高松：欢迎大家参加今天的“化学教育”论坛。在整个自然科学领域，化学都是重要的基础学科之一，但在我们的教育体系中，它的基础性地位似乎还没有得到充分的认识。如果我们将自然科学大致划分为生命科学和物质科学两大类，那么化学同时是这二者的基础。物理和化学共同构成物质科学（physical science）的基础，但是人们常常把物质科学等同于物理，时常会忽视化学在其中的地位。

李亚栋：我们对化学的重视程度远远不及物理。在高考中，报考大部分理工科专业都要求考物理，但许多专业不要求考化学。在大学教育中，理工科学生基本都要学习大学物理，但许多专业却不要求学习大学化学。事实上，对于目前许多重要的科研领域——双碳、芯片、新材料、生物医药等等——制约学科发展的常常不是物理，而是化学。在工业生产等领域，我们的从业人员也常常缺乏化学常识，不了解爆炸物和危险品，造成了很多安全隐患。

高松：在社会上，许多人一谈到化学就想到环境污染、安全事故，以至于在本科和研究生的招生中，许多学生会因为这些顾虑而不选择化学专业。但是实际上，只有学好化学、做好化学研究，推动绿色化学发展，才能解决这些问题，推动社会经济可持续发展。我们需要把这种理念传达给青少年和社会大众，鼓励更多青年学子走进化学。

席振峰：我们应该告诉学生、家长和社会，污染和安全问题常常不是化学化工的问题，而是人的问题，是我们在管理和实施过程中没能做到位，才会发生的问题。

李亚栋：目前化学专业的招生分数线常常并不高，我认为我们需要抬高化学招生的门槛，要求学生的化学以及物理、数学分数都足够高，或者在化学竞赛中取得很好的成绩才能进入化学专业学习，这样才能使学生们形成“化学很重要”的认识，而不是把化学专业当作是保底的备选。

高松：在当前各学科交叉融合的大背景下，化学处在一个承上启下，连接各学科的交叉点上，它与生命科学、信息科学、材料科学等各个学科都有密切的联系。所以我们常说，化学也是一门中心学科。

席振峰：近年来，人工智能、机器人等技术快速发展，使化学研究的整个过程变得更加自动化和智能化。作为中心学科，化学应该更主动地去接触这些新技术，寻求交叉融合，甚至是研究范式的变化。

郑兰荪：人工智能等技术与化学化工的结合非常迅猛，除科研领域外，化工生产中的自动化控制程度也已经非常高。而且我注意到，许多年轻学生对这种结合很感兴趣，而且也很有天赋。从教育的角度，我们应该努力为这些学生提供发展的平台。比如，教育部化学教学指导委员会在考虑设立一个新的专业，把人工智能与化学化工结合起来，当然这其中的细节还需要更多的研讨。

提到专业设置和课程体系改革，这其实是化学教育领域的一个老问题，许多学校都做过不同的尝试。有些尝试做宽口径、大学科的培养，在低年级不细分专业。而在化学专业内部，课程体系也一直不够完善，许多主要课程之间有相互重叠的现象，比如无机化学、物理化学、结构化学之间都有重叠。厦门大学这几年在尝试做比较大的改革，在实验班中把原有的化学课程体系全部打散，重新整理成若干个模块进行教学。我认为改革当然是值得鼓励的，但是由于课程体系的改革会直接影响到学生们的学习效果，所以也必须要慎重。

裴坚：目前高等化学教育体系中，课程设置很多，但是课程系统性不足，而且课程之间存在内容重叠，每门课的深入程度往往不够，学生们能从一门课程中学到的东西常常不是很多。

郑兰荪：这个问题确实存在，因为随着化学学科的发展，我们总是想把更多新的内容加入到培养方案中去。但是加入新的内容，就需要同时缩减旧的内容，这就导致许多课程的课时在减少。

另外，关于课程体系设置，我认为各个高校之间不应该统一，而是应该按照各自的特点和层次，去进行组织和创新。

李彦：课程体系确实应该细化。比如从2020年开始，各个学校都开始招收强基计划的学生，进行本科和研究生连续培养。对于这些特殊计划招收的学生，我们也应该单独制定课程体系，以达到更好的效果。

郑兰荪：长期以来，我们的化学教材是跟不上学科发展的，教材中的知识都是几十、上百年前的发现，而最近二三十年的最新进展都还没有进入教材，只能靠教师在教学中进行补充。现在，教学指导委员会和许多高校都鼓励老师们去编写新教材，但是实施起来仍然有很多困难。不过近年来也有好的趋势，比如裴坚老师参与编写了很好的有机化学教材，起了很好的示范作用。

