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  传承师道,化育学人——访化学学院严宣申教授

 

  严宣申教授1932年出生,是北大化学学院(系)非常受人尊敬和爱戴的老教育家。严老师虽然已年过九旬,但仍然行动自如,思维敏捷,对过往的教育教学经历甚至情境的细节、具体数字都记忆犹新。本次访谈中,他为我们讲述了初到北大化学系得到前辈学者耳提面命,而后潜心学习,不断进步,传承前辈教育精神及治学态度,培养几代优秀化学人才的经历。从中我们不但可以领略前辈学者的专业精神与人格魅力,还可以体会到化学教育与化学学习的真谛。

 

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  严宣申,Xuanshen Yan,化学与分子工程学院教授,1932年5月出生于江苏省海门县,1937年随父迁居上海,1953年毕业于复旦大学化学系有机化学专业,被国家统一分配到北京大学化学系无机化学教研室工作,先后担任尹敬执、张青莲、傅鹰教授的助教。1962年任北京大学化学系讲师,1979年任副教授,1988年任教授,1997年退休。作为一名无机化学教育家,严宣申长期致力于大学基础课的教学工作,并在工作中不断追求改进和加强大学与中学间教学的联系;他还热心参与化学科普、化学竞赛工作,是综合性大学长期从事基础课工作且取得优秀成绩的少数教员之一。曾先后获得1991年北京市优秀课程奖,1992年国家第二届优秀教材一等奖(与王长富合编《普通无机化学》)。《水溶液中离子平衡与化学反应》、《热力学函数等电子原理》等参考资料先后于1992年、1993年由高等教育出版社出版。

 

  01 / 前辈有教

  “我刚从有机化学专业毕业,就被分配给张青莲教研室主任当助教。解放前我国科技发展和教育水平都非常低,解放后国家建设又非常需要人才,所以有高等学历的学生上级都是统一分配和重用。当时我无机化学知识很匮乏,但要给学生答疑、辅导,所以当时第一个目标就是尽快补上无机化学的知识,抓紧一切机会拼命学习。那时我们无机化学用的是苏联的教材,课本编排上一部分内容是较大的字体,一部分是较小的字体。大的字体就是一些比较基础的概念,比如‘钠’元素的结构性质等,而小字内容很丰富,会包括‘钠’元素研究的历史及其相关化合物的很多知识。教学大纲其实只要求掌握大字体的内容,但北大学生学习热情很高、钻研精神很强,小字部分也不放过,然后就很容易有问题需要问我。而且因为学生看问题会有很多不同的角度与联想,我做助教的压力是很大的,当然这对我也是一种督促。”

  “那时我21岁,在张青莲先生的教诲、批评、督促下过了三年,这三年对我的成长是非常关键的,我一直非常感谢张先生对我的耳提面命。”张青莲先生与严宣申既是同事,也是师徒。中国有“严师出高徒”的古训,前辈学者对青年同事的批评指正往往是直言不讳的,后辈也能欣然接受,确实能在短时间内纠正一些错误的认识与习惯,所以进步很快。张青莲先生有三次批评让严宣申记忆犹新:

  “第一次是当时学生的问题太多了,仅仅靠我自己看书实在来不及,所以我就直接去问张先生,然后张先生就告诉了我答案,后来我又问了第二次,第三次。第四次的时候,张先生就跟我说:‘你不会自己学习呀?’听张青莲先生这样说,当时我觉得有点难堪,但回来一想,我的角色不是传声筒,不能什么事情都去麻烦张先生,我要通过自己的努力来回答学生的问题。从这时起我才真正开始适应‘教师’这个角色。”

  “第二次,我们当时写的实验讲义,要经过教研室主任审定。结果我有次实验讲义中画的试管不太规范,但我觉得不影响阅读,就没在意。张先生看到了就问我这是什么,我说是试管啊,然后他就说:‘这是试管吗?别忘了,你画的东西是给学生看的,你不认真,他们就会凑合。一切都要规范,回去重画。’”

  “第三次,当时我已经是实验组组长了,要申报实验室第二年所需要的药品、试剂等等。我自作主张把一个要求CP(Chemical Pure,化学纯)的试剂,改成AR(Analytical Reagent,分析纯)的了,因为我觉得纯度更高的话,学生做实验就更保险。结果张先生审查的时候,对我说:‘你没有道理提高试剂水平,你根本不懂实验!实验要求化学纯的就是化学纯,要求分析纯的就是分析纯,你怎么能随意乱来!”

