我們的化學 我們的責任

摘 要：化學科學對人類社會發展做出了巨大的貢獻。但化學教育面臨著巨大的挑戰，化學教師應該承擔起化學科學普及和促進化學科學發展的重任。

關鍵詞：化學教育；學科發展；責任

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2012）02-0061-03

2011是國際化學年，聯合國教科文組織（UNESCO）和國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）把化學年的主題定為“化學——人類的生活，人類的未來”。它的理念來源于美國化學家諾貝爾獎獲得者西博格教授的一句名言：“化學——人類進步的關鍵”。作為化學教育工作者，心中感慨頗多，想到了化學對人類社會發展的貢獻，想到了化學科學目前面臨的問題，想到了化學科學將來的發展方向，更想到了化學教師的責任……，心中有憂慮、有憧憬、更有信心。深感應當與化學教師一同探討一下化學科學的現狀與我們的責任。

一、化學科學在近代人類發展史上的貢獻

（一）化學與合成技術

化學科學在人類發展史上一直發揮著重要的作用，且不說古代的冶煉技術，單說近代的合成技術對農業的發展、對醫療衛生事業的發展、對材料技術的發展，可以說功不可沒。

合成技術促進了農業現代化。從合成氨制造化肥開始，到后來的植物生長調節劑（如矮壯劑、除草劑、催熟劑等）和各種農藥，在提高農業產量方面發揮了重要作用。

合成技術提供了很多藥物生產的新途徑，合成了抗生素類、維生素類以及口服避孕藥、鎮痛劑、麻醉劑、防腐劑、催眠劑等。合成化學與生物學、物理學等學科的密切配合，預計將來在征服如癌癥、精神病，以及控制遺傳，延長人類的壽命等方面會發揮重要作用。

合成技術提供的新材料，使空間技術、原子能工業、海洋資源開發等得到進一步發展。宇航員的宇宙服、制取濃縮的鈾235、耐腐蝕所需的含氟材料無一不是合成的。

總之，化學合成技術不僅可以仿制自然界存在較少的物質，還能創造很多自然界不存在的物質，對人類的進步起著非常重要的作用。

（二）化學與新能源

化學在新能源開發如：太陽能、生物質能、海洋能、氫能等方面起著其它學科不可替代的作用。

（三）化學與測試技術

當今世界恐怖威脅，食品衛生隱患，環境污染，安全生產事故隱患等危險無處不在，而利用化學材料技術（主要是微型硅芯片）制造的“電子鼻”目前廣泛應用于反恐檢測、食品、煙草、環境惡臭分析等領域。隨著生物芯片、生物技術的發展和集成化技術的提高及一些納米材料的應用，電子鼻將會有更廣闊的應用前景。

（四）化學與航天

沒有化學的貢獻人類就不能實現航天夢。首先，航天推動器：它里面的推進劑是化學燃料，良好的推進劑要求無味且燃燒性能好，否則散發出來的氣味遙感衛星易察覺（例如導彈發射就會暴露目標）。我國導彈燃料的研制，化學功不可沒。隔熱材料：航天器要飛向宇宙，必須穿過大氣層，這將在航天器的表面產生巨大的熱量。如果隔熱材料不過關，航天器將融化在藍天里。航天器：原則上講越輕越好，化學研究的各種復合材料用于航天器上。吸振材料：導彈、衛星等飛行器在工作過程中會產生強烈的寬頻帶隨機振動。各種吸振材料的研制，凝聚著化學家的心血。最后是密封材料：航天員需要在航天器里工作生活，良好的密封材料使供航天員生活用的氧氣不外泄到宇宙中。

盡管化學科學對人類發展做出了巨大的貢獻，但現在化學科學本身卻面臨著很大的問題。

二、化學科學目前面臨的問題

（一）人類社會對化學的誤解

當前，人們過多地將化學與環境污染、恐怖威脅、化學武器等聯系起來，化學給人類帶來的似乎只有這些東西。在我國，人們甚至將近年來出現的三聚氰胺奶，吊白塊，假雞蛋，假化肥，假農藥，瘦肉精等重大參雜使假事件也要歸罪于化學的頭上。

很少有人認識到，人類賴以生存的糧食蔬菜供應1/3來源化學肥料和化學農藥的使用，如果沒有公眾“憎恨”的化肥、農藥的使用，地球將只能承載世界現有2/3的人口，不難想象，那將是一個多么動亂不堪、弱肉強食的恐怖世界！考慮到當今糧食蔬菜供應基本平衡這一事實，我們對化學的評價是不是應該公正些。同樣，沒有化學就沒有使人類疾病得以治療的合成藥物，人類的平均壽命起碼要減少一半。化學的發展，使合成纖維占據了纖維市場的半壁江山，可以毫不夸張地講，沒有化學，就沒有溫暖，世界也沒有視覺上的豐富多彩。當前，人類已進入了信息化時代，人類的資源利用能力已經不限于地表，正在向地表以下、向海洋、向太空發展，但是很少有人想到這些技術進步和發展的基礎是滿足特別需要、具有特別性能的新材料的研制。而這些材料的創制離不開化學的貢獻。

