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化學家范文1
【關鍵詞】懷疑的化學家/波義爾/元素/要素
【正文】
1661年,R.Boyle所著《懷疑的化學家》在牛津出版?;瘜W史家曾經不止一次地指出過,正是這部著作使古老的“黑術”(古埃及“化學”概念的直譯)走上了科學的道路。遺憾的是,341年過去了,我國學者對它的研究一直不多。除了少量文獻間接而零星的提及它之外,系統的研究似乎還沒有過。因此,《懷疑的化學家》究竟懷疑什么?實在還是值得我們深入討論的問題。但愿我們的一孔之見,能夠收到拋磚引玉和拾遺補缺的作用。
懷疑之一:在怎樣的基礎上建立元素說或要素說?
早在17世紀以前,化學家們就把我們周圍的多樣化的世界,限定為由幾種最簡單的“元素”(elements)或“要素”(principles)構成的世界。對此,R.boyle首先表示了懷疑。R.boyle指出:“盡管我在逍遙學派人士的書籍中遇到精微的推理,并在化學家們的實驗室里看到美妙的實驗,但因我疑猶而遲鈍的天性而不禁覺得,如果他們都拿不出比通常拿出的更為有力的論據來證明他們的主張的正確性的話,那么,人們便有足夠理由,對于結合物的那些物質組分,亦即一些人要我們稱之為元素,另一些人要我們稱之為要素的東西的確切數目是多少的問題,保留他們的一些懷疑。”[1](注:R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第17頁。)
R.Boyle指出,逍遙學派的四元素說,并不是按照實驗的要求建立起來的,而是按照演繹的邏輯建立起來的。他們歷來不大重視收集實驗證據來證明他們的學說。他們僅僅滿足于現有的理論,而不希望理論變得更加完美。他們也做實驗。但是,他們的實驗是為了解釋真理,而不是為了證明真理,就像數學家用幾何關系,天文學家用天球模型來解釋世界一樣。
16世紀,醫藥化學家巴拉塞爾蘇斯(Paracelsus,1493-1541)——他被R.Boyle戲稱之為“被煤煙熏出來的經驗主義者”——最早對這種學說提出了異議。在巴拉塞爾蘇斯看來,構成世界的不是土、水、氣、火四元素,而應該是鹽、硫、汞三要素(principles)。但是,R.Boyle指出,巴拉塞爾蘇斯對三要素的證明卻帶有許多神秘色彩,和一些不易被人識別的神秘工序。“任何一個嚴肅的人要弄懂他們的意思,就好比去找出他們的萬能酊劑一樣,簡直比登天還難?!盵1.p.23]
這就是說,無論是用演繹邏輯,還是用經驗主義加神秘主義的方式來建立元素的概念都是錯誤的。R.Boyle還指出,逍遙學派和醫藥化學家通常用“火”作為結合物組成元素的分析工具,也是值得懷疑的。R.Boyle說:“火并不總是僅只對種種元素成分起分離作用,至少也有時會對物體的組分起改變作用?!盵1.pp.26]就是說,必須對古代元素理論的邏輯基礎、神秘主義特點、以及化學實驗方法進行重新的審視,才能建立嚴格科學的化學哲學。由此,R.Boyle很有信心地認為,“我對逍遙學派人士和化學家們為了證明元素的存在和數目所采用的那樣鑒定方法進行質疑是有一定道理的。”[2](注:R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第27頁。此處的“化學家”,實際上也可以翻譯成“藥劑師”,特指16世紀以巴拉塞爾蘇斯和海爾孟為代表的醫藥化學家。)
懷疑之二:化學家能否創造自然界中先前并不存在的物質?
R.Boyle是一位篤信上帝的基督徒。他認為只有上帝才是自然界獨一無二的創造者?;瘜W家的創造是不可能超過上帝的。化學家所創造出來的化合物,總可以被分解成上帝原創的那些物質?;瘜W家并不能創造出上帝所未曾創造過的物質。
為了證明這一點,R.Boyle首先給出四個關于化學微粒概念的表述[1·pp.33~37]。這個表述由四個命題構成。用我們通??衫斫獾恼Z言來表達就是:
命題1:所有的化合物都是不同的微粒構成的。
命題2:微粒可以結合成微粒團或微粒簇。
命題3:生命物質(動物或植物)可以用火法分解出少數幾種物質。
命題4:構成凝結物的物質就是“要素”或“元素”。
既然構成化合物的微粒就是要素或元素,那么,這些微粒是預存于各種不同物質形態中的基本元素呢?還是化學家們的最新創造?
為了證明基本元素是預先存在的,R.Boyle舉了這么一個例子:
金作為一種貴金屬,可以與銀、銅、錫、鉛、銻礦石共生或者共熔。這些共生或共熔后形成的物質,既不是金,也不是任何可以與之共生共熔的其它物質。此外,金還可以融入王水。[3](注:即今“鹽硝酸”(nitrohydrochloricacid),它是一種由三分鹽酸和一分硝酸組成的黃色混合液,氣味濃烈,腐蝕性強。因為它能融化“高貴的金屬”(如,金、鉑),故稱“王水”。)當金被融入王水之后,金的微粒成了王水的一部分,并被王水“掩蓋”起來了。如果將融化金的王水蒸發,還可以得到結晶形態的鹽(,黃色針狀晶體)。用我們現在的反應式來寫就是:
附圖
顯然,還可以將含金的鹽,通過還原重新得到金。類似的實驗還可以在其它物質之間進行。這樣就很容易形成一個結論,當反應物的金以最初凝結物參與一個化學反應過程時,是以凝結物的整體形式進行的。金作為最小微粒的結合物,仍可以參與構成許多完全不同于金的化合物。而當金參與其它物質的構成時,金本身的性質和結構并沒有發生改變。從金到含金鹽,再回到金,整個過程都表明了金的某種不變性。從含金鹽的升華分解可以證明,所有分解出來的“元素”或者“要素”一定是預先存在著的。所以,化學家并不能創造預先不存在的東西。
懷疑之三:火是萬能分析工具嗎?
