首頁(yè) > 精品范文 > 化學(xué)反應(yīng)的基本特征
時(shí)間:2024-02-05 15:21:06
序論:寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相,好投稿為您帶來(lái)了七篇化學(xué)反應(yīng)的基本特征范文,愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑,助力您的創(chuàng)作。
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.013
一、化學(xué)課堂教學(xué)的導(dǎo)入概述
課堂教學(xué)中,導(dǎo)入是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)。導(dǎo)入是承前啟后:新知識(shí)總是在原有的知識(shí)上生長(zhǎng)和發(fā)展的,導(dǎo)入的主要作用是在原有知識(shí)基礎(chǔ)上找到新的知識(shí)生成點(diǎn);導(dǎo)入是知識(shí)的自然結(jié)構(gòu):自然科學(xué)知識(shí)有嚴(yán)密的邏輯性和組織結(jié)構(gòu),格式塔學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識(shí)是一個(gè)完形,隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程,這個(gè)完形逐漸長(zhǎng)大,課的導(dǎo)入是學(xué)生將要進(jìn)行學(xué)習(xí)的知識(shí)與其原有知識(shí)形成知識(shí)結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)完形的逐漸長(zhǎng)大;導(dǎo)入是提出問(wèn)題:自然科學(xué)知識(shí)就是在認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中發(fā)展的,認(rèn)識(shí)的發(fā)展始于問(wèn)題,課的導(dǎo)入主要作用是提出問(wèn)題。
化學(xué)科學(xué)是一門(mén)自然科學(xué),自然科學(xué)知識(shí)由于其認(rèn)識(shí)的方法和知識(shí)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),與文學(xué)和社會(huì)學(xué)類課程課堂教學(xué)的原理相比有一定的特點(diǎn):(1)自然科學(xué)知識(shí)是有關(guān)自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí),物質(zhì)運(yùn)動(dòng)知識(shí)完全是客觀的,是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。這就是說(shuō),自然科學(xué)知識(shí)是客觀規(guī)律,每個(gè)人的認(rèn)識(shí)對(duì)象同樣是客觀的。(2)自然科學(xué)知識(shí)有嚴(yán)密的邏輯性、結(jié)構(gòu)性和逐漸的生長(zhǎng)性。所謂嚴(yán)密的邏輯性是指自然科學(xué)知識(shí)具有自身的邏輯結(jié)構(gòu),知識(shí)發(fā)展就像一根鏈條,一環(huán)套一環(huán),中間不能斷,順序不能顛倒。學(xué)習(xí)必須具有相應(yīng)的認(rèn)知基礎(chǔ)和知識(shí)基礎(chǔ),所謂結(jié)構(gòu)性是指知識(shí)與知識(shí)之間有固定的結(jié)構(gòu)關(guān)系,這種結(jié)構(gòu)關(guān)系是一定的,也不能亂,各知識(shí)完美組合才能形成有效的知識(shí)。所謂生長(zhǎng)性是指新知識(shí)與原有的知識(shí)有聯(lián)系,是在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上生長(zhǎng)。例如化學(xué)科學(xué)是認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的科學(xué),中學(xué)化學(xué)知識(shí)是從各個(gè)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)而逐漸豐滿起來(lái)的,中學(xué)化學(xué)課程主要內(nèi)容就是從各個(gè)不同的角度出發(fā)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)而形成的知識(shí),因而可認(rèn)為化學(xué)科學(xué)知識(shí)都是從化學(xué)反應(yīng)的這塊土壤中生根、發(fā)芽、成長(zhǎng)。如從物質(zhì)組成的變化認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)可將反應(yīng)分成四大基本類型、從反應(yīng)前后是否有元素化合價(jià)的變化認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)就有了氧化還原反應(yīng)、從反應(yīng)進(jìn)行的程度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)就有了化學(xué)平衡理論、從溶液的導(dǎo)電性和參加反應(yīng)的微粒形態(tài)認(rèn)識(shí)有了電解質(zhì)的電離理論和離子反應(yīng)、從能量角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)就有了反應(yīng)熱、將氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)中能量變化結(jié)合起來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng),就有了原電池知識(shí),等等。這些知識(shí)構(gòu)成一個(gè)完整的化學(xué)知識(shí)體系。(3)化學(xué)科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)中最重要的是化學(xué)認(rèn)識(shí)方法的學(xué)習(xí)。化學(xué)科學(xué)在認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)時(shí),有特有的認(rèn)識(shí)方法,化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程必須遵循這些認(rèn)識(shí)方法,掌握這些認(rèn)識(shí)方法,才能真正地學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)知識(shí)。化學(xué)科學(xué)由于是從微觀粒子運(yùn)動(dòng)層次認(rèn)識(shí)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng),因此其認(rèn)識(shí)方法具有創(chuàng)新性,化學(xué)科學(xué)的思維方法和認(rèn)知方法的發(fā)現(xiàn)都具有很強(qiáng)的創(chuàng)造性。
根據(jù)化學(xué)科學(xué)的特點(diǎn),化學(xué)課堂教學(xué)的導(dǎo)入應(yīng)該具備化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知特色,導(dǎo)入教學(xué)過(guò)程要引領(lǐng)學(xué)生的學(xué)習(xí)方向;導(dǎo)入要引導(dǎo)學(xué)生思維的方向;導(dǎo)入要形成知識(shí)的結(jié)構(gòu);導(dǎo)入要體現(xiàn)知識(shí)的邏輯發(fā)展;導(dǎo)入最終是向?qū)W生提出要認(rèn)識(shí)或要解決的問(wèn)題。根據(jù)化學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)特點(diǎn),導(dǎo)入還要注意以下問(wèn)題:導(dǎo)入要能將學(xué)生注意力引向?qū)W習(xí)的主題,不能故弄虛懸,刻意讓學(xué)生產(chǎn)生驚奇;導(dǎo)入的材料不能無(wú)中生有,材料要貼近學(xué)習(xí)的內(nèi)容,能真實(shí)地突出學(xué)習(xí)的內(nèi)容;導(dǎo)入不宜夸大某些物質(zhì)對(duì)人類的有害性,應(yīng)辯證地看待物質(zhì)對(duì)人類利與害的雙重性能。
化學(xué)課堂教學(xué)導(dǎo)入是被一定的科學(xué)思想方法支配的。科學(xué)思想方法是一個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)整體,所包含的各種思想和方法相互滲透、密切聯(lián)系,因此任何一個(gè)化學(xué)課堂教學(xué)導(dǎo)入過(guò)程所使用的絕不止一種具體的方法。
二、化學(xué)課堂教學(xué)導(dǎo)入的基本策略
1. 以化學(xué)科學(xué)知識(shí)的邏輯發(fā)展關(guān)系設(shè)計(jì)導(dǎo)入
以化學(xué)知識(shí)的邏輯發(fā)展關(guān)系設(shè)計(jì)教學(xué)導(dǎo)入是化學(xué)教學(xué)中導(dǎo)入設(shè)計(jì)的主要策略。化學(xué)知識(shí)內(nèi)部有一個(gè)較為復(fù)雜的知識(shí)結(jié)構(gòu),各知識(shí)點(diǎn)之間相互聯(lián)系,呈立體網(wǎng)狀向空間發(fā)展。以化學(xué)學(xué)科中各知識(shí)的發(fā)展邏輯設(shè)計(jì)導(dǎo)入,可以引導(dǎo)學(xué)生自然地構(gòu)建起化學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu),同時(shí)也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)科學(xué)研究方法教育的重要途徑,更重要的是學(xué)生能在科學(xué)哲學(xué)的高層面上宏觀地形成基本的自然科學(xué)的認(rèn)知。
如在初中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量守恒定律時(shí),先讓學(xué)生認(rèn)識(shí)幾個(gè)化學(xué)反應(yīng),然后總結(jié)原有對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí):物質(zhì)種類的變化(及質(zhì)變)。在此基礎(chǔ)上提出認(rèn)識(shí)事物的變化的基本內(nèi)容是質(zhì)變和量變,因此提出“從量的層面認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)”的課題。這樣能使學(xué)生從較高的認(rèn)知層面對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行把握,而且掌握了較為宏觀的認(rèn)識(shí)方法。又如:原電池知識(shí)可以看成氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用問(wèn)題來(lái)組織教學(xué):氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移,而電流形成的實(shí)質(zhì)是電子作定向移動(dòng),既然氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移,電子轉(zhuǎn)移發(fā)生在反應(yīng)物界面就無(wú)利用的意義,而如果將這種過(guò)程經(jīng)過(guò)外電路進(jìn)行,即將氧化反應(yīng)(失電子)產(chǎn)生的電子通過(guò)外電路達(dá)到另一個(gè)地方進(jìn)行還原反應(yīng),這樣在外電路中就形成了電流,就可能利用了。由此給學(xué)生提出了設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置將氧化還原反應(yīng)中的電子轉(zhuǎn)移利用的基本問(wèn)題。
