Химия и химическо образование в началото на века: промяна на целите, методите и поколенията.
Юрий Александрович Устинюк – доктор на химическите науки, почетен професор на Московския държавен университет, ръководител на лабораторията по ЯМР на Химическия факултет на Московския държавен университет. Област на научни интереси: органометална и координационна химия, физико-органична химия, спектроскопия, катализа, проблеми на химическото образование.
Много авторитетни автори вече се изказаха в дискусията за това какво представляваше химичната наука като цяло и нейните отделни области в началото на века. Въпреки някои разлики в детайлите, общият тон на всички твърдения е очевидно мажорен. Изключителните постижения във всички основни области на химическите изследвания се празнуват единодушно. Всички експерти отбелязват изключително важната роля за постигането на тези успехи на новите и най-съвременни методи за изследване на структурата на материята и динамиката на химичните процеси. Също толкова единодушно е мнението за огромното влияние върху развитието на химията, което се случи пред очите ни през последните две десетилетия, общата и всепроникваща компютъризация на науката. Всички автори поддържат тезата за засилване на интердисциплинарното взаимодействие както на границите на химическите дисциплини, така и между всички природни и точни науки като цяло през този период. Значително повече са различията в прогнозите за бъдещето на химическата наука, в оценките за основните тенденции в нейното развитие за близко и далечно бъдеще. Но и тук преобладава оптимистичното настроение. Всички са съгласни, че прогресът ще продължи с ускорени темпове, въпреки че някои автори не очакват в близко бъдеще нови фундаментални открития в химията, сравними по значимост с откритията от началото и средата на миналия век /1/.
Няма съмнение, че научната химическа общност има с какво да се гордее.
Очевидно е, че през миналия век химията не само заема централно място в естествознанието, но и създава нова основа за материалната култура на съвременната цивилизация. Ясно е, че тази критична роля ще продължи и в близко бъдеще. Следователно, както изглежда на пръв поглед, няма особени причини да се съмняваме в светлото бъдеще на нашата наука. Не се ли смущавате обаче, скъпи колеги, от факта, че в стройния хор, който днес възхвалява химията и химиците, явно липсват отрезвяващи гласове на „контравосите“. По мое мнение, противоположниците формират важна, макар и не многобройна, част от всяка здрава научна общност. „Контраскептикът“, противно на общото мнение, се стреми, ако е възможно, да потуши изблиците на общ ентусиазъм от последните изключителни успехи. Напротив, „контраоптимистът“ изглажда атаките на също толкова общо отчаяние в момента на краха на поредните несбъднати надежди. Нека се опитаме, мислено настанявайки тези почти антиподи на една маса, да погледнем на проблема с химията в началото на века от малко по-различна гледна точка.
Векът свърши. Заедно с него едно блестящо поколение химици, чиито усилия са постигнали изключителни успехи, известни и признати от всички, завършва активния си живот в науката. На тяхно място идва ново поколение химици-изследователи, химици-учители и химици-инженери. Кои са тези днешни млади мъже и жени, чиито лица виждаме пред себе си в класните стаи? На какво и как да ги научим, за да бъде професионалната им дейност успешна? Какви умения трябва да допълват придобитите знания? Какво от нашия житейски опит можем да им предадем, а те ще се съгласят да приемат под формата на съвети и наставления, за да се сбъдне съкровената мечта на всеки от тях – мечтата за лично щастие и благополучие? Невъзможно е да се отговори на всички тези сложни и вечни въпроси в кратка бележка. Нека бъде покана за по-задълбочена дискусия и семе за спокоен личен размисъл.
Един от моите добри приятели, уважаван професор по химия с четиридесет години опит, ми каза раздразнено наскоро, когато, мислейки за тази бележка, му изброих горните въпроси: „Какво всъщност специално и неочаквано се случи? Какво толкова се е променило? Всички научихме малко от нашите учители, научихме нещо и някак. Сега те, учениците, учат същото от нас. Така става от век на век. Така ще върви винаги. Няма смисъл да строим нова градина тук. Надявам се, че това, което казах тогава в отговор и това, което написах тук, няма да стане причина за нашето несъгласие с него. Но отговорът ми към него прозвуча много решително. Твърдех, че всичко се е променило в химическата наука в началото на века! Изключително трудно е да се намери дори малък участък в него (разбира се, не говорим за отдалечените кътчета, в които удобно са се настанили маргинализирани реликви), където през последния четвърт век да не са настъпили дълбоки кардинални промени. .
^ Методически арсенал на химичните изследвания.
Както правилно отбелязва С. Г. Кара-Мурза /2/, историята на химическата наука може да се разглежда не само в рамките на традиционния подход като еволюция на основни понятия и идеи на фона на открития и натрупване на нови експериментални факти. Тя с право може да бъде представена в друг контекст, като история на усъвършенстването и развитието на методическия арсенал на химическата наука. Всъщност ролята на новите методи не се изчерпва с факта, че те значително разширяват изследователските възможности на научната общност, която ги е усвоила. В интердисциплинарното взаимодействие методът е като троянски кон. Заедно с метода в новата област на науката прониква неговият теоретично-математически апарат, който ефективно се използва при създаването на нови концепции. Напредналият характер на развитието на методическия арсенал на химията се проявява особено ясно през последната четвърт на миналия век.