  张青莲先生治学严谨,善于把握化学现象的本质,得益于他的指教,严宣申专业水平也提升很快。“比如我们有一个经典实验叫做‘喷泉实验’,就是因为氨气或氯化氢等在水里溶解度很大,从而大大降低液面上方气压形成喷泉。张先生告诉我说教科书上的解释并不准确,还有一个重要原因是溶解速度快,瓶内的压强一下子就降低了,跟外界的压强差大,就产生喷泉了。作为教材确实没必要节外生枝讲解‘溶解速度’,但这对从事实际的化学实验和化学工艺的人来说确实是有益的经验。”

  “还有另一个实验现象,用粗锌(含较多杂质)和稀硫酸反应产生氢气的速度,比纯的锌跟稀硫酸反应速度快得多。按照书上讲的,就是锌与杂质形成了许多微型的原电池,所以加快了反应速度。张先生补充说,主要是因为氢离子在铜等杂质上还原成H2的电势更低,所以反应更容易发生。”

  张青莲先生学术造诣很高,善于用相对简陋的仪器得出高精度的实验结果。“张先生在原子量测定方面有突出的贡献,锑、铟等元素原子量的国际标准使用了张先生的测定结果。我国‘两弹一星’造氢弹的关键技术之一是锂6、锂7的分离,这个方案就是张青莲先生提出来的。张先生做化学实验真是精益求精,半点不可马虎,有一件小事可以说明张先生的工作风格:刚解放时还允许私营企业存在,有个小厂子做化学试剂,请张先生去看一看,大概是想借助张先生的名气,顺便拍张照,就算打广告了。结果张先生告诉我说,‘我一进去,看到房间有蜘蛛网,我扭头就走,有蜘蛛网的实验室能够生产出CP的药品来,简直是笑话。’”化学实验需要高超的实验技术,要有非常细致耐心的工作态度,以及经验的积累和时机的把握。同样的仪器、试剂、药品,同样的实验步骤,经验丰富的专业人员有可能在成功率和在实验精度上比一般实验人员要高上一两个数量级。

 

  

  严宣申先生回忆青年时代的研究经历

 

  另一位严宣申记忆深刻的前辈学者是傅鹰先生。在1952年底,苏联批Pauling的“共振论”,中国自然要向“老大哥”看齐,否则要承担严重的政治风险。“傅先生在1956年教课就讲了‘共振论’,这在当时简直是一件难以想象的事情,因为那时中国的教育完全是照搬苏联的。傅先生把这个理论本身的根据、解决的问题以及尚存的问题等客观地讲清楚,这让我看到了真正的科学态度。”

  傅鹰先生对国家满怀热忱,是解放之初最早回国参加新中国建设的老一辈学者之一。“1956年9月20号星期四,我一辈子都忘不了的一天。那天我在老化学楼128号(实验室)准备分子量测定的实验,傅先生看着我们做完实验以后,跟大家闲聊了他在美国的一些见闻。他说那时美国人根本看不起中国人,他有一次到试剂室去借试剂,结果一个做出纳的美国人直接问:‘中国人学这个干什么?’美国和加拿大边境有一个著名的尼亚加拉大瀑布,在加拿大一侧有最佳的观赏效果。当时的规定是这样,如果你是日本籍在美国留学的,到加拿大看完回来可以自由进入美国;但如果你是中国籍的,出去到加拿大看完回来要重新申请美国入境。这让傅先生深感愤怒。后来1949年4月,南京解放前夕,他听说了北岸解放军向在长江中耀武扬威的英国军舰开炮的事情,非常激动,毅然放弃了美国密歇根大学研究员的职位,回国任教。”现在我国经济、国防、教育实力都有了长足发展,世界文明也有了很大进步,今天年轻人恐怕已经很难理解过去诸如“东亚病夫”、“华人与狗不准入内”的傲慢与歧视给赤子之心的先辈带来的奇耻大辱,以及由此而产生的爱国热情与奋发图强的坚定决心。

