中国教育

　　一、化学学科发展的历史沿革

　　1661年，波义耳在其著名论文“怀疑派的化学家”中提出“元素”的概念，从而把化学确定为一门学科。1803年道尔顿提出原子论，1811年阿伏加德罗提出了“分子”的概念，1860年康尼查罗提出了原子-分子论，经历了这些重要的发展阶段，到1870年门捷列夫发现了元素周期律，奠定了化学学科的理论基础。19世纪末，化学的重要分支学科分析化学、无机化学、有机化学和物理化学相继建立，这种分工大大推动了化学研究的深化。进入20世纪后，量子力学的诞生，近邻学科特别是物理学、生物学和数学的发展，以及各种新的实验技术及精密仪器的发明和计算机的出现，使化学学科得到迅猛的发展。20世纪化学的发展可从化学基础研究和化学工业两个方面作简要回顾。

　　 1．基础研究的重大突破

　　（1）放射性和铀裂变的重大发现

　　20世纪在能源利用方面一个重大突破是核能的释放和可控利用，其前期基础研究经历了半个世纪。最有代表性的是约里奥·居里夫妇用人工方法创造出放射性元素，在1935年荣获诺贝尔化学奖。1942年在费米领导下成功地建造了第一座原子反应堆。

　　（2）化学键和现代量子化学理论的建立

　　鲍林通过化学键本质研究和应用化学键理论来阐明物质结构而获 得1945年诺贝尔化学奖。经许多化学家近半个世纪的努力，使现代量子化学理论不断发展和完善，使化学进入 了实验和理论计算并重的时代。化学家们由浅入深，认识分子的本质及其相互作用的基本原理，从而让人们进入分子的理性设计的高层次领域。

　　（3）创造新分子新结构——合成化学

　　近百年来化学家(特别是有机化学家)已经设计和合成了数千万个化合物，几乎又创造了一个新的自然界；同时还发现了大量的新反应、新试剂、新方法和新理论。1912年格林尼亚因发明格林尼亚试剂，开创了有机金属化合物在各种官能团反应中的新领域而获诺贝尔化学奖。现代有机合成化学经过20世纪近100年的研究、探索 ，发展到今天已可以合成像海葵毒素（Polytoxin）这样复杂的有机分子（具有64个手性中心的7个骨架内双键的分子，存在271≈2×1021个异构体）。

　　（4）高分子科学的建立和发展

　　 20世纪的人类社会文明的标志之一是合成材料的出现。1920年德国施陶丁格提出了高分子这个概念，创立了高分子链型学说，认为原子按正常价键结合几乎可以构成任何长度的链状分子。在此理论指导下塑料、纤维、橡胶三大合成材料得以发展，33年后的1953年他获得诺贝尔化学奖。其后，弗洛里发展了非线性聚合物的理论，荣获1974年诺贝尔化学奖。

　　（5）化学动力学与分子反应动态学的发展

　　揭示化学反应的历程和研究物质的结构与其反应能力之间的关系，是控制化学反应过程的需要。1956年苏联的谢苗诺夫和英国的欣歇尔伍德 因在化学反应机理、反应速度和链式反应方面的开创性研究而获诺贝尔化学奖。同时，研究快速反应的技术得到发展，现在已可以研究十亿分之一秒内发生的化学反应。美籍华人化学家李远哲及美国化学家赫希巴赫首先研制成功能获得各种态信息的交叉分子束实验装置，从微观角度来认识化学反应，发展了分子反应动态学，亦称态-态化学，对化学反应的基本原理作出了重要突破(荣获1986年诺贝尔化学奖)。

　　（6）分析科学的发展

　　 20世纪70年代，生命科学、信息科学和计算机技术的发展，使分析化学进入了分析科学的崭新阶段，它不只限于测定物质的组成和含量，而要对物质的状态（氧化-还原态、各种结合态、结晶态）、结构（一维、二维、三维空间分布）、微区、薄层和表面的组成与结构以及化学行为和生物活性等作出瞬时追踪，无损和在线监测等分析及过程控制，甚至要求直接观察原子和分子的形态与排列。分析化学成为一门仪器装置和测量的科学，1990年开始的人类基因组计划（HGP）中，由于DNA测序技术不断推陈出新，从板凝胶电泳到凝胶毛细管电泳、线性高分子溶液毛细管电泳、到阵列毛细管电泳，直至全基因组乌枪测序技术。终于使人类基因组计划提前到2001年完成。分析化学在推进人们弄清环境和生命有关的化学问题中起着关键作用。

　　以上是化学基础研究在20世纪六个方面的重大突破。值得一提的是，从1901年至2003年 的142位诺贝尔化学奖得主中,高等院校的教授有109位 ，占76.8%，可见高等院校的化学基础研究在整个化学学科发展中的重要地位。