Сред най-забележителните постижения в тази област, разбира се, е практическото постигане на физически ограничения в пространствената, времевата и концентрационната разделителна способност в редица нови методи за химични изследвания. По този начин създаването на сканираща тунелна микроскопия с пространствена разделителна способност от 0,1 nm осигурява наблюдението на отделни атоми и молекули. Развитието на лазерната фемтосекундна спектроскопия с времева разделителна способност от 1–10 fs отваря възможността за изучаване на елементарни актове на химичните процеси във времеви интервали, съответстващи на един период на вибрации на атомите в молекулата. И накрая, откриването на тунелна вибрационна спектроскопия сега прави възможно наблюдението на поведението и трансформациите на отделна молекула на повърхността на твърдите тела. Не по-малко важен може би е фактът, че практически не е имало празнина във времето между създаването на физическите принципи на всеки от тези методи и прякото им приложение за решаване на химически проблеми. Последното едва ли е изненадващо, тъй като всички тези и много други най-важни резултати от последните години са получени от интердисциплинарни екипи, обединяващи физици, химици, инженери и други специалисти.
Пробивът към нови нива на разделителна способност и чувствителност беше мощно подкрепен от изключително бързото усъвършенстване на тези физични методи, които отдавна формират основата на арсенала на химика изследовател. През последните 10 години разделителната способност и чувствителността на всички спектрални методи са се подобрили с порядък или повече, а производителността на научните инструменти се е увеличила с два или повече порядъка. Във водещите изследователски лаборатории основата на инструменталния парк сега се състои от инструменти от 5-то поколение - сложни измервателни и изчислителни системи, които осигуряват пълна автоматизация на измерванията и обработката на резултатите, а също така позволяват използването на бази данни и банки с научни данни на линия при тълкуването им. Използвайки комплекс от такива инструменти, химикът изследовател получава приблизително 2000 пъти повече информация за единица време, отколкото преди 50 години. Ето само няколко примера.
Дори преди 10 години рентгеновият дифракционен анализ на монокристали беше един от най-трудоемките и отнемащи време експерименти. Определянето на молекулярната и кристалната структура на ново вещество изисква месеци работа и понякога се проточва с години. Най-новите автоматични рентгенови дифрактометри днес позволяват, когато се изследват съединения с не твърде голямо молекулно тегло, да се получи целият необходим набор от отражения за няколко часа и не налагат твърде високи изисквания към размера и качеството на кристала. . Пълната обработка на експерименталните данни с помощта на съвременни програми на персонален компютър отнема още няколко часа. По този начин изглеждащата преди невъзможна мечта за „един ден – една цялостна структура“ се превърна в ежедневна реалност. През последните 20 години XRD очевидно е изследвал повече молекулярни структури, отколкото през целия предишен период на неговото използване. В някои области на химическата наука използването на рентгенова дифракция като рутинен метод доведе до пробив към ново ниво на познание. Например, получените данни за подробната структура на глобуларните протеини, включително най-важните ензими, както и други видове биологично важни молекули, бяха от фундаментално значение за развитието на молекулярната биология, биохимията, биофизиката и свързаните с тях дисциплини. Провеждането на експерименти при ниски температури отвори възможността за конструиране на прецизни карти на разликата в електронната плътност в сложни молекули, подходящи за директно сравнение с резултатите от теоретичните изчисления.
Увеличаването на чувствителността на масспектрометрите вече осигурява надежден анализ на фемтограмните количества на дадено вещество. Нови йонизационни методи и време-пролетни масспектрометри с достатъчно висока разделителна способност (системи MALDI-TOF) в комбинация с двуизмерна електрофореза сега правят възможно идентифицирането и изследването на структурата на биомолекули с много високо молекулно тегло, например клетъчни протеини. Това направи възможно появата на нова бързо развиваща се област в пресечната точка на химията и биологията – протеомиката /3/. Съвременните възможности на масспектрометрията с висока разделителна способност в елементния анализ са добре описани от G.I.Ramendik /4/.
ЯМР спектроскопията направи нова крачка напред. Използването на техники за въртене на проби с магически ъгъл на кръстосана поляризация позволява получаването на спектри с висока разделителна способност в твърди вещества. Използването на сложни последователности от радиочестотни импулси в комбинация с импулсни поляризиращи градиенти на полето, както и обратно детектиране на спектрите на тежки и редки ядра, позволява директно определяне на триизмерната структура и динамика на протеини с молекулно тегло от до 50 kDa в разтвор.