然而這些貢獻，這些發現，并未得到國際社會應有的承認。在世紀之交評選出的激光技術、半導體技術、計算機技術、生物技術、核技術和航空航天技術這六項所謂20世紀人類社會取得的最偉大科學成就中竟然沒有一項與化學直接相關。所以，難怪有人說化學學科是人類歷史上遭遇最大不公的學科之一。事實上，起源于19世紀，發展完善于20世紀的化學合成技術，應該說是20世紀人類在科學技術發現、發明方面最偉大的成就。可以這么說，沒有上述六大技術，人類還不至于無法生存，而沒有上世紀的化學合成技術，人類真的將會落入食不果腹、衣不蔽體、有病無藥的尷尬境地。

（二）化學科學的憂慮

作為一線教育科學工作者，深感當今社會已經完全不同于當年的“學好數理化，走遍天下都不怕”的年代，基礎學科，特別是化學發展確實面臨學科吸引力不強，聲譽不佳的問題。這些問題產生的原因十分復雜，但公眾對化學缺乏客觀公正認識肯定是最主要原因。目前，社會上存在一種“化學無前途說”。有人認為，百年之后，化學將不再以一門獨立學科存在，化學學科的許多科目將被其它學科所瓜分：有機化學、生物化學將融入到生命科學之中，分析化學將歸屬環境科學和生命科學，無機化學、高分子化學將被材料學所涵蓋，物理化學將加入物理學的陣營。面對這種情況，各國有識之士多次呼吁要再造化學。

類似的呼聲在國內也出現過，幾年前，國家最高科學獎得主徐光憲院士、中國科學院常務副院長白春禮院士、國家自然科學基金委員會副主任姚建年院士等，曾多次就化學學科的發展再造發表過真知灼見。

問題是，面對公眾，面對年輕一代的是一線教師和由教師培養的正在成長中的學生，這個群體的學科認識水平和學科態度更能影響社會對化學的認識，對化學的理解。

（三）化學學科教學中存在的問題

作為一線的化學教師，深感當前化學教育的一些弊端，阻礙著學科的發展，使化學學科不受學生歡迎了。例如高中階段過早的文理分科制度，是不是有利于學生的發展？教育部規定的兩年的學習課程，被許多學校以文理分科為由，壓縮成了一年甚至半年，目的是為了高考。我們許多化學教師直接倡導和參與了這項工作，目的是為了自己的高考成績。其結果是文科生高中畢業后都談不上對化學最基本的了解。對學生將來的成長十分不利。

縱觀國外教育案例，美國物理科學家——愛德華·威廉，早年就讀于美國布蘭迪斯大學主修歷史，后來投身于理論物理的研究，并在量子力學方面取得了巨大的成就。1990年他獲得了堪稱數學界諾貝爾獎的菲爾茲獎。1989年諾貝爾醫學獎獲得者、美國醫學博士哈羅德·瓦穆斯教授，早年就讀于阿默斯特學院文學專業，并取得文學碩士學位。后從事醫學研究工作，最終在細菌基因控制方面取得了巨大成就。

不可否認化學學科對學生的吸引力削弱，與當今社會普遍存在的追逐名利，追逐高收入職業，心浮氣躁不肯塌下心來從事基礎學科研究有關。而國家最奇缺的高科技人才恰恰是搞基礎研究的。凡立志于做事業的人必是甘于寂寞，淡薄名利，心無旁騖，年復一年全身心地投入到枯燥的研究中去，才有可能成功（如水稻專家袁隆平）。現在的年輕人有幾個能做到？

是什么讓我們的學生把對知識的追求變成了對分數的追求？為什么我們許多年輕人到大學畢業、研究生畢業，還沒有自我發現，不知道自己該干什么、最擅長干什么？這里面固然有我們教育體系評價機制的問題，難道我們中學化學教師沒有一點責任嗎？捫心自問，幾年的中學學習，孩子在學校是不是只學高考要求的東西？教師是不是考什么就教什么，怎么考就怎么教？以至于畢業若干年后，學生對化學學科的印象只剩下了對幾道化學題的印象。這，難道不是化學教學的悲哀嗎？現在一些理所當然的現象是非常不正常的。教師必須明白有些東西對學生來說是用來成長的，不是用來考試的。

我們的化學教育的真正目標是什么？是讓學生自我發現，然后自我實現。我們的課堂教學，應該讓學生感到心中有夢想，對化學學科充滿期待和信心。學科前沿正在研究的東西和學科發展的方向應該通過我們的教學傳遞給學生，國家發展計劃中重大專項科學項目中有哪些是關于化學學科的，教師有責任讓學生知道。