 　　2．在化学基础研究推动下化学工业的大发展

　　（1）石油化工成为支柱产业

　　 20世纪30年代催化剂进入石油化工，催化动力学的发展及催化剂的作用使石油的各种馏分成为各种不同用途的化工产品，石油化工迅速发展，已成为世界经济发展中占重要地位的工业领域。世界化工总产值中80%以上的产品与石油化工有关。

　　（2）三大合成材料时代

 　　20世纪前半叶，由于基础化学中的高分子化学的兴起和发展，逐步形成了塑料、纤维、橡胶三大合成材料工业。到20世纪末，世界年产合成橡胶能力已达1200万吨，合成纤维达1500万吨，合成塑料已超过6000万吨。以塑料为主体的三大合成材料，以体积计算其世界总产量已超过全部金属的产量，所以有人称20世纪为聚合物时代。

　　（3）化肥工业的巨大作用

 　　20世纪面临人口大幅度增长和粮食需求迅速增加的局面。在解决这一困难中，化肥起了重要作用。其中氮肥的生产关键问题是如何利用大气中的氮大规模合成肥料。1909年德国化学家哈伯用锇作催化剂成功地建立了每小时生产80克氨的实验装置。哈伯因此而荣获1918年诺贝尔化学奖。1931年德国博施建成第一个用铁催化剂的合成氨工厂 ，日产量为30吨（荣获1931年诺贝尔化学奖）。60多年来，不断对合成氨工艺进行改进并引入现代化工技术。我国是农业大国，肥料是增产的关键措施。目前已达年产2000万吨的规模，占世界第二位。

　　（4）医药工业的大发展

 　　20世纪人类寿命显著延长，70岁以上的老人比例显著提高，估计20世纪人类平均寿命增加30岁左右。人类寿命延长的原因之一是医疗条件的改善，其中针对人类常见病、多发病的新药的研制成功是关键因素。医药工业的发展与化学紧密相关。化学合成药在医学工业中占主导地位。磺胺药是第二次世界大战前唯一有效的抗细菌感染的药物。Domagk因此而在1939年荣获诺贝尔生理及医药奖。磺胺类药物的问世标志着化学疗法方面的一大突破。第二次世界大战后，磺胺药逐渐让位于治疗效果更好的抗生素类药，如青霉素、四环素、红霉素、氯霉素、头孢菌素等。目前 ，世界药物市场的年销售量约为3000亿美元，在世界经济发展中有举足轻重的作用。

 　　化学工业已成为某些国家的支柱产业。例如，美国90年代化学工业产值约占30%，化学品出口占总出口的30%，位居世界第二位。美国的调查报告“化学中的机会”指出，化学工业在国际市场上要保持竞争力，主要看作为基础学科的化学能否保持领先地位。可见，没有基础学科的发展为后盾，国民经济、高新技术的发展是不可能的。基础研究和工业生产紧密联系的一个典型事例是 ，2001年诺贝尔化学奖授予不对称催化合成的先驱：美国孟山都生物技术公司的威廉·S·诺尔斯博士，日本名古屋大学的野依良治教授和美国The Scripps研究所K·巴里·夏普莱斯（K. Barry Sharpless）教授。他们的研究成果使化学家们能够有效地操纵化学反应，开发了使化学反应向着只生成其中的一种手性分子的不对称合成技术，这些化学技术被广泛用于工业生产，特别是高纯药物分子，如抗生素、消炎药、治疗心脏病的药物以及神经传导阻滞剂等工业合成中。

 　　二、化学学科发展的现状

 　　1．化学是为人类进步提供物质基础的基础学科

 　　化学不但能够大量制造各种自然界已有的物质，而且能够根据人类需要创造出自然界本不存在的物质。它们不但为人类吃、穿、用　提供了大量适用的物质，而且使化学家迈向蛋白质、核酸等大分子。化学能够提供组成分析和结构分析手段，使人们能够在分子层次上认识天然的和合成的物质 ，及材料的组成和结构，掌握和解释结构-性质-功能的关系，并且能够预测某种结构的分子是否可以存在？在什么条件下存在？有了这些基础，化学就能针对需要裁剪和设计分子。化学 家已掌握了决定化学过程的热力学、动力学理论，并应用于解决生产和生活问题。而且能从理论上指导新物质（如催化剂）和反应新条件（如高压、高温、超临界状态）的设计和创造，从而能够达到大自然所不能达到的目标。

　　 2．化学是促进交叉学科兴起的中心学科

　　 20世纪初化学已深入到原子、分子层次。化学成为在原子、分子层次上研究物质结构和性能的科学，建立了一套物质分子的研究方法（包括理论研究和计算，分子层次上的测量，微观结构和宏观性质的研究） 。化学的原理和这些研究方法广泛应用于其他学科，使化学渗透到其他学科形成许多新的交叉前沿学科，从而使化学处于中心学科的地位。以下介绍几个最重要的交叉学科。

