中国教育

西北大学化学系 史启祯

　　一、为什么提出“个性化”这个问题

　　让我从高校化学教材的“生态”问题谈起。与自然界一样，教材也有个生态问题。许多年龄大一点的老师可能还记得“统编教材”那个年代，当时的教材是由“教材编审组”组织编写的，“统编教材”是计划经济时代的产物，其实就是“一元化”生态的产物。20世纪80年代，“教材编审组”被“教材建设组”代替，90年代，后者又被“教学指导委员会”代替，对教材建设的管理逐渐走向宏观。随着管理的宏观化和大学出版社的建立，高校教材踏进了“多元化”生态的门槛，可谓遍地开花。既有高等教育出版社出版的起导向作用的教材，又有自编自用的教材，还有联编联用的教材。不过，这种“多元化”的一个明显特征是，作者多元与内容趋同现象并存。或者说，这种“多元化”不能与教材生态的“多样性”划等号！毫无疑问，实现真正的“多样性”，有赖于出版一批“个性化”教材。“个性化”其实就是通常所谓的“特色”。几乎每位作者都宣称要写出有特色的教材，对读者来说，“特色”一词听得多了，就没有感觉了，从而也就不以为然了。本文标题中使用了“个性化”这个含义更明确、旗帜更鲜明的词，以期引起更多的关注。我欣赏一种说法，叫做“因不同而精彩”。我的意思是，“多样性”局面出现之日，才是教材建设成果“精彩”之时。2005年8月，新版《无机化学与化学分析》与读者见面，本文介绍这本教材在实现个性化道路上所做的努力。

　　二、新版优先解决教材对教学活动的适应性

　　《无机化学与化学分析》是根据1991年在嘉峪关召开的化学教学指导委员会会议，为应用化学专业学生编写的一本基础课教材，编写工作历时7年，于1998年出版。经过修改，2001年以“面向21世纪课程教材”出了第一版的第二个印本，两个印本在七届学生中使用。由于各方的关照和惠顾，两个印本共发行2.1万册,发行量显示出逐年上升的势头。这是我原先期盼、但却未曾指望达到的结果。高等教育出版社朱仁先生的评价也许总结了本书第一版的基本情况：“经过七八年的使用，这一在内容和体系上都有重大变化的新教材逐步被一些学校所认识和接受，已经成为高等学校理科教材的一个新品种。”然而，各方反馈的信息并不总是顺耳的。某电子科技大学应化专业的学生问他们的授课教师：“书中介绍的知识有没有用?”我还注意到,原来使用这本教材的某个学校后来停用了。授课教师告诉我,教材内容很新,但有点偏难偏多,特别是对学时少的课程而言。这些反馈信息说明，第一版的两个印本还不能完全适应市场的需要。修订中应该将“适应性”作为追求的第一优先，即适应应化专业人才培养培养的基本要求；适应不同院校在学时上存在较大差异的现实；适应1998年第一版发行以来教学改革形势发生的巨大变化。

　　三、“主—副篇”框架是新版最重要的创新

　　为了解决“适应性”问题，新版内容出现了不少重要变化。例如，为了满足双语教学的需要，书末提供了各章的英语词汇和词汇的英语解释，习题也采用英文编写。不过，最重要的尝试则是为课文设计的“主—副篇”框架。

　　主篇内容是基础，是对学生的基本要求。因为教师选用和学生选读的余地较小，我把这部分看作教材的“刚性”部分。主篇写了45万字，比1998年印本和2001年印本分别精简了32万字和21万字。这种变化是一面镜子，既折射了我个人对大学教育定位(由精英教育向大众教育转化)在认识上的提高，也折射了市场意识的增强。
副篇是供学生选读和教师选用的，我们把它看作教材的“柔性”（或弹性）部分。共写了15万字，159个条目，内容包括概念释疑、重大科学事件和现代应用实例。这里以两个条目为例，说明副篇想要给学生的是什么。例1涉及重大科学事件，例2则涉及现代应用。

　　例1.维尔纳与约尔更生：一场学术争论中的故事

　　  您已经知道维尔纳因提出配位理论而获得1913年诺贝尔化学奖,但未必知道此前发生的一场争论,那场争论发生在他与丹麦化学家约尔更生之间。
1798年塔索尔特制备出CoCl3·6NH3之后的100年间,化学家们一直试图解开这类化合物成键本质之谜。约尔更生提出了一种链理论,他为CoCl3·6NH3(a)、CoCl3·5NH3(b)、CoCl3·4NH3(c)和CoCl3·3NH3(d)提出的结构分别为:

　　  NH3－Cl
          ∣
      (a)Co－NH3－NH3－NH3－NH3－Cl
          ∣
          NH3－Cl

　　  Cl
          ∣
      (b)Co－NH3－NH3－NH3－NH3－Cl
          ∣
          NH3－Cl

　　  Cl
          ∣
      (c)Co－NH3－NH3－NH3－NH3－Cl
          ∣
          Cl

　　  Cl
          ∣
      (d)Co－NH3－NH3－NH3－Cl
          ∣
          Cl

　　当时,碳形成4个化学键的概念和碳原子之间形成链的概念已为化学家所公认,约尔更生的思路与之一脉相承。他认为,Co3+离子只能形成3个化学键,Cl-离子在水中能否电离,与它和Co3+离子之间是否直接成键有关。他认为，只有那些不直接成键的Cl-离子才能电离。他的理论能够解释前3个化合物,它们在水中电离的Cl-离子数依次为3,2,1。从他提供的结构判断,第4个化合物电离出的Cl-离子数也应为1。约尔更生未能制得CoCl3·3NH3,他的理论无法得到证实。

