谈谈化学学科在人类发展进程中的作用及化学学科的前程

石家庄市第十九中学 高一化学 孙湘

2011是国际化学年，联合国教科文组织（UNESCO）和国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）把化学年的主题定为“化学——人类的生活，人类的未来”。它的理念来源于美国化学家诺贝尔奖获得者西博格教授的一句名言：“化学——人类进步的关键”。作为一线教育科学工作者，心中感慨颇多，想到了化学对人类社会发展做出的贡献，想到了化学学科目前面临的问题，想到了化学学科将来的发展方向，更想到了化学教师的责任……,心中有忧虑、有憧憬、更有信心。深感应当与化学教师一同探讨一下化学学科的现状与我们的责任。

一、化学学科在近代人类发展史上的贡献

1、化学与合成技术

化学学科在人类发展史上一直发挥着重要的作用，且不说古代的冶炼技术，单说近代的合成技术对农业的发展、对医疗卫生的发展、对材料技术的发展，可以说功不可没。

合成化学促进了农业现代化。合成氨制成化肥，以及生产的植物生长调节剂（如矮壮剂、除草剂、催熟剂等）和各种农药，如化学合成的第三代农药──昆虫激素等，提高了农业产量。

　　合成化学提供了很多药物生产的新途径，合成了磺胺类、抗生素类、维生素类以及口服避孕药等。现在很多镇痛剂、麻醉剂、防腐剂、催眠剂等都是合成出来的。合成化学与生物学、物理学等学科的密切配合，预计将来在征服疾病如癌症、精神病，以及控制遗传，延长人类的寿命等方面会发挥重要作用。

合成化学提供的新材料，使空间技术、原子能工业、海洋资源开发等得到进一步发展。登上月球的宇航员的宇宙服，是由合成材料制成的；制取浓缩的铀235；所需耐腐蚀的含氟材料也是合成的；在高子交换树脂基础上发展起来的离子交换膜。在淡化海水、人造肾、药物的定时释放等方面都起着很重要的作用。

总之，化学合成技术不仅可以仿制自然界存在较少的物质，而且还创造了很多自然界不存在的物质，对人类的进步起着非常重要的作用。

2、化学与新能源

化学在新能源开发如：太阳能（如建立太阳能发电站）、生物质能（如利用植物的光合作用产生能量）、海洋能（如海洋盐差发电）、氢能起着其它学科不可替代的作用。

3、化学与测试技术

当今世界恐怖威胁，食品卫生隐患，环境污染，安全生产事故隐患等危险无处不在，而利用化学材料技术（主要是微型硅芯片）制造的“电子鼻”目前广泛应用于反恐检测、食品、烟草、发酵、香精香料生产、环境恶臭分析、等领域。随着生物芯片、生物技术的发展和集成化技术的提高及一些纳米材料的应用，电子鼻将会有更广阔的应用前景。

4、化学与航天

在航天领域没有化学的贡献，人类就不能实现自己的航天梦。首先，航天推动器：它里面的推进剂是化学燃料，良好的推进剂要求无味且燃烧性能好，否则散发出来的气味遥感卫星易察觉。例如导弹发射就会暴露目标。我国导弹燃料的研制，化学功不可没。隔热材料：航天器要飞向宇宙，必须穿过大气层，这将在航天器的表面产生巨大的热量。如果隔热材料不过关，航天器将融化在蓝天里。航天器：原则上讲越轻越好，这就需要化学研究各种符合材料用于航天器上。吸振材料:导弹、卫星等飞行器在工作过程中会产生强烈的宽频带随机振动。各种吸振材料的研制，凝聚着化学家的心血。最后是密封材料：航天员需要在航天器里工作生活，良好的密封材料，使供航天员生活用的氧气不外泄到宇宙中。

尽管化学学科对人类发展做出了巨大的贡献，但现在化学学科本身却面临着很大的问题。

二、化学学科目前面临的问题

1、人类社会对化学的误解

当前，人们过多地将化学与环境污染，恐怖威胁，化学武器等联系起来，化学给人类带来的似乎只有这些东西。在我国，人们甚至将近年来出现的三聚胺奶，吊白块，假鸡蛋，假化肥，假农药，瘦肉精等重大参杂使假事件也要归罪的化学工作者的头上。

很少有人认识到，人类赖以生存的基本粮食蔬菜供应1/3来源化学肥料和化学农药的使用，如果没有公众“憎恨”的化肥，农药的使用，地球将只能承载世界现有2/3的人口，或者说，我们的人均食品蔬菜摄入量将减少1/3，不难想象，那将是一个多么动乱不堪、弱肉强食的恐怖世界！考虑到当今粮食蔬菜供应基本平衡这一事实，我们对化学的评价是不是应该公正些。同样，没有化学就没有使人类疾病得以治疗的合成药物，人类的平均寿命起码要减少一半。化学的发展，使合成纤维占据了纤维市场的半壁江山，可以毫不夸张地讲，没有化学，就没有温暖，世界也没有视觉上的丰富多彩。当前，人类已进入了信息化时代，人类的资源利用能力已经不限于地表，正在向地表以下，向海洋，向太空发展，但是很少有人想到这些技术进步和发展的基础是满足特别需要、具有特别性能的新材料的发现。而这些材料的创制难以离开化学学科的贡献。