　　（1）生物化学与化学生物学

 　　对于生命过程中的基础物质——蛋白质、核酸、糖和一些激素分子等，通过20世纪的研究已相继确定了它们的结构，并通过化学和生物方法可以进行合成。但这些基础物质如何配合起来产生生命现象和生命活动，则需进一步研究。现今这方面的研究途径大体上是从化学出发，模拟生命过程，合成生物功能分子及其类似物，组装成模型生物功能结构等 。

　　（2）材料化学

 　　材料、能源和信息构成现代文明的三大支柱。材料科学的发展十分迅速，它是物理、化学、数学、生物、工程等一级学科交叉而产生的新的学科领域。材料化学处于核心地位，它具有十分鲜明的应用目的，是人类进行生产的最根本的物质基础，也是人类衣、住、行及日常生活用品的原料。如有了高分子材料就有了合成纤维，有了轮胎就有了塑料用品，有了荧光物质就有了电视。当前，迅速发展的新型导电材料、新型光学材料、新型陶瓷材料、复合材料、生物医学材料、新型合金材料、功能高分子材料等无一不与化学合成材料密切相关。

　　 特别是许多纳米级材料在电、光、磁、力学以至生物学等方面的性质发生了突变，这种变异开拓了一门新兴的交叉学科——纳米化学。纳米材料已成为高新技术的重要研究领域，纳米科学技术将成为21世纪关键的高新技术之一，而合成与研究纳米材料是纳米化学的主要任务。

　　（3）环境化学

 　　环境化学是研究环境中物质相互作用的学科。包括研究天然物质、生物物质和合成化学物质在环境介质（大气、水体、土壤、生物）中的存在，化学特性、行为和效应，并在此基础上研究其控制的化学原理和方法。环境化学的研究任务包括分析检测环境介质中存在的有害物质，跟踪它们的来源以及在环境介质中的环境化学行为，了解有害物质对生物和人体产生不良影响的规律，因此又推动了环境分析化学、大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、元素化学循环、环境计算化学等三级学科的发展。

　　 绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染。绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现零排放。不仅充分利用资源，而且不产生污染。并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。因此,绿色化学是更高层次的化学，化学家不仅要研究化学品生产的可行性和现实用途，还要考虑和设计符合绿色化学要求、不产生或减少污染的化学过程。绿色化学将使化学工业改变面貌。

 　　3．技术进步大大推动化学的发展

 　　科学按照研究对象由简单到复杂可分为上游、中游和下游，数学、物理为上游，化学处于中游，生命、材料、环境等为下游。其他科学的发展和技术的进步促使化学学科的发展。例如 ，19世纪中叶蒸气机的发明，在大量实验的基础上，建立了热力学第二定律，解决了判别化学变化方向和限度的标准问题。20世纪初，低温实验技术的发展及低温性质的研究，确立了热力学第三定律，为化学家解决了如何从物质的热力学测量数据求算物质间化学反应的平衡限度问题。

 　　20世纪初量子力学的诞生 和随后物理技术的进步，建立了量子化学和分子层次的研究方法。

 　　20世纪60年代 ，激光器的问世及激光的发展和应用产生了激光化学，尤其使化学动力学进入态-态反应层次。许多重要的快速反应得以研究形成“飞秒化学”。

 　　信息科学的崛起是与电子计算机迅速发展分不开的。化学家在研究中所需要获得的各种信息也逐渐通过电子计算机进行。 例如，分子结构可以通过计算机计算分子体系的能量和过渡态来判断；未知化合物的性能可通过计算机按结构和性能的关系进行预测，如药物设计、材料设计等；化学键及分子稳定性可通过量子化学计算得到确切的信息。计算机的迅速发展大大推动了化学的发展。化学和计算机相结合，逐渐形成了计算化学这个新兴交叉学科。

 　　三、化学学科发展的态势

　　 1．人类社会的发展对化学的需求

　　（1）化学仍是解决食物和健康问题的主要学科之一

　　食物问题是涉及人类生存和生存质量的最大问题。未来的食品将不仅满足人类生存的需要，还要在提高人类生存质量、提高健康水平和身体素质方面起作用。利用化学和生物的方法增加动植物食品的防病有效成 分，提供安全、有防病作用的食物和食物添加剂（特别是抗氧化剂），改进食品储存加工方法，以减少不安全因素、保持有益成分等，都是化学研究的重要内容。

　　（2）化学在能源和资源的合理开发与高效安全利用中起关键作用

 　　21世纪初期，我国重点能源仍然为煤炭、天然气、石油等化石能源。这就要求研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化学反应，使之既能保护环境又能降低能源的成本。这不仅是化工问题，也有基础化学问题。此外 ，要开发新能源，新能源必须满足高效、洁净、经济、安全的要求。太阳能以及新型的高效、洁净化学电源与燃料电池都将成为21世纪的重要能源。

