化学理论与实验关系的探讨

作者：胡定熠

目前，在化学界对理论与实验关系的讨论由来已久，有些强调理论，有些强调实验。这些观点都具有片面性，不利于教学和科研，也不利于学科的全面发展。本文试图从化学发展史及其发展趋势的角度探讨一下化学理论与实验的关系及对化学教育的作用。

一、化学理论与化学实验的辩证关系

(一)从化学发展史看化学理论与实验1.近代化学。从人类利用火起是人类应用化学的萌芽。随着人类社会生活的发展，出现一些冶金技术和医药化学，也有一些代表性著作，但在古代、中古时代的化学以生产经验的积累、整理为主，未能成为科学，只是在17世纪后期到19世纪末，化学在大量实验的基础上建立起初步的理论，从而发展为实验科学。这段时间为近代化学发展史，化学以实验为主。近代化学奠基人波义耳、拉瓦锡、道尔顿等从不同的角度和方面阐述了化学理论与实验的关系。在他们的一生工作中与实验密不可分。波义耳认为:人之所能效力于世界，莫过于勤在试验上作功夫，他在大量化学实验的基础上提出了元素的定义，为研究物质的组成指出了明确的方向，从而使化学发展到一个新的阶段。化学由此被确立为科学(恩格斯语)。从波义耳、拉瓦锡、道尔顿等近代化学奠基人的工作中可以看出，在化学发展的近代史阶段，化学理论是对大量化学实验工作的总结和概括，其理论对新的实验给予了指导。其发展模式应是实验一理论一实验……，二者相互联系，交替式促进发展。在近代化学史阶段，化学以实验为主，是一门实验科学。2.现代化学。进入20世纪以来，随着工业生产的突飞猛进，化学理论与实验水平有了显著提高，随着化学动力学、化学热力学、化学统计热力学、量子化学等理论的建立、发展和完善，化学发展为一个新的更高阶段，即现代化学。在现代化学发展阶段，实验技术、手段等不断提高、更新。许多高新尖技术如无线电电子技术、真空技术、高能技术、高温技术、高压技术、激光技术、低温超导技术、计算机技术等被应用于化学实验中，人类对化学各个方面的认识得到了加强，固有的理论被完善和加强，新的理论被建立。现代化学的发展，距今已近百年。1916年相对论建立，1926年量子力学建立，改变了人类的时空观。现代化学基本理论逐步形成和建立。60年以后，借助计算机科学技术的进步，不仅量子化学、结构化学得到迅速发展和广泛应用，而且化学科学正在走向分子设计新方向。分子反应动力学以及态一态化学的发展，正在分子水平的微观程度上对化学科学的核心问题一化学反应的本质作深入的揭示。化学研究的范围已扩展到宇宙空间，人类社会、微观世界的各个领域，几乎无处没有化学，形成了众多的交叉边缘学科。从现代化学的发展史看，化学理论与化学实验的关系更为复杂，更为密切。人类从更精密、更准确的化学实验中建立起新的化学理论，而理论又反过来指导新的实验。实验与理论相结合，实验在检验理论的同时，又促使人们提出更新的理论。这一理论是对前一理论的补充、完善或者部分否定。现代化学发展阶段，理论与实验已不再如近代化学发展阶段交替式促进，其发展模式以如下方式进行:（图略）化学理论与实验的关系已是密不可分，二者是共同促进的过程。

(二)从21世纪化学的发展趋势看化学理论与实验21世纪将是化学科学全面发展的世纪。化学理论、实验和应用都将获得巨大成果。化学科学的发展，不仅将在更深层次揭示化学反应，物质结构与性能的关系，.72而且将在揭示和解决许多自然的、社会的、精神的实际问题如生命科学中的化学问题、环境中的化学问题、人类认识和思维的物质基础及其化学过程中发挥巨大作用和作出贡献。化学学科的发展，将在继续分化的同时，更重要的趋势是走向综合。一方面化学的四大学科无机、有机、分析、物化的内部在分化、综合、交叉、渗透发展中将模糊界限;另一方面化学将与物理学、生命科学、材料科学、环境科学、信息科学以及自然科学其它学科乃至人文和社会科学等众多学科相互交叉、渗透、融合和相互促进，形成更大的更多的综合趋势。化学科学的发明与创造被应用的周期将迅速缩短，化学与化工、材料、能源、环境、农业、军工等产业密切结合。化学理论的独立性将增强，实验技术会迅速提高。人们在大量实验的基础上建立起新的化学理论的同时，将利用更多更新的高精尖实验技术乃至人们自身的思维实验加以验证。实验与理论的关系将更加密不可分。

二、化学理论与实验的关系对教学的启示

(一)更新教育思想明确培养目标现代化学教育是一个向多样化、综合化、个性化、终身教育等立体发展的过程，应摈弃专业划分过窄、知识面分割过细的观念，摈弃单纯传授具体知识的观念，摈弃单一的教师讲学生听的教学方法，强调综合性和整体性的素质教育，强调分析、解决问题能力和创新精神的培养，强调发挥学生的积极性和主动性，强调双向式教学，使学生具有自我开拓和获得知识的能力。

(二)改革传统的课程设笠合理的课程设置，不仅能使学生清楚化学的基本概念和基本理论，而且更重要的是让学生懂得建立起这些概念和理论的科学的化学方法和思维方法，着重培养学生各方面能力和创新精神。1.重视化学史的教育对于从事化学教育的工作者来说，化学史知识不可缺少。化学史是古今中外化学家的奋斗史，通过化学教师形象生动的教学，必然会使学生受到辩证唯物主义和爱国主义精神的教育，明确化学理论与实验的辩证关系，不至于过份重视理论或过(武誉学院学报)1996年第2期份重视实验，从化学史学习中得到科学的思想和方法的启迪。国内外大学教育实践亦证明:最佳的专业教育并非单纯地教授一套固定的知识，而是要训练发展一套科学思想的构架。2.课程设置应强调实用技能教育应面向社会，即要培养学生具备科学研究的能力，又要适应工作需要，适应经济改革发展。在理论教学中，应于教材中补充沿此学科发展的前沿理论的内容，开拓学生的视野;在实验教学中，在传统经典的实验内容设置上应增设与人类生活密切相关的药物、染料、食品、涂料、有机和无机化工原料等有关的实验内容，使学生在学习理论和参与实验的过程中了解化学学科的广阔发展前景和应用前景，鼓励、引导学生多尝试、多进行探索性地科研活动，树立其成就感，激发学生的学习热情和求知欲。

(三)化学理论与实脸教学人员的配比现代化学理论与实验的迅速发展，要求从事化学的教育工作者对二者都十分精通是不现实的，也是不必要的。化学教育工作者只需对理论与实验这两个方面抓住其中一面，具备另一面必要的基础知识即可。但从事理论与实验教学人员的比例应适当，二者之一偏肥或偏瘦，都不利于学科的全面发展。只有二者比例协调，两方面工作人员密切合作，才能促进化学这门学科的迅速发展。