這種導(dǎo)入策略可以用來(lái)指導(dǎo)很多的新課教學(xué)。這種導(dǎo)入策略不僅可以使學(xué)生明確問(wèn)題的產(chǎn)生,同時(shí)也慢慢讓學(xué)生形成正確的問(wèn)題提出路徑和方法,也讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中自然地形成知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)。
2. 以化學(xué)問(wèn)題情景設(shè)計(jì)導(dǎo)入
格式塔理論認(rèn)為,一個(gè)人學(xué)到些什么,直接取決于他是如何知覺(jué)問(wèn)題情境的。通過(guò)對(duì)問(wèn)題情境的頓悟獲得的理解,不僅有助于遷移,而且不容易遺忘。[1]化學(xué)知識(shí)之間是有聯(lián)系的有機(jī)整體,一些問(wèn)題的解決會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題,這是設(shè)計(jì)化學(xué)課堂教學(xué)導(dǎo)入的最基本原理。
如“離子反應(yīng)”的第一課時(shí)“電解質(zhì)及其電離”的導(dǎo)入:教師先問(wèn)學(xué)生是否注意到,已學(xué)的反應(yīng)如酸與堿、鋅與硫酸、碳酸鈉與鹽酸等都不是純物質(zhì)的反應(yīng),而是將這些物質(zhì)溶解于水,配成溶液后進(jìn)行反應(yīng)的。再提問(wèn):為什么要配成溶液進(jìn)行反應(yīng)?提示“溶液中的反應(yīng)與固固反應(yīng)有什么不同?為什么?”小結(jié):物質(zhì)溶于水以后其存在的狀態(tài)發(fā)生了變化,所以其反應(yīng)的速度加快了。再提問(wèn):“物質(zhì)溶解在水中是以何種狀態(tài)存在的呢?如何了解物質(zhì)溶于水后其存在的狀態(tài)?”討論后,再做電解質(zhì)導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)。
3. 以化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)導(dǎo)入
實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)的特征之一,也是最主要的特征。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的觀察,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、或是用化學(xué)理論和化學(xué)方法去認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、研究化學(xué)實(shí)驗(yàn),這是化學(xué)研究的基本特征,也是化學(xué)教學(xué)的基本特征之一。因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)常被用于化學(xué)課堂教學(xué)中設(shè)置教學(xué)情景。
如學(xué)習(xí)鈉的過(guò)氧化物時(shí),很多老師用吹氣點(diǎn)火或滴水點(diǎn)火的實(shí)驗(yàn)設(shè)置情景引入課堂教學(xué)。由于吹氣和澆水都能滅火,而這種吹氣生火和滴水生火與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相悖的情景能引起學(xué)生求解的興趣和了解原理的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。
在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入設(shè)計(jì)中,要注意設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn),同時(shí)能很好地將學(xué)生的注意力引導(dǎo)到教學(xué)的主題上來(lái),能準(zhǔn)確地呈現(xiàn)學(xué)習(xí)的主題,不能為做實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn),或是為了使學(xué)生“吃驚”而做實(shí)驗(yàn),其實(shí)“吃驚”或強(qiáng)刺激化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣產(chǎn)生的影響是有限的、短暫的、沒(méi)邏輯性的,因此很難有學(xué)生會(huì)產(chǎn)生持入的學(xué)習(xí)興趣,只有順應(yīng)知識(shí)發(fā)展的邏輯順序呈現(xiàn)學(xué)習(xí)主題才能使學(xué)生漸漸地產(chǎn)生興趣,且興趣不斷發(fā)展。
4. 以復(fù)習(xí)設(shè)計(jì)導(dǎo)入
如“氧化還原反應(yīng)”的導(dǎo)入:“先復(fù)習(xí)四大反應(yīng)基本類型,引導(dǎo)學(xué)生舉出實(shí)例;針對(duì)四個(gè)反應(yīng)實(shí)例,從研究反應(yīng)實(shí)質(zhì)的角度進(jìn)行小結(jié)。提問(wèn):‘這種對(duì)化學(xué)反應(yīng)的分類是從反應(yīng)前后物質(zhì)組成變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究的,那么我們還可以從其他角度對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究并分類嗎?(回答是肯定的)我們還可以從很多方面對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分類研究,今天我們主要探討化學(xué)前后元素化合價(jià)是如何變化的,這種元素化合價(jià)變化的實(shí)質(zhì)是什么,然后根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中元素化合價(jià)的變化情況對(duì)化學(xué)反應(yīng)分類。’”注意上面的楷體部分一句,前半句是小結(jié),而且與新內(nèi)容相關(guān)的小結(jié)――從一個(gè)角度研究化學(xué)變化,而后面的語(yǔ)句是為了告訴學(xué)生新課學(xué)習(xí)的內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo),使學(xué)生對(duì)新內(nèi)容形成個(gè)大致的框架。
從以上闡述可知,復(fù)習(xí)導(dǎo)入的機(jī)制是在原有知識(shí)基礎(chǔ)之上,從其他角度認(rèn)識(shí)原有知識(shí),從而形成問(wèn)題情境,提出問(wèn)題;復(fù)習(xí)的內(nèi)容一定是與本課教學(xué)內(nèi)容本質(zhì)相關(guān),或者說(shuō)是本課時(shí)的上下位知識(shí),而不是純粹地將上課時(shí)的內(nèi)容復(fù)述。
5. 以科學(xué)史實(shí)設(shè)計(jì)導(dǎo)入
利用科學(xué)發(fā)展史、化學(xué)史和歷史中一些相關(guān)的典型事件作導(dǎo)入材料,能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、幫助學(xué)生樹(shù)立對(duì)科學(xué)的崇敬態(tài)度和熱愛(ài)之情。
美育是人類按美的規(guī)律建造世界、完善自身的重要手段,是美的教育。
中學(xué)化學(xué)教學(xué)過(guò)程中的美育,主要是對(duì)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)美教育。即通過(guò)對(duì)化學(xué)美的審美活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、感受、鑒賞、表現(xiàn)和創(chuàng)造化學(xué)美的能力,同時(shí)形成一定的化學(xué)審美意識(shí)和修養(yǎng)。這是一個(gè)體現(xiàn)情感性、突出形象性、給學(xué)生思維以自由性的過(guò)程。本文探討中學(xué)化學(xué)美教育的以下三個(gè)問(wèn)題:
1.中學(xué)化學(xué)美教育的意義。
2.中學(xué)化學(xué)美的主要內(nèi)容和基本特征。
3.中學(xué)化學(xué)美教育的實(shí)施。
這三個(gè)問(wèn)題,分別探討為什么進(jìn)行、進(jìn)行什么和怎樣進(jìn)行化學(xué)美教育的問(wèn)題。
一、中學(xué)化學(xué)美教育的意義
(一)有利于提高學(xué)生素質(zhì),培養(yǎng)優(yōu)秀人材
愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò):“照亮我的道路,并且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想,是善、美和真。”
全面的教育能使學(xué)生在意志、理智、情感、體魄等方面的素質(zhì)全面提高,成為優(yōu)秀人材。德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒(1829~1896年)建立苯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)理論的經(jīng)過(guò)就是突出的事例:1847年凱庫(kù)勒考入德國(guó)吉森大學(xué)建筑系。由于聽(tīng)了一代宗師李比希的化學(xué)課,被李比希的魅力所征服,結(jié)果當(dāng)上了化學(xué)家。他擅長(zhǎng)從建筑學(xué)的觀點(diǎn)研究化學(xué)問(wèn)題,被人稱為“化學(xué)建筑師”。曾先后提出有機(jī)物碳四價(jià)理論、碳鏈學(xué)說(shuō)和苯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)理論。凱庫(kù)勒于夢(mèng)中發(fā)現(xiàn)苯分子結(jié)構(gòu)的故事雖具有傳奇般的色彩,但發(fā)現(xiàn)的原因跟他具有的以下素質(zhì)密切相關(guān):(1)廣博而精深的化學(xué)知識(shí);(2)建筑學(xué)造詣和對(duì)空間結(jié)構(gòu)的豐富想象力;(3)很強(qiáng)的審美能力和豐富的審美經(jīng)驗(yàn);(4)勤奮鉆研的品質(zhì)和夢(mèng)中仍在思考的科學(xué)精神。
很多專家認(rèn)為美育是教育現(xiàn)代化的關(guān)鍵。認(rèn)為園丁式或綜合式的現(xiàn)代教育,能為學(xué)生的發(fā)展提供一種輕松、自由、美好、和諧的環(huán)境,學(xué)生們能在這種環(huán)境中得到大量創(chuàng)造“有用的”和“美好的”事物的機(jī)會(huì),本質(zhì)上是一種美育。所以現(xiàn)代化教育呼喚美育。
(二)有利于學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí),認(rèn)識(shí)化學(xué)真諦
(1)化學(xué)美感的產(chǎn)生,有利于激發(fā)興趣
有一位獲得國(guó)際中學(xué)生化學(xué)奧賽金牌的學(xué)生說(shuō),最先把他引入化學(xué)殿堂的,是初三制取氫氣的實(shí)驗(yàn)。那時(shí)剛接觸化學(xué)的他,懷著最好奇的心情走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室,最先接觸到的實(shí)驗(yàn)裝置之一,是神奇美妙的啟普發(fā)生器。它那優(yōu)美的造型,給人以對(duì)稱、和諧的形式美的啟示;它那簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和巧妙的設(shè)計(jì),給人以導(dǎo)真、求善、至美的創(chuàng)造美的啟迪;它那晶瑩的質(zhì)地和便于觀察的特點(diǎn),使他感受到化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)感美。他感到化學(xué)的大門(mén)一下子打開(kāi)了,他從此懷著極大的興趣,在化學(xué)世界里遨游,勤奮的鉆研。
