正文 第三章 中學化學教育的獨特視角(三)(1 / 3)

第三節中學化學教育的功能

化學是一門基礎自然科學,它研究物質的組成、結構、性質以及變化規律。化學與生產、生活、科學技術等有著密切的聯係,並占有越來越重要的地位,對於我國實現工業、農業、國防和科學技術現代化有著極其重要的作用。

第三十四屆國際純粹與應用化學聯合會學術大會提出:化學是21世紀的中心學科。

人們對化學的情感是複雜的,一方麵,大家都承認化學是一門重要的基礎科學,它對人類開發新能源、新材料、新流程、促進糧食增產、治理環境汙染、攻克疾病、加強國防安全等方麵至關重要;另一方麵,在很多人心目中,化學又是導致環境汙染、危害健康的罪魁禍首。如何給化學一個公正的評價,到底應該怎樣認識它呢?

人們對化學物質的情感是複雜的,因為人們既看到了它們的利,又看到了它們的弊。我們常說科學是雙刃劍,就是因為它既可以為人類造福,反過來又會危害人類。

人們對化學家的情感也是複雜的,就像人們對德國化學家弗裏茨哈伯的態度。哈伯由於發現了合成氨的適宜的條件,使得人類得以大量地生產糧食和炸藥。讚揚哈伯的人說:他是天使,為人類帶來豐收和喜悅,是用空氣製造麵包的聖人;詛咒他的人說:他是魔鬼,給人類帶來災難、痛苦和死亡。截然不同的評價,指向同一個人,同樣令人感到不可思議。

這其中的緣由,在於人們沒有很好地理解化學的本質。在科學技術發展日新月異的今天,自然科學的新的定位應在於服務,即為人類的生存、發展,為了人與自然的和諧相處提供服務。一個很基本的問題:若沒有化學變化,地球上會有生命嗎?答案肯定是:沒有。若沒有化學變化,地球將是一個沒有生命的行星。從地球的形成,到生命的起源,無一不是包含了無機物、有機物的複雜的化學反應。世界是物質的,物質是在變化的,因此從地球的形成,甚至於宇宙形成的那一刻起,就注定與化學結下不解之緣。生命從形成到最終的結束,從極端的角度來看,不過是發生了無數個化學反應罷了。所以,化學與人類的產生、社會的發展密不可分。

作為這樣一個與人類社會的產生、存在和發展密切相關的科學分支,化學都有哪些特征呢?

一、化學科學的特征

化學的第一個特征就是不斷地向眾多學科滲透,它已經滲透到生產、生活、生命、經濟、軍事等方方麵麵,使得化學已發展成為人類繼續生存的關鍵學科。

化學的第二個本質特征就是以實驗為基礎。化學這個學科是在長期的社會和生產實踐中發展起來的,它的每一項成果都是在大量的實驗的基礎上取得的。

化學的第三個特征就是實用性。美國傑出的化學家皮曼特教授受美國科學家組成委員會的委托主持編寫的《化學中的機會》一書中,貫穿著一個基本思想:化學是一門滿足社會需要的中心科學。自從化學被確立為科學以來,人們研究化學,目的大都是為了直接應用,即使是理論研究,也有其潛在的應用價值。在十八九世紀的歐洲,冶鋼業迅速發展,需要大量的焦炭,32煉焦廠生產焦炭後,留下的大堆又黑又臭的煤焦油,被認為是一種汙染物。當時紡織工業的發展又需要大量的染料,從天然產物中提取,成本太高,且產量上也不能滿足需要。這時,18歲的英國化學家柏琴在實驗室中,本來是想用煤焦油的一種分餾產物製取一種藥物一奎寧,結果一次偶然的事件使得他得到了非常漂亮的紫色溶液,這就是人們後來稱為苯胺紫的第一種用人工方法合成的染料。苯胺紫被合成後,相繼發展出很多種人工合成的染料,既促進了合成染料工業的發展,又解決了煤焦油的廢棄汙染的問題,可謂一舉兩得。人們說:化學家把手伸進汙黑的煤焦油中,製造出來的是色彩鮮豔的染料。