Увеличаването на чувствителността на методите за анализиране, разделяне и изследване на вещества имаше и друга важна последица. Във всички области на химията е настъпила или се случва миниатюризация на химическите експерименти, включително преход в химическия лабораторен синтез от половин микрон към микромащаб. Това значително намалява разходите за реактиви и разтворители и значително ускорява целия цикъл на изследване. Напредъкът в разработването на нови ефективни общи методи за синтез, които осигуряват стандартни химични реакции с високи, почти количествени добиви, доведе до появата на „комбинаторна химия“. При него целта на синтеза е да се получат не едно, а едновременно стотици, а понякога и хиляди вещества с подобна структура (синтез на „комбинаторна библиотека“), което се извършва в отделни микрореактори за всеки продукт, поставен в голям реактор, а понякога и в един общ реактор. Такава радикална промяна в задачите на синтеза доведе до разработването на напълно нова стратегия за планиране и провеждане на експерименти, а също и, което е особено важно в светлината на проблемите, които обсъждаме, до пълно актуализиране на технологията и оборудване за неговото прилагане, което всъщност поставя на дневен ред въпроса за широкото въвеждане на химическите роботи в практиката.
И накрая, последната по ред изброяване в този раздел, но в никакъв случай най-маловажната промяна в методологичния арсенал на химичните изследвания е новата роля, която днес играят в химията методите за теоретични изчисления и компютърно моделиране на структурата и свойствата на веществата , както и химически процеси. Например, доскоро химикът теоретик виждаше основната си задача в систематизирането на известни експериментални факти и в изграждането на теоретични концепции от качествен характер въз основа на техния анализ. Безпрецедентно бързият растеж на изчислителните възможности доведе до факта, че методите на високо ниво на квантовата химия, предоставящи надеждна количествена информация, се превърнаха в реален инструмент за изследване на сложни молекулярни и надмолекулни структури, включващи стотици атоми, включително атоми на тежки елементи. В тази връзка ab initio изчисленията на LCAO MO SSP с корелационни и релативистични корекции, както и квантово-химичните изчисления, използващи метода на функционалната плътност в нелокални приближения в разширени и разделени бази, вече могат да се използват в началните етапи на изследването, предшестващи ги със синтетичен експеримент, който става много по-целенасочен. Студентите и докторантите могат лесно да се справят с такива изчисления. Много характерни промени настъпват в състава на най-добрите научни екипи, провеждащи експериментални изследвания. Химиците теоретици все по-органично се включват в тях. В научните публикации на високо ниво описанията на нови химически обекти или явления често се дават заедно с техния подробен теоретичен анализ. Забележителните възможности на компютърното моделиране на кинетиката на сложни многопътни каталитични процеси и удивителните успехи, постигнати в тази област, са отлично описани в статията на О. Н. Темкин /5/.
Дори един много кратък и далеч не пълен списък на основните промени в методологичния арсенал на химията в началото на века, даден по-горе, ни позволява да направим редица важни и напълно категорични изводи:
тези промени са от кардинален, фундаментален характер;
темпът на развитие на нови методи и техники в химията през последните десетилетия беше и остава много висок;
новият методологичен арсенал създаде способността за поставяне и успешно решаване на химически проблеми с безпрецедентна сложност за изключително кратко време.
Уместно е, според мен, да се твърди, че през този период химическите изследвания се превърнаха в област на широкомащабно приложение на цял комплекс от нови и авангардни високи технологии, свързани с използването на сложна апаратура. Очевидно е, че овладяването на тези технологии се превръща в една от най-важните задачи при обучението на ново поколение химици.
^ 2. Информационно осигуряване на химическата наука и новите информационни и комуникационни технологии.
Времето за удвояване на обема на научната химическа информация, според последните оценки на И. В. Мелихов /6/, сега е 11-12 години. Броят на научните списания и техните обеми, както и броят на публикуваните монографии и рецензии нарастват бързо. Изследвания във всяка от актуалните научни области се извършват едновременно в десетки научни екипи в различни страни. Свободният достъп до източници на научна информация, който винаги е бил необходимо условие за продуктивна научна работа, както и възможността за бърз обмен на актуална информация с колегите в новите условия на пълна интернационализация на науката, се превърнаха в ограничаващи фактори, които определят не само успеха, но и осъществимостта на реализирането на всеки научен проект. Без постоянна оперативна комуникация с ядрото на научната общност сега изследователят бързо се маргинализира, дори и да получава резултати с високо качество. Тази ситуация е особено характерна за онази значителна част от руските химици, които нямат достъп до ИНТЕРНЕТ и рядко публикуват в международни химически списания. Техните резултати стават известни на членовете на международната общност със закъснение от няколко месеца, а понякога изобщо не привличат внимание, публикувани в недостъпни и нискоавторитетни издания, които, за съжаление, все още включват по-голямата част от руските химически списания. Остарялата, макар и ценна, информация почти не оказва влияние върху хода на глобалния изследователски процес и следователно основният смисъл на цялата научна работа се губи. В условията на бедност на нашите библиотеки ИНТЕРНЕТ се превърна в основен източник на научна информация, а електронната поща в основен комуникационен канал. Трябва отново да се поклоним дълбоко пред Джордж Сорос, който пръв отпусна средства за свързване на нашите университети и научни институти с ИНТЕРНЕТ. За съжаление, не всички научни екипи имат достъп до електронни комуникационни канали и, очевидно, ще отнеме поне десет години, докато INTERNET стане публично достъпен.
