正文 第二章 中學化學教育的獨特視角(二)(2 / 3)

1要重視腦功能的個別差異

腦科學研究的結果是一般規律,具體到每一個學生,究竟哪一側占優勢,存在著個別差異。越來越多的研究證明,腦功能的單側優勢可以影響人的個性和學習方式,因此,很有必要了解學生的腦功能單側優勢的個別差異,以利於因材施教,發揮學生的最大潛能。

有助於專業選擇和職業指導

教學中應充分重視培養學生的能力。學生能力的形成與知識、技能有密切的關係。知識和技能是學生形成能力的基礎,而一定的能力又是學生進一步獲取知識和技能的重要前提,是促使他們提高學習水平的重要因素。學生掌握知識、技能和形成能力,是一個循序漸進、由低級向高級發展的過程。

四、化學學科思維簡述

化學是自然科學的基礎學科之一,主要是在分子水平上研究物質的組成、結構和性能及其相互轉化的規律性的科學。

化學作為自然科學的一個分支,它的發展史與自然科學的發展史一樣,是科學假說的形成、檢驗和更新的曆史。假說是科學發展的重要形式,是科學進步過程中不可缺少的重要環節,是建立科學理論的重要橋梁。恩格斯指出:隻要自然科學在思維著,它的發展形式就是假說。一個新的事實被觀察到了,它使得過去用來說明和它同類的事實的方式不中用了。從這一瞬間起,就需要新的說明方式了——它最初僅僅以有限數量的事實和觀察為基礎。進一步的觀察材料會使這些假說被純化,取消一些,修正一些,直到最後純粹地構成定律。可見,假說是科學發展的重要環節。

科學研究主要有三種層次:①科學現象的研究。通過科學實驗,人們得到科學現象。它們雜亂無章、令人眼花繚亂。②對一般本質的研究。研究者借助科學假說,將科學現象進行相互聯係,找到了一般性的本質。這個階段可以稱為本質的研究階段。③普遍規律的研究階段。科學研究進入這一階段時研究者的思路豁然開朗。王國維在《人間詞話》中形象地闡述了做學問的三種境界:古今之成大事業、大學問者,不經過三種之境界:昨夜西風凋碧樹,獨上高樓,望盡天涯路。此第一境也。衣帶漸寬終不悔,為伊消得人憔悴。此第二境也。眾裏尋她千百度,驀然回首,那人卻在,燈火闌珊處。此第三境也。

那麼什麼是化學思維呢?簡而言之,就是從化學的角度去觀察事物,理解事物。例如對水,一般人的思維可能是它可以喝,可以洗東西,而在化學家頭腦中,他想到的是水中含有氫元素和氧元素,水中含有許許多多的水分子。化學思維是以化學知識為基礎,體現在對實驗現象與本質、宏觀與微觀、結構與性質、變化與條件、共性與個性等方麵的思考與認識上,它包括化學抽象思維和化學形象思維。具體的思維方法包括分析與綜合、演繹與歸納、比較與歸類、抽象與概括、分解與組合、類比與聯想、想象與直覺等。化學思維與化學實驗是化學學習的兩大組成部分。

(一)化學思維的發展曆程

古代化學的發展,主要是建立在人們的感性認識上,是經驗的產物,不能稱之為科學。從思維發展的角度來看,古代人類同樣具有形象思維和抽象思維,但在科學領域,由於時代和生產力發展的限製,古代東方和西方都慣用思辨的方式來解釋物質世界。他們沒有想到用實驗來檢驗這些觀念。其實化學從來就包括兩部分:實用部分和理論部分,隻不過在古代人們注重的是實用部分,而理論部分非常零散。

在我國古代的四大發明中,對人類曆史的發展影響最大的是火藥。火藥是在煉丹的過程中被發現的,當把硫磺、硝石、木炭混合點燃時,它們就能起火燃燒。這是一個偶然的發現,但人們通過豐富的聯想把火藥的燃燒與密封爆炸和投擲器、標槍等聯係起來,經過反複的試驗、改進,發明出霹靂炮、火槍、火箭。然而古代的發明創造活動有很大的局限性,由於曆史時期的限製,理論知識積累不充分、不係統,盡管實踐取得了成功,但人們卻不能從理論上加以解釋,更不用說總結出相應的科學規律。很多事實說明:形象思維與實踐經驗雖然是科技發展與創造活動中的重要基礎與手段,但它們畢竟是有局限性的,如果不能同科學理性的抽象邏輯思維相結合,就很難有更多、更大的發現,即使對已發現的東西也不能做更深入的思考。

