化學課上講故事學知識
——記北京市高等學校教學名師獎獲得者,、化學系教授李強
●記者 高 原
圖為李強和學生在一起,。
李強 1963年10月生,，化學系教授,。曾獲1997年度國家技術(shù)發(fā)明三等獎,、2008年度北京市教育教學成果（高等教育）二等獎、寶鋼教育基金優(yōu)秀教師獎等科研教學獎項,。其主講的面向理工科非化學專業(yè)本科生基礎課程“大學化學A”和研究生課程“材料化學導論”等,，教學特色鮮明，涉及學科交叉內(nèi)容廣泛,，知識與趣味性兼具,，課堂內(nèi)外師生互動性強，深受選課學生的喜愛,。
李強,，有點像導演李安。
長相三分像,，聲音五分像,，性格七分像。
“教書這件事,，僅靠時間投入不行，但不投入肯定也不行,，所以還是一年一個臺階,，一步步投入去做吧。”他說話慢條斯理,，聲音輕柔沉穩(wěn),，似乎在他早早灰白的發(fā)絲中很難發(fā)現(xiàn)“魯迅式”的桀驁叛逆。
他并不是一個看起來那么有“性格”的人,，但卻充滿了生活的情趣和熱情,，體現(xiàn)了溫柔隨和、隨遇而安,、謙沖居下的特質(zhì),。李強的課堂也像李安的電影，舒緩的敘述節(jié)奏演繹著扣人心弦的故事,，讓本來枯燥的“大學化學A”課堂成為一部“李強式”風格的大片,，引人入勝，讓人情不自禁地對化學產(chǎn)生美好的遐想,。“興趣,，是學習最好的老師”。這正是李強開講這門課時的初衷,。
化學“說書人”講古今中外,，談基礎前沿
2013級清華學堂錢學森力學班學生李逸良上學期剛剛上完李強的“大學化學A”課,。“李老師的課不會讓人無聊，相反覺得化學是一門很神奇,、貼近現(xiàn)實生活的有趣的學問,。”李逸良說。
讓李逸良印象深刻的是,，在講授荷蘭化學家,、首屆諾貝爾化學獎得主范特霍夫時，李強在課堂上描述了范特霍夫滲透壓公式誕生半個世紀后的一個美妙畫面,。美國科學家DR.S.Sourirajan在佛羅里達海邊散步時,，偶然看到一只海鷗正在戲水，它從海面啜起一大口海水,，隔了幾秒,，再吐出一小口。這幅圖景像雷電一樣瞬間擊中了他對范特霍夫滲透壓理論的靈感,，因為陸地上用肺呼吸的動物是無法飲用高鹽分的海水,。他發(fā)現(xiàn)原來海歐體內(nèi)有一層薄膜，這使他最終實現(xiàn)了反滲透壓技術(shù)淡化海水的設想,。
這種生活中的偶遇帶來的靈感霓虹般的驚喜,，讓僅僅是大一的李逸良產(chǎn)生了巨大的沖擊。在后續(xù)的課上,，李強還干脆把范特霍夫三個方程一口氣串起來講,，讓分散在課本上不同角落的知識“連點成線”，自成系統(tǒng),。
在一堂課的開頭,，李強向同學們拋出了一個看似很簡單的問題：“冬天滑冰時，為什么鋒利的冰刀很容易滑,，而粗鈍的冰刀則阻力很大,？”有水才會有潤滑，同學們一致表示,。但水是怎樣產(chǎn)生的呢,？大家七嘴八舌給出了許多答案，例如物理復冰現(xiàn)象,，或是用克拉伯龍方程從壓力角度解釋等,。李強并不著急否定同學們的結(jié)論，而是順勢指導大家通過克拉伯龍方程式計算,，發(fā)現(xiàn)無法解釋得通,。于是，他引導同學們從化學的角度去思考——納米化學認為一個物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不一樣的,，例如金屬銀的熔點是961攝氏度,，而4個納米大小的銀顆粒只有150度左右,。
這一下就吊起了同學們的興趣，難道這就是問題的關(guān)鍵所在,？
李強繼續(xù)“抽絲剝繭”地解釋,，冰刀在冰面上滑過留下的白色印跡，實際上是切割瞬間產(chǎn)生的冰屑,，它們的熔點可以降低幾十度甚至更多,，所以在零下40多度超低溫的冰面滑行時，冰刀滑過的地方依然會產(chǎn)生冰的融化現(xiàn)象,。
“化學,，不是簡單計算平衡、方程式,，通過掌握一定的化學原理,，在其他領(lǐng)域依然有很多值得探索的空間。”李強語重心長地說,。對于這些非化學專業(yè)的理工科學生,，李強希望通過深入淺出的講授，打通化學與其他學科之間的聯(lián)系,，開闊同學們的研究視野,。
而這種說書人“抖包袱”的講課風格，李強說,，是受到本科時一位教黨史的老師的影響,。1981年，李強在上海交通大學讀材料專業(yè),，當時黨史理論還不像現(xiàn)在這么脈絡明晰，這位老師卻用鮮活的語言和大量的史實故事把黨的發(fā)展歷史串了起來,，這些知識讓他至今記憶猶新,、歷歷在目。如今他“繼承衣缽”并發(fā)揚光大,，在清華的化學課上暢談古今中外,，遍及基礎前沿，演繹起化學“大片”,，深受同學們的好評,。
帶進去，走出來,，留下來
上課和拍電影,、講評書終究不一樣。后者講究的是“帶入感”,，而前者還要求“走出來”,。這也是教學上的一個難點,。
