化学学科发展与化学教育：挑战与机遇

化学学科发展与化学教育：挑战与机遇

摘要：在简要介绍化学学科发展的基础上，本文从化学学科的地位和作用，化学学科发展面临的主要问题，化学教育的责任与变革机遇，以及化学课程结构与化学课程内容构建等四个方面论述了传统化学教育面临的挑战和进行历史变革的机遇。

关键词：化学教育；课程结构；课程内容

2008年12月31日第63届联大通过决议，将2011年确定为“国际化学年”，以纪念化学学科所取得的成就以及对人类文明作出的贡献。同时，也以此增进公众对化学的了解，提高年轻人对化学的兴趣，培养年轻人对化学未来发展的热情。事实上，当今化学学科发展已经到了从定性到定量，从宏观到微观，从静态到动态，从描述到推理的阶段。除了传统的新反应、新方法、新化学物质研究之外，化学工作者的研究兴趣极大拓展，研究内容极大丰富，研究手段日益多样。

近二十年来，化学工作者以更大的注意力关注分子间的相互作用和分子群的协同作用，关注分子的有序聚集规律和有序聚集体的性质，以及有序聚集体的可控制备和应用等。另一方面，前所未闻的单分子行为、单分子器件的实验研究已经成为现实。与之相应，化学表征的内涵也日益丰富，传统的用于确定组成与结构的化学分析、有机分析和晶体结构分析方法已经难以满足当今化学研究的需要，用于构象、形貌、分子间弱相互作用和单分子行为研究的新的表征手段不断涌现，理论模拟的辅助作用更加突出。就创造新物质而言，当今的化学工作者不仅仅可以合成新物质，还可以“组装”新物质。可以说，化学学科发展呈现出一派活力四射、欣欣向荣的景象。

一、化学学科的地位和作用

关于化学学科的地位和作用，欧洲化学与科学技术联盟(ALLChemE)认为化学品的制造和销售是欧洲经济的最主要支撑之一。美国国家自然科学基金委员会和美国政府能源局资助形成的研究报告“The Future of U.S.Chemistry Research：Benchmarks and Challenges”则认为：在疾病控制、能源问题解决、环境治理，乃至孕育新工业的发明创造和发展加强国防、增强国内安全的新材料、新技术方面，化学都发挥着关键作用。报告特别强调：美国的化学人才培养面临危险，美国在化学学科的一些关键领域的国际领先地位正在销蚀。人们已经逐渐认识到，制约人类经济和现代文明可持续发展的新能源开发、环境污染治理等重大问题的解决都有赖于化学工作者的努力和化学学科的发展。化学对生物和新材料等学科或领

域发展的支撑和推动作用日益凸显，化学与生物、环境、能源等学科的关系从未像今天这么密切过。

关于化学学科的地位和作用，化学大师们有精辟的描述。例如，超分子化学之父、诺贝尔奖获得者法国化学家Jehan-Marie Lehn就认为：“生物体和非生物体，有生命的和无生命的物质都是由分子和分子有序聚集体所构成，化学扮演着将组成无生命物体的分子与组成有生命物体的复杂分子聚集体和分子体系联系在一起的桥梁作用。”当今物质世界的产生和发展是一个长期的化学进化的过程。伴随着化学进化，物质世界由无序走向有序，由无意识走向有意识。而且，可以预期，化学进化还将继续下去，人类文明绝对不是物质世界化学进化的终极。同样，国际著名的化学战略家、美国化学家George M．Whitesides认为：“化学处在革命性变革的前夜，化学就是未来，没有化学就没有未来，化学不能代表一切，但没有化学肯定没有一切。”这些论述都表明了化学学科对人类社会发展的重要支撑作用。

根据自然科学发展的历史和现实不难做出判断，在自然科学中，化学居于基础核心地位，没有化学学科的支撑，要创制新材料、发现新药物、理解生命过程、解决环境问题、开发利用新能源也是几乎不可能的。由此可见，化学学科在整个自然科学学科体系中的基础地位是不容怀疑的。当然，事物发展都是一分为二的，化学学科在为人类社会发展作出不可替代贡献的同时，自身存在的问题也不容忽视，这就是为什么以高效能、无污染化学过程实现为目标的绿色化学备受重视的原因。

二、化学学科发展面临的主要问题

然而，令人遗憾乃至不可思议的是，化学学科发展却面临学科声誉不佳、吸引力不强、后继相对乏人的窘境。人们总是将化学与化学灾难、环境污染、恐怖威胁等负面的东西或事件联系在一起，化学被冷落了，被边缘化了。作为化学工作者，我们可以说：化学无处不在。但是对于非化学工作者，他们可以说：根本就没有化学。有人甚至忧虑，化学有被临近和相关学科逐步消解的可能，百年之后化学这个学科可能就不存在了，物理化学、无机化学会加入物理学阵营，分析化学、有机化学会加入到生命科学阵营，环境化学可能会加入到环境科学去。化学不受欢迎、不被重视、被边缘化几乎表现在日常生活的方方面面。最近，Whitesides在美国麻州大学Amherst分校作了一场化学家要“Reinventing Chemistry(重建化学)”的报告，提出：“除了周期表之外，化学家要提出真正属于自己的中心理论，就像物理学有量子力学，生物学有DNA结构一样”。

造成这种局面的原因是多方面的，但化学工作者不会也不去宣传自己的学科，不注意培养后来者绝对是最主要的原因。对此，Whitesides教授、我国国家最高科学技术奖获得者徐光宪教授等都深有感受。他们在多种场合发表演说，撰

写文章为化学学科正名。公众对化学的不公，不仅仅为化学工作者所感受，其他学科工作者也有感受。例如，几年前《自然》杂志就发表了一篇社论，认为：“化学的形象被其交叉学科的成功所埋没，化学这门原本是重要的中心科学(Central science)反而被社会看做是伴娘科学(Bridesmaid science)而不受重视，化学家居然不喊不叫也不抱怨。化学家的谦虚本是美德，但因此而在社会上造成化学是落日科学(sunset science)的印象，吸引不到优秀的年轻学生，这个问题就大了。”

作为化学教育工作者，职业决定了我们对学科不仅仅承担着培养学科后来者的责任，而且也承担着让社会客观了解化学、认识化学、支持化学的责任。而通过面向不同群体开展的化学教育无疑是我们宣传化学，让公众了解化学的主要渠道，因此，根据化学学科发展面临的问题和化学学科的发展现实，集思广益，做好化学课程体系和课程内容的顶层设计显得特别重要。

三、化学教育的责任与变革机遇

众所周知，我国化学专业的课程结构和非化学专业的化学基础课程的课程体系和内容虽经多次调整和修订，但基本上还是20世纪50年代初从前苏联引进的模式，在课程体系上还是无机、分析、有机、物化、结构等，与当今化学学科发展的要求很不适应。以这样的体系和内容，难以担当起宣传化学、普及化学，让社会认识化学的责任。