Днес нашата руска научна химическа общност се е разделила на две неравни части. Значителна, вероятно по-голямата част от изследователите изпитват остър глад за информация, нямайки свободен достъп до източници на информация. Това се усеща остро, например, от експертите на RFBR, които трябва да прегледат инициативни научни проекти. В конкурса за проекти по химия през 2000 г. например някои от реномираните експерти, участвали в оценката, съобщиха, че до една трета от авторите на проекти не разполагат с най-актуалната информация по предложената от тях тема. В това отношение предложените от тях работни програми не бяха оптимални. Забавянето на обработката на научна информация за тях, според груби оценки, може да варира от година и половина до две. Освен това имаше и проекти, насочени към решаване на проблеми, които или вече са решени, или в светлината на резултатите, получени в свързани области, са загубили своята актуалност. Авторите им, очевидно, не са имали достъп до съвременна информация поне 4-5 години.
Втората част от учените химици, към които включвам и себе си, изпитва трудности от различен характер. Тя е в състояние на постоянно информационно претоварване. Огромните обеми информация са просто непосилни. Ето най-пресния пример от лична практика. При подготовката на ключова публикация в нова поредица от научни статии реших внимателно да събера и анализирам цялата подходяща литература. Машинно търсене в три бази данни с помощта на ключови думи през последните 5 години идентифицира 677 източника с общ обем от 5489 страници. Въвеждането на допълнителни, по-строги критерии за подбор намали броя на източниците до 235. Работата с резюметата на тези научни статии направи възможно премахването на други 47 не особено значими публикации. От останалите 188 произведения 143 са ми били известни преди това и вече са били проучени от мен.От 45 нови източника 34 бяха достъпни за пряк преглед.В първата от новите работи намерих редица препратки към произведенията на нейните автори от по-ранен период, в който изучаваният от мен проблем е разглеждан от други позиции. Следването на научни връзки към произхода в крайна сметка разкри още 55 източника. Бърз поглед върху двете рецензии, които бяха включени в тях, доведе до добавянето на още 27 статии от свързани области към списъка за проучване. От тях 17 вече присъстваха в първоначалния списък от 677 източника. Така след три месеца много интензивна работа имах списък от 270 произведения, пряко свързани с проблема. Сред тях ясно се откроиха 6 научни групи с високо качество на публикациите. Писах на ръководителите на тези екипи за моите основни резултати и ги помолих да изпратят връзки към последната си работа по проблема. Двама отговориха, че вече не работят по него и не са публикували нищо ново. Три изпратиха 14 творби, някои от които току-що завършени и все още непубликувани. Един от колегите не отговори на запитването. Двама от колегите в писмата си споменават името на млад японски учен, който започва изследвания в същата посока само преди две години, има само 2 публикации по темата, но според тях е направил блестящ научен доклад на последната международна конференция. Веднага му писах и получих в отговор списък от 11 публикации, които използваха същия изследователски метод, който използвах аз, но с някои допълнителни модификации. Той също така ми обърна внимание на някои неточности в текста на писмото ми, когато представяше собствените си резултати. След като работих подробно само върху 203 произведения от 295, които са пряко свързани с темата, най-накрая приключвам подготовката на публикацията. Списъкът с литература съдържа повече от 100 заглавия, което е напълно недопустимо според правилата на нашите списания. Събирането и обработката на информация отне близо 10 месеца. От тази доста типична история според мен следват четири важни извода:
Съвременният химик трябва да отделя до половината или повече от работното си време за събиране и анализиране на информация за своя изследователски профил, което е два пъти или три пъти повече от преди половин век.
Бърза оперативна комуникация с колеги, работещи в същата област в различни страни по света, т.е. включването в „невидимия научен екип“ рязко повишава ефективността на такава работа.
Важна задача при обучението на ново поколение химици е овладяването на съвременни информационни технологии.
Езиковото обучение на по-младото поколение специалисти става изключително важно.
Затова в нашата лаборатория провеждаме някои колоквиуми на английски език, дори и да няма чуждестранни гости, което не е необичайно за нас. Миналата година студенти от моята специализирана група, след като научиха, че изнасям лекции в чужбина, ме помолиха да преподавам част от курса по органична химия на английски език. Като цяло намирам преживяването за интересно и успешно. Около половината от студентите не само усвоиха добре материала, но и участваха активно в дискусията, а посещаемостта на лекциите се увеличи. Въпреки това, приблизително една четвърт от учениците в групата, които трудно усвоиха сложния материал дори на руски език, очевидно не харесаха тази идея.
Ще отбележа също, че описаната от мен ситуация ни позволява да разберем в реална светлина произхода на добре известната теза за нечестността и предателството на някои наши чуждестранни колеги, които не цитират активно трудовете на руски химици, уж с цел за присвояване на чужд приоритет. Истинската причина е силното информационно претоварване. Ясно е, че е невъзможно да се съберат, прочетат и цитират всички необходими трудове. Разбира се, винаги цитирам трудовете на тези, с които непрекъснато си сътруднича, обменям информация и обсъждам резултатите преди публикуването им. Понякога, когато работата ми беше пропусната, трябваше да изпращам любезни писма до колегите си с молба да поправят грешката. И винаги се поправяше, макар и без особено задоволство. На свой ред веднъж трябваше да се извиня за невниманието си.
