導(dǎo)語：如何才能寫好一篇量子化學(xué)的發(fā)展，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

論文摘要：將量子化學(xué)原理及方法引入材料科學(xué)、能源以及生物大分子體系研究領(lǐng)域中無疑將從更高的理論起點(diǎn)來認(rèn)識(shí)微觀尺度上的各種參數(shù)、性能和規(guī)律，這將對(duì)材料科學(xué)、能源以及生物大分子體系的發(fā)展有著重要的意義。

量子化學(xué)是將量子力學(xué)的原理應(yīng)用到化學(xué)中而產(chǎn)生的一門學(xué)科，經(jīng)過化學(xué)家們的努力，量子化學(xué)理論和計(jì)算方法在近幾十年來取得了很大的發(fā)展，在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級(jí)問題上已經(jīng)受到足夠的重視。目前，量子化學(xué)已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)的各個(gè)分支以及生物、醫(yī)藥、材料、環(huán)境、能源、軍事等領(lǐng)域，取得了豐富的理論成果，并對(duì)實(shí)際工作起到了很好的指導(dǎo)作用。本文僅對(duì)量子化學(xué)原理及方法在材料、能源和生物大分子體系研究領(lǐng)域做一簡要介紹。

一、在材料科學(xué)中的應(yīng)用

（一）在建筑材料方面的應(yīng)用

水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計(jì)算量子化學(xué)開始廣泛地應(yīng)用于許多水泥熟料礦物和水化產(chǎn)物體系的研究中，解決了很多實(shí)際問題。

鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產(chǎn)物相之一，它對(duì)水泥石的強(qiáng)度起著關(guān)鍵作用。程新等[1,2]在假設(shè)材料的力學(xué)強(qiáng)度決定于化學(xué)鍵強(qiáng)度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學(xué)強(qiáng)度的大小差異。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，含Ca鈣礬石、含Ba鈣礬石和含Sr鈣礬石的Al-O鍵級(jí)基本一致，而含Sr鈣礬石、含Ba鈣礬石中的Sr，Ba原子鍵級(jí)與Sr-O，Ba-O共價(jià)鍵級(jí)都分別大于含Ca鈣礬石中的Ca原子鍵級(jí)和Ca-O共價(jià)鍵級(jí)，由此認(rèn)為，含Sr、Ba硫鋁酸鹽的膠凝強(qiáng)度高于硫鋁酸鈣的膠凝強(qiáng)度[3]。

將量子化學(xué)理論與方法引入水泥化學(xué)領(lǐng)域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能聯(lián)系起來，也為水泥材料的設(shè)計(jì)提供了一條新的途徑[3]。

（二）在金屬及合金材料方面的應(yīng)用

過渡金屬(Fe、Co、Ni)中氫雜質(zhì)的超精細(xì)場和電子結(jié)構(gòu)，通過量子化學(xué)計(jì)算表明，含有雜質(zhì)石原子的磁矩要降低，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學(xué)方法研究了鑭系三氟化物。結(jié)果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結(jié)合能計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結(jié)構(gòu)及光譜的計(jì)算[5]。再比如說，NbO2是一個(gè)在810℃具有相變的物質(zhì)(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結(jié)構(gòu)和光譜也是通過量子化學(xué)方法進(jìn)行的計(jì)算和討論，并通過計(jì)算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質(zhì)方面存在的差異[6]。

量子化學(xué)方法因其精確度高，計(jì)算機(jī)時(shí)少而廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)中，并取得了許多有意義的結(jié)果。隨著量子化學(xué)方法的不斷完善，同時(shí)由于電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和普及，量子化學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學(xué)的發(fā)展提供一條非常有意義的途徑[5]。

二、在能源研究中的應(yīng)用

（一）在煤裂解的反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)方面的應(yīng)用

煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學(xué)理論的發(fā)展和量子化學(xué)計(jì)算方法以及計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，量子化學(xué)方法對(duì)于深入探索煤的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性之間的關(guān)系成為可能。

量子化學(xué)計(jì)算在研究煤的模型分子裂解反應(yīng)機(jī)理和預(yù)測反應(yīng)方向方面有許多成功的例子,如低級(jí)芳香烴作為碳/碳復(fù)合材料碳前驅(qū)體熱解機(jī)理方面的研究已經(jīng)取得了比較明確的研究結(jié)果。由化學(xué)知識(shí)對(duì)所研究的低級(jí)芳香烴設(shè)想可能的自由基裂解路徑，由Guassian98程序中的半經(jīng)驗(yàn)方法UAM1、在UHF/3-21G*水平的從頭計(jì)算方法和考慮了電子相關(guān)效應(yīng)的密度泛函UB3LYP/3-21G*方法對(duì)設(shè)計(jì)路徑的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了計(jì)算。由理論計(jì)算方法所得到的主反應(yīng)路徑、熱力學(xué)變量和表觀活化能等結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比有較好的一致性，對(duì)煤熱解的量子化學(xué)基礎(chǔ)的研究有重要意義[7]。

（二）在鋰離子電池研究中的應(yīng)用

鋰離子二次電池因?yàn)榫哂须娙萘看蟆⒐ぷ麟妷焊?、循環(huán)壽命長、安全可靠、無記憶效應(yīng)、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，被人們稱之為“最有前途的化學(xué)電源”，被廣泛應(yīng)用于便攜式電器等小型設(shè)備，并已開始向電動(dòng)汽車、軍用潛水艇、飛機(jī)、航空等領(lǐng)域發(fā)展。

鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實(shí)際上是Li+離子在正負(fù)兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機(jī)理對(duì)進(jìn)一步改善鋰離子電池的性能至關(guān)重要。Ago等[8]用半經(jīng)驗(yàn)分子軌道法以C32H14作為模型碳結(jié)構(gòu)研究了鋰原子在碳層間的插入反應(yīng)。認(rèn)為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago等[9]用abinitio分子軌道法對(duì)摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預(yù)示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li-C和具有共價(jià)性的Li-Li的混合物。Satoru等[10]用分子軌道計(jì)算法，對(duì)低結(jié)晶度的炭素材料的摻鋰反應(yīng)進(jìn)行了研究，研究表明，鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應(yīng)，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。

隨著人們對(duì)材料晶體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和計(jì)算機(jī)水平的更高發(fā)展，相信量子化學(xué)原理在鋰離子電池中的應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)更廣泛、更深入、更具指導(dǎo)性。

三、在生物大分子體系研究中的應(yīng)用

生物大分子體系的量子化學(xué)計(jì)算一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學(xué)可以在分子、電子水平上對(duì)體系進(jìn)行精細(xì)的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復(fù)制與突變、藥物與受體之間的識(shí)別與結(jié)合過程及作用方式等，都很有必要運(yùn)用量子化學(xué)的方法對(duì)這些生物大分子體系進(jìn)行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘,進(jìn)而調(diào)控基因的復(fù)制與突變，使之造福于人類；可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過程和作用特點(diǎn)設(shè)計(jì)高效低毒的新藥等等，可見運(yùn)用量子化學(xué)的手段來研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。

綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學(xué)發(fā)揮了重要的作用。在近十幾年來，由于電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和普及，量子化學(xué)計(jì)算變得更加迅速和方便。可以預(yù)言，在不久的將來，量子化學(xué)將在更廣泛的領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]程新.[學(xué)位論文].武漢:武漢工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,1994

[2]程新,馮修吉.武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,17(4):12

[3]李北星,程新.建筑材料學(xué)報(bào),1999,2(2):147

[4]閔新民,沈爾忠,江元生等.化學(xué)學(xué)報(bào),1990,48(10):973

[5]程新,陳亞明.山東建材學(xué)院學(xué)報(bào),1994,8(2):1

[6]閔新民.化學(xué)學(xué)報(bào),1992,50(5):449

[7]王寶俊,張玉貴,秦育紅等.煤炭轉(zhuǎn)化,2003,26(1):1

[8]AgoH,NagataK,YoshizawAK,etal.Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1717

[9]AgoH,KatoM,YaharaAK.etal.JournaloftheElectrochemicalSociety,1999,146(4):1262

篇2

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)化學(xué)；教學(xué)改革；互動(dòng)教學(xué)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程是我國高等學(xué)校化學(xué)專業(yè)的必修課程，內(nèi)容涉及量子化學(xué)，分子對(duì)稱性，配位化學(xué)和晶體學(xué)基礎(chǔ)等部分。該課程內(nèi)容抽象，知識(shí)系統(tǒng)龐雜，數(shù)理推導(dǎo)較多，學(xué)習(xí)曲線陡峭，不少學(xué)生因此存在著畏難情緒。然而正如詩詞所言，無限風(fēng)光在險(xiǎn)峰，學(xué)好這門課程不僅有助于理解其它化學(xué)課程的內(nèi)容，也是為進(jìn)一步在本專業(yè)深造打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。[1]在當(dāng)前深化本科教育教學(xué)改革的背景下，如何將結(jié)構(gòu)化學(xué)課程上好，真正做到讓老師強(qiáng)起來，學(xué)生忙起來，效果實(shí)起來，筆者在此對(duì)授課以來的問題和解決方法進(jìn)行總結(jié)。

1重視數(shù)理，夯實(shí)基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程的一大難點(diǎn)在于數(shù)學(xué)推導(dǎo)較多，譬如量子化學(xué)部分完全使用數(shù)學(xué)語言描述核心知識(shí)，而對(duì)于化學(xué)專業(yè)的同學(xué)，數(shù)學(xué)一直是軟肋，于是極容易產(chǎn)生厭學(xué)和畏難情緒。[2-4]針對(duì)這個(gè)問題，很多老師采取的解決方法是淡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重點(diǎn)介紹推導(dǎo)后的結(jié)論和意義，但我們在授課過程中，發(fā)現(xiàn)這樣的授課方式效果欠佳，因?yàn)榛A(chǔ)不牢，課程的學(xué)習(xí)只能是空中樓閣、風(fēng)中沙塔，很多同學(xué)在課程結(jié)束后還是無法對(duì)物理圖像有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)和把握。紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，筆者認(rèn)為與其淡化數(shù)學(xué)，不如嚴(yán)格要求，把數(shù)學(xué)學(xué)到位。偉大的思想家恩格斯說過：“任何一門科學(xué)的真正完善在于數(shù)學(xué)工具的廣泛應(yīng)用?！闭且?yàn)閿?shù)學(xué)和物理的引入，才讓化學(xué)擺脫了煉金術(shù)的桎梏而成為一門科學(xué)。因此我們在授課時(shí)自始至終強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)的重要性，在涉及數(shù)學(xué)內(nèi)容較多的章節(jié)，提前講授將要用到的數(shù)學(xué)工具并布置作業(yè)，每章節(jié)結(jié)束后將重要的公式和結(jié)論進(jìn)行串講并配合習(xí)題進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，要求所以學(xué)生每學(xué)完一個(gè)章節(jié)就做思維導(dǎo)圖及時(shí)總結(jié)復(fù)習(xí)，將重要公式進(jìn)行總結(jié)歸納制作公式索引表格。盡管提升了學(xué)習(xí)的難度，但學(xué)生對(duì)于推導(dǎo)的結(jié)果和物理意義理解的更加準(zhǔn)確和深入，記憶也更加牢固，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。

2理清主線，合理增負(fù)

結(jié)構(gòu)化學(xué)課程內(nèi)容主要涉及量子化學(xué)基礎(chǔ)，分子對(duì)稱性，配位化學(xué)以及晶體學(xué)基礎(chǔ)。盡管這四個(gè)部分知識(shí)彼此之間較為獨(dú)立，但所表達(dá)的核心思想是一致的，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)也反映著結(jié)構(gòu)。目前授課內(nèi)容主要存在問題是：量子化學(xué)部分各章節(jié)之間主線不夠明確；配位化學(xué)部分和專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程內(nèi)容有重疊；晶體學(xué)基礎(chǔ)部分，結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)容介紹較多而相關(guān)的性質(zhì)介紹較少。針對(duì)這些問題，我們對(duì)課程的授課內(nèi)容進(jìn)行了合理的補(bǔ)充和刪減。首先，對(duì)于量子化學(xué)部分，我們在授課一開始給出課程的故事主線，即量子力學(xué)的誕生背景，量子力學(xué)基本假設(shè)，簡單模型的量子力學(xué)處理方法，氫原子薛定諤方程的求解過程及解的物理意義，以及針對(duì)于多電子原子和多原子分子的近似方法。這條主線清晰明確，在每一章節(jié)開始時(shí)，我們對(duì)之前的內(nèi)容進(jìn)行簡要回顧，幫助學(xué)生理清了各章節(jié)的邏輯關(guān)系，在學(xué)期末復(fù)習(xí)課時(shí)對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行展開復(fù)習(xí)，進(jìn)行鞏固。配位化學(xué)部分，對(duì)于和無機(jī)化學(xué)有重疊的部分，我們通過翻轉(zhuǎn)課堂的方式簡要復(fù)習(xí)，同時(shí)突出結(jié)構(gòu)化學(xué)的重點(diǎn)，即分子軌道理論在配位化學(xué)的應(yīng)用，著重介紹了配體群軌道這個(gè)新概念，以及不同配位幾何構(gòu)型下配體群軌道和中心原子如何依據(jù)對(duì)稱性進(jìn)行線性組合的方式，同時(shí)介紹了金屬配合物作為均相催化劑催化反應(yīng)的常見機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，我們還將科研中的一些問題引入課堂討論，如金屬氮賓體和金屬氧化物的電子結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生通過知識(shí)解決實(shí)際科研問題，真正做到科研反哺教學(xué)。晶體學(xué)部分除了介紹基本知識(shí)以外，補(bǔ)充介紹了能帶理論，態(tài)密度等概念，并介紹了導(dǎo)體，半導(dǎo)體，絕緣體在電子結(jié)構(gòu)上的差異，這些基礎(chǔ)知識(shí)有利于化學(xué)專業(yè)的同學(xué)在材料化學(xué)方向進(jìn)行科研工作打下基礎(chǔ)。盡管課程在深度和廣度上都有所增加，但不少同學(xué)都表示感受到了挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)所帶來獲得感和高階樂趣。

3反客為主，多元考核

傳統(tǒng)理論課授課方式，采用幻燈片講述授課，學(xué)生被動(dòng)填鴨式學(xué)習(xí)，效果較差，也不利于學(xué)生培養(yǎng)綜合能力。針對(duì)這些問題，我們開始嘗試翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法來提高學(xué)生參與性，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，表達(dá)能力，獨(dú)立思考，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，這些都是未來創(chuàng)新型人才所具有的重要特質(zhì)。翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容主要涉及三個(gè)方面，一個(gè)是結(jié)構(gòu)化學(xué)課程中難度較低的幾個(gè)章節(jié)，如雙原子分子電子結(jié)構(gòu)，分子對(duì)稱性，配位化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)等章節(jié)，各章節(jié)的總結(jié)復(fù)習(xí)以及研究性課題，教師提供慕課資源，書籍資料和分子建模軟件，讓所有學(xué)生統(tǒng)一準(zhǔn)備，課堂上抽簽進(jìn)行講解，在授課過程中，要求其他小組必須提問，教師在課程結(jié)束時(shí)對(duì)各小組所準(zhǔn)備的課件進(jìn)行補(bǔ)充點(diǎn)評(píng)，我們也將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)納入了考核評(píng)價(jià)，提高了課程總結(jié)筆記，課堂提問，翻轉(zhuǎn)課堂課件等分?jǐn)?shù)項(xiàng)的比例。翻轉(zhuǎn)課堂授課方式有效的活躍了課堂氣氛，提高了課堂參與度，也增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思辨精神。

篇3

我自己是學(xué)化學(xué)的，從事學(xué)化學(xué)、教化學(xué)、研究化學(xué)也幾十年了，但現(xiàn)在似乎有點(diǎn)兒不太認(rèn)得了。我覺得世紀(jì)之交，大家要重新有一個(gè)認(rèn)識(shí)，認(rèn)識(shí)學(xué)科本位的問題。

一門科學(xué)的內(nèi)涵和定義至少有四個(gè)屬性：

整體和局部性科學(xué)是一個(gè)復(fù)雜的知識(shí)體系，好比一塊蛋糕。為了便于研究，要把它切成大、中、小塊。首先切成自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和社會(huì)科學(xué)三大塊。在自然科學(xué)中，又有許多切法。一種傳統(tǒng)的切法是分為物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)等一級(jí)學(xué)科。近年來又有切成物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、生態(tài)環(huán)境科學(xué)、納米科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等的分類方法?；瘜W(xué)是從科學(xué)整體中分割開來的一個(gè)局部，它和整體必然有千絲萬縷的聯(lián)系。這是它的第一個(gè)屬性。

