高中部/许城玉
我1985年毕业于南京师范大学化学系,至今已执教整整40年,大家可能会非常好奇:一名标准的理科老师,为什么会涉猎美学研究领域?
一、潜心卌载,美缘何来
1.南京师范大学(随园校区),这所最具东方美学神韵的中国大学,是我心灵的归属,也是我从事美与化学研究灵感的重要源泉。
2.真善美是人类区别于一般动物的最崇高追求,而对科学美的不懈追求则是科学研究的重要动力之一。
3.化学学科的美学价值非常特别又特别重要。
二、化学之美,盈满时空;化学之美,不胜枚举
绝大多数朋友都是非化学专业的,我不宜过多地从化学专业的角度去阐述问题,大家不妨拿出自己的手机,掂量掂量、抚摸抚摸、感受感受、统计统计——手指划一划,多少数理化?我还可以对你说:你对它们有多爱,化学就有多么美!
基于同样的原因,我不能去展现化学的科学之美,只好选取几个专业性不是很强的典型案例做一个简单的呈现,不周之处敬请谅解。
三、化学与美,相得益彰
1.发乎表象,至于本质
化学是一门基于实验的基础自然科学,通过具体的实验操作与实验装置,体验器物造型之美、动作协调之美、技术安全之美;通过宏观现象与微观本质之间的相互映射,体验化学理论模型建立过程中思考辨析严密推演的逻辑之美、科学之美和哲学之美……
中学化学实验室条件有限,很多实验是无法对学生进行展示的,此时可以借助网络资源拓展学生的科学视野。目前国内做得较好的是中国科学技术大学先进技术研究院与清华大学出版社合作的《美丽化学》项目和上海科技大学的C&EN《化学之美》项目……。
2.基于形式,彰显内容
具体来说就是:精心制作课件、精心设计板书、修炼语言功底、提高人文素养……
色调——体现学科特点、贴合主题氛围、字体与色彩不超过3种、色彩搭配符合美术学原理。
插图——是否必要、贴合主题、利于提高教学效率达成教学目标、能给观众以美感且不游离主题、不会使观众产生不当联想。
例如:我会在壮美的瀑布前讲解自由能与化学反应的自发性;我会通过溯流而上的轮船展开《化学平衡概念与本质及其移动原理》的教学,以唯美的场景帮助学生懂得“平”者逆水行舟、努力决定进退、“衡”者静乎其表、实则动乎其中的化学原理;化学有很多涉及微观结构的学习内容,对学生来说有相当的难度,此时我就会利用专业软件,创设可视化的教学环境,将微观世界的美丽和奇妙活灵现地展示在孩子们的眼前,如核外电子的运动状态、化学键形成过程中原子轨道电子云的重叠、有机反应机理、碱基配对与DNA双螺旋结构的形成……
3.科技人文,交相辉映
某些化学知识,就初学者而言,会显得较为枯燥乏味,此时可渗透人文科学、丰满化学课堂。
例如,硫酸根离子与钡离子在水溶液中生成白色沉淀的实验教学,我引用(宋秦观)《鹊桥仙·纤云弄巧》一词,将硫酸根离子比作牛郎、将钡离子比作织女、将水溶液比作银汉,将美好的神话爱情故事融入化学课堂,实现的科学美学与人文美学的和谐统一。
再比如,我会和学生一起,欣赏下列摄影佳作,感叹四季轮回的自然之美,同时吟颂雪莱的诗歌和刘希夷的佳句,然后再开始《元素周期表与元素周期律》的教学,使学生明白:所谓的周期乃是“周而复始、可期可待”,所谓的元素周期律不过是“年年岁岁花相似、岁岁年年人不同”。
个人认为:让学生通过自然之美、人文之美、哲学之美感受到化学学科的科学之美,对学生而言,是一种更加全面而美好的教育。
4.哲学思辨,科学之魂
春天的美好,总是令人无比向往,盛开的鲜花,让世界更加美丽,而我个人则对茉莉情有独钟:因为茉莉低调而淡雅、平凡而高贵。你可知道茉莉花的香气与一种叫吲哚的物质有关吗?