(2)化學(xué)美的想象,有利于對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解、記憶與應(yīng)用
例如,學(xué)完高一化學(xué)第一章《鹵素》后,可以從化學(xué)美的角度,進(jìn)行如下知識(shí)總結(jié):《鹵素》的知識(shí)主線、知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)網(wǎng):
(1)知識(shí)主線HClCl2HClOCa(ClO)2
(2)知識(shí)點(diǎn)
①氯單質(zhì)
②氯化氫和鹽酸
③次氯酸
④次氯酸鈣
(3)知識(shí)網(wǎng)
此知識(shí)總結(jié)深受學(xué)生歡迎,原因在于:
第一,知識(shí)主線給出學(xué)習(xí)、研究元素及其化合物知識(shí)的系統(tǒng);知識(shí)點(diǎn)給出學(xué)習(xí)、研究元素化合物知識(shí)的重點(diǎn);知識(shí)網(wǎng)給出元素及其化合物間的內(nèi)在聯(lián)系。此總結(jié)實(shí)際給出了結(jié)構(gòu)化的、整體性的、互相聯(lián)系的知識(shí)體系。
第二,知識(shí)主線的表達(dá)十分簡(jiǎn)練;知識(shí)點(diǎn)的表示簡(jiǎn)潔、明確、具體;知識(shí)網(wǎng)給人以化學(xué)美的啟示,和諧、對(duì)稱、簡(jiǎn)潔。能給人以化學(xué)美的想象。
凡內(nèi)容和形式都符合科學(xué)美的知識(shí)總結(jié),學(xué)生總是很喜歡,并且記得牢,這恐怕是有利于學(xué)生內(nèi)心體驗(yàn)和審美想象的緣故,因?yàn)榛瘜W(xué)學(xué)習(xí)需要激情與熱情。
(三)有利于發(fā)展形象思維,健全思維結(jié)構(gòu)
美育的三個(gè)基本特征是:審美的直覺(jué)性、審美的情感性、審美的愉悅性。
一切審美都是從直覺(jué)開(kāi)始,這是審美的基本特點(diǎn)。此特點(diǎn)與化學(xué)教學(xué)過(guò)程的第一個(gè)基本特點(diǎn)——以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)相當(dāng)吻合。在實(shí)驗(yàn)中觀察與思考,是中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的主要方法。所以“以鮮明生動(dòng)的形象為手段”的化學(xué)美教育,十分有利于發(fā)展學(xué)生的形象思維。
例如,新制出的Fe(OH)2的“形象”是:呈現(xiàn)出如黎明破曉前“魚(yú)肚白”顏色的絮狀固體。但它迅速變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色。學(xué)生對(duì)比鮮明生動(dòng)的形象觀察的越細(xì)致,感受得越深入,則對(duì)Fe(OH)2的色態(tài)、溶解性等物理性質(zhì)和易被氧化的化學(xué)性質(zhì)識(shí)記的越牢固,理解的越深刻。
化學(xué)審美教育既提倡“以真啟美”,也提倡“以美啟真”。化學(xué)所揭示的“真”呈現(xiàn)為理性,主要以抽象思維形式表現(xiàn)為概念、判斷、推理等;化學(xué)美所揭示的“美”。呈現(xiàn)為感性,主要以形象思維形式表現(xiàn)為美感直覺(jué)、形象等。二者有機(jī)地結(jié)合,有利于學(xué)生的抽象思維與形象思維協(xié)調(diào)發(fā)展。
(四)有利于掌握科學(xué)方法,培養(yǎng)創(chuàng)造能力
科學(xué)本身就是真、善、美的有機(jī)統(tǒng)一。縱觀科學(xué)美思想史的發(fā)展,以下三點(diǎn)格外引人注目:(1)科學(xué)美承認(rèn)宇宙美的存在;(2)認(rèn)為宇宙美的表現(xiàn)形式是秩序與和諧;(3)強(qiáng)調(diào)科學(xué)理論必須與客觀實(shí)在的宇宙美吻合。
真美合一的審美理想,一直指引、激勵(lì)著化學(xué)家們進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)。例如:1867年,偉大的俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫(1834~1907年)教授開(kāi)始編寫(xiě)《化學(xué)原理》一書(shū)時(shí),他面對(duì)的情景是何等的不美:浩如煙海的化學(xué)資料急需系統(tǒng)整理,60多種已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素雜亂無(wú)章地組成化學(xué)迷宮,化學(xué)研究好像是在茂密的叢林中摸樹(shù)。門(mén)捷列夫決心向大學(xué)生們描繪出一幅統(tǒng)一的和諧的化學(xué)圖景,找出一切化學(xué)元素都服從的化學(xué)秩序。他沖破經(jīng)驗(yàn)性研究的束縛,采取比較法,終于在1869年發(fā)現(xiàn)了自然科學(xué)的一條基本定律——元素周期律,為科學(xué)與化學(xué)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。后來(lái),英國(guó)化學(xué)家莫斯萊(1887~1915年)根據(jù)對(duì)各種元素x射線譜的分析,指出周期律應(yīng)當(dāng)按原子序數(shù)排列而成;英國(guó)化學(xué)家索弟(1877~1956年)、阿斯頓(1877~1945年)分別提出同位素假說(shuō)、發(fā)明質(zhì)譜儀并發(fā)現(xiàn)多種同位素。后三人的發(fā)現(xiàn),揭開(kāi)了周期表中三對(duì)元素按原子量排列倒置之謎,使得原認(rèn)為有點(diǎn)不美的門(mén)捷列夫周期表,顯得更美。
美激發(fā)創(chuàng)造。化學(xué)中具有簡(jiǎn)潔、對(duì)稱、統(tǒng)一、新奇等審美特征,化學(xué)不能完全離開(kāi)形象思維,化學(xué)有時(shí)也要借助想象,所以化學(xué)創(chuàng)造離不開(kāi)化學(xué)審美。化學(xué)美有利于培養(yǎng)創(chuàng)造能力。
化學(xué)美教育不僅有利于培養(yǎng)創(chuàng)造能力,而且有利于掌握科學(xué)方法。因?yàn)榛瘜W(xué)美不僅包括化學(xué)知識(shí)美,而且還包括探求知識(shí)的過(guò)程和方法美。導(dǎo)真的過(guò)程和方法會(huì)使學(xué)生銘記終生,受益無(wú)窮。
二、中學(xué)化學(xué)美的主要內(nèi)容和基本特征
化學(xué)無(wú)處不含美。中學(xué)化學(xué)美有哪些內(nèi)容(或表現(xiàn))?中學(xué)化學(xué)美的基本特征是什么?探討這兩個(gè)問(wèn)題有助于引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、感受、鑒賞、表現(xiàn)和創(chuàng)造化學(xué)美。
(一)中學(xué)化學(xué)美的主要內(nèi)容
如果從美的基本形態(tài)來(lái)分,中學(xué)化學(xué)美可分為自然美、社會(huì)美和藝術(shù)美。但為了更突出化學(xué)教學(xué)中美之特色,我們?cè)囂綄⒅袑W(xué)化學(xué)美分為八類:
化學(xué)物質(zhì)美、化學(xué)結(jié)構(gòu)美、化學(xué)變化美、化學(xué)實(shí)驗(yàn)美、化學(xué)理論美、化學(xué)用語(yǔ)美、化學(xué)史美、化學(xué)教學(xué)藝術(shù)美。
1.化學(xué)物質(zhì)美
化學(xué)物質(zhì)美的外在表現(xiàn),是它們的形態(tài)美。如金剛石的晶瑩華貴,紅藍(lán)綠寶石的奪目光彩,無(wú)色水晶的無(wú)遐透明……無(wú)不表現(xiàn)著化學(xué)物質(zhì)的形態(tài)美。
化學(xué)物質(zhì)的社會(huì)功用價(jià)值,是它們的實(shí)用美。如五光十色的霓虹燈把現(xiàn)代都市的夜晚打扮得繁花似錦,高分子材料的發(fā)展加速著信息社會(huì)的到來(lái)。人類的吃、穿、住、用、農(nóng)、輕重,都與化學(xué)化工產(chǎn)品有關(guān)。各種化學(xué)產(chǎn)品美化著社會(huì)、美化著生活、美化著人類自身。
2.化學(xué)結(jié)構(gòu)美
化學(xué)結(jié)構(gòu)美是化學(xué)物質(zhì)美的內(nèi)在反映和決定因素。如金剛石是正四面體結(jié)構(gòu)的空間網(wǎng)狀原子晶體。C60是60個(gè)碳原子組成如足球形狀的大分子晶體。晶體都以內(nèi)部的原子、離子、分子有規(guī)則的對(duì)稱排列為其最突出的特征,它們的萬(wàn)千儀態(tài)取決于結(jié)構(gòu)的和諧、秩序和多樣性。納米科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用令人驚異地顯示出物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu),STM掃描隧道顯微鏡圖像(已刊入北京市九年義務(wù)教育初三化學(xué)課本中)已能使中學(xué)生從清晰的照片中領(lǐng)略到化學(xué)的結(jié)構(gòu)美。
3.化學(xué)變化美
從某種意義講,化學(xué)變化是化學(xué)美之源。化學(xué)物質(zhì)美只是化學(xué)變化美的終極表現(xiàn)。鉆木取火、百煉成鋼、燒石成灰(指生石灰)……形象地描述了化學(xué)變化美。蘇杭的湖光山色、桂林的如畫(huà)山水、石林的突兀奇峰……這些大自然的杰出創(chuàng)作,無(wú)不假手化學(xué)變化的鬼斧神工。
化學(xué)變化美不僅表現(xiàn)出色態(tài)萬(wàn)千的形象美,而且還蘊(yùn)含著有規(guī)律可循的科學(xué)美。
4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)美
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)之母。也是化學(xué)美的大觀園:裝置美、操作美、現(xiàn)象美、設(shè)計(jì)美……真可以說(shuō)集自然美、社會(huì)美、藝術(shù)美于一身。化學(xué)家們還在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出真、善、美。
中學(xué)生們視化學(xué)實(shí)驗(yàn)為化學(xué)課堂上的最好節(jié)目,他們?yōu)闅溲醣ɑ稀⒀嫔磻?yīng)、鋁熱劑反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)的成功拍手叫好。他們?cè)趯W(xué)生實(shí)驗(yàn)課上“看、聞、聽(tīng)、觸”,“觀、思、悟、記”的情景,其實(shí)是最美的化學(xué)美景之一。
5.化學(xué)理論美
化學(xué)理論美是一種科學(xué)美。它不是美的自然現(xiàn)象的客觀形式,而是美的自然現(xiàn)象的客觀內(nèi)容。它又被人稱為“化學(xué)內(nèi)在美”。中學(xué)化學(xué)理論美主要表現(xiàn)在:質(zhì)量守恒定律之美、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論之美、元素周期律與元素周期表理論之美、化學(xué)平衡理論之美、電解質(zhì)溶液理論之美等。以上理論的美的特征是:形式簡(jiǎn)潔、包容博大;從多樣中尋求統(tǒng)一,從統(tǒng)一中演繹出多樣;秩序、和諧和統(tǒng)一。
6.化學(xué)用語(yǔ)美
化學(xué)用語(yǔ)是通用的化學(xué)學(xué)科的專業(yè)用語(yǔ),包括元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式以及電子式、結(jié)構(gòu)示意圖、結(jié)構(gòu)式……等化學(xué)符號(hào)。化學(xué)用語(yǔ)美是化學(xué)美最典型的表現(xiàn)之一。例如“H2O”表示水;表示1個(gè)水分子;還表示1個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子所構(gòu)成;還能表示出水中氫、氧元素的質(zhì)量比是1∶8。
