现代化学发展及其对中学化学的影响

现代化学发展及其对中学化学的影响

李永强 125700

《基础教育课程改革纲要》中这样明确指出，要改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。可见在新课程中课程内容的改革同样占有重要的地位。高中化学新课程以提高学生科学素养为宗旨，其课程内容的选择改变了传统的以物质结构为基础、以元素周期律为主线的知识体系，突出化学基本观念的主导作用，注重在社会背景中引导学生学习化学知识，并将科学探究作为重要的课程内容。而在不同的课程模块中课程内容既具有连续性，又具有层次性。中学化学的教育改革要注意以下几个问题：

学科的现状与发展趋势及社会需求是教育改革的基础和推动力

要学习并重视现代教育学和学科教学研究所提供的新理念和方法论

探究性学习仍然是教育改革的突破口

要区分职业性要求和素质性要求

学段的衔接更着重于能力。

中学化学教师要想更好的理解新教材的内容选择上的变化，更好的使用新教材，就应该进一步明确现代化学发展及其对中学化学的影响。

一、化学学科的成就和地位

1.化学学科的地位

早在1985年，美国学者G.C.皮门特尔指出：“化学是一门中心科学，它与社会多方面的需要有关。化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。”

化学是一门承上启下的中心科学。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地。

化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧密的联系。

化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。

今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能源、生命进化等，都需要化学的参与。

2.20世纪化学的重大成就

在20世纪的100年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。“空前辉煌”数字（3771万，2001）。1900年在Chemical Abstracts(CA)上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有55万种。化学是以指数函数的形式向前发展的。报刊上常说20世纪发明了六大技术:

包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术；

基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；

核科学和核武器技术；

航空航天和导弹技术；

激光技术；

纳米技术。

但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分离）技术。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。但如果没有发明合成氨、合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60亿人口中的30亿就会饿死。没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩短25年。没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受到很大影响。没有合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技术根本无法实现。

二、现代化学发展的趋势分析

1.新世纪的化学科学主要研究的物质层次

化学是什么？化学的传统定义：研究物质的组成、结构、性能和变化规律的科学。或者：化学是研究分子的科学。现代化学定义：研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态的合成反应、分离和分析、结构形态、物理性能和生物活性及其规律和应用的科学。

（1）原子层次的化学：核化学、放射化学、同位素化学、元素化学、单原子操纵和检测化学等。

（2）分子片层次的化学：原子只有一百多种，但是分子数已达三千多万种，因此，在原子和分子之间引入一个新层次“分子片”。

（3）分子层次的化学：三千多多万种化合物（分子），通常分为无机、有机和高分子化合

物，但是近些年合成的金属有机化合物、元素有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等等，已不能适应传统非分类方法，新世纪将研究分子结构类型和结构方式。

（4）超分子层次的化学：受体和给体的化学、锁和钥匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。

(5)生物分子层次的化学：生物化学、分子生物学、化学生物学、酶化学、脑化学、神经化学、基团化学、生命调控化学、药物化学、手性化学、环境化学、生命起源认知化学等。（6）宏观聚集态化学：固体化学、晶体化学、非晶体化学、流体和溶液化学、等离子体化学、胶体化学和界面化学等。

（7）介观聚集态化学：纳米化学、软物质化学、胶体化学（胶团－胶束化学和气溶胶化学）等。

2.新世纪化学科学的主要研究领域

（1）环境相容性化学－绿色化学

绿色化学研究的核心问题有三个分别是：绿色合成技术方法和过程；可再生资源的利用和转化中存在的一系列问题的研究；矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。（2）新材料化学科学

新材料的研究主要有以下几个方面：复合型材料；新型能源材料；可生物降解高分子材料；有机物体系膜分离及膜材料的研究；生物材料化学。

（3）化学中的生命科学

生物超分子功能的研究；模拟生物体系的自由基化学和物理有机化学研究；无机化合物药用的研究例如：无机药物的手性选择问题、抗癌配合物的研究、利用微量金属离子有效地预防疾病、对无机药物跨膜运送机制、无机药物载体和靶向药物的研究、核药物及中药复方中使用矿物的问题。

（4）化学工程技术

从液滴－反应器的尺度范围内对化学转化影响下的某些重要的物理现象进行研究就形成了化学工程。具有经济、环境优化性的化学过程集成智能方法

化学反应的原子经济;飞秒激光控制化学反应;微系统（MEMS）的新型活性加工技术及微流量系统的研究。

（5）农业化学科学

粮食问题的解决，除了不断发展其他领域的农业（如海洋蓝色农业、微生物白色农业等）