  傅鹰先生也是一位有着极高教学水平的名师。“傅先生讲课非常有特点,一般人讲历史就是某年某月发生了什么,他讲历史就像在讲他自己的经历,这些历史都像他亲历的一样,有代入感和投入感,非常生动。傅先生对待教学工作非常认真,尽管他资历很高,工作繁忙,但一直坚持亲自给学生答疑。他的课是每周一三五,星期六答疑,在老化学楼122号,我去听了4次答疑课,一次2小时。就答疑的内容而言,其实我也会,但他不只是回答问题,更主要地是通过问题引导学生思考,给学生更深更广的视野,也让学生对相关知识的印象更深刻。这对我的教学工作很有启发。”

  “傅鹰先生以研究的态度对待教学工作,有很深刻的教育思想。1955年他在杂志上公开发表的《高等学校的化学研究——一个三部曲》,里面讲了很多在今天看来都非常有价值的化学教育问题。比如:‘学生不重视实验,始作俑者就是教师自己,因为教师不重视,所以学生就跟着不重视。’‘没有理论,实验可能就是盲动。’‘不做研究,只能达到好像懂了的境界,不可能达到真懂的地步。’‘做了实验就要把这些反应变成自己的知识,不只是白纸上的符号。’‘让事实说话,不可逆照’等等。我对照傅先生的话对自己三年来的助教工作进行了回顾和反思,也确实发现了一些需要改进的毛病。比如自己对很多知识点并没有深入理解,因为当时急于快速弥补知识上的不足,存在食而不化、教条主义的问题。遵照前辈的教导,我不满足于‘学过’,而是在工作中通过研究、思考、实验不断加深认识,才逐步成为一名合格的化学教师。”

  “还有一次我问傅鹰先生,怎样才能让学生热爱化学专业?因为化学系很多学生都不是第一志愿,甚至有些是调剂过来的。傅先生回答我:‘你热爱吗?你真正重视吗?’简单一句话,让我有醍醐灌顶的领悟。如果作为老师,我都不对这个专业充满热情,而去叫学生喜欢化学,那怎么可能?教育更重要的是感染、带领,而不是说教。”

  严宣申老师想起傅先生对自己的最后一次教诲,百感交集。“当时还是文化大革命期间,傅老先生被打成党阀、学阀、反动权威、漏网大右派,被迫劳改。1970年底劳改队解散了,1971年2月我在老化学楼碰见他,他叫我到锡拉胡同(当时卖旧书的地方)去拿一本书,说跟我的业务很有关系。我在1956年给他当过助教,过了15年了,他居然还记得我,而且自己刚刚经历了劳改的苦难,却还是没有忘记学术的初衷,没有忘记对我们的期望。这件事让我既感动又难过。”

  前辈学者对学术和教育简单而纯粹的追求是北大精神的体现,也激励着一代代后来人不断奋进。严宣申老师还记得著名的物理化学家黄子卿先生的一件小事。“黄先生是1982年夏天去世的。1981年冬,他已经80多岁了,住在燕南园。一天我早晨到图书馆去查资料,9点多查完走到三楼楼梯的时候,碰到了他,我说:‘哎呦黄先生,天气这么冷您怎么还来?’,他说:‘我时间不多了。’”

  除了治学精神和工作态度的耳濡目染,严宣申老师也向前辈学者学到了很多教学上的方法。“比如邢其毅先生。有一次教有机化学的老师请邢先生给学生做一次报告,我也听了,非常精彩,演讲中有两件事让我印象深刻。一是20世纪30年代他在国外学习的时候,听说当时国外一个实验室合成了三毫克的某昆虫性激素样品,这是非常了不得的。他举了一个例子来帮助大家理解:有一种昆虫叫吉普赛蛾,一只雌蛾,以它为中心,半公里以内的雄蛾都会被吸引过来,而雌蛾身上的性激素只有0.1微克。二是邢先生讲蛋白质,各种功能、结构,让人觉得非常清晰、精彩,一个多钟头不觉得枯燥。报告结束后,我就听到有三个学生一起聊天说,‘决定学有机了’。”

  “还有医学部的王夔院士,当时他主要的研究方向是生物矿化,他上课也十分生动有趣,他也会讲很多例子来引发学生的思考和兴趣。比如他说实验已经证明老年痴呆的人脑子里的铝含量比较多,但现在还没有搞清楚铝是怎么积累起来的。还比如说,有的牙齿外头看是好的,但里头坏了。从外头坏到里头这好理解,但外头是好的里头是怎么坏的呢?这样讲课学生就很爱听,不少人还产生了进一步探索的愿望。”

 

  

  严宣申先生保存的剪报

 

