作者：

王峰，任職于揚州市教育科學研究院，正高級教師，江蘇省特級教師，華東師范大學博士研究生

要說明化學學科在當今社會發展中的地位，可以借用中國科學院院士徐光憲的觀點：“化學是一門發現的科學，創造的科學，也是支撐國家安全和國民經濟發展的科學，化學在解決糧食問題、戰勝疾病、解決能源問題、改善環境問題、發展國家防御與安全所用的新材料和新技術等方面起著不可或缺的關鍵作用。”

化學對生物和新材料等學科或領域發展的支撐和推動作用日益凸顯，化學與生物、環境、能源等學科的關系從未像今天這么密切過。正因為此，在高校的理學、工學、農學、醫學這四大類中，許多專業要求學生選考化學。在所有專業中，選考化學的考生可報專業高達84.1%。高校化學專業畢業學生的就業領域較廣，包括化工、石化、冶金、電子、材料、環保、檢驗、生物、醫藥、環境、食品、能源、信息、公安、外貿、國防等。下面從現代化學的研究對象、研究方法和基礎化學課程的任務三個角度談化學課程能帶給高中學習者帶來什么。

一、現代化學研究什么？

不管未來的職業選擇和生活取向是什么，擁有足夠的化學素養非常重要——化學是科學技術領域的重要工具，而這種價值性正緣于其提出問題和解決問題的學科思維和研究自然世界的獨特視角。

近現代化學學科在技術的推動下迅猛發展，化學在礦物資源的利用、能源結構的變化、環境保護、醫藥合成和食品工業等領域發揮著重要的作用，在應用和服務于社會生活方面的作用越來越突出。現代化學實現了具有特殊功能的新型材料的制備與生產，如大規模集成電路所需的新型基體材料、高密度信息存儲材料等；實現了具有特殊療效的新型藥品的合成，如具有高選擇性的藥劑、高活性的仿生制劑等；實現了高效節能或蓄能化學體系的開發與利用等。

那么，化學學科在研究對象和研究領域上的獨特性是什么呢？世界著名學術期刊《Nature》（自然）的顧問編委P.Ball在對多位著名化學家就“什么是化學學科的大問題”進行專題訪談后，撰寫了題為What Chemists Want To Know（化學家想知道什么）的專論。文章指出，在絕大多數科學技術領域中化學已經成為具有關鍵作用的學科之一，化學應當面對的六個方面的大問題，它們分別是:如何設計出具有特定功能和動態特性的分子；什么是細胞的化學基礎；怎樣制造未來在能源、空間或醫藥領域所需要的材料；什么是思維和記憶的化學基礎；地球上的生命起源問題以及在其他星球上如何才能夠出現生命；如何才能夠查明所有元素間的可能組合。

二、現代化學怎么研究？

化學素養關系到一個國家和地區的經濟福祉，意味著擁有一流的員工和強大的研發團隊——伴隨著化學與技術的發展，人們對物質世界的認識由無序走向有序，對物質的合成由無意識走向有意識。

從技術進步的視角來看，由于時間和空間分辨技術的發展，過去很多因為穩定性差、存在時間短而被排除在基礎化學研究之外的物態，現在也能夠在其壽命內進行類似傳統意義穩定物態一樣細致的研究，并在實際工作中加以應用。例如，在生命活動、大氣污染、高分子材料的老化與變性等有關問題中常涉及的自由基；曾被稱為物質的第四態，現已成為一種在加工工藝中和材料科學中使用的“等離子體”；作為很多電光源和激光光源的發光基質的“原子分子的電子激發態”；以納米材料、原子簇等形式存在的物質膠體狀態的延伸“物質的介穩狀態”等等。

就創造新物質而言，當今的化學工作者不僅僅可以合成新物質，還可以“組裝”新物質。以原子為基礎的化學鍵理論的發展，深化了人們對分子結構（包括晶體和原子的其他聚集態）、性質及反應性能的了解，并喚起對分子及其聚集態體系功能的研究與開發的重視。由于合成化學和分析方法的多年積累加上檢測和分離技術的進步，目前發現并確定了其組成和結構的化合物以及在實驗室里合成出來的新化合物已經超過2000萬種。近幾十年來，化學工作者一方面關注了分子間的相互作用和分子群的協同作用，關注分子的有序聚集規律和有序聚集體的性質，以及有序聚集體的可控制備和應用等。另一方面，許多前所未聞的單分子行為、單分子器件的實驗研究已經成為現實。

