化学的昨天和明天

1、 以元素发现为主线索，前后涉及约以元素发现为主线索，前后涉及约26位位科学家（科学家（波义耳波义耳、门得列耶夫门得列耶夫、莫瓦桑莫瓦桑、瑞瑞利利、拉姆齐拉姆齐、伦琴伦琴、劳厄劳厄、布拉格布拉格、贝克勒贝克勒尔尔、居里居里、居里夫人居里夫人、爱因斯坦爱因斯坦、约里奥约里奥居居里里、伊伦娜伊伦娜约里奥约里奥居里居里、卢瑟福卢瑟福、汤姆森汤姆森、索迪索迪、阿斯顿阿斯顿、尤利尤利、查德维克查德维克、博特费米博特费米、哈恩哈恩、纳达克纳达克、麦克米伦麦克米伦、西博格）西博格），含学，含学说重点和问题思考，最后还思想提升。说重点和问题思考，最后还思想提升。对科学史的理解包括内史、外史以及人对科学史的理解包

2、括内史、外史以及人物史物史3个维度。内史梳理人类探索自然之谜个维度。内史梳理人类探索自然之谜的过程，外史剖析影响科学发展的社会文化的过程，外史剖析影响科学发展的社会文化因素，人物史洞察和解读科学家的人生道路，因素，人物史洞察和解读科学家的人生道路，这构成了科学史研究有指导意义的三维坐标。这构成了科学史研究有指导意义的三维坐标。这种观点包含着对化学史的理解。这种观点包含着对化学史的理解。1、内史关注化学学科概念、理论、技术等内史关注化学学科概念、理论、技术等的发展。在此基础上，厘清化学成果产生的的发展。在此基础上，厘清化学成果产生的时序，梳理各个成果间的联系，勾勒出学科时序，梳理各个成果间的联系

3、，勾勒出学科本身发展的线索。本身发展的线索。2、外史关注化学与社会的关系。外史关注化学与社会的关系。它是把化学发展放在相应的社会文化环它是把化学发展放在相应的社会文化环境中考察，倾向于社会科学的视角，力图在境中考察，倾向于社会科学的视角，力图在社会文化的复杂层面揭示化学发展的动力和社会文化的复杂层面揭示化学发展的动力和原因，考察影响化学发展的各种社会文化因原因，考察影响化学发展的各种社会文化因素，也会讨论化学发展对社会产生的影响和素，也会讨论化学发展对社会产生的影响和后果。外史研究可以提升公众对科技发展的后果。外史研究可以提升公众对科技发展的关注，有助于公众理解科技的社会功能和影关注，有助于公

4、众理解科技的社会功能和影响，也有助于政府制定促进科技发展的政策。响，也有助于政府制定促进科技发展的政策。3、人物史关注化学家和发明家的个人成长、人物史关注化学家和发明家的个人成长背景以及特质。历史上著名化学家们做出的背景以及特质。历史上著名化学家们做出的贡献能够说明生命的具体存在和科学的人文贡献能够说明生命的具体存在和科学的人文属性，科学家和发明家的传记不仅涉及科学属性，科学家和发明家的传记不仅涉及科学知识本身，还展现了他们独特的人生道路和知识本身，还展现了他们独特的人生道路和人格风采。人格风采。1、关注教材资源、关注教材资源 我国古代的先进化学工艺我国古代的先进化学工艺古代砷、陶瓷的应用、湿

5、古代砷、陶瓷的应用、湿法冶金等；法冶金等； 近现代我国化学的重大突破近现代我国化学的重大突破超真空扫描隧道显微镜、超真空扫描隧道显微镜、侯氏制碱法、张青莲等；侯氏制碱法、张青莲等； 近代化学中的重大突破近代化学中的重大突破金属钾、氯气、苯的发现，金属钾、氯气、苯的发现，原子结构模型的演变、元素周期律的发现、有机化学的发原子结构模型的演变、元素周期律的发现、有机化学的发展历史等；展历史等； 化学发展的前沿化学发展的前沿金属陶瓷、功能高分子等；金属陶瓷、功能高分子等； 重要的化工发展重要的化工发展合成氨、模拟生物固氮等；合成氨、模拟生物固氮等； 科学家、化学家的介绍科学家、化学家的介绍舍勒、道尔顿

