化学学科发展与化学教育

裴坚

摘 要：目前，化学学科发展迅速，对其他学科和社会的支撑和推动作用日益凸显，但却处于被冷落、被边缘化的境地。本文从教学、教材、考试等方面，分析了化学学科吸引力不强、学生学习兴趣不高的原因，明确提出化学教育要重视实验教学。

关键词：化学学科；化学教育

当今化学学科的发展已经实现了由定性到定量、由宏观到微观、从静态到动态、从简单实验描述到理论解释的顺利过渡。目前，除了研究传统的新反应、新方法、新物质的合成之外，化学工作者的研究兴趣得到了充分的拓展，研究内容实现了跨跃，并且各种新的仪器发展使得化学工作者的研究手段日益多样。化学学科在人类的日常生活和社会活动中占据了越来越重要的位置。在疾病控制、能源问题解决、环境治理，乃至孕育新生产力的发明创造和发展，加强国防、增强国内安全的新材料、新技术等方面，化学正在发挥着关键作用。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。

然而进入新世纪以来，化学学科却面临着学科声誉不佳、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、恐怖威胁等负面因素联想在一起，这使得化学成为了新世纪的怪物，导致化学逐渐被冷落、被边缘化了。有些省份的高考也干脆撤销了化学科目的考试，在过去二年中化学科目考试也从各高校的自主招生考试中取消了。这样长期发展下去，势必会造成化学学科的人才队伍匮乏，学科发展难以为继。尽管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、不重视化学教育、不为化学学科的发展大声疾呼、不注意培养后来者也是主要的原因。由于篇幅的关系，在这里仅对目前化学教育存在的问题提出自己的一些观点。

化学学科的魅力在于其生动有趣、引人入胜以及复杂多变。化学现象的复杂多变十分贴近我们日常的生活，具有很强烈的实在感和现实感。通过实验，我们可以将微观和宏观世界之间巧妙结合，使得物质结构和化学变化可以用简明扼要的、有严格语法规则的化学语言和具体而且富有想象力的符号来描述和组合。通过发挥科学的想象力，将已知与未知的世界联系在一起，从而将物质的基本性质和反应的主要特点，可以或多或少地做到“尽收眼底”。如果在日常的化学教育中对具体的化学物质不进行介绍，也不进行实地观察或进行实验，化学学科就会成为一种也许只对考试有用的符号游戏，使学生失去了对化学体系的实体感，也就体会不到学习化学的兴趣。目前，许多中学和大学的化学教材中只局限于验证对某个问题所做的解释或理论，而忽视了对化学体系的全面观察和分析，给学生的印象也许是知识的堆砌过程。化学教育如果只停留在对表面现象做一般性的描述阶段，还不能认为是在学习化学（指化学学科），更不能成为学习化学的一种方法，甚至是一种效率很低的方法。这将无法启动学生的探究欲和创新欲。而后者却是科学教育的主要功能之一，也是造就未来人才的关键。

现行的化学教材普遍存在大量的化学计算以及各种简单元素、单质以及化合物简单性质的教学内容。实际上，书中相关pH、溶度积、缓冲容量及其他一些复杂的化学平衡体系的计算，算出来的结果和实验测定结果相差悬殊，但是我们却连篇累牍在化学教材中加以介绍，并作为重点进行考试。而在实际研究工作中，化学工作者绝大部分的时间用于化学合成、结构测定和光谱解析、研究新化合物的状态和性能等方面。除去做必要的量子化学计算外，利用光谱计算某些组分的含量和推导反应动力学方程，以及常规的分子量、化学式量和产率计算等才是日常做的计算工作。至于复杂体系的化学平衡状态，理论计算也许在书写论文时会有人加上一笔，但在实际工作中，人们更相信用适当的实验方法所测得的结果，而不只是计算的结果。

因此，在教学过程中，如果我们教育工作者不能把物质的化学运动与物理运动的学科差别把握好，并且不能以此来激发学生学习化学的兴趣和动力，以及不能摆脱高考为便于评分而偏爱各种各样的计算的影响，只能在教育过程中以数学计算来代替真正的科学理性，那么，化学学科的衰落以及失去其应有的魅力就可以理解了。

分子的化学结构在化学学科和化学教育中占有重要地位，它不仅代表了从化学式到化学结构式的发展过程，而且正是这个过程使得化学工作者对于化学物质认识得以飞跃。对于初学者来说，化学结构使得分子由原来的“可以意会，不可言传”的微观粒子变得生动具体。但是，近年来的化学教材喜欢介绍以量子力学原理为基础（以一系列近似为前提）而推衍出来的一些结构理论和图形（又加上一系列近似），而这些对在大学学习化学专业的学生或有志于涉足化学领域的人才能准确理解的内容吓住了许多初学者，使得他们望而却步。不能否认，这些理论代表了近50年来化学结构理论成果，也是未来化学发展的重要方向，但是对于初学者和非化学爱好者而言，却难免有“阳春白雪”之嫌。很多中学生在学习电子云的概念后，常常反映有一种如同坠入万里云雾中的感觉，只能通过强行记忆来学习这些知识。因此，如何编写教材并介绍哪些化学知识内容，成为我们化学学科是否能吸引更多学生加入的重中之重。我们必须加以重视。

此外，目前在各类化学教材、教学和考试中，“精心设计，布满陷阱”的各种习题，可谓五花八门。我们不去讨论这些题目是否符合化学规律，其答案是否合乎实际，至少对于学生加深对化学的理解和要求起到了分散注意力和提高学习兴趣的负面作用，使学生认为化学知识的获得更多依赖于背诵和强行记忆。应该明确，基础化学教育应强调化学学科是一门实验科学，学习化学时可能要用到不同程度的计算和记忆，但是不可能只有通过计算和记忆来学习化学，而是由化学学科的性质和它的发展现状所决定的。

化学教育的课程体系应该是由课程理念、课程目标、课程结构、课程内容、课程标准、课程评价等组成的。要解决当今化学教育面临的学科吸引力不强、学科内容陈旧、学科教育不利于创新人才培养等问题，我们必须在课程体系设计，特别是课程理念、课程标准、课程结构以及课程内容等方面下工夫。考虑到化学学科的重要性、化学学科对自然科学中众多实验学科的支撑作用，以及国外在化学教育方面已有的成功实践，我认为对于像化学这样一门仍然以实验为主的科学，尤其是对于基础教育阶段的学生来说，应更多地从实验科学的角度去理解化学学科，建立起对化学学科的兴趣。在化学教学中，如何体现出化学是一门实验科学？如果化学课程中的所有内容，至少是主要内容，都由学生亲手通过化学实验做一遍，不仅学时不允许，即使对于化学系的学生，也是不必要的。主要通过教师的组织和引导，使学生在有限的时间内受到前辈教育家和科学家们从人类几千年文化中精心挑选、精心组织过的文化遗产和科学技术的教育与熏陶，从而迅速地成长。

基础教育阶段的化学教材应以更加贴近生活为特征，更着重于使人们理解化学的作用。化学不仅使人们能够更全面的认识客观世界，提高与改善人类和自然界之间的关系，使之更为和谐，而且是人类社会实现可持续发展目标的基础之一。化学基础知识及有关的科学思维与工作方法，将有利于某些创新理念的提出和实现。

[责任编辑：夏鲁惠]