2006-2010年教育部高等学校化学类专业教学指导分委员会制订的《高等学校化学类专业指导性专业规范》^[1]和2013-2017年教育部高等学校化学类专业教学指导委员会(以下简称化学教指委)制订的《化学类专业教学质量国家标准》^[2]，是指导我国高校化学类专业设立、建设和评估的纲领性文件。这两个文件对化学类专业的人才培养目标、培养基本要求、教学基本内容等作出了明确规定。但由于受到格式和篇幅的限制，文件只给出了专业知识(包括理论教学基本内容和实验教学基本内容)的概略性要求。为了更好地指导高校教学，化学教指委近期又制订了更为详细的《化学类专业化学理论课程教学建议内容》^[3]。

上述3个文件虽然明确了教学基本内容，但对如何将这些内容按照一定的逻辑顺序组合成章节和课程并最终形成课程体系，只给出了指导性原则。这虽然给各高校构建各具特色的教学体系和教学内容，促进专业和学生的特色发展留下了充足空间，但由于化学学科内容庞杂，理论体系又不十分清晰，这种原则性、概略性的叙述也给各高校思考和规划教学带来一定的困难。虽然在2012年发布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍(2012年)》^[4]中，化学教指委给出了几种比较典型的核心课程设置和课程体系示例，但也未就如何将知识点划分到课程，以及采用不同课程体系时课程间的逻辑关系进行说明。不少高校都纷纷希望化学教指委组织一些有关课程教学内容和课程体系的讨论，给出一些建议，以帮助高校理清思路，做好教学的设计和落实。

本文试图在思考化学学科思维特色的基础上，讨论知识点的组合方式，并对课程体系建设提出一些看法。

化学是在原子、分子及分子以上层次研究物质及其变化过程的科学^{[1, 2]}。在化学家眼中，世界是物质的；物质是由原子、分子组成的；原子间通过化学键相互结合；原子和分子间通过化学键或者分子间作用力聚集成液体、固体等聚集态，以及原子簇、分子簇、分子聚集体等，进而形成介观乃至宏观的物质形态。物质具有特定的组成和结构，组成和结构是可以表征和表示的。

与物理学和生命科学等学科从宏观到微观(top-down)的学科发展趋势不同，化学从一开始就将研究重点放在了原子、分子层次，按照自下而上(bottom-up)的方式来研究和思考化学现象。即化学家总是试图从微观的原子、分子的结构和性质(分子图像)的角度来诠释物质的宏观性质、变化过程及其规律，体现出化学世界观和方法论的独特性和优势^[1]。

自1808年道尔顿(Dalton)发表《化学哲学新体系》以来，经过200余年的发展，现今的化学已经成为一个知识浩渺的庞大学科，虽然仍伴有经验的成分且学科的理论体系还不够系统完善，还不是能够用数学处理的完整意义上的科学，但其作为中心学科(central science)的地位已无法再被撼动。剩下的问题是如何使化学学科更加系统化，将零散、庞杂的化学知识呈现为系统、完整的知识框架，并藉此形成系统的学科思维模式。

化学知识的逻辑顺序主要有两个，一是按照学科发展脉络，二是按照学科思维脉络。所谓学科发展脉络就是从历史形成来看学科的顺序。从早期的化学著作如1808年道尔顿的《化学哲学新体系》、1860年康尼查罗(Cannizzaro)的《化学哲学教程提要》不难看出，早期化学是自然哲学的组成部分，是一个总论性的综合学科。但随着化学知识的不断丰富，原理方法的不断建立，化学学科呈现出分化发展的趋势，渐次产生了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学(含结构化学)和高分子化学等二级学科。目前在国内外比较盛行的“五大化学”学科体系和教学体系^[5]，实际上就是这种学科分化发展的结果。“五大化学”体系所形成的明确的二级学科疆界，导致了化学学科的割裂，使系统的化学学科思维难以形成。近年来，随着先进科学仪器方法、信息技术和计算化学的发展，使得从分子和量子角度认识反应本质被越来越多的合成化学家所接受，物理无机化学、物理有机化学、高分子物理化学等交叉学科的出现，体现出学科融合的趋势，使我们有可能再次沿着化学哲学的脉络来思考化学的学科发展和人才培养^[1]。

按照化学学科的世界观和方法论所体现的学科思维系统，可以将上述3个文件中规定的基本内容按表1的方式进行编排，形成“学科思维体系”。

表1显示，无机化学、有机化学和高分子化学这些以合成为基础的二级学科，其研究内容主要集中在3.1-3.3部分，即主要关注原子、分子的组成、结构和性质以及合成的方法，可以概括地称为“分子工程(molecular engineering)”。而理论化学部分则从3.1直到3.10，跨度巨大。

