化学：宏观与微观之间

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关于学科本身

学科知识结构

3.职业前景

MnFeN拥有北京大学化学学士学位和美国斯克里普斯研究所博士学位。

关于学科本身

本文中的Ldquo化学参考教育部普通高等学校本科专业目录中的Rdquo下级目录的类，各专业。

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什么是化学。

有同学听过一个段子:生物是应用化学，化学是应用物理，物理是应用数学虽然这只是一个还原论者的调侃，但其中的关系确实值得我们深思:数学和自然科学的区别是什么能否从一门学科的角度研究另一门学科

在每一个尺度上，都有最适合这个尺度的描述体系所有的化学现象确实都可以用物理来解释，但是解释的成本可能远远超过我们的科技水平

在微观尺度上，薛定谔方程可以精确求解氢原子的波函数，但是，连多了一个电子的氦原子都无法精确求解，更何况各种多原子分子量子化学确实发展了各种近似计算方法，但是对于阿伏伽德罗常数数量级的宏观体系中的分子数量，计算复杂度的指数级增长远远超过了全人类的计算能力

介于宏观和微观之间，化学就是这个层面的语言在高中甚至大学学习化学知识的时候，很多同学都有类似的疑惑:为什么化学会出现各种特例正是因为化学研究中的每一个元素都是Rdquo特例，独特的存在，科学家通过几千年的实验，探索各种元素的规律，辅以数学模型，逐渐建立起化学这门学科

学科知识结构

01

培训项目

不同本科化学培养方案的课程大体相同一年级，化学专业的学生第一次接触基础化学理论和实验，同时学习数学计算机的基础课程，作为专业课的预备知识

前三年课程从化学一级学科向下延伸，逐步开设两个学科的各种理论和部分实验课程，每个学生也可以根据自己的兴趣方向选择学科细分或者难度更大的选修课此外，学校一般开设英语，体育，政治等公共必修课，以及各专业的通识选修课

在毕业前的大四，时间会主要分配在科研上而不是课程上本科生通常需要在实验室完成毕业设计详见下文实验与科研部分

以下是各专业课程的详细介绍:

基础课一般在大一完成，包括数理化基础知识和计算机这些课程一方面是进一步学习专业课的重要基础，另一方面也构建了自然科学的整体知识框架

其中，非化学类课程包括高等数学，线性代数，普通物理，计算导论等化学课程包括普通化学原理和普通化学实验这两门课可以看作是高中化学各个知识点的起点，将知识点串联起来，延伸开来，成为本学科知识体系的基石

作为每门实验课的先行，大一班还有化学实验室安全培训课此外，这类课程通常涵盖物理，生物，材料，计算机，环境等相邻学科的一些基础专业必修课，所以有转专业想法的同学在这一年里会有更多的选择和思考时间

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核心课程通常是大二到大三上学期的必修课，根据不同学校的教学计划可能会有所不同如果有余力，也可以选择提前学习

这些课程包括理论课和实验课讲授有机化学，无机化学，物理化学，分析化学，生物化学等化学项下两个学科的基础知识，是每个研究方向或多或少要掌握的知识在这个阶段，学生会逐渐对化学的各个方向有比较全面的了解，从而确定后续课程和科研的方向

专业课通常是本科后半段的选修课，包括各种两个学科或其他专业的高级知识，或者两个学科下细分的专业课具体学什么课程，看你的兴趣和方向

其中化学课程难度更大，更接近科研，所以不同院校根据研究重点和师资力量可能会有不同的课程。

以我参加的北大化学所培养计划中的课程为例。这些课程包括

高级知识:中级有机化学，中级无机化学，中级物理化学，中级结构化学及其实验课程，

子学科:金属有机化学，立体化学，有机光谱分析，物理有机化学，药物化学，仪器分析，色谱分析，分子光谱，量子化学，化工原理，环境化学，材料化学，高分子化学，电化学，界面化学，胶体化学，催化化学，纳米化学，放射化学等。

其他专业:数学方法，量子力学，固体物理，分子生物学，数据结构与算法等。

02

化学实验

所谓Chem—is—try，绝大多数化学专业的学生都离不开实验。

相比其他专业，化学可能不是课程最多的梯队，但由于实验课程的存在，化学专业的课时比大部分理工科专业略高。

以北大化学所为例前三年大概有十门实验必修或选修课，每周1到3天5ndash8小时实验课程，每门课都需要写一篇实验报告对于那些从中学起就对化学实验感兴趣的学生来说，他们可能是在苦中作乐但是之前不了解的同学，在选择专业的时候可能需要做一些心理准备

不可否认，化学实验存在危险近十年来，国内高校平均每年都会发生一到两起大型化学实验事故

可是，经过对雷姆达松的详细分析，化学实验室的事故几乎都是由于严重的不规范操作造成的，如使用高度自燃物质时不穿防火实验服，不按规范操作高压设备，随意堆放活性金属粉末，大量混合强氧化剂和还原剂等mdash所有这些现象都应该完全避免

不同类型的实验具有不同的风险，因此将采取相应的措施来确保工作环境的安全有机实验室常用各种挥发性有机物，具有一定的毒性因此，每个试验台都将配备一个通风柜，以确保蒸汽不会逸出到室内化学实验室更加严格，放射性作业区的剂量检测设备可以保证第一时间发现隐患，会组织实验室成员定期体检而大多数无机，仪器分析和生物实验室更安全