^ 3. Нови цели и нова структура на фронта на химическите изследвания.
А. Л. Бучаченко блестящо пише за новите цели и новите тенденции в развитието на химията в края на века в своя преглед /7/, а аз ще се огранича само с кратък коментар. Доминиращата през последните две десетилетия тенденция към интегриране на отделни химически дисциплини, която той отбеляза, показва, че химическата наука е достигнала онази степен на „златна зрялост“, когато вече съществуващите средства и ресурси са достатъчни за решаване на традиционни проблеми във всяка от области. Ярък пример е съвременната органична химия. Днес синтезът на органична молекула с всякаква сложност може да се извърши с помощта на вече разработени методи. Следователно дори много сложни проблеми от този тип могат да се разглеждат като чисто технически проблеми. Това, разбира се, не означава, че трябва да се спре разработването на нови методи за органичен синтез. Работата от този тип винаги ще бъде актуална, но на новия етап те не са основната, а основната посока на развитие на дисциплината. В /7/ са идентифицирани осем общи области на съвременната химическа наука (химичен синтез; химическа структура и функция; управление на химични процеси; химическо материалознание; химическа технология; химическа аналитика и диагностика; химия на живота). В реалната научна дейност във всеки научен проект в една или друга степен винаги се поставят и решават частни проблеми, които се отнасят до няколко общи направления. А това от своя страна изисква много разностранна подготовка от всеки член на научния екип.
Също така е важно да се отбележи, че във всяка от горните области на химията има ясен преход към все по-сложни обекти на изследване. Надмолекулните системи и структури все повече се превръщат във фокус на внимание. В тази връзка новият етап в развитието на химическата наука, започнал в началото на века, може да се нарече етап на супрамолекулна химия.
^ 4. Характеристики на руската химическа наука днес.
Десетте години на така наречената перестройка нанесоха ужасен удар на руската наука като цяло и на руската химия в частност. За това е писано много и не си струва да се повтаря тук. За съжаление трябва да признаем, че сред научните колективи, доказали своята жизнеспособност в новите условия, практически няма бивши промишлени химически институти. Огромният потенциал на тази индустрия е практически унищожен, а материалните и интелектуални ценности са ограбени. Оскъдното финансиране на академичната и университетската химия, което през този период беше ограничено до заплати на или под екзистенц-минимума, доведе до значително намаляване на броя на служителите. Повечето от енергичните и талантливи младежи напуснаха университетите и институтите. Средната възраст на преподавателите в по-голямата част от университетите е преминала критичната граница от 60 години. Има разлика между поколенията - сред служителите на химическите институти и преподавателите има много малко хора в най-продуктивната възраст 30-40 години. Остават стари преподаватели и млади аспиранти, които често влизат в аспирантура само с една цел - да се освободят от военна служба.
Повечето научни екипи могат да бъдат класифицирани в един от двата типа, въпреки че това разделение, разбира се, е много произволно. „Произвеждащи изследователски екипи“ изпълняват нови големи независими изследователски проекти и получават значителни количества първична информация. „Експертните научни екипи” като правило са по-малко на брой от производствените, но включват и много висококвалифицирани специалисти. Те са насочени към анализиране на информационни потоци, обобщаване и систематизиране на резултатите, получени в други научни групи по света. Съответно техните научни продукти са предимно рецензии и монографии. Поради огромното нарастване на обема на научната информация, този вид работа става много важна, ако се извършва в съответствие с изискванията, които се прилагат към такива вторични източници на информация като преглед и монография /8/. В условията на оскъдно финансиране, липса на модерно научно оборудване и намаляване на числеността на руската научна химическа общност, броят на производствените екипи е намалял, а броят на експертните екипи се е увеличил леко. В работата на повечето колективи и от двата типа делът на комплексните експериментални изследвания е намалял. Такива промени в структурата на научната общност при неблагоприятни условия са съвсем естествени и на определен етап са обратими. Ако ситуацията се подобри, експертният екип лесно може да се попълни с млади хора и да се превърне в продуктивен. Но ако периодът на неблагоприятни условия се проточи, експертните екипи умират, тъй като техните ръководители са по-възрастни учени, които спират научната дейност по естествени причини.
Делът на работата на руските химици в общия обем на изследванията и в глобалните информационни потоци бързо намалява. Страната ни вече не може да се смята за „велика химическа сила“. Само за десетина години, поради напускането на лидери и липсата на еквивалентен заместител, ние вече загубихме значителен брой научни школи, които бяха гордостта не само на нашата, но и на световната наука. Явно в близко бъдеще ще продължим да ги губим. Според мен днес руската химическа наука е достигнала критична точка, отвъд която разпадането на общността става лавинообразен и по-неконтролируем процес.