三、基礎化學課程能給學生什么？

創造性地合理利用知識在日常生活與職業生涯中解決問題、作出決策，改善自己的生活質量——在實踐活動中學習關鍵概念，形成結構化知識，解釋生活生產中的現象，為理解和探究真實情境下較為復雜的問題建立模型和方法。

化學是一門生動有趣、引人入勝的科學：化學現象復雜多變又如此的貼近生活，具有很強烈的實在感；化學通過實驗和模型巧妙地繞過了存在于微觀和宏觀世界之間認識上的鴻溝，使得物質的化學結構和化學變化成為可以用簡明扼要化學語言來描述的具體而且富有想象力的符號組合；通過基于證據的推理，可以從已知到未知分析物質的基本性質和反應的主要特點。

從化學學科及其研究對象的發展視角來看，基礎教育階段的化學課程將以更加貼近生活為特征，著重于使人們理解化學在生產生活和人類進步中的作用。化學不僅使人們能夠從物質的視角更全面、準確的認識客觀世界，提高與改善人類和自然界之間的關系，使之更為和諧，而且也是幫助人類社會實現可持續發展目標的基礎課程之一。在這個意義上，基礎化學課程內容著力實現學科發展、社會發展和學生發展的需要之間的統一與平衡，尤其是以學生的發展為本，在基礎與現代、現代與現實、先進性與學生可接受性等問題上建立平衡。基礎化學課程將致力于提高學習者的化學素養和發展其個性特長，課程中的化學基礎知識及有關的科學思維與工作方法，將有利于學習者未來生活與工作中創新理念的提出和實現。

化學學科在學習者認知發展上的價值與功能又是什么呢？首先，就學生形成對自然界的整體理解而言，化學是不可或缺的，因為化學研究對象本身就是自然世界的重要組成部分。化學研究的是無處不在的化學物質，“處處有化學”正是從這樣的層面來說的。其次，就化學運動的層次而言，“化學位于在物理與生物學的十字路口上。它研究分子的世界……它總是處于中間地帶……”。

中間學科的特點使化學學科的學習有助于統攝物理與生物學科，能夠很好地溝通微觀世界與宏觀世界，有助于學生打破學科壁壘，突破宏觀現象與微觀表征間轉化之間的障礙，形成正確的科學觀念。因此，化學不僅體現了人們從原子-分子水平認識世界的一種獨特視角，也作為其他自然科學研究的一種有力工具。如物理學家費曼基于“原子-分子論”對物質運動變化現象的有效解釋作用曾經這樣說道：“如果在某次大災難中，所有的科學知識都將被毀滅，只有一句話能夠傳給下代人，那么，怎樣的說法能夠以最少的詞匯包含最多的信息呢？我相信那就是：萬物都由原子構成。”

 再次，化學的核心是合成，這是化學區別于所有其他科學的特色。化學創造了一個人造世界，化學是一門最富創造性和想象力的科學。科學家霍夫曼認為化學研究中人的創造力和想象力所發揮的巨大作用使其具有“藝術的特征”，他指出：“不能把宇宙還原為少數幾種基本粒子或者是100多種元素，應當擴展到所有可能被合成的數量無限的分子。分子能夠具有的結構和性能是難以窮盡的”。這種特征使化學成為充滿著創造性和想象力的科學。

結束語:

現代社會已經逐漸認識到，制約人類經濟和現代文明可持續發展的新能源開發、環境污染治理等重大問題的解決都有賴于化學工作者的努力和化學學科的發展。國際著名的化學戰略家George M.Whitesides這樣評價化學：“化學處在革命性變革的前夜。化學就是未來，沒有化學就沒有未來；化學不能代表一切，但沒有化學必然沒有一切。”目前，化學課程實施現狀與化學學科的迅猛發展以及各層次化學專業人才的需求之間還存在著不一致性，這也恰恰成為有志于科學事業的廣大學生的一個機會。希望能夠有更多家長、學生認識到投入到化學課程學習中的價值與意義，能夠有機會發現這門激動人心的創造性的學科和未來應用前景廣闊的事業。