化学教育的灵魂是化学精神_魅力是化学创造.doc

化学教育的灵魂是化学精神，魅力是化学创造
18世纪后期，法国科学家拉瓦锡（Lavosie）提出化学元素的概念，揭示了化学反应的质量守恒定律．自那时起，化学正式成为一门科学．到20世纪初，化学的四个分支学科已趋成熟，大学化学系相应地开设了无机化学、有机化学、分析化学和物理化学四大主干基础课程．但随着量子力学的发展，30年代化学学科在整体上曾面临着被近代物理学所吞并的危险．曾被人称为“神来之笔”的狄拉克（Dirac）的著作中称“整个化学都包含在薛定愕方程内”．这种唯理性的思潮也在化学教科书中得到充分体现，其代表是用年代出版的由鲍林（Paulin）编著的普通化学．然而化学家们并没有困惑在理性的樊篱中，他们借助于近代物理学的进展，通过各种波港方法，在认识原子、分子和晶体结构方面积累了大量的资料，化学学科进入了一个全新的发展阶段．化学在发现与合成新的元素，分离、提取与合成新的化合物，开发与综合利用天然资源等方面作出了卓越贡献．但是最近半个世纪以来，化学学科对自然科学最具有深远意义的贡献是促进了分子生物学和材料科学的诞生和成长．唯一的遗憾是，化学的这种贡献可能在某种程度上削弱了自身的地位，或者可能模糊了自己在自然科学中的界线．不久前，美国《化学与工程新闻》（C＆ EN）杂志邀请美国一些著名化学家展望2023年（这一年是该杂志创刊100周年）化学学科面貌，提出的几个主要问题是：什么样的研究将主宰美国化学会志（JACS）？哪里是从事化学研究的最佳场所？是大学里传统的化学系，还是结构生物系或材料科学系？化学研究由谁资助？大学还会有化学系吗？虽然与会的专家们充满信心和希望地回答了上述问题，但是担负着培养跨世纪优秀化学家光荣任务的教育工作者应当呈上怎样的答案呢？
大胆的化学教师已经提出要对已沿用了一个世纪的四大化学基础课体系进行调整，不满足于照本宣科的化学教师已积极地把人们关心的材料科学、生命科学、环境科学．能源等问题引入化学课堂和教材．化学教材越来越新，内容也越来越丰富．求新、求变一时成为大学化学教学改革的主流．可是在另一方面，报考大学化学专业为第一志愿的人数仍在减少，大学化学专业学生的学习兴趣和热情随着课程的进行呈衰减趋势的百分比一直处于较高的水平．看来我们在大学化学教学中有必要加强对化学价值的认识．但是对于价值的判断实在不是一件容易的事情．最近在材料科学中我国科学家做出的一项一流成果是在较温和的条件下人工合成金刚石．他们将四氯化碳与过量金属钠反应生成了非晶碳的金刚石．这一反应的化学基础实际上是卤代烃与金属作用制备烷烃的伍兹（Wurtz）反应．可是在一些新的有机化学教材中，伍兹反应因为过于陈旧已在删除之列．由此，我不由得想起胡亚东先生一年前在“漫谈学科交叉”一文中对于何谓“老”、何谓“新”的富有哲理的一番话．我自己投身于化学研究也与一个“老”的故事有缘．我念大学时，俞汝勤先生为我们讲授离子交换概念时曾为我们讲述一个有趣的圣经故事：摩西（Moses）率领以色列人安全通过荒野创造的一个奇迹．摩西把一种树枝投入Marah地区的苦水中时，水竟变甜了．那是因为树枝上的氧化纤维素与苦水中的电解质发生了离子交换反应，使水变得可以饮用了．后来，我们几个同学一起又上图书馆查到信天翁鸟是地球上唯一饮用海水的动物．乌嘴里有一种腺体，能不停地凝固海水中的盐．我们甚至幻想发明一种基于这种腺体的离子交换工艺来生产淡水．大学的求学已是二十多年前的事了，但老师们努力唤醒我们对化学的兴趣的情景仍然历历在目．
世界在变，人们的价值观也会变，人们的兴趣也会变，但是科学的本质不会变，化学的核心知识一定会以某种方式得到传授、提高和保留！我们在化学教学中应当追求这种不变的精神．美国麻省理工学院化学系主任李巴德（Lippard）先生在接受C ＆ EN执行编辑采访时指出：“化学最重要的是制造新物质．化学不但研究自然界的本质，而且创造出新分子、新催化剂以及具有特殊反应性的新化合物．化学学科通过合成优美而对称的分子，赋予人们创造的艺术；化学以新方式重排原子的能力，赋予我们从事创造性劳动的机会，而这正是其他学科所不能媲美的．”我在想，李巴德先生这段话的内涵可不可以作为我们大学化学教学中应当追求的那种不变的化学精神呢？
化学的勉力在于创造．化学家能够利用人工方法合成出许许多多具有特定功能和性质的并符合人类需要的新分子，所以诺贝尔化学奖获得者R．B．Woodward教授指出“化学家创造了一个新的自然界”．这说明除“上帝’创造的自然界之外，化学还造就了一个远非自然界已经有的新世界，以此来造福人类．当今新的化合物数量增长速度很快，时至2000年，化合物的总数已超过2000万种，可想而知，化学知识的激增远甚于其他学科，这对高等学校传统的化学教育具有挑战性．对传统的教学内容只采取删繁就简、削枝强干或教材体系的重新组合是不够的，也不能满足于引入一些化学前沿和社会关注的热门话题．高等学校的化学教育要强调重视基础，但要改变过去那种重视知识的传授而忽略能力的培养的教育思想．应该通过化学基本理论、基本知识的学习，帮助学生建立从原子、分子水平上观察事物和分析信息的科学的思维体制，增强创新意识．
传统的内容不等于是陈旧的．例如，周期表中的碳元素人皆耳熟能详，且石墨转变为金刚石也早作为化学热力学的经典范例．然而谁曾料到，人造金刚石于1990年被世界最具权威性的粗动杂志连选为当年的‘明星分子”（The molecule of the year）；次年，C60相继当选；尤其令人惊讶，NO这个初中化学就提到的古老分子，因其作为“第M信使”的生理功能被发现，竟夺得1992年“明星分子”的桂冠．许多科学界的重大事件都显示出化学始终保持着创造的活力，也使我们看到，化学最富勉力的方面是其具有潜在的实用性．所以应重新认识化学学科的时代特征，明确化学教育在高等学校人才培养中的地位、作用和历史使命，是一个需要认真对待的重要课题．笔者赞成这样的概括：化学是一门中心的、实用的和创造性的科学．应当以此来指导化学教育的发展方向．