化學(xué)學(xué)科發(fā)展與化學(xué)教育

裴堅(jiān)

摘 要：目前，化學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，對(duì)其他學(xué)科和社會(huì)的支撐和推動(dòng)作用日益凸顯，但卻處于被冷落、被邊緣化的境地。本文從教學(xué)、教材、考試等方面，分析了化學(xué)學(xué)科吸引力不強(qiáng)、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高的原因，明確提出化學(xué)教育要重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科；化學(xué)教育

當(dāng)今化學(xué)學(xué)科的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由定性到定量、由宏觀到微觀、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)描述到理論解釋的順利過渡。目前，除了研究傳統(tǒng)的新反應(yīng)、新方法、新物質(zhì)的合成之外，化學(xué)工作者的研究興趣得到了充分的拓展，研究?jī)?nèi)容實(shí)現(xiàn)了跨躍，并且各種新的儀器發(fā)展使得化學(xué)工作者的研究手段日益多樣?；瘜W(xué)學(xué)科在人類的日常生活和社會(huì)活動(dòng)中占據(jù)了越來(lái)越重要的位置。在疾病控制、能源問題解決、環(huán)境治理，乃至孕育新生產(chǎn)力的發(fā)明創(chuàng)造和發(fā)展，加強(qiáng)國(guó)防、增強(qiáng)國(guó)內(nèi)安全的新材料、新技術(shù)等方面，化學(xué)正在發(fā)揮著關(guān)鍵作用?；瘜W(xué)對(duì)生物和新材料等學(xué)科或領(lǐng)域發(fā)展的支撐和推動(dòng)作用日益凸顯，化學(xué)與生物、環(huán)境、能源等學(xué)科的關(guān)系從未像今天這么密切過。

然而進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，化學(xué)學(xué)科卻面臨著學(xué)科聲譽(yù)不佳、吸引力不強(qiáng)、后繼相對(duì)乏人的窘境。人們總是將化學(xué)與化學(xué)災(zāi)難、環(huán)境污染、恐怖威脅等負(fù)面因素聯(lián)想在一起，這使得化學(xué)成為了新世紀(jì)的怪物，導(dǎo)致化學(xué)逐漸被冷落、被邊緣化了。有些省份的高考也干脆撤銷了化學(xué)科目的考試，在過去二年中化學(xué)科目考試也從各高校的自主招生考試中取消了。這樣長(zhǎng)期發(fā)展下去，勢(shì)必會(huì)造成化學(xué)學(xué)科的人才隊(duì)伍匱乏，學(xué)科發(fā)展難以為繼。盡管造成這種局面的原因是多方面的，但化學(xué)工作者不會(huì)也不去宣傳自己的學(xué)科、不重視化學(xué)教育、不為化學(xué)學(xué)科的發(fā)展大聲疾呼、不注意培養(yǎng)后來(lái)者也是主要的原因。由于篇幅的關(guān)系，在這里僅對(duì)目前化學(xué)教育存在的問題提出自己的一些觀點(diǎn)。

