第三节 德国化学教育

严格地讲，19 世纪初德国大学的改革并不是没有缺点，其主要表现是实验科学在大学里没有得到支持。在 1810—1820 年这段时期，德国大学普遍盛行着这样的观念：教授应当是能够对整个科学提出完整和严密的新观点的人，因而只能由哲学体系的构造者充当，而不是由那些在不断变化的研究前沿工作的经验科学家担任。所以，物理、化学、生物学等近代自然科学是掺杂在自然哲学中进行研究和讲授的，许多自然科学的教授职位也被浪漫主义的自然哲学的拥护者占据着。因此，尽管沃克林的学生斯特劳迈耶尔

（Stromeyer）于 1806 年在哥廷根大学开始向学生开放分析化学实验室，而

格美林（L.Gmelin，1788—1853）从 1813 年开始在海德堡大学对化学教学进行了初步的改良，还有富赫斯（J.N.Fuchs）1807 年在巴伐利亚兰丘大学、杜柏莱纳（Dobereiner）1811 年在耶拿大学、菲舍尔（N.W.Fischer）1820 年在布勒斯劳大学也都采用了学生实验室，但早期德国化学家多是到法国和瑞典留学，然后回国从事化学研究和教学。例如李比希是到巴黎师承盖-吕萨克，而维勒、马格努斯、米契利希（E.Mitscherlich，1794—1863）等则到斯德哥尔摩就学于贝采里乌斯。不过，德国大学改革后的体制（即保证大学教授包括教学在内的学术自由和自治）的优点在于，它能够根据科学探索的需要和潜力而逐步适应科学的发展（这一点与法国高等教育体制的固定化是不同的）。当一些化学家将实验教学引入大学后，实验室便和既有的大学讨论班制度结合起来，使得一场新的化学教育运动在德国以强劲的势头和深远的影响发动起来了。

对德国这场化学教育运动做出最大贡献的是李比希。他在吉森大学创建了举世闻名的吉森实验室，奠定了近代化学教育的模式，培养出了大量的杰出化学家。

1803 年 5 月 12 日，李比希诞生于德国达姆施塔特城。1820 年进入波恩大学，一年后转入埃尔兰根大学学习化学。但是，李比希对所学的内容并不满意。因为当时著名哲学家谢林（F.Schelling，1775—1854）正在埃尔兰根大学讲授极端唯心主义的自然哲学。李比希的化学老师卡斯塔纳（Kastner） 教授深受谢林思想的影响，不注重实验训练。于是，李比希在 1822 年赴当时世界化学中心——巴黎攻读化学。他在巴黎索邦大学随盖-吕萨克学习，不仅掌握了精确的化学实验技巧，而且学会了系统研究的方法。李比希在埃尔兰根大学曾研究过雷汞，到巴黎后充分运用新学的先进方法继续研究雷汞，终于发现了雷汞就是雷酸盐，并确定了它的组成。这项成果不仅赢得了盖-吕萨克的赞赏，也引起了德国科学界泰斗亚历山大·冯·洪堡的关注。

1824 年初李比希学成归国，在亚历山大·冯·洪堡和盖-吕萨克的推荐下，被任命为吉森大学编外化学教授。李比希难以忘怀他在盖-吕萨克私人实验室受到的良好训练，决心也像盖-吕萨克那样，利用实验室培养年轻学生。李比希与一名矿物学教授和一名数学教授联名向黑森政府提出创办一个为培养药剂师和化学技术人员用的化学药学实验室。政府否决了他们的申请，但允许他们自筹资金，自己动手使用一幢废旧的兵营，建造实验室。李比希对实验室的建设倾注了大量精力，不惜倾其私囊，给予经济补贴。1825 年 12 月李比希升为教授，1826 年吉森实验室落成。