  02/青出于蓝

  在多年的教学实践中,严宣申老师有了很多思考,逐渐形成了自己的教学风格。“教科书上讲的一般都是理想状态,而实际的化学反应受各种条件的影响,往往会有副反应发生,对这些教科书之外知识和现象的掌握,往往才真正体现一个人的化学实验和化学工作能力。教材里讨论主要因素,这是对的,否则就抓不住主线;但如果在教学里只说主要因素,不讨论次要因素,或者根本不知道次要因素,是无法胜任实际工作的。而且更关键的是会不自觉地把主要的看成唯一的了,那就坏了,也就是学的知识僵化了。”

  “比如我在带学生做氯酸钾分解制氧气实验的时候,氧气应该是无味的,但有些学生说制的氧气有臭味。当时我认为有两个可能的原因,一可能是副反应,另一个可能是试剂不纯。我们知道氯酸钾分解实验是一个放热、熵增的反应,我按照书上的数据计算了一下,排除了发生副反应的可能,就认为是试剂不纯导致的,我就回答学生说是因为试剂不纯。后来想起傅鹰先生说的话,理论计算和实验检验缺一不可,教学不能马虎。因此,我特地拿了高纯度的试剂去做,发现还是有臭味。后来我又查阅资料,才发现早在1820年就有人发现二氧化锰催化氯酸钾分解的反应时,有氯气产生。通过这件事,‘让事实说话’这句话更刻在了我的脑子里。”

  严宣申老师在教学工作中不断向前辈及同行学习,吸取他人所长。“1982年北大的张滂教授提出‘把时间还给学生,让学生学会自学’的观点在全国教育会议上被接受,然后号召所有的教学组去落实。后一年,我们无机化学教学组在苏州组织了研讨会讨论这件事,南京大学的戴安邦老师是我们无机化学组的组长。当时我去参会的时候其实不太赞同这种观点,就觉得知识那么多,本来课时就很紧张,还要老师少讲,这怎么能行呢?结果我们跟戴老先生汇报完以后,他跟我们讲了一个例子:1934年他在金陵女子大学教书,有两个助教分别辅导两组学生做化学实验。其中一位助教,百问不厌,学生问什么都耐心解答;另一位助教,则总是要求学生自己去动手,自己去思考。过了两个礼拜,在课堂上测验反应方程式,结果第二位助教辅导的学生成绩远好过第一位助教辅导的学生。戴老先生举的这个例子也许有一点偶然性,但至少说明了一个问题:老师讲得多、讲得细,学生学得未必就更好。这件事情也让我反思,教学中一定要给学生留下自己思考消化的时间。”

  “在条件允许的情况下,尽可能让学生进行一些自主性的探索,是一种培养人才的有效策略。我以前有一个叫谢晓亮的学生,现在是北大生命科学学院的教授了。我曾指导他做了一个银氨离子滴定的实验,就是把0.2~0.3毫升的硝酸银溶液滴到氨水中去。他说这个实验如果反过来滴,把氨水往硝酸银溶液里滴,那就可以滴3毫升了,实验数据相当于多了一位有效数字。他提出这个想法后,我就让他做,然后他做到一半就发现自己错了。原来的滴定终点是清澈的溶液里看见浑浊,而倒过来滴,就相当于要在浑浊的溶液里看见清澈,这是很难实现的。他最后就说了一句话:‘看来滴定必须有一个便于观测到的终点。’这其实才是我们要求学生掌握的东西。我也当场表态,他的表现值得5分(满分)。”

  “再举一个例子。比如用KOH、KClO3、MnO2加热制备高锰酸钾,然后在水溶液中通入CO2,再干燥结晶得到KMnO4。有一个学生就问我,通入CO2是为了在之前碱性条件下得到的锰酸钾在酸性环境下发生歧化反应生成高锰酸钾,那为什么不能加硫酸,这样不是更简单方便吗?然后我就让他自己去尝试一下,结果他做出来的高锰酸钾是粉红色的,只有48%的纯度。高锰酸钾是紫红色的,我们当时要求纯度91%以上为合格。然后他由此得出结论:化学实验不只是考虑反应能不能发生,不同的实验条件对实验结果有很大的影响。他有想法,愿意尝试,会总结,所以我也给了他满分5分。”

 

  

  与严宣申先生交流

 