在R.Boyle發表《懷疑的化學家》之前,火一直被當作分析結合物的萬能工具。R.Boyle根據自己的化學實踐指出,不論平庸的化學家們對此做過怎樣的證明,發過怎樣的訓示,這恰恰是值得懷疑的。
R.Boyle認為,要確定火在化學反應中的作用并不是簡單的事。他舉例說,將愈創木放在火爐中燃燒,可以使愈創木分離成灰燼與油煙;而在曲頸瓶中蒸餾同樣的樹木卻產生了極為不同的“異質”[4](注:這是海爾孟化學哲學的一個術語,泛指本質上相異的物質。)物質。可見,火對于直接燃燒某些物質與隔離于密閉容器之中來蒸餾或升華某些物質,其作用方式和作用效果是不相同的。
除此以外,用火來完成一個分析過程,它的作用強度也是不可忽視的。R.Boyle以肥皂的生產為例,當火的強度適當的時候,它可以便鹽、水、油或油脂發生共沸使之混合成一體。若對這種混合體再施加更強烈的熱的作用,這一產物又會被分解成一種既含油也含水的成分、一種含鹽成分以及一種土狀成分。
醫藥化學家巴拉塞爾蘇斯說,萬物都是由鹽、硫和汞構成的。可是,R.Boyle說:“這種可能卻從來不曾被實現過,更不用說要將所有這三要素一起分離出來?!盵1.p.43]其中最顯著的例子是,無法從金中分離出鹽、硫或汞來。從鉛銀混合熔液、銅鋅礦石、威尼斯云母、莫斯科玻璃、骨質項鏈、或從可熔的純砂中都分離不出三要素中的任何一種。這表明,盡管火法分析被視為一種慣常的分析方法,但是,火法并不一定能夠分析出“元素”來。
另一方面,對于某些化合物,不用火法分析,用另外一些方法反倒能夠有效地進行化學元素分析。R.Boyle舉例說,將金和銀熔煉為一體后,再用火法很難將它們分離開來。而將它們置于鏹水[5](注:即濃硝酸,這是法國人在16世紀合成的一種強酸,當時的法國化學家稱它為分離劑。)中卻很容易將金和銀分開來。一些含金屬的鹽,用火法幾乎不能將這些金屬分離出來,而將它們置于礬的水溶液就可以沉淀出所要分離的物質來。
由上種種,R.Boyle得出的結論十分明顯:“火并不是一切結合物的萬能分析工具?!盵1.p.56]
懷疑之四:將火作用于某一結合物所得到的物質,是先存于該結合物之中的嗎?
17世紀以前的化學家們認為,火只能分離先存于結合物中的物質,卻不能改變這些物質。對于這個流行了兩千年來的觀念,R.Boyle用可以檢驗的實驗得出了一個富有挑戰性的結論:“火的運用,實際上往往非但可能將復合物分解成一些微小的成分,而且可能促使這些成分以一種新的方式復合。也許,一些含鹽物質、含硫物質、以及具有另一些結構的物體可能是通過這種方式產生的?!盵1.p.82]R.Boyle提出一個例子說,“勿須使用任何附加劑,也可以從植物中制得玻璃?!盵1.p.83]而且,從植物制取玻璃只能在用火的過程中得到。對此,任何人都沒有充分的理由斷言,玻璃是預先存在于植物之中的。
諸如此類的實驗證明:“火既常能分解物體,亦常能改變物體。我們運用火有可能從結合物中得到并非預先存在于其中的物體?!盵1.p.84]
懷疑之五:“元素”(或“要素”)究竟以怎樣的方式混合成物質?
亞里士多德曾經舉例說,將一滴酒加入到比它多達數萬倍的水中,這滴酒會因為受制于水而變成水。R.Boyle認為,這是不可理解的。假若亞里士多德的這個論斷可以成立的話,則人們就完全可以將所有的賤金屬都變成貴金屬。比如,他可以將一塊金熔化,然后再象滴酒那樣,一粒一粒地加入極少量的鉛或者銻,這樣累積性的增加下去,所有的鉛或者銻就都有可能轉變成金了。這顯然是荒謬的。
但是,這種被加入的物質與先前已經存在的底物之間,究竟是怎樣一種結合方式呢?
第一種關系:并置關系
當一種物體被加入到另一種物體之后,出現了表面上看起來具有整體性相同的性質。比如,銅的顆粒被加入熔煉的液態金之后,就看不到原先的銅了。但是,金和銅卻在復合過程中保持著自身的性質。二者只是以并置的關系構成一個整體,表現某種聯合而已。并置的混合物所表現出來的性質也是并置的。這好比用白線和黑線相間織成的布那樣。雖然,白線和黑線分別保持了它原來的性質不變,但它的整體感觀印象卻是灰色的。要知道并置混合物的性質,把這些組分拆開就清楚了。這種關系可以解釋如下一些化學實驗事實:
將三分銀與一分金混合,通過熔化使之完全熔融,從而使生成的金屬具有新性質。然后,將這種具有新性質的金屬投入鏹水溶液中。結果,具有新性質的金屬會被迅速溶解。其中,銀被溶化在鏹水溶液中,而金則被沉淀下來。然后,還可以將銀從鏹水溶液中恢復出來。這就證明,當化學家把金和銀熔融成“合金”的時候,金和銀兩種物體是并置的。
第二種關系:“極其牢固的”結合關系
在R.Boyle看來,結合物的結合,有些是非正常類型的。比如,水與水的混合;將兩種不同的酒倒在一起,等等?;瘜W家不必研究這樣的結合。化學家所關心的結合,是指兩種或多種不同種類的物體通過微小組分而互相結合,如,灰與砂子熔化成玻璃,糖溶于酒和水中,所得到的物質[6](注:其實這種結合仍包含不同的形式。前者是通過化學反應的結合,后者則是物理的結合。在R.Boyle時代,這樣的區別還十分模糊。)。在這樣的結合方式中,結合物中的組分并沒有保持著它們原來的性質。因而,也不可能用火法分析從這些“新物質”中分離出原來的組分來。比如,不可能將玻璃再分開為砂子和灰。但這并不否認,在某些情況下,可能實現各種組分的重新分離。但是,這樣的分離過程,對于大多數結合物來說是不可能實現的。這表明,大部分的結合物是“極其牢固的”(R.Boyle語)。這些物體既不是“元素物體”(即我們今天所講的“單質”),也從未有元素被分離出來的可能。
R.Boyle發現不同元素的粒子或粒子團在化合或混合后形成新的物質的時候,可能存在以下三種不同的情形:
第一種情形:反應性的粒子之間雖然發生了極為緊密的結合,并已形成了前所未有的新的物質和物質特性,但是,這些粒子卻依然保持其作為反應物粒子的基本特性不變。
R.Boyle以金和銀熔解后形成合金為例說明了這個問題。即,當金和銀以某一適當的比例熔在一起后,利用鏹水可使銀溶解,而金則原原本本地留了下來。
這里所涉及的是合金問題??偟恼f來,按照我們今天的化學觀點,將不同的金屬結合成合金是物理變化,而不是化學變化。這一點不僅R.Boyle時代認識不清,現在也依然容易引起人們的誤解。