19世紀,化肥工業的出現和發展推動了農業生產的發展。隨著世界人口增長對糧食的需求也日趨增大,再加上工業發展和軍事上的迫切需要,使人工固氮在20世紀初成為世界性的重大研究課題。1909年,德國化學家弗裏茨“哈伯在實驗室人工固氮成功。此後,哈伯提出原料氣循環使用的合理建議。1911年,德國建成世界第一座日產30噸合成氨的工廠,是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就。合成氨的原料來自空氣、煤和水,是最經濟的人工固氮方法,從而結束了人類完全依靠天然氮肥的曆史,給世界農業發展帶來了福音;也為工業生產、軍工需要的大量硝酸、炸藥解決了原料問題。第一次世界大戰爆發時,哈伯參與設計的多家合成氨工廠已在德國建成,當時隻有德國掌握了合成氨的技術,德國當局認為隻要能源源不斷地生產出氨和硝酸,德國的糧食和炸藥就有保障,再全力阻撓敵國獲得智利硝石(主要成分),德國就能獲勝。回顧化學發展過程,化學史上每一個重大的化學成就都是在一定的社會背景條件下產生。一項重大的科技發明曆來就是一把鋒利的雙刃劍,在造福人類同時,也帶來了不幸和災難。

二、化學課程的功能

近年來,國外的化學課程的研究更強調化學與社會的聯係,更注重化學、技術與社會的相互作用,呈現出由純學科化學走向與應用技術相結合的趨勢。

科學教育不隻限於將來從事科學和技術的人,而是要麵向全體公民,因此要努力提高一般公民的科學文化水平。科學教育的主要目標應致力於“科學為大眾”。

由於化學廣泛深入地滲透到現代社會和家庭生活中,作為現代社會的人必須具備基本的化學知識和素養。傳統的化學教育以培養化學家為目標,如今應著眼於培養適應21世紀生活的公民。他們必須懂得跟化學密切相關的環境保護、材料、能源和資源利用、衛生保健等方麵的知識。

我國現行化學教材的缺陷主要表現在兩個方麵。一是片麵強調升學的需要,過於學術化,忽視滿足社會的化學需要;注重縱向連接和理論邏輯體係的嚴密,對大學、高中、初中化學的“銜接問題”的重視遠遠超過對社會、生活、就業的化學需要的接軌。二是重理論、輕應用,過於重視提高教材的理論水平和起點;忽視有助於幫助學生直接解決實際問題的應用性化學知識。

在化學教學中,老師要不失時機地結合化學知識的傳授對學生進行自然科學研究方法、學習方法的教育。學習和掌握獲取知識的方法比知識本身更重要。在化學教學中,教會學生初步掌握科學觀察的方法、實驗的方法、抽象的方法、類比的方法、歸納演繹的方法、分析綜合的方法、假設論證的方法是完全可以實現的,而嚴謹與求實的科學作風是完全可以通過化學實驗教學來滲透的。

我國著名化學家和教育家戴安邦說:“隻重傳授化學知識和技術是片麵的化學教育。全麵的化學教育要求化學教學既傳授知識和技術,更訓練科學方法和思維,還培養科學精神和品德。”因此,在化學課堂教學中,發掘化學教學的教育功能,是每個化學教育工作者的職責。

中學化學教育是在九年義務教育的基礎上實施的較髙層次的基礎教育。從全日製普通高級中學的化學教學大綱的規定中可看出:化學學科的教學目標包括三個層麵:①知識、技能;②能力、方法;③情感、態度。

在這三個方麵中,可以說知識、技能是最基礎的,化學知識是培養能力、培養科學素養的載體,而其中第二方麵能力、方法和第三方麵情感、態度的培養是最重要的。因此,化學教育的功能相應也就表現在三個方麵。

(一)幫助學生掌握化學基礎知識和基本技能科學概念的形成是人對事物反複的觀察、實驗再經過抽象和概括,從中找出本質和規律形成概念。在學習化學概念時,通常從感知具體的物質和實驗現象開始,通過實驗或推理,從感性認識上升到理性認識,從表麵深入到本質。

如果我們把化學知識比做一個人的話,對於化學知識來說,化學理論就相當於它的骨架。化學理論的學習會加深對元素化合物知識的理解,使其係統化、網絡化,促進知識的遷移和應用。元素化合物知識相當於是化學知識的血肉,它是學習化學知識的起點。經過科學抽象、概括,得到理論,又將理論應用於實踐,成為對元素化合物的知識的深化。