東西方形象思維的發展,從藝術上的發展來看,東方偏重傳神寫意,而西方偏重外露寫實;而科學技術的本質在於提出問題,進而解決問題,目的是達到對自然界的某些部分的理解和控製。因此,兩者雖然都在發展,但西方借助形象思維與想象,比較注重邏輯驗證,終於經曆了文化複興之後走向近代的以實驗為主的科學,而東方雖然在實踐方麵取得了較高成就,產生了像造紙、火藥等影響世界的四大發明,但是卻缺乏理論邏輯和科學實驗的嚴密驗證,到後期沒能走上古典科技發展為近代的科學技術之路。正如愛因斯坦所說:西方科技的近代現代化以形式邏輯體係和係統的實驗發現為兩大基礎,而東方的賢哲沒有走上這兩步,在近代開始落後了。

從現代化學的發展曆程來看,由於很多化學分支學科已建立起比較完整的知識體係,現在人們的研究方向是對理論的不斷完善,並將化學知識應用到人們的生產和生活中。在探索微觀世界的過程中,在有機合成等等領域中,創新思維是取得突破的必要前提,因此要求能夠將化學形象思維與化學抽象思維有機地結合在一起(特別是形象思維)加以應用。

(二)化學發現中的思維特點

我們結合科學研究的成果,舉例說明在化學發現中的思維點。

例1元素周期律的提出

自18世紀中葉至19世紀中葉的100年間,一係列新的元素隨著生產和科學實驗的發展,接連不斷地被發現,關於各種元素的物理性質和化學性質,也積累得相當豐富了。但這些材料繁雜而紛亂,缺乏係統性。麵對這些大量沒有頭緒的材料,從18世紀後期開始,人們就著手探尋元素的規律性。

門捷列夫的哲學思想對他的實踐活動起著重要的指導作用。他承認物質世界的客觀規律性及其可知性,因此,自然而然地產生這樣的思想:在元素的質量和化學性質之間一定存在著某種聯係,物質的質量既然最後成為原子的形態,就應該找出元素特性和它的原子量之間的關係。正是在這種物質觀的指導下,他對於建立元素體係,發現元素性質和原子量之間的關係抱著堅定的信念,所以能夠百折不撓,敢於衝破傳統觀念的束縛,大膽創新。

在科學研究的過程中,門捷列夫還力求用辯證思維把科學認識中的經驗方法和邏輯方法、歸納和演繹、實踐和理論之間的關係結合起來。在元素周期律的發現過程中,生動地體現了運用科學認識方法的創造力量,顯示出辯證思維的巨大指導作用。我們可以把門捷列夫完成周期律發現的科學認識方法概括為上升法、綜合法和比較法。比較法是全麵把握元素內在聯係的一種重要方法;從抽象到具體的上升方法是發現周期律的關鍵;綜合法是把分析與綜合、歸納和演繹密切結合起來的邏輯方法,它非常鮮明地顯示了門捷列夫辯證思維的特征,對周期律的發現起到有力的推動作用。

門捷列夫通過運用比較法,糾正了過去的分類方法中的片麵性。他通過比較不相似的兩類元素之間的原子量差值,意識到原子量的大小限定著元素的性質;通過比較可以揭示相鄰的各種元素之間的聯係,從而確定元素在周期表中的位置。運用比較法,他找到了在元素科學分類上具有重要意義的過渡元素在體係中的位置,闡明了元素體係由金屬向非金屬的連續過渡。如果這些過渡元素的位置不確定,建立完整的元素體係是不可能的。

門捷列夫又是怎樣運用上升法的呢?這裏最重要的是如何選定整個研究的出發點。門捷列夫選定以這種物質為起點,因為不僅是人們熟知的無機化合物,而且是由堿金屬和鹵素這兩種性質極端對立的、有代表性的元素所構成的化合物典型。他從研究的關係出發,進而研究組和組的關係,再過渡到研究組、組並擴大到探索與它們相鄰的組,逐步擴展到更外麵的元素組的關係,使得那些由於缺乏研究而最難歸類的元素也各得其所,終於形成了包含所有元素的新體係。從思維的角度來看,上升法的過程中既有比較、類比,又用到聯想。可見,上升法確實是門捷列夫編製元素體係的重要手段,它能夠鞏固在發現過程中的每一個階段所取得的結果,向尚未探索領域的廣度和深度進軍。