退一步说，本科教学实验没必要考虑那么多本科教学实验的设计充分考虑了实验的安全性，尽量避免使用危险物质和操作，使用更安全的替代品来完成教学目的毕竟很多同学都是第一次接触实验所以就申请专业而言，建议学生从专业兴趣，课程难度，毕业去向等方面考虑为主要考虑因素，而不必担心本科生做化学实验危险吗

03

本科生研究生

学校的化学专业大多要求学生在大四时进入课题组完成毕业设计，并据此撰写毕业论文进入课题组了解研究方向是一个漫长的过程，所以很多同学会选择在大三或者更早的时候进入课题组

除了每周的实验工作，课题组还会每周或每隔一周召开小组会议，交流课题组内的实验进展，总结介绍相关领域的新进展除了阅读文献，参加小组会议也是课题组新成员了解这个研究方向的快捷方式

对于大多数学生来说，本科科研都是在师兄师姐的带领下完成的比起你取得了多少科研成果，更像是一次决定你毕业去向的重要经历

和科研前十几年的经历不一样从初中，高中到大学，经历中考，高考，是大多数在这里读书的学生唯一的人生道路在这条路上，有付出就有收获，如果你学得更多，你会取得更好的成绩mdash但在科研中却不是这样:你提出实验的想法后，你在这个方向上努力了两三年甚至更长时间，但最终真相可能只是在原点的反方向等待，你会越走越远不仅仅是化学，还有学生，所有的研究生，博士生，导师等科研从业者都面临着同样的风险，付出和收益并不是成正比的

没有接触过科研的同学大概有一定的思维惯性，觉得科研也要遵循只要我努力，就应该产生结果人生经历本科科研就是这样一个机会，让你在本科阶段体验一下科研的非线性回报，或者摆正心态，或者认识到自己是否能适应这种模式可能你的实验很久没有进展，不代表是你个人的原因毕竟探索未知就是这么一个过程

04

跨学科

化学不再分为有机，无机，理化和分析四大化学的时代现在的科学已经逐渐发展出高度分化的，综合的网络知识体系，诞生了许多交叉学科作为化学自然科学体系中承上启下的一环，它在其中发挥着重要的作用，并与物理，生物，计算机等领域一起衍生出许多交叉学科

化学:

理论是化学方向不需要个人实验的学科，很多做实验的课题组都需要它利用非实验的理论推导和计算来预测或解释实际化学实验中的现象这门学科广泛使用数学和计算机工具，并衍生出量子化学，计算化学和分子动力学等方向

生物化学:

生物学研究逐渐从宏观发展到微观当生物学突破细胞层面，触及生物大分子甚至小分子时，化学成为有利的辅助工具，形成生物化学，化学生物学，分子生物学等学科这些研究侧重于生物体内的化学过程，或者在分子水平上探索甚至影响生物体内的现象

药物化学:

与生物化学的另一个重要交叉是药物化学这个学科可以寻找具有生物和药物活性的小分子，对其结构进行修饰和改进，使之成为可利用的药物，研究药物分子在体内的作用机制和代谢过程，从而指导药物分子的结构改进化学很重要:有机合成可以设计各种修饰的药物小分子的合成路线，有机方法学为这些合成路线提供并优化每一步的反应

材料:

材料化学是一门时间跨度和学科跨度很大的重要学科:广义的材料化学历史悠久，青铜器是最早的例子之一，今天，伴随着人类对各种材料的应用，衍生出了材料化学的许多分支，如高分子材料，半导体材料，陶瓷材料，纳米材料，生物材料等材料化学研究各种材料的制备，结构，表征和应用，与物理和化学下的领域有着广泛的交叉

其他方向:

此外，化学与许多学科形成了交叉学科:上至光谱，质谱等手段研究星际分子和其他星球的宇宙化学，研究地壳，海洋，地幔等地质构造中的化学成分，化学规律和形成原理的地球化学，鉴定和保护各类出土有机或无机文物的考古化学，研究各种化学品对环境和生物的长期影响，指导人类合理利用化学环境化学，以及食品化学，商品化学等关注人类日常生活的质量

职业前景

01

本科生毕业去向

毕业后有两种途径:深造或直接就业高校的本科化学培养计划大多是为了向科研过渡，而化学相关的对口工作大多要求较高的学历，所以培养计划不支持本科就业所以，如果你不想读研，也不打算提前转行，本科就业的选择是非常有限的只能选择几个专业对口的工作，或者靠学历找非专业对口的工作

化学专业未转行的毕业生，通常会选择继续深造:读研，读研或出国留学目前国内外化学专业两年制硕士研究生很少常见的是毕业后直接成为博士生，项目时长4ndash七年了一流院校出国人数约为保险科研院所的一半但是在大部分985和211院校，因为出国难度很大，所以保险科研院所的竞争更加激烈

02

就业选择

高校教师岗位:

研究生毕业后，如果想投身于更前沿的研究，仍然坚持学术路线，通常要申请博士后岗位，然后再申请高校的教学岗位但需要注意的是，目前高校科研岗位趋于饱和，竞争日益激烈，对学术经验和学位的要求也逐渐提高而且教职员工在五年左右的试用期后要么升职，要么离职，所以只有少数人能坚持学术道路，在读研期间根据自己的感觉决定从哪里毕业

依靠专业知识:

靠专业知识转行:

一些研究人员有很好的数学和计算机技能，因此他们可以进入物理或计算机相关领域寻找工作。

转移到政府部门:

跟专业知识关系不大，主要看学历，政治面貌，学生工作经验等，所以要提前备考