當我們將不同的金屬共同熔煉的時候,不同的比例,不同的熔煉方式和不同的溫度條件,會獲得不同物理性能的生成物。一種是以金間化合物的形式存在,如,兩個金原子與一個納原子可以形成一種二金鈉、一個錫原子與一個銅原子可以結成錫化銅(CuSn)。在這種情況下,電負性較強的一種金屬會把電子扔向電負性較弱的另一種金屬。它們之間不具備通常的化合價理論所描述的那種結構方式,而只是一種結合傾向。所以,金間化合物的結合不牢固。另一種是以固溶體形式存在的。當兩種金屬熔化之后,某種金屬原子的位置被另一金屬原子所擠占,而形成原子位置的置換,或某種金屬原子填補了另一金屬元素的裂隙。這是合金工藝中出現最多的一種情形。經過這樣的原子置換或填隙所獲得的產品,比原來各自獨立的金屬具有更多更好的物理性能和化學性能。合金的第三種形式是兩種金屬元素的機械混合。這樣的機械混合所得到的“生成物”,照樣可以獲得新的性能。無論是金間化合、固溶體形式的均勻混合,或是機械的不均勻的混合,它們都只是物理變化,或者更傾向于物理變化,而不是完全意義上的化學變化。這也就是R.Boyle所講的,金屬熔煉之后金屬粒子“仍有可能保持其自身的性質”的現代解釋。當然,這樣的解釋在R.Boyle那個時代是不可能有的。因為那個時候,還沒有對物理變化和化學變化做出區分。
第二種情形:某些粒子團,粒子之間的結合并不緊密,以致于當這些粒子遇到其它種類的微粒時,則傾向與這些微粒發生結合。它使參加結合的兩種粒子都喪失其原有的性質而被賦予新的性質。
與上一種情形實質上是物理變化不同,R,.Boyle所描述的這一種情形顯然是化學變化。他舉的例子是,將銅溶于鏹水或硝石精中,對溶液進行結晶,可以得到一種很好看的礬(即硫酸銅)。還有,將紅銅與濃醋酸一起產生化學反應,結晶后得到的鉛糖。這種醋酸被緊緊地固在了鉛糖一起。繼續對鉛糖加熱蒸餾,得到的不是原先參加反應的醋酸,而是一點也不酸具有強滲透性的東西[7](注:袁江洋推測這種“一點也不酸”的東西可能是鉛糖受熱失水分解后得到的醋酸酐。對此,我們不表示異議。)
轉貼于 第三種情形是,物質發生化學反應之后,實現了更加緊密的結合。
按照并置論的推測,將藍色的粉末與黃色的粉末相混合,直觀上應該得到綠色的粉末??墒牵敯鸭t鉛與硇砂以適當比例混合后再置于玻璃容器中加熱時,原來的磚紅
R.Boyle的這些發現開啟了人們科學地認識化學物質的結構方式的道路。由之取得的第一個認識成就,是正確區分了物理變化和化學變化。
懷疑之六:造物主究竟用多少種元素創造了世界?
所有的結合物,不多也不少,正好是由三要素(硫、汞、鹽)或四元素(土、水、氣、火)構成的嗎?是否存在這樣一種情形,某些物質是由兩種元素微粒構成的,而另有一些物質則是由三種、四種、五種甚至更多的元素的微粒構成的?
首先,R.Boyle認為,關于物質構成的三要素說肯定是不能成立的。他問:有誰可以證明,從貴金屬中能夠分解出鹽、硫和汞呢?R.Boyle以打賭的口吻說:“如若有誰聲稱能夠做成這個實驗,并甘愿在萬一遭到失敗之后賠償損失的話,我愿意給他提供實驗所需的全部材料和資金?!盵1.p.105]對于不純的金子,從中提取出不屬于金的雜質元素來是做得到的。R.Boyle說,你把這些提取物叫做“金的酊劑”或“硫”都是無關緊要的。大概,從金中提煉出汞來也是可能的。但是,R.Boyle絕不相信可以從金中分離出鹽來。R.Boyle還用威尼斯云母做實驗,將其置于強火中灼燒,也沒有分離出醫藥化學家所說的三要素來。這就足以證明,三要素的說法是站不住腳的。
對于某些物質,它不能被分解出三要素;而另一些物質則可以分解出多于三種的組分來。因此,“三”這個數目,并不能代表物體的那些普適要素的數目。R.Boyle以葡萄為例,證明粘液和土也是構成結合物的元素。我們沒有理由把這兩種要素從物質的基本組成要素排斥出去。
因此,自然界的元素究竟有多少?還需要進一步的研究。
懷疑之七:究竟什么樣的存在物可以稱為元素?
R.Boyle指出,其實,不管是逍遙學派的哲學家,還是醫藥化學家,他們的“元素”或“要素”都不能反映物質構成的真實情況。他們隨意加諸于火法分析產物之上的名稱,說明不了任何問題。一個人對自己生養的孩子取什么名字,當然有他的自由?;瘜W家對他們火法分析所得到的產物給以命名,當然也是他們的權利。但是,他們把這些產物理解為一種簡單性的存在物,把它們叫做“元素”或“要素”就大錯特錯了。
R.Boyle指出:“人們正是依據一些微不足道的性質來定義一個個化學要素的。譬如,當人們利用火分解某種復合物時,倘若得到了一種可燃且不溶于水的物質,那么他們便會稱之為‘硫’;倘是有味道、可溶于水的物質,則必定被當作‘鹽’;而一切固定的、不溶于水的物質皆命之曰‘土’。又,我敢說,不問其構成,只要是揮發性的物質,都會被他們叫做‘汞’?!盵8](注:R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第134頁。從這一段文字,讀者不難看出,17世紀以前的歐洲化學家們所使用的硫、鹽、汞和土,都不是我們現在化學意義上所指稱的對應概念。)而且,當他們定義了“可燃燒,有氣味”原始而簡單性物質的“硫”[9](注:此處的“硫”是17世紀以前的化學家曾經作為三要素存在的硫,不是我們今天作為化學元素的硫。)之后,如果有人說,存在一種不可燃的硫。則說這個話的人會被指責為相信“陽光燦爛的黑夜或液態的冰塊”那樣幼稚可笑。然而,經由火法分析所得到的產物是否都具有上述簡單的性質?這是值得懷疑的。
第一,在火法分析中,加入不同的“作用劑”(催化劑或反應劑)同一種物質將會嬗變出性質截然不同的物質。R.Boyle舉例說,蒸餾油橄欖所得到的油本身具有很強的腐蝕性和很難聞的氣味。如果在這種油中加入醫藥化學家所講的那種循環鹽進行煮解,即可變成一種很香的油。這就證明,當使用火法分析來判斷其組成要素時,其火法分析的產物與添加劑有關。
第二,火法分析可能增加底物的重量。R.Boyle把火理解為“眾多的快速運動的微粒”。由于它們十分微小,且可快速運動,因此,它們能夠穿過一些最堅固、最密實的物體,甚至穿過玻璃。如此,當人們使用火進行化學分析時,火微粒就可能進入這些物體,并同這些物體發生結合,并導致增重。比如,火作用于生石灰時,就似乎有大量的火微粒相當牢固地被結合到其中去了。
第三,火法分析既不能得到元素,也不能得到復合這種物質的混合成分,而是得到了新的物質。按照R.Boyle的“元素”概念,元素是那些指可以復合成其它物體,而不能由其它物體來復合的完全均一的物質。元素直接結合而生成的物質,R.Boyle稱為第一結合物或原始結合物。第一結合物的再次結合生成第二結合物。當然,第二結合物中的某些結合物還可以經再次組合,又可形成第三結合物。如此等等,不一而足。R.Boyle認為,只有弄清了這樣一些結合關系,才能理解究竟什么是元素?