Тази опасност съвсем ясно се осъзнава от международната научна общност, която се стреми да окаже всевъзможна помощ на нашата наука по различни канали. Оставам с впечатлението, че управляващите в нашата наука и образование все още не са осъзнали напълно реалността на подобен срив. В края на краищата не може да се разчита сериозно на факта, че това може да бъде предотвратено чрез прилагането на програма за подкрепа на научни школи чрез Руската фондация за фундаментални изследвания и програмата за интеграция. Не се осъзнава, че средствата, които се отделят за тези програми, са значително (грубо, с порядък) под минималната граница, след което въздействието става ненулево.
В отговор на изказване в този тон в разговор с лице, близко до посочените по-горе силови структури, чух: „Не се ядосвайте напразно, четете „Издирване“. Слава Богу, най-лошите времена са зад нас. Разбира се, общият фон все още е доста мрачен, но има доста проспериращи изследователски екипи и цели институти, които са се адаптирали към новите условия и демонстрират забележим ръст на производителността. Така че няма нужда да изпадаме в истерия и да погребваме нашата наука.“
Всъщност такива групи съществуват. Съставих списък от десет такива лаборатории, които работят близо до моята област на научни интереси, отидох в ИНТЕРНЕТ и работих в библиотеката с базата данни Chemical Abstracts. Ето общите черти на тези лаборатории, които веднага привлякоха вниманието:
Всичките десет екипа имат директен достъп до ИНТЕРНЕТ, пет от десет имат добре оформени собствени страници с доста пълна и актуална информация за тяхната работа.
И десетте лаборатории активно си сътрудничат с чуждестранни екипи. Шестима имат грантове от международни организации, трима извършват изследвания по договори с големи чуждестранни компании.
Повече от половината от членовете на научните екипи, за които е намерена информация, са пътували в чужбина поне веднъж годишно за участие в международни конференции или за научна работа.
Работата на девет от десет лаборатории се подкрепя от грантове от Руската фондация за фундаментални изследвания (средно 2 грантове на лаборатория).
Шест от 10 лаборатории представляват институти на Руската академия на науките, но три от тях са много активно ангажирани в сътрудничество с Висшия химически колеж на Руската академия на науките, поради което в техните екипи има доста студенти. От четирите университетски екипа три се ръководят от членове на Руската академия на науките.
От 15% до 35% от научните публикации на ръководители на лаборатории през последните 5 години са публикувани в международни списания. Петима от тях публикуваха съвместни трудове през този период, а седем изнесоха съвместни доклади на научни конференции с чуждестранни колеги.
В заключение ще кажа най-важното - начело на всички тези лаборатории стоят абсолютно прекрасни личности. Високо културни, разностранно образовани хора, които са запалени по работата си.
Квалифицираният читател веднага ще забележи, че няма смисъл да се правят генерални изводи на базата на толкова малка и непредставителна извадка от научни екипи. Признавам, че нямам пълна информация за други успешно работещи научни колективи от химици в страната. Би било интересно да ги съберем и анализираме. Но от опита на моята лаборатория, която не е най-слабата като цяло, мога отговорно да заявя, че без участие в международно сътрудничество, без постоянна помощ от чуждестранни колеги, от които през изминалата година получихме химически реактиви и книги за почти 4000 долара. сам, Без постоянни командировки на служители, специализанти и студенти в чужбина, ние изобщо не бихме могли да работим. Изводът се налага сам:
Днес в областта на фундаменталните изследвания в нашата химическа наука продуктивната работа се извършва предимно от екипи, които са включени в международната научна общност, получават подкрепа от чужбина и имат свободен достъп до източници на научна информация. Завършва интегрирането на руската химия, преживяла перестройката, в световната химическа наука.
И ако е така, тогава нашите критерии за качество на научните продукти трябва да отговарят на най-високите международни стандарти. Почти лишени от възможността да придобием съвременна научна апаратура, ние трябва да се съсредоточим върху използването на много ограничените възможности на колективните центрове и/или върху извършването на най-сложните и деликатни експерименти в чужбина.
^ 5. Да се върнем на проблема с подготовката на нашата смяна.
Много за това е казано в статията на деканите на Химическите факултети на два безспорно най-добри университета в страната /9/, така че няма нужда да навлизаме в много подробности. Нека се опитаме да преминем по ред в съответствие със списъка с въпроси, формулиран в началото на тази бележка.
И така, кои са те, младите хора, седнали на студентската скамейка пред нас? За щастие в човешката популация има малка част от индивидите, чиято съдба да станат учени е предопределена генетично. Просто трябва да ги намерите и привлечете в часовете по химия. За щастие страната ни има дългогодишни и славни традиции за откриване на талантливи деца чрез химически олимпиади, чрез създаване на специализирани паралелки и училища. Прекрасни ентусиасти на класовете с талантливи ученици все още живеят и работят активно. Водещите химически университети, които участват активно в тази работа, въпреки машинациите на Министерството на образованието, жънат наистина златна реколта. През последните години до една трета от студентите от Химическия факултет на Московския държавен университет вече са идентифицирали своята област на интерес през първата година и почти половината започват научна работа до началото на третата година.