化學(xué)用語(yǔ)形式簡(jiǎn)明、內(nèi)涵豐富、書(shū)寫(xiě)方便。
7.化學(xué)史美
化學(xué)給人以知識(shí),化學(xué)史給人以智慧。除化學(xué)實(shí)驗(yàn)外,學(xué)生特別感興趣的,就是聽(tīng)化學(xué)史故事了。化學(xué)史中有舉不勝舉的真善美事例。化學(xué)史美不僅包括社會(huì)發(fā)展與化學(xué)發(fā)展呈波進(jìn)關(guān)系的社會(huì)美,還包括化學(xué)成功發(fā)現(xiàn)的喜劇美,喪失發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì)的悲劇美以及科學(xué)家們表現(xiàn)出的崇高美。美的六種基本形態(tài),即自然美、社會(huì)美、藝術(shù)美、崇高、悲劇、喜劇,幾乎都在化學(xué)史美中存在著。
8.化學(xué)教學(xué)藝術(shù)美
包括板書(shū)美、語(yǔ)言美、儀表美、教態(tài)美、節(jié)奏美等。教學(xué)藝術(shù)美表現(xiàn)著教師的素質(zhì),反映著教學(xué)水平,給學(xué)生們以很大的影響。
(二)中學(xué)化學(xué)美的基本特征
綜上所述,物質(zhì)變化的美,是化學(xué)美產(chǎn)生的基礎(chǔ)。化學(xué)美是化學(xué)內(nèi)容的“真”與化學(xué)形式的“美”的有機(jī)結(jié)合。化學(xué)美主要是理性的科學(xué)內(nèi)在美,其基本特征是:
1.統(tǒng)一性與多樣性
科學(xué)美學(xué)認(rèn)為:宇宙的統(tǒng)一性就表現(xiàn)為宇宙的統(tǒng)一的美。凡是能夠揭示宇宙統(tǒng)一美的理論,就被看作是美的科學(xué)理論。化學(xué)確認(rèn)萬(wàn)物由元素組成,并通過(guò)元素周期表把各種元素看作是有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一體。
科學(xué)美學(xué)還認(rèn)為:自然界的美是各式各樣的。豐富多彩的大千世界就是多樣性的美。只有把統(tǒng)一性與多樣性綜合起來(lái)考察,從多樣性中尋求統(tǒng)一性,從統(tǒng)一性中尋求多樣性,才能對(duì)千姿百態(tài)的宇宙美作出科學(xué)美學(xué)的解釋。化學(xué)美正是作出這樣的解釋:雖然組成物質(zhì)的元素并不多,目前發(fā)現(xiàn)只有111種。就像紅、黃、藍(lán)三原色組成了萬(wàn)紫千紅的各種顏色一樣,這一百余種元素組成了萬(wàn)千色態(tài)的各種物質(zhì),使化學(xué)表現(xiàn)出特有的形式美。而且,元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性的變化,使化學(xué)又表現(xiàn)出特有的規(guī)律美。
統(tǒng)一性與多樣性,是化學(xué)美的第一個(gè)基本特征。
2.秩序與和諧
秩序的原意,指事物在空間或時(shí)間上排列的先后;和諧的原意,指配合適當(dāng)和勻稱。在科學(xué)美學(xué)中,秩序又可作為規(guī)律來(lái)解釋,和諧還含有協(xié)調(diào)、匹配、適度等意。
化學(xué)中的秩序與和諧比比皆是:原子何其之小,但核外電子遵循能量最低原理(更確切地說(shuō)是排布三原理)在原子核外分層排布;晶體何其之多,但眾多晶體所共有的一個(gè)基本點(diǎn)是它們內(nèi)部都具有空間排列上的周期性;物質(zhì)性質(zhì)千差萬(wàn)別,但均由其結(jié)構(gòu)所決定;化學(xué)反應(yīng)千奇百怪,但均源于原子最外層少數(shù)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與組合形式的變化,并共同遵循質(zhì)量守恒定律……。化學(xué)美的秩序與和諧有許多具體表現(xiàn)形式:如對(duì)稱、守恒、相似、結(jié)構(gòu)合理、比例協(xié)調(diào)等。雖然大學(xué)化學(xué)指出,從宇宙整體來(lái)說(shuō),熵增加是一種最大的不和諧。但就中學(xué)化學(xué)而言,化學(xué)美主要表現(xiàn)出秩序與和諧。
秩序與和諧,是中學(xué)化學(xué)美的第二個(gè)基本特征。
3.簡(jiǎn)潔性
簡(jiǎn)潔即簡(jiǎn)單明了。科學(xué)美學(xué)認(rèn)為:宇宙的進(jìn)化方向與環(huán)境之間最佳的匹配,就構(gòu)成了一種簡(jiǎn)潔性的美。簡(jiǎn)潔能使人一目了然,給人以簡(jiǎn)單、清晰、明確的美感。
如前所述,化學(xué)用語(yǔ)是化學(xué)簡(jiǎn)潔美的突出表現(xiàn),簡(jiǎn)潔性是中學(xué)化學(xué)美的第三個(gè)基本特征。
三、中學(xué)化學(xué)美教育的實(shí)施
根據(jù)美育的基本特征“以情感為核心、形象為手段,娛樂(lè)為形式”,本文就實(shí)施化學(xué)美教育的途徑、方法、手段等,提出以下四點(diǎn)看法。
(一)挖掘美的內(nèi)容,選擇適合途徑
中學(xué)化學(xué)教材中蘊(yùn)含著豐富的化學(xué)美內(nèi)容,重要點(diǎn)是將它們挖掘出來(lái)并選擇適合的途徑去實(shí)施化學(xué)美教育。
1.課內(nèi)與課外兩條途徑
美育的基本途徑是“認(rèn)識(shí)和欣賞自然美,發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造社會(huì)美,理解和欣賞藝術(shù)美。”結(jié)合化學(xué)教學(xué)特點(diǎn),化學(xué)美教育可分課內(nèi)與課外兩條途徑。
①在化學(xué)課堂教學(xué)中,緊密結(jié)合雙基教學(xué)和能力培養(yǎng)。引導(dǎo)學(xué)生從美的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)、學(xué)習(xí)知識(shí)、理解規(guī)律、崇尚科學(xué)。這主要是一種潛移默化的化學(xué)美教育。
②結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,把審美、創(chuàng)美活動(dòng)擴(kuò)展到課外。如組織自學(xué)或化學(xué)考察,參觀鋼鐵廠或化工廠,開(kāi)展采集標(biāo)本活動(dòng)或騎自行車旅游等。讓學(xué)生目睹大自然美景和工農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程,探索自然美和社會(huì)美的形成原因。我校講《乙醛》或《葡萄糖》等課時(shí),多次組織學(xué)生參觀暖水瓶廠,極受學(xué)生歡迎。
2.相對(duì)集中與相對(duì)分散兩種形式
根據(jù)教材中化學(xué)美內(nèi)容的多少,可以采取相對(duì)集中或相對(duì)分散的化學(xué)美教育形式。
①相對(duì)集中的形式《物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律》、《烴》、《烴的衍生物》等章,甚至《原子》、《原子結(jié)構(gòu)》、《硫酸鹽》、《苯芳香烴》等節(jié),都可采取相對(duì)集中形式的化學(xué)美教育。例如在講《苯》這一節(jié)時(shí),把苯分子環(huán)狀美的結(jié)構(gòu)、凱庫(kù)勒夢(mèng)中發(fā)現(xiàn)苯結(jié)構(gòu)的有趣故事、有關(guān)苯結(jié)構(gòu)假說(shuō)的提出與證實(shí)、用電子顯微鏡拍攝的苯分子照片、聚苯胺的掃描隧道顯微鏡圖像、苯的實(shí)驗(yàn)等串聯(lián)起來(lái),按科學(xué)發(fā)現(xiàn)基本過(guò)程的順序,采用啟發(fā)探究法上這節(jié)課,就是相對(duì)集中形式的一次嘗試。
②相對(duì)分散的形式 課堂教學(xué)中的化學(xué)美教育多數(shù)為相對(duì)分散的形式,即結(jié)合基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的教學(xué),適當(dāng)、靈活、隨機(jī)地穿插化學(xué)美教育。
(二)構(gòu)思美的過(guò)程,運(yùn)用形象手段
例如,我們可以構(gòu)思《鐵》復(fù)習(xí)課的如下過(guò)程:
1.歸納總結(jié)鐵及其化合物的知識(shí)主線。知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)網(wǎng),使學(xué)生掌握《鐵》一章的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
2.通過(guò)演示向FeSO4溶液中滴加HNO3,向KNO3、FeSO4混合溶液中滴加H2SO4的實(shí)驗(yàn),分析溶液顏色變化,使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到Fe2+、H+、
3.通過(guò)讓學(xué)生設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)名稱是:“FeCl2——化學(xué)反應(yīng)的多面手”)進(jìn)一步復(fù)習(xí)知識(shí),培養(yǎng)能力,并受到化學(xué)美的熏陶。
FeCl3──化學(xué)反應(yīng)的多面手
(1)各括號(hào)內(nèi)分別加入何物質(zhì),才能出現(xiàn)所示現(xiàn)象?做一做。
(2)①~⑧反應(yīng)的離子方程式是什么?寫(xiě)一寫(xiě)。
4.通過(guò)解析一道有關(guān)鐵變價(jià)的計(jì)算題,啟發(fā)思維,升華解題方法。
此教學(xué)過(guò)程的(1)~(3)步均和化學(xué)美有關(guān),(2)、(3)兩步更是從“生動(dòng)的直觀”中感受到化學(xué)美。
化學(xué)教學(xué)中應(yīng)不遺余力地運(yùn)用形象化手段,這些手段主要有:
①化學(xué)實(shí)驗(yàn):學(xué)生實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)、隨堂實(shí)驗(yàn)。
②使用直觀教具(化學(xué)實(shí)物、模型、標(biāo)本、圖表等)。
③使用電化教具(投影儀、幻燈機(jī)、電影機(jī)、電視機(jī)、微機(jī)等)。多媒體技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)巨大的機(jī)會(huì)。
④用形象化語(yǔ)言講述藝術(shù)感很強(qiáng)的化學(xué)小故事等。
以上各種形象化手段密切配合使用,能夠產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的審美效應(yīng)。
值得一提的是,有些教師結(jié)合教材,編出充滿真善美事例的化學(xué)史小故事在課堂上講述,與化學(xué)實(shí)驗(yàn)相配合,使課堂氣氛更加活躍,教學(xué)更加生動(dòng),充滿趣味性,很受學(xué)生歡迎。
(三)構(gòu)建美的氛圍,激發(fā)美好情感
審美情感來(lái)自于客觀存在的美的事物。但它并不是完全被動(dòng)的,當(dāng)它未被客觀對(duì)象激發(fā)時(shí),它是以隱蔽的狀態(tài)埋藏在心里;一旦接觸到美的事物,它就會(huì)被激發(fā)而復(fù)蘇。教師在教學(xué)中,首先要注意構(gòu)建美的氛圍,并把自己當(dāng)作“美的客觀對(duì)象”,去激發(fā)學(xué)生們的美好情感。
教師的儀表,應(yīng)當(dāng)是端莊、大方的;教師的教態(tài),應(yīng)該是親切、自然的;教師的板書(shū),應(yīng)當(dāng)是簡(jiǎn)要、工整、富于邏輯性的;教師的語(yǔ)言,應(yīng)該是流暢、生動(dòng)、清晰、準(zhǔn)確的。這里特別強(qiáng)調(diào)“語(yǔ)言美”,應(yīng)格外注意語(yǔ)言的科學(xué)性、思想性、條理性、啟發(fā)性、機(jī)動(dòng)性、趣味性,以及語(yǔ)言外部形式的語(yǔ)音高低、語(yǔ)調(diào)快慢、抑揚(yáng)頓挫,美的語(yǔ)言會(huì)使學(xué)生們思緒激昂、浮想聯(lián)翩,升騰起美好的情感!