懷疑之八:土、水、氣、火是元素嗎?
四元素說“強有力的證明”基于以下經驗事實:
燃燒一節剛砍下來的青橄欖樹,冒出來的樹汁是水,煙霧狀的東西是氣,火焰和炭火當然是火,灰燼無疑就是土。不僅如此,用相同的辦法還可以進一步地證明,這些被火法分離出來的東西,無不和青枝一樣含有四種元素。比如,把樹汁收集起來置于火上,會看到沸騰,產生出霧狀蒸汽,并感覺到熱,從而證明其中含火,水份蒸騰完畢之后,仍可見或多或少的土。其次,橄欖油本身也象水分一樣具有潮濕性和流動性,點燃之后也會產生火焰、霧狀的氣體,以及存在于煙油、霧氣和殘渣中的土。即使那殘余的土,進一步地用劇烈的火進行燃燒,也還可以燒成象水一樣可以流動的物質,變成氣體,等等。同樣的分析,對于奶汁、羊毛、亞麻種子、丁香、硝石、海鹽乃至于銻礦石都會有如此結果。
R.Boyle借用卡尼阿德斯的口氣反駁了上述“證明”:
首先,把蒸汽說成氣是沒有道理的。蒸汽可用玻璃瓶收集并發生凝結。它證明,蒸汽始終都不過是無數十分微小的液滴的聚集物。就是說,蒸汽的實質是水,而不是氣。
其次,把火看作是存在于橄欖枝等物體中的元素也是可笑的。當人們用火法分析離解某種物體時,這種物體是人外加熱源中獲得熱的。沒有外加熱源,被離解的木材、粘液或其它什么東西,是不會發熱的。R.Boyle解釋說,物體所獲得的熱,要么通過火的直接作用獲得,要么就是大量的火原子穿過容器壁上的微孔并迅速擴散到物體的其它部分引起的。所謂物體本身包含了一種“火”元素,并沒有充分可靠的證據。
再其次,四元素說把一切流動性的物體都歸結到“水”元素的存在。任何一種化學油皆含有這種元素,并且,油的可燃燒性還證明里面含有火。這也是錯誤的。R.Boyle舉例反駁說,高純度的酒精比油的流動性更好,可燃燒性比油更充分,并且還不象油的燃燒那樣,會產生那么多包含“土元素”的油煙和油渣。
最后,四元素說的支持者認為,樹木的那種固定鹽,在劇烈火的作用下,也會變成蒸汽,從而證明,鹽也具有四元素的內秉性。R.Boyle則反駁說,將鹽放在烈火上焙燒,所得到的實際上是鹽的發散物。若用容器將這些發散物收集起來,不難發現,這些被稱作“蒸汽”的東西,仍然保持著鹽的本性,而非氣體的本性。
又,四元素說的支持者把鹽可熔化于水的性質歸結為“水”。這也是不正確的。鹽能否熔化而成“水”,完全取決于熱。是熱以各種不同的方式作用于物體的種種微粒成分,并使之運動。這與水元素沒有關系。
凡此種種均證明了一個事實,物質的性質是不能用四元素說來進行解釋的。而且,R.Boyle十分幽默地指出,只要人們不閉眼就可以發現四元素的缺陷。
懷疑之九:化學家找到元素了嗎?
在《懷疑的化學家》第六部分,R.Boyle總結性地給元素下了一個定義:
“而且,為避免誤解,你必須事先聲明,我現在所談的元素,如同那些談吐最為明確的化學家們所談的要素,是指某些原始的、簡單的物體,或者說是完全沒有混雜的物體,它們由于既不能由其他任何物體混成,也不能由它們自身相互混成,所以它們只能是我們所說的完全結合物的組分,是它們直接復合成完全結合物,而完全結合物最終也將分解成它們。然而,在所有的那些被說成是元素的物體當中,是否總可以找出一種這樣的物體,則是我現在所要懷疑的事情?!盵10](注:R.Boyle著,袁江洋譯,《懷疑的化學家》(中文版),武漢出版社,1993年版,第202頁。這段話的英文版可見于美國)賓夕法尼亞大學收藏的《懷疑的化學家》(1661年牛津版)的第350頁。有興趣的讀者可以通過互聯網翻看這本書。網址是:http://library.upenn.edu/etext/collections/science/boyle/chymist/001.html.)
R.Boyle的這個定義是十分明確的,它包含以下三層意思:
1.元素是原始的、簡單的、完全沒有混雜的物體。
2.元素不能由其他物體組成,也不包括元素之間的相互合成。所有由其他物質組成的,或元素與元素相互合成的,都是結合物,不是元素。
3.元素是結合物的組分;完全的結合物最終也將被分解成元素。
按照R.Boyle的觀點,物質世界是由元素構成的;結合物的分解可以證明元素存在的客觀性。但是,所謂的元素,既不是亞里士多德主義的“四元素”,也不是醫藥化學家的“三要素”?;瘜W家還沒有真正找到組成世界的所謂“元素”。
我們認為,這個結論標志著舊的元素概念的終結和新元素概念的開始,從而使《懷疑的化學家》成為化學史上的里程碑。
懷疑之十:上帝必須先造元素后造萬物嗎?
既然世界是由元素構成的,這是否意味著:上帝在創造世界之前必先創造元素?