　　（3）化学将继续推动材料科学发展

 　　21世纪电子信息技术将向更快、更小、功能更强的方向发展。目前 ，正在致力于量子计算机、生物计算机、分子电路、生物蕊片等新技术，标志着进入分子信息技术阶段。这需要物理学家提供器件设计思路，化学家则设计、合成所需的物质和材料。化学家应该更加主动地研究各种与电子信息有关的材料的性质和功能以及与各个层次结构的关系，特别是物质与能的相互作用的化学特征，创造具有特殊功能的新物质和新材料。此外，化学还必须推进凝聚态化学的研究，如纳米科学技术、超分子凝聚态构筑、晶体工程等，创造新的聚集态构筑技术。

　　（4）化学仍是提高人类生存质量和生存安全的有效保障

 　　不断提高生存质量和生存安全是人类进步的标志。化学研究至少可以从三方面对保证生存质量的提高做出贡献：（1）通过研究各种物质和能的生物效应（正面的和负面的）的化学基础，特别是搞清楚两面性的本质，找出最佳利用条件；（2）研究开发对环境无害的化学品和生活用品，研究对环境无害的生产方式 ；（3）研究大环境与小环境（如室内环境）中不利因素的产生、转化与人体的相互作用，提出优化环境 、建立洁净生活空间的途径。健康是重要的生存质量的标志。预防疾病将是21世纪医学发展的中心任务。首先是肿瘤、心血管病和脑神经退行性病变，将要在相当程度上可以预防。化学可以从分子水平了解病理过程，提出预警生物标志物的检测方法，建议预防途径。

 　　2. 化学的基础研究方法的发展

　　（1）微观与宏观相结合

 　　化学的发展不应只看到化学热力学和动力学的经典内容，而应该看到它们的发展趋势。例如，非平衡态热力学（普里高津，1977年诺贝尔化学奖）的贡献是教给化学家一把开启从分子层次洞察生命过程的钥匙。迄今还需要更好的理论和方法描述实际开放系统（生物体、河流、大气等）的时-空动态变化。尽管在沟通微观与宏观研究中已经取得一些成绩，也建立了一些方法，但是大多数工作还是微观与宏观分离。由于解决实际问题的需要 ，也因为在理论上和方法上已经有了一定的基础，预计未来微观与宏观将会更深入、更广泛的结合。

　　（2）静态与动态（过程）相结合

　　 化学反应历程的早期研究仅限于小分子参与的宏观动力学研究，而且只能研究速率较慢的简单反应。后来，停流技术的发展才使人们有可能研究快速反应过程。交叉分子束实验技术的建立使微观反应动力学有了重大突破。近年来 ，单分子操作能够用来观察分子的动态过程，计算机能够模拟分子间相互作用的过程。这些都预示着在不远的将来，对化学过程的微观动态跟踪成为可能。将来的化学 ，既要从分子层次解释静态结构和行为的关系，更需要的是解释有关过程中发生的事件。例如，极快速生成和转化的氧自由基会引起高分子材料的老化 、人类的活性氧疾病群（白内障、肿瘤、心血管病以及各种退行性病变）和衰老的发生，以及金属的腐蚀、食品和粮食的氧化性质等缓慢过程。这些过程包含从微 秒到几十年、几百年的极快和极慢的反应。

　　（3）由复杂到简单，再由简单到复杂

 　　经典物质科学（包括化学）研究物质世界的最终目的在于寻求简单的、普通的、永恒的基本解。他们或者用简化的方法、抽象的方法去研究复杂系统，建立各种模型和概念去解释实际生命现象。或者把生物系统拆成个别生物分子，研究它们的结构和性质的关系，用微观来解释宏观。近年来大家逐渐意识到，研究现实事物必须回到真实条件中去，即必须研究复杂系统中的复杂过程。对于化学，首先需要建立对复杂过程进行实验研究的方法，特别是过程中事件的动态跟踪；其次，需要分析和模拟多反应组合的理论方法。从复杂系统的简化，到回归复杂性，再抽出个别问题进一步做简化研究，这将是今后一段时期内对复杂系统进行化学研究的主要方法。

　　（4）多学科的综合

 　　未来化学将在与其他学科综合研究中有所突破，这种突破将会产生若干新的领域，是未来科学的生长点。未来化学研究模式将体现在如下几个方面：从实际问题中抽出化学基本问题来研究；吸收其他学科的新理论和新结果，孕育化学生长点；与其他学科融合，开拓化学新领域；把握动向和时机，提出新的思路和新的研究方向；重视化学学科自身发展与整体科学技术的发展相结合。

　　预计21世纪科学发展的趋势是各学科间纵横交叉 而解决实际问题。对于化学学科，其自身的继续发展与相关学科融合发展相结合；化学学科内部的传统分支的继续发展和作为整体发展相结合；研究科学基本问题与解决实际问题相结合。