化学学科之所以成之为科学，得益于其庞大、坚实的理论体系。沿着化学理论所确立的思维模式来建构、思考和发展化学，是化学学科发展的必然要求，也是化学教育必须遵循的道路。

如图1所示，化学学科以数学、物理学为基础，以理论化学(包括分析的原理和方法)构成主干，而在理论指导下的合成化学则构成了学科粗壮的枝杈，最后交叉学科和化学应用则构成了繁茂的枝叶，体现出勃勃的生机。

按照先主干、后枝杈的方式组织知识，即可构建一种全新的课程体系，我们可以称之为“学科思维体系”。依据该体系开展教学，容易使学生形成系统连贯的学科知识框架，构建高阶思维模式，加深对合成化学的理解，能够更好地预测、设计和判断化学变化和过程，使合成化学从纯粹的经验中脱胎出来，在更高的水平上发展。表2是按照学科思维体系组织化学课程的方案。

考虑先修课程的需要，可以在第一-三学期开设微积分、线性代数、数理统计等高等数学内容；第二-三学期开设大学物理；第二-五学期开设理论化学，其中理论化学-1主要涵盖3.1-3.3的内容，相当于现在的结构化学内容；理论化学-2主要涵盖3.4-3.7的内容，相当于现行的物理化学内容，并对统计热力学提出了更高要求；理论化学-3涵盖3.1、3.3和3.8的部分内容，相当于分析化学的原理部分；理论化学-4涵盖了3.7部分内容，相当于化工基础部分。合成化学-1相当于无机化学部分；合成化学-2-3相当于有机化学和生物化学部分；合成化学-4相当于高分子化学部分。化学应用部分可以包含固体化学、结晶化学、中级无机化学、中级有机化学、电化学、催化化学、光化学、胶体化学等内容；交叉学科部分可以包括材料化学、能源化学、环境化学、药学等特色内容。基础实验-1-2包括基本操作和物理化学参数测定，基础实验-3-6主要包括无机化学、有机化学、高分子化学的合成及相关综合实验内容。

表2体系以理论化学作为统领，使学生首先建立系统的学科知识框架和思维模式，了解化学研究的基本思路、方法和手段，即先“授人以渔”，而后开展合成化学教学。在开设无机化学、有机化学和高分子化学的过程中，将教学内容从单纯关注反应物、反应条件和产物，提升到同时考虑反应的热力学、动力学、产物分离和纯化，组成、结构和性质研究等，使合成化学教学变得更加系统、深入、丰富和鲜活，在应用理论解释反应现象和规律的过程中，不断培养学生的思维能力，提升其创新能力。最后再将化学教学引向交叉学科，并与学科前沿和应用接轨。

从20世纪90年代中期开始，很多高校都对课程体系和教学内容进行了改革，并不约而同地采用了“理论先导体系”或者“物理化学先导体系”^[6-14]，这些体系与表1、表2所述“学科思维体系”类似，但又明显不同。

从教材建设看，南京大学的《化学原理》^[6]、复旦大学和华东理工大学的《物理化学》与本体系所要求的理论化学教学内容基本对应。现行的《有机化学》和《高分子化学》，特别是古练权等编写的《有机化学》与合成化学-2-4的内容和编排接近。存在较大问题的是无机化学教材。目前的无机化学教材有接近一半的篇幅与理论化学重复，体例上接近化学原理，但系统性和深入性不足，真正意义上的无机化学教材非常少见。由张青莲主编的18卷本《无机化学丛书》是一个适宜的补充。对实验教学而言，目前已有多套教材能够与表2安排较好地吻合，如孟长功和蔡炳新分别主编的《基础化学实验》。这表明，已有教材能够较好地支撑“学科思维体系”的实施。

类似“学科思维体系”的改革在一些高校出现过反复，在另外一些高校的实施效果也未达到预期。究其原因，主要问题在于师资和理念。由于我们的师资都是在“五大化学”体系下培养的，本身对化学学科的哲学体系和思维模式不够了解，学科知识受到二级学科的局限，这给“学科思维体系”教学带来困难。“学科思维体系”的长处必须由从事合成化学教学的教师将化学理论和思维模式引入到合成化学教学中方可发挥，这对讲授合成化学的教师无疑是一大挑战。这表明，虽然推进“学科思维体系”教学是建设特色培养方案^[15]，提高人才培养质量^[16]的必然要求，但其难度却不容小觑，需要渐进式地持续推进。之前已经探索并取得一定效果的“理论先导体系”可以作为从“五大化学体系”向“学科思维体系”的必要过渡。