裴坚：在编写《基础有机化学》教材的过程中，我负责下册，就花了三年的时间。这期间需要查找很多资料、更新相关知识、付出很多的努力。这就意味着，建设优秀教材需要花费大量的时间。如果要实现每两三年就更新一次，把最新的进展纳入进来，还需要更多的人力和物力投入。因此，教材的建设真的是一件值得认真考虑的事情。

高松：最近两年，我在组织一些老师将美国哈佛大学James Anderson等人编写的一本大学化学通识课教材翻译成中文。这本教材编写得很有特点，在结构上注重问题导向，将化学的基础知识和前沿进展与现实的全球能源环境等问题结合起来，这样就能比较好地激发学生对化学学科和相关研究的兴趣。我们自己也应该真正花心思、花精力去编写精品教材，而不只是东抄西抄、应付了事。

裴坚：还有一个问题是，我们的高中和大学化学教材是脱节的。以有机化学课程为例，高中和大学讲授的内容和体系基本上没有相互衔接，而且还存在较多的矛盾之处。此外，高中和大学的教师都不知道对方在讲授哪些内容。这就势必会影响学生对相关知识的学习和理解，甚至兴趣。

郑兰荪：除了与高中阶段的衔接，目前的大学化学教育与学生毕业后的实际需求之间也没有很好的衔接。如果学生毕业后从事科研，他们需要对各种科研仪器有更多的接触和了解；而如果学生毕业后进入化工企业工作——我们教学指导委员会做过一次调查，许多进入企业的毕业生都反应，他们欠缺化工自动控制等方面的知识。

李亚栋：关于教材我还有一个建议，我们有没有可能组织全国的相关教师，为非化学专业的本科生编写一套通用的化学教材？这本教材可以涵盖化学原理、物理化学、有机化学、结构化学等主要课程中的核心内容，让各专业的学生用几个学期的时间，对整个化学学科的关键脉络和主要知识形成较为清晰和深入的理解，为他们从事各个领域的研究和工作提供必需的化学基础。如果能够实现，这套书也可以成为各专业研究生考试的范本，同时为中学生提供参考。

郑兰荪：其实这件事情是我们过去十几年一直想做的，但是难点在于很难找到一批水平足够高、又愿意为编写这套教材付出时间和经历的教师。也许我们可以请临近退休或者已经退休的优秀教师参与进来，再努力推动这件事情。

席振峰：化学是一门实验科学，但是在我们的化学教育中，特别是在中学阶段，培养学生动手能力的实验教学环节相对较少。近两年受疫情影响，实验教学更加难以开展，虽然出现了“计算机仿真模拟实验”这样的新型教学方法，但是这与让学生真正动手之间还是有很大的差异。

郑兰荪：现在的中学教学有一种“理科文科化”的趋势，考虑到成本、安全等问题，中学的化学实验课越来越少，也越来越简化，并且更多的以示范性实验为主，缺少让学生动手的环节。仿真模拟实验当然也无法取代真正的实验教学。

此外，我和北大郑俊荣老师等近几年在做一件事，我们希望在保留基本功能的前提下，把一些比较大型的化学科研仪器进行简化，降低它们的性能和成本，将它们做成能应用于本科生教学的实验教学仪器。我们希望在使用中，学生们不只可以看清这些仪器的内部结构、了解它们的运行原理，也可以自己动手去搭建和使用仪器，甚至是进行仪器拆装。我们希望学生们可以把这些教学仪器当成是“大号的玩具”，在“玩耍”中提升动手能力，也培养对化学研究的兴趣。

前几年，郑俊荣老师已经将拉曼光谱仪做成了这样的教学仪器，我们厦门大学也将质谱仪做成了教学仪器。我希望今后扫描隧道显微镜、电子显微镜、核磁共振仪、X射线衍射仪等等也都可以被做成教学仪器。这其中当然有许多困难，需要与仪器厂商合作，协调成本与效益。不过我相信，这样的仪器在未来是会有市场的，国内甚至国外的许多高校都会有相应的需求。

李彦：动手能力的培养对于中国学生尤其重要。现在的很多学生从小就几乎不需要动手，在家里连碗都不洗，所以当他们需要在科研和工作中去操作仪器的时候，常常会不敢动手，更难以进行灵活的操作和拓展应用。所以，在大学里通过教学仪器和实验课程去训练他们的动手能力，是特别重要的。

郑兰荪：另一个重要的问题是，我们的课堂教学质量还有待提高。特别是在近几年，受疫情影响，一些课程只能以网课的形式进行，而网课的教学效果其实相当不好。

裴坚：从我个人的感受看，网课的效果应该没有达到预期。课堂教学是一个学生与老师互动的过程，课下师生之间的交流也很重要。而网络教学无法充分完成这样带有感情色彩的互动和交流。它可能可以作为一种辅助方法，但不应成为主流。

