化學(xué)專業(yè)是干什么的(化學(xué)專業(yè)指的是什么)

受訪者來(lái)自北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院，來(lái)這里是為了給想申請(qǐng)化學(xué)專業(yè)的同學(xué)寫一篇本科化學(xué)專業(yè)的介紹。

關(guān)于化學(xué)

“什么是化學(xué)？”

有的同學(xué)可能聽(tīng)過(guò)一個(gè)笑話：生物是應(yīng)用化學(xué)，化學(xué)是應(yīng)用物理，物理是應(yīng)用數(shù)學(xué)。雖然這只是一個(gè)還原論的玩笑，但它確實(shí)提醒我們深入思考其中的關(guān)系：數(shù)學(xué)和自然科學(xué)有什么區(qū)別？一個(gè)人能從一個(gè)人的角度來(lái)研究另一個(gè)人嗎？

在每個(gè)尺度上，都有適合該尺度的最佳描述系統(tǒng)。所有的化學(xué)現(xiàn)象確實(shí)都可以用物理學(xué)來(lái)解釋，但解釋的成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的科技水平。在微觀尺度上，薛定諤方程可以精確求解氫原子的波函數(shù)；然而，即使是帶有一個(gè)額外電子的氦原子也無(wú)法精確解析，更不用說(shuō)各種多原子分子了。量子化學(xué)確實(shí)發(fā)展了各種近似計(jì)算方法，但對(duì)于宏觀系統(tǒng)中阿伏加德羅常數(shù)量級(jí)的分子數(shù)量，呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了全人類的計(jì)算能力。

在宏觀層面以下和微觀層面以上之間，化學(xué)是這個(gè)尺度的語(yǔ)言。在高中甚至大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)時(shí)，很多學(xué)生都有類似的疑惑：為什么化學(xué)充滿了特例？正是因?yàn)榛瘜W(xué)中研究的每一種元素都是像“特例”一樣獨(dú)特的存在；通過(guò)數(shù)千年的實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們探索了每種元素的規(guī)律，輔以數(shù)學(xué)模型，逐漸構(gòu)建了化學(xué)的世界?？颇俊?/p>

本科課程介紹

不同學(xué)校本科化學(xué)專業(yè)培養(yǎng)項(xiàng)目的課程大體相同。

一年級(jí)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生首先接觸化學(xué)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)（普通化學(xué)課程）；同時(shí)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，作為專業(yè)課程的必備知識(shí)。前三年，課程從化學(xué)一級(jí)學(xué)科向下延伸，逐步為各二級(jí)學(xué)科提供理論和部分實(shí)驗(yàn)課程；每個(gè)學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣選擇學(xué)科細(xì)分或難度。高級(jí)選修課。

此外，學(xué)校一般開(kāi)設(shè)英語(yǔ)、體育、政治等公共必修課，以及全校各專業(yè)的通識(shí)選修課。

畢業(yè)前的大四，時(shí)間主要分配在科學(xué)研究而不是課程上。本科生通常需要在實(shí)驗(yàn)室完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。這方面的詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)后面的實(shí)驗(yàn)與科學(xué)研究部分。

以下是各專業(yè)課程的詳細(xì)介紹：

基礎(chǔ)專業(yè)課

通常在大一完成，包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)。這些課程是后續(xù)深入學(xué)習(xí)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。另一方面，他們還構(gòu)建了自然科學(xué)的整體知識(shí)框架。

其中，非化學(xué)課程包括高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、普通物理、計(jì)算概論等?；瘜W(xué)課程包括普通化學(xué)原理和普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)。這兩門課程可以看作是從高中化學(xué)的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)出發(fā)，將其中的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，并加以延伸，成為本學(xué)科知識(shí)體系的基石。作為每門實(shí)驗(yàn)課程的前奏，大一通常都會(huì)有化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)課程。

此外，此類課程通常涵蓋了物理、生物、材料、計(jì)算機(jī)、環(huán)境等鄰近學(xué)科的一些專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，因此想要轉(zhuǎn)專業(yè)的學(xué)生在這一年里會(huì)有更多的選擇和思考時(shí)間。

核心專業(yè)課

通常是大三第二學(xué)期到第一學(xué)期的必修課。根據(jù)不同學(xué)校的教學(xué)計(jì)劃可能會(huì)有差異。如果有閑余能力，可以選擇提前學(xué)習(xí)。這些課程包括理論課和實(shí)驗(yàn)課，教授化學(xué)下各二級(jí)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，如有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)等。每個(gè)研究方向或多或少都是綜合性的。應(yīng)該掌握的知識(shí)。