學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)和交叉如果把科學(xué)整體看成一條大河，那么按照各門科學(xué)研究的對(duì)象由簡單到復(fù)雜，可以分為上游、中游和下游。數(shù)學(xué)、物理學(xué)是上游科學(xué)，化學(xué)是中游科學(xué)，生命科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等是下游科學(xué)。上游科學(xué)研究的對(duì)象比較簡單，但研究的深度很大。下游科學(xué)的研究對(duì)象比較復(fù)雜，除了用本門科學(xué)的方法以外，如果借用上游科學(xué)的理論和方法，往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科學(xué)之花，可以接下游科學(xué)之木”。具有上游科學(xué)的深厚基礎(chǔ)的科學(xué)家，如果把上游科學(xué)的花，移植到下游科學(xué)，往往能取得突破性的成就。例如1994年諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)授予納什，他在1950年得數(shù)學(xué)博士學(xué)位，1951-1958年任美國麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)講師、副教授，后轉(zhuǎn)而研究經(jīng)濟(jì)學(xué)，把數(shù)學(xué)中概率論之花，移到經(jīng)濟(jì)學(xué)中來，提出預(yù)測經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢的博弈論，因而獲得諾貝爾經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)。

發(fā)展性化學(xué)的內(nèi)涵隨時(shí)代前進(jìn)而改變。在19世紀(jì)，恩格斯認(rèn)為化學(xué)是原子的科學(xué)(參見《自然辯證法》)，因?yàn)榛瘜W(xué)是研究化學(xué)變化，即改變原子的組合和排布，而原子本身不變的科學(xué)。到了20世紀(jì)，人們認(rèn)為化學(xué)是研究分子的科學(xué)，因?yàn)樵谶@100年中，在《美國化學(xué)文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數(shù)目已從1900年的55萬種，增加到1999年12月31日的2340萬種。沒有別的科學(xué)能像化學(xué)那樣制造出如此眾多的新分子、新物質(zhì)。現(xiàn)在世紀(jì)之交，我們大家深深感受到化學(xué)的研究對(duì)象和研究內(nèi)容大大擴(kuò)充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子的科學(xué)。

定義的多維性一門科學(xué)的定義，按照從簡單到詳細(xì)的程度可以分為：(1)一維定義或X-定義，X是指研究對(duì)象。(2)二維定義或XY-定義。Y是指研究的內(nèi)容。(3)三維定義或XYZ-定義。Z是指研究方法。(4)四維定義或WXYZ定義，W是指研究的目的。(5)多維定義或全息定義。一門科學(xué)的全息定義還要說明它的發(fā)展趨勢、與其他科學(xué)的交叉、世紀(jì)難題和突破口等等。這樣才能對(duì)這門科學(xué)有全面的了解。下面以化學(xué)為例加以說明。

化學(xué)的一維定義

21世紀(jì)的化學(xué)是研究泛分子的科學(xué)。泛分子的名詞是仿照泛太平洋會(huì)議等提出的。泛分子是泛指21世紀(jì)化學(xué)的研究對(duì)象。它可以分為以下十個(gè)層次：(1)原子層次，(2)分子片層次，(3)結(jié)構(gòu)單元層次，(4)分子層次，(5)超分子層次，(6)高分子層次，(7)生物分子和活分子層次，(8)納米分子和納米聚集體層次，(9)原子和分子的宏觀聚集體層次，(10)復(fù)雜分子體系及其組裝體的層次。

化學(xué)的二維定義化學(xué)是研究X對(duì)象的Y內(nèi)容的科學(xué)。具體地說，就是：化學(xué)是研究原子、分子片、結(jié)構(gòu)單元、分子、高分子、原子分子團(tuán)簇、原子分子的激發(fā)態(tài)、過渡態(tài)、吸附態(tài)、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數(shù)、不同尺度和不同復(fù)雜程度的聚集態(tài)和組裝態(tài)，直到分子材料、分子器件和分子機(jī)器的合成和反應(yīng)，制備、剪裁和組裝，分離和分析，結(jié)構(gòu)和構(gòu)象，粒度和形貌，物理和化學(xué)性能，生理和生物活性及其輸運(yùn)和調(diào)控的作用機(jī)制，以及上述各方面的規(guī)律，相互關(guān)系和應(yīng)用的自然科學(xué)。

化學(xué)的三維定義化學(xué)是用Z方法研究X對(duì)象的Y內(nèi)容的科學(xué)?；瘜W(xué)的研究方法和它的研究對(duì)象及研究內(nèi)容一樣，也是隨時(shí)代的前進(jìn)而發(fā)展的。在19世紀(jì)，化學(xué)主要是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，它的研究方法主要是實(shí)驗(yàn)方法。到了20世紀(jì)下半葉，隨著量子化學(xué)在化學(xué)中的應(yīng)用，化學(xué)不再是純粹的實(shí)驗(yàn)科學(xué)了，它的研究方法有實(shí)驗(yàn)和理論?，F(xiàn)在21世紀(jì)又將增加第三種方法，即模型和計(jì)算機(jī)虛擬的方法?；瘜W(xué)的四維定義化學(xué)是用Z方法研究X對(duì)象的Y內(nèi)容以達(dá)到W目的的科學(xué)?；瘜W(xué)的目的和其他科學(xué)技術(shù)一樣是認(rèn)識(shí)世界和改造世界，但現(xiàn)在應(yīng)該增加一個(gè)“保護(hù)世界”。化學(xué)和化學(xué)工業(yè)在保護(hù)世界而不是破壞地球這一偉大任務(wù)中要發(fā)揮特別重要的作用。造成污染的傳統(tǒng)化學(xué)向綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變是必然的趨勢。21世紀(jì)的化工企業(yè)的信條是五個(gè)“為了”和五個(gè)“關(guān)心”：為了社會(huì)而關(guān)心環(huán)保;為了職工而關(guān)心安全、健康和福利;為了顧客而關(guān)心質(zhì)量、聲譽(yù)和商標(biāo);為了發(fā)展而關(guān)心創(chuàng)新;為了股東而關(guān)心效益。

化學(xué)的多維定義———21世紀(jì)化學(xué)研究的五大趨勢

1、更加重視國家目標(biāo)，更加重視不同學(xué)科之間的交叉和融合在世紀(jì)之交，中國和世界各國政府都更加重視國家目標(biāo)，在加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的同時(shí)，要求化學(xué)更多地來改造世界，更多地滲透到與下述十個(gè)科學(xué)郡的交叉和融合：1數(shù)理科學(xué)，2生命科學(xué)，3材料科學(xué)，4能源科學(xué)，5地球和生態(tài)環(huán)境科學(xué)，6信息科學(xué)，7納米科學(xué)技術(shù)，8工程技術(shù)科學(xué)，9系統(tǒng)科學(xué)，10哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)。這是化學(xué)發(fā)展成為研究泛分子的大化學(xué)的根本原因。所以培養(yǎng)21世紀(jì)的化學(xué)家要有寬廣的知識(shí)面，多學(xué)科的基礎(chǔ)。

2、理論和實(shí)驗(yàn)更加密切結(jié)合

1998年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予W.Kohn和J.A.Plple。頒獎(jiǎng)公告說：“量子化學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為廣大化學(xué)家所使用的工具，將化學(xué)帶入一個(gè)新時(shí)代，在這個(gè)新時(shí)代里實(shí)驗(yàn)和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì)。化學(xué)不再是純粹的實(shí)驗(yàn)科學(xué)了。”所以在21世紀(jì)，理論和計(jì)算方法的應(yīng)用將大大加強(qiáng)，理論和實(shí)驗(yàn)更加密切結(jié)合。

3、在研究方法和手段上，更加重視尺度效應(yīng)

20世紀(jì)的化學(xué)已重視宏觀和微觀的結(jié)合，21世紀(jì)將更加重視介乎兩者之間的納米尺度，并注意到從小的原子、分子組裝成大的納米分子，以至微型分子機(jī)器。

4、合成化學(xué)的新方法層出不窮合成化學(xué)始終是化學(xué)的根本任務(wù)，21世紀(jì)的合成化學(xué)將從化合物的經(jīng)典合成方法擴(kuò)展到包含組裝等在內(nèi)的廣義合成，目的在于得到能實(shí)際應(yīng)用的分子器件和組裝體。合成方法的十化：芯片化，組合化，模板化，定向化，設(shè)計(jì)化，基因工程化，自組裝化，手性化，原子經(jīng)濟(jì)化，綠色化?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的微型化和超微型化：節(jié)能、節(jié)材料、節(jié)時(shí)間、減少污染。從單個(gè)化合物的合成、分離、分析及性能測試的手工操作方法，發(fā)展到成千上萬個(gè)化合物的同時(shí)合成，在未分離的條件下，進(jìn)行性能測試，從而篩選出我們需要的化合物(例如藥物)的組合化學(xué)方法。

5、分析化學(xué)已發(fā)展成為分析科學(xué)分析化學(xué)已吸收了大量物理方法、生物學(xué)方法、電子學(xué)和信息科學(xué)的方法，發(fā)展成為分析科學(xué)，應(yīng)用范圍也大大拓寬了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在線化、實(shí)時(shí)化、原位化、在體化、智能化信息化、高靈敏化、高選擇性化、單原子化和單分子化。單分子光譜、單分子檢測，搬運(yùn)和調(diào)控的技術(shù)受到重視。分離和分析方法的連用，合成和分離方法的連用，合成、分離和分析方法的三連用。

化學(xué)的多維定義———21世紀(jì)化學(xué)的四大難題(中長期)(從略)

篇4

【關(guān)鍵詞】 缺陷化學(xué)；研究生；教學(xué)改革

缺陷化學(xué)是固體化學(xué)的一個(gè)重要分支學(xué)科，屬于材料科學(xué)的范疇。材料的所有物理性質(zhì)都是由它們的精確結(jié)構(gòu)與顯微組織所決定的，所以其性質(zhì)也與其缺陷結(jié)構(gòu)和濃度相關(guān)，缺陷化學(xué)理論正是解釋這些關(guān)系的。我們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到新材料已經(jīng)成為各個(gè)高新技術(shù)的發(fā)展的突破口，而材料的性能很大程度上取決于其結(jié)構(gòu)，缺陷化學(xué)所研究的固體材料中的微觀、顯微微觀結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、缺陷的平衡等問題對(duì)我們了解電子材料、高溫材料等的工藝控制和性能具有重要意義。缺陷化學(xué)中的許多概念、原理與理論對(duì)材料學(xué)科有重要的指導(dǎo)作用，如點(diǎn)缺陷理論，該課程對(duì)學(xué)生其它課程的理論學(xué)習(xí)和理解，以及科研素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要作用。因此，缺陷化學(xué)作為高等院校材料類專業(yè)研究生的主要基礎(chǔ)課，應(yīng)受到足夠的重視。景德鎮(zhèn)學(xué)院一直將其作為材料學(xué)碩士研究生的必修基礎(chǔ)課，是一門理論性和應(yīng)用性都較強(qiáng)專業(yè)主干課程。

隨著現(xiàn)代教育體制的不斷發(fā)展和完善，國內(nèi)各高校都針對(duì)自身的學(xué)科建設(shè)和研究生培養(yǎng)，對(duì)課程開設(shè)和內(nèi)容改革都進(jìn)行了不斷創(chuàng)新和有益嘗試。景德鎮(zhèn)學(xué)院作為以無機(jī)非金屬材料為重點(diǎn)發(fā)展方向的的地方性特色高校，在調(diào)研國內(nèi)一些著名學(xué)校該課程的建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)院多年教學(xué)體會(huì)和實(shí)踐，得出了不少有益的經(jīng)驗(yàn)和啟發(fā)。

一、改革教學(xué)方法、優(yōu)化教學(xué)手段

在現(xiàn)有教學(xué)大綱基本要求下，改變過去以“教——學(xué)”為主要方法的授課模式，打破以教師為中心的教學(xué)價(jià)值觀，改為注重教師的引導(dǎo)作用，不再以系統(tǒng)簡釋理論知識(shí)為主線，而是強(qiáng)調(diào)啟發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)。合理分配學(xué)時(shí)，在保證有足夠時(shí)間講述重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容的前提下，將屬于拓展提高、細(xì)化應(yīng)用等內(nèi)容調(diào)整為學(xué)生提問、資料查閱的方式來完成；對(duì)于學(xué)生的問題，教師學(xué)會(huì)傾聽，不忽視研究生的創(chuàng)新思想火花，而是引導(dǎo)學(xué)生了解其不足，鼓勵(lì)學(xué)生大膽深入討論；同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生制作課件試講，老師有針對(duì)性的點(diǎn)評(píng)，有意識(shí)的將一些與缺陷化學(xué)有關(guān)的題目留給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，主動(dòng)獲取知識(shí)，以此充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。例如：“原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)的生成分布”、“點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)域高技術(shù)陶瓷性能”等；教師在課堂教學(xué)中善于捕捉隨時(shí)出現(xiàn)的新問題，這些問題有的來自教師的教學(xué)準(zhǔn)備工作，有的來自教師參與的科研實(shí)驗(yàn)工作，有的來自研究生的課題工作。

采用現(xiàn)代教育技術(shù)編寫、制作、使用多媒體技術(shù)。學(xué)院《缺陷化學(xué)》多媒體教學(xué)已經(jīng)嘗試多年，目前制作完成2套課件，包含100多幅實(shí)例圖片，運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐后取得良好的教學(xué)效果。多媒體技術(shù)可以把微觀世界的抽象性在虛擬世界里具體化，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，學(xué)生能夠直觀感受原子、分子和固體內(nèi)部，探索微觀世界的奧妙，從而顯著改善教學(xué)效果。多媒體教學(xué)廣泛采用分子圖形軟件制作立體感強(qiáng)、可實(shí)時(shí)操作的動(dòng)態(tài)模型，徹底解決了實(shí)物模型種類有限、數(shù)量不足的困難。通過繪制原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)、點(diǎn)缺陷模型、晶體三維點(diǎn)缺陷等，使抽象的概念具體化，最終改進(jìn)教學(xué)效果。

針對(duì)課程重點(diǎn)難點(diǎn)，在教學(xué)中明確教學(xué)內(nèi)容，合理分配學(xué)時(shí)，分類將屬于基礎(chǔ)性知識(shí)點(diǎn)交由學(xué)生自學(xué)，如晶體缺陷的類型、點(diǎn)缺陷的表示方法及缺陷反應(yīng)方程式等；重點(diǎn)難點(diǎn)由老師詮釋講解，如電子缺陷、缺陷的類化學(xué)平衡等，將屬于拓展提高、疑難問題辨析討論，進(jìn)一步應(yīng)用細(xì)節(jié)等內(nèi)容調(diào)整為給學(xué)生提問題，引導(dǎo)學(xué)生通過思考、查閱資料的方式完成，如含有雜質(zhì)的晶體中缺陷的平衡等內(nèi)容。

二、充分結(jié)合自身特點(diǎn)，利用科研促進(jìn)教學(xué)

學(xué)院材料學(xué)研究生主要課題方向集中在無機(jī)非金屬材料方面，以高性能結(jié)構(gòu)陶瓷、功能材料為主，這就要求我們的專業(yè)基礎(chǔ)課程要能夠很好的為學(xué)生開展課題研究打下基礎(chǔ)。

我們通過介紹缺陷化學(xué)與材料學(xué)專業(yè)其他課程的關(guān)系，使學(xué)生了解缺陷化學(xué)對(duì)其專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性，引起學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的高度重視。比如講到晶體結(jié)構(gòu)和由于摻雜引起的缺陷內(nèi)容時(shí)，可以介紹當(dāng)前高科技領(lǐng)域的發(fā)展基本都是通過摻雜引起材料能帶發(fā)生變化的特點(diǎn)，激勵(lì)同學(xué)努力學(xué)習(xí)好這門大部分高科技所需要的基礎(chǔ)知識(shí)；以固體材料的點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)為主線，引導(dǎo)學(xué)生深刻理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的原理，比如為了讓學(xué)生更好地掌握晶體的結(jié)構(gòu)缺陷和性質(zhì)的關(guān)系，如必須使學(xué)生真正理解什么是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)中的位錯(cuò)是什么樣子。

在教學(xué)中結(jié)合教師開展的科研課題，準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)氖褂脤?shí)例在說明利用缺陷化學(xué)原理指導(dǎo)制備功能材料的方法。如“BaTiO3正溫度系數(shù)熱敏材料的研制”，在家用電器、醫(yī)療等方面有廣泛應(yīng)用的BaTiO3熱敏材料的研制正日益受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注，這種材料正式利用缺陷化學(xué)原理與晶界理論而制造與發(fā)展的。又如“外界氣氛對(duì)TiO2性能的影響”，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TiO2在強(qiáng)氧化氣氛下進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，可以獲得金黃色的介質(zhì)材料，如在還原氣氛下燒結(jié)，卻得到一種灰黑色材料，該種材料具有半導(dǎo)體性。為何在不同的氣氛下燒結(jié)所得到的材料在性質(zhì)上有如此大的差別，就可以利用缺陷化學(xué)的有關(guān)知識(shí)做出解釋。

三、與時(shí)俱進(jìn)，加快課程內(nèi)容的更新，鼓勵(lì)交叉學(xué)科內(nèi)容的充實(shí)

從1926年弗倫克爾為了解釋AX離子晶體導(dǎo)電的實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出“佛倫克爾”缺陷模型以及“肖脫基缺陷”的提出開始，到現(xiàn)在電子能級(jí)的缺陷的控制成為新材料研制開發(fā)的關(guān)鍵，缺陷化學(xué)理論一直在科研實(shí)踐中逐步發(fā)展，并且越來越對(duì)高新技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大的影響。缺陷化學(xué)的教學(xué)也應(yīng)本著“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的要求，不斷使研究生更新知識(shí)，以適應(yīng)科技發(fā)展和科研工作的需要。如：缺陷化學(xué)為剖析點(diǎn)缺陷對(duì)陶瓷材料特性提供了極其有效的工具，陶瓷材料的電導(dǎo)率、擴(kuò)散傳導(dǎo)、化學(xué)反應(yīng)速率和傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)都與缺陷的形態(tài)和數(shù)目密切相關(guān)，目前發(fā)展較快的功能陶瓷和納米陶瓷傳感器就是很好的教學(xué)例證。

隨著越來越多交叉學(xué)科的出現(xiàn)及其在認(rèn)識(shí)世界和改造世界中發(fā)揮作用的不辯事實(shí)， 交叉學(xué)科在科學(xué)領(lǐng)域中的生命力都得到了充分的證明。缺陷化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，涵蓋了化學(xué)、物理、材料學(xué)等課程內(nèi)容，在教學(xué)中結(jié)合量子力學(xué)、量子化學(xué)等的知識(shí)可以更加深入的講解知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生能夠更綜合的考慮問題，能夠全面的分析解決問題。比如量子化學(xué)中基于局域密度泛函和贗勢的第一性原理方法可以用來研究金紅石相TiO2點(diǎn)缺陷的電子性質(zhì)，而且對(duì)點(diǎn)缺陷模型、點(diǎn)缺陷能量的計(jì)算機(jī)模擬和第一原理研究也是目前一個(gè)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容，這對(duì)于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高其科研水平具有重要意義。

綜上所述，缺陷化學(xué)在材料類研究生的課程體系中起著相當(dāng)?shù)闹匾饔?。通過創(chuàng)新思想，利用先進(jìn)的教學(xué)方法和手段，以學(xué)促教，融會(huì)貫通相關(guān)學(xué)科內(nèi)容，以科研帶動(dòng)教學(xué)，將充分改善教學(xué)效果，大大提高學(xué)生的基本素質(zhì)和創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)21世紀(jì)創(chuàng)新人才的迫切需要。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 于長鳳，朱小平. 缺陷化學(xué)概論[M] .武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010.