　　 3.化学学科一些可能的发展方向

 　　当今国际化学基础研究的重要核心科学问题之一是如何创造具有特定性质和功能的新物质和新材料，建立和发展物质反应和转化的新方法，阐明物质结构-反应-性能的基本规律。

　　未来化学学科一些可能的发展方向：

　　●运用现代实验方法和理论计算及模拟手段，探索和阐明化学键的断裂和形成之基本规律，揭示物质形成于转化的内在规律。

　　●以绿色化学为准，发展分子物质（材料）合成的新概念、新反应、新试剂和新方法，使化学学科更好地服务于社会的可持续性发展。

　　●发展新型分子物质（材料）合成与制备的催化体系，特别重视不对称催化，提高合成与制备反应的效率和选择性，为分子物质（材料）合成与制备提供高效、低耗的先进方法。

　　●发展包括碳氯键、碳碳键和碳 氢键等非活性键的小分子活化方法，发展新的基于基本点石油产品的原子经济性反应，建立物质合成与制备的新体系。

　　●发展基于生物转化反应的新的生物催化体系，将生物催化体系与金属催化剂及其他反应相结合，拓展生物技术催化反应体系，运用现代化学的理论与方法，结合生物技术手段来揭示生命过程的本质，并为实现对生物体系和过程的调控提供理论依据。

　　●研究外场（如超临界流体、离子液体等）中的特殊反应，探索物质合成和制备中新的现象和规律。

　　●发展合成方法学，合成具有特定功能的目标分子，实现新型无机化合物和高分子化合物、新的凝聚态和凝集态体系，以及具有可控性能和形态的新材料的合成与制备。

　　●发展分子识别和分子自组装的原理，实现分子间相互作用的精确调控，构筑功能超分子材料和分子（电子）器件，创造病毒、单细胞等某些低级的生命形式。

　　●揭示分子与生物大分子间的相互识别和相互作用，生物活性小分子诱导的生物大分子的构象以及功能的变化 ，及生物活性小分子与细胞的相互作用及所引起的功能变化规律，发展新一代治疗方法与药物化学。

　　●探索并建立新的分离、分析测试理论与表征分析技术，为材料科学和生命科学的发展提供技术支持，为人口与健康、国家安全等领域提供强大的技术保障。

　　●结合我国经济建设以及全面建设“小康社会”的需要，在能源、资源、环境、材料、重大疾病防治、农业、国家安全等方面取得一大批创新的、具有我国自己知识产权的成果，为国民经济的发展和人民生活的提高做出重大贡献。

　　●发展与化学相关的新兴交叉学科新领域，如化学生物学、化学信息学、纳米化学等，占领前沿和交叉学科领域制高点。

　　化学学科的发展推动了高等教育的改革。

　　回顾高等教育的发展，最早的大学是没有科研的。19世纪之后，由于工业的发展，实验室开始在大学内出现，大学从单纯的教学型发展为既抓教学又抓科研，从一维变成二维。在知识经济时代，高等学校进入科学研究、经济生产、社会服务、市场流通等社会组织之中心，它们之间在人才、知识、信息、研究开发、生产方面有着双向联系，近100年来，诺贝尔奖的得主绝大多数出自高校，各国兴起的高校技术园区，无一是离开大学或大学群而存在的。

　　高等学校肩负着教学、科研和科技成果转化的功能，衡量高等学校是否为世界一流，一要看教学质量和水平，二要看科研的质量和水平，三要看科技成果的转化质量和水平，但是对大学来说，最重要的是培养人才，教学、科研和科技成果转化三者不是并列的，其中教学是第一位的，是整个学校的中心，只有教学达到了世界一流和高水平，中国未来几十年才能有更大希望。

　　四、化学专业本科教育改革

　　1.教育思想和培养目标

　　化学学科的发展推动社会经济的发展，但化学学科和化学教学必然依赖社会经济的发展，目前我国经济处于转型时期,即从工业经济向知识经济转变，因此化学教学也必然处于转型时期。

　　我国几十年来的教育制度、教学思想和培养目标都是为了适应计划经济而设计的。例如 ，学校的布局、专业的设置、招生人数、分配制度、经费来源、课程体系、教学内容、教学方法等等，其目标是培养专业人才（知识性型人才）。这套教学制度多数是学习苏联而来，其优点是学生对本专业有较深厚的基础和专业知识，部分学生有较强的分析问题和解决问题的能力，其缺点是基础不够宽广，比较缺少全面素质培养，特别是缺少创新意识和创新能力。市场经济讲究竞争，竞争需要创新，创新不但关系到我国社会经济的发展，而且关系到中华民族的生存，因此培养学生的创新能力将是大学教育的长期目标。

　　此外，从终身教学观点出发，大学本科是一个特定教育阶段，一个独立的层次，其前有中学学习为基础，其后有研究生阶段和职业再学习为继，尽管我国研究生教育已有相当规模，但多数本科毕业生仍将直接走上工作岗位。因此，现阶段本科教育必然带有专业教育成分，但不能要求经过四年本科教育，就培养出该专业的专家，而必须强调着力培养具有宽广的基础、良好的素质、获取新知识和技能的本领，使能适应未来需要的专业人才，从这个意义上说 ，本科教育仍属于基础教育、素质教育（而不是专业教育）阶段。