6、、勒夏特列、舍勒、道尔顿、勒夏特列、哈伯、凯库勒等。哈伯、凯库勒等。2、辅助设计探究活动、辅助设计探究活动 尝试将科学家的探索过程作为学习探究的范例。例如尝试将科学家的探索过程作为学习探究的范例。例如在原电池教学中补充电池发现的历史，从伏打电堆到在原电池教学中补充电池发现的历史，从伏打电堆到18361836年的丹尼尔电池，从年的丹尼尔电池，从18661866年勒克朗谢发明锌锰电池，到盖年勒克朗谢发明锌锰电池，到盖斯南将淀粉加入氯化铵中制成糊状电解质和其后加入斯南将淀粉加入氯化铵中制成糊状电解质和其后加入HgClHgCl2 2作为缓蚀剂，最后发展到现在的无汞碱性锌锰电池，现代作为缓蚀剂，最后发展

7、到现在的无汞碱性锌锰电池，现代的锂电池和聚合物电池，在整个过程结合一些实验如电池的锂电池和聚合物电池，在整个过程结合一些实验如电池的解剖和制作等，从科学知识、科学方法、科学与社会的的解剖和制作等，从科学知识、科学方法、科学与社会的关系等多个角度思考问题。关系等多个角度思考问题。1895年德国物理学家伦琴发现了伦琴射年德国物理学家伦琴发现了伦琴射线或线或X-射线（伦琴因射线（伦琴因“发现了后来以他发现了后来以他的名字命名的异常射线的名字命名的异常射线”而获而获1901年诺年诺贝尔物理学奖）。贝尔物理学奖）。 X-射线穿透力极强。可以透过人肉照射线穿透力极强。可以透过人肉照出了人的骨头。如果你们处

8、在那个时期，出了人的骨头。如果你们处在那个时期，对于这种奇异的穿透力极强的射线对于这种奇异的穿透力极强的射线你会你会有什么想法呢有什么想法呢？一、明天的化学一、明天的化学科学时报科学时报2001年年6月月6日日3版整版版整版发表了王发表了王丹红编译的，英国丹红编译的，英国自然自然杂志社论，文中杂志社论，文中提到北京四中的一位中学生向诺贝尔化学奖提到北京四中的一位中学生向诺贝尔化学奖获得者克罗托教授提问：获得者克罗托教授提问：“人们都说人们都说21世纪世纪是生命科学和信息科学的世纪，您能否告诉是生命科学和信息科学的世纪，您能否告诉我化学有什么用，我们为什么要学习化学我化学有什么用，我们为什么要学

9、习化学呢？呢？” 克罗托回答说：克罗托回答说：“正是因为正是因为21世纪是世纪是生命科学和信息科学的世纪，所以化学才更生命科学和信息科学的世纪，所以化学才更为重要为重要”。 克罗托的回答是非常简洁和巧妙的，但似乎克罗托的回答是非常简洁和巧妙的，但似乎没有解决这位中学生提出的实质问题：为什么没有解决这位中学生提出的实质问题：为什么在生命科学和信息科学的世纪，化学更为重要在生命科学和信息科学的世纪，化学更为重要呢？社会上谈及呢？社会上谈及21世纪时，很少提到化学的世纪时，很少提到化学的重要作用，人们不知道化学在重要作用，人们不知道化学在20世纪干了些世纪干了些什么？于是提出什么？于是提出“21世纪

10、的化学将何去何世纪的化学将何去何从？从？”对于这个问题，有一种回答：对于这个问题，有一种回答：“化学已化学已有有200余年的历史，是一门成熟的老科学，现余年的历史，是一门成熟的老科学，现在发展的前途不大了，没有什么可搞了。在发展的前途不大了，没有什么可搞了。21世纪的化学将在物理学与生物学的夹缝中逐渐世纪的化学将在物理学与生物学的夹缝中逐渐消微消微”。 1900年在年在美国化学文摘美国化学文摘（CA）上登录的，从天）上登录的，从天然产物中分离出来并确定其组成的和人工合成的已知化然产物中分离出来并确定其组成的和人工合成的已知化合物只有合物只有55万种。经过万种。经过45年翻了一番，到年翻了一番，