此外，即便不提网课的因素，我们的学生在学完一门课程之后，能够获得的提升也并不够。他们很多时候是和高中时一样，只是了解了相关的知识点，能够应付考试，而没有真正拓展自己的理解能力和阅读能力，拓宽自身的知识边界。我想对于大学教育来讲，这样的教学是并不够的。

高松：从宏观来看，化学教育不仅仅是要传授化学知识和技能，也要为达到教育的最终目的而做出贡献，要实现“育人”的功能，培养学生的自我学习能力、独立思考能力、实践动手能力等等。有一项发表于Nature Human Behavior的调查显示，在经过四年大学教育之后，中国学生的批判性思维能力反而下降了。这说明我们的教育至少在某些方面是失败的。

李彦：在化学课程中，我们可以从几个方面培养学生的综合能力。首先，可以提升学生简化和解决问题的能力。物理追求精确，但是化学不同，它常常需要处理更为复杂的体系，这就需要抓住关键因素并进行合理的近似处理和简化。在课堂上向学生传递这种思想，可以为他们在未来的科研和工作中去解决问题带来帮助。第二，提高学生的逻辑分析能力，让学生明白有因才有果，学会进行推理和分析，而不只是学会做题。第三是刚刚提到过的，可以在实验教学中提升学生的动手能力。第四，是可以通过布置团体作业等方式，来提升学生的合作与沟通的能力。这一点也是他们未来工作中的必备技能。

郑兰荪：没错。但是要达到这些目的，一个重要的前提是要有足够多、足够优秀的教师。我想在现代的化学教育中，一个好的教师需要具备三个方面的素质：一是要有一定的教学经验积累；二是要了解学科的前沿发展；三是要对教学工作感兴趣、有激情、愿意投入。

遗憾的是，虽然近些年我们的教师队伍扩张很快，但同时具备这些素质的教师并不多。在国内，顶尖高校里还有一些不错的教师，新老教师之间也有一定的传承机制；而在许多地方高校，许多青年教师刚刚入职，没有经过教学方面的训练和积累，就开始承担教学任务，他们的教学效果就难免参差不齐。之前，基金委曾经举办过几次“中西部教师培训班”，组织顶尖高校的教师去中西部学校交流，传授新的教学方法和理念，起到了一定的效果。在未来，还是需要继续开展类似这样的工作。

裴坚：近些年，优秀的教师不足，愿意认真研究如何做好化学教育的教师更少。我觉得或许可以恢复和完善高校的教研室体制，给老教师和年轻教师一个互相交流、探讨的平台，让他们能够聚在一起，共同研讨如何编写教材、如何改进我们的课程体系和课堂教学质量。

高松：我们今天的最后一个问题，来讨论一下化学专业的研究生培养。

李亚栋：近些年我国的研究生扩招规模很大，各个层次的高校都开始培养研究生，但是很多高校可能并没有那么多合格的导师，不具备培养真正的未来化学家的条件。所以不同的学校就应该有不同的研究生培养目标，部分高校可以以培养化学家和科研人才为目标，其他高校则可以是应用导向的，培养能够在工业界解决实际问题的人才。

郑兰荪：研究生扩招之后，一方面是需要不同高校发挥各自的特色、分层次培养。另一方面，我们招收的研究生新生的水平差距也很大，这就需要我们在研究生阶段进行调整，为一部分学生补足本科阶段的短板。

李彦：我还注意到，现在很多研究生做研究的兴趣并不高。许多学生很“佛系”，并没有很急切地想要去解决自己在科研工作中遇到的问题。面对这种学生，作为导师常常感到束手无策。

李亚栋：这其实和时代的发展有关。过去的研究生，做好博士课题、拿到博士学位后很可能能够在高校和科研机构拿到教职，但是现在这样的空位越来越少、竞争越来越激烈，许多学生感觉看不到希望，也就丧失了内动力。所以我们作为老师，需要结合每个学生的实际，帮助他们规划一个可以企及的目标，可能是成为科学家，也可能是去企业发展，或者从事交叉学科的研究，有了这个目标，学生才会去自发的努力，成长为合格的人才。

裴坚：没错，过去我们都是以培养科学家为目标去培养研究生，而现在的培养目标应该是多样化的，去培养能在各个岗位上发光发热的人才。

高松：感谢各位老师参加今天的讨论。也希望能有更多的化学教师和化学研究者关注和参与化学教育，为培养优秀的下一代化学人才做出努力。

本文是NSR Forum文章“How to encourage students in learning chemistry?”的中文版本。英文原文：https://doi.org/10.1093/nsr/nwac267‍