化學(xué)學(xué)科的魅力在于其生動(dòng)有趣、引人入勝以及復(fù)雜多變?；瘜W(xué)現(xiàn)象的復(fù)雜多變十分貼近我們?nèi)粘５纳?，具有很?qiáng)烈的實(shí)在感和現(xiàn)實(shí)感。通過實(shí)驗(yàn)，我們可以將微觀和宏觀世界之間巧妙結(jié)合，使得物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化可以用簡(jiǎn)明扼要的、有嚴(yán)格語(yǔ)法規(guī)則的化學(xué)語(yǔ)言和具體而且富有想象力的符號(hào)來(lái)描述和組合。通過發(fā)揮科學(xué)的想象力，將已知與未知的世界聯(lián)系在一起，從而將物質(zhì)的基本性質(zhì)和反應(yīng)的主要特點(diǎn)，可以或多或少地做到“盡收眼底”。如果在日常的化學(xué)教育中對(duì)具體的化學(xué)物質(zhì)不進(jìn)行介紹，也不進(jìn)行實(shí)地觀察或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，化學(xué)學(xué)科就會(huì)成為一種也許只對(duì)考試有用的符號(hào)游戲，使學(xué)生失去了對(duì)化學(xué)體系的實(shí)體感，也就體會(huì)不到學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。目前，許多中學(xué)和大學(xué)的化學(xué)教材中只局限于驗(yàn)證對(duì)某個(gè)問題所做的解釋或理論，而忽視了對(duì)化學(xué)體系的全面觀察和分析，給學(xué)生的印象也許是知識(shí)的堆砌過程?；瘜W(xué)教育如果只停留在對(duì)表面現(xiàn)象做一般性的描述階段，還不能認(rèn)為是在學(xué)習(xí)化學(xué)（指化學(xué)學(xué)科），更不能成為學(xué)習(xí)化學(xué)的一種方法，甚至是一種效率很低的方法。這將無(wú)法啟動(dòng)學(xué)生的探究欲和創(chuàng)新欲。而后者卻是科學(xué)教育的主要功能之一，也是造就未來(lái)人才的關(guān)鍵。

現(xiàn)行的化學(xué)教材普遍存在大量的化學(xué)計(jì)算以及各種簡(jiǎn)單元素、單質(zhì)以及化合物簡(jiǎn)單性質(zhì)的教學(xué)內(nèi)容。實(shí)際上，書中相關(guān)pH、溶度積、緩沖容量及其他一些復(fù)雜的化學(xué)平衡體系的計(jì)算，算出來(lái)的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果相差懸殊，但是我們卻連篇累牘在化學(xué)教材中加以介紹，并作為重點(diǎn)進(jìn)行考試。而在實(shí)際研究工作中，化學(xué)工作者絕大部分的時(shí)間用于化學(xué)合成、結(jié)構(gòu)測(cè)定和光譜解析、研究新化合物的狀態(tài)和性能等方面。除去做必要的量子化學(xué)計(jì)算外，利用光譜計(jì)算某些組分的含量和推導(dǎo)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，以及常規(guī)的分子量、化學(xué)式量和產(chǎn)率計(jì)算等才是日常做的計(jì)算工作。至于復(fù)雜體系的化學(xué)平衡狀態(tài)，理論計(jì)算也許在書寫論文時(shí)會(huì)有人加上一筆，但在實(shí)際工作中，人們更相信用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法所測(cè)得的結(jié)果，而不只是計(jì)算的結(jié)果。

因此，在教學(xué)過程中，如果我們教育工作者不能把物質(zhì)的化學(xué)運(yùn)動(dòng)與物理運(yùn)動(dòng)的學(xué)科差別把握好，并且不能以此來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和動(dòng)力，以及不能擺脫高考為便于評(píng)分而偏愛各種各樣的計(jì)算的影響，只能在教育過程中以數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)代替真正的科學(xué)理性，那么，化學(xué)學(xué)科的衰落以及失去其應(yīng)有的魅力就可以理解了。

分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)在化學(xué)學(xué)科和化學(xué)教育中占有重要地位，它不僅代表了從化學(xué)式到化學(xué)結(jié)構(gòu)式的發(fā)展過程，而且正是這個(gè)過程使得化學(xué)工作者對(duì)于化學(xué)物質(zhì)認(rèn)識(shí)得以飛躍。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說，化學(xué)結(jié)構(gòu)使得分子由原來(lái)的“可以意會(huì)，不可言傳”的微觀粒子變得生動(dòng)具體。但是，近年來(lái)的化學(xué)教材喜歡介紹以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)（以一系列近似為前提）而推衍出來(lái)的一些結(jié)構(gòu)理論和圖形（又加上一系列近似），而這些對(duì)在大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生或有志于涉足化學(xué)領(lǐng)域的人才能準(zhǔn)確理解的內(nèi)容嚇住了許多初學(xué)者，使得他們望而卻步。不能否認(rèn)，這些理論代表了近50年來(lái)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論成果，也是未來(lái)化學(xué)發(fā)展的重要方向，但是對(duì)于初學(xué)者和非化學(xué)愛好者而言，卻難免有“陽(yáng)春白雪”之嫌。很多中學(xué)生在學(xué)習(xí)電子云的概念后，常常反映有一種如同墜入萬(wàn)里云霧中的感覺，只能通過強(qiáng)行記憶來(lái)學(xué)習(xí)這些知識(shí)。因此，如何編寫教材并介紹哪些化學(xué)知識(shí)內(nèi)容，成為我們化學(xué)學(xué)科是否能吸引更多學(xué)生加入的重中之重。我們必須加以重視。