教師使用的化學(xué)儀器,一定要讓學(xué)生賞心悅目,洗刷干凈,擺放整齊;教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)的動(dòng)作,應(yīng)該熟練準(zhǔn)確、符合規(guī)范;教師繪制的化學(xué)圖表,應(yīng)該形象鮮明、色彩美觀(當(dāng)然應(yīng)無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤)。化學(xué)教師應(yīng)帶著最佳的心境進(jìn)入教室,親切自然、堅(jiān)定樂(lè)觀。
在化學(xué)教學(xué)中,教師要構(gòu)建美的氛圍,并以自己美好的形象,激發(fā)學(xué)生美好的情感!
(四)創(chuàng)設(shè)美的情境,培養(yǎng)創(chuàng)美能力
【關(guān)鍵詞】氫氧化鈉變質(zhì);證明反應(yīng)發(fā)生;確定樣品成分;除去雜質(zhì)
氫氧化鈉的變質(zhì)其實(shí)就是氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水的過(guò)程。但是由于反應(yīng)沒(méi)有明顯現(xiàn)象,因而有關(guān)于它的實(shí)驗(yàn)探究,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確定成分,除雜等的題目在中考中屢見(jiàn)不鮮。今天筆者就從證明反應(yīng)發(fā)生、確定樣品成分、除去雜質(zhì)三個(gè)方面來(lái)探究氫氧化鈉的變質(zhì)。
一、證明反應(yīng)發(fā)生
氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)沒(méi)有明顯現(xiàn)象,所以無(wú)法從外觀之間觀察出反應(yīng)是否發(fā)生。故而一般借助于反應(yīng)裝置氣壓變化或通過(guò)檢驗(yàn)產(chǎn)物(碳酸鈉)的存在等方法進(jìn)行證明。
1.通過(guò)反應(yīng)裝置氣壓變化證明反應(yīng)發(fā)生
氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)消耗了二氧化碳?xì)怏w而又沒(méi)有生成其他氣體,因而反應(yīng)裝置內(nèi)氣壓一定變小,故而可以借助氣壓變化證明是否變質(zhì)。以下圖為例:
實(shí)驗(yàn)步驟:向收集滿二氧化碳的軟飲料瓶?jī)?nèi),迅速倒入濃氫氧化鈉溶液,立刻旋緊蓋子,手持瓶頸處振蕩。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:瓶子明顯變癟。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。
但該實(shí)驗(yàn)并不夠嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)闅溲趸c溶液中有水,而二氧化碳會(huì)溶解在水中,也會(huì)導(dǎo)致瓶子變癟,因此該實(shí)驗(yàn)可改進(jìn)為下圖形式:
當(dāng)然,從理論角度來(lái)講,在常溫常壓下,一體積水溶解一體積二氧化碳,故而從倒入的氫氧化鈉溶液的體積和瓶子變癟體積的對(duì)比中,就可以看出瓶子變癟最主要原因是二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。
除了上面這種裝置,類似裝置還有以下這些:
3.通過(guò)檢驗(yàn)產(chǎn)物(碳酸鈉)的存在證明是否反應(yīng)
檢驗(yàn)碳酸鈉的存在,其實(shí)就是檢驗(yàn)碳酸根離子的存在,若想要有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,一般有以下幾套方案:
2.向樣品中滴加足量稀鹽酸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:有氣泡生成
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:二氧化碳和氫氧化鈉溶液確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)注意:樣品中可能含有氫氧化鈉,鹽酸會(huì)優(yōu)先和氫氧化鈉反應(yīng),沒(méi)有明顯現(xiàn)象,故而鹽酸必須足量,才能夠看到鹽酸與碳酸鈉反應(yīng),有氣泡冒出。
由此可見(jiàn)確定樣品成分的關(guān)鍵是能夠檢驗(yàn)出氫氧化鈉的存在。由于碳酸鈉的很多性質(zhì)與氫氧化鈉相似,所以,必須檢驗(yàn)并除去碳酸鈉,才能夠繼續(xù)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)出氫氧化鈉。正確的方案如下:
實(shí)驗(yàn)步驟:1.取少量悠販旁謔怨苤校加水溶解;2.向溶液中滴加足量的氯化鈣溶液,振蕩,靜置;3.向上述溶液中滴入幾滴酚酞試液,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論:若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液變?yōu)榧t色,則為部分變質(zhì),成分為氫氧化鈉和碳酸鈉;若有沉淀生成,且滴入酚酞后溶液不變色,則為完全變質(zhì),成分為碳酸鈉;若沒(méi)有沉淀生成,溶液變?yōu)榧t色,則為沒(méi)有變質(zhì),成分為氫氧化鈉。
在該實(shí)驗(yàn)方案中,氯化鈣可以換為任一可溶性的鈣鹽或鋇鹽,但必須過(guò)量,以除盡碳酸鈉,防止干擾下面氫氧化鈉的檢驗(yàn)。而滴入酚酞試液的目的是檢驗(yàn)氫氧化鈉的存在,故而可以換為任一能與氫氧化鈉反應(yīng)有明顯現(xiàn)象的物質(zhì),例如:硫酸銅溶液,會(huì)與氫氧化鈉反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀。
《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》告訴我們“以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”是化學(xué)學(xué)科的基本特征。即使在由經(jīng)驗(yàn)化學(xué)向理論化學(xué)發(fā)展的今天,化學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最現(xiàn)實(shí)、最生動(dòng)、最有效的物質(zhì)載體。實(shí)踐證明只有充分挖掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)涵,才能提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量,同時(shí)又培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞:混凝土 耐久性檢測(cè)影響因素
中圖分類號(hào): TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1混凝土耐久性的基本概念混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長(zhǎng)期保持其良好的使用性能和外觀完整性,從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。
2混凝土耐久性是指混凝土在實(shí)際使用過(guò)程中抵抗各種破壞因素作用,長(zhǎng)期保持強(qiáng)度和外觀完整性的能力。主要包括凍融破壞、滲透破壞、堿骨料反應(yīng)、混凝土的碳化、鋼筋銹蝕、化學(xué)侵蝕六個(gè)方面對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久性失效的原因及影響因素進(jìn)行論述。
2.1混凝土凍融破壞是指混凝土在飽水或潮濕的狀態(tài)下,由于環(huán)境中溫度的正負(fù)變化,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部松弛產(chǎn)生疲勞應(yīng)力,反復(fù)的凍融循環(huán)造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的破壞現(xiàn)象。
2.1.1破壞機(jī)理
混凝土凍害機(jī)理的研究始于20世紀(jì)30年代,有靜水壓假說(shuō)、滲透壓假說(shuō)等。但由于混凝土結(jié)構(gòu)凍害的復(fù)雜性,至今尚無(wú)公認(rèn)的、完全反映混凝土凍害機(jī)理的理論。
2.1.2影響因素
對(duì)于影響混凝土凍融破壞的主要因素總結(jié)起來(lái)大致有以下四個(gè)方面:
(1)水灰比:水灰比越大,使凝土孔隙率越大,導(dǎo)致混凝土的吸水率增大,最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞嚴(yán)重;
(2)孔結(jié)構(gòu)和孔隙特征:連通毛細(xì)孔易吸水飽和,使混凝土凍害嚴(yán)重;若為封閉孔,則不易吸水,凍害就小;
(3)飽水度:若混凝土的孔隙非完全吸水飽和,冰凍過(guò)程產(chǎn)生的壓力促使水分向孔隙處遷移,從而降低冰凍膨脹應(yīng)力,對(duì)混凝土破壞作用就小;
(4)混凝土自身強(qiáng)度:在相同的冰凍破壞應(yīng)力作用下,混凝土強(qiáng)度越低,凍害程度就越高。
2.2混凝土滲透破壞
2.2.1破壞原因
混凝土具有多種粒徑的孔隙,連通的孔隙會(huì)成為氣體、液體或有害介質(zhì)進(jìn)入混凝土的通道,導(dǎo)致混凝土破壞。
2.2.2影響因素
影響混凝土滲透性的因素主要有水灰比、骨料最大粒徑、混凝土養(yǎng)護(hù)方法、水泥品種、外加劑等因素。
2.3堿骨料反應(yīng)
混凝土中的堿與混凝土中的活性骨料發(fā)生反應(yīng),生成膨脹性物質(zhì),導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹破壞,稱為堿骨料反應(yīng)。這種反應(yīng)引起明顯的混凝土體積膨脹和開(kāi)裂,改變混凝土的微結(jié)構(gòu),使混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、彈性模量等力學(xué)性能明顯下降,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全使用性,而其反應(yīng)一旦發(fā)生很難阻止,更不易修補(bǔ)和挽救,被稱為混凝土的“癌癥”。
2.3.1破壞原因
堿骨料反應(yīng)主要可分為堿與硅酸、堿與碳酸鹽及堿與硅酸鹽三種反應(yīng)。
(1)堿-硅酸反應(yīng):是分布最廣、研究最多的堿骨料反應(yīng),該反應(yīng)是指混凝土中的堿組分與骨料中的活性SiO2之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),其結(jié)果是導(dǎo)致骨料被侵蝕,生成堿-硅酸凝膠,并從周圍介質(zhì)中吸收水分而膨脹,導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。
(2)堿-碳酸鹽反應(yīng):是指混凝土中的堿與碳酸鹽礦物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起混凝土的地圖狀開(kāi)裂。堿-碳酸鹽反應(yīng)是孔溶液中的堿與骨料中的白云石之間的反應(yīng)。這一反應(yīng)不是發(fā)生在骨料顆粒與水泥砂漿的表面,而是發(fā)生在骨料顆粒的內(nèi)部,水鎂石Mg(OH)2晶體排列的壓力和粘土吸水膨脹,引起混凝土的內(nèi)部應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。
(3)堿-硅酸鹽反應(yīng):是指混凝土中的堿與骨料中某些層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽發(fā)生反應(yīng),使層狀硅酸鹽層間間距增大,骨料發(fā)生膨脹,致使混凝土膨脹開(kāi)裂。
2.3.2影響因素
從堿骨料反應(yīng)發(fā)生的條件出發(fā),分析該種破壞的影響因素主要是:
(1)活性骨料:引起混凝土堿骨料反應(yīng)的主要因素是混凝土中含有堿活性的骨料。因此在施工中盡量選擇無(wú)堿活性的骨料,在不得不采用具有堿活性的骨料時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土中總的堿量;
(2)活性摻合料:摻用活性摻合料,如硅灰、礦渣、粉煤灰(高鈣高堿粉煤灰除外)等,對(duì)堿骨料反應(yīng)有明顯的抑制效果。活性摻合料與混凝土結(jié)構(gòu)中的堿起反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物均勻分散在混凝土中,而不是集中在骨料表面,不會(huì)發(fā)生有害的膨脹,從而降低了混凝土的含堿量,起到抑制堿骨料反應(yīng)的作用;
(3)水分:堿骨料反應(yīng)要有水分,如果沒(méi)有水分,反應(yīng)就會(huì)大為減少乃至完全停止。因此,要防止外界水分滲入混凝土結(jié)構(gòu)中以減輕堿骨料反應(yīng)的危害。
2.4混凝土的碳化
混凝土的碳化作用是指空氣中的二氧化碳?xì)怏w滲透到混凝土內(nèi),與其堿性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)生成碳酸鈣和水,使混凝土堿度降低的過(guò)程,這一過(guò)程又稱混凝土的中性化。
2.4.1破壞原因
碳化的化學(xué)反應(yīng)式為:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
混凝土的碳化反應(yīng)結(jié)果有兩個(gè)方面:一方面,反應(yīng)生成碳酸鈣和其他固態(tài)物質(zhì)會(huì)堵塞在混凝土孔隙中,使混凝土的孔隙率下降,大孔減少,從而減弱了后續(xù)CO2的擴(kuò)散,使混凝土密實(shí)度提高;另一方面,孔隙中的Ca(OH)2濃度及PH值降低,導(dǎo)致鋼筋脫鈍而銹蝕。
2.4.2影響因素
影響混凝土碳化的因素有很多,但概括其主要因素有兩方面,一方面是材料因素,另一方面是環(huán)境條件因素。
2.5鋼筋銹蝕
混凝土中水泥水化后,會(huì)生成堿性的氫氧化鈣,導(dǎo)致混凝土孔隙中的水分有很高的堿性,在鋼筋表面形成一層致密的鈍化膜,因此在正常情況下鋼筋不會(huì)銹蝕;但鈍化膜一旦破壞,在有足夠水和氧氣條件下會(huì)產(chǎn)生電化腐蝕。
2.5.1破壞原因
混凝土中鋼筋銹蝕的實(shí)質(zhì)是電化學(xué)腐蝕。主要表現(xiàn)為鋼筋在外部介質(zhì)作用下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),逐步生成氫氧化鐵(即鐵銹)等,鐵銹的體積會(huì)比原金屬增大2~4倍,產(chǎn)生膨脹壓力,造成混凝土順筋裂縫,從而成為腐蝕介質(zhì)滲入鋼筋的通道,加快結(jié)構(gòu)的損壞。
2.6化學(xué)侵蝕
一些侵蝕性介質(zhì),比如酸、堿、硫酸鹽、壓力動(dòng)水等,侵入混凝土,可能會(huì)造成混凝土的化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕主要有三類,分別為溶出蝕、溶解蝕和膨脹蝕。
2.6.1產(chǎn)生原因
(1)溶出蝕(2)溶解蝕(3)膨脹蝕
2.6.2影響因素
結(jié)構(gòu)的密實(shí)程度和孔隙特征對(duì)混凝土化學(xué)侵蝕會(huì)有所影響;結(jié)構(gòu)密實(shí)和孔隙封閉的混凝土,環(huán)境水不易侵入,故其抗侵蝕性較強(qiáng)。
3高性能混凝土具有豐富的技術(shù)內(nèi)容,盡管同業(yè)對(duì)高性能混凝土有不同的定義和解釋,但彼此均認(rèn)為高性能混凝土的基本特征是按耐久性進(jìn)行設(shè)計(jì),保證拌和物易于澆筑和密實(shí)成型,不發(fā)生或盡量少發(fā)生由溫度和收縮產(chǎn)生的裂縫,硬化后有足夠的強(qiáng)度,內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)合理而有低滲透性和高抗化學(xué)侵蝕。
5結(jié)論
混凝土結(jié)構(gòu)是以混凝土為主要材料制成的結(jié)構(gòu),包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、港口等工程。例如設(shè)計(jì)使用30年的拉索往往不到20年就要更換,這無(wú)疑會(huì)大大縮短結(jié)構(gòu)的使用壽命,應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)涉及環(huán)境、材料、設(shè)計(jì)、施工等多種因素的復(fù)雜問(wèn)題,要解決好這個(gè)問(wèn)題需要進(jìn)行多方面的工作。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)由正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇以及嚴(yán)格的施工質(zhì)量來(lái)保證,同時(shí)應(yīng)注意對(duì)其在使用階段實(shí)行必要的管理和維護(hù)。只有這樣,才能保證和提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性,才能保證我國(guó)建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 。參考文獻(xiàn)
[1]魏新良,淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].
[2] 張完善.有色金屬材料.第二版.大連:金屬工業(yè)出版社,1998.89-90.
[3]劉海華,高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004,(05).
板書(shū)是老師和學(xué)生共同探索智慧的結(jié)晶,是學(xué)生獲取知識(shí)的櫥窗。無(wú)論怎樣的自主探究活動(dòng),無(wú)論采取怎樣的教學(xué)手段,板書(shū)都必不可少。新課程理念下的化學(xué)板書(shū),不僅要體現(xiàn)學(xué)生的探究過(guò)程,而且要體現(xiàn)獨(dú)特的化學(xué)美。
1板書(shū)是學(xué)生探究活動(dòng)的真實(shí)寫(xiě)照
轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式是新課程改革中最顯著的基本特征,培養(yǎng)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新精神,使學(xué)生成為學(xué)習(xí)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者,成為學(xué)習(xí)中的主人。在苯酚性質(zhì)探究學(xué)習(xí)中,下列板書(shū)更好地體現(xiàn)出了學(xué)生自主探究的思維過(guò)程:
2 板書(shū)是激發(fā)興趣的源泉
板書(shū)的書(shū)寫(xiě)和應(yīng)用是一門(mén)科學(xué),也是一門(mén)藝術(shù)。科學(xué)精美的板書(shū),使人賞心悅目,給人以美的享受,從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在氧化還原反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)四個(gè)基本類型的關(guān)系比較中,將其板書(shū)設(shè)計(jì)成如下的熊貓圖,學(xué)生情緒高昂,他們?cè)陬I(lǐng)悟有關(guān)化學(xué)知識(shí)的同時(shí),又受到愛(ài)護(hù)動(dòng)物的教育。實(shí)踐證明,好的板書(shū)不僅能陶冶學(xué)生情操,而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3 板書(shū)蘊(yùn)藏豐富的化學(xué)喻義
板書(shū)是教師和學(xué)生創(chuàng)新的原野,是學(xué)生學(xué)習(xí)的好幫手。也是開(kāi)發(fā)學(xué)生思維的沃土。例如在《化學(xué)平衡》教學(xué)中,下列板書(shū)蘊(yùn)藏著化學(xué)平衡喻義,啟發(fā)學(xué)生產(chǎn)生豐富的聯(lián)想,拓展學(xué)生的想象空間,有利于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)抽象的化學(xué)知識(shí)。
4 板書(shū)是智慧的起搏器
板書(shū)是目,知識(shí)是綱,智慧是魂。板書(shū)不但可以突破難點(diǎn),而且還可以啟迪學(xué)生智慧,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,提高學(xué)生素質(zhì)。例如在《物質(zhì)的量》教學(xué)中,通過(guò)下列板書(shū)不斷啟迪學(xué)生智慧,激發(fā)學(xué)生思維,有利于學(xué)生突破物質(zhì)的量這一抽象難點(diǎn),使學(xué)生明白物質(zhì)的量是聯(lián)系微觀粒子與宏觀物質(zhì)之間的“橋梁”。
5 板書(shū)是幫助學(xué)生記憶的傳感器
一切智慧的根源在于記憶。我們知道,中學(xué)化學(xué)需要記憶的知識(shí)比較多,是理科中的“貝多芬(背多分)”。板書(shū)將化學(xué)知識(shí)通過(guò)精美的包裝,增強(qiáng)直觀性,充分發(fā)揮學(xué)生的視覺(jué)記憶功能,不斷向?qū)W生傳遞信息,喚起和集中學(xué)生的注意力,幫助學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間記憶。例如氧化還原反應(yīng)中概念很多,下列板書(shū)有利于學(xué)生理解和記憶。
升―失―氧化(反應(yīng))―還原劑
[關(guān)鍵詞] 物理化學(xué) 唯物辯證法 辯證唯物的認(rèn)識(shí)論
認(rèn)真研究和把握自然科學(xué)課程中的哲學(xué)思想,是高等院校自然科學(xué)專業(yè)授課教師從事教學(xué)的必然要求。這一方面是因?yàn)檎軐W(xué)是從包括自然科學(xué)在內(nèi)的各類科學(xué)中抽象和概括出來(lái)的關(guān)于客觀世界普遍規(guī)律的學(xué)問(wèn),自然科學(xué)各專業(yè)課不僅包含著極其豐富的哲學(xué)思想,而且是相關(guān)哲學(xué)思想在專業(yè)學(xué)科的具體外化;另一方面是因?yàn)椋匀豢茖W(xué)所內(nèi)涵的哲學(xué)思想為其各學(xué)科的發(fā)展、從而也為各門(mén)專業(yè)課的研究和教學(xué),提供著正確的世界觀和方法論指導(dǎo)。不言而喻,各門(mén)自然科學(xué)專業(yè)課都是寓含世界觀和方法論的載體,哲學(xué)則是引領(lǐng)各門(mén)自然科學(xué)專業(yè)課教學(xué)的思想旗幟。各門(mén)專業(yè)課的成功教學(xué),無(wú)一不是辯證唯物主義哲學(xué)與自然科學(xué)的完美結(jié)合。誰(shuí)準(zhǔn)確地把握了自然科學(xué)課程中的哲學(xué)思想,誰(shuí)就獲得了從事相關(guān)教學(xué)的正確世界觀和方法論,從而也就掌握了教授學(xué)生領(lǐng)會(huì)和運(yùn)用該課程科學(xué)原理、科學(xué)思想、科學(xué)品質(zhì)、科學(xué)精神、科學(xué)方法的鑰匙。
本文立足于近年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐,就高校物理化學(xué)課程內(nèi)涵的哲學(xué)思想,談?wù)勛约旱膬牲c(diǎn)體會(huì)。
物理化學(xué)蘊(yùn)涵和體現(xiàn)著以普遍聯(lián)系和永恒發(fā)展
為總特征的唯物辯證法
物理學(xué)和化學(xué)本來(lái)是自然科學(xué)領(lǐng)域本質(zhì)各異、區(qū)別明顯的兩大分支學(xué)科。但是,隨著人類實(shí)踐的進(jìn)步和這兩大分支學(xué)科的深入發(fā)展,物理化學(xué)這門(mén)全新面貌的學(xué)科竟然脫穎而出。這種現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的?