　　维尔纳用主、副价概念解释上述几个化合物的成键作用。他提出,Co原子形成3个主价和6个副价。主价是离子键,而副价后来被人们称为配位键。如果将形成副价的基团放在方括号里,前述几个化合物可分别表达为:

　　[Co(NH3)6]Cl3      [Co(NH3)5Cl]Cl2      [Co(NH3)4Cl2]Cl      [Co(NH3)3Cl3]

　　(a)                         (b)                         (c)                        (d)

　　维尔纳认为,以副价键合的基团不电离,因而4个化合物在水中产生的Cl-离子数依次为3,2,1,0。

　　维尔纳比约尔更生年轻得多,他对维尔纳提出的挑战极为不悦。他不许他的助手和学生们讨论维尔纳的观点,他的学生往往把自己锁在男厕所里讨论两种理论的短长。在未能制得CoCl3·3NH3的情况下,约尔更生这个出色的实验化学家制得了同族元素Ir的类似物IrCl3·3NH3。不幸的是,这个化合物的水溶液不导电,该结果意味着他输掉了与维尔纳的争论。作为出色的无机化学家,在事业行将结束的时候发生了这种事,让这位老人非常伤心。然而,他做了一个有诚信的科学家应该做的事:发表了实验结果,说明自己的理论是错的。维尔纳和约尔更生从来没有见过面,诺贝尔奖颁奖仪式结束后,维尔纳从斯德哥尔摩赶到哥本哈根探望约尔更生。可惜后者已在弥留之际,两人终生未遇。如果约尔更生知道我们将他的照片与维尔纳的排在一起,他一定不会反对(课文有照片，本文从略)。

　　例2.煤的液化：煤制油原理

　　“煤液化”并非将固体煤制成液体煤，而是将煤这种固体燃料转化为更有价值的液体燃料，例如转化为汽油，大众媒体将其叫做“煤制油”。2004年，我国第一个“煤制油”中试基地在上海开始建设，这个投资巨大的项目是我国在“十五”期间的12大高技术工程之一。同年6月，国家发改委牵头的中方联合工作小组与南非一家公司就在中国建设煤制油项目签定了一项合作意向书，拟在我国西部省区建立两座设计规模为年产600万吨的煤制油装置。

　　煤液化技术以两位德国化学家在1926年发现的一类反应为基础，这类反应后来以他们的名字命名为Fischer-Tropsch反应。煤液化的第一步是将煤转化为“合成气”(CO和H2的混合气体),然后将合成气在高温、高压和催化剂存在条件下转化为混合烃（汽油）。图1给出反应可能存在的机理。

　　图1中的阴影表示固态催化剂。CO和H2在催化剂表面发生化学吸附，并裂解为各自的组成原子。裂解产生的原子相互反应生成CH2(亚甲基)和H2O，前者留在催化剂表面。如果没有更多的H2存在，两个亚甲基的聚合产物会是乙烯（H2C=CH2）；足够H2存在的条件下，聚合产物则是饱和烃的混合物。煤液化的关键技术是催化剂。从1926年到现在，化学家们一直在为实现该过程的工业化而努力，主要精力投放在寻找既高效又经济的催化剂。

　　我国是一个煤多油少的国家，每年进口大量原油，为经济发展和国家安全造成不小的压力。发展“煤液化”技术成为解决能源结构的一条重要途径。

　　看过这两个例子，读者也许觉得副篇内容很像一般教材中的“小字”。我只能说“有点像”，但产生的效果完全不同。本文前面提到“柔性”或“弹性”的概念，一种材料,即使它的弹性很好，但像一张纸那样薄，你是不会有什么感觉的。“小字”总是插在课文中间，篇幅受限；副篇中像刚才那样的条目写了159个，“弹性”的感觉就会相当显著了。

　　对喜欢科学定义的人来说，创造性是一个难以捉摸的概念。我愿意将洛杉矶加州大学神经学家阿诺德·沙伊贝尔的说法介绍给读者。他说，创造性是“用非同寻常的方式将普通的信息整合起来”的过程。沙伊贝尔已年过八旬，目前仍在辛勤工作。也许自己也老了，所以喜欢上了这位老人下的定义。按我的理解，设计主-副篇框架可算作一种“非同寻常的方式”，而教材写作过程则可看作“整合普通信息”的过程。

　　四、写作理念的转变：从以学术为中心到以学生为中心

　　与第一版的两个印本相比，这次修订在理念上发生了一些变化。以前更注重学术，这次更多地想到学生。简单地说，追求的目标是“雅俗共赏”：让教师读后有喝下一杯咖啡的感觉，余味无穷；让学生读后的感觉像喝下一杯可乐，轻松愉快。这里引用新版《前言》中《致学生》的一段话表达这种理念：“商家追求商品销量（发行量）的动机是追求利润，我们追求发行量(销量)的动机则是追求教材的影响面和使用效果。或者说，是追求受益学生的人数和学生受益的程度。在用或不用本书作教材的问题上你们肯定无能为力，但能在多大程度上受益，不但取决于教材本身和授课教师，也取决于您怎样去读它。我希望这本教材能给你们送去知识，送去科学思维方法，甚至是送去快乐。”