11、到1945年达到年达到110万种。再经过万种。再经过25年，又翻一番，到年，又翻一番，到1970年为年为236.7万种。以后新化合物增长的速度大大加快，每隔万种。以后新化合物增长的速度大大加快，每隔10年翻年翻一番，到一番，到1999年年12月月31日已达日已达2340万种。所以在这万种。所以在这100年中，化学合成和分离了年中，化学合成和分离了2285万种新物质、新药物、新万种新物质、新药物、新材料、新分子来满足人类生活和高新技术发展的需要。材料、新分子来满足人类生活和高新技术发展的需要。 化学在化学在20世纪的最后世纪的最后30年中以指数函数发展的高速度，年中以指数函数发展的高速度，可以和

12、信息科学、生命科学相媲美。没有一门其它科学可以和信息科学、生命科学相媲美。没有一门其它科学能像化学那样在过去的能像化学那样在过去的100年中，创造出如此众多的新年中，创造出如此众多的新物质。化学在物质。化学在20世纪的成就用世纪的成就用“空前辉煌空前辉煌”来描述，是来描述，是并不过分的。并不过分的。 例如例如“生物化学生物化学”被称为被称为“分子生物学分子生物学”，“生物生物大分子的物理化学大分子的物理化学”被称为被称为“生物物理学生物物理学”，“固体固体化学化学”被称为被称为“凝聚态物理学凝聚态物理学”，溶液理论、胶体化，溶液理论、胶体化学被称为学被称为“软物质物理学软物质物理学”等。等。

13、例如人类基因计划之所以能大大加快速度，是例如人类基因计划之所以能大大加快速度，是由于分析化学提供了多通道毛细管电泳的分离由于分析化学提供了多通道毛细管电泳的分离技术和激光诱导荧光监测方法。技术和激光诱导荧光监测方法。DNA测序实际测序实际上是分析化学和分离化学的问题，但社会上只上是分析化学和分离化学的问题，但社会上只知道基因学，看不到化学家在其中有什么作用。知道基因学，看不到化学家在其中有什么作用。例如化学家合成了球碳例如化学家合成了球碳60，于，于1996年被授予年被授予诺贝尔化学奖，后来化学家又做了大量研究工诺贝尔化学奖，后来化学家又做了大量研究工作，合成了碳纳米管。但是许多由这一发明所作

14、，合成了碳纳米管。但是许多由这一发明所带来的研究被人们当作应用物理学或纳米科学带来的研究被人们当作应用物理学或纳米科学的贡献。的贡献。 化学又是一门化学又是一门社会迫切需要社会迫切需要的中心科学，的中心科学，与我们的衣、与我们的衣、食、住（建材、食、住（建材、家具）、行家具）、行（汽车、道路）（汽车、道路）都有非常紧密都有非常紧密的联系。的联系。 化学是一化学是一门承上启门承上启下的中心下的中心科学。科学。 化学是一门承上启化学是一门承上启下的中心科学。下的中心科学。 科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游，

15、化学是中上游、中游和下游。数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。上游科学游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很深。下游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很深。下游科学的研究对象比较复杂，但如果借用上游科学的理论和的研究对象比较复杂，但如果借用上游科学的理论和方法，往往可收事半功倍之效。化学是中心科学，是方法，往往可收事半功倍之效。化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地，永远不会像有些人估计的从上游到下游的必经之地，永远不会像有些人估计的那样将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡。那样将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡。

16、化学又是一门社会迫切需要化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧（汽车、道路）都有非常紧密的联系。密的联系。 从早晨开始，我们从用化学产品建造的住宅和公寓中从早晨开始，我们从用化学产品建造的住宅和公寓中醒来。家具是部分用化学工业生产的现代材料制作的。我醒来。家具是部分用化学工业生产的现代材料制作的。我们使用化学家们设计的肥皂和牙膏，穿上合成纤维和合成们使用化学家们设计的肥皂和牙膏，穿上合成纤维和合成染料制成的衣着。我们的食品被包装和冷藏起来，曾经肥染料制成的衣着。我们的食品被包装和冷藏起来，

17、曾经肥料、除草剂、农药使之成长。化妆品是由化学家制造和检料、除草剂、农药使之成长。化妆品是由化学家制造和检验过的。晨报是印刷在经化学方法制成的纸上，所用的油验过的。晨报是印刷在经化学方法制成的纸上，所用的油墨是由化学家们制造的。墨是由化学家们制造的。 我们的交通工具，我们的交通工具， 汽车、火车、汽车、火车、飞机在很大程度上是要依靠化学加工业的产品。事实上在飞机在很大程度上是要依靠化学加工业的产品。事实上在我们日常生活所用的产品中很难找出有那一种不是依靠化我们日常生活所用的产品中很难找出有那一种不是依靠化学和在化学家们的帮助下制造出来的。学和在化学家们的帮助下制造出来的。（1）期望实现农业的工