唯物辯證法告訴我們,普遍聯(lián)系和永恒發(fā)展是客觀世界存在的兩個(gè)總的基本特征,從而也是唯物辯證法的總特征[1]。物理化學(xué)學(xué)科,作為一門(mén)從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手來(lái)探索化學(xué)變化基本規(guī)律的科學(xué),不僅蘊(yùn)涵著以普遍聯(lián)系和永恒發(fā)展為總特征的唯物辯證法,而且它的形成和發(fā)展是唯物辯證法在自然科學(xué)領(lǐng)域的具體實(shí)踐體現(xiàn)。
物理化學(xué)是普遍聯(lián)系辯證思想的實(shí)踐體現(xiàn)。自然科學(xué)史顯示,物理學(xué)與化學(xué)雖曾有過(guò)約定俗成的明確分工,各司其職,但并非互不相干的孤立存在。相反,它們相輔相成,聯(lián)系普遍而緊密。在客觀世界,物質(zhì)的任何一種化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著物理變化,任何一種物理運(yùn)動(dòng)也都會(huì)引起相應(yīng)化學(xué)元素的化合或分解。據(jù)此,“化學(xué)和物理合在一起,在自然科學(xué)中形成了一個(gè)軸心”。歷史上化學(xué)家和物理學(xué)家的研究總是在相互合作、彼此促進(jìn)中進(jìn)行的。許多科學(xué)家的研究兼及物理學(xué)和化學(xué)。每當(dāng)化學(xué)家們對(duì)取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果試圖作出解釋并提高為理論時(shí),每當(dāng)他們?cè)谘芯恐杏龅诫y以逾越的障礙時(shí),總是求助于當(dāng)時(shí)的物理學(xué)成就,而且受益良多。自二十世紀(jì)以來(lái),化學(xué)發(fā)展由于近代物理學(xué)的出現(xiàn)而如虎添翼,化學(xué)與物理學(xué)的交叉也越來(lái)越多。正是在這種情況下,經(jīng)過(guò)科學(xué)家們對(duì)物理學(xué)與化學(xué)之間普遍聯(lián)系的深入研究、把握和總結(jié),使物理化學(xué)作為一門(mén)聚合物理學(xué)和化學(xué)特點(diǎn)的獨(dú)立分支學(xué)科破土而出。顯而易見(jiàn),物理化學(xué)是物質(zhì)的物理現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象相互制約和促進(jìn)、從而也是物理學(xué)研究與化學(xué)研究彼此依賴和滲透的結(jié)晶。科學(xué)史還表明, 物理化學(xué)的形成與進(jìn)步也得益于數(shù)學(xué)基本理論與技術(shù)的支持,得益于物理學(xué)、化學(xué)與數(shù)學(xué)的相互作用[2]。毫無(wú)疑義,物理化學(xué)課蘊(yùn)涵和體現(xiàn)著物質(zhì)世界普遍聯(lián)系的哲學(xué)思想。
物理化學(xué)也是永恒發(fā)展辯證思想的實(shí)踐體現(xiàn)。唯物辯證法所說(shuō)的發(fā)展,不是指事物的循環(huán)往復(fù)、簡(jiǎn)單重演,而是量變引起質(zhì)變,波浪式前進(jìn),螺旋式上升;不是單兵獨(dú)進(jìn),而是在與其他事物的廣泛聯(lián)系中變化;不是時(shí)進(jìn)時(shí)停,而是永無(wú)止境的持續(xù)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。這種永恒發(fā)展,正是物理化學(xué)的存在形式。其突出表現(xiàn):一是突破,主要指探索新的科學(xué)規(guī)律,實(shí)現(xiàn)物理化學(xué)內(nèi)容的質(zhì)的升級(jí)。比如,從經(jīng)典的平衡態(tài)熱力學(xué)發(fā)展到非平衡熱力學(xué),從宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)發(fā)展到微觀的分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué),從體相到表象,從靜態(tài)到動(dòng)態(tài),從定性研究到定量研究,等等,這些都是探索物理化學(xué)規(guī)律成果的一個(gè)又一個(gè)飛躍,是物理化學(xué)內(nèi)容的波浪式、螺旋式質(zhì)變。二是融合,主要指各學(xué)科相互交叉,多學(xué)科共同研究,形成邊緣學(xué)科。比如,在對(duì)生命現(xiàn)象的解釋上,經(jīng)典平衡熱力學(xué)的結(jié)論與達(dá)爾文進(jìn)化論是矛盾的,為了解決這一矛盾,現(xiàn)今的物理化學(xué)吸納或借助其他多種學(xué)科的研究成果和方法,創(chuàng)立了“耗散結(jié)構(gòu)”理論。[3] 這一理論將生命現(xiàn)象視為一種逆反熵增,指出在非平衡的開(kāi)放條件下,通過(guò)體系內(nèi)部耗散能量的不可逆過(guò)程而產(chǎn)生或維持時(shí)空有序結(jié)構(gòu),而生物結(jié)構(gòu)就是這樣一種有序結(jié)構(gòu)——在空間性方面表現(xiàn)為方位排列的有序,時(shí)間性方面表現(xiàn)為周期變化的有序,二者體用一源,協(xié)同互補(bǔ),不可分割。耗散結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是物理化學(xué)理論的一個(gè)重大發(fā)現(xiàn),但它的意義同時(shí)也是哲學(xué)上的。它不僅蘊(yùn)涵和體現(xiàn)著物理化學(xué)與生物學(xué)的融合,也蘊(yùn)涵和體現(xiàn)著物理化學(xué)在與其他諸多學(xué)科的廣泛聯(lián)系和包容中持續(xù)發(fā)展的規(guī)律。從一定意義上說(shuō),物理化學(xué)的持續(xù)跨越進(jìn)步,是蘊(yùn)涵其內(nèi)的唯物辯證法的永恒發(fā)展思想的具體外化。
物理化學(xué)蘊(yùn)涵和體現(xiàn)著辯證唯物論的認(rèn)識(shí)論
說(shuō):“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí),這種形式,循環(huán)往復(fù)以至無(wú)窮,而實(shí)踐和認(rèn)識(shí)之每一循環(huán)的內(nèi)容,都比較地進(jìn)到了高一級(jí)的程度。這就是辯證唯物論的全部認(rèn)識(shí)論,這就是辯證唯物論的知行統(tǒng)一觀。”[4]仔細(xì)剖析物理化學(xué)的發(fā)展歷程就會(huì)發(fā)現(xiàn),同其他學(xué)科一樣,它是實(shí)踐與理論的統(tǒng)一體,蘊(yùn)涵著“實(shí)踐—理論—實(shí)踐”這一螺旋式循環(huán)上升的辯證認(rèn)識(shí)過(guò)程,是辯證唯物論的認(rèn)識(shí)論的實(shí)踐體現(xiàn)。
首先,物理化學(xué)蘊(yùn)涵和體現(xiàn)從實(shí)踐到理論的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)過(guò)程。在物理化學(xué)研究中,一般情況下,人們總是根據(jù)已知的原理或定律先進(jìn)行演繹推斷,做出某種設(shè)計(jì),然后再進(jìn)行探索性的實(shí)驗(yàn)和觀察。有人將這種從理論到實(shí)踐、從一般到個(gè)別的演繹認(rèn)識(shí)看作是物理化學(xué)研究的全過(guò)程,這是片面甚至本末倒置的。因?yàn)椋鳛檠堇[推理依據(jù)和出發(fā)點(diǎn)的已知原理或定律,并不是從天上掉下來(lái)或科學(xué)家頭腦中所固有的,而是研究者從人類長(zhǎng)期大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中歸納推理得出來(lái)的。物理化學(xué)中的許多基礎(chǔ)性原理或定律,如物理化學(xué)中熱力學(xué)第一和第二定律,本身就是唯象理論,只能從人類長(zhǎng)期大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí)中歸納產(chǎn)生,而無(wú)法從已知的原理演繹導(dǎo)出。迄今為止,在宏觀世界還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與之相矛盾的事實(shí)出現(xiàn),實(shí)踐驗(yàn)證了它們的正確性。毋庸諱言,沒(méi)有大量經(jīng)驗(yàn)事實(shí),沒(méi)有大量科學(xué)實(shí)驗(yàn),不可能產(chǎn)生物理化學(xué)理論。任何一般性的物理化學(xué)命題,無(wú)論怎樣抽象或表面遠(yuǎn)離個(gè)別經(jīng)驗(yàn)事實(shí),都無(wú)一列外地以實(shí)踐為源泉,以個(gè)別經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。實(shí)踐的觀點(diǎn),這一辯證唯物論認(rèn)識(shí)論的基本觀點(diǎn),也是從事物理化學(xué)教研之第一觀點(diǎn)。從實(shí)踐到理論、從個(gè)別到一般的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)過(guò)程蘊(yùn)涵和體現(xiàn)于物理化學(xué)的研究實(shí)踐。
其次,物理化學(xué)蘊(yùn)含和體現(xiàn)從理論到實(shí)踐的檢驗(yàn)真理過(guò)程。物理化學(xué)的發(fā)展歷程昭示人們,它的原理或定律之所以是真理,不但在于它來(lái)自于大量科學(xué)實(shí)踐,更在于它創(chuàng)立后再返回到實(shí)踐中去接受檢驗(yàn)和證實(shí),在于它在接受檢驗(yàn)中被實(shí)踐不斷地修正和完善。這突出地表現(xiàn)在化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展上。1918 年,物理化學(xué)家路易斯在科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用當(dāng)時(shí)已建立起來(lái)的氣體分子運(yùn)動(dòng)論來(lái)分析化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,提出了碰撞理論,認(rèn)為反應(yīng)物的分子通過(guò)簡(jiǎn)單的碰撞而完成化學(xué)反應(yīng),只要能量足夠、取向合適,就可以發(fā)生反應(yīng)。但是,當(dāng)碰撞理論返回并運(yùn)用于實(shí)踐時(shí),卻只能解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)的一部分而不是全部,從而證明它的真理性是不完全的。為了克服這一理論的不足,20世紀(jì)30年代,物理化學(xué)家Eyring和Pelzer又經(jīng)過(guò)大量科學(xué)實(shí)驗(yàn),在碰撞理論基礎(chǔ)上提出了化學(xué)反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)理論,認(rèn)為反應(yīng)物的分子并不是通過(guò)簡(jiǎn)單的碰撞直接發(fā)生反應(yīng)的,而是在分子相互接近的時(shí)候會(huì)首先形成舊化學(xué)鍵部分?jǐn)嗔讯禄瘜W(xué)鍵部分生成、而且能量處于極大點(diǎn)的過(guò)渡狀態(tài),它極不穩(wěn)定,會(huì)馬上釋放能量并過(guò)渡到生成物,從而完成化學(xué)反應(yīng)。科學(xué)家們將這一理論投返于科學(xué)實(shí)踐接受檢驗(yàn),檢驗(yàn)的結(jié)論是:過(guò)渡態(tài)理論是對(duì)碰撞理論的深化,它解釋了在碰撞理論中取向合適的碰撞為什么能量“足夠”就能夠發(fā)生反應(yīng),這個(gè)“足夠的能量”以活化能來(lái)定量衡量;但過(guò)渡態(tài)理論尚存在無(wú)法回答某些新問(wèn)題的不足之處,還需要后人在實(shí)踐基礎(chǔ)上提出更新的理論去發(fā)展和完善。科學(xué)的任務(wù)在于不斷地排除謬誤、獲得真理。而實(shí)踐是辨識(shí)謬誤、檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。物理化學(xué)發(fā)展的過(guò)程,就是在物理化學(xué)領(lǐng)域通過(guò)科學(xué)實(shí)踐不斷發(fā)現(xiàn)真理,又通過(guò)科學(xué)實(shí)踐不斷證實(shí)真理和發(fā)展真理的辯證過(guò)程。
參考文獻(xiàn):
[1]王革,武育香,鄭慶林.哲學(xué)[M]北京:高等教育出版社,1990, 2.