  文革结束之后,中国进入新的历史发展阶段。经济和科学技术的飞速发展都对大学人才的培养提出了更多、更高的要求。为适应社会及科学进步对人才培养的要求,严宣申老师与同事一起,对大学化学课程的设置及内容编排、教学设计等进行了大幅度的调整与改革。“无机化学涉及的元素和化合物种类、试剂与实验条件、化学反应类型等都很多,但又都很重要,所以很早学生就反映‘讲课像开中药铺,课程内容多、杂、乱。’其实早在1966年,我根据自己在教学工作中的经验和思考,在文革前就尝试了教学改革,加强了结构化学、定性分析、化学热力学等原理性内容,就有可能改变无机化学课程开‘中药铺’的印象。效果还可以,但因为文化大革命中断了。所以改革开放后,在同学和老师的鼓励下,我就准备按照原来试验过的方式进行改革。”

  “大学无机化学很多内容是与高中化学重合的,大学化学要在深度和原理上下功夫。比如铝热法,铝能够把氧化铁还原成单质铁,中学讲的是铝跟氧的亲和力更强,因此把氧抢出来了。但大学生怎么理解亲和力强呢?一个影响因素是焓,另一个是熵。生成氧化铝的焓为1675.7 kJ/mol,生成氧化铁的焓为824.4 kJ/mol,焓的变化是848 kJ(放热)。这个过程熵减是44J。虽然熵减不利于化学反应发生,但在这个反应中,熵变不是一个主要的因素。我在备课的时候还想,这个原理是不是可以推广到氟化物?后来在书上也找到了印证,还原氟化物可以用钾、钙等物质。我又把这个原理拓展到其他氧化物、硫化物等,这样学生就对这一化学反应类型有了较为深入的理解。过去无机化学是不讲熵的,但熵代表自然界变化过程的方向,是与能量同样重要的宏观参量。熵对于化学反应的方向和反应过程的理解是非常重要的,所以大学化学里要引入熵的概念,并从熵变的角度去理解化学反应原理。”

  “中学教育有时为了‘减轻学生负担’,一些内容进行了不太恰当的简化,大学课程里需要纠正过来。比如说溶解度,中学讲就是一定温度下,100g溶剂,在达到饱和溶液时能溶解的溶质克数。我们曾跟负责编书的人建议,应该加上一个说明——如果溶质是含结晶水的,那么溶质的实际克数会减少,而溶剂的克数会增加。但他们说中学就这样讲算了,不要节外生枝了。这样的问题不讲一下,学生做实验就会犯错误。”

  “无机化学课程另一项比较大的调整是实验课。无机化学内容庞杂,实验也很多。但我们考虑,如果学生只是机械地按照实验步骤操作一遍,不能很好地消化吸收相关知识,起不到应有的教学效果。因此我跟严洪杰老师建议把原来安排的实验砍掉一半,这样学生就可以根据自己的思考、兴趣或薄弱环节选择甚至设计自己想做的实验。当然学生如果有自主发挥,我们会对学生的操作水平和实验计划进行安全评估,特别是有毒、腐蚀、爆炸危险的实验。至于实验过程中学生的想法对不对、全面不全面,都不要过多干涉。我们当时规定的考核方式是,想的对、做的对、得到结论对,和想的错、错了以后知道自己错在哪里,都同样得到5分满分。如果学生自己没有特别的想法,老师也会给一些建议,希望他们能通过实验加深对课上所学知识的理解。我们设置了必做实验和选做实验,做了选做实验的分数会更高一些,这对学生也是一种激励。鼓励学生自主实验的教学方式,就逐渐通过教学设计和课程计划的形式固定下来了。”

  严老师的教学生涯始终伴随着不断的学习与反思,也因此教学设计能够适应时代的发展与人才培养需求的变化,教学水平不断提高,深得同学们的尊敬。严老师引用了梅兰芳《舞台生活40年》的一段话来比喻自己的教学经历:“梅兰芳说自己唱戏是少—多—少,最初的时候只学了三部戏,后来慢慢增加,能唱10部左右的戏,然后随着能力与经验的增加,自己的体会越来越多,就把自己的精神、内涵都赋予表演之中了,所以就不在意是否能唱更多部戏了。这在我身上也同样适用,我刚开始上台觉得不出错能讲下来就很好了,然后随着时间的推移,把知识内化,教学目的也不是追求塞给学生更多的知识,而是引导学生思考与探索。”

 

  录音整理| 张羽萱

  文字编辑| 周艳灵、郭九苓

  摄影|杨洋

  排版|徐嘉

  

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