篇5

或許是對(duì)于一生四海奔波的一種變相補(bǔ)償，在唐敖慶生命的最后十年，高血壓引發(fā)的中風(fēng)，使他不得不接受身體被禁錮的歲月。

再漫長的征途也總有終點(diǎn)。7月15日11時(shí)15分，在北京的一家醫(yī)院中，唐敖慶平靜地走完了最后的時(shí)光。1936年，他曾經(jīng)以北京大學(xué)化學(xué)系學(xué)生的身份，在這個(gè)城市短暫淹留，直至因抗戰(zhàn)需要被迫南遷；1950年，當(dāng)他從美國哥倫比亞大學(xué)獲得物理化學(xué)博士學(xué)位后，也曾重回北京大學(xué)短暫任教。

再一次回到這里，唐敖慶已年逾七旬。1986年初，時(shí)任國務(wù)院副總理的方毅提名，他受命擔(dān)任新成立的國家自然科學(xué)基金委員會(huì)第一任主任。這在當(dāng)時(shí)并不是一件輕松的差事：新的委員會(huì)，整合了中國科學(xué)院、原國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、原國家教育委員會(huì)的有關(guān)力量。要在仍然十分濃厚的計(jì)劃以及行政化色彩之下，建立起以科學(xué)家群體為依托、頗具國際化色彩的科學(xué)基金制，從內(nèi)到外的困難可想而知。

但唐敖慶不為所動(dòng)，嚴(yán)格堅(jiān)守自己制定的16字原則，即“依靠專家，發(fā)揚(yáng)民主，擇優(yōu)支持，公正合理”。在他看來，只有把權(quán)力從行政機(jī)關(guān)轉(zhuǎn)交到專家手中，并建立起制衡機(jī)制，中國的科研才有希望。學(xué)術(shù)意義和科學(xué)價(jià)值永遠(yuǎn)是第一位的，這樣才能保證基礎(chǔ)研究的連續(xù)性。

他在基金委主任的位置上只待了短短四年，1991年退而擔(dān)任名譽(yù)主任。但在萬事維艱的初創(chuàng)時(shí)期，唐敖慶定下的基調(diào)以及表現(xiàn)出來的學(xué)者風(fēng)骨，卻是彌足珍貴的財(cái)富。

1915年11月18日，唐敖慶出生于江蘇省宜興縣一個(gè)清貧家庭。經(jīng)過頗為坎坷的半工半讀求學(xué)之路，他終于得以進(jìn)入燕園就讀。只可惜國運(yùn)日艱，在進(jìn)入大學(xué)的第二個(gè)年頭，就被迫南遷，先長沙而后昆明，才找到一張還算平靜的書桌。

在西南聯(lián)大畢業(yè)并任教六年之后，他的人生迎來了新的機(jī)緣。1946年，唐敖慶有幸與李政道、朱光亞等人，以助手身份，隨同物理學(xué)家吳大猷、數(shù)學(xué)家華羅庚、化學(xué)家曾紹掄赴美考察，并被推薦進(jìn)哥倫比亞大學(xué)攻讀化學(xué)博士。

在這里，唐面臨著新的挑戰(zhàn)和人生選擇。由于幼年經(jīng)常在油燈下挑燈夜讀，他的視力受到嚴(yán)重影響，眼鏡度數(shù)曾高達(dá)2000度。唐敖慶的對(duì)策不是部分放棄閱讀學(xué)術(shù)資料和文獻(xiàn)的樂趣，而是強(qiáng)化記憶。他過目不忘、博聞強(qiáng)記的本領(lǐng)，幾乎給所有認(rèn)識(shí)他的人留下了深刻印象。

作為新成立的“哥倫比亞大學(xué)中國同學(xué)會(huì)”的第一任主席，他的住處常常成為縱論國是的據(jù)點(diǎn)；在1949年11月獲得博士學(xué)位之后，唐敖慶于次年初決意返回了祖國。

1952年，考慮到中國的重工業(yè)基地東北地區(qū)還沒有一所文理綜合大學(xué)，上級(jí)決定派唐敖慶前往東北人民大學(xué)（現(xiàn)吉林大學(xué)）設(shè)立理科。是年夏天，他偕夫人從北京來到位于長春市中南部的青蔥校園中，一直待到1986年；其中自1978年7月始，擔(dān)任吉林大學(xué)校長。

上個(gè)世紀(jì)60年代初，唐敖慶與由八位副教授、講師（后來俗稱“員”或“弟子”）組成的研究集體，開始瞄準(zhǔn)配位場理論進(jìn)行攻關(guān)。配位場理論作為近代無機(jī)化學(xué)的理論基礎(chǔ)，創(chuàng)建于二三十年代，其后長期處于停滯狀態(tài)；50年代后，隨著光譜、磁共振以及激光技術(shù)的發(fā)展，人們重新關(guān)注這一領(lǐng)域。他們成功地在統(tǒng)一配位場理論的基礎(chǔ)上提出了新的方案，由此為化學(xué)工業(yè)催化劑和受激輻射技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴的理論支撐。1982年，這一成果獲得國家在科研領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)――國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

70年代初期，隨著分子軌道圖形理論在國際上成為關(guān)注的熱點(diǎn)，唐敖慶等又投入這一領(lǐng)域。1987年，“分子軌道圖形理論方法及其應(yīng)用”為他贏得了第二個(gè)國家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。而80年代和90年代，他又把注意力轉(zhuǎn)向當(dāng)時(shí)國際上的一個(gè)重要研究領(lǐng)域――原子簇化學(xué)。

作為中國理論化學(xué)領(lǐng)域的奠基人之一，唐敖慶可謂桃李遍天下。自50年代開始，他就通過進(jìn)修班、學(xué)術(shù)討論班等形式，致力于培養(yǎng)高水準(zhǔn)的學(xué)術(shù)帶頭人。孫家鐘、江元生、沈家聰?shù)戎袊茖W(xué)院院士，都出自他開辦的學(xué)習(xí)討論班。

唐敖慶是一個(gè)極為堅(jiān)持原則的人。在基金委期間，他收到過不少私人的求助信，希望能幫助申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)；但他不發(fā)一言，不批一字，不以個(gè)人來影響專家們的集體民主評(píng)審和決策。

他把“公”“私”兩字分得很清楚，據(jù)說連給吉林大學(xué)不少人寫信，都不肯用基金委的信封和信紙。但另一方面，唐敖慶又是非常謙和、熱情的人。他總是給大家充分自由的表達(dá)空間，一旦集體決定的事情就不折不扣地執(zhí)行。

篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算化學(xué)軟件；有機(jī)化學(xué)；應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.119

近幾年來，計(jì)算化學(xué)軟件逐漸得到了人們的重視。在大學(xué)有機(jī)化學(xué)的教學(xué)中，它能夠通過傳統(tǒng)的平面符號(hào)將深?yuàn)W的化學(xué)信息傳遞給學(xué)生，并加強(qiáng)他們對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的理解。另外，傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不能夠滿足學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求，只有結(jié)合現(xiàn)代化的輔助工具，才可以達(dá)到提升學(xué)習(xí)效率的目的。

1 計(jì)算化學(xué)軟件在大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

（1）計(jì)算化學(xué)軟件在立體模型方面的分析方式。從本質(zhì)上來講，分子立體結(jié)構(gòu)的教學(xué)在有機(jī)化學(xué)中是必不可少的。但傳統(tǒng)的方式中，教師僅僅用單一的構(gòu)圖法對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，來將其中的規(guī)律呈現(xiàn)在他們面前。這種方法不僅復(fù)雜，增加了教師的任務(wù)量，也無法使學(xué)生徹底的理解知識(shí)，并產(chǎn)生了負(fù)擔(dān)。同時(shí)，一些想象空間缺失的學(xué)生更無法將立體結(jié)構(gòu)展開，體現(xiàn)“具體問題具體分析”的合理性。可見在有機(jī)化學(xué)中計(jì)算軟件的應(yīng)用是必不可少的。首先，大學(xué)化學(xué)中的重點(diǎn)就是有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)分析。它能夠從化學(xué)反應(yīng)的基本原理出發(fā)，構(gòu)建物質(zhì)之間的基本聯(lián)系，并體現(xiàn)其中的演變過程。因此，教師可以通過分子結(jié)構(gòu)的剖析，利用計(jì)算軟件將排列方式呈現(xiàn)出來，并在多媒體中進(jìn)行模擬教學(xué)，體現(xiàn)教學(xué)方法的靈活性。

例如：在甲烷分子的構(gòu)想過程中，教師則可以利用office中的3D處理功能，構(gòu)建一個(gè)立體結(jié)構(gòu)的演示過程，并將分子模型進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，為了能夠?qū)?dòng)態(tài)過程體現(xiàn)出來，教師也可以通過“Flash”動(dòng)畫模型的建立做出C-C的360度旋轉(zhuǎn)過程，改變分子形態(tài)中的二苗角，來完成計(jì)算軟件中的曲線剖析動(dòng)作。最后，教師要利用Gaussian03軟件實(shí)現(xiàn)分子關(guān)聯(lián)性講解。將每一分子作為一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，利用掃描功能對(duì)每一部分進(jìn)行分析，并將對(duì)應(yīng)的勢能曲線表達(dá)出來。這種教學(xué)方法的好處在于能夠使學(xué)生從全方位看出分子的構(gòu)象規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)曲線的交叉變換，令他們掌握乙烷的穩(wěn)定排列形態(tài)。

（2）計(jì)算化學(xué)軟件對(duì)分子光學(xué)模擬的分析。有機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)目的是令學(xué)生能夠用更加全面、靈活的眼光來分析宏觀與微觀世界。因此，為了體現(xiàn)內(nèi)容的多樣化，教師可以將光譜理念引入到其中。首先，傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)方式主要是以引入儀器的方法來完成，但這些化學(xué)輔助工具卻無法將有機(jī)物分子展開。針對(duì)這種情況，教師要利用計(jì)算軟件進(jìn)行知識(shí)解析。首先，在操作過程中教師以Gaussian03軟件為主，以功能的設(shè)定為具體方向，對(duì)分子光譜進(jìn)行預(yù)測及模擬。例如：在有機(jī)分子紅外光譜的學(xué)習(xí)中，教師利用互動(dòng)模式將學(xué)生帶入到課堂學(xué)習(xí)中，將他們兩兩分為一組，并在建立好的模型上進(jìn)行演示。而學(xué)生要根據(jù)模型中的振動(dòng)頻率將關(guān)鍵詞Freq輸入進(jìn)去，在文件的處理界面中選擇“演示”字樣，系統(tǒng)則會(huì)選定一個(gè)基本頻率，以分子振動(dòng)節(jié)點(diǎn)為中心，制定相應(yīng)的光譜。學(xué)生只要點(diǎn)擊系統(tǒng)中的“開始”選項(xiàng)，多媒體就會(huì)將化合物分子中的伸縮振動(dòng)過程、光譜曲線、結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)方向逐一體現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的動(dòng)態(tài)化。

再如：在雙分子親和的教學(xué)中，教師要首先建立好相應(yīng)的計(jì)算模型。系統(tǒng)會(huì)依照分子之間的運(yùn)動(dòng)頻率確立核定方式，并將分析中所呈現(xiàn)出的關(guān)鍵詞運(yùn)用到其中。最后，計(jì)算軟件能夠進(jìn)行分子常態(tài)的設(shè)定，學(xué)生可以從中看出離子的分散過程以及試劑的投入順序。同時(shí)，教師要結(jié)合其中的重點(diǎn)內(nèi)容將相關(guān)的理論知識(shí)融入進(jìn)去，使學(xué)生根據(jù)總結(jié)出反應(yīng)中呈現(xiàn)的狀態(tài)，并以小組討論的方式整理好雙分子親和中的關(guān)鍵點(diǎn)。最后，教師以小組為單位進(jìn)行逐一評(píng)定，選取其中比較優(yōu)秀的一組進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。

2 計(jì)算化學(xué)軟件在計(jì)算化學(xué)軟件在大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

（1）深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。有機(jī)物特性分子在化學(xué)教學(xué)中是必不可少的。但這部分內(nèi)容也是學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，如何將化學(xué)知識(shí)與其物理特征聯(lián)系在一起，并直觀的呈現(xiàn)在學(xué)生的面前是教育的關(guān)鍵。例如：以HOMO化學(xué)概念的學(xué)習(xí)為主，教師只有將分子組合或分裂的排序過程中展現(xiàn)出來，學(xué)生才能夠真正依照其運(yùn)行軌跡進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)。而以計(jì)算軟件為主的教學(xué)方式則可以滿足這一要求。教師可以在建立基本模型的前提下選擇一條分子排列軌道，將演示內(nèi)容直觀、清晰的呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

（2）促進(jìn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。由于有機(jī)化學(xué)的難度逐漸加深，單一的繪圖方式已經(jīng)無法滿足學(xué)生的需求。因此，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是必然的，也是現(xiàn)代化教育的結(jié)果。計(jì)算軟件能夠?qū)⒎肿拥臉?gòu)成式逐一展現(xiàn)出來，并將平面圖像變?yōu)榱Ⅲw形狀。因此，如果教師想要適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，就要提升自身的教育水平，學(xué)習(xí)計(jì)算化學(xué)軟件，并令其在課堂中能夠得到良好的應(yīng)用。同時(shí)，這種方式也減輕了教師的課業(yè)任務(wù)，節(jié)省了繪圖與版面制作的時(shí)間。從學(xué)生的角度來講，這種教育模式可以為他們帶來新鮮感，激發(fā)起學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)自身能力的提升。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要從兩方面入手。第一，以計(jì)算軟件的應(yīng)用作為切入點(diǎn)，對(duì)其在有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。第二，探究了計(jì)算軟件在化學(xué)課程中的意義。從而得出：教師要改變原有的教育理念，將現(xiàn)代化的多媒體技術(shù)應(yīng)用到其中，以達(dá)到教育創(chuàng)新的目的。同時(shí)，計(jì)算化學(xué)軟件能夠?qū)⒊橄蟮闹R(shí)結(jié)構(gòu)以直觀的方式呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，有利于學(xué)習(xí)效率的提升，也可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深化，為人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗嬌，鐘儒剛，甄巖.計(jì)算化學(xué)軟件在大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2008（08）.

[2]王亮，張玉敏，彭望明，胡思前.微課在大學(xué)“有機(jī)化學(xué)”教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及探索[J].新課程研究（中旬刊），2016（02）.

[3]鄭燕，孫文新.計(jì)算機(jī)化學(xué)軟件在大學(xué)有機(jī)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].石家莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（03）.