這個問題在20世紀的高能物理中已經有了一個十分明確的答案。就宇宙的演化歷史而言,是先有元素,后有由元素組合而成的物體。按照伽莫夫的說法,宇宙中的元素起源于一個大爆炸核綜合過程。
顯然,這樣的認識在R.Boyle時代是不可能有的。就17世紀化學和物理學的認識水平而言,要揭示化學元素的起源,化學元素如何結合生成具有獨立的分子特征的物體,還十分困難。所以,R.Boyle告訴化學界:“我們并無多大必要說,造物主必須先在手頭準備好元素,然后再用元素去造成我們稱為結合物的那些物體?!盵1.p.232]
【參考文獻】
[1] R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第17頁。
[2] R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第27頁。此處的“化學家”,實際上也可以翻譯成“藥劑師”,特指16世紀以巴拉塞爾蘇斯和海爾孟為代表的醫藥化學家。
[3] 即今“鹽硝酸”(nitrohydrochloricacid),它是一種由三分鹽酸和一分硝酸組成的黃色混合液,氣味濃烈,腐蝕性強。因為它能融化“高貴的金屬”(如,金、鉑),故稱“王水”。
[4] 這是海爾孟化學哲學的一個術語,泛指本質上相異的物質。
[5] 即濃硝酸,這是法國人在16世紀合成的一種強酸,當時的法國化學家稱它為分離劑。
[6] 其實這種結合仍包含不同的形式。前者是通過化學反應的結合,后者則是物理的結合。在R.Boyle時代,這樣的區別還十分模糊。
[7] 袁江洋推測這種“一點也不酸”的東西可能是鉛糖受熱失水分解后得到的醋酸酐。對此,我們不表示異議。
[8] R.Boyle著,袁江洋譯,“懷疑的化學家”(中文版),武漢出版社,1993年版,第134頁。從這一段文字,讀者不難看出,17世紀以前的歐洲化學家們所使用的硫、鹽、汞和土,都不是我們現在化學意義上所指稱的對應概念。
[9] 此處的“硫”是17世紀以前的化學家曾經作為三要素存在的硫,不是我們今天作為化學元素的硫。
化學家范文2
關鍵字:化學家 教學 作用 初中化學
【分類號】G633.8
正常的初中化學教學中化學家是在放在化學史這一節中的,一般的化學老師并不把這節作為重點的內容,多數是讓學生自己學習。這實際上是一種誤導。在日常的教學中我們可以利用化學家的故事調節課堂氣氛,可以利用化學家的真、善 、美進行德育教育,這樣既可以擺脫學生對化學枯燥、乏味的認識,還可以教育學生在學習過程中求真、務實、創美。激發學生學習化學的熱情,對化學的熱愛。其實最為重要的是化學家艱苦卓絕的探索精神,一大批優秀的化學家,他們留下的除了物質財富,還留下了對科學的獻身精神,對國家、民族的忠貞不屈,追求美好事物的崇高理想,這些都會給學生們留下深刻的印象。
因此化學家在初中化學教學中占有極為重要的作用,本文由于篇幅的限制,主要分為兩點做具體的闡述。
一、化學家的求真精神對學生學習化學的促進作用
什么求真精神?這里的“真”實際上就是客觀真理,也就是人們對自然規律正確的認識?;瘜W這門學科就是一門研究自然物質的內在結構 、化學性質、變化合成的自然科學 ?;瘜W這門學科誕生比較晚,“化學”一詞,若單是從字面解釋就是“變化的科學”?;瘜W如同物理一樣皆為自然科學的基礎科學?;瘜W是一門以實驗為基礎的自然科學。門捷列夫提出的化學元素周期表大大促進了化學的發展?,F在很多人稱化學為“中心科學”,因為化學為部分科學學門的核心,如材料科學、納米科技、生物化學等?;瘜W是在原子層次上研究物質的組成、結構、性質、及變化規律的自然科學 ,這也是化學變化的核心基礎?,F代化學下有五門二級學科:無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學。在此期間誕生了大量的化學家,他們追求真理、發現真理,在科學的道路上勤勤懇懇、任勞任怨。用自己的青春和熱血告訴我們什么叫做科學探索。
科學求真務實的精神可不是嘴上說說,歷史這樣的化學家太多太多。例如元素周期表中鹵族元素的氟 、氯 、溴 、碘。這四種元素的發現史就是一部化學家求真求實的歷史。在這四種元素中氯是最早被發現的,舍勒是個“燃素說”理論的信奉者,在1774 年他用軟錳礦(MnO2)與濃鹽酸在一起做實驗,加熱后得到新的氣體, 這種新的氣體就是氯氣,但是他不知道這就是氯氣。著名的化學家拉瓦錫經過多年的研究終于確定了“燃燒理論” 就是有氧燃燒,當時人們確定有氧氣的存在。但是到了1810 年,另一位化學家戴維做了一個實驗,把磷放到其中燃燒,結果只得到一種氯化物,沒有氧化物 ,同樣的實驗,把他放在氫氣中沒有得到理想中的水,只有鹽酸氣。這次化學家可以肯定這是一種單質,這種氣體是綠色所以把他命名為氯。一開始之所以沒有發現氯氣,就是因為一些化學家堅持傳統的觀念,主觀意念,沒有實事求是。但是后來的化學家一直孜孜不倦的追求,精心的做各種實驗,最后終于發現了氯氣??茖W的發現不是一帆風順的,化學的道路往往都不是很平坦。
還有兩種元素就是溴和碘,這兩種的元素的的發現可以稱得上是一種傳奇,一位 17歲的法國在校??粕屠掠?1824 年發現了溴這種氣體 ,巴拉德在做他的課后作業,也就是研究他老家蒙培埃鹽的湖水,他在分析結晶鹽后,并沒有什么新奇的發現,但是在實驗剩余液體中他偶爾發現了溴。碘的發現同樣充滿傳奇色彩,一位法國的藥劑師庫爾特瓦斯做了一個實驗,就是用海藻灰來制作硝酸鉀 ,突然一只貓把海藻灰和桌子上的濃硫酸瓶撞倒。但是奇跡發生了,一股藍紫煙慢慢升起,這是庫爾特瓦斯從未見過的氣體,引起了他的高度重視。也許有人會說這種發現就是偶然結果,但是大家都忽略了一些必然的因素,如果是你發現了紫煙,你會引起注意嗎?你的大腦有必要的化學知識的儲備嗎? 科學的發現需要嚴謹的科學精神,堅持不懈的科學追求!