Особеността на съвременността е, че когато започва обучението си в университета, младият човек често все още не знае в коя област ще трябва да работи след завършване на образованието си. Повечето изследователи и инженери сменят областите няколко пъти по време на професионалната си кариера. Следователно бъдещият специалист като студент трябва да придобие солидни умения в способността самостоятелно да овладява нови области на науката. Самостоятелната самостоятелна работа на ученика е в основата на съвременното образование. Основното условие за ефективността на такава работа е наличието на добри съвременни учебници и учебни помагала. „Продължителността на живота“ на съвременния учебник, очевидно, трябва да бъде приблизително равна на времето, необходимо за удвояване на обема на научната информация, т.е. трябва да е на 11-12 години. Един от основните проблеми на нашето образование е, че не само нямаме нови университетски учебници по основни химични дисциплини, но има катастрофален недостиг дори на стари. Необходима е ефективна програма за написване и отпечатване на учебници по химически дисциплини за университетите.
Надарените и добре мотивирани студенти имат особеност, която е забелязана от Р. Фейман в неговите известни лекции. Те, такива студенти, по същество не се нуждаят от стандартно образование. Имат нужда от среда
Химическо и химико-технологично образование,система за придобиване на знания по химия и химична технология в образователните институции и начини за прилагането им при решаване на инженерни, технологични и изследователски проблеми. Тя е разделена на общо химическо образование, което осигурява овладяване на знанията за основите на химическата наука, и специално химическо образование, което оборудва с познания по химия и химическа технология, необходими на специалисти с висша и средна квалификация за производствена дейност, изследователска и преподавателска работа както в областта на химията, така и в свързаните с нея области.с него клоновете на науката и технологиите. Общото химическо образование се дава в средните училища, средните професионални училища и средните специализирани учебни заведения. Специално химическо и химико-технологично образование се придобива в различни висши и средни специализирани учебни заведения (университети, институти, техникуми, колежи). Неговите задачи, обем и съдържание зависят от профила на подготовка на специалисти в тях (химическа, минна, хранително-вкусова, фармацевтична, металургична промишленост, селско стопанство, медицина, топлоенергетика и др.). Химическото съдържание варира в зависимост от развитието на химията и производствените изисквания.
Подобряването на структурата и съдържанието на химическото и химико-технологичното образование е свързано с научната и педагогическата дейност на много съветски учени - А. Е. Арбузов, Б. А. Арбузов, А. Н. Бах, С. И. Волфкович, Н. Д. Зелински, И. А. Каблукова, В. А. Каргина, И. Л. Кнунянц, Д. П. Коновалова, С.В. Лебедева, С.С. химически списания, които спомагат за подобряване на научното ниво на курсовете по химия и химични технологии във висшето образование. Издава се списание „Химия в училище” за учители.
В други социалистически страни подготовката на специалисти с химическо и химико-технологично образование се извършва в университети и специализирани университети. Основните центрове на такова образование са: в НРБ - Софийски университет, Софийски университет; в Унгария - University of Budapest, Veszprém; в ГДР – Берлин, Дрезденски технически университет, Ростокски университет, Магдебургско висше техническо училище; в Полша - Варшавски, Лодзки, Люблински университети, Варшавски политехнически институт; в SRR - Букурещ, университети в Клуж, Букурещ, политехнически институти в Яш; в Чехословакия - Пражки университет, Прага, Висше химико-технологично училище в Пардубице; в СФРЮ - Загребски, Сараевски, Сплитски университети и др.
В капиталистическите страни основни центрове на химическо и химико-технологично образование са: във Великобритания - университетите в Кеймбридж, Оксфорд, Бат, Бирмингам, Манчестърския политехнически институт; в Италия – Болонски, Милански университети; в САЩ - Калифорнийски, Колумбийски, Мичигански технологични университети, Университет на Толедо, Калифорния, Масачузетски технологични институти; във Франция - Гренобъл 1-ви, Марсилия 1-ви, Клермон-Феран, Компиен Технологичен, Лион 1-ви, Монпелие 2-ри, Парижки 6-ти и 7-ми университети, Лоран, Политехнически институти в Тулуза; в Германия - Дортмундски, Хановерски, Щутгартски университети, Висши технически училища в Дармщат и Карлсруе; в Япония – университетите в Киото, Окаяма, Осака, Токио и др.
Лит.: Фигуровски Н. А., Биков Г. В., Комарова Т. А., Химия в Московския университет за 200 години, М., 1955; История на химическите науки, М., 1958; Ременников Б. М., Ушаков Г. И., Университетското образование в СССР, М., 1960; Зиновиев С.И., Ременников Б.М., Висши учебни заведения на СССР, [М.], 1962; Парменов К. Я., Химията като учебен предмет в предреволюционните и съветските училища, М., 1963; Обучението по химия по нова учебна програма в гимназията. [сб. чл.], М., 1974; Jua M., История на химията, прев. от италиански, М., 1975г.
адрес: Санкт Петербург, наб. Р. Мойки, 48
Имейл на организационния комитет: [имейл защитен]
Организатори: Руски държавен педагогически университет им. ИИ Херцен
Условия за участие и настаняване: 400 рубли.
Скъпи колеги!