篇7

Abstract：Rational drug design is important component of medicine chemistry，which can guide the innovative drug research.The rational drug design can not only improve the efficiency and save the cost of drug research，but also accelerate the development of medicine chemistry.Here，some important methods of drug design，such as properties based drug design，ligand based drug design， receptor base drug design are introduced in medicine chemistry，and the corresponding samples are used to demonstrate the idea of drug design.Obviously，the innovative drug design integrated into medicine chemistry teaching not only boosts the innovation consciousness in drug research，but also is the basis for cultivation of creative student.

Keyword：Medicine Chemistry；Drug Design；Teaching Research；Teaching Reform

隨著藥物化學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，藥物設(shè)計(jì)這一學(xué)科也應(yīng)運(yùn)而生。早在1919年，langmuir[1]就提出了電子等排體的概念；1925年Grimm[2]將電子等排體概念廣義化；1932年Erlenmeyer[3]將有機(jī)化學(xué)的電子等排原理和環(huán)等當(dāng)體概念用于藥物設(shè)計(jì)，首次提出了具有理論性的藥物分子結(jié)構(gòu)修飾；1964年，Hansch[4-5]提出了線性自由能模型，即Hansch方程，使得藥物設(shè)計(jì)由定性進(jìn)入定量研究階段。為在三維空間探討藥物結(jié)構(gòu)與生物活性之間量變關(guān)系，19世紀(jì)80年代前后逐漸出現(xiàn)了三維定量構(gòu)效關(guān)系研究方法。例如，1979年Crippen[6]提出“距離幾何學(xué)方法”；1980年Hopfinger[7]等人提出“分子形狀分析方法（MSA）”；1988年Cramer[8]等人提出了“比較分子場分析方法（CoMFA）”；1994年Klebe[9]在CoMFA基礎(chǔ)上又提出“比較分子相似性指數(shù)分析方法（CoMSIA）”。三維定量構(gòu)效關(guān)系的出現(xiàn)給藥物設(shè)計(jì)注入了新的活力，讓藥物設(shè)計(jì)更趨于合理，也是目前應(yīng)用最為廣泛的藥物設(shè)計(jì)方法之一。

20世紀(jì)70年代之后，隨著分子生物學(xué)的進(jìn)展與人類基因組計(jì)劃的順利完成，對(duì)酶與受體的認(rèn)識(shí)更趨深入，更多酶的性質(zhì)、反應(yīng)歷程、藥物-酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)得以闡明，使得藥物設(shè)計(jì)更為合理。同時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展與交叉應(yīng)用，不僅為新藥設(shè)計(jì)帶來了更多的機(jī)遇，同時(shí)也讓藥物研究面臨更多了挑戰(zhàn)。顯然，藥物設(shè)計(jì)方法在藥物化學(xué)中的地位也越發(fā)顯得重要。目前，藥物設(shè)計(jì)開始綜合運(yùn)用藥物化學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、量子化學(xué)、藥理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科的研究內(nèi)容，使得藥物設(shè)計(jì)受到藥學(xué)研究人員的廣泛重視，已成為藥物研究中的基本工具與必備手段。

藥物化學(xué)是藥學(xué)學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)課，本身所涉及的藥學(xué)研究內(nèi)容較多，對(duì)教師的理論教學(xué)提出了較高要求。然而，藥物設(shè)計(jì)因?qū)儆诙鄬W(xué)科交叉前沿研究領(lǐng)域，涉及多個(gè)學(xué)科的研究內(nèi)容，對(duì)學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(shí)提出更高的要求。此外，在傳統(tǒng)的藥物化學(xué)教學(xué)中并未將藥物設(shè)計(jì)的概念、研究方法、研究手段單獨(dú)提出，這就讓學(xué)生對(duì)藥物設(shè)計(jì)產(chǎn)生神秘感，增加了藥物設(shè)計(jì)的教學(xué)難度。因此，如何將藥物設(shè)計(jì)的理念、研究方法、研究手段有機(jī)融入到藥物化學(xué)的理論與實(shí)踐教學(xué)中，需要長時(shí)間深入的研究與探討。該文將介紹藥物化學(xué)理論教學(xué)中常見的幾種藥物設(shè)計(jì)方法，將藥物設(shè)計(jì)理念融入到藥物化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中，為培養(yǎng)創(chuàng)新型藥學(xué)人才奠定基礎(chǔ)。

1 藥物化學(xué)教學(xué)中的藥物設(shè)計(jì)方法

1.1 基于性質(zhì)的藥物設(shè)計(jì)

基于性質(zhì)的藥物設(shè)計(jì)針對(duì)藥物或先導(dǎo)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行藥物性質(zhì)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，以改善藥物或先導(dǎo)物的吸收、分布、代謝、毒副作用為目的。在藥物化學(xué)理論教學(xué)中，藥物設(shè)計(jì)案例隨處可見，諸如軟藥設(shè)計(jì)、硬藥設(shè)計(jì)、孿藥設(shè)計(jì)、生物電子等排等，在先導(dǎo)化合物的優(yōu)化中得到廣泛應(yīng)用。藥物分子通過簡單的設(shè)計(jì)或改造，可以改善其某些物理化學(xué)性質(zhì)或不良效應(yīng)，提高藥物的選擇性、穩(wěn)定性、溶解性、作用時(shí)間、生物利用度、增強(qiáng)藥效與降低毒副作用等。例如由乙酰水楊酸與對(duì)乙酰氨基酚拼合而成貝諾酯，不僅可以解決水楊酸對(duì)胃的酸性刺激，而且因協(xié)同作用而增強(qiáng)的藥效。再如治療前列腺疾病的已烯雌酚會(huì)產(chǎn)生雌激素副作用，將其設(shè)計(jì)成已烯雌酚二磷酸酯，因前列腺腫瘤組織中磷酸酯酶含量高于正常組織，可以在癌組織中酶解出高濃度的已烯雌酚，從而增強(qiáng)了對(duì)前列腺腫瘤組織的選擇性。

1.2 基于配體的藥物設(shè)計(jì)

基于配體的藥物設(shè)計(jì)是根據(jù)現(xiàn)有藥物分子結(jié)構(gòu)，分析結(jié)構(gòu)與生物活性的之間量變關(guān)系，據(jù)此設(shè)計(jì)新的化合物以提高其的生物活性。定量構(gòu)效關(guān)系研究在基于配體的藥物設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣泛，可分為二維、三維定量構(gòu)效關(guān)系研究方法。定量構(gòu)效關(guān)系研究可以追溯到1868年提出的Crum-Brown[10-11]方程，該方程認(rèn)為化合物生理活性可用化學(xué)結(jié)構(gòu)的函數(shù)式表示，但是并未建立明確的數(shù)學(xué)模型。直到1964年Hansch提出線性自由能模型，使得構(gòu)效關(guān)系研究進(jìn)入定量研究階段。20世紀(jì)80年代，三維定量構(gòu)效關(guān)系研究方法的出現(xiàn)使得構(gòu)效關(guān)系研究更為直觀，也大大提高了藥物設(shè)計(jì)的效率。例如環(huán)丙沙星的發(fā)現(xiàn)就是基于系列喹諾酮類藥物的Hansch方程，方程顯示喹林羧酸的1位取代基的最佳長度是0.417 nm，因此1位取代基為環(huán)丙基（0.414 nm）比乙基（0.411 nm）的生物活性更優(yōu)，結(jié)果表明環(huán)丙沙星的抗菌效果優(yōu)于諾氟沙星。

1.3 基于受體的藥物設(shè)計(jì)

基于受體的藥物設(shè)計(jì)是指基于X射線衍射、核磁共振或同源建模等提供的受體三維結(jié)構(gòu)信息，篩選或設(shè)計(jì)能夠與其發(fā)生相互作用并能調(diào)節(jié)其功能的小分子化合物。隨著人類基因組計(jì)劃的完成，大量與疾病相關(guān)的基因被發(fā)現(xiàn)，且越來越多藥物受體的三維結(jié)構(gòu)被測定，盡管有些具有重要藥理作用藥物靶點(diǎn)地三維結(jié)構(gòu)還未測定，但可以通過同源模建或從頭計(jì)算方法獲得相關(guān)信息，為創(chuàng)新藥物設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)?；谑荏w的藥物設(shè)計(jì)包括如下步驟：（1）確定藥物作用的是受體分子；（2）確定受體分子的三維結(jié)構(gòu)以及結(jié)合位點(diǎn)；（3）基于受體與結(jié)合位點(diǎn)信息，設(shè)計(jì)或篩選小分子化合物，并模擬出最佳復(fù)合物的結(jié)構(gòu)模型；（4）合成模擬得到的最佳化合物，進(jìn)行活性測試；（5）重復(fù)上述過程直到滿意為止。在藥物化學(xué)的理論教學(xué)中，卡托普利是基于受體藥物設(shè)計(jì)的典型案例。對(duì)血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，該酶中有一個(gè)鋅離子，對(duì)受體與配體的結(jié)合具有重要作用；此外，受體分子的精氨酸殘基帶有陽離子，可與帶負(fù)電荷的基團(tuán)形成離子鍵?？ㄍ衅绽膸€基與羧基能夠很好的滿足與受體結(jié)合的要求，具有良好的酶抑制活性，因此卡托普利也是第一個(gè)上市的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑。

1.4 基于機(jī)理的藥物設(shè)計(jì)

基于機(jī)理的藥物設(shè)計(jì)是指基于疾病發(fā)生的全過程，根據(jù)藥物靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、功能與藥物的作用方式以及產(chǎn)生生理活性的機(jī)理，通過抑制某些與疾病相關(guān)的生理、生化過程以阻斷疾病的發(fā)生，從而達(dá)到疾病治療的目的?；跈C(jī)理的藥物設(shè)計(jì)技術(shù)建立對(duì)介導(dǎo)疾病病理生理過程的蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和功能認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上。在過去，對(duì)藥物作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)往往滯后于藥物的發(fā)現(xiàn)，而現(xiàn)在藥物研發(fā)的重心已經(jīng)轉(zhuǎn)到了探尋分子機(jī)理并據(jù)此設(shè)計(jì)藥物上。基于機(jī)理的藥物設(shè)計(jì)是藥物設(shè)計(jì)發(fā)展的重要方向，相比基于結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)更為合理。例如在精神病藥物的開發(fā)中，經(jīng)典的多巴胺受體（DA2）拮抗劑容易產(chǎn)生錐體外系副作用，而5-HT2受體與情緒、抑郁等密切相關(guān)，當(dāng)其拮抗時(shí)可使黑質(zhì)-紋狀體通路的多巴胺釋放，使多巴胺神經(jīng)節(jié)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的功能恢復(fù)?；谠摍C(jī)理設(shè)計(jì)的利培酮可同時(shí)拮抗5-HT2和多巴胺DA2受體，具有很好的抗精神病作用而錐體外系的副作用很小。

篇8

古希臘人把所有對(duì)自然界的觀察和思考，籠統(tǒng)地包含在一門學(xué)問里，那就是自然哲學(xué).科學(xué)分化為天文學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等，只是最近幾百年的事.在牛頓的時(shí)代里，科學(xué)和哲學(xué)還沒有完全分家.牛頓劃時(shí)代的著作名為“自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理”，就是一個(gè)明證.物理學(xué)最直接地關(guān)心自然界最基本規(guī)律，所以牛頓把當(dāng)時(shí)的物理學(xué)叫做自然哲學(xué).17世紀(jì)牛頓在伽利略、開普勒工作的基礎(chǔ)上，建立了完整的經(jīng)典力學(xué)理論，這是現(xiàn)代意義下的物理學(xué)的開端.從18世紀(jì)到19世紀(jì)，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，卡諾、焦耳、開爾文、克勞修斯等建立了宏觀的熱力學(xué)理論;克勞修斯、麥克斯韋、玻耳茲曼等建立了說明熱現(xiàn)象的氣體分子動(dòng)理論;庫侖、奧斯特、安培、法拉第、麥克斯韋等建立了電磁學(xué)理論.至此，經(jīng)典物理學(xué)理論體系的大廈巍然聳立.然而，正當(dāng)大功甫成之際，一系列與經(jīng)典物理的預(yù)言極不相容的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相繼出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)大廈的基礎(chǔ)動(dòng)搖了.

在這些新實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)初，愛因斯坦獨(dú)自創(chuàng)立了相對(duì)論，先后在普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定愕、玻恩等多人的努力下，創(chuàng)立了量子論和量子力學(xué)，奠定了近代物理學(xué)的理論基礎(chǔ).本世紀(jì)隨著科學(xué)的發(fā)展，從物理學(xué)中不斷地分化出諸如粒子物理、原子核物理、原子分子物理、凝聚態(tài)物理、激光物理、電子物理、等離子體物理等名目繁多的新分支，以及從物理學(xué)和其它學(xué)科的雜交中生長出來的，諸如天體物理、地球物理、化學(xué)物理、生物物理等眾多交又學(xué)科.什么是物理學(xué)?試用一句話來概括，可以說:物理學(xué)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科.盡管這個(gè)相當(dāng)廣泛的定義仍難以刻畫出當(dāng)代物理學(xué)極其豐富的內(nèi)涵，不過有一點(diǎn)是肯定的，即一與其它科學(xué)相比，物理學(xué)更著重于物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律的追求.物理學(xué)和天文學(xué)由來已久的血緣關(guān)系，是有目共睹的.當(dāng)今物理學(xué)的研究領(lǐng)域里有兩個(gè)尖端，一個(gè)是高能或粒子物理，另一個(gè)是天體物理.前者在最小的尺度上探索物質(zhì)更深層次的結(jié)構(gòu)，后者在最大的尺度上追尋宇宙的演化和起源.可是近幾十年的進(jìn)展表明，這兩個(gè)極端竟奇妙地銜接在一起，成為一對(duì)密不可分的姊妹學(xué)科.物理學(xué)和化學(xué)從來就是并肩前進(jìn)的.

如果說物理化學(xué)還是它們在較為唯象的層次上的結(jié)合，則量子化學(xué)已深人到化學(xué)現(xiàn)象的微觀機(jī)理.物理學(xué)和生物學(xué)的關(guān)系怎么樣?對(duì)于如何解釋生命現(xiàn)象的問題，歷史卜有吁兩種極端相反的看法:一是“生機(jī)淪”，認(rèn)為生命現(xiàn)象是由某種“活力”主宰著，水遠(yuǎn)不能在物理和化學(xué)的基礎(chǔ)上得到解釋;另一是“還原論認(rèn)為一切生命現(xiàn)象都可歸結(jié)(或者說，還原)為物理和化學(xué)過程.1824年沃勒成功地在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用無機(jī)物合成了’尿素之后，生機(jī)論動(dòng)搖了.但是、能否用物理學(xué)和化學(xué)的原理與定律解釋生命呢?回答這個(gè)問題為時(shí)尚早.不過，生命科學(xué)有自己獨(dú)特的思維方式和研究手段，積累了大量知識(shí)，確立了許多定律，說把生物學(xué)“還原”為物理學(xué)和化學(xué)，是沒有意義的.可是物理學(xué)研究的是物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律，這些規(guī)律對(duì)有機(jī)界和無機(jī)界同樣適用.物理學(xué)構(gòu)成所有自然科學(xué)的理論基礎(chǔ)，其中包括生物學(xué)在內(nèi).物理學(xué)和生物學(xué)相互滲透，前途是不可估量的.近四、五十年在兩學(xué)科的交叉點(diǎn)上產(chǎn)生的一系列重大成就，如D、、雙螺旋結(jié)構(gòu)的確定、耗散結(jié)構(gòu)理論的建立等，充分證明了這一點(diǎn).現(xiàn)在人們常說，21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)，這話有一定道理.不過，生命科學(xué)的長足發(fā)展，必定是在與物理學(xué)科更加密切的結(jié)合中達(dá)到的.

2物理學(xué)與技術(shù)

社會(huì)上習(xí)慣于把科學(xué)和技術(shù)聯(lián)在一起，統(tǒng)稱“科技”，實(shí)際上二者既有密切聯(lián)系，又有重要區(qū)別.科學(xué)解決理論問題，技術(shù)解決實(shí)際問題.科學(xué)要解決的問題，是發(fā)現(xiàn)自然界中確鑿的事實(shí)和現(xiàn)象之間的關(guān)系，并建立理論把這些事實(shí)和關(guān)系聯(lián)系起來;技術(shù)的任務(wù)則是把科學(xué)的成果應(yīng)用到實(shí)際問題中去.科學(xué)主要是和未知的領(lǐng)域打交道，其進(jìn)展，尤其是重大的突破，是難以預(yù)料的;技術(shù)是在相對(duì)成熟的領(lǐng)域內(nèi)工作，可以作比較準(zhǔn)確的規(guī)劃.歷史上，物理學(xué)和技術(shù)的關(guān)系有兩種模式.回顧以解決動(dòng)力機(jī)械為主導(dǎo)的第一次工業(yè)革命，熱機(jī)的發(fā)明和使用提供了第一種模式.17世紀(jì)末葉發(fā)明了巴本鍋和蒸汽泵;18世紀(jì)末技術(shù)工人瓦特給蒸汽機(jī)增添了冷凝器、發(fā)明了活塞閥、飛輪、離心節(jié)速器等，完善了蒸汽機(jī)，使之真正成為動(dòng)力.其后，蒸汽機(jī)被應(yīng)用于紡織、輪船、火車;那時(shí)的熱機(jī)效率只有5一8%.1824年工程師卡諾提出他的著名定理，為提高熱機(jī)效率提供了理論依據(jù).