18、业化，在）期望实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质，大大工厂中生产粮食和蛋白质，大大缩减宝贵的耕地面积。缩减宝贵的耕地面积。（2）期望得到比现在性）期望得到比现在性能最好的合金钢材强度能最好的合金钢材强度大十倍，但重量轻几倍大十倍，但重量轻几倍的合成材料，使城市建的合成材料，使城市建筑和桥梁建设的面貌完筑和桥梁建设的面貌完全更新。全更新。（3）合成出高效、稳定、）合成出高效、稳定、廉价的太阳能光电转化材料，廉价的太阳能光电转化材料，组装成器件。太阳投射到地组装成器件。太阳投射到地球上的能量，是当前全世界球上的能量，是当前全世界能耗的一万培。能耗的一万培。（4）未来的化工企业将是）未来的化

19、工企业将是绿色的，零排放的，原子经绿色的，零排放的，原子经济济（5）合成廉价的可）合成廉价的可再生的储氢材料，再生的储氢材料，街上行走的汽车将街上行走的汽车将全部是零排放的电全部是零排放的电动汽车。我们穿的动汽车。我们穿的将是空调衣服。将是空调衣服。（6）海水淡化将成为重）海水淡化将成为重要工业，从而解决人类要工业，从而解决人类的水资源紧缺问题。的水资源紧缺问题。二、明天的化学家二、明天的化学家化学家化学家化学家的情有独钟将激发出对学科无限的热化学家的情有独钟将激发出对学科无限的热情和探索欲望。情和探索欲望。任何事物都有厌倦无聊的时候，会遇到任何事物都有厌倦无聊的时候，会遇到“山山穷水尽疑无路

20、穷水尽疑无路”时，他们需要在孤独中坚持，时，他们需要在孤独中坚持，这份钟情将支持他们在苦闷中奋勇前行。这份钟情将支持他们在苦闷中奋勇前行。钟情于化学的他们将用更敏锐、独钟情于化学的他们将用更敏锐、独特的视角发现化学中的更多美好，特的视角发现化学中的更多美好，更多创新。更多创新。马克思曾经说过：马克思曾经说过：“科学绝不是自私自利的科学绝不是自私自利的享乐有幸能够致力于科学研究的人。首先享乐有幸能够致力于科学研究的人。首先应该拿自己的学识为人类服务。应该拿自己的学识为人类服务。如果你们想使你们一生的工作有益于人如果你们想使你们一生的工作有益于人类那么，只懂得应用科学本身是不够的。类那么，只懂得应

21、用科学本身是不够的。关心人的本身，应当始终成为一切技术上关心人的本身，应当始终成为一切技术上奋斗的主要目标奋斗的主要目标明天的化学家只有认识到自己的社会明天的化学家只有认识到自己的社会责任，才能更热衷于为人类谋取幸福，责任，才能更热衷于为人类谋取幸福，从而在研究中更加具有理性和责任从而在研究中更加具有理性和责任心使整个研究活动贯穿着社会高度心使整个研究活动贯穿着社会高度负责的态度。负责的态度。化学本身就不仅力图认识世界，更重要的是化学本身就不仅力图认识世界，更重要的是创新知识，尤其是创新物质的基础科学创新知识，尤其是创新物质的基础科学 。明天的化学家将进一步发扬创新精神，致明天的化学家将进一步

22、发扬创新精神，致力于用分子识别的观点设计、合成、组装力于用分子识别的观点设计、合成、组装新的而且期望有各种功能的分子和分子聚新的而且期望有各种功能的分子和分子聚合体。合体。 科学研究是一场接力赛跑，所以每一科学研究是一场接力赛跑，所以每一项科学创新都有前因后果，串联起来，项科学创新都有前因后果，串联起来，就构成一条就构成一条“创新链创新链”。明天的化学。明天的化学家将把创新链展开更多的分支，培育家将把创新链展开更多的分支，培育一棵茂盛一棵茂盛“创新树创新树”。三、如何当好明天的化学老师三、如何当好明天的化学老师123455.普通公民普通公民4.潜在的各级管理人员潜在的各级管理人员1.未来的化学家未来的化学家2.有志于以化有志于以化学为基础的其学为基础的其他职业他职业如生如生物学家、地