吉森实验室由实验室、天平室、化学药品贮藏室、洗涤室和助手室组成。

别看这个实验室貌不惊人，却体现着训练科学家的新模式。

实验室最初只不过是供学生参加化学实验练习用，而后逐渐发展成为供学生进行研究的名副其实的化学实验室。吉森实验室是第一个同私人实验室彻底决裂的将实验教学与化学研究相结合的组织，它与盖-吕萨克实验室的不同在于：后者只供化学家个人及其助手使用，而前者则是尽可能接纳大量的学生并加以指导。在教学方面，李比希打破了其前任齐默曼（Zimerman）低水平的自然哲学教学方式，也没有照搬他在巴黎所学课程的蓝本，而是编制了一个新的教学大纲。在其大纲里，李比希规定：开始，学生在学习讲义的同时，还要做实验，先使用已知化合物进行定性和定量分析，然后从天然物质中提纯和鉴定新化合物，以及进行无机和有机合成；学完这一课程后，给学生以研究课题，让他们在教授指导下进行独立的研究，并以此作为毕业论文项目，最后通过鉴定获得博士学位（这一过程取决于学生研究的速度，一般是 1—3 年）。在具体教学中，李比希非常强调训练学生的分析技巧，他说在他之前“任何地方都没有进行教学用的分析化学实验室；人们所说的实验室，不过是摆满了冶金或制作药物的各种炉灶和用具的厨房。更没有人懂得怎样来教分析。”①同时，李比希在教学上也很放得开，他让熟练的助手教给初学者化学概念和基本操作，他自己则把理论教学压到最低限度，而把大部分时间用于指导学生亲自动手做实验或进行研究工作。正如他自己所说：

“普通概念上的实验室教育，在这所教室里只是由熟练的助手教给初学者的，而我负责指导的学生是根据各自情况来学习。具体方法是我给每个学生以研究专题，并检查他们实践的情况，那如同是同一个圆的半径有共同的中心一样。我没有对学生进行一般定义的指导，而是每天早晨听取每个学生前一天研究进展的情况以及对自己研究工作的见解。最后我对他们表示赞成或反对。”①

这样，李比希和其学生就不仅是一种教与学的关系，也是集体从事科学研究的合作者。他进一步说：

“让每个学生寻找自己的出路是必要的。同时各个学生在共同的研究生活和不断交往中，以及参加所有研究生的工作中相互取长补短⋯⋯就这样， 我们这些师生从拂晓拼命工作到傍晚。在我们这里既无娱乐也无消遣生活。仅有一件事是每天受到服务员的抗议，即他想清扫我们的实验室，但无法把这些学生赶出实验室⋯⋯”②

因此，如果说吉森实验室在科学史上是近代实验组织和教育相结合的开端的话，那么李比希这种让学生在实验室中从系统训练逐步转入独立研究的教学体制则为近代化学教育体制奠定了基础。

吉森吸引了世界各地的青年学子，他们在这里受到良好的系统的化学分析训练，最后获得高水平的研究能力。吉森实验室真正起到了培养化学人才

① A.J. Ihde，The Development of ModernChemistry，New York-London，1964，260—261.

① [日] 原光雄著，黄静译：近代化学的奠基者，科学出版社 1985 年版，第 166 页。

② 同①。

的作用，成为化学教育的圣地。李比希在吉森实验室培养了许多世界闻名的化学家和化学教育家：霍夫曼、凯库勒、武慈、热拉尔、柯普（H.F.M.Kopp， 1817—1892）、弗雷泽纽斯（C.R.Fresenius，1818—1897）、威尔（H.Will，

1812—1890）、费林（F.Feling，1812—1885）、弗兰克兰、齐宁等。他们在吉森时是在李比希指导下从事集体研究活动的小组，而回到自己工作岗位

（特别是那些外国学生）后，则普及推广李比希的教学方法和研究精神，并与他和同学间保持广泛而频繁的联系，形成一个网络。可见，李比希学派在19 世纪无论是对化学本身还是对化学教育都有着广泛而深远的影响。

