化学之美讲义

化学之美讲义

以“美”启“真”,把学生引入化学殿堂

科学本身就是真善美的统一,真的科学理论总是与美的自然界的表现形式相一致。千姿百态的化学物质,千变万化的化学反应,千奇百怪的化学世界,其实都是有一定规律的。

一位获得国际化学奥赛金牌的学生曾说,最先把他引入化学殿堂的,是初三制取氢气的实验。那时刚接触化学的他,怀着最好奇的心情走进化学实验室,最先接触到的实验装置之一,是神奇美妙的启普发生器。它那优美的造型,给人以对称、和谐的形式美的启示;它那简单的结构和巧妙的设计,给人以导真、求善、至美的创造美的启迪;它那晶莹的质地和便于观察的特点,使他感受到化学反应的动感美。他感到化学的大门一下子打开了,从此他怀着极大的兴趣,在化学世界里遨游,勤奋地钻研。

将中学化学美分为8 类

一切关于“美”的书籍都强调美有 6 种基本形态,即自然美、社会美、艺术美、悲剧、喜剧和崇高。但“化学美”属于哪一种形态呢? 为了更突出化学教学美之特色,遂将中学化学美分为8 类:

·化学物质美

·化学结构美

·化学变化美

·化学实验美

·化学理论美

·化学用语美

·化学史美

·化学教学艺术美

(1) 化学物质美化学物质美的外在表现,是它们的形态美。如金刚石的晶莹华贵,红蓝绿宝石的夺目光彩,无色水晶的无瑕透明⋯⋯。化学物质的社会功用价值,是它们的实用美。如霓虹灯把现代都市的夜晚打扮得繁华似锦,高分子材料引导着信息社会的到来。人类的吃、穿、住、用、农、轻、重,都与化工产品有关。化学发展美化着社会、美化着生活、美化着人类自身。

(2) 化学结构美化学结构美是化学物质美的内在反映和决定因素。如金刚石是正四面体结构的空间网状原子晶体。C60是60 个碳原子组成如足球形状的大分子晶体。晶体都以内部的原子、离子、分子有规则地对称排列为其最突出的特征,它们的万千仪态取决于结构的和谐、秩序和多样性。STM 扫描隧道显微镜已能使中学生从清晰的图像中领略到化学的结构美。

(3) 化学变化美从某种意义讲,化学变化是化学美之源。化学物质美只是化学变化美的终极表现。钻木取火、百炼成钢、烧石成灰(指生石灰) ⋯⋯形象地描述了化学变化之美。苏杭的湖光山色、桂林的如画山水、黄龙的奇特钙华⋯⋯这些大自然的杰出创作,无不假手化学变化的鬼斧神工。化学变化美不仅表现出色态万千的形象美,而且还蕴含着有规律可循的科学美。

(4) 化学实验美化学实验是化学之母。也是化学美的大观园,装置美、操作美、现象美、设计美⋯⋯真可以说集自然美、社会美、艺术美于一身。中生们视化学实验为化学课堂上的最好节目,他们为氢氧爆炸化合、焰色反应、铝热反应等实验的成功拍手叫好。他们在学生实验课上“看、闻、听、触”,“观、思、悟、记”的情景,其实是最美的化学美景之一。

(5) 化学理论美化学理论美是一种科学美。中学化学理论美主要表现在:质量守恒定律、物质结构理论、元素周期律与元素周期表理论、化学平衡理论、电解质溶液理论、氧化还原理论等。以上理论的美的共同特征是:形式简洁、包容博大;从多样中寻求统一,从统一中演绎出多样;秩序、和谐和整一。

(6) 化学用语美化学用语是通用的化学学科的专业用语,包括元素符号、化学式、化学方程式以及电子式、结构示意图、结构式等。化学用语美是化学美最典型的表现之一。例如“H2O”表示水;表示1 个水分子;还表示1 个水分子由2 个氢原子和1 个氧原子所构成;还能表示出水中氢、氧元素的质

量比是1 ∶8。化学用语形式简明、内涵丰富、书写方便。

(7) 化学史美化学给人以知识,化学史给人以智慧。除化学实验外,学生特别感兴趣的,就是听化学史故事了。化学史中有举不胜举的真善美事例,包括社会发展与化学发展呈波波递进关系的社会美,化学成功发现的喜剧美,丧失发现机会的悲剧美以及科学家们表现出的崇高美。美的6种基本形态,即自然美、社会美、艺术美、崇高、悲剧、喜剧,几乎在化学史中都得以体现。

(8) 化学教学艺术美包括板书美、语言美、仪表美、教态美、节奏美等。教学艺术美表现着教师的素质,反映着教学水平,给学生们以很大的影响。

钻石的形态美

金表面STM图像展示的结构美