　　本科教学不只是传授基础的、前沿的知识，更要传授获取知识的方法和思想，培养学生的创新意识和科学品质，使学生具有潜在的发展能力和基础，即继续学习的能力、表达和应用知识的能力，发展和创造知识的能力。从这个意义上说，本科教学又必然带有研究性，因此，担任本科教学的教师应有良好的从事科学研究的素质，具有创新的经验和能力。据此教师应是既懂教学又会科研，能把科学前沿积累的新知识及时融入基础教学内容，又可把科研的体会教会学生探索研究方法和提高创新能力。

　　2.教学内容和课程体系

　　由于本科教育思想和培养目标的改变，本科化学教学的课程体系和教学内容也是随之而变。

　　（1）减少课堂学时

　　为了有利于素质教育和创新意识的培养，必须减少课堂讲授的时间，本科化学专业（含应用化学专业）授课的总学时（不包括军训和毕业论文）应控制在2500～2800学时为宜。

　　（2）课程结构的三个层次

　　在基础教学中撤销过于专业的教学，例如应撤销专门化课和专门化实验，本科化学专业及应用化学（专业），课程结构可分为三个层次:

　　（ａ）公共基础课学时约占50%～52%。

　　（ｂ）专业基础课学时应占40%，其中实验教学学时约占专业基础课学时的50%～60%。

　　（ｃ）选修课学时约占8%～10%。

　　（3）化学专业课程结构的多元化

　　化学专业基础课中课程的合理设置历来是化学教学改革的核心问题之一。回顾历史，1978年全国高等教育处于拨乱反正阶段，有必要全国大学化学教育进行统一规范，以保证教学质量。为此，曾制 定了各门化学课的“教学大纲”，不但规定了化学基础课的课程结构，同时规定了教育内容和学时数。1992年第一届化学教学指导委员会根据当时教学改革和学科发展需要，制 定了“化学专业和应用化学专业基本培养规格和教学基本要求”，作为大纲式的规定，为的是有利于各校根据实际情况进行教学内容和方法的改革，同时又在较宽松范围内统一全国高校化学教学。

　　 长期经验表明，由于我国高等学校较多，分布面广（现有化学专业198个，应用化学专业224个）各高校所处具体情况不同（历史条件、师资力量、生源、设备条件、培养的具体目标等）很难采用统一的课程结构模式，而统一模 式未必是最佳方案。其次，随着我国国民经济建设的发展，市场经济的引入，需要多种模式的化学人才，相应需要不止一种课程结构。第三，如何建立适合我国理科化学专业及应用化学专业面向21世纪课程体系还需要不断探索和实践，规定统一的课程结构将不利于这种探索，也不利于各校发展自己的特色。

　　鉴于以上原因，第二届教学指导会对化学基础课课程体系的改革采用如下方法：在较宽松范围内规定化学基础课和化学基础实验课的“基本内容”和总的学时规定前提下，对化学基础课课程结构不作统一规定，经过一段时间的实践，推荐几种不同类型的化学基础课体系改革方案，供各校参考。

　　（4）制定专业基础课的“基本内容”

　　 化学专业基础课内容历来是改革争议最多的问题，从历史上看经过几十年的演化，化学专业基础课内容有愈来愈多的趋势，各门课程从自身发展特色，内容膨胀 、陈旧，熟悉的内容难以捨弃，内容更新困难重重，这不符合目前的教育思想和培养目标。

　　 但从化学教学的角度审视，确有一些“基本知识”需要大学本科生所掌握，否则难以成为从事化学学科工作的人才。这些“基本知识”即为化学基础课的“基本内容”，选择应着眼于整个化学学科，着眼于为学生今后发展奠定基础，不应片面强调知识的完整性，也不只以知识的新旧作为取 舍标准。同时，“基本内容”的内涵会随着时代的演进、科技的进步、学科的发展、社会的需要而有所变化。根据以上观点，第二届化学教学指导委员会制 定了“化学专业和应用化学专业教学基本内容”，四年后由本届教学指导委员会根据形势的发展和教学的需要，在实践的基础上进行了修订。“基本内容”只是大学本科化学专业和应用化学专业学生必须具备的知识，并不妨碍各校在此基础上发展自己的特色教学；“基本内容”并未规定课程设置，各校可以因校制宜，参照“基本内容”，通过组织不同课程来达到目的，“基本内容”未规定讲授深度（内容的讲授深度、方法、时间应由主讲教师决定）。这种改革观点为各校的基础课改革留有充分余地。而实际上一种成功的教学模式应既有基本要求而又不加过多约束，因地制宜，因材施教，适应学生个性发展和富有弹性。

