“2024特级教师开课啦”由上海市教育委员会、解放日报、上海图书馆主办，上海市特级教师特级校长联谊会、中共上海市教育卫生工作委员会新闻中心（上海教育电视台）承办，围绕学生、家长、教师在教育和成长中的焦点和热点问题展开，由特级教师、特级校长主讲，为学生健康、全面和快乐成长提供专业、权威的公益指导。
化学，作为研究物质组成、结构、性质、转化及其应用的科学，不仅揭示了自然界的奥秘，也深刻影响了人类社会的发展。“1米是常见的长度单位，但化学研究深入到纳米（10-9米 ）、皮米（10-12米）级别，化学研究涵盖了从宏观物质到微观粒子的广泛尺度。从日常接触的宏观物体，到细胞、原子，甚至更小的原子核和基本粒子，对微观世界的探索是化学的重要特征之一。”徐凯里从化学研究的尺度展开讲座。
化学特级教师徐凯里现场分享
当代科学家借助扫描隧道显微镜等先进仪器，能够直接观察到原子和分子的排列结构，从而更深入地理解物质的性质和行为。但在化学发展的初期，人类并没有先进仪器的帮助，如何通过逻辑来建立原子分子理论？“从波义耳提出元素的概念，到道尔顿提出原子论，再到阿伏伽德罗提出分子假说，化学家们以严谨的实验和缜密的推理，逐步构建了物质的微观模型，这一过程不仅体现了化学家们的卓越智慧，更彰显了化学逻辑中见微知著的精髓。”徐凯里说。
金刚石、石墨都是由碳原子构成，为何物理性质存在差异？肥皂遇到硬水时，为何去污效果会减弱？……在他看来，这些宏观现象的背后，都隐藏着微观世界的奥秘。通过理解原子和分子的排列结构，不仅能够解释物质的性质和行为，还能预测和设计出新的材料。“从微观到宏观的跨越，拓宽了我们的认知边界，提供了更精确、有效的手段来研究和应用化学知识。”
在化学的世界里，宏观现象与微观机制之间存在着紧密而微妙的联系。徐凯里深入剖析了可逆反应、化学平衡和溶解平衡等概念，揭示了化学变化中各种因素之间的相互制约和相互依存关系。这些平衡状态的存在，使得化学变化既具有明确的方向性，又展现出一定的可逆性，这种相反相成的思想，揭示了化学变化的复杂性，也提供了调控化学变化的有效策略。
他与听众探讨了化学变化的方向性和熵增原理。无论是水往低处流、墨水扩散等自然现象，还是人体衰老、热量传递等生命过程，都遵循能量降低和混乱度增加的趋势。“通过注入外力或调整条件，我们可以在一定程度上实现熵减的效果，从而延缓或逆转某些不利的变化。这种对化学变化的调控和优化，正是化学应用的重要方向之一，抵抗熵增更是人生应有的积极态度。”
“化学是一门严谨的科学，更是一门充满智慧和哲理的学科。化学的逻辑既体现在从微观到宏观的跨越中，也体现在相反相成的思想中，帮助我们揭示物质的本质和变化规律，还为我们提供调控和优化化学变化的有效手段。”
现场，徐凯里还演示了有关使用肥皂水去除油污的实验，引导听众从微观角度认识生活中的现象，激发好奇心，根据有限的条件，通过改造微观结构，从而开发出适应性更广、功能性更好的清洁剂。
现场实验演示
人们常说：学好数理化，走遍天下都不怕。怎样学好化学，激发创新精神？徐凯里强调，一是保持对事物的好奇心，二是多读些科普类书籍。展望未来，随着科学技术的不断进步和跨学科研究的深入发展，化学逻辑将在更多领域展现出其独特的价值。“在学化学的过程中打下很好的基础，学会思维和方法，不靠‘死记硬背’，将创新建立在扎实的学科基础上，把知识点串成网络，对学习物理、生物等其他学科同样受用，与创新人才培养理念也是一致的。”徐凯里说。
来源：解放日报·上观新闻 作者：许沁图片：主办方提供
编辑：马晓敏