[2]魏光,曾人杰,馬兆海,楊意泉,廖代偉.重新認(rèn)識(shí)“物理化學(xué)”課程的戰(zhàn)略地位[J].高等理科教育, 2001,1: 21-24 .
[3]周秋蓉.對(duì)耗散結(jié)構(gòu)理論的思考[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1995,2:20-23.
關(guān)鍵詞 實(shí)驗(yàn)探究法 化學(xué)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 創(chuàng)造能力
中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1指導(dǎo)思想
1.1基本概念
實(shí)驗(yàn)教學(xué)法即學(xué)生在教師指導(dǎo)下,利用一定的設(shè)備和器材,通過(guò)條件控制,使實(shí)驗(yàn)對(duì)象發(fā)生某些變化,從觀察這些現(xiàn)象的變化中獲取新知識(shí)或驗(yàn)證知識(shí)的一種教學(xué)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以使學(xué)生把一定的實(shí)踐知識(shí)與理論知識(shí)聯(lián)系起來(lái),從而獲取比較完善的知識(shí)。
化學(xué)教學(xué)的基本特征是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),從實(shí)驗(yàn)中探究,在探究中實(shí)驗(yàn),集實(shí)驗(yàn)與探究資源優(yōu)勢(shì)于一體,引導(dǎo)學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合理論知識(shí)分析、探究化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),歸納總結(jié)出結(jié)論,并運(yùn)用結(jié)論解決新問(wèn)題。
1.2理論依據(jù)
(1)教育學(xué)家蘇霍姆林斯基認(rèn)為,興趣的源泉還在于把知識(shí)加以運(yùn)用,使學(xué)生體驗(yàn)到一種理智高于事實(shí)和現(xiàn)象的權(quán)力感。化學(xué)實(shí)驗(yàn)從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和創(chuàng)造能力為出發(fā)點(diǎn),通過(guò)感官現(xiàn)象激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈求知欲的重要手段。教師就是要利用好這一得天獨(dú)厚的條件,引導(dǎo)學(xué)生去觀察現(xiàn)象,教會(huì)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)去探究問(wèn)題和得出結(jié)論。
(2)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力是化學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。如果教學(xué)中只做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),學(xué)生沒(méi)有求職的欲望,如果恰當(dāng)?shù)膶Ⅱ?yàn)證性實(shí)驗(yàn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn),可以有效地引發(fā)學(xué)生的思維,使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn),自己找到規(guī)律。在教學(xué)中,學(xué)生就變成主動(dòng)學(xué)習(xí),自主創(chuàng)造了。
(3)化學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)這一基本特征,完全可以結(jié)合各項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容來(lái)體現(xiàn),要讓學(xué)生多觀察、多思考、多操作,從實(shí)驗(yàn)中找出規(guī)律,從而達(dá)到開(kāi)發(fā)智力,培養(yǎng)能力的目的。化學(xué)教學(xué)過(guò)程是一個(gè)由簡(jiǎn)及繁、由表及里、由宏觀到微觀、由定性到定量、由描述到推理的過(guò)程,讓學(xué)生通過(guò)教學(xué),既掌握一定的現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和技能,又具有善于觀察、思考、敢于質(zhì)疑、探究等科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,以及培養(yǎng)良好的心理品質(zhì)。
1.3功能目標(biāo)
就實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩钥煞譃樘骄啃詫?shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程大致分為兩個(gè)基本階段:最初由于對(duì)實(shí)驗(yàn)變量之間的共變關(guān)系和因果效應(yīng)認(rèn)識(shí)的尚不清楚,理論假設(shè)也不甚完善,所以常有一個(gè)“試探性”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,實(shí)際上是前期實(shí)驗(yàn),目的在于解決上述的不足。當(dāng)比較清楚地把握共變關(guān)系之后,即可進(jìn)入“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)階段,即正式的試驗(yàn)階段。這個(gè)階段將完全按照前期實(shí)驗(yàn)提供的確切資料,實(shí)施實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)構(gòu)想。可見(jiàn),這種實(shí)驗(yàn)通常我們稱這是“求真”一類的實(shí)驗(yàn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究法旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生成為探究者和發(fā)現(xiàn)者,積極主動(dòng)地探究化學(xué)知識(shí),掌握實(shí)驗(yàn)技能,迅速提高學(xué)生的觀察能力、思維能力和創(chuàng)造能力。
2操作程序
2.1設(shè)問(wèn)激疑,引發(fā)思維
在實(shí)訓(xùn)前,教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),通過(guò)生產(chǎn)、生活中的生動(dòng)實(shí)例,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲,使學(xué)生明確本節(jié)實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)。然后教師向?qū)W生提出假設(shè),使學(xué)生好奇、疑惑,從而激發(fā)學(xué)生的探究心理,創(chuàng)設(shè)探究問(wèn)題的情景,促使學(xué)生帶著問(wèn)題閱讀教材,熟悉實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)步驟。在教師的誘導(dǎo)下,提出某種假設(shè)和某種預(yù)言。對(duì)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題和可能出現(xiàn)的意外,做到心中有數(shù)。
2.2實(shí)驗(yàn)操作,引導(dǎo)觀察
該程序是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心環(huán)節(jié)。教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和要探究的新問(wèn)題,在實(shí)驗(yàn)方案完成之后,引導(dǎo)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)或觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)操作中,要引導(dǎo)學(xué)生正確實(shí)驗(yàn),正確操作,對(duì)錯(cuò)誤的操作要制止,防發(fā)生意外。實(shí)驗(yàn)前,教師要通過(guò)啟發(fā)式講授使學(xué)生明確觀察的目的和任務(wù),提出觀察要求:實(shí)驗(yàn)中要啟發(fā)學(xué)生做到有計(jì)劃的系統(tǒng)觀察,有選擇的重點(diǎn)觀察、有聯(lián)系的對(duì)比觀察、有目的重復(fù)觀察,并且邊觀察邊記錄。
2.3總結(jié)研討,歸納結(jié)論,升華認(rèn)識(shí)
在正確觀察的基礎(chǔ)上,教師通過(guò)精心設(shè)計(jì)的問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生通過(guò)小組討論,從感知現(xiàn)象開(kāi)始,由表及里,由淺入深地解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,研討實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)異常情況的原因,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析、推理,使學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步上升到理性認(rèn)識(shí),使知識(shí)進(jìn)一步深化。此時(shí),可采用類比、想象、科學(xué)抽象、模型、假說(shuō)等科學(xué)方法,以及分析、綜合、抽象、概括、判斷和推理等邏輯思維方法,借“思”求“知”,最后得出結(jié)論,形成概念。最后,由實(shí)驗(yàn)小組長(zhǎng)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成功的經(jīng)驗(yàn)或失敗的原因,教師加以總結(jié),逐步統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。
2.4探究創(chuàng)新,課后延伸
是一種課后作業(yè)的形式。應(yīng)于下課前布置給學(xué)生。內(nèi)容要在課堂練習(xí)的基礎(chǔ)上,適當(dāng)增加問(wèn)題的靈活性和難度,要盡可能變換問(wèn)題的類型,引導(dǎo)學(xué)生廣開(kāi)思路,啟發(fā)聯(lián)想,能從不同的方面和角度進(jìn)行思考,尋求解決問(wèn)題的新方案。有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力和科學(xué)探究精神。使學(xué)生對(duì)課堂獲得的知識(shí)和技能進(jìn)一步系統(tǒng)、完善和深化,為學(xué)生學(xué)習(xí)的遷移打好基礎(chǔ)。每章或一個(gè)知識(shí)單元學(xué)習(xí)完畢,學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)新實(shí)驗(yàn),新實(shí)驗(yàn)既與課本內(nèi)容有關(guān),又不使課本內(nèi)容的某個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù),而是源于課本,高于課本。在設(shè)計(jì)中,可以看參考書(shū),編寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)計(jì)劃,經(jīng)教師審閱、幫助修改、提供儀器藥品,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,最后寫(xiě)出小論文。
3教學(xué)案例
維C果奶是否有維生素C?含量有多高?
(1)教學(xué)目標(biāo):知道維生素C的物理性質(zhì);概述維生素C的氧化性,描述有關(guān)化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,寫(xiě)出有關(guān)化學(xué)方程式。
(2)教學(xué)重點(diǎn):維生素C含量的測(cè)量方法。
(3)教學(xué)過(guò)程:
①診斷導(dǎo)入,明確目標(biāo);
提問(wèn):維生素C的基團(tuán)有何屬性,如何檢驗(yàn)?
導(dǎo)入新課:展示教學(xué)目標(biāo)。
②實(shí)驗(yàn)探索,引導(dǎo)觀察(略);
③提出問(wèn)題:菠菜中的鐵元素如何檢測(cè)。
參考文獻(xiàn)
[1] 戴汝潛,宛士奇.實(shí)用教育實(shí)驗(yàn)法[M].教育科學(xué)出版社,1992(6).
[2] 張健.學(xué)校教學(xué)實(shí)用全書(shū)[M].北京師范大學(xué)出版社,1994(8).