化学之美

古人云:遗子黄金满籝,不如一经;授人以鱼,不若授人以渔;知之者不如好之者,好之者不如乐之者。前者推崇知识,后者注重方法,再者强调兴趣。在中学化学教学中,我们固然要做到传授知识、训练方法、培养能力并重。但我认为,尤为重要的是:教师要引导学生发现化学学科之美,培养学生探索化学的兴趣,感悟科学之无穷魅力,激发并释放学生不竭的创造潜能。1 立足元素化合物教学,展示化学外在美元素化合物知识是中学化学的重要组成部分,元素化合物教学应当实现言语信息教学与化学实验教学有机结合。“生活处处有化学”。我们不仅要实现化学课堂“师生互动”,更要注重发掘生活中潜在的化学教学资源。为此,我们先后开设了近30个研究性小课题。如:在碱金属教学中,开设侯德榜与侯氏制碱法、尖端技术中的金属钠、光电管与金属铯等;在卤素教学中,开设漂白粉的成分及应用、氟与龋齿、碘与大脖子病等。配合教学进度,鼓励学生自由选题,分工协作,查阅信息,下载资料,实验探索,获得体验,达到“资源共享”。X射线的发现者伦琴说:“实验是最强有力的杠杆,我们可以利用这个杠杆去撬开自然界的秘密。在解决对某假说是保留还是摈弃这样一个问题时,这个杠杆应成为‘最高一级的审判法院’”。我们牢牢把握实验在高中化学教学过程中的主导地位,革新传统的以教师演示为主的单一实验教学模式,实施“基本实验、选做实验、家庭实验”三位一体战略工程。面向全体学生开放化学实验室,放手让学生独立做好基本实验,积极为学生开辟实施“原创实验”的绿色通道,鼓励学生自行设计并完成实验。创新、发展是化学永恒之美,科学之魅力源于此。实验是学生发现化学之美的眼睛。曾2次获得诺贝尔奖的M.居里在笔记中这样描述她发现的镭:“我们在晚间走进实验室,这已成为我们最有乐趣的事情,我们举目四望,那些珍藏着我们产品的小瓶和小管,无时无刻不在黑暗中闪烁着微弱的白光,这实在是一种可爱的情景”。化学药品是美的,晶体结构的奇妙对称、金属单质的迷人光泽、酸碱指示剂的姹紫嫣红无不给人以美的视觉享受;化学装置是美的,清洁光亮的玻璃仪器、整齐有序的排列方式、整套装置的比例得当、错落有序、疏密有致体现一种严谨的规范美、悦目的造型美;化学实验是美的,引人入胜的化学反应体现出原子或分子间识别和组装过程的动态和谐之美。实践是检验真理的唯一标准。化学实验建立在揭示化学反应实质的基础上,体现了实事求是的科学原则。教师应当让学生充分意识到:在科学上,只有最真的,才是最美的。化学作为一门立足于实验的基础自然科学,呼唤我们把实验室还给学生,让学生真正成为实验的主人,让“实验室中的化学”真正发展成为“生活中的化学”。日本著名化学家福井谦一获得诺贝尔奖以后,常有人问他:是什么使他走上了科学道路。他反复强调了大自然的作用,到大自然中去吧!大自然中有数不清的奥秘、无穷的科学知识,它是孩子们最好的老师。2 发掘学科思想,感悟化学内在美化学之美不仅美在其外,更深藏于内。化学原理、定律看似单调、抽象、枯燥,实际上包含着丰富的审美内容。化学原理与定律用高度简练、概括、准确的语言,揭示了大自然中纷繁复杂的物质变化。这种高度凝炼的简约之美,是深奥的、理性的、智慧的,没有明显的感性形象,需要用审美的眼光去体会,我们有责任去引导学生感悟这种纯净之美。・61・化学教育2004年第2

期

化学之内在美源自其学科思想,化学的学科思想透射出科学之美。我们把化学学科思想概括为以下3点:(1)物质结构决定性质思想;(2)守恒思想;(3)动态平衡思想。元素周期律揭示了元素间的和谐、统一。我们研究各类元素、化合物的性质,当首先分析其结构、组成,继而赋之以科学推测,经历无数次实验验证,最后得出结论。这一科学方法源自“内因在事物中发挥决定作用”的哲学论断。探索氧化还原反应,我们引导学生思维由表及里,步步深入,揭开氧化还原反应“得氧、失氧”及“化合价升降”的层层面纱,终于得出氧化还原反应的实质———“电子得失或偏移”,自始至终无不渗透着“对立统一”的辩证唯物主义观点。透彻理解守恒思想的内涵,为指导我们认识客观世界提供了科学的理论依据,更为我们利用“质量守恒、

