讓更多青年愛上“美麗化工”和“美麗化學(xué)”

——《探索化學(xué)化工未來世界》系列科普片及配套科普書發(fā)布會(huì)專訪金涌院士

記者 王 蕾

　　看不見、摸不著的M13噬菌體病毒，通過基因改造，“學(xué)會(huì)”了發(fā)電，成為能提高鋰電池電量和功率的重要材料。

　　受損傷的航天器，借助特殊的復(fù)合材料，可以像受傷的動(dòng)植物一樣，識(shí)別自身損害，快速進(jìn)行自我修復(fù)。

　　一粒普通的藥丸，利用先進(jìn)的藥物傳遞技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)、定量和定向釋放，藥物使用變得更加精準(zhǔn)、便利。

　　這些“腦洞大開”的知識(shí)、技術(shù)與創(chuàng)意，正是清華大學(xué)化工系金涌院士發(fā)起，由清華大學(xué)化工系聯(lián)合華東理工大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、太原理工大學(xué)等單位共同制作的《探索化學(xué)化工未來世界》系列科普片中的生動(dòng)片段。“病毒制造”“復(fù)合材料”“智能釋藥”——10部短片、每段10分鐘，將無比神奇的科學(xué)現(xiàn)象和科技成果娓娓道來，展現(xiàn)一個(gè)個(gè)無比奇妙的化工世界。

《探索化學(xué)化工未來世界》光盤資料。

　　“我們希望通過這套科普作品，將最先進(jìn)、最前沿的化學(xué)化工技術(shù)進(jìn)展深入淺出地介紹給大家，讓人們從科學(xué)和工程的前沿視角，看到不一樣的美麗化學(xué)和美麗化工，吸引更多青年投身化學(xué)化工的學(xué)習(xí)和研究，并立志終生從事化學(xué)化工事業(yè)。”金涌院士說。

“化學(xué)和化學(xué)工程是僅次于上帝的人”

　　提及化學(xué)工業(yè)，也許有人會(huì)想到環(huán)境污染、氣候變暖、碳排放超標(biāo)，以及常常見諸新聞的爆炸事故。籠罩在質(zhì)疑、恐懼陰影下的化學(xué)工業(yè)，在人類生活和社會(huì)發(fā)展中，究竟扮演著什么樣的角色？

　　“事實(shí)上，現(xiàn)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類的衣食住行，都離不開化學(xué)和化工產(chǎn)品。”金涌院士介紹說，我國每年生產(chǎn)的合成纖維約占全世界60%，可為全球每個(gè)人制作4套衣服；生產(chǎn)的農(nóng)用化學(xué)品，如化肥、薄膜、農(nóng)藥等，使糧食產(chǎn)量從建國初的1億噸提高到如今的6.5億噸；全國每年新增建筑面積16-20億平方米，水泥、鋼筋、塑料、涂料等大都來自化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域；中國已是世界第一大汽車產(chǎn)銷國，汽車生產(chǎn)和使用所需的汽油、柴油、電池、鋼材、橡膠等同樣來自泛化學(xué)工業(yè)。

微觀生物的電鏡圖。

　　化學(xué)和化學(xué)工程更是高新科技的源頭和支撐。先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展需要各種高性能材料，包括高強(qiáng)度、高耐熱、高耐寒、高耐磨、高氣密封、高超導(dǎo)、超細(xì)、超含能、超結(jié)構(gòu)和自組裝材料等，都需要化學(xué)和化學(xué)工程技術(shù)的發(fā)明和制造。

　　化學(xué)工業(yè)為解決能源短缺問題提供了廣闊前景。100年、500年、1000年以后，地球上現(xiàn)在常用的礦產(chǎn)資源、化石能源可能所剩無幾。只有依靠化學(xué)和化工開發(fā)可再生資源和清潔能源，才能使社會(huì)經(jīng)濟(jì)循環(huán)永續(xù)發(fā)展。

鋰電池運(yùn)行原理示意圖。

　　“自然界合成的物質(zhì)，大概是10⁷ 到10¹⁰種。可以人工合成的物質(zhì)，據(jù)估計(jì)達(dá)到10³⁰、甚至10²⁰⁰種。人工合成前景之廣闊，無疑將對人類福祉起到巨大推動(dòng)作用。夸張一點(diǎn)說，化學(xué)和化學(xué)工程是僅次于上帝的事業(yè)。上帝沒給我們的，它給了。”金涌說。

