周四早上七點半，第三教學樓206教室，化學系教授華偉明已經(jīng)到達教室良久，他時而走下講臺，在學生桌邊駐足，低頭看看學生的筆記或作業(yè)，為學生解答疑問。鈴聲響起，他開始了“普通化學A”的課堂教學。
同一時間，在復(fù)旦不同的教室里，為學生開講“普通化學A”的還有中國科學院院士、化學與材料學院院長趙東元，化學系教授張亞紅、岳斌、侯秀峰。
這門名副其實的“大課”已開設(shè)數(shù)十年，由來自無機化學、物理化學、有機化學和高分子化學等不同學科背景，活躍在科研一線的院士、教授、青年研究員等老中青三代組成教學團隊，為大一新生推開一扇化學世界的大門。去年，課程入選2023年第二批國家級一流本科課程，這也是華偉明講授這門課的第20年。
一門真正的“大課”
“基礎(chǔ)”背后有交叉
對自然科學類專業(yè)和醫(yī)學專業(yè)的大一新生來說，“普通化學A”是繞不開的一門重要基礎(chǔ)課，也是一門實實在在的“大課”。
課程每年修讀的學生超過800名，共有9個平行班，針對各學科的交融發(fā)展，為未來多學科，如化學、高分子、生物、物理、材料、環(huán)境、醫(yī)學等專業(yè)方向的學生打下扎實的化學基礎(chǔ)。
作為課程負責人華偉明用“搭積木”來形容這門課與后續(xù)課程的關(guān)系，“如果本科學習是搭積木的話，這門基礎(chǔ)課實際上就是把一塊塊積木造好，后續(xù)不管什么專業(yè)課的學習，其實就是把積木拼起來的過程。”
如何更好地引導(dǎo)學生們通過化學原理的學習進入物質(zhì)科學的廣闊世界？在華偉明看來，這門課的教學不能止步于化學這一門學科的基礎(chǔ)知識傳授，還需要讓學生認識到化學作為一門“中心學科”和其他學科的緊密聯(lián)系。
在緒論部分，華偉明用兩幅清晰直觀的圖向?qū)W生闡明化學不僅與人們的衣、食、住、行密切相關(guān)，還與物理、生物、材料、信息等學科有非常密切的聯(lián)系，產(chǎn)生了許多重要的交叉學科。“物理學中的量子力學促進了量子化學學科的建立和發(fā)展，鈣鈦礦型材料是化學家熟悉和擅長合成的，而物理學家和材料學家又可以把它用在太陽能電池上”......這種化學與其他學科彼此緊密相連、相互滲透的事實，也是老師們在課程伊始便會向?qū)W生傳遞的重要內(nèi)容。
對真正開始接觸科學研究及其基礎(chǔ)知識的學生來說，這門課的講法十分受用，“課上的知識和我未來的專業(yè)方向聯(lián)系起來了”，2023級自然科學試驗班本科生胡舜涵感興趣的專業(yè)方向是物理和生物，在課間他也抓緊時間向老師請教課上的疑惑。
在專業(yè)方向之外，“普通化學A”還銜接起了本科一年級學生高中化學和大學化學的兩個不同學習階段，將日常生活的現(xiàn)象世界和科學研究的規(guī)律世界聯(lián)系起來。
“化學作為一門基礎(chǔ)科學，它的重要作用就是為物質(zhì)科學的深入研究提供堅實的基礎(chǔ)和無限的可能”，這門課的助教、物理化學專業(yè)博士研究生萬延華認為，“普通化學A”正因其基礎(chǔ)性而在方方面面顯得重要，“這門課也能讓同學們對身邊的現(xiàn)象實現(xiàn)從知其然到知其所以然這一轉(zhuǎn)變。”
冬天往汽車水箱加里加入防凍液，其起作用的原理是什么？自然科學試驗班2023級本科生張子楠在課上的學習過程中想到這一問題，“防凍液主要成分是乙二醇或丙二醇，加入防凍液后，溶劑水的凝固趨勢下降，導(dǎo)致溶液凝固點降低。我后來找到了這一解答。”
尊重學生，尊重課堂
師生在問與答中共同學習
2002年，是華偉明在法國斯特拉斯堡大學化學系完成博士后工作回到復(fù)旦的第一年，在復(fù)旦的研究生導(dǎo)師高滋教授建議他，“你一定要去承擔一門重要的基礎(chǔ)課教學。”
經(jīng)過一番認真準備，他于2003年走上了這門大課的講臺，在2012年承擔起課程負責人的工作。“普通化學A”面向多個平行班開課多年，課程團隊由多名老師構(gòu)成，承擔起繁重的教學任務(wù)，團隊當中不乏深耕教學與科研、頗有心得的教師，也有作為新鮮血液加入的年輕教師。