到20世紀(jì)蒸汽機(jī)效率達(dá)到15%，內(nèi)燃機(jī)效率達(dá)到40%，燃?xì)鉁u輪機(jī)效率達(dá)到50%.19世紀(jì)中葉科學(xué)家邁耶、亥姆霍茲、焦耳確立了能量守恒定律，物理學(xué)家開爾文、克勞修斯建立了熱力學(xué)第一、第二定律.這種模式是技術(shù)向物理提出了問題，促使物理發(fā)展了理論，反過來提高了技術(shù)，即技術(shù)~物理~技術(shù).電氣化的進(jìn)程提供了第二朽模式.從1785年建立庫侖定律，中間經(jīng)過伏打、奧斯特、安培等人的努力，直到1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律，基本上是物理上的探索，沒有應(yīng)用的研究.此后半個(gè)多世紀(jì)，各種交、直流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電報(bào)機(jī)的研究應(yīng)運(yùn)而生，蓬勃地發(fā)展起來.有了1862年麥克斯韋電磁理淪的建立和1888年赫茲的電磁波實(shí)驗(yàn)，才導(dǎo)致了馬可尼和波波夫無線電的發(fā)明.當(dāng)然，電氣化反過來大大促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展.這種模式是物理~技術(shù)~物理.本世紀(jì)以來，在物理和技術(shù)的關(guān)系中，上述兩種模式并存，相互交叉.但幾乎所有重大的新技術(shù)領(lǐng)域(如電子學(xué)、原子能、激光和信息技術(shù))的創(chuàng)立，事前都在物理學(xué)中經(jīng)過了長期的醞釀，在理論和實(shí)驗(yàn)上積累了大量知識(shí)，才突然迸發(fā)出來的.沒有1909年盧瑟福的。

粒子散射實(shí)驗(yàn)，就不可能有40年代以后核能的利用;只有1917年愛因斯坦提出受激發(fā)射理論，才可能有1960年第一臺(tái)激光器的誕生.當(dāng)今對(duì)科學(xué)、技術(shù)，乃至社會(huì)生活各個(gè)方面都產(chǎn)生了巨大沖擊的高技術(shù)，莫過于電子計(jì)算機(jī)，由之而引發(fā)的信息革命被譽(yù)為第二次工業(yè)革命.整個(gè)信息技術(shù)的發(fā)生、發(fā)展，其硬件部分都是以物理學(xué)的成果為基礎(chǔ)的.大學(xué)都知道，1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓和肖克萊發(fā)明了晶體管，標(biāo)志著信息時(shí)代的開始，1962年發(fā)明了集成電路.70年代后期出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路.殊不知，在此之前至少還有20年的“史前期”，在物理學(xué)中為孕育它的誕生作了大量的理淪和實(shí)驗(yàn)_L的準(zhǔn)備:1925一1926年建立了量子力學(xué);1926年建立了費(fèi)米一狄拉克統(tǒng)計(jì)法，得知固體中電子服從泡利不相容原理;1927年建立了布洛赫波的理論，得知在理想晶格中電子不發(fā)生散射;1928年索末菲提出能帶的猜想;1929年派爾斯提出禁帶、空穴的概念，解釋了正霍耳系數(shù)的存在;同年貝特提出了費(fèi)米面的概念，直至1957年才由皮帕得測量了第一個(gè)費(fèi)米面，爾后劍橋?qū)W派編制了費(fèi)米面一覽表.總之，當(dāng)前的第二次工業(yè)革命主要是按物理一，技術(shù)，物理的模式進(jìn)行的.

3物理學(xué)的方法和科學(xué)態(tài)度

現(xiàn)代的物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確科學(xué).物理學(xué)中有一套獲得知識(shí)、組織知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的有效步驟和方法，其要點(diǎn)可概括為:1)提出命題命題一般是從新的觀測事實(shí)或?qū)嶒?yàn)事實(shí)中提煉出來的，也可能是從已有原理中推演出來的.2)推測答案答案可以有不同的層次:建立唯象的物理模型;用已知原理和推測對(duì)現(xiàn)象作定性的解釋;根據(jù)現(xiàn)有理論進(jìn)行邏輯推理和數(shù)學(xué)演算，以便對(duì)現(xiàn)象作出定量的解釋;當(dāng)新事實(shí)與舊理論不符時(shí)，提出新的假說和原理去說明它，等等.3)理論預(yù)言作為一個(gè)科一學(xué)的論斷，新的理論必須提出能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)所證偽的預(yù)言.這是真、偽科學(xué)的分野.為什么說.‘證偽”而不說“證實(shí)”?因?yàn)槎嗌賯€(gè)正面的事例也不能保證今后不出現(xiàn)反例，但一個(gè)反例就足以否定它，所以理論是不能完全被證實(shí)的.為什么要求能用實(shí)驗(yàn)來證偽?假如有人宣稱:在我們中間存在著一種不可探知的外來生靈.你怎么駁倒他?對(duì)這種論斷，你既不能說它正確，又不能說它錯(cuò)誤.我們只能說，因?yàn)樗荒苡脤?shí)驗(yàn)來證偽，所以不是科學(xué)的論斷.4)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)物理學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，一切理論最終都要以觀測或?qū)嶒?yàn)的事實(shí)為準(zhǔn)則.

理論不是唯一的，一布、理論包含的假設(shè)愈少、愈簡潔，同時(shí)與之符合的事實(shí)愈多、愈普遍，它就愈是一個(gè)好的理論.5)修改理論當(dāng)一個(gè)理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符合，或不完全符合時(shí)，它就面臨著修改或被.不過，那些經(jīng)過大量事實(shí)檢驗(yàn)的理論是不大會(huì)被的，只是部分地被修改，或確定其成立范圍.以上步驟循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成物理學(xué)發(fā)展模式化的進(jìn)程.但是物理學(xué)中的許多重大突破和發(fā)現(xiàn)，并不都是按照這個(gè)模式進(jìn)行的，預(yù)感、直覺和頓悟往往起很大作用.此外，且探且進(jìn)的摸索、大膽的猜測、偏離初衷的遭遇或巧合，也導(dǎo)致了不少的發(fā)現(xiàn).頓悟是經(jīng)驗(yàn)和思考的升華，而機(jī)遇偏愛有心人，平時(shí)思想上有準(zhǔn)備，就比較容易抓住稍縱即逝的機(jī)遇.所以科學(xué)上重大的發(fā)現(xiàn)不會(huì)是純粹的僥幸.科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，遠(yuǎn)非盡如人愿.不管你喜歡不喜歡，實(shí)事求是的作風(fēng)、老老實(shí)實(shí)的科學(xué)態(tài)度是絕對(duì)必要的.在科學(xué)研究中，一相情愿的如意算盤是行不通的，弄虛作假遲一早會(huì)暴露.

失誤任何人都難以避免，一旦發(fā)現(xiàn)，最聰明的辦法是勇于承認(rèn).1922年年輕的蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家弗里德曼發(fā)表了動(dòng)態(tài)宇宙模型的論文，遭到愛因斯坦的批評(píng).次年，愛因斯坦在讀了弗里德曼誠懇的申辯信之后，公開聲明自己被說服了.據(jù)伽莫夫回憶，愛因斯坦說，這是他一生中最大的疏忽.偉大科學(xué)家這種坦蕩的襟懷，是所有人的楷模.基礎(chǔ)科學(xué)研究的信息資源是共享的，這里沒有秘不可及的玄機(jī)和訣要.根據(jù)公開發(fā)表的文獻(xiàn)，人人可以自己判斷，獨(dú)立思考.所以，在科學(xué)的王國里，直理面前人人平等.這里最少對(duì)偶像的迷信和對(duì)權(quán)威的屈從.“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一信條，在自然科學(xué)的領(lǐng)域里貫徹得最堅(jiān)決.實(shí)踐不是個(gè)別的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因?yàn)槟菚?huì)有假象，重大的實(shí)驗(yàn)事實(shí)必須經(jīng)多人重復(fù)印證才被確認(rèn).自然科學(xué)的主要任務(wù)是探索未知的領(lǐng)域，很多事情是難以預(yù)料的.實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了理論，固然可喜;與理論不符合可能預(yù)示著重大的突破，更加令人興奮，世界上建造了許多加速器，每個(gè)加速器都是針對(duì)某類現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的.40多年的歷史表明，除了反核子和中間玻色子外，粒子物理中的所有重大發(fā)現(xiàn)都不是當(dāng)初建造那個(gè)加速器的理由.高能物理學(xué)界把這看作正?，F(xiàn)象.1984年在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了弱電統(tǒng)一理論所預(yù)言的中間玻色子后，曾一度較少發(fā)現(xiàn)出乎理論預(yù)料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果.人們反而說:現(xiàn)在最令人驚訝的，是沒有出現(xiàn)令人驚訝的事.這便是物理學(xué)界極富進(jìn)取精神的得失觀.因?yàn)樵谧匀豢茖W(xué)中物理學(xué)最直接觸及自然界的基本規(guī)律，物理學(xué)家對(duì)事物是最好窮本極源的.他們在研究的過程中不斷地思考著，凡事總喜歡問個(gè)“為什么”.理論物理學(xué)家不能僅僅埋首于公式的推演，應(yīng)該詢問其物理實(shí)質(zhì)，從中構(gòu)想出鮮明的物理圖象來;實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家不應(yīng)滿足于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的記錄，或某種先進(jìn)的指標(biāo)，而要追究其中的物理機(jī)理.因?yàn)樵谧匀豢茖W(xué)中物理學(xué)研究的是自然界最普遍的規(guī)律，物理學(xué)家不應(yīng)總把自己的目光和興趣局限于狹窄的本門學(xué)科，而要放眼于更廣闊的天地.人們公認(rèn)，當(dāng)今最有生命力的是不同學(xué)科間雜交的領(lǐng)域，有志的年輕物理學(xué)工作者在那里是大有作為的.

4怎樣教導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理學(xué)?

篇9

 

本科教學(xué)是高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，肩負(fù)傳授知識(shí)和技能的重要職能。課程體系構(gòu)建是本科教學(xué)的基礎(chǔ)和核心。世界一流研究型大學(xué)的課程體系構(gòu)成具有一些共性，比如：從課程模塊來看，都包括通識(shí)課和專業(yè)課;從課程結(jié)構(gòu)層次來看，都有必修課和選修課;從教學(xué)方法來看，都有講座課程和研討課程。對(duì)于研究型大學(xué)來講，專業(yè)課程的設(shè)置和教學(xué)是構(gòu)建學(xué)生專業(yè)知識(shí)體系、訓(xùn)練專業(yè)認(rèn)知能力和養(yǎng)成專業(yè)思維方式的關(guān)鍵要素，蘊(yùn)含和體現(xiàn)了高等學(xué)校的人才培養(yǎng)理念和特色。

 

高校人才培養(yǎng)目標(biāo)和教育思想決定了課程體系設(shè)置。近年來，南京大學(xué)以“為社會(huì)各行各業(yè)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和國際視野的未來領(lǐng)軍人物和拔尖創(chuàng)新人才”為目標(biāo)，通過深入探索和實(shí)踐，提出了“三三制”人才培養(yǎng)模式。南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院在人才培養(yǎng)思路上一直秉承戴安邦院士的全面化學(xué)教育思想，即“全面的科學(xué)教育要求教學(xué)既傳授知識(shí)和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德”。在新的時(shí)代背景下，南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院圍繞多元化創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，在分析借鑒美國加州大學(xué)伯克利分校和英國劍橋大學(xué)等世界著名研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程設(shè)置模式和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系進(jìn)行了一系列調(diào)整和改革，構(gòu)建了“激發(fā)興趣、注重能力、多元培養(yǎng)、個(gè)性發(fā)展”的專業(yè)課程體系。

 

一、美國加州大學(xué)伯克利分?；瘜W(xué)專業(yè)課程體系

 

美國加州大學(xué)伯克利分校(以下簡稱“伯克利”)是世界著名研究型大學(xué)，在學(xué)術(shù)界享有盛譽(yù)，也是美國最自由、最激進(jìn)的大學(xué)之一?；瘜W(xué)是伯克利的傳統(tǒng)優(yōu)勢學(xué)科，在OS世界大學(xué)最新排名中，伯克利的化學(xué)學(xué)科排名第二。

 

伯克利學(xué)制為4年，每學(xué)年有3個(gè)學(xué)期，分別是秋季學(xué)期(一般17周)，春季學(xué)期(一般17周)以及暑期學(xué)校。本科生學(xué)位要求的最低學(xué)分?jǐn)?shù)為120。

 

伯克利的化學(xué)學(xué)院有兩個(gè)系：化學(xué)與生物分子工程系和化學(xué)系。化學(xué)系的專業(yè)課程主要是按知識(shí)模塊進(jìn)行構(gòu)建，由基礎(chǔ)課和大量的專業(yè)課兩大模塊組成。根據(jù)修讀課程的不同，化學(xué)系的學(xué)生可申請(qǐng)化學(xué)理學(xué)或者藝術(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位，或者化學(xué)生物學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位。本文僅介紹化學(xué)理學(xué)學(xué)士學(xué)位要求的專業(yè)課程。

 

上圖是典型的化學(xué)專業(yè)本科生培養(yǎng)方案示意圖?？梢钥闯?，化學(xué)系本科生在第一年主要修讀大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課(含實(shí)驗(yàn))，或者根據(jù)需要修讀與高中課程相銜接的化學(xué)課程。二年級(jí)主要修讀有機(jī)化學(xué)(含實(shí)驗(yàn))。三年級(jí)需修讀高等無機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)兩門課。四年級(jí)的專業(yè)課較多，包括物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析、無機(jī)合成及反應(yīng)、有機(jī)化學(xué).高級(jí)實(shí)驗(yàn)方法或者原子核技術(shù)中的化學(xué)方法，這幾門課均包含理論課和實(shí)驗(yàn)。以上課程構(gòu)成了化學(xué)專業(yè)本科生的必修課，這些課程一般為3～5個(gè)學(xué)分。

 

伯克利認(rèn)為本科畢業(yè)生應(yīng)該“熟悉藝術(shù)、文學(xué)、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué);能夠收集、篩選、綜合、評(píng)價(jià)來自不同領(lǐng)域并以不同形式呈現(xiàn)的信息;理解研究過程和如何創(chuàng)造新的知識(shí);能夠與人合作共事;能夠創(chuàng)造性地轉(zhuǎn)換其環(huán)境;具有解決問題和作出決定所必須的技能，并能考慮決定的廣泛的社會(huì)和倫理意義;能夠處理模糊性，能夠靈活思考并具有在職業(yè)生涯中不斷發(fā)展智識(shí)的技能”。因此，化學(xué)系本科新生需要參加新生導(dǎo)學(xué)課。一、二年級(jí)必修的課程還包括數(shù)學(xué)、物理以及15學(xué)分的BreadthElective課程(如閱讀寫作、外語、人文社科類課程)，類似于國內(nèi)的通識(shí)課。除此之外，化學(xué)系還開設(shè)了培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作(如SupervisedGroup Study和Directed Group Study)和獨(dú)立工作能力(如Individual Studv forAdvancedUndergraduates)的課程。

 

對(duì)于高年級(jí)本科生，除了專業(yè)必修課外，還要求完成15學(xué)分的專業(yè)選修課和跨專業(yè)選修課。

 

伯克利化學(xué)系開設(shè)的高年級(jí)專業(yè)選修課有30多門，一般3學(xué)分，包括信息化學(xué)、生命體系中的無機(jī)化學(xué)、高等無機(jī)化學(xué)、無機(jī)合成與反應(yīng)、普通生物化學(xué)和分子生物實(shí)驗(yàn)、高等有機(jī)化學(xué)機(jī)理、高等有機(jī)合成、有機(jī)化學(xué)一高級(jí)實(shí)驗(yàn)方法、量子力學(xué)和譜學(xué)、生物物理化學(xué);物理學(xué)原理和生命分子、生物物理化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)、伯克利能源講座;生物質(zhì)能、原子核化學(xué)、原子核技術(shù)中的化學(xué)方法、材料化學(xué)導(dǎo)論、生物化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)、高分子科學(xué)與技術(shù)、大氣化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)以及量子信息科技等課程。

 

化學(xué)專業(yè)建議選修的跨專業(yè)課程涉及大氣、生物、土木和環(huán)境工程、計(jì)算機(jī)、地球和行星科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、教育、電子工程、政策和管理、力學(xué)工程、分子和細(xì)胞生物學(xué)、營養(yǎng)學(xué)和毒理學(xué)，物理、植物和微生物學(xué)、公共衛(wèi)生、統(tǒng)計(jì)等多個(gè)學(xué)科分支，多達(dá)200余門課程。另外，本科生還可以選修多達(dá)50門的研究生專業(yè)課。因篇幅有限，本文不一一列出這些課程的名稱。