二、化學家創新探索的示范作用
在初中化學教學中我發現現在的化學教學傾向于灌輸式教學,不注重化學的創新探索。這是很大的誤區,長期知識的灌輸,往往會枯燥乏味,而且很重要的一點就是消滅學生的科學的創新探索的精神。
就拿化學中最重要的知識點元素周期表來說,青年醫生普勞特在1815年就提出一種重要的觀點就是“氫原子構成論”。他的觀點相對偏激,就是認為這個世界是由氫原子構成的。
到了1829年一共發現了54種化學元素。著名的化學家段柏萊納把54種的15個分成5組:
鋰 鈣 磷 硫 氯
鈉 鍶 砷 硒 溴
鉀 鋇 銻 碲 碘
經過堅持不懈的研究后他發現,每3種元素的化學性質都很相似,他命名為“3素組”。
1826年,法國地質學家尚古都畫了一種圖形紙,他把各種化學元素重新排列,做了一個圓柱體,這個圓柱體像一根螺紋似地螺旋線, 這樣的形狀非常的形象直觀。
在1868年,俄羅斯著名的化學家門捷列夫畫了一張表格――《根據元素的原子量及其相似的化學性質所制定的元素系統表》,現在咱們叫化學元素周期表。1869年2月17日,門捷列夫經過日夜的研究正式寫出第一張化學元素周期表,發表在1869年的《俄羅斯化學學會志》門捷列夫的這篇論文,這篇論文門捷列夫提出來兩條著名的觀點:“1.按照原子量大小排列起來的元素,在性質上呈現出明顯的周期性。2.原子量的大小決定元素的特征?!?/p>
就是這篇論文被后人贊為“化學史上劃時代的文獻”。然而這并沒有引起化學學會的注意和重視。相反,門捷列夫創新探索受到大家的一致的嘲笑,甚至有人說門捷列夫是“不務正業”。面對這樣的冷嘲熱諷,門捷列夫堅持自己的觀點,慢慢他的觀點被世人接受。
創新探索是一種可貴精神,可能在當時很難被接受,但是這就是創新。在實際的教學中這些化學家的故事都可以激勵學生積極探索,在解化學題時對化學產生興趣,甚至將來有志于投身到化學事業中去。
參考文獻:
1 江得興 . 哲學原理 .蘇州 : 蘇州大學出版社,1999.
2 黃 濟 . 教育哲學原理 .太原 : 山西教育出版社 ,2000.
化學家范文3
關鍵詞:化學史 自我意識 高中生 心理健康
【中圖分類號】G421 【文獻標識碼】A 【文章編號】
新課改的核心理念就是以學生為主體,關注學生的全面發展。高中生是一個特殊的社會群體,正處于身心迅猛發展時期,國內外學者經過長期、大量的研究,提出重視中學生常見心理健康問題刻不容緩。模糊、消極的自我意識會引發高中生缺乏自知、自信,自我膨脹,理想自我與現實自我差距過大,形成自貶的思維方式等常見的心理問題。自我意識就是一個人對自己以及自己和他人關系的意識。如何讓學生正確認識自己,客觀評價自己,滿意自己或悅納自己,能自立、自信、自強,方法和途徑很多。自我意識不是一個人生來就具有的,它是個體在社會交往過程中通過認識他人而逐漸認識自己的。在化學教學過程可滲透化學史的教育,通過認識化學家的所作所為來認識自我,分析自己的學習生活活動進一步認識自我。下面我就在化學教學中聚焦化學家漢弗萊戴維的事跡,以史為鏡,幫助學生逐步形成客觀積極的自我意識,從而有利于學生的心理健康發展。
化學家漢弗萊戴維是偉大而平凡的,但在化學史教學中,對于科學家的總體評價往往采取仰視的態度,只看到他們頭頂的光環,把他們“神”話,“完美無缺”,不僅讓學生敬而遠之,而且會讓學生形成極端看問題的模式——非此即彼,更重要的是當學生只看到科學家的偉大,審視自己,自慚形穢,不利于心理健康發展。還原一個真實的有血有肉、有喜怒哀樂、甚至有瑕疵的戴維,平視他,走近他,近距離與他交流對話,選取這樣的化學史教學角度,當然有助于激發學生對許多人文問題的獨立思考,有助于學生建立客觀積極的自我意識。
走近漢弗萊戴維的童年,他只是一個是很普通的活潑可愛的孩子,喜歡釣魚、遠足,愛好講故事、背誦詩歌,時常作弄小伙伴和老師,他的童年是自由愉快的,有足夠的時間思考、想象,個性熱情、積極不盲從,富有創造性。但同時戴維讀書又是勤奮的,他閱讀了很多哲學、神學、幾何學、外語書籍。青少年時期,戴維就遭遇了父親病逝、家境貧困、輟學等一系列變故,戴維毅然扛起了作為兄長的責任,在一位知名外科醫生兼病理學家處當學徒。在那里他很受激勵,制定龐大的自學計劃,在知識的海洋進行廣泛的涉獵。反觀戴維并不是一個科學天才。這段素材讓學生感覺到戴維擁有常人的童年,一樣的頑皮、一樣的童真,也接受相似的學校教育,遭受人生的變故,還在繼續學習!對比之下,審視自己,我該怎樣做?我是誰?顯然一味貪玩面對自己的學生生涯顯然不行,靜下心來思考自己的青春歲月該怎樣過。學生群體中也不乏來自單親家庭,以戴維為鏡,也應自立自強,從而自信,只要能保持精神上的獨立頑強,樹立堅定的目標,再大的困難也不算什么了。學生與青少年的戴維作比較,實際上是確定衡量自己的標準,建立起對自己的評價。
化學科學界的戴維是一個實驗能力很強、不喜歡重復和證明別人的發現,喜歡創新、敢于突破權威、尊重事實、有堅強毅力的人。在“笑氣”的研究過程中,戴維決心親自實驗,并將實驗的過程和感受與大家分享,少量“笑氣” 用做外科手麻醉劑,解除了病人的疼痛。正是戴維長期堅持,他通過電解發現了多種元素,提出了很多權威的化學理論,發明了安全礦燈,這種安全礦燈使用了100年,拯救了全世界千千萬萬礦工……學生面對戴維的科學業績,感慨不已?;叵胱约旱睦硐胍苍痛骶S相媲美,“將來我要當工程師,我要當化學家……”理想和現實的差距過大!深究戴維成功的背后,他多了一份熱愛,少了一份漠視;多了一份堅定,少了一份動搖;多了一份勇敢,少了一份退縮;多了一份細心,少了一份粗心。一步之遙?。W生豁然開朗,好好審視自己,在科學素養方面,還欠缺哪些,不足在哪,擁有自知,才能嚴格要求自己,通過自己的努力,進一步做到獨立自主、大膽勇敢、自信自強、堅強不屈。學生與戴維作比較,實際上是提高自我價值目標,更進一步堅定信心建立客觀積極的自我意識。