然而这些贡献，这些发现，并未得到国际社会应有的承认。在世纪之交评选出的激光技术、半导体技术、计算机技术、生物技术、核技术和航空航天技术这6项所谓20世纪人类社会取得的最伟大科学成就中竟然没有一项与化学直接相关就是一例。所以，难怪有人说化学学科是人类历史上遭遇最大不公的学科之一。事实上起源于19世纪，发展完善于20世纪的化学合成技术，应该说是20世纪人类在科学技术发现、发明方面最伟大的成就。可以这么说，没有上述六大技术，人类还不至于无法生存，而没有上世纪的化学合成技术，人类真的将会落入食不果腹、衣不蔽体、有病无药的尴尬境地。

2、化学学科的忧虑

作为一线教育科学工作者，深感当今社会已经完全不同于当年的“学好数理化，走遍天下都不怕”的年代，基础学科，特别是化学发展确实面临学科吸引力不强，声誉不佳的问题。这些问题产生的原因十分复杂，但公众对化学缺乏客观公正认识肯定是最主要原因。目前社会上存在一种“化学无前途说”。有人认为，百年之后，化学将不再以一门独立学科存在，化学学科的许多科目将被其它学科所瓜分：有机化学、化学生物学将融入到生命科学之中，分析化学将归属环境科学和生命科学，无机化学、高分子化学将被材料学所涵盖，物理化学将加入物理学的阵营。面对这种情况，各国有识之士多次呼吁要再造化学。

类似的呼声在国内也出现过，几年前，国家最高科学奖得主徐光宪院士、中国科学院常务副院长白春礼院士、国家自然科学基金委员会副主任姚建年院士等，增多次就化学学科的发展的再造发表过真知灼见。

问题是，面对公众，面对年轻一代的是一线教师和由教师培养的正在成长中的学生，这个群体的学科认识水平和学科态度更能影响社会对化学的认识，对化学的理解

3、化学学科教学中存在的问题

作为一线的化学教师，深感当前化学教育的一些弊端，阻碍着学科的发展，使化学学科不受学生欢迎了。例如高中阶段过早的文理分科制度，是不是有利于学生的发展？教育部规定的两年的学习课程，被许多学校以文理分科为由，压缩成了一年甚至半年，目的是为了高考。我们许多化学教师直接倡导和参与了这项工作，目的是为了自己的高考成绩。其结果是文科生高中毕业后都谈不上对化学最基本的了解。对学生将来的成长十分不利。

纵观国外教育案例，美国物理科学家——爱德华·威廉，早年就读于美国布兰迪斯大学主修历史，后来投身于理论物理的研究，并在量子力学方面取得了巨大的成就。1990年他获得了堪称数学界诺贝尔奖的菲尔兹奖。1989年诺贝尔医学奖获得者，美国医学博士哈罗德·瓦穆斯教授，早年就读于阿默斯特学院文学专业，并取得文学硕士学位。后从事医学研究工作，最终在细菌基因控制方面取得了巨大成就。

不可否认化学学科对学生的吸引力削弱，与当今社会普遍存在的追逐名利，追逐高收入职业，心浮气躁不肯踏下心来从事基础学科研究有关。而国家最奇缺的高科技人才恰恰是搞基础研究的。凡立志于做事业的人必是甘于寂寞，淡薄名利，心无旁骛，年复一年全身心地投入到枯燥的研究中去，才有可能成功（如水稻专家袁隆平）。现在的年轻人有几个能做到？

是什么让我们的学生把对知识的追求变成了对分数的追求？为什么我们许多年轻人到大学毕业、研究生毕业，还没有自我发现，不知道自己该干什么、最擅长干什么？这里面固然有我们教育体系评价机制的问题，难道我们中学化学教师没有一点责任吗？扪心自问，几年的中学学习，孩子在学校是不是只学高考要求的东西？教师是不是考什么就教什么，怎么考就怎么教？以至于毕业若干年后，学生对化学学科的印象只剩下了对几道化学题的印象。这，难道不是化学教学的悲哀吗？现在看来理所当然的现象是非常不正常的。教师必须明白有些东西对学生来说是用来成长的，不是用来考试的。

我们的化学教学可不可以不那么功利，不那么目的性强？教育的真正目标是什么？是让学生自我发现，然后自我实现。众所周知，学校教育最安全、最容易吸收，营养也最丰富。我们的课堂教学，应该让学生感到心中有梦想，对化学学科充满期待和信心。学科前沿正在研究的东西和学科发展的方枯燥 向应该通过我们的教学传递给学生，国家发展计划中重大专项科学项目中有哪些是关于化学学科的，教师有责任让学生知道。