 

二、英國劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系

 

英國劍橋大學(xué)是歷史最悠久的世界著名研究型大學(xué)之一，素有“諾貝爾獎(jiǎng)?chuàng)u籃”的美譽(yù)。劍橋大學(xué)崇尚自由、創(chuàng)造性、人文和科技相結(jié)合的教育理念，是將傳統(tǒng)和現(xiàn)代教育有機(jī)結(jié)合的典范。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)具有很高的學(xué)術(shù)聲譽(yù)，在2016 TIMES英國大學(xué)優(yōu)勢專業(yè)中排名第一，QS世界大學(xué)最新排名中名列化學(xué)專業(yè)第三。

 

劍橋大學(xué)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)與管理是經(jīng)典的學(xué)院制。該校有31個(gè)學(xué)院，負(fù)責(zé)學(xué)生的生活和本科生的業(yè)余輔導(dǎo)。教學(xué)由大學(xué)的科系負(fù)責(zé)，主要科系包括藝術(shù)和人文、生物科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、人文和社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)、技術(shù)等。劍橋大學(xué)每學(xué)年的授課時(shí)間分為三個(gè)學(xué)期，包括Michaelmas學(xué)期(8周)、Lent學(xué)期(8周)、Easter學(xué)期(5周)。

 

化學(xué)系負(fù)責(zé)化學(xué)專業(yè)課程的設(shè)置與講授，修讀不同的化學(xué)課程前，要求修讀相應(yīng)的數(shù)學(xué)、物理課程。另外，學(xué)生也要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)、語言以及其他人文學(xué)科。化學(xué)專業(yè)課分為三個(gè)模塊。

 

第一學(xué)年課程為模塊IA，主要是介紹化學(xué)的基本原理，與預(yù)科課程相銜接，課程包括分子形狀與結(jié)構(gòu)、有機(jī)化學(xué)反應(yīng)與機(jī)理、熱力學(xué)與平衡、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、元素化學(xué)。另外，要求學(xué)生參加兩周一次的實(shí)驗(yàn)課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容安排與理論課程基本同步，實(shí)驗(yàn)課程沒有單獨(dú)學(xué)分，實(shí)驗(yàn)成績計(jì)入相應(yīng)課程最終成績。

 

第二學(xué)年課程為模塊IB，課程更深入地講解化學(xué)原理。學(xué)生有兩種化學(xué)課程類型可選擇，即A類理論與物理化學(xué)類課程和B類有機(jī)與無機(jī)化學(xué)類課程。繼續(xù)修讀化學(xué)專業(yè)的學(xué)生要全部完成兩個(gè)方向的課程。其他專業(yè)的學(xué)生根據(jù)自己以后的專業(yè)方向分別修讀A或B類課程。

 

A類課程包括量子力學(xué)導(dǎo)論、分子譜學(xué)、對(duì)稱與成鍵、分子能級(jí)與熱力學(xué)、電子結(jié)構(gòu)與固體性質(zhì)，B類課程包括重要有機(jī)反應(yīng)、結(jié)構(gòu)解析、配位化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)、無機(jī)環(huán)化學(xué)、形狀與有機(jī)活性、化學(xué)生物學(xué)導(dǎo)論。對(duì)應(yīng)于A類與B類課程，學(xué)生要求每周參加一次或兩次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)成績計(jì)入相應(yīng)課程最終成績。

 

第三學(xué)年開始時(shí)，化學(xué)系開設(shè)學(xué)生化學(xué)生涯指導(dǎo)講座。大三學(xué)年學(xué)習(xí)模塊II課程，是在模塊I學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展與深化對(duì)化學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。模塊II課程又分為三個(gè)層次。第一層次包括5門課程，每門課程1學(xué)分。其中，4門為必修課，包括無機(jī)化學(xué)I：結(jié)構(gòu)與成鍵、有機(jī)合成基礎(chǔ)、高分辨分子光譜、理論技術(shù)，另外一門課程物理化學(xué)中的概念為選修課。第二層次有8門課程，包括無機(jī)化學(xué)II：過渡金屬與金屬有機(jī)催化、結(jié)構(gòu)與性能、化學(xué)生物學(xué)I：生物催化、化學(xué)中的衍射方法、材料化學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、對(duì)稱與微擾理論、有機(jī)機(jī)理研究。第三層次有7門課程，包括：無機(jī)化學(xué)III：表征方法、有機(jī)化學(xué)中的控制、大氣化學(xué)、高分子導(dǎo)論、電子結(jié)構(gòu)、化學(xué)生物學(xué)III：核酸、核磁共振中的物理基礎(chǔ)。

 

大三的實(shí)驗(yàn)課程包括兩個(gè)部分：一是現(xiàn)代合成化學(xué)中的技術(shù)，主要是無機(jī)及有機(jī)化合物的制備與合成;二是與物理及理論化學(xué)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)與計(jì)算。兩部分實(shí)驗(yàn)均為必修。

 

在大三結(jié)束時(shí)，學(xué)校篩選能進(jìn)入第四學(xué)年學(xué)習(xí)的學(xué)生。第四學(xué)年主要包括課程模塊III的學(xué)習(xí)和課題研究。在學(xué)期開始時(shí)，學(xué)生接受實(shí)驗(yàn)安全教育及生涯規(guī)劃指導(dǎo)。模塊III課程包括18門化學(xué)課程以及3門其他院系課程(篇幅關(guān)系，文中不再列出這些課程名稱)，要求學(xué)生根據(jù)興趣選修8門以上課程。

 

三、對(duì)兩校化學(xué)專業(yè)課程體系共性和差異性分析

 

從以上對(duì)伯克利和劍橋大學(xué)這兩所具有代表性的研究型大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系的分析，可以看出以下共性：

 

(1)課程內(nèi)容層次和梯度明顯。伯克利化學(xué)系對(duì)本科生實(shí)行分階段培養(yǎng)。課程設(shè)置分低年級(jí)課程和高年級(jí)課程。針對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)不同的學(xué)生，部分課程設(shè)置了引導(dǎo)性或難度較低的課程。如大一年級(jí)學(xué)生可以先修讀層次較低的大學(xué)化學(xué)、大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這兩門課程，再修讀必修的大學(xué)化學(xué)和定量分析這門課。而劍橋大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程則更多地從學(xué)科認(rèn)知規(guī)律來體現(xiàn)課程內(nèi)容的層次性，學(xué)生根據(jù)自身發(fā)展，也可以選擇不同的課程模塊。

 

(2)課程設(shè)置具有廣泛性和多樣性。伯克利基本采用化學(xué)四大基礎(chǔ)課的模式，但本專業(yè)和跨專業(yè)選修課程非常豐富，涉及很多相關(guān)學(xué)科分支，這與化學(xué)系對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)定位有關(guān)，即“化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生可從事石油、化工、食品、農(nóng)業(yè)、攝影、制藥、生物科技及礦業(yè)等相關(guān)行業(yè)的研發(fā)，或者化工貿(mào)易、質(zhì)量控制以及行政管理等工作”。伯克利化學(xué)專業(yè)學(xué)生還可以選修本專業(yè)研究生課程。劍橋大學(xué)的專業(yè)課程體系中，前沿性選修課程多，能讓學(xué)生充分了解學(xué)科前沿。比如大四課程模塊III的蛋白質(zhì)折疊、錯(cuò)誤折疊與疾病、磁性材料、化學(xué)生物學(xué)與藥物發(fā)現(xiàn)、固體電極等課程，本身已經(jīng)具有研究生課程的專業(yè)性和深度。

 

(3)設(shè)置導(dǎo)學(xué)課程。伯克利和劍橋大學(xué)都有針對(duì)本專業(yè)的引導(dǎo)性課程，如伯克利大一新生需要修讀的導(dǎo)學(xué)課，主要包括面向新生講解化學(xué)系各個(gè)課題組的研究工作、學(xué)院的圖書館、計(jì)算機(jī)設(shè)備、校友和高年級(jí)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)交流，以及學(xué)校和學(xué)院的資源介紹等。而劍橋大學(xué)在大三和大四學(xué)期初均設(shè)置了生涯指導(dǎo)講座以及安全教育。這類課程的設(shè)置能夠更好地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)與成長。

 

(4)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)。伯克利和劍橋大學(xué)除了專門的實(shí)驗(yàn)課外，很多課程都有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且內(nèi)容與理論課程基本同步。

 

兩校課程的主要差別在于：

 

(1)授課時(shí)段安排不同。劍橋大學(xué)化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程不采用平行授課方式，不是從學(xué)期的第一周持續(xù)到最后一周，而是采取集中連續(xù)授課。比如用3周時(shí)間集中把A課程講完，然后再講授B課程。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是，能夠使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)集中在1～2個(gè)知識(shí)模塊上學(xué)習(xí)，課后查閱大量的參考書與文獻(xiàn)，對(duì)知識(shí)的理解更深入。而伯克利則采用的是比較常用的模式，即一門課程貫穿整個(gè)學(xué)期。

 

(2)課程內(nèi)容構(gòu)建思路有區(qū)別。伯克利的化學(xué)課程，特別是專業(yè)必修課和國內(nèi)大多數(shù)研究型高校的化學(xué)專業(yè)設(shè)置基本相同，是基于二級(jí)學(xué)科內(nèi)容劃分的傳統(tǒng)模式。而劍橋大學(xué)的課程設(shè)置拋棄了傳統(tǒng)的四大化學(xué)課程模式，改為按照知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)科認(rèn)知規(guī)律來設(shè)置課程，避免了知識(shí)點(diǎn)的重復(fù)講授。

 

四、南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)課程體系改革的知與行

 

對(duì)照伯克利和劍橋大學(xué)等國外著名研究型大學(xué)的化學(xué)專業(yè)課程體系，我國高校傳統(tǒng)的化學(xué)專業(yè)課程體系存在明顯的不足，無法滿足科學(xué)發(fā)展、國家戰(zhàn)略以及社會(huì)產(chǎn)業(yè)對(duì)多元化創(chuàng)新型化學(xué)人才的需求，具體問題包括：(1)現(xiàn)有課程體系缺少導(dǎo)學(xué)與銜接課程，缺少對(duì)專業(yè)的興趣培養(yǎng)與認(rèn)知，造成新生存在較長時(shí)間的迷茫期。(2)按傳統(tǒng)四大化學(xué)設(shè)置專業(yè)核心課程，部分知識(shí)點(diǎn)講授重復(fù)較多，學(xué)科前沿內(nèi)容體現(xiàn)不均衡。(3)在傳統(tǒng)課程體系中，交叉課程少，對(duì)學(xué)生交叉類學(xué)科的培養(yǎng)措施不到位。(4)對(duì)化學(xué)產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)不重視，有關(guān)產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的課程缺失。

 

針對(duì)以上問題，我們對(duì)專業(yè)課程體系進(jìn)行了補(bǔ)充和優(yōu)化。為大一新生設(shè)置了銜接課程，開設(shè)新生導(dǎo)學(xué)課，以解答學(xué)生關(guān)于化學(xué)“學(xué)什么，怎么學(xué)，去哪兒”等疑惑。為了激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣，開闊學(xué)生知識(shí)視野，我們圍繞不同主題開設(shè)了7門新生研討課：化學(xué)與生命、化學(xué)與材料、能源與化學(xué)、化學(xué)與環(huán)境、大分子：從材料到生命、原子與分子的量子世界、高分子材料與社會(huì)發(fā)展等。

 

專業(yè)核心課程涵蓋化學(xué)科學(xué)的基本及核心的理論內(nèi)容和技能訓(xùn)練，是化學(xué)專業(yè)學(xué)生準(zhǔn)出課程的主要組成部分。南京大學(xué)化學(xué)專業(yè)學(xué)生通過自主招生及高考兩種模式選拔錄取，這兩類學(xué)生的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)差異明顯。對(duì)此，我們構(gòu)建并實(shí)施了因材施教的兩種核心課程體系。

 

一是普通核心課程體系。主要針對(duì)無化學(xué)競賽經(jīng)歷和專業(yè)基礎(chǔ)的學(xué)生。我們按照從微觀到宏觀的思路進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整與更新。主要是：合并無機(jī)化學(xué)與化學(xué)分析內(nèi)容，設(shè)立大學(xué)化學(xué)課程;結(jié)構(gòu)化學(xué)由大三調(diào)整到大二開設(shè);增設(shè)高分子導(dǎo)論核心課程，形成以大學(xué)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、儀器分析、高分子導(dǎo)論為骨架的核心理論課程體系。

 

二是針對(duì)學(xué)科特長生的課程體系。自主招生選拔的學(xué)科特長生通常具有較好的無機(jī)及有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)。針對(duì)這一特點(diǎn)，我們對(duì)核心課程進(jìn)行了調(diào)整：融合無機(jī)化學(xué)與基礎(chǔ)物理化學(xué)知識(shí)，構(gòu)建了一門全新的化學(xué)原理課程;壓縮了有機(jī)化學(xué)授課學(xué)時(shí);將結(jié)構(gòu)化學(xué)、結(jié)晶化學(xué)、高階物理化學(xué)內(nèi)容整合為高等物理化學(xué)。通過數(shù)理課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的強(qiáng)化、化學(xué)核心專業(yè)課程的整合與提升，使學(xué)生具有寬厚的數(shù)、理、化、生等理科基礎(chǔ)，學(xué)科視野開闊，專業(yè)知識(shí)扎實(shí)，為在化學(xué)以及相關(guān)交叉學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

 

同時(shí)，我們構(gòu)建并實(shí)施了“基礎(chǔ)一綜合一研究”一體化、多層次、開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系，并對(duì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。主要是合并“無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”和“定量分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)”為“大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)”;取消無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和高分子專門化實(shí)驗(yàn)，在化學(xué)一級(jí)學(xué)科層面上開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，形成了大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、儀器分析實(shí)驗(yàn)、物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系：

 

為滿足多元化人才培養(yǎng)需求，我們構(gòu)建了多元選修課程體系：

 

(1)專業(yè)選修課。我們按科學(xué)知識(shí)單元組織課程，構(gòu)建了知識(shí)體系完整、前沿性強(qiáng)的專業(yè)選修課體系，包括高等無機(jī)化學(xué)、有機(jī)合成、譜學(xué)基礎(chǔ)、近代儀器分析法、高分子化學(xué)、化工原理、計(jì)算機(jī)與化學(xué)、化學(xué)文獻(xiàn)、結(jié)晶化學(xué)、配位化學(xué)、催化化學(xué)、現(xiàn)代材料化學(xué)基礎(chǔ)、分離科學(xué)、波譜分析、等離子化學(xué)、高分子物理及物化、膠體與界面化學(xué)、高分子材料制備等。另外，我們委托生命科學(xué)學(xué)院開設(shè)了生物化學(xué)、分子生物學(xué)等課程;選擇環(huán)境化學(xué)、材料加工、藥物化學(xué)、能源化學(xué)、地球化學(xué)等相關(guān)院系課程為跨院系選修課。

 

(2)高年級(jí)研討課和研究生課程。高年級(jí)研討課包括化學(xué)與納米材料、先進(jìn)高分子材料、分子識(shí)別與分析、無機(jī)交叉領(lǐng)域的前沿發(fā)展、有機(jī)化學(xué)現(xiàn)代進(jìn)展。另外，我們對(duì)本科生開放了部分研究生課程，包括配位磁化學(xué)、高分子結(jié)構(gòu)研究法、電分析化學(xué)基礎(chǔ)、高等有機(jī)化學(xué)、計(jì)算量子化學(xué)等。這些課程使本科生能系統(tǒng)了解學(xué)科前沿領(lǐng)域，讓學(xué)生了解并思考科學(xué)問題的發(fā)掘與解決過程，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與能力。

 

(3)化學(xué)產(chǎn)業(yè)類課程。針對(duì)化學(xué)行業(yè)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，我們開設(shè)了化學(xué)化工行業(yè)就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)、化學(xué)安全與防護(hù)、精細(xì)化學(xué)品開發(fā)與商業(yè)化、現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)等與企業(yè)管理、市場需求、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、質(zhì)量認(rèn)證等課程。我們聘請(qǐng)企業(yè)專家、政府管理人員以及外校師資為學(xué)生授課，以體現(xiàn)行業(yè)要素，培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)業(yè)能力。

篇10

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)教育；科學(xué)和諧；人文和諧

【中圖分類號(hào)】G648.6【文章標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1326-3587（2011）11-0001-04

當(dāng)構(gòu)建和諧社會(huì)成為黨的執(zhí)政理念，當(dāng)自主創(chuàng)新能力被視為國家的核心競爭力時(shí)，高等教育更是多了一份責(zé)任和關(guān)注。和諧社會(huì)是由和諧發(fā)展的人而組成，如果說人是和諧社會(huì)的最后目的，教育的作用是為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程，那么，數(shù)學(xué)教育的諧和作用則在于通過教育對(duì)象數(shù)學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和對(duì)內(nèi)外在諸因素協(xié)調(diào)平衡能力綜合素質(zhì)的提高，促進(jìn)人的和諧發(fā)展及創(chuàng)造力的最大發(fā)揮，促使社會(huì)的和諧發(fā)展。