2010年5月27日，美國總統奧巴馬向國會遞交了其上任以來的首份《國家安全策略報告》。他在報告中說：“美國最大財富是美國人民的潛能。為了繼續在創造力方面保持世界領先地位，我們承諾：給人投資，幫助他們發揮潛能和想象力，就是為我們國家的人民創造新的、更好的、更有品質的生活”。美國每屆政府在制定《國家安全策略報告》時，都要邀請幾位中學教師參與，其目的就是將國家的發展計劃滲透到中學生的頭腦中，讓他們從小就有夢想。他還說：“美國的競爭意識賦予我們國家一種能力，就是能更好地教育孩子，訓練他們的競爭意識，推動國家科技能力的發展”。

溫家寶總理說：“一個國家必須有一些能仰望星空的人”。在孩子心中播種學科夢想，是我們中學教師的責任。

三、化學科學的發展與化學教育者的責任

（一）化學科學的演變與發展

化學作為一門獨立學科，始于17世紀后半葉，經過幾百年的發展，正在逐漸走向成熟。研究的對象在不斷拓寬，研究的內容日益豐富，能動用的研究手段也日漸多樣。以化學定義的演變為例就能說明。從20世紀以前的“化學是研究物質本性及物質轉化的科學”。到20世紀初原子結構模型提出和放射性發現后的“化學是一門研究物質組成、結構和性質，以及物質間相互轉化的科學”。

今天，化學的研究內容已經遠遠超越了上述狹義的物質范疇，等離子體化學、天體化學、核化學已經成為現代化學的重要部分，由此可見，化學學科自誕辰之日起就一直處在不斷發展變化之中。就拿化學合成來說，現在只是化學工作者創造新物質的一種途徑。如今化學學科創造新物質以“合成+組裝”為特征。同樣“化學分析”的內容大大拓展了，不再局限于定性、定量、波譜和衍射分析了，依靠各種觀察手段進行的形貌分析變得越來越重要。現在“模擬與仿真”是化學工作者借助數學和計算機科學與技術發展成就而發展起來的新的研究手段。

鑒于化學科學現在研究的領域與手段，在美國化學會第215屆年會上，與會人員提出以M打頭的6個單詞或短語來定義化學：Molecules， Materials， and Matter; Make it Measure it ， and Model it .很顯然，前三個單詞是講化學研究的對象，即化學不但研究分子和一般概念上的材料，還要研究無所不包的物質；后三個詞組是指制備、測量和模擬。不難看出，這一定義盡管不怎么符合常規概念敘述方法，但確實完整地反映了化學科學發展的現狀。

最近，諾貝爾獎獲得者、超分子化學之父Lehn，在對化學科學歷史發展和化學進化現象深入分析的基礎上，又提出了動態建構化學（Constitntional Dynanic Chemistry）和適應性化學(Adaptive Chemistry)概念，以期強調化學學科內容的動態性和化學學科對客觀世界認識的窮盡的特點。可以說，化學概念的不斷變化反映了化學學科的發展活力。

2011年2月24日，國家自然科學基金委員會啟動了“可控自組裝”重大專項科研課題，以期在“可控自組裝基元的設計、功能組裝體的創制應用，以及自組裝過程實時監控方法的建立” 方面，做出具有中國特色的原創性工作。

日本、美國等國家的科學家在“自組裝”的研究方面已經取得了一些進展，中國國家納米科學中心海外主任王中林等成功地研制出世界上最小的發電機——納米發電機。解決了為納米器件提供電力的問題。哈佛大學教授Charles Lieber說，這項成果“極其令人振奮，這個問題上他（王中林）顯示了巨大的創造性。”

（二）化學教育者的責任

2011年是百年一遇的國際化學年，化學教育應該承擔起學科教育的責任，借此機會宣傳化學學科對其他眾多學科的支撐作用，讓公眾了解“化學就是未來，沒有化學就沒有未來”。“化學不能代替一切，但沒有化學肯定沒有一切”。

人類社會發展到今天，正面臨資源日漸枯竭，能源供應日漸不足，環境品質日漸蛻變等前所未有的困難，在解決人類社會發展面臨的這些根本性問題過程中，任何學科都無法代替化學學科的作用。當然，對化學在發展中給自然、給人類社會帶來的負面影響，我們應當承擔責任，并堅信化學帶來的問題，必須而且只能由化學學科自己解決。化學始終是社會發展的推動者；是能源的開拓者；是材料的研制者；是環境的保護者；是高科技產業的支撐者；是美好生活的創建者。

國家的安全，社會的進步，民族的復興，離不開化學的發展。而化學科學的發展和繁榮需要社會的理解、支持，需要年青一代的積極參與。為了人類，為了社會，為了對學科負責，當今的一線化學教育工作者有責任了解化學學科的過去、化學學科的發展、化學的走向，從而增強學科責任感與自信心，以自身的感受和言行影響學生，影響社會，影響公眾。我們有充分理由相信，化學的明天一定會更加美好。

【責任編輯 張桂英】