2010年5月27日，美国总统奥巴马向国会递交了其上任以来的首份《国家安全策略报告》他在报告中说：“美国最大财富是美国人民的潜能。为了继续在创造力方面保持世界领先地位，我们承诺：给人投资，帮助他们发挥潜能和想象力，就是为我们国家的人民创造新的、更好的、更有品质的生活”。美国每届政府在制定《国家安全策略报告》时，都要邀请几位中学教师参与，其目的就是将国家的发展计划渗透到中学生的头脑中，让他们从小就有梦想。他还说：“美国的竞争意识赋予我们国家一种能力，就是能更好地教育孩子，训练他们的竞争意识，推动国家科技能力的发展”。

温总理说：“一个国家必须有一些能仰望星空的人”。在孩子心中播种学科梦想，是我们中学教师的责任。

三、化学学科的发展与化学教育者的责任

1、化学学科的演变与发展

化学作为一门独立学科，诞辰于17世纪后半叶，经过几百年的发展，正在逐渐走向成熟。研究的对象在不断拓宽，研究的内容日益丰富，能动用的研究手段也日渐多样。以化学定义的演变为例就能说明。从20世纪以前的“化学是研究物质本性及物质转化的科学”。到20世纪初原子结构模型提出和放射性发现后的“化学是一门研究物质组成、结构和性质，以及物质间相互转化的科学”。

今天，化学的研究内容已经远远超越了上述侠义的物质范畴，等离子体化学、天体化学、核化学已经成为现代化学的重要部分，由此可见，化学学科自诞辰之日起就一直处在不断发展变化之中。就拿化学合成来说，现在只是化学工作者创造新物质的一种途径。如今化学学科创造新物质以“合成+组装”为特征。同样“化学分析”的内容大大拓展了，不再局限于定性、定量、波谱和衍射分析了，依靠各种观察手段进行的形貌分析变得越来越重要。现在“模拟与仿真”是化学工作者借助数学和计算机科学与技术发展成就而发展起来的新的研究手段。

鉴于化学学科现在研究的领域与手段，在美国化学会第215届年会上，与会人员提出以M打头的6个单词或短语来定义化学：Molecules, Materials, and Matter; Make it Measure it , and Model it .很显然，前三个单词是讲化学研究的对象，即化学不但研究分子和一般概念上的材料，还要研究无所不包的物质；后三个词组是指制备、测量、和模拟。不难看出，这一定义尽管不怎么符合常规概念叙述方法，但确实完整地反映了化学学科发展的现状。

最近，诺贝尔奖获得者、超分子化学之父Lehn，在对化学学科历史发展和化学进化现象深入分析的基础上，又提出了动态建构化学（Constitntional Dynanic Chemistry）和适应性化学(Adaptive Chemistry)概念，以期强调化学学科内容的动态性和化学学科对客观世界认识的不断穷尽的特点。可以说，化学概念的不断发展反映了化学学科的发展活力。

2011年2月24日国家自然科学基金委员会启动了“可控自组装”重大专项科研课题，以期在“可控自组装基元的设计、功能组装体的创制应用，以及自组装过程实时监控方法的建立” 方面，做有中国特色的原创性工作。

日本、美国等国家的科学家在“自组装”的研究方面已经取得了一些进展，中国国家纳米科学中心海外主任王中林等成功地研制出世界上最小的发电机——纳米发电机。解决了为纳米器件提供电力的问题。在哈佛大学教授Charles　Lieber说，这项成果“极其令人振奋，这个问题上他（王中林）显示了巨大的创造性。”

2、化学教育者的责任

今年是百年一遇的国际化学年，化学教育应该承担起学科的教育的责任，借此机会宣传学科，宣传化学对其他众多学科的支撑作用，让公众了解“化学就是未来，没有化学就没有未来”。“化学不能代替一切，但没有化学肯定没有一切”。这些基本的道理。

人类社会发展到今天，正面临资源日渐枯竭，能源供应日渐不足，环境品质日渐蜕变等前所未有的困难，在解决人类社会发展面临的这些根本性问题过程中，任何学科都无法代替化学学科的作用。当然对化学在发展中给自然、给人类社会带来的负面影响，我们应当承担责任，并坚信化学带来的问题，必须而且只能由化学学科自己解决。化学始终是社会发展的推动者；是能源的开拓者；是材料的研制者；是环境的保护者；是高科技产业的支撑者；是美好生活的创建者。

国家的安全，社会的进步，民族的复兴，离不开化学学科的发展。而化学学科的发展和繁荣需要社会的理解、支持，需要年青一代的积极参与。为了人类，为了社会，为了对学科负责，当今的一线化学教育工作者有责任了解化学学科的过去、化学学科的发展、化学的走向，从而增强学科责任感，增加学科自信心，以自身的感受和言行影响学生，影响社会，影响公众。我们有充分理由相信，化学的明天一定会更加美好。

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