一、數(shù)學(xué)教育的剖析

數(shù)學(xué)教育包括著不可分割的兩個(gè)方面：數(shù)學(xué)和教育。恩格斯曾提出，數(shù)學(xué)是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界空間形式和數(shù)量關(guān)系的科學(xué)。數(shù)學(xué)看成是一種知識(shí)體系，是經(jīng)過嚴(yán)密的邏輯推理而形成的系統(tǒng)化的理論知識(shí)總和。隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)數(shù)學(xué)本質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)在不斷變化和深化，一些專家、學(xué)者從不同角度、不同層面為當(dāng)代數(shù)學(xué)下定義，認(rèn)為：數(shù)學(xué)是一門演繹的科學(xué)；數(shù)學(xué)是一門演算的科學(xué)；數(shù)學(xué)是一門藝術(shù)；數(shù)學(xué)是一種文化；數(shù)學(xué)是一種語言等等。無論是作為一門科學(xué)的數(shù)學(xué)，還是作為一種文化的數(shù)學(xué)，它對(duì)社會(huì)和人的和諧發(fā)展起多方面的作用。

教育是培養(yǎng)人的一種社會(huì)活動(dòng)，它同社會(huì)的發(fā)展、人的發(fā)展有著密切的聯(lián)系。其本質(zhì)就是幫助人的自我完善和促進(jìn)人的全面發(fā)展。從廣義上說，凡是增進(jìn)人們的知識(shí)和技能、影響人們的思想品德的活動(dòng)，都是教育。狹義的教育，主要指學(xué)校教育，是教育者根據(jù)一定社會(huì)(或階級(jí))的要求，有目的、有計(jì)劃、有組織地對(duì)受教育者的身心施以影響，把他們培養(yǎng)成為一定社會(huì)(或階級(jí))所需要的人的活動(dòng)。

數(shù)學(xué)教育是把數(shù)學(xué)和教育聯(lián)系起來的一門學(xué)科。是教育的一部分，是在一定的價(jià)值觀念指導(dǎo)下，利用數(shù)學(xué)科學(xué)文化知識(shí)作為基本內(nèi)容，有計(jì)劃有目的地進(jìn)行培養(yǎng)人的一種社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，數(shù)學(xué)教育一方面促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展，另一方面促進(jìn)人的全面和諧持續(xù)的發(fā)展。它應(yīng)當(dāng)是文化屬性、社會(huì)屬性和人本屬性的辯證統(tǒng)一。它具有科學(xué)教育功能和文化教育功能。因此數(shù)學(xué)教育要體現(xiàn)科學(xué)和諧和人文和諧。社會(huì)的和諧發(fā)展需要人才，需要數(shù)學(xué)人才，這是有目共睹的。這不僅因?yàn)閿?shù)學(xué)人才本身蘊(yùn)含著寶貴的數(shù)學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)，在邏輯推理、抽象思維能力和創(chuàng)新能力上有較大的優(yōu)勢。而且因?yàn)樵S多領(lǐng)域的研究和開發(fā)也需要越來越多的專門的數(shù)學(xué)知識(shí)。同時(shí)數(shù)學(xué)無處不在，與人類的生存和生活息息相關(guān)。

二、數(shù)學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的科學(xué)和諧

在和諧社會(huì)科學(xué)模式中，科學(xué)技術(shù)和諧是基礎(chǔ)，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)公民的科學(xué)素養(yǎng)提出了更高的要求，而當(dāng)代社會(huì)科學(xué)向數(shù)學(xué)化、定量化方向發(fā)展的趨勢，使得數(shù)學(xué)素養(yǎng)成為公民基本素養(yǎng)不可或缺的重要部分。那么，數(shù)學(xué)教育的作用在于通過思維的訓(xùn)練、思想方法的滲透、科技能力的提高而促進(jìn)受教育者和社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。數(shù)學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的科學(xué)和諧不僅包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)技能與數(shù)學(xué)能力的和諧，而且包括數(shù)學(xué)的科學(xué)價(jià)值、思維價(jià)值與應(yīng)用價(jià)值的和諧。

1、數(shù)學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的三基和諧。

法國軍事家拿破侖說，數(shù)學(xué)的發(fā)展和完善與國家的繁榮富強(qiáng)緊密相關(guān)。21世紀(jì)的社會(huì)是學(xué)習(xí)化社會(huì)，要適應(yīng)社會(huì)的需求，首先要提高學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)力，在數(shù)學(xué)教育上，就是掌握基本數(shù)學(xué)知識(shí)、基本技能，培養(yǎng)基本的數(shù)學(xué)能力和素養(yǎng)，尤其是創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。數(shù)學(xué)知識(shí)是數(shù)學(xué)科學(xué)的最基本的內(nèi)容，主要包括數(shù)學(xué)概念、符號(hào)、公式、定律、法則、性質(zhì)、定理等，包括常用的數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)思想。在進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)中，既要注意知識(shí)整體的內(nèi)部聯(lián)系，又要注意知識(shí)形成過程的再現(xiàn)?；镜臄?shù)學(xué)技能包括：閱讀與語言運(yùn)用技能、數(shù)學(xué)推理技能、計(jì)算技能、識(shí)圖與作圖技能、變換技能、數(shù)學(xué)建模技能等。數(shù)學(xué)教育過去一直重視運(yùn)算能力、邏輯思維能力、空間想象能力等三大基本能力。隨著時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)代社會(huì)要求公民具有的數(shù)學(xué)素養(yǎng)使數(shù)學(xué)能力具有更豐富的內(nèi)涵：實(shí)驗(yàn)觀察、信息獲取、數(shù)據(jù)處理、模式抽象、合情推理、預(yù)測猜想、邏輯證明、探究創(chuàng)造等。

2、數(shù)學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的價(jià)值和諧。

數(shù)學(xué)是科學(xué)的工具，培根說過數(shù)學(xué)是打開科學(xué)大門的鑰匙。科學(xué)史表明，一些劃時(shí)代的科學(xué)理論成就的出現(xiàn)，無不借助于數(shù)學(xué)的力量。早在古希臘，畢達(dá)哥拉斯學(xué)派就把數(shù)看作萬物之源。龐加萊說過：“沒有數(shù)學(xué)這門語言，事物間大多數(shù)密切關(guān)系將永遠(yuǎn)不會(huì)被我們發(fā)現(xiàn)；我們也無從發(fā)現(xiàn)世界內(nèi)部的和諧，而這種和諧正是唯一真正的客觀現(xiàn)實(shí)?！?/p>

“數(shù)學(xué)是人類思維的體操”，這句話一直被人們奉為經(jīng)典。這種體操訓(xùn)練，確實(shí)能增強(qiáng)思維本領(lǐng)，提高科學(xué)抽象能力、邏輯推理能力和辯證思維能力。這樣，思維方法的學(xué)習(xí)就應(yīng)該看成是數(shù)學(xué)教育的重要目標(biāo)，“以問題解決為數(shù)學(xué)教育中心”主要地就是指應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生學(xué)會(huì)“數(shù)學(xué)地思維”。今天人們越來越深切的感受到，數(shù)學(xué)本身就是作為人類的一種思維方式而存在并發(fā)展的。人類之所以離不開這種思維方式，在于它獨(dú)特的特征。數(shù)學(xué)的論證推理和合情推理，使人的思維邏輯性、靈活性、嚴(yán)謹(jǐn)性和完整性得到訓(xùn)練，通過觀察、實(shí)驗(yàn)、歸納、模擬、猜想、驗(yàn)證等教育活動(dòng)對(duì)人的思維能力與創(chuàng)造能力進(jìn)行了全方位培養(yǎng)。數(shù)學(xué)題形形、千變?nèi)f化，但萬變中、又有規(guī)律，這使學(xué)生能透過現(xiàn)象看本質(zhì)，思考問題能不過多地受思維定勢的影響，不局限于單一的、舊的模式，表面形式或傳統(tǒng)的思維軌道，這就是思維的靈活性。數(shù)學(xué)中，考慮問題嚴(yán)密有據(jù)，問題的解決允許運(yùn)用直觀的方法，但不停留在直觀的認(rèn)識(shí)水平上；運(yùn)用合情推理，但要加以邏輯論證；公式定理的運(yùn)用強(qiáng)調(diào)成立的條件；以及正確地使用概念，完整地解答問題等等，這些都體現(xiàn)出思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。思維的完整性表現(xiàn)為考慮問題全面、周到、無懈可擊等。數(shù)學(xué)并非是對(duì)客觀對(duì)象量性規(guī)律的直接研究，而是包括了對(duì)于研究對(duì)象的重新建構(gòu)，這種建構(gòu)活動(dòng)表現(xiàn)為一種“思維的自由想象與創(chuàng)造”，這就賦予了數(shù)學(xué)思維更多的功能，一方面，數(shù)學(xué)思維的自由性使得數(shù)學(xué)思維能增長人的創(chuàng)造才能，在創(chuàng)造性的解決問題方面發(fā)揮它的威力；另一方面，非邏輯的數(shù)學(xué)思維一想象的、直覺的、甚至是審美的數(shù)學(xué)思維，又使得數(shù)學(xué)在解決問題上具有一種獨(dú)特的魅力。學(xué)生具備了數(shù)學(xué)思維這種數(shù)學(xué)素養(yǎng)，一方面可以更好地學(xué)好數(shù)學(xué)，另一方面搜集和處理信息的能力、獲取知識(shí)的能力、分析和解決問題的能力、交流與合作的能力、創(chuàng)新能力等各種能力得到提高，在以后的日常生活、工作或研究中會(huì)大大提高工作效率、水平。因此數(shù)學(xué)教育在鍛煉思維、啟迪智慧，尤其是培養(yǎng)人的理性思維和理性精神上有著其他學(xué)科所不能替代的作用。

在社會(huì)科學(xué)發(fā)展的進(jìn)程中，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅猛發(fā)展，數(shù)學(xué)兼有了科學(xué)與技術(shù)的雙重身份，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)越來越表現(xiàn)為一種數(shù)學(xué)技術(shù)。數(shù)字技術(shù)借助于電子計(jì)算機(jī)，幾乎把數(shù)學(xué)及其應(yīng)用推向一切領(lǐng)域。當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的突出特點(diǎn)是定量化、數(shù)字化，而定量化、數(shù)字化的標(biāo)志就是運(yùn)用數(shù)學(xué)思想和方法。社會(huì)日益科學(xué)化、科學(xué)日益數(shù)學(xué)化，高技術(shù)的高精度、高速度、高自動(dòng)、高質(zhì)量、高效率等特 點(diǎn)，無一不是通過數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法并借助計(jì)算機(jī)的控制來實(shí)現(xiàn)的。數(shù)學(xué)在自然科學(xué)領(lǐng)域的作用是眾所周知的。例如，應(yīng)用牛頓定律和高速計(jì)算機(jī)，天文學(xué)家們已經(jīng)預(yù)測了太陽系在未來2億年內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情形。相對(duì)論和量子力學(xué)是現(xiàn)代物理學(xué)的核心領(lǐng)域，它們的建立與發(fā)展都與數(shù)學(xué)有密切關(guān)系。20世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)不僅已經(jīng)成為化學(xué)領(lǐng)域不可缺少的工具，對(duì)分子對(duì)稱性的研究，對(duì)分子振動(dòng)的研究，對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的研究等，都使用了群論方法。而且由于數(shù)學(xué)與化學(xué)的結(jié)合，產(chǎn)生了許多交叉學(xué)科，如數(shù)理化學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)、分子拓?fù)鋵W(xué)、計(jì)算機(jī)化學(xué)等。19世紀(jì)后期，恩格斯曾指出，數(shù)學(xué)在生物學(xué)中的應(yīng)用等于零。20世紀(jì)以來，數(shù)學(xué)幾乎觸及到生物學(xué)的每個(gè)領(lǐng)域。生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、生物微分方程、生態(tài)系統(tǒng)分析、生物控制、運(yùn)籌對(duì)策等數(shù)學(xué)理論和方法廣泛用于生物科學(xué)研究；而且產(chǎn)生了如數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、數(shù)量生理學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)、數(shù)量分類學(xué)、數(shù)量生物經(jīng)濟(jì)學(xué)、傳染病動(dòng)力學(xué)、數(shù)理醫(yī)藥學(xué)、分子動(dòng)力學(xué)、細(xì)胞動(dòng)力學(xué)、人口動(dòng)力學(xué)等許多生物學(xué)分支。另外在醫(yī)學(xué)中神經(jīng)科學(xué)的數(shù)學(xué)模擬進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值診斷，即利用數(shù)學(xué)的信息理論、數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)這個(gè)強(qiáng)有力的工具，對(duì)病患者的癥狀表現(xiàn)和各種化驗(yàn)和檢驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)加工分析，作出疾病的定量診斷結(jié)果。

在信息時(shí)代數(shù)學(xué)在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的作用越來越明顯。現(xiàn)代軍事科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用了數(shù)學(xué)中的蒙特卡羅方法。在當(dāng)今的軍事理論和國防戰(zhàn)略研究中，使用了許多復(fù)雜的現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論與方法，形成了數(shù)理戰(zhàn)術(shù)學(xué)。另外波音777型新一代飛機(jī)是“百分之百數(shù)學(xué)化設(shè)計(jì)”。還有研究地理的分形地貌學(xué)、“數(shù)字地球”的產(chǎn)生都離不開數(shù)學(xué)。許多西方學(xué)者運(yùn)用系統(tǒng)分析方法或結(jié)構(gòu)功能分析方法研究各種政治系統(tǒng)，尋求合理的民主控制方法、建立有效的政治協(xié)商機(jī)制，這本質(zhì)上是一個(gè)純數(shù)學(xué)問題。在當(dāng)代管理科學(xué)中，正越來越多地使用運(yùn)籌學(xué)等各種數(shù)學(xué)方法進(jìn)行決策優(yōu)化。在歷史科學(xué)領(lǐng)域，數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用導(dǎo)致了計(jì)量史學(xué)的誕生，為歷史研究開辟了新領(lǐng)域。數(shù)學(xué)和語言學(xué)的結(jié)合，形成了數(shù)理語言學(xué)。20世紀(jì)40年代初，美籍烏克蘭作曲家希林格（1895―1948）在音樂理論上提出了一套新的創(chuàng)作原則。可以用各種數(shù)學(xué)符號(hào)、方程或圖式、表格來進(jìn)行創(chuàng)作，將音高、時(shí)值、力度、速度、音色等方面都納入數(shù)學(xué)計(jì)算的體系中，形成了數(shù)學(xué)作曲體系。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)音響技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)，西方出現(xiàn)了一系列深受數(shù)學(xué)思想方法影響的美術(shù)流派。M.C.埃舍爾（Escher，1898―1973）是當(dāng)代杰出畫家，他的一系列富有智慧的作品體現(xiàn)了奇妙的悖論、錯(cuò)覺或者雙重含義。如今普遍使用的三維電腦動(dòng)畫，其理論基礎(chǔ)首先是數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)中的分形理論與方法不僅使計(jì)算機(jī)完成的作品可以極為逼真地再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的各種景象，而且可以容易地構(gòu)造出各種令人嘆為觀止的精彩構(gòu)圖。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它可以使人們對(duì)虛擬世界產(chǎn)生真實(shí)的感受。

在傳統(tǒng)的社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域中，經(jīng)濟(jì)學(xué)是最成功地實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)化的學(xué)科，成就令人矚目。自1969年設(shè)立諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)以來，超過2/3的獲獎(jiǎng)?wù)呤怯捎谠诮?jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域運(yùn)用數(shù)學(xué)方法獲得重大突破而獲獎(jiǎng)的。微積分學(xué)、集合論、拓?fù)鋵W(xué)、實(shí)凸分析以及概率論，在研究和表達(dá)經(jīng)濟(jì)理論方面都起了重要的作用。很多數(shù)學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn)，極其抽象的拓?fù)鋵W(xué)最有用的地方竟是在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域。數(shù)學(xué)在經(jīng)濟(jì)學(xué)中的應(yīng)用，產(chǎn)生了數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)、經(jīng)濟(jì)控制論、經(jīng)濟(jì)預(yù)測、經(jīng)濟(jì)信息等分支的數(shù)量經(jīng)濟(jì)學(xué)科群?；钴S在我們身邊的一系列經(jīng)濟(jì)活動(dòng)如成本、利潤、投入、產(chǎn)出、貸款、保險(xiǎn)、股票、債券、效益、節(jié)場預(yù)測、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等都與數(shù)學(xué)緊密相關(guān)。以致一些西方學(xué)者認(rèn)為：當(dāng)代的經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)際上已成為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)分支。