能量守恒、电子守恒”等诸多关系解决生活、学习中的一系列问题带来了不尽的便利。动态平衡思想是化学学科思想的重要组成部分,是科学思想的集中体现。勒沙特列原理是自然辩证法在自然科学领域的具体化。该原理不仅适用于化学平衡,而且广泛应用于宇宙间的一切平衡体系。从化学到物理学,从生物学到生理学,从经济学到社会学,无一不遵从“泛化的勒沙特列原理”———承受外加限制条件的系统具有反抗外加限制条件改变的能力(V.B.Thomsen,J.Chem.Ed.2000,77,173)。物理学中的牛顿第三定律及楞次定律可以用勒沙特列原理加以解释。生物学上害虫的“抗药性”问题,为使某种生物更好地生存而人为地采取特殊保护措施,造成该物种因丧失对大自然的适应能力而引起自身生存能力弱化,最终导致物种的退化,无不是勒沙特列原理的具体体现。人类社会又何尝不是如此呢?人类为了自己生活得更好,一度不顾一切“开发”自然资源,要达到“人定胜天”的境界,盲目垦荒,砍伐原始森林,破坏植被,大量地、无休止地制造、使用,并向环境抛弃对大自然有害的物质(如氟利昂等),肆意捕杀野生动物,最终遭到大自然的有力惩罚,甚至毁灭性的打击———过多紫外线投射使皮肤癌患者陡增、水土流失、洪水泛滥、SARS肆虐……美国著名化学家L.C.鲍林曾对青年学生深刻指出,你们将来可能不再学习化学,你们可能会把在化学课上学习的一切化学现象都忘记,但是,无论如何,请你们不要忘记勒沙特列原理。江泽民同志在中共十六大报告中指出全面建设小康社会的宏伟目标:“可持续发展能力不断增强,生态环境得到改善,……促进人与自然的和谐,推动整个社会走上……生态良好的文明发展道路。”这一论断可谓高瞻远瞩,无疑为我们的教育教学工作提出了更高要求。如何实现理科教学的综合化?如何赋于理性化的化学教学以“人性化”?在化学教学中,如何实现科技教育和人文教育的有机融合?如何引导学生将化学学科思想提升到科学思想,并浓缩为哲学思想的高度认识问题并指导实践,势必成为我们教育工作者深刻思考并不懈探索的重要问题。3 注重化学史教育,领略化学家人生之美“一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部分,因为科学给我们知识,而历史却给我们智慧”(傅鹰语)。翻开化学发展史的美丽画卷,姑且上溯至20世纪初,众多化学家耀眼的名字足以令我们心潮澎湃。当今世界上最具影响的科学家、发明家、诺贝尔奖的创立者———诺贝尔(AlfredBernhardNobel)一生献身科学,终身未娶。荷兰化学家J.H.范特霍夫首次创立碳的四面体结构学说,同时致力于化学动力学和化学热力学研究,于1901年成为摘取诺贝尔化学奖这一科学桂冠的第一人。法国化学家H.莫瓦桑,因首次制得单质氟并发明高温电气弧光炉获得1906年诺贝尔化学奖,但终因严重的氟中毒,次年不得不告别人世。波兰裔法国化学家M.居里将其发现的新元素“钋”用包含祖国名字的拉丁字母命名为“Po”。出身贫寒的我国化工先驱侯德榜,通过刻苦学习,以10门功课1000分的优异成绩被公费派往美国留学。学成之际,他毅然谢绝国外多家公司的高薪聘请,于1921年回到灾难深重的中国,成就中国自己的化工事业。面对外国资本家在制碱技术上的封锁,他凭着“外国人能办到的,中国人也能办到”的信念,发明了著名的“侯氏制碱法”。而对于他的发明,他不仅没有以高价出售专利发大财,而是写成《制碱》这本光辉的著作,公布于世,轰动了整个科学界。但是,当日本侵略者威逼永利公司与其合作,侯德榜凛然拒绝、寸步不让。他说:“宁肯给工厂开追悼会,也决不与日本合作”。他的高风亮节,爱憎分明的品质值得我们思索和学习。曾先后于1954年、1962年分别获得诺贝尔化学奖、和平奖的L.C.鲍林凭借对自己能力不可动摇的决心及对困难无所畏惧的精神,加上化学方面毋庸置疑的天赋,使他刚20岁就因成功地将量子理论应用到复杂分子的研究而一跃成为令科学界瞩目的一颗新星。他创立的化学键理论是现代化学发展史上的一个重要里程碑。他在生物化学领域做出的努力则促成分子生物学这门新学科的诞生,而他发起的抗议核武器试验的运动则使我们看到了・71・2004年第2期化学教育

这位伟大科学家及和平运动的热情倡导者的英雄本色。“当你身处逆境,你该怎么办?是怨天尤人、感叹命运的不公?还是自甘消沉、无所作为?如果你能够勇敢地向命运挑战,以顽强