吲哚及其同系物和衍生物广泛存在茉莉花、苦橙花、水仙花、香罗兰等天然香物中,高度稀释的吲哚有令人愉悦的淡雅香味,可以作为香料使用,而过浓的吲哚则具有强烈的粪臭,扩散力强而持久!香臭竟同源,世界真奇妙。通过这样的学习,学生在掌握化学知识的同时,还能明白“凡事有度、适可而止”的处世哲学之中庸之道。
5.造福人类,使命担当
马斯洛的人类需求层次理论认为,人类需求的最高层次是自我价值的实现,而就化学工作者而言,其自我价值实现的最高目标则是造福人类,正是出于这样一种崇高的追求,一代又一代化学人将造福人类作为自己的使命担当,为全人类社会的发展做出了巨大的贡献。
新生命的到来,总会给人们带来无比的幸福与快乐,然而,不少年轻的妈妈都会伴随痛苦的妊娠反应。为此,上世纪60年代,联邦德国的化学家合成了药物“沙利度安”(也叫反应停),能有效缓解孕期不适从而受到准妈妈们的广泛欢迎。然而意外不期而至:医务人员发现当地新生婴儿发育畸形呈现爆发性增长,这就是当年轰动全球的“沙利度安丑闻”事件,也就是说化学家们好心办了坏事。经研究发现,产生相关问题的根本原因在于该药物分子中存在手性碳原子(相当于人的左手和右手),其中R型是安全的而S型则是有害的。
事实上,人类很早就注意到了有机分子的手性问题。1848年,法国生物学家路易·巴斯德在研究酒石酸晶体时发现晶体颗粒存在镜像,就好像人的左手和右手一样,他立即猜想晶体的这种宏观现象一定源于晶体内部的微观结构;1874年,荷兰物理学家范托夫提出了碳原子的立体四键结构理论,完美的解释了宏观镜像的微观机制;1912年,德国物理学家劳厄创造性地将X 射线衍射用于研究晶体的结构,相关技术使分子手性的直观表达成为现实。
以“沙利度安丑闻”为契机,化学工作者迅速投入到药物合成过程中手性碳控制的研究中去并获得了丰硕成果。2001年,野依良治、Knowles、Sharpless因研究手性合成无机催化剂荣获当年诺贝尔化学奖,2022年,Benjamin List & David MacMillan因研究手性合成有机催化剂荣获当年诺贝尔化学奖。手性问题其实并不深奥,它就在我们身边、它就在我们体内,柠檬和橙子的气味之所以不同就是因为其香气分子互为镜像,(S)-布洛芬的消炎镇痛解热效能是(R)-布洛芬的28倍也是因为相关分子互为镜像。
四、化学与美,予我几何——美学之光,引领人生
美学教育的终极目标——让学生和学习更加美好。回顾自己40年来的教学生涯,我可这样对大家说:
1.非常开心:已经拥有近55年美好的校园生活——从小学生到老教师。
2.非常幸运:从乡中到县中、从金中到河西,每到一处,都能成为最受学生喜爱的老师之一;每到一处,都有学生化学单科高考满分;每到一处,都有学生考入北大、清华……
金陵河西2011届高三毕业生俞少鹏同学,师从著名有机化学专家、中国科学院院士林国强教授学习数载,荣获硕博学位后,目前在已经两度荣获诺贝尔化学奖的著名化学家K. Barry Shapless教授门下做博士后研究。
3.专著出版:近70万字的大学化学高中学生先修课程《基础化学速成》由东南大学出版社正式出版(至今已累计发行近6万册)并被江苏省化学化工学会选为高中化学奥林匹克竞赛(初级、中级赛)指定教材。
4.专业讲座:受江苏省化学化工学会之邀,为来自全省的高中化学奥赛优秀学子开设《有机化学基础》讲座,迄今已有20多年,从无间断。
5.公益讲座:最近几年来,利用自己浅薄的研究,以《桥》为题,受邀为我校(含江心洲附属学校)初一新生作《金陵中学校史》专题报告多场,做了一些对学校、对孩子们、对社会都有益的“跨界”工作。
其实,在我心中,金陵河西也是这样一座宏大的桥梁:是TA将来自五湖四海的我们汇聚成继往开来的命运共同体。金陵河西将来自五湖四海的我们汇聚成继往开来的命运共同体。
佛典有语:一花一世界,一叶一菩提;柳宗元誉王羲之(右军)说“夫美不自美,因人而彰。兰亭也,不遭右军,则清湍修竹,芜没于空山矣”;金中校友美学大师宗白华先生说“一切美的光是来自心灵的源泉”,所以,我说“美在发现,美在创造,心中有美,向美而行”。金陵中学像一座宏大的桥梁,将美国和南京从时间、空间、文化等多个维度联结在一起。我眼中美好教育的样子,也该是您心底深情的渴望吧。