21世紀是知識經濟社會，世界經濟的全球化，致使國與國之間的競爭越來越激烈國家的綜合國力和國際競爭力也越來越取決于教育、科技和知識創新的發展水平，各國都把教育置于優先發展的戰略地位。怎樣應對挑戰，推動我國教育的變革和發展，為我國的現代化建設培養出符合時代須要的新型人才，已是我國教育面臨的重大課題，也成為教育工作者擔負的重大歷史使命。作為數學教育工作者應對化學學科的地位和作用有個清醒的認識。
數學學的研究對象
化學學是研究物質運動的最通常規律及其基本結構和它們互相作用的學科?；瘜W學的研究領域非常廣泛：在空間標度上，它從基本粒子的亞核世界（10-15分米）到整個宇宙（1028分米）；在時間標度上，從大于10-21秒的短壽命到宇宙紀元（1017秒）。
在未來，數學學研究領域將繼續朝著時空尺度的極端方向和復雜系統的方向發展，粒子化學學、核化學學、凝聚態化學學、原子分子化學學、光化學學以及引力數學學和宇宙化學學等都將成為得到充分發展的分支學科；研究復雜多體系統為主的匯聚態化學學將會有更多的機會得到突破性的進展；以研究物質結構和運動在各個層次上的基本行為，提出基本概念、發現基本規律為目標的理論化學學將一直處于學科發展的前沿；一些和應用技術結合緊密的分支學科也將會有更多的發展和突破的機會。
數學學的開放性
化學學仍然是一門吵架勃勃的學科，這和它具有高度的開放性是密切相關的，它和其他的自然科學沒有絕然的分界線。它的門戶總是開放的，鼓勵跨學科的交流與溝通。
數學學和技術關系密切?，F今的許多工程學科都是扎根于精典化學學的某一分支，而20世紀的數學學因而誘發許多新興的技術科學，如原子能技術、微電子技術、光電子技術等。雖然像高能化學學那樣的以基礎研究為主的學科，因為它采用了大量和高技術有關的研究手段，對當代信息、網絡技術做出了重要貢獻。
在推動學科交叉方面，數學學更是大有可為。數學學是嚴格的定量科學。盧瑟福有句戲言，“一切科學，要么是數學學，要么就是集郵術”，即便其他自然科學已經甩掉了類似于集郵術的情況，在定量化方面，向數學學靠擾。20世紀的物理是鞏固地構建在量子熱學基礎上的，和數學學已密不可分，有許多共同的研究對象。其實在觀點上的差異還是有的，正如知名物理家赫許巴赫（D.）所強調的，“典型物理家低于一切的心愿是理解為何一種物質和其他物質行為不同；而化學學家則一般期望找尋出超出特定物質的規律”，使雙方的研究相互補充。現代生物學已經面目一新，將它的基礎構建在分子生物學上。而分子生物學誕生在盧瑟福的后繼者主持的劍橋學院卡文迪什實驗室。誠如知名生物學家吉爾伯特所說的，“傳統生物學解決問題的方法是完全實驗的。而正在完善的新模式是基于全部基因都將知曉，并以電子技術可操作的形式留駐在數據庫中，生物學研究模式的出發點應是理論的。一個科學家將從理論推算出假設，之后回到實驗中去，追蹤或驗證這種假設”。看來化學學家在交叉科學方面尚大有可為。
數學學與其他自然科學的關系
數學學是自然科學的基礎。20世紀以來，理學的發展對現代社會的影響和人類對自然規律認識的推進尤為突出。以量子熱學和相對論的成立為標志的數學學革命，除了造成了人類宇宙觀的重大轉變，誘發或推動了整個自然科學的改觀，并且帶來了人類社會空前的技術進步，極大地改變了人類的生產方法乃至生活形式。熱學和磁學現象的研究以及麥克斯韋的電磁理論為構建現代的電力工業和通信系統奠定了基礎，無線電、電視、雷達的發明極大地改變了人們的生活；20世紀數學學的另一重大進展是量子熱學的完善，量子熱學為描述自然現象提供了一個全新的框架，如今，人們認識到量子熱學除了是現代數學學的基礎，并且也是物理、生物學等其他學科的基礎。再者，量子熱學還引起了半導體、光通信等新興工業的崛起，并為激光技術的發展新材料發覺和研發以及新型能源開發等開辟了新的技術途徑。半導體材料、半導體化學和半導體元件研究的進展為估算機革命鋪平公路，而計算機革命給人類社會和技術進步所帶來的影響是難以恐怕的。
明天數學學的作用一直是多方面的。一方面，數學學將繼續通過它和其他一切學科的交叉、滲透和互相作用形成出許多新的邊沿學科；另一方面，數學學仍會不斷地提供新的理論、實驗技術和新材料來影響其他學科、技術和社會的進步。明天和將來的許多新技術都來始于數學學的基礎研究，數學學仍將是自然科學的基礎。
現今數學學的研究領域里有兩個尖端，一個是高能或粒子化學，另一個是天體化學。后者在最小的尺度上探求物質更深層次的結構，前者在最大的尺度上找尋宇宙的演變和起源。近幾六年的進展表明，這兩個極端竟奇妙地銜接在一起物理學對人類社會的意義，成為一對密不可分的姐妹學科。