同一門課下，既有深耕無機化學的學者，也有長期關(guān)注物理化學和高分子化學領(lǐng)域的研究者，在備課過程中每一位老師查閱到的優(yōu)秀案例或知識點都會彼此共享，為課程內(nèi)容的完善添磚加瓦。
趙東元也是“普通化學A”的任課教師，今年是他主講這門課的第20年。對趙東元來說，“課比天大”，無論發(fā)生任何要緊事，這門課的教學雷打不動。
在給學生們講授原子的電子結(jié)構(gòu)這部分內(nèi)容的前一天，趙東元用了整整一個下午和晚上來準備第二天的課，他不僅要對上百頁的PPT進行邏輯梳理，還堅持反復(fù)翻看教材內(nèi)容并進行勾畫，“不管上了多少年，一些小的細節(jié)和新的知識一定要在恰當?shù)奈恢梅胚M來，必須這么做”，趙東元相信這樣備課不僅有助于學生對知識的接受、對學科歷史及研究前沿的了解，也有利于自己的教學和課堂與時俱進、不斷提高。
在課程的建設(shè)和完善中，除了來自不同學科的新老教師長年的通力合作，學生們一年又一年的好奇和追問也格外重要。在老師們眼中，學生也是課程建設(shè)的參與者。
一次，下課鈴已經(jīng)響過，2023級自然科學試驗班的黃帝裳抓住機會，向老師請教關(guān)于晶胞的結(jié)構(gòu)以及核外電子排布的構(gòu)造原理。即便已經(jīng)離開了教室，華偉明依然一邊下樓一邊專心和黃帝裳進行問題的交流，直到下一堂課的上課鈴快要響起。
而在趙東元的課上，曾經(jīng)有一個化學競賽生提出了一個難住他的問題，他為此召集了課題組所有老師進行討論，只為第二天給學生一個答復(fù)。
華偉明相信，“這門課真的是教學相長”，師生之間的關(guān)系不只是知識的教與學，也是互相學習、共同探索未知問題的合作者。
“老師不是萬能的，有些學生的問題的確是我們也沒有考慮到的，但不能當場回答的問題，我們一定回去討論好后給學生一個答復(fù)”，給老師帶來啟迪的問題在得到解決后也可能會面向全班講解，不少學生提出的問題如今已經(jīng)成為這門課PPT課件的一部分。
要會解題，更要提出問題
在抽象與直觀中內(nèi)化科學精神
學習這一門基礎(chǔ)課，“問題”的意義往往大于“解題”。
在趙東元的課件上，不同的學科知識點之間，他通過各個科學家先驅(qū)的故事勾勒出學科歷史及理論的發(fā)展脈絡(luò)，在一段段歷史中講述后來者對前人思想的質(zhì)疑和這些質(zhì)疑為科學帶來的發(fā)展。
“除了傳授知識，更要同時傳授學生，怎么想問題、怎么提問題、怎么來解決問題。作為學生要有充分的思考，不能老師說什么就是什么，要不斷地去想。”
“對新教師而言，你首先要把知識原理講清楚，當把邏輯關(guān)系講順后，下一個目標就是要如何教給學生自覺求知、學以致用。”
落于實際的教學中，一個個實驗的例子是最直觀，同時也是最能啟發(fā)學生思考好奇心和科學研究密切關(guān)系的方法。在講到英國化學家和物理學家道爾頓在1801年提出的混合氣體分壓定律時，華偉明著重提到道爾頓本人對氣象科學的愛好促成了這一發(fā)現(xiàn)。
不希望這門課僅限于課本上抽象的符號和原理，課外，教學團隊還安排了實驗室參觀、科學講座等活動，力圖以更為生動和直接的方式激發(fā)學生們對化學的學習興趣和熱情。
趙東元每年給學生做無機材料研究前沿的科學報告，用基本的化學原理和元素的化學性質(zhì)等基礎(chǔ)知識，闡述介孔和納米材料等前沿課題中的化學問題。“化學也不是說就一味地學和做題，還是要多帶來一些感性的認識，學生感性認識一深，自覺的探索就會水到渠成。”
質(zhì)疑、提問題、好奇心……這些進行研究必備的科學精神，是“普通化學A”教師團隊更希望學生們能夠在心中內(nèi)化的素養(yǎng)和能力，同時也是這門課每一位任課老師不斷鍛煉自己以便更好傳遞給學生的東西。
“只學會解題是不夠的。要學會歸納總結(jié)，要保持好奇，要敢于科學質(zhì)疑和挑戰(zhàn)權(quán)威。現(xiàn)在還做不到，那就一點一點來。”華偉明說。