　　 3.实验教学

　　从化学学科发展历史看，化学基本上是一门以实验为基础的学科，化学家的创新劳动大多是在实验室中完成的，因此化学实验对本科化学教学来说具有特别重要的地位。

　　实验教学的目的不同于课堂教学。实验教学不仅能验证基本理论知识，培养学生掌握一定实验基本方法，更重要的是培养学生观察、判断、抽象思维能力、总结表达能力、运用知识解决实际问题的能力，培养学生科学的研究方法及实事求是，一丝不茍的科学态度和作风。基础化学实验是融知识、能力、素质教学于一体，培养创新意识的最有效手段，鉴于此化学实验教学必须独立设课，有充分的学时保证，实验课学时和课堂教学学时之比不低于1.1。

　　实验教学改革包括以下几个方面：

　　（1）实验管理体制改革

　　应改变由教研室、课题组管理基础实验室的局面，成立院（系）和学校二级管理体制。

　　（2）实验教学内容、结构和方法的改革　

　　● 制定“化学专业和应用化学专业实验教学基本内容”文件，明确通过化学实验课学生必须受到的训练项目，必须掌握的操作技术和实验仪器，从宏观上规范基础实验教学。

　　● 取消专门化实验而代之以综合化学实验，是加强培养综合运用已学过的理论知识和实验技术能解决实际化学问题的能力。综合化学实验内容新颖，大多来自化学前沿课题，实验以学生为主，不论在内容和方法上均有利于传统实验。

　　● 实施“三段法”组织教学，整个实验内容分为基本训练、综合实验、研究型实验三层次，随着整个实验的推进三层次的比例可作调整。实践证明这种改革对培养学生的能力不失为一种好的方法。

　　（3）开放实验室

 　　尽早给学生提供一个科学研究的环境，使学生早期受到科学研究的熏陶，是培养创新意识的有效方法。为了创造这样的环境，设立开放式实验室是一种有效的方法。开放实验室是以学生为主，开放的形式可多种多样。例如 ，一二年级以开放基础课实验室为主（假日或假期），三四年级以参加开放科研实验室为主。

　　（4）实验室的建设

　　 同课堂教学不同，实验教学同实验室建设密不可分。我国同国外本科化学教学相比，差距最大的就是化学实验条件。“基地”建设确使我国重点大学化学实验条件明显改善，但对大多数化学和应用化学专业而言，化学实验室建设尚处于十分困难的阶段。实验条件长期无法改善是实验课改革落后于理论课程改革的重要原因之一。因此在实验课各层次上，想方设法加大投入、认真配备合格的实验室主任、建设一支实验教师队伍，是解决这一困难局面的主要措施。

 　　4．创新人才的培养

　　 随着我国经济由计划经济向市场经济转变，我国高等教育由精英教育向大众化教育转变，在新的条件下如何提高高等教育的质量？

 　　由于大规模的扩招对一些学校带来教学资源短缺问题（包括师资、教学设备、实验室用房等），这些问题的解决需要加大教学投入，采取有力措施稳定教师队伍， 花大力气培养大批合格的师资，以稳定教学秩序。但更具有普遍意义的是需要转变观念，改变单纯传授知识的教学体现，建立传授知识和探索研究相结合、推行以创新为核心的素质教育的新的教学体现。创新意识和创新型人才的培养是今后大学本科教育提高教学质量的一个核心问题。首先应该明确创新型人才和知识型人才有许多不同的特点：（1）知识构成 。创新型人才的知识应由直接知识和间接知识两部分构成。（2）能力构成 。创新型人才不但重视分析问题和解决问题的能力，更提倡具有发现问题和提出问题的能力。（3）思维构成 。创新型人才思维应多元化，既应正向思维，更要培养逆向思维；既有演绎推理能力，更善于归纳、分析、渗透综合能力。（4）培养过程 。创新型人才的培养不是单纯的传授知识，而是个综合过程，例如要考虑知识传授、探索研究、个性化教育等等。由此看来，创新型人才的培养是本科教学的一个系统改革过程，涉及教育思想、教学管理、课程体系、教学内容、教学方法等各个方面。

　　50多年来，我国本科教育在培养知识型人才方面积累了丰富的经验并取得很大成绩，但对创新型人才的培养尚处于探索阶段，如何在本科化学教学中培养创新型人才？经过近十年的探索有以下几点共识：

　　(1)转变教育思想。改专业教育为素质教育全面发展， 特别应强调人文素质对化学创新人才培养的重要性。理科学者的思维主要是逻辑思维, 而人文学者的思维主要是形象思维, 凭藉直觉和灵感, 而这些往往是原始创新的来源。

　　(2)减少授课学时。课堂教学(第一课堂)不是教学的唯一形式, 应有生动活泼的第二课堂(如讨论、讲座等)和第三课堂(社会实践、开放实验、参加科学研究等)。

　　(3)科学研究渗入本科教学。一方面要把最新的科学研究成果引入本科教学更新教学内容, 另一方面让本科生早期介入科学研究, 使学生了解知识创新的过程。本科生在三四年级进入科研实验室和各种创新基地的创建都是有效的方法。