Каним ви да вземете участие вII Всеруска студентска конференция с международно участие „Химия и химическо образование XXI век”, посветен на 50-годишнината на Химическия факултет на Руския държавен педагогически университет им. ИИ Херцен и 100-годишнината от рождението на професор В.В. Перекалина.
Конференцията ще се проведе в Руския държавен педагогически университет им. ИИ Херцен.
Дати на конференцията: от 15 април до 17 април 2013 г Целта на конференцията е да се обменят резултати от изучаването на съвременни проблеми на химията и химическото образование между млади изследователи и активно да се включат студентите в изследователска работа. Конференцията ще включвасекционен(до 10 мин.) и студентски постерни презентации, обучаваща се в бакалавърска степен, сп. висши и магистърски степени. Възможно е задочно участие с публикуване на резюмета.Избраните от Организационния комитет резюмета ще бъдат публикувани в сборника с материали на конференцията с ISBN номер. Поканени водещи химици от Санкт Петербург ще изнесат пленарни презентации.
Основни научни направления на конференцията:
- Секция 1 – органична, биологична и фармацевтична химия
- Секция 2 – физическа, аналитична и химия на околната среда
- Секция 3 – неорганична и координационна химия, нанотехнологии
- Секция 4 – химическо образование
За да участвате в конференцията трябва:
Преди 15 февруари 2013 г. изпратете формуляра за регистрация на участниците и резюметата на доклада, форматирани в съответствие с изискванията, на имейл адреса на конференцията: conference [email protected]
Химическият елемент е съвкупност от атоми с еднакъв заряд. Как се образуват прости и сложни химични елементи?
Химичен елемент
Цялото разнообразие на природата около нас се състои от комбинации от относително малък брой химически елементи.
В различни исторически епохи понятието „елемент“ е имало различно значение. Древногръцките философи са считали четири „елемента“ за „елементи“ – топлина, студ, сухота и влага. Комбинирайки се по двойки, те образуваха четирите "принципа" на всички неща - огън, въздух, вода и земя. В средата на века към тези принципи са добавени сол, сяра и живак. През 18 век Р. Бойл посочва, че всички елементи са материални по природа и техният брой може да бъде доста голям.
През 1787 г. френският химик А. Лавоазие създава „Таблица на простите тела“. Той включва всички елементи, известни по това време. Последните се разбирали като прости тела, които не могат да бъдат разложени с химически методи на още по-прости. Впоследствие се оказа, че в таблицата има и някои сложни вещества.
Ориз. 1. А. Лавоазие.
Понастоящем понятието "химичен елемент" е точно установено. Химическият елемент е вид атом с еднакъв положителен ядрен заряд. Последният е равен на поредния номер на елемента в периодичната таблица.
В момента са известни 118 елемента. Около 90 от тях съществуват в природата. Останалите са получени изкуствено чрез ядрени реакции.
Елементи 104-107 са синтезирани от физици. В момента продължават изследванията върху изкуственото производство на химични елементи с по-високи атомни числа.
Всички елементи са разделени на метали и неметали. Неметалите включват елементи като: хелий, неон, аргон, криптон, флуор, хлор, бром, йод, астат, кислород, сяра, селен, азот, телур, фосфор, арсен, силиций, бор, водород. Разделението на метали и неметали обаче е условно. При определени условия някои метали могат да придобият неметални свойства, а някои неметали могат да придобият метални свойства.
Образуване на химични елементи и вещества
Химичните елементи могат да съществуват под формата на единични атоми, под формата на единични свободни йони, но обикновено се включват в прости и сложни вещества.
Ориз. 2. Схеми за образуване на химичните елементи.
Простите вещества се състоят от атоми от един и същи вид и се образуват в резултат на комбинирането на атоми в молекули и кристали. Повечето химични елементи се класифицират като метални, тъй като простите вещества, които образуват, са метали. Металите имат общи физични свойства: всички те са твърди (с изключение на живака), непрозрачни, имат метален блясък, топло- и електропроводимост и ковкост. Металите образуват химични елементи като магнезий, калций, желязо, мед.
Неметалните елементи образуват прости вещества, класифицирани като неметали. Те нямат характерни метални свойства, те са газове (кислород, азот), течности (бром) и твърди вещества (сяра, йод).
Един и същи елемент може да образува няколко различни прости вещества с различни физични и химични свойства. Те се наричат алотропни форми, а явлението на тяхното съществуване се нарича алотропия. Примерите включват диамант, графит и карбин - прости вещества, които са алотропи на елемента въглерод.
Ориз. 3. Диамант, графит, карабина.
Сложните вещества са изградени от атоми на различни видове елементи. Например железният сулфид се състои от атоми на химичния елемент желязо и химичния елемент сяра. В същото време сложното вещество по никакъв начин не запазва свойствата на простите вещества желязо и сяра: те не са там, но има атоми на съответните елементи.
Какво научихме?
В момента са известни 118 химични елемента, които се разделят на метали и неметали. Всички елементи могат да бъдат разделени на прости и сложни вещества. първите се състоят от атоми от един и същи вид, а вторите - от атоми от различен тип.
Тест по темата
Оценка на доклада
Среден рейтинг: 4.3. Общо получени оценки: 296.
