21世纪是知识经济社会，世界经济的全球化，致使国与国之间的竞争越来越激烈国家的综合国力和国际竞争力也越来越取决于教育、科技和知识创新的发展水平，各国都把教育置于优先发展的战略地位。怎样应对挑战，推动我国教育的变革和发展，为我国的现代化建设培养出符合时代须要的新型人才，已是我国教育面临的重大课题，也成为教育工作者担负的重大历史使命。作为数学教育工作者应对化学学科的地位和作用有个清醒的认识。
数学学的研究对象
化学学是研究物质运动的最通常规律及其基本结构和它们互相作用的学科。化学学的研究领域非常广泛：在空间标度上，它从基本粒子的亚核世界（10-15分米）到整个宇宙（1028分米）；在时间标度上，从大于10-21秒的短寿命到宇宙纪元（1017秒）。
在未来，数学学研究领域将继续朝着时空尺度的极端方向和复杂系统的方向发展，粒子化学学、核化学学、凝聚态化学学、原子分子化学学、光化学学以及引力数学学和宇宙化学学等都将成为得到充分发展的分支学科；研究复杂多体系统为主的汇聚态化学学将会有更多的机会得到突破性的进展；以研究物质结构和运动在各个层次上的基本行为，提出基本概念、发现基本规律为目标的理论化学学将一直处于学科发展的前沿；一些和应用技术结合紧密的分支学科也将会有更多的发展和突破的机会。
数学学的开放性
化学学仍然是一门吵架勃勃的学科，这和它具有高度的开放性是密切相关的，它和其他的自然科学没有绝然的分界线。它的门户总是开放的，鼓励跨学科的交流与沟通。
数学学和技术关系密切。现今的许多工程学科都是扎根于精典化学学的某一分支，而20世纪的数学学因而诱发许多新兴的技术科学，如原子能技术、微电子技术、光电子技术等。虽然像高能化学学那样的以基础研究为主的学科，因为它采用了大量和高技术有关的研究手段，对当代信息、网络技术做出了重要贡献。
在推动学科交叉方面，数学学更是大有可为。数学学是严格的定量科学。卢瑟福有句戏言，“一切科学，要么是数学学，要么就是集邮术”，即便其他自然科学已经甩掉了类似于集邮术的情况，在定量化方面，向数学学靠扰。20世纪的物理是巩固地构建在量子热学基础上的，和数学学已密不可分，有许多共同的研究对象。其实在观点上的差异还是有的，正如知名物理家赫许巴赫（D.）所强调的，“典型物理家低于一切的心愿是理解为何一种物质和其他物质行为不同；而化学学家则一般期望找寻出超出特定物质的规律”，使双方的研究相互补充。现代生物学已经面目一新，将它的基础构建在分子生物学上。而分子生物学诞生在卢瑟福的后继者主持的剑桥学院卡文迪什实验室。诚如知名生物学家吉尔伯特所说的，“传统生物学解决问题的方法是完全实验的。而正在完善的新模式是基于全部基因都将知晓，并以电子技术可操作的形式留驻在数据库中，生物学研究模式的出发点应是理论的。一个科学家将从理论推算出假设，之后回到实验中去，追踪或验证这种假设”。看来化学学家在交叉科学方面尚大有可为。
数学学与其他自然科学的关系
数学学是自然科学的基础。20世纪以来，理学的发展对现代社会的影响和人类对自然规律认识的推进尤为突出。以量子热学和相对论的成立为标志的数学学革命，除了造成了人类宇宙观的重大转变，诱发或推动了整个自然科学的改观，并且带来了人类社会空前的技术进步，极大地改变了人类的生产方法乃至生活形式。热学和磁学现象的研究以及麦克斯韦的电磁理论为构建现代的电力工业和通信系统奠定了基础，无线电、电视、雷达的发明极大地改变了人们的生活；20世纪数学学的另一重大进展是量子热学的完善，量子热学为描述自然现象提供了一个全新的框架，如今，人们认识到量子热学除了是现代数学学的基础，并且也是物理、生物学等其他学科的基础。再者，量子热学还引起了半导体、光通信等新兴工业的崛起，并为激光技术的发展新材料发觉和研发以及新型能源开发等开辟了新的技术途径。半导体材料、半导体化学和半导体元件研究的进展为估算机革命铺平公路，而计算机革命给人类社会和技术进步所带来的影响是难以恐怕的。
明天数学学的作用一直是多方面的。一方面，数学学将继续通过它和其他一切学科的交叉、渗透和互相作用形成出许多新的边沿学科；另一方面，数学学仍会不断地提供新的理论、实验技术和新材料来影响其他学科、技术和社会的进步。明天和将来的许多新技术都来始于数学学的基础研究，数学学仍将是自然科学的基础。
现今数学学的研究领域里有两个尖端，一个是高能或粒子化学，另一个是天体化学。后者在最小的尺度上探求物质更深层次的结构，前者在最大的尺度上找寻宇宙的演变和起源。近几六年的进展表明，这两个极端竟奇妙地衔接在一起物理学对人类社会的意义，成为一对密不可分的姐妹学科。