李比希一人传授几十名学生，采用实验室教学方法，这种培养化学科学人才的制度适合于当时资本主义时代的需求，比传统的师徒制度优越得多。而当时法国依旧奉行个人培训制，缺少大规模的实验室教学法，这导致法国失去化学的领导地位，让位给德国。

吉森实验室创造了化学教育组织的典范，为德国大学所仿效。在德国首先采用这种化学教育模式的是李比希的朋友和合作者维勒。他从斯德哥尔摩回到德国之后曾先后在柏林、卡塞尔从事教育工作，虽然没有机会像李比希那样创造一个实验室，但却独立进行了许多化学研究。到 1836 年维勒在化学界的地位已相当巩固，当他在哥廷根大学担任化学教授后，利用斯特劳迈耶尔留下来的实验室按照吉森的方式进行了改造。他在化学教学中，既像李比希那样重视训练学生的实验能力，又重视理论教学，增加了理论教学的时间。在维勒的学生中，德国有柯尔贝（H.Koble，1818—1884）、弗蒂（R.Fittig， 1855—1910）、克诺谱（L.V.Knopp）、虎伯纳（Hübner）；美国有雷姆森

（I.Remsen， 1846—1927）、史密斯（E.F.Smith）、莫尔顿（S.Morldon） 等。

与维勒一样，本生（R.W.Bunsen，1811—1899）也是一个出色的化学教师，他不仅在马堡大学（1839—1851 年），而且在海德堡大学（1852—1889 年）都有类似吉森那样的实验室，他的学生中有许多都成为杰出的化学家， 诸如德国的洛特·迈尔（LotharMeyer，1830—1895）、拜尔（Adolph von Baeyer，1835—1917）、皮卡德（Jules Picard）和英国的罗斯科（H.E.Roscoe， 1833—1915）等。

弗雷泽纽斯离开吉森之后到了威斯巴登担任化学教授，于 1848 年仿效李比希建立了一个至今闻名于世的化学分析实验室，用于分析化学教学和化学分析研究。

霍夫曼则于 1864 年将波恩大学实验室按照吉森实验室重新改造成一个新而宏大的实验室，一年之后到柏林大学组织筹建了第一个化学工业实验室。霍夫曼门下的许多德国学生如齐曼（Tieman）等都成为 19 世纪后半期德国的化学工业家。

此外，凯库勒于 19 世纪 60 年代在波恩大学形成了一个以他为中心的化学学派，其中包括后来成为物理化学家的范霍夫以及化学工业家格拉泽

（Glaser）和布伦克（Brunk）。就这样，吉森模式在 19 世纪中期的德国大学迅速推广。同时吉森实验室教学法也为物理学、生物学教学所采用。

可见，德国大学中研究-教学实验室在德国化学教育发展过程中扮演了重要角色。它的发展可分为三个阶段①：

① 乔世德、王德胜主编：化学社会学，云南教育出版社 1991 年版，第 168—169 页。

第一代实验室：在竞争中诞生。19 世纪中期，德国化学进入了一个具有创造性的时期，各种学派相互竞争，各持己见。同时，德国接受了建立大学实验室的观点，实验室用于实验训练、讲课和研究，李比希的吉森实验室就是一个典范。第一代实验室的特点是：仪器便宜，政府预算少。德国竞相建立小型实验室，至 1866 年，德国大学的化学实验室已形成一个较完备的网络，为德国化学工业的繁荣提供了足够的人才。