三、數(shù)學(xué)教育的人文和諧

在和諧社會(huì)文化模式中，人格和諧是基礎(chǔ)，個(gè)人潛能自由充分的發(fā)展和創(chuàng)造力的最大限度實(shí)現(xiàn)是其深層意蘊(yùn)。從心理學(xué)層面考察，人格是個(gè)體心理特質(zhì)和性格特點(diǎn)的總和，是“個(gè)體在對(duì)人、對(duì)自然、對(duì)社會(huì)及對(duì)一切環(huán)境中的事物適應(yīng)時(shí)所顯示異別于他人的性格而顯示的心理特征”。如果將“和諧人格”理解為人的感性、理性與非理性等要素所達(dá)到和諧統(tǒng)一的境界，那么，數(shù)學(xué)教育的作用在于通過數(shù)學(xué)理性精神的培養(yǎng)而促進(jìn)受教育者形成和諧的數(shù)學(xué)文化素質(zhì)，養(yǎng)成和諧的健康人格，進(jìn)而促進(jìn)人全面和諧持續(xù)的發(fā)展。

1、數(shù)學(xué)文化素質(zhì)的和諧。

數(shù)學(xué)不僅是科學(xué)，是技術(shù)，而且還是一種文化。數(shù)學(xué)教育在傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力的同時(shí)，要充分發(fā)揮其應(yīng)有的文化價(jià)值，對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)、信念和態(tài)度教育，滲透數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)方法、數(shù)學(xué)意識(shí)、數(shù)學(xué)精神，數(shù)學(xué)氣質(zhì)，把數(shù)學(xué)作為一種文化形態(tài)來對(duì)待，加強(qiáng)數(shù)學(xué)文化素質(zhì)的和諧。

數(shù)學(xué)基本知識(shí)與數(shù)學(xué)思想方法是課堂教學(xué)內(nèi)容的兩個(gè)不可分割的有機(jī)組成部份。數(shù)學(xué)思想方法是解決數(shù)學(xué)問題的根本思想和手段，它是人們探索數(shù)學(xué)真理，求解數(shù)學(xué)問題的過程中逐步積累起來的，并蘊(yùn)含于各個(gè)數(shù)學(xué)分支的公理、定理、公式、法則和解決問題的過程中，是人類寶貴的精神財(cái)富。數(shù)學(xué)思想方法產(chǎn)生數(shù)學(xué)知識(shí)，數(shù)學(xué)知識(shí)蘊(yùn)含數(shù)學(xué)思想和方法，兩者的聯(lián)系是辯證的統(tǒng)一。數(shù)學(xué)思想方法能使學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)的真諦，懂得數(shù)學(xué)的價(jià)值，學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)地思維，能把知識(shí)的學(xué)習(xí)、擠養(yǎng)能力和發(fā)展智力有機(jī)地統(tǒng)一起來。

數(shù)學(xué)意識(shí)是用數(shù)學(xué)思想方法考慮問題和處理問題的思維習(xí)慣，主要包括同化意識(shí)、轉(zhuǎn)化意識(shí)、量化意識(shí)、反思意識(shí)、應(yīng)用意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)等。

著名數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)史家M.克萊因所說，“在最廣泛意義上說，數(shù)學(xué)是一種精神，一種理性精神，正是這種精神，使得人類的思維得以運(yùn)用到最完善的程度，亦正是這種精神，試圖決定性地影響人類的物質(zhì)、道德和社會(huì)生活;試圖回答有關(guān)人類自身存在提出的問題;努力去理解和控制自然;盡力去探求和確立已經(jīng)獲得知識(shí)的最完美的內(nèi)涵?！睌?shù)學(xué)精神也表現(xiàn)在求真、創(chuàng)新、合作與獨(dú)立思考精神。

2、人格的和諧。

第一，陶冶思想，使品質(zhì)和諧。數(shù)學(xué)科學(xué)不僅教人以知識(shí)，授人以智慧，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)還能使人懂得怎樣做人。數(shù)學(xué)教育具有重要的優(yōu)化人的個(gè)體品質(zhì)的價(jià)值，對(duì)大多數(shù)人來說這種隱性價(jià)值的影響更深入、更持久、更普遍。數(shù)學(xué)史涉及數(shù)學(xué)家、數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)、數(shù)學(xué)方法等多方面的內(nèi)容，都是進(jìn)行愛國主義教育的生動(dòng)素材。數(shù)學(xué)是辯證的輔助工具和表現(xiàn)形式，任何一個(gè)數(shù)學(xué)概念、判斷都有自身的內(nèi)在矛盾，都是運(yùn)動(dòng)、發(fā)展的，對(duì)立統(tǒng)一的，從量變到質(zhì)變的，普遍聯(lián)系的。通過數(shù)學(xué)教育使人能運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)去看待世界、去認(rèn)識(shí)自然，有助于學(xué)生逐步形成科學(xué)的世界觀和方法論。數(shù)學(xué)是一門論證科學(xué)，崇尚實(shí)事求事的精神，尊重事實(shí)、以理服人；崇尚獨(dú)立思考、追求真理。數(shù)學(xué)教育使他們養(yǎng)成實(shí)事求是積極創(chuàng)新不懈追求的科學(xué)態(tài)度。數(shù)學(xué)也是一門精確科學(xué)，在數(shù)學(xué)中，差一個(gè)符號(hào)、少一個(gè)標(biāo)點(diǎn)，是不合邏輯的。粗枝大葉、敷衍塞責(zé)，都是與數(shù)學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性格格不入的，虛偽更是與數(shù)學(xué)無緣。數(shù)學(xué)教育使人養(yǎng)成思路清晰、條理分明、落筆有據(jù)、言之有理的嚴(yán)謹(jǐn)品質(zhì)，養(yǎng)成誠實(shí)認(rèn)真、一絲不茍的作風(fēng)和習(xí)慣。數(shù)學(xué)更是邏輯性很強(qiáng)的抽象科學(xué)。學(xué)習(xí)和鉆研數(shù)學(xué)，必定會(huì)使人懂得腳踏實(shí)地的重要性。那種投機(jī)取巧、油腔滑調(diào)、不干實(shí)事的人是很難有所造詣的。

第二、凈化心靈，使情感和諧。數(shù)學(xué)科學(xué)給人以美的熏陶，數(shù)學(xué)的研究對(duì)象是客觀現(xiàn)實(shí)的空間形式和數(shù)量關(guān)系，是一門真真實(shí)實(shí)的科學(xué)，而真與美從來都是統(tǒng)一的，數(shù)學(xué)就是這樣一門既美又真的科學(xué)，給人以一種美的感受和力量。正象英國數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家羅素所說的，數(shù)學(xué)，如果正確地看它，不但擁有真理，而且擁有至高的美。數(shù)學(xué)是藝術(shù)，是美的化身。數(shù)學(xué)語言的簡練，數(shù)學(xué)思維的靈巧，數(shù)與形的融合，數(shù)學(xué)圖形的對(duì)稱，無不展示了數(shù)學(xué)的美。數(shù)學(xué)教育正是通過展示數(shù)學(xué)的理論美、語言美、方法美、規(guī)律美、思維美，揭示其豐富的思維內(nèi)涵和美學(xué)價(jià)值，使學(xué)生從中獲得美的享受，塑造著人們的心靈，在美的欣賞中得到積極的情緒體驗(yàn)，產(chǎn)生熱愛數(shù)學(xué)的情感，激發(fā)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的情愫，激發(fā)創(chuàng)造性勞動(dòng)的巨大力量。因此數(shù)學(xué)教育既能讓學(xué)生體驗(yàn)數(shù)學(xué)中美的神韻，也能讓學(xué)生的情操得到美的熏陶；既可以誘發(fā)出學(xué)生非智力因素，又可以誘發(fā)學(xué)生無限的創(chuàng)造力。

第三、塑造人格，使意志和諧?，F(xiàn)代社會(huì)多變化、快節(jié)奏，要求人們要有樂觀向上，積極進(jìn)取的精神，能經(jīng)受挫折，具有耐心與恒心等良好的心理素質(zhì)。數(shù)學(xué)是發(fā)展的，其歷程又是艱難曲折的。數(shù)學(xué)的抽象性使得數(shù)學(xué)問題的解決經(jīng)常伴隨著困難，數(shù)學(xué)的問題解決過程，是一個(gè)嘗試失敗、反思、否定、批判的探索過程，會(huì)使人體驗(yàn)挫折和失敗。而這正是磨煉意志，提高耐挫力的時(shí)機(jī)。數(shù)學(xué)教育可以培養(yǎng)人堅(jiān)韌不拔百折不撓的意志，勇于探索，敢于冒險(xiǎn)的精神，可以循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生的毅力、自尊心和自信心，塑造完整的人格。

人的和諧發(fā)展離不開數(shù)學(xué)教育，數(shù)學(xué)可以使人更富有，并且可以使人更聰明，更高尚。尤其是，現(xiàn)代社會(huì)的人，若不接受數(shù)學(xué)教育，則不可能成為一個(gè)完整的人。自古以來，凡是有所成就的人都要接受程度不同的數(shù)學(xué)教育；歷數(shù)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，他們都有較高的數(shù)學(xué)造詣、數(shù)學(xué)修養(yǎng)和數(shù)學(xué)精神；特別是諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)獲得者有一半以上都是數(shù)學(xué)家。另外數(shù)學(xué)成績優(yōu)秀、數(shù)學(xué)能力突出的學(xué)生，在其他學(xué)科的學(xué)習(xí)上也更容易出類拔萃；還有，在我們工作生活中，領(lǐng)導(dǎo)者、管理者等，如果他們對(duì)數(shù)學(xué)的理解和處理能力強(qiáng)，邏輯推理能力強(qiáng)，那么他們也容易大膽創(chuàng)新地開展工作。

四、如何實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育的和諧作用

21世紀(jì)的數(shù)學(xué)教育從傳統(tǒng)的、狹隘的數(shù)學(xué)教育現(xiàn)狀的桎梏中解放出來，獲得一種對(duì)自身的超越，這種超越體現(xiàn)了新時(shí)代數(shù)學(xué)教育的本質(zhì)特征，也昭示了數(shù)學(xué)教育更為高遠(yuǎn)的價(jià)值取向：數(shù)學(xué)教育致力于人的全面、和諧、持續(xù)的發(fā)展。

1、建構(gòu)正確的數(shù)學(xué)觀和數(shù)學(xué)教育價(jià)值觀。

數(shù)學(xué)教育為了實(shí)現(xiàn)人的和諧發(fā)展，相應(yīng)的數(shù)學(xué)觀和數(shù)學(xué)教育觀念的變革是十分必要的。對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科性質(zhì)重新定位是最基本的轉(zhuǎn)變。單純地把視數(shù)學(xué)為自然科學(xué)的典范，忽視數(shù)學(xué)的其它價(jià)值，就會(huì)造成數(shù)學(xué)教育的諸多負(fù)面影響。數(shù)學(xué)是人類的一種文化，它的內(nèi)容、思想、方法和語言是現(xiàn)代文明的重要組成部分。樹立新的數(shù)學(xué)教育理念、新的人才觀，立足“全人”的教育。不僅要傳授數(shù)學(xué)知識(shí)、訓(xùn)練技能，還要培養(yǎng)能力、發(fā)展智力，同時(shí)要發(fā)展良好的個(gè)性品質(zhì)，智力與人格的全面協(xié)調(diào)發(fā)展。要培養(yǎng)學(xué)生良好的思想品德，正確的價(jià)值觀、世界觀、人生觀，理性的思維，健康的個(gè)性，致力于人的自然性、社會(huì)性和自主性的和諧健康發(fā)展。

2、關(guān)注人的主體地位，加強(qiáng)人的自主發(fā)展。

要實(shí)現(xiàn)人的全面、和諧、持續(xù)的發(fā)展，得為人的自主發(fā)展創(chuàng)造條件，而人的自主發(fā)展是建立在人的主體性地位得到充分尊重的基礎(chǔ)上的，長期以來我們對(duì)學(xué)生的主體性地位重視不夠。常把學(xué)生作為教育的客體，忽視了學(xué)生主體性的培養(yǎng)和發(fā)展。正確處理好數(shù)學(xué)與人、教育者與受教育者的關(guān)系，加強(qiáng)學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的主體地位, 尊重學(xué)生的人格。在數(shù)學(xué)的規(guī)范性、嚴(yán)格性與學(xué)生的主體性之間尋找融合點(diǎn)，關(guān)注學(xué)生的興趣與需要，促進(jìn)學(xué)生自主發(fā)展，這是數(shù)學(xué)教育在新世紀(jì)發(fā)展的必然，也是數(shù)學(xué)教育實(shí)現(xiàn)人的發(fā)展的前提。

3、關(guān)注人的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。

數(shù)學(xué)應(yīng)該是屬于所有人的，但是人與人之間的差別很大，每個(gè)人有不同的數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)世界，不同的人需要不同的數(shù)學(xué)。因此數(shù)學(xué)教育應(yīng)面向全體學(xué)生，因材施教，要從學(xué)生現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知特點(diǎn)、認(rèn)知發(fā)展水平與需求出發(fā)，為不同的人提供數(shù)學(xué)修養(yǎng)，擴(kuò)展每個(gè)人的“數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)”。人人學(xué)有價(jià)值的數(shù)學(xué)，人人都能獲得必需的數(shù)學(xué)，不同的人在數(shù)學(xué)上得到不同的提高和發(fā)展。不求人人高分，但求人人成功。加強(qiáng)數(shù)學(xué)化教學(xué)，建立數(shù)學(xué)是“源于生活、寓于生活、用于生活”的正確數(shù)學(xué)觀。加強(qiáng)問題解決教學(xué)，從現(xiàn)實(shí)中的問題到數(shù)學(xué)問題，從具體問題到抽象問題，從特殊關(guān)系到一般規(guī)則，逐步讓學(xué)生通過自己的發(fā)現(xiàn)去習(xí)得數(shù)學(xué)、獲得新知。學(xué)生積極地投身問題情景問題模型的解決中，凸現(xiàn)問題解決的過程，促使他們在自主探索的過程中真正理解和掌握基本的數(shù)學(xué)知識(shí)技能、數(shù)學(xué)思想和方法，提高思維水平，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

4、關(guān)注人的情感體驗(yàn)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)美育滲透。

每個(gè)人在社會(huì)生活中都有對(duì)成功的渴望和需求。成功會(huì)產(chǎn)生快樂的情緒，增強(qiáng)自信心和自我效能感。因此，數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)注意盡可能給每個(gè)學(xué)生以成功的體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，興趣與成功是聯(lián)系在一起的。濃厚的興趣又是與美感相聯(lián)系的，數(shù)學(xué)是一門充滿美的科學(xué)，在教學(xué)中充分挖掘數(shù)學(xué)的簡潔美、對(duì)稱美、和諧美、奇異美等，從美的角度去感悟數(shù)學(xué)，理解和變通數(shù)學(xué)知識(shí)，使學(xué)生在審美的愉悅中激起興趣，產(chǎn)生豐富想象，陶冶情操。

5、關(guān)注人的右腦開發(fā)，加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)。

新的時(shí)代，數(shù)學(xué)教育的目的是數(shù)學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，核心是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。右腦具有形象性、非邏輯性，是靈感、直覺、想象等創(chuàng)造性思想火花閃現(xiàn)的地方。創(chuàng)造力培養(yǎng)的主要途徑之一就是加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的教學(xué)。數(shù)學(xué)思想方法產(chǎn)生于數(shù)學(xué)知識(shí)，是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)，是從某些具體的數(shù)學(xué)內(nèi)容和對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)過程中提煉并形式化的數(shù)學(xué)觀點(diǎn)。在傳授數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)必須重視歸納、類比、聯(lián)想等數(shù)學(xué)方法的訓(xùn)練，重視非形式化內(nèi)容及數(shù)學(xué)思想實(shí)質(zhì)的教學(xué)。注重邏輯訓(xùn)練和直覺訓(xùn)練的數(shù)學(xué)教育有利于創(chuàng)造性人才的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)人的全面發(fā)展。數(shù)學(xué)思想方法比形式化的數(shù)學(xué)知識(shí)更為重要，正如日本數(shù)學(xué)教育家米山國藏所指出：“作為知識(shí)的數(shù)學(xué)，（學(xué)生）出校門不到兩年就記忘了，惟有深刻銘記在頭腦中的數(shù)學(xué)精神、數(shù)學(xué)思想、研究方法和著眼點(diǎn)等，這些卻隨時(shí)隨地發(fā)生作用，使他們終生受益?！?因此成功的數(shù)學(xué)教育，應(yīng)當(dāng)是數(shù)學(xué)的精神、思想方法深深地永遠(yuǎn)地銘刻在學(xué)生的頭腦里，長久地活躍于他們?nèi)粘５墓ぷ魃钪?，使人受益終生。

【參考文獻(xiàn)】

1、張春新，現(xiàn)代心理學(xué)[M]上海：上海人民出版社，1994-475

2、楊高全，數(shù)學(xué)教育與人的發(fā)展[J]湖南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)報(bào),2006(2)

3、張楚廷，數(shù)學(xué)文化[M]北京：高等教育出版社,1999