在這個(gè)階段，學(xué)生將逐漸更全面地了解化學(xué)的各個(gè)方向，并據(jù)此確定后續(xù)課程和科學(xué)研究的方向。

細(xì)分專業(yè)課

通常是本科后半段的選修課，包括各個(gè)二級(jí)學(xué)科或其他專業(yè)，或二級(jí)學(xué)科下的細(xì)分專業(yè)的高級(jí)知識(shí)。您選修哪些課程取決于您的興趣和方向。其中化學(xué)課程難度較大，更接近科學(xué)研究，因此不同院校根據(jù)研究重點(diǎn)和師資的不同，開(kāi)設(shè)的課程可能會(huì)有很大差異。以我就讀的北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院培訓(xùn)項(xiàng)目中的課程為例：

高級(jí)知識(shí)類：中級(jí)有機(jī)化學(xué)、中級(jí)無(wú)機(jī)化學(xué)、中級(jí)物理化學(xué)、中級(jí)結(jié)構(gòu)化學(xué)及其實(shí)驗(yàn)課程；

細(xì)分學(xué)科類別：有機(jī)金屬化學(xué)、立體化學(xué)、有機(jī)光譜分析、物理有機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)、儀器分析、色譜分析、分子光譜、量子化學(xué)、化工原理、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、高分子化學(xué)、電化學(xué)、界面化學(xué)、膠體化學(xué)、催化化學(xué)、納米化學(xué)、放射化學(xué)等；

其他專業(yè)類別：數(shù)學(xué)方法、量子力學(xué)、固體物理、分子生物學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等。

實(shí)驗(yàn)與科研

實(shí)驗(yàn)安全

俗話說(shuō)，化學(xué)就是嘗試，化學(xué)專業(yè)的大部分方向都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。與其他專業(yè)相比，化學(xué)可能不是課程最多的專業(yè)；但由于實(shí)驗(yàn)課程的存在，化學(xué)專業(yè)的學(xué)時(shí)略高于大多數(shù)理工科專業(yè)。以北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院為例，前三年共有十門左右的必修或選修實(shí)驗(yàn)課程，每周一到三天，每次5-8小時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程；每門課程都要求寫一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。對(duì)于從中學(xué)開(kāi)始就對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生來(lái)說(shuō)，可能會(huì)在玩的過(guò)程中享受其中；但沒(méi)接觸過(guò)的同學(xué)在選擇專業(yè)時(shí)可能需要做好心理準(zhǔn)備。

不可否認(rèn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)確實(shí)是危險(xiǎn)的。近十年來(lái)，國(guó)內(nèi)高校每年都會(huì)發(fā)生一兩起大規(guī)模化學(xué)實(shí)驗(yàn)事故。但詳細(xì)分析原因發(fā)現(xiàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室事故幾乎都是由于操作嚴(yán)重不規(guī)范造成的，如使用高度易燃物質(zhì)時(shí)未穿防火實(shí)驗(yàn)服、高壓設(shè)備不按規(guī)范操作、活性金屬粉末等。隨意堆放、強(qiáng)氧化劑和大量還原劑混入等現(xiàn)象應(yīng)完全避免。

不同類型的實(shí)驗(yàn)具有不同的風(fēng)險(xiǎn)，因此將采取相應(yīng)的措施來(lái)確保安全的工作環(huán)境。各種揮發(fā)性有機(jī)化合物是有機(jī)等實(shí)驗(yàn)室常用的，具有一定的毒性，因此每個(gè)實(shí)驗(yàn)站都配備了通風(fēng)柜，以保證蒸汽不會(huì)逸入室內(nèi)。放射化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的要求更加嚴(yán)格。放射性作業(yè)區(qū)域的劑量檢測(cè)設(shè)備能夠確保盡快發(fā)現(xiàn)隱患，并定期組織實(shí)驗(yàn)室成員進(jìn)行身體檢查。大多數(shù)無(wú)機(jī)、儀器分析、生物等實(shí)驗(yàn)室都相對(duì)安全。

退一步講，對(duì)于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有必要考慮那么多。本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮實(shí)驗(yàn)安全，盡可能避免有害物質(zhì)的使用和操作，用更安全的替代方案完成教學(xué)目的。畢竟，很多學(xué)生都是第一次接觸實(shí)驗(yàn)。因此，在申請(qǐng)專業(yè)方面，建議學(xué)生以專業(yè)興趣、課程難度、畢業(yè)去向等作為主要考慮因素，不要擔(dān)心“本科生做化學(xué)實(shí)驗(yàn)是否危險(xiǎn)”。

本科生科研

大多數(shù)學(xué)校的化學(xué)專業(yè)要求學(xué)生在高年級(jí)加入研究小組，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)并撰寫畢業(yè)論文。