戴維同時又是一個活躍的社會活動家。戴維入選皇家學院,擔任學院的講師后,這位出色的演說家,成功地吸引了廣大的大學生、科學家和科學愛好者,戴維成了倫敦的名人,而且讓科學這個名詞也變得更加時髦起來。盡管實驗非常緊張,但他從不耽誤宴會,憑他的才華享受著別人的贊美,享受著生活的禮遇。是的,人生是多樣的,生活是多元化的,勞逸結合,才能讓自己學習生活豐富起來,努力奮斗之后,才可以品嘗成功的甘露。戴維工作很繁重,但他仍然享受著生活,快樂面對一切。高中生學習生活忙碌而辛苦,別忘了做情緒的主人,在情緒上獨立,悠悠品味人生,才可清醒認識自己,落后了迎頭趕上,相信自己會是一個有價值的人,進步了戒驕戒躁,以一個健康的心態面對生活。
戴維又是一個極其平凡的人。戴維“最偉大的發現”是啟迪和教導了法拉第這個“千里馬”,當法拉第在化學物理方面取得輝煌的成功,接替戴維當了實驗室主任,法拉第聲譽日高,戴維對法拉第產生了嫉妒。在法拉第當選英國皇家學會會員的過程中,戴維投了唯一的反對票。人們感到非常遺憾與可悲??茖W在追求進步是充滿了競爭,競爭使新的人才脫穎而出,但是戴維讓嫉妒蒙蔽了雙眼和心智。高中生這個特殊的群體也渴望人與人的交往,有些學生自命清高,有的學生孤獨自卑,有的極度自私,而通過反觀戴維晚年嫉妒法拉第事件,好像一面鏡子,使學生自我對自己是什么人,要做什么人,能從鏡子里面加以認識。積極的自我概念使高中生對事物的看法比較樂觀,也比較自信,更能激發上進心,化壓力為動力,更好調整和控制各種不良情緒,保持健康的心態。
參考文獻:
化學家范文4
一、化合價概念的歷史演變
化合價概念從提出到現在,已經一個半世紀,隨著人們對分子及分子結構的認識越來越深入,早期那種認為可用整數定量量度化學元素性質的化合價概念已經過時,化學家的注意力已轉向用分子軌道理論來討論化學鍵的本質。從歷史發展的角度來看,化合價概念的演變與發展經歷了四個重要階段:化合價的提出、化合價概念的發展、化合價的電子理論階段和分子軌道理論階段。
1.化合價概念的提出
1852年,英國化學家弗蘭克蘭在研究金屬有機化合物時提出了化合價的思想,認為金屬或其他元素的每一個原子在化合時具有一種特殊的性質——化合力,即任何一個原子都有和一定數目的其他原子結合的性質。“化合力”概念的提出揭示了元素化合力與基團化合力之間的聯系,“化合力”后來被德國化學家凱庫勒翻譯為“價”,得到歐洲各國的普遍認可;我國早期使用的術語是“原子價”,1991年公布的《化學名詞》中譯為化合價,并給出定義:一定數目的一種元素的原子只能跟一定數目的其他元素的原子化合,這種性質叫做化合價。
2.“化合價”概念的發展
化合價的概念提出后,在較長的時間內并沒有相應的理論去解釋原子間結合的原因,直到化學家們把研究重點從化合價的本質轉移到原子結合的數量關系上。21世紀,原子結構理論的建立為揭示化合價的本質奠定了基礎。1861年,俄國有機化學家特列洛夫首先提出“化學架構”的概念,并指出物質的化學性質決定于它的化學結構,通過化學性質的研究可以推測化學結構,反之,根據化學結構又可預見物質的化學性質。隨著有關分子結構理論的不斷充實,原子間結合為分子的空間取向等問題逐步被解釋了,但是人們無法回答分子間作用力的實質問題,1916年美國化學家路易斯在《原子和分子》中闡釋了化合價的電子理論,解釋了分子間作用力的實質,提出:原子失去或獲得電子后形成穩定的電子結構,金屬原子易失電子,非金屬原子易得電子形成負離子,正、負離子間的靜電庫倫力是離子間形成化合價的本質。
3.電子理論的發展
1927年,英國化學家海特勒和德國化學家倫敦把量子力學理論應用到分子結構中來,后來又經過美國化學家鮑林等人的發展,建立了現代價鍵理論(簡稱VB法,又叫電子配對法),1931年,由鮑林和斯萊托創立了雜化軌道理論。價鍵理論和雜化軌道理論都認為,原子的化合價與原子核外電子層中未配對的電子數目相等。因為有幾個未配對電子,就可以借電子對的形式來形成幾個共價鍵,從而生成具有一定穩定結構的分子。例如:H、F、O、N、He、Ne基態時原子核外未配對電子數分別是1、1、2、3、0、O,所以它們的化合價也分別為1、1、2、3、0、0。
4.分子軌道理論階段
化合價的電子理論雖然對解釋化學鍵的本質起了重要作用,但是它無法解釋后來逐步發現的缺電子分子、夾心面包型分子或分子片等實驗事實。
1931年鮑林提出了雜化軌道理論和電價配鍵、共價鍵的配合物價鍵理論,1932年美國化學家密立根和德國化學家洪特等人創立了分子軌道理論(簡稱MO理論),以及隨后提出的單電子鍵、三電子鍵和缺電子鍵等概念,使化學家們對原子間相互化合的形式、結構、性質等的認識進一步深化和發展,同時也使化合價的傳統概念暴露出來這樣那樣的缺陷。1938年,鮑林出版了《化學鍵本質》一書,宣告了用整數定量量度化學元素性質的化合價的消亡,并引導化學家們將注意力轉到探索化學鍵的本質上來。至此,人們開始清醒地認識到用化學鍵數目來計算原子的化合價的方法是行不通的,至少在有些類型的化合物中是無法應用的。這類化合物中的化學鍵及化合價需要用量子化學理論來討論,在這些分子中原子的化合價不再是整數,而可能是分數或小數。
二、化合價的學習困難分析
通過對化合價概念的演變與發展的歷史回顧,我們可以看到,在第一階段的化合價概念僅僅回答了原子間相互化合的數量關系。第二階段則將化合價的數值與共價鍵數目或原子中未配對電子數目畫上等號,從而使化合價這一起初比較抽象的概念變得具體起來。第三階段,化合價的分子軌道理論為揭示化學鍵的本質提供了理論基礎,同時說明用整數定量度量原子化合價的概念已經過時,對于奇數電子的分子、缺電子分子和夾心面包型分子中原子的化合價,必須用分子軌道理論來闡述才能得到滿意的解釋。這不斷變化的含義,讓化合價披上了一層神秘的面紗,也導致了學生化合價學習的困難。