　　(4)实施个性化教育。教育应该以人为本，让学生接受教育、提高素质、开发智慧、挖掘潜力，使学生的聪明才智贡献于社会。由于学生的兴趣、爱好、特长千差万别 。因此，成功的教育应是个性化教育，应因材施教。但几十年来，由于教育思想和教学条件的限制，个性化教育无法实施，其后果是几十年来本科化学教学培养学生是划一的模式，原始创新能力不足。在研究创新人才培养模式时，重要的是如何营造一个宽松的环境，使学生按自己的兴趣、爱好、特长来学习，从而激发学生的学习兴趣、好奇心和激情，而这些往往是创新的动力。目前 ，在各校探索的学分制、第二学位、生动活泼的校园文化、研究式的教学等都是有效的方法。

　　 五、若干政策建议

　　 1.控制规模和提高质量

　　美国学者马丁·特罗提出，18～22岁适龄青年进入高等学校学习的毛入学率在15%以下为“精英教育”阶段，毛入学率在15%～50%为“大众化教育”阶段，毛入学率在50%以上为“普及教育”阶段，并且提出 了不同的质量要求。这个提法，为世界各国所普遍采用。但是，在现阶段往往只重视这个百分数，而对质量不够重视。我国高等教育的发展目标是在数量上和质量上培养一大批满足社会主义现代化建设需要的高级专门人才，并且高等教育也要为发展科技和文化事业做出贡献，尽可能地满足广大人民群众对文化教育的需求。按照新的统计计算方法，我国到1997年底毛入学率为9.1%，现在毛入学率已超过15%，进入了高等教育的“大众化教育”阶段。化学类专业的招生规模比1990年已扩大了4倍多。但实验室和教师还是那么多，只能减少实验学时，增加教室容量，势必影响教学质量。一个化学系的学生，基础差 、动手能力弱，怎能立足于社会。因此，应按科学发展观来对待“大众化教育”阶段的新问题，既要满足经济发展对化学人才的需要及满足人民群众对文化教育的要求而扩招，又要保证培养质量及加大对教育的投入，保证基本的办学条件。

　　进入21世纪，教育部已十分重视教学、重视质量，发布了一系列文件，制定了若干规范和质量要求，采取各种措施增加经费支持的渠道 。现在的关键是，各省（市）教育主管部门及各校、院系领导要高度重视教学工作，进一步落实政策，使经费到位。“巧媳妇难做无米之炊”，有了政策，有了要求、有了经费支持，我们相信，在教学第一线的基层领导和教师一定会努力奋斗，认真进行改革，努力使我国的教学质量提高到新的水平。

 　　2．加强师资培训是保证和提高教学质量的基本条件

　　学校要培养高质量人才，教师要教书，这是天经地义的事情。因此 ，高等学校要把建设一支高水平的教师队伍作为重要任务，但当前高等学校中仍存在重科研、轻教学的现象。教育部提出名教授上本科基础课，就是为了用高水平科研带动和促进教学，促进人才培养，克服那些照本宣科 ，从传授知识为主的教学方式，转变为知识、能力、素质的有机结合的教育。目前，有的教师不愿担任教学工作或对教学不认真，因此在晋升职称时实行“教学工作一票否决制”是必要的。

　　有了新的课程体系和好的教材，未必教学水平一定提高，关键是有一支高水平的教师队伍。现在，一批青年教师充实到教学岗位是一个可喜的现象，他们有较坚实的理论基础，接触学科发展的前沿，知识较新，相对来说有应用先进的教学方法的积极性 。但是，有的青年教师缺乏对教学工作的敬业精神和教学经验，而且青年教师的成长需要一个过程。目前，全国各类学校基本上已是中青年教师唱主角了，水平参差不齐，应从战略的眼光来对待教师队伍的建设，采取强有力的措施促进青年教师的成长 。例如，到重点大学进修，参加科研及教学工作，请有丰富教学经验的教师进行示范性讲课并开展交流、研讨活动。另一个办法是， 由教育部高教司和人事司组织举办暑期教师进修学校，给进修的教师以适当补助，以减轻学校的负担。为此，一切 有眼光的院系领导一定会采取相应的政策，激发青年教师改革教学内容和改革教学方法的积极性，建设一支与21世纪时代相称的师资队伍。

　　 3．建立科学的评估制度

　　为了促进教学改革，调动各校的积极性，评估是一个行之有效的办法。对于评估工作教育部提出的指导方针是“以评促建、以评促改、评建结合、重在建设”。应该说 ，以往的合格评估或优秀评估确实起到了一定的促进作用。为了迎接评估，学校在评估前或评估后在经费上加大了投入，工作上也有一定起色，但往往是短期效应明显。为了真正评价一个学校的教学工作必须做到 ：

　　（1）建立一套科学的评价体系，项目要细化、量化。因此 ，应作为一项研究工作，不断完善评价体系。

　　（2）要有相应的评价机构，对一个学校实行实时的、经常性的动态评估。