浅谈诺贝尔奖在工程化学教学中的应用

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  【摘要】诺贝尔奖自从设立以来,已经经过了一百多年的历史,为各学科的发展做出了巨大的贡献。本文从化学教学的角度出发,从德育、环保、教学内容,教学方法等多个方面,通过案例解析,把诺贝尔化学奖和工程化学教学结合起来,丰富了教学内容,拓展了学生的视野,对优化工程化学教学起到了促进的作用。
  【关键词】诺贝尔奖;工程化学;教学内容;教学方法
  从1901年至今,每一次诺贝尔化学奖的获得,都标志着化学史上的一个新的里程碑[1]。诺贝尔奖对人类的发展进步起到了不可磨灭的作用,它记录了20世纪的重大科学成就,人们在享受着今天的科学技术带给我们的方便的同时,也不应忘记各位诺贝尔奖获得者为我们所做出的巨大贡献[2]。
  1.使学生深入了解历史知识,加强学生的德育教育。
  人类的历史就是求生求存求发展的历史,就是不断探索与创新的历史.从诺贝尔奖的创始人诺贝尔到第一位两次获得诺贝尔奖的女性科学家居里夫人[3-4];通过对历史知识的学习,使学生深刻的体会到,要想在某一领域获得成功,一方面要有扎实的基础知识与科学素养,另一方面要抓住适当的机遇。我们的祖国有着五千年的优秀的文化,虽曾有三位科学家获得过诺贝尔奖[5,6],但离真正的诺贝尔奖仍有距离,为了向诺贝尔奖冲击,中国须培养顶尖人才,在日常教学中通过努力学习,掌握精深的科学知识、人文素养和坚定的意志品质去迎接未来的挑战。
  2. 拓展教学内容、改进教学方法
  在诺贝尔奖的得奖中,很大一部分与工程化学知识有关,在课堂教学中,把一些经典的诺贝尔奖的案例和工程化学的日常教学结合起来,拓宽课堂容量的同时又可以激发学生的学习兴趣,收到了良好的教学效果。
  (教学案例1)富勒烯
  英国化学家哈罗德.克罗托、美国化学家理查德.斯莫利和罗伯特.科尔因发现具有特殊结构的C60而获共享1996年诺贝尔化学奖[7]。富勒烯的案例可应用于芳烃的教学,通过本案例的教学,对本章的知识点进行升华和扩充。介绍通过足球稀的发现,科学家走向了研究对称性笼状结构的研究时代。讲解进年来化学界研究的热点问题——碳纳米管的相关知识及其在超导、磁性、光学、催化、材料等方面的知识。
  (教学案例2)石墨烯
  2010年的诺贝尔物理学奖授予了英国科学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是目前世界上最薄的材料,只有一个原子厚,被认为可以引发电子工业革命的新发明[8]。此部分知识可以运用于“物质的化学组成”知识的讲解,在对比介绍金刚石、石墨、足球稀的知识的同时,可以作为增大前沿化学信息传授给学生,进而达到拓展学生知识面的目的。
  (教学案例3)药物手性分子的研究
  美国化学家威廉.诺尔斯和巴里.夏普莱斯、日本化学家野依良治共同因研究不对称催化剂而获得了2001年诺贝尔化学奖。实验室正常条件下合成的物质例如氨基酸会产生R型和S型两种结构的混合物个50%,即外消旋体[9]。而构成药物分子的两种对映体中通常只有中组分对病情起作用,另一种很可能有毒副作用。本案例可以应用于对映体的讲解,通过鲜活生动的事例的学习,学生很容易掌握对映体的相关知识。
  3. 增强环保理念,建立可持续发展的理念
  化学是一把双刃剑,给人类造福的同时也对环境产生的破坏也不容忽视。而诺贝尔奖作为科学领域的最高荣誉也有一些失误。
  (教学案例4)DDT的发明
  瑞士化学家米勒因发明剧毒有机氯杀虫剂DDT而获得了1948年的诺贝尔医学奖。DDT是一种十分有效的杀虫剂,可以显著的减少虫媒病的发生[10]。但杀虫的同时还杀灭其他生物,进入食物链,物质循环,对环境的破坏是极度可怕的。直到1997年,瑞典卡罗林斯卡医学院的评委会才公开表示,为1948年的诺贝尔医学奖授予DDT的发明者而感到羞耻。
  (教学案例5)拯救臭氧层
  荷兰大气学家鲍尔.克鲁岑、美籍化学家迈罗.莫利纳和美国化学家歇伍得.罗兰因研究臭氧层的破坏而共同获得1995年的诺贝尔化学奖[11]。臭氧层破换的元凶是氟氯烃类化合物,通过对臭氧层破坏机理的研究,制定出了一系列相关保护措施。
  案例4、5可以在“化学与环境”章节中讲解,使学生意识到发明创造的同时要把环保理念放在首位,为子孙后代留一片绿色的天空。
  【参考文献】
  [1]王存宽,大学科学素养读本(化学卷),浙江大学出版社,2006.
  [2]李淑红,2001-2010 诺贝尔化学奖分析,科技资讯,2011,23:231-232.
  [3]马玉虎,戴立益,陆骏.百年诺贝尔化学奖再分析[J].化学教学,2000,10. 11-14
  [4]夏宗芗,诺贝尔奖百年鉴——生命的化学基础,上海科技教育出版社,2001.
  [5]刘旦初,化学与人类,复旦大学出版社,2003.
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