自从伽利略、牛顿以来，数学学与天文学已是精密的理论科学，但是常年以来，包括物理在内的其他自然科学却仍然是经验性科学。1998年的诺贝尔物理奖颁给了科恩和波普，以嘉奖她们在量子物理方面所做的开创性贡献。颁奖的公报说，量子物理将物理带入一个新的时代，物理不再是纯实验科学了。此前，假如说数学物理还是数学学和物理在较唯象层次上的结合，则量子物理已深入到物理现象的微观机理。近些年来，量子物理、激光物理、分子反应动力学、固体表面催化和功能材料等数学学与物理间的交叉学科，取得了长足的进展。
数学学研究的是物质世界普遍而基本的规律，这种规律对有机界和无机界同样适用。数学学构成所有自然科学的理论基础。早在上世纪40年代，量子热学的创始人之一薛定谔在《生命是哪些？》一书里预言：“生命的物质载体是非周期性晶体，遗传基因分子正是这些有大量原子秩序井然地结合上去的非周期性晶体；这些非周期性晶体的结构，可以有无限可能的排列，不同样式的排列相当于遗传的微型密码；"他所说的这些“非周期性晶体”，就是存在于细胞核染色体中的DNA分子。1953年沃森和克里克共同发觉DNA分子的双螺旋结构。薛定谔在《生命是哪些？》书中还有另一段谚语：“生命之所以能存在，就在于从环境中不断得到‘负熵’”，“有机体是依赖负熵为生的”。这就是生命的热力学基础。60年代英国科学家普里高津的耗散结构理论，否认了薛定谔的预言。当前生命科学短发子生物学、量子生物学、遗传信息学、蛋白质结构等新兴学科的研究正方兴未艾。人们说21世纪是生命科学的世纪，一位化学学家则说，21世纪是数学科学全面介入生命科学的世纪。
翻阅一下现今化学学的许多重要刊物，或瞧瞧许多国际数学学术大会的日程，都会发觉，例如蛋白质折叠、免疫网路物理键破裂、水土流失、交通堵塞等，大量本不属于化学学内容的标题，赫然入目。人们不禁要问：“什么是化学学？”的确，明天再从研究对象来回答这个问题已很困难。我们的想法是，不管哪些问题，当化学学家用化学学的方式去研究它时，就把它弄成了数学问题。数学学，是一门理论和实验高度结合的精确科学。数学学中有一套最全面最有效的科学方式。
数学学对培养中学生的科学素质
20世纪，是科学技术空前高速发展的世纪，人类社会在科技进步上经历了一个又一个划时代的变迁。世纪之初，无论在动力和信息交流方面，人类社会就全面地步入了“电汽化时代”。这是19世纪安培、法拉第、麦克斯韦等一批化学学家和爱迪生等发明家努力的结果。从上个世纪之交放射性的发觉，经过近半个世纪原子化学、核化学的研究，40年代数学学使人类把握了核能的奥秘，把人类社会带进了“原子时代”。明天核技术的应用远不止于为社会提供长久可靠的能源，放射性与核磁共振在医学上的确诊与医治作用，已为人所共知。这个成果是和卢瑟福、玻尔、爱因斯坦、居里夫人、海森伯、费米、哈恩等一大串光辉的名子分不开的。到了50、60年代，化学学家又发明了激光，它的理论基础是爱因斯坦1916年提出的光的受迸发射过程。明天激光技术已广泛应于工业、农业、医学、通讯、计算、军事和日常生活，成为几十亿、上百亿的巨大产业。”20世纪科学技术给人类社会带来的最大的冲击物理学对人类社会的意义，莫过分以现代计算机为基础发展上去的信息技术。堪称“信息时代”的到来被誉为“第二次产业革命”。的确，计算机给人类社会带来这么广泛而深刻的变化，这在20~30年前是无法预想的。半个多世纪前，巴丁、肖克菜、布赖顿等三位化学学家发明了晶体管，标志着信息时代的诞生。从化学学家的眼光看来，这个小孩在娘胎里起码蕴育了20年。这就是说，20年代构建量子热学以后，化学学家发展了费米-狄拉克统计、能带论，自此有了电子和空穴的概念。尔后用参杂的办法形成了N型和P型的半导体，这才为晶体管的发明打下基础。
以上成果又是和一连串化学学家光辉的名子——薛定谔、海森伯、狄拉克、泡利、布洛赫、索末菲等联系在一起的。自从40年代末晶体管问世以来，60年代制成了集成电路，从70年代后期起，发展成为大规模集成电路，而后是超大规模集成电路，集成度以每10年1000倍的速率下降着。
在有的人看来，化学学对高技术的贡献属于过去，明天我国发展：高技术的关键在于新材料、新工艺。殊不知，微电子加工和剖析手段本身，如离子注入、激光固溶、卢瑟福背散射谱、俄歇电子谱、X射线发光波谱、二次发射离子质谱，以及高分辨的电子蚀刻、同步幅射光刻，哪一样不是从数学学各分支的实验室里移植到工业起来的！现今教育界所谈素养教育和培养中学生的创新精神没有正确的数学思想做支撑完整吗？
（参考文献略）