此外，目前在各類化學(xué)教材、教學(xué)和考試中，“精心設(shè)計(jì)，布滿陷阱”的各種習(xí)題，可謂五花八門。我們不去討論這些題目是否符合化學(xué)規(guī)律，其答案是否合乎實(shí)際，至少對(duì)于學(xué)生加深對(duì)化學(xué)的理解和要求起到了分散注意力和提高學(xué)習(xí)興趣的負(fù)面作用，使學(xué)生認(rèn)為化學(xué)知識(shí)的獲得更多依賴于背誦和強(qiáng)行記憶。應(yīng)該明確，基礎(chǔ)化學(xué)教育應(yīng)強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)可能要用到不同程度的計(jì)算和記憶，但是不可能只有通過計(jì)算和記憶來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)，而是由化學(xué)學(xué)科的性質(zhì)和它的發(fā)展現(xiàn)狀所決定的。

化學(xué)教育的課程體系應(yīng)該是由課程理念、課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、課程內(nèi)容、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程評(píng)價(jià)等組成的。要解決當(dāng)今化學(xué)教育面臨的學(xué)科吸引力不強(qiáng)、學(xué)科內(nèi)容陳舊、學(xué)科教育不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)等問題，我們必須在課程體系設(shè)計(jì)，特別是課程理念、課程標(biāo)準(zhǔn)、課程結(jié)構(gòu)以及課程內(nèi)容等方面下工夫?？紤]到化學(xué)學(xué)科的重要性、化學(xué)學(xué)科對(duì)自然科學(xué)中眾多實(shí)驗(yàn)學(xué)科的支撐作用，以及國(guó)外在化學(xué)教育方面已有的成功實(shí)踐，我認(rèn)為對(duì)于像化學(xué)這樣一門仍然以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)，尤其是對(duì)于基礎(chǔ)教育階段的學(xué)生來(lái)說，應(yīng)更多地從實(shí)驗(yàn)科學(xué)的角度去理解化學(xué)學(xué)科，建立起對(duì)化學(xué)學(xué)科的興趣。在化學(xué)教學(xué)中，如何體現(xiàn)出化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)？如果化學(xué)課程中的所有內(nèi)容，至少是主要內(nèi)容，都由學(xué)生親手通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)做一遍，不僅學(xué)時(shí)不允許，即使對(duì)于化學(xué)系的學(xué)生，也是不必要的。主要通過教師的組織和引導(dǎo)，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)受到前輩教育家和科學(xué)家們從人類幾千年文化中精心挑選、精心組織過的文化遺產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的教育與熏陶，從而迅速地成長(zhǎng)。

基礎(chǔ)教育階段的化學(xué)教材應(yīng)以更加貼近生活為特征，更著重于使人們理解化學(xué)的作用。化學(xué)不僅使人們能夠更全面的認(rèn)識(shí)客觀世界，提高與改善人類和自然界之間的關(guān)系，使之更為和諧，而且是人類社會(huì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的基礎(chǔ)之一?；瘜W(xué)基礎(chǔ)知識(shí)及有關(guān)的科學(xué)思維與工作方法，將有利于某些創(chuàng)新理念的提出和實(shí)現(xiàn)。

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