　　然而，由于管理缺位和安全意識(shí)淡薄，一些和化學(xué)工業(yè)有關(guān)的事故頻發(fā)，人們似乎患上“化工恐懼癥”“化工焦慮癥”，對化學(xué)工業(yè)避之唯恐不及。金涌非常擔(dān)憂，“近年來許多負(fù)面信息，把化學(xué)工業(yè)‘妖魔化’了。民眾對化工產(chǎn)生了偏見，家長和學(xué)生對學(xué)習(xí)化工懷有恐懼心理。作為關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)性專業(yè)，卻在專業(yè)人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)遇冷。如不能及時(shí)解決這個(gè)問題，必將對我國化工學(xué)科教育和化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)步產(chǎn)生難以估量的負(fù)面影響。”

　　“向社會(huì)普及化學(xué)化工知識(shí)，尤其要對青年做出正確引導(dǎo)。讓他們知道，我們的世界會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)工業(yè)而更加美麗。” 在金涌看來，在基礎(chǔ)教育中以科普形式傳遞化學(xué)前沿知識(shí)，是增加化學(xué)化工學(xué)科吸引力的一個(gè)有效途徑。“我們當(dāng)然也可以到中學(xué)做講座、辦夏令營，但畢竟受眾面小。如果把幾萬張科普光盤、幾萬本科普參考書配備給中學(xué)，給新入學(xué)的相關(guān)專業(yè)大學(xué)新生播放科普片，效果會(huì)大不一樣。”

　　在青少年中加強(qiáng)化工知識(shí)科普教育的念頭就像一粒種子，在金涌院士心中迅速萌發(fā)。

　　43位院士倡議，6年努力，是讓青年了解化學(xué)化工

　　2009年，經(jīng)金涌院士發(fā)起，中科院、工程院43位院士聯(lián)名發(fā)表了《振興化學(xué)與化學(xué)工程教育，從中學(xué)生抓起》的倡議書，號(hào)召通過化學(xué)化工的科普教育，讓更多青年學(xué)生了解化學(xué)化工專業(yè)的前沿進(jìn)展。2010年，“‘高中化學(xué)與工程’教育與我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展優(yōu)化銜接研究”項(xiàng)目由中國工程院批準(zhǔn)立項(xiàng)。2012年，該項(xiàng)目分別被列為中國工程院和中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)的重點(diǎn)資助項(xiàng)目。

　　由金涌院士總策劃，清華大學(xué)化工系教師組成項(xiàng)目實(shí)施團(tuán)隊(duì)，多位院士、幾十位在高校及研究機(jī)構(gòu)從事教學(xué)科研的專家，熱忱參與短片制作及配套科普書的編寫。期間，院士及專家們在幾乎沒有任何可現(xiàn)成利用資料的情況下，從零開始、反復(fù)摸索，召開研討、修改會(huì)議上百次，反復(fù)打磨修改各方面的細(xì)節(jié)問題。

碳元素的一種單質(zhì)富勒烯 ，又名足球烯。

　　物有甘苦，嘗之者識(shí)；道有夷險(xiǎn)，履之者知。“科技工作者除了做研究，也有義務(wù)為社會(huì)服務(wù)。再偉大的科學(xué)家也有進(jìn)行科普宣傳的責(zé)任。”金涌說，“相較于做研究寫論文，科普工作并不是件容易上手的事情。尤其考慮到受眾是對專業(yè)知之不多的中學(xué)生，視頻選擇哪些主題，以什么形式表現(xiàn)，都需要一步步摸索。”

　　選題曾是團(tuán)隊(duì)面臨的首要問題。大家“理所應(yīng)當(dāng)”地認(rèn)為，應(yīng)該從化學(xué)發(fā)展史講起，使中學(xué)生對化學(xué)和化學(xué)工業(yè)有整體而全面的認(rèn)知。于是，團(tuán)隊(duì)老師拿著腳本，在一次化學(xué)夏令營上講給學(xué)生們聽，但同學(xué)們普遍反應(yīng)過于簡單。“他們很熟悉互聯(lián)網(wǎng)，基本的知識(shí)點(diǎn)可以很快查到。講到‘合成氨工業(yè)的誕生被譽(yù)為近代化學(xué)工業(yè)的開端’時(shí)，學(xué)生說‘都什么時(shí)候了，還在講這個(gè)？’差點(diǎn)讓院士們下不了臺(tái)。”金涌不無感慨地說。