李強在錢學森力學班期末評價中發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象，一些上課喜歡坐在犄角旮旯的學生其實非?？释c老師互動,，這打破了他以往默認前排同學積極聽課的看法。為了更好地調(diào)動同學們上課的積極性,，李強請助教為每一位同學制作了桌簽,。他也一改以往站在講臺上講課的習慣，走到同學們中間,，進行“提問—回答”式的教學,。
同學們開玩笑地說這種“抽不冷”提問的方式，讓上李強的課變得有點“刺激”,，因為不能有一分鐘的溜號,，說不準就會問到自己頭上。同樣因為問答次數(shù)增加,，回答正確與否變得和自尊心沒什么聯(lián)系,，許多性格羞赧的同學開始主動在課上與老師交流。
李強坦言,，很多學生的問題有時也出乎他的意料,，但有反饋是一件好事。“你對問題反應到哪兒,，我們就講到什么程度,，然后前進一小步，看你能否跟得上,，再決定是否停下來,。”“清華的學生高中時很擅長考試，但很多知識是書本上沒有的,，希望同學們被‘帶入’課堂的同時,，也能把這些知識用于思考，‘走得出來’,。”他說,。
“眼見真的為實嗎？”李強在課上問,。在講解化學動力學時,，他把自己的攝影愛好帶入課堂，從攝影角度和大家分享飛秒化學的交叉學科知識,。
他拿出一組專業(yè)相機在不同快門速度下拍攝瀑布的照片,，展示了隨著快門速度提高，原本連續(xù)的瀑布變成白色的、非連續(xù)的水流,。他進一步解釋說,，由于機械快門速度有限，科學家發(fā)明了快速頻閃光燈,，幫助人們捕捉子彈穿過蘋果,、牛奶飛濺玻璃的精彩瞬間。而飛秒激光器就是頻閃達10-15秒的超快“閃光燈”,，它本身雖然是物理學界的研究成果,，卻幫助化學家揭示了化學變化中最令人難以琢磨的中間產(chǎn)物是否存在的“黑箱”現(xiàn)象，并得到諾貝爾化學獎的獎勵,。
從一組拍攝的瀑布照片到飛秒激光器,，李強說：“我們講化學不能只盯著化學，它山之石可以攻玉,，如果在自身研究領(lǐng)域之外還能關(guān)注點兒其他領(lǐng)域的發(fā)展,，這也許能幫助我們走到最高點。”
上學期錢學森力學班首席教授鄭泉水對李強開玩笑地說：“我們一位數(shù)學老師把一名‘錢班’同學吸引到數(shù)學專業(yè)了,，你能不能從‘錢班’也‘搶’走一名學生呢,？”“我盡力吧！”李強開玩笑地說：“至少希望同學們能把未來研究的眼光‘留’在化學,，對今后的研究有所助益,。”
給你一片草原 送你一匹野馬
李強喜歡把一個知識點當做一匹“野馬”，然后任由它跑遍整個草原,。在他跳躍性的思維里,，知識不是獨立的個體，而是相互關(guān)聯(lián)的“星系”,。掌握一個知識點固然重要,，更重要的是跳出知識的禁錮，從更高的角度俯視它們,，這樣才能有創(chuàng)新,、有突破。從水的氫鍵到水的密度與地球演變,、生物進化的聯(lián)系,，這種大開大合的講課方式,，讓同學們覺得上李強的課像坐過山車,，在高山、低谷的起伏中呼嘯而過,，直呼“過癮”,。
去年，李強還在課外成立了“化學興趣小組”，由對化學感興趣的同學們自主報名,。他們在李強的實驗室開會,，每周1個小時，李強一次不落參加,，親自為這些非化學專業(yè)的本科生指導實驗設計方案,，提供實驗室，創(chuàng)造化學研究的第一次“親密接觸”的機會,。
在“化學興趣小組”里,，李強總會看似隨意地拋出問題，請同學們利用業(yè)余時間查找文獻資料,、作PPT,、講報告、設計實驗方案,、完成實驗,，并以論文的形式表達思想。例如在一次興趣小組會上,，李強問,，為什么冰棍第一口嘗起來有些苦味呢？
這個看似簡單的問題難住了同學們,，他們開始查資料,、找答案，在李強的提示下,，多次跑偏的思路終于回到溶液結(jié)晶的正確路子上,。同學們又提出能否用光譜進行檢測，李強告訴同學們不要過分依賴實驗設備,，一些簡單的,、容易到手的儀器同樣能完成。同學們想要觀察不同環(huán)境下冰的截面,，李強建議他們把裝有水的試管凍住,，然后直接砸碎就可以。李強“跳出盒子外的思想”讓李逸良大呼意外,，“有時候簡單粗暴的做法可能是解決問題最有效的方式,。”他笑著說。
為了更好地激發(fā)同學們的創(chuàng)新性,，提高學習的“挑戰(zhàn)度”,，李強還在課程結(jié)束后，為對化學感興趣的同學們訂制參與研究課題,，參加SRT訓練,、星火計劃或校內(nèi)外科研競賽等項目計劃,，鼓勵同學們通過不間斷地參與科研訓練，鞏固課堂學習成果的同時,，拓寬視野和培養(yǎng)研究能力,。
上好一門課就像是構(gòu)思一個電影腳本，起承轉(zhuǎn)合,，適時地拋出懸念,，巧妙地講出故事，發(fā)人深省,，獲得啟發(fā),。李強像是拍攝電影一樣，精心設計著教學中的每一格“鏡頭”,。今年新學期伊始,，他又有了新的想法，希望編一本能更好地適用理工科非化學專業(yè)的大學化學教材,，籌建專業(yè)教學網(wǎng)站,，并為同學們創(chuàng)造更多走進實驗室開展“研究式”實驗的機會……李強的“電影”，還將在清華的講臺上精彩繼續(xù),。
來源：新清華 2014-09-19