第二代实验室：经典有机化学时期。1866 年以后，大多数第一代实验室进入更新时期，这是因为：（1）化学的研究中心发生了变化，化学家将注意力转移到有机化学。（2）社会对训练有素的工业化学家的需求增加了。第一代实验室大都适应不了这种形势，好在规模小，设备便宜，取代它们很容易。1866—1895 年，第二代大学化学实验室诞生了。严格地讲，它们是有机化学实验室，是由有机化学家专门设计的，又是供有机化学家使用的。在该时期， 化学家接受经典的价键结构理论，用以阐明有机化合物的性质、结构。而实验室偏重于分析和合成有机物。学生们选择学位的研究方向，也大都集中在有机化学领域。因为教授们对有机化学问题感兴趣，社会对有机化学人才需求量大。第二代实验室拥有较多的学生和教授，实验室的空间大，仪器先进而昂贵。第二代实验室源源不断地培育出一批批化学博士，他们到制造药物、染料的企业中担任职务，从事研究，使德国的有机合成工业在 19 世纪末跃居世界的领先地位。

第三代实验室：向现代化学过渡。第二代实验室的最后 10 年，有机化学家受到物理化学家的挑战，经典有机化学的理论和方法不能解释复杂的物质如橡胶、蛋白质等的性能和结构，有机化学失去了霸主地位。一些新的专业如物理化学、生物化学出现了。新的价键、结构学说也提了出来。这些构成了现代化学的基本内容。大学中的实验室开始朝着现代化学方向发展，并促进着化学教育的发展。

在这里，值得一提的是 19 世纪末的两位著名化学家奥斯特瓦尔德和费歇尔（Emil Fischer，1852—1919）。奥斯特瓦尔德同范霍夫和阿累尼乌斯一起为使物理化学发展成为一门公认的独立的职业化学学科做出了巨大贡献。1872 年，他在俄国多尔坡大学（现在的塔图大学）跟随施米特（Carl Schmidt）

（他曾是李比希的学生）和兰堡（Johann Lermberg）学习化学，以及随奥伊廷根（Arthur von Oettingen）学习物理，1881 年被聘为俄国里加多种工艺学院化学教授，在那里他很快成为一位著名的化学教师。1887 年，奥斯特瓦尔德受聘到德国莱比锡大学担任物理化学教授，并组织筹建了新的物理化学学院。他是一个极富激励性的教师，他把欧美一代化学家的注意力引向了理论化学或物理化学，从而使莱比锡大学物理化学学院成为培养几代物理化学家的摇篮。经过他直接培养的有阿累尼乌斯、能斯特（H.W.Nernst，1864— 1941）、理查兹（T.W.Rechards，1868—1928）、路易斯（G.N.Lewis，1875

—1946）等，其中前两位和奥斯特瓦尔德一样都曾得过诺贝尔化学奖。

费歇尔被称为是生物化学的创始人，他先后在波恩大学和斯特拉斯堡大学跟随凯库勒和拜尔学习有机化学。后来，费歇尔研究的领域从有机化学转向了生物化学。他曾在德国很多大学担任过化学教师：慕尼黑大学助教（1874

—1878 年）、讲师（1878—1879 年）、分析化学副教授（1879—1882 年）； 埃尔兰根大学化学教授（1882—1884 年）；维尔茨堡大学化学教授（1885— 1892 年）；柏林大学接任霍夫曼做化学教授（1892—1919 年）。费歇尔最初

主要是讲课，例如在慕尼黑大学时担任煤焦油染料与理论化学两门课程，还要指导 150 名左右医学系学生的分析化学，以后不论是在埃尔兰根大学、维尔茨堡大学，还是在柏林大学，他都把全部课程甚至学生实验或助教的博士应考准备交给他的助手来担任，而他自己则带领许多研究人员进行生物化学研究。因此在 19 世纪末，费歇尔有着一个强劲的生物化学研究集体。

总之，德国自 19 世纪中期以来普遍实施实验室教学法、发展大学化学教育，进一步推动了德国大学的改革，使其逐步走上了近代化的研究和教学相结合的道路，并成为世界其他各国发展化学教育的模式。尽管由李比希创造的实验室教学的吉森模式对法国似乎没有产生什么影响，但对英国、俄国、美国等却产生了深刻的影响。