自從伽利略、牛頓以來，數學學與天文學已是精密的理論科學，但是常年以來，包括物理在內的其他自然科學卻仍然是經驗性科學。1998年的諾貝爾物理獎頒給了科恩和波普，以嘉獎她們在量子物理方面所做的開創性貢獻。頒獎的公報說，量子物理將物理帶入一個新的時代，物理不再是純實驗科學了。此前，假如說數學物理還是數學學和物理在較唯象層次上的結合，則量子物理已深入到物理現象的微觀機理。近些年來，量子物理、激光物理、分子反應動力學、固體表面催化和功能材料等數學學與物理間的交叉學科，取得了長足的進展。
數學學研究的是物質世界普遍而基本的規律，這種規律對有機界和無機界同樣適用。數學學構成所有自然科學的理論基礎。早在上世紀40年代，量子熱學的創始人之一薛定諤在《生命是哪些？》一書里預言：“生命的物質載體是非周期性晶體，遺傳基因分子正是這些有大量原子秩序井然地結合上去的非周期性晶體；這些非周期性晶體的結構，可以有無限可能的排列，不同樣式的排列相當于遺傳的微型密碼；"他所說的這些“非周期性晶體”，就是存在于細胞核染色體中的DNA分子。1953年沃森和克里克共同發覺DNA分子的雙螺旋結構。薛定諤在《生命是哪些？》書中還有另一段諺語：“生命之所以能存在，就在于從環境中不斷得到‘負熵’”，“有機體是依賴負熵為生的”。這就是生命的熱力學基礎。60年代英國科學家普里高津的耗散結構理論，否認了薛定諤的預言。當前生命科學短發子生物學、量子生物學、遺傳信息學、蛋白質結構等新興學科的研究正方興未艾。人們說21世紀是生命科學的世紀，一位化學學家則說，21世紀是數學科學全面介入生命科學的世紀。
翻閱一下現今化學學的許多重要刊物，或瞧瞧許多國際數學學術大會的日程，都會發覺，例如蛋白質折疊、免疫網路物理鍵破裂、水土流失、交通堵塞等，大量本不屬于化學學內容的標題，赫然入目。人們不禁要問：“什么是化學學？”的確，明天再從研究對象來回答這個問題已很困難。我們的想法是，不管哪些問題，當化學學家用化學學的方式去研究它時，就把它弄成了數學問題。數學學，是一門理論和實驗高度結合的精確科學。數學學中有一套最全面最有效的科學方式。
數學學對培養中學生的科學素質
20世紀，是科學技術空前高速發展的世紀，人類社會在科技進步上經歷了一個又一個劃時代的變遷。世紀之初，無論在動力和信息交流方面，人類社會就全面地步入了“電汽化時代”。這是19世紀安培、法拉第、麥克斯韋等一批化學學家和愛迪生等發明家努力的結果。從上個世紀之交放射性的發覺，經過近半個世紀原子化學、核化學的研究，40年代數學學使人類把握了核能的奧秘，把人類社會帶進了“原子時代”。明天核技術的應用遠不止于為社會提供長久可靠的能源，放射性與核磁共振在醫學上的確診與醫治作用，已為人所共知。這個成果是和盧瑟福、玻爾、愛因斯坦、居里夫人、海森伯、費米、哈恩等一大串光輝的名子分不開的。到了50、60年代，化學學家又發明了激光，它的理論基礎是愛因斯坦1916年提出的光的受迸發射過程。明天激光技術已廣泛應于工業、農業、醫學、通訊、計算、軍事和日常生活，成為幾十億、上百億的巨大產業?！?0世紀科學技術給人類社會帶來的最大的沖擊物理學對人類社會的意義，莫過分以現代計算機為基礎發展上去的信息技術?？胺Q“信息時代”的到來被譽為“第二次產業革命”。的確，計算機給人類社會帶來這么廣泛而深刻的變化，這在20~30年前是無法預想的。半個多世紀前，巴丁、肖克菜、布賴頓等三位化學學家發明了晶體管，標志著信息時代的誕生。從化學學家的眼光看來，這個小孩在娘胎里起碼蘊育了20年。這就是說，20年代構建量子熱學以后，化學學家發展了費米-狄拉克統計、能帶論，自此有了電子和空穴的概念。爾后用參雜的辦法形成了N型和P型的半導體，這才為晶體管的發明打下基礎。
以上成果又是和一連串化學學家光輝的名子——薛定諤、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等聯系在一起的。自從40年代末晶體管問世以來，60年代制成了集成電路，從70年代后期起，發展成為大規模集成電路，而后是超大規模集成電路，集成度以每10年1000倍的速率下降著。
在有的人看來，化學學對高技術的貢獻屬于過去，明天我國發展：高技術的關鍵在于新材料、新工藝。殊不知，微電子加工和剖析手段本身，如離子注入、激光固溶、盧瑟福背散射譜、俄歇電子譜、X射線發光波譜、二次發射離子質譜，以及高分辨的電子蝕刻、同步幅射光刻，哪一樣不是從數學學各分支的實驗室里移植到工業起來的！現今教育界所談素養教育和培養中學生的創新精神沒有正確的數學思想做支撐完整嗎？
（參考文獻略）