時(shí)要具體問題具體分析。

3 結(jié) 語(yǔ)

在一定程度上，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門基于人的創(chuàng)造力與創(chuàng)新精神而保持持續(xù)發(fā)展的特色學(xué)科，有賴于巨人的肩膀，層出不窮的新試劑、新反應(yīng)、新理論的提出，短短200年間，有機(jī)化學(xué)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。因此，在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，我們不僅要教會(huì)學(xué)生怎么做，更重是要教會(huì)學(xué)生它是怎么來(lái)的，為什么這么做。在教學(xué)過程中開展育人教育，培養(yǎng)學(xué)生的核心專業(yè)素養(yǎng)與人文底蘊(yùn)，成為為祖國(guó)發(fā)展貢獻(xiàn)聰明才智的全面復(fù)合型人才。