　　經(jīng)過多方調(diào)研、多次討論，編寫團(tuán)隊(duì)確立了以當(dāng)今世界前沿的化學(xué)化工科技成果為首選，希望能讓青年學(xué)生了解化學(xué)化工學(xué)科的內(nèi)涵和深度。選題確定后，各位專家在研究工作之余、立即著手親自撰寫腳本。如果內(nèi)容不夠通俗易懂，就反復(fù)修改打磨。拍攝時(shí)要實(shí)現(xiàn)對抽象概念的可視化，難度很高。科學(xué)家和藝術(shù)家反復(fù)討論，通過制作動(dòng)畫、演員表演等多種形式，將抽象概念形象生動(dòng)地展示出來。

M13噬菌體的微觀結(jié)構(gòu)。

　　經(jīng)過6年的不斷努力，2016年5月，視頻短片及配套科普書終于由清華大學(xué)出版社付梓出版。“我們做這件事是無償?shù)模褪潜е屒嗄炅私饣瘜W(xué)化工的一顆心。能對我們國家化學(xué)化工事業(yè)做點(diǎn)自己的貢獻(xiàn)，足矣。”金涌院士如是說。

不為傳授知識(shí)，只為啟迪興趣

　　微化工系統(tǒng)、新型大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)、不同形態(tài)的碳元素相互轉(zhuǎn)化、新一代夢幻顯示器OLED…… 在10部短片中，沒有通常媒體映像里排著廢水、冒著黑煙的化工廠。化學(xué)化工技術(shù)作為當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)的代表，在方方面面造福人類的生產(chǎn)生活。10分鐘的視頻，要能一下講清楚深?yuàn)W的前沿課題很難。金涌院士說，好奇心是推動(dòng)人學(xué)習(xí)和探究的原動(dòng)力。片子的重點(diǎn)并不在于傳授知識(shí)，而是通過“拋磚引玉”，引起大家對化學(xué)和化學(xué)工程的興趣。“學(xué)生看了這些片子，如果覺得有趣，發(fā)出‘哦，原來原來化學(xué)能做這么多神奇的事情’的感慨，產(chǎn)生進(jìn)一步了解和研究的欲望，我們拍攝的初衷就實(shí)現(xiàn)了。”

空氣燃料電池示意圖。

　　在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)看來，科普教育的目的，就在于啟迪和引導(dǎo)青年人對化學(xué)化工的興趣。“高中階段化學(xué)學(xué)科所占學(xué)時(shí)并不多，關(guān)注前沿科學(xué)的選修課更是寥寥，這種情況直接影響了的化學(xué)化工人才的培養(yǎng)和輸送。目前，雖然在學(xué)術(shù)研究方面，我國論文數(shù)量已經(jīng)是第一位，但質(zhì)量還有待提高。產(chǎn)業(yè)化方面，與發(fā)達(dá)國家有著較大差距，許多高科技核心技術(shù)有待于突破。所以，我們需要具有工匠精神的專業(yè)化學(xué)工程師，前赴后繼地進(jìn)行探索。”

　　令人欣慰的是，科普視頻推出后，受到青年學(xué)生的熱烈歡迎。項(xiàng)目組在清華大學(xué)化工系等多所高校及多所中學(xué)進(jìn)行了試映，學(xué)生們普遍反映很有啟發(fā)，提高了對21世紀(jì)化學(xué)化工的認(rèn)識(shí)。在2015年清華大學(xué)的中學(xué)生化工學(xué)科夏令營中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為來自全國100多所中學(xué)的優(yōu)秀高中生進(jìn)行了試映。在隨后的滿意度調(diào)查中，選擇“非常滿意”的占48.6%，滿意的占50%。

金涌院士在現(xiàn)場發(fā)言。記者 張 宇 攝

　　“本月發(fā)行后，我們將在全國面向高中和高校無償發(fā)行2萬套。希望這些片子能播放5年甚至10年，如果一年有一批學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，那么5年、10年就會(huì)翻倍，這將產(chǎn)生多么深遠(yuǎn)的影響啊！”

　　“從畢業(yè)算起，我已經(jīng)在化學(xué)化工領(lǐng)域工作了57年。希望有更多熱愛化工事業(yè)的青年學(xué)子，積極投身化學(xué)化工事業(yè)，為美麗化學(xué)和美麗化工貢獻(xiàn)力量。”如今，耄耋之年的金涌院士還在忙碌奔波，計(jì)劃再選10個(gè)話題進(jìn)行拍攝。他正憧憬著未來，繼續(xù)和科學(xué)界的同仁們一起，奮戰(zhàn)在化學(xué)化工科普教育的第一線。

編輯：悸寔 李華山 襄樺