首先,從化合價的發展歷程可以看出,化合價這一概念的含義不斷在發生變化,而并不是我們現在教材中給出的化合價的含義,所以這就導致了學生學習了化合價概念之后,按照所學的化合價知識去判斷其他物質中元素的化合價時,常常會遇到解釋不通的時候,比如說四氧化三鐵中鐵的化合價、過氧化氫中氧的化合價。這樣就導致學生難以理解化合價這個概念。
初三學生在學習化合價之前頭腦中沒有與“化合價”相連接的先行組織者,化合價知識很難與學生的已有知識經驗相連接,學生只能靠死記硬背老師教給的口訣,這樣學到的知識在練習應用中又頻頻出錯,這對學生來說更是雪上加霜,化合價的學習更加困難。
其次,化合價如此復雜的發展史,對于很多的初中教師也是陌生的,教師在理解化合價時都不能給出其確切的含義,如果要傳授給學生,講到什么程度、怎樣講合適,這對教師來說本身就是一個挑戰,所以很多教師則干脆不講,直接告訴學生一個“化合價記憶口訣”,學生們只會記住這些口訣,而對于化合價什么含義、怎么用,則是一塌糊涂。
三、解決化合價學習困難的教學建議
以上從化合價發展史的角度分析了初中化合價難學的主要原因,在教學中為幫助學生理解化合價的概念,教師要注意以下兩個方面:
1.深入挖掘教材內容,注重化合價本質的理解
化合價的內容理論性較強,需要學生的邏輯思維和抽象思維能力強。魯教版初中化學教科書很好地利用了化合價發展史,教材中在化合價之前先安排原子的構成、元素等章節,讓學生先了解了原子的構成、分子的形成以及原子的八電子穩定結構等知識,學生初步具有了從微觀的視角來分析問題的能力。然后在“物質組成的表示”一節中提出了“化合價”概念。從教科書內容來看,教科書給出的“化合價”的解釋處在了“化合價”歷史發展的第二個階段:在元素化合物中,元素的化合價是由這種元素的一個原子得到或失去電子的數目決定的。這樣的編寫順序便于學生理解。
教師應充分利用教科書,對于化合價的教學可以從原子結構等微觀入手,利用學生已知的“原子的穩定結構是最外層八個電子”,而大部分的原子的最外層都沒有達到八個電子穩定結構,所以在相互化合時元素原子為了達到穩定結構,必然要得到或失去電子,所以元素的化合價與原子的最外層電子數有關,是由原子的結構決定的,是元素的一種屬性。學生在理解化合價本質的基礎上可以更好的理解化合價的定義。
化學家范文5
關鍵詞:新課程;化學教學;情感;態度;價值觀
《義務教育化學課程標準》中確立以促進學生發展為主的教育目標,教育應著眼于學生的發展,不僅僅是智育,還包括情感態度與價值觀及心理、體質等方面的全面發展。曾幾何時,在應試教育大背景下的課堂教學中,情感態度、價值觀教育一度成為雞肋,甚至作為教學主體的老師、學生也認為這是務虛的東西。盡管大家都知道放棄情感態度、價值觀的教育,不符合教書育人的宗旨。但事實上,情感態度、價值觀的教育在很長時間里一直處在很尷尬的境地。有些教師為了趕教學進度,在教學過程中首先想到了砍掉情感態度、價值觀教學目標,認為它可有可無;有的教師在制訂教學目標時就直接從教學參考書上照搬,課堂實際教學中并不進行落實。
現階段中學基礎教育的狀況是:過分強調升學的需要,人為地將教書與育人剝離。教師在教學中唯科學、唯技術、唯知識地“灌輸”,見“分”(分數)不見“人”(學生),見“人”(學生)不見“神”(心靈)的現象仍然嚴重。教輔材料滿天飛,考試卷子鋪天蓋地,“月考”“單元考”接踵而生。學生淹沒在題海之中,淪為“解題機器”“考試機器”,缺乏對他人的關心、對社會的關心和對科學家所應有的崇敬,缺少精神和信仰,沒有激情和樂趣,厭學逃學等等。再反思社會上出現的信仰喪失、精神頹廢、道德滑坡、行為失控、身心失調、犯罪低齡化、吸毒、沉迷網絡和游手好閑等現象,不能不使我們感覺到教育的功利性已使科學教育與人文教育明顯處于失衡狀態,情感態度與價值觀的缺失已成為不爭的事實。但對于人的可持續發展來說,寬容的心胸、健康的心態、良好的自我管理能力以及足夠的合作意識和社會責任意識等的培養比數理化能力的培養更基礎,更實在,更有價值。因此,化學教師要將培養學生情感態度與價值觀作為化學教育的重要目標來追求。其實化學教學中情感態度與價值觀教育內容豐富,不同的內容教師應采取不同的策略,讓學生從中汲取營養,不斷完善人格,從而提高人文素養。
陶行知說過:“真教育是心心相印的活動?!鼻楦袘B度與價值觀的教育不能靠訓練,不能靠灌輸,不能靠說教,必須由學生在教師創設的具體教學活動過程中通過不斷地體驗而形成,這類目標的實現是一個潛移默化的過程,并非一朝一夕就能達到的。情感態度、價值觀的教育,是一項長期的任務,關系到整個化學學科教育機制、教育理念的逐步轉變。其實化學教學中的情感態度與價值觀教育內容豐富,愛國主義教育、辯證唯物主義教育和環境教育等都可以滲透在教學內容之中。筆者就十多年的教學經驗談談促進該目標落實的一些可行之法。
一、適時熏陶感染,滲透美育
翻開現有的化學課本,不再是過去的黑白二色,而是色彩鮮艷,多姿多彩。教材中的色、畫等無不體現了編委們的獨具匠心。教師在教學過程中就可以適時應用,讓學生學會欣賞自然美。如,第二單元的序畫:藍藍的天上飄著幾朵白云,地上綠樹成蔭,石巒疊嶂,使人心曠神怡,從而引出單元課題。再如,第三單元的序畫:“飛流直下三千尺,疑似銀河落九天”的氣魄,好像親身體驗到了詩中描述的自然風景。用這些內容引入新課,化學教學不再枯燥,自然美景滲透在化學教育之中。
二、貫徹大綱,辯證思維
《中學化學教學大綱》明確提出:中學化學教學的目的之一是:對學生進行辯證唯物主義和愛國主義教育。在現行化學教科書中,蘊含著豐富的辯證唯物主義觀點的素材,教學過程中有意識地插入,就能夠把辯證唯物主義教育與化學教學有機地結合起來。在分子、原子、離子知識的教學中,要讓學生在搞清概念的基礎上樹立物質無限可分的觀念。如,金屬活動順序表中金屬活動性的改變,體現了由量變到質變的規律;酸堿中和、沉淀溶解、氧化還原等體現了矛盾的普遍存在以及矛盾的兩個方面的對立統一??傊灰袡C地、適當地結合化學課的內容,將辯證唯物主義內容滲透到教學過程中,不僅能使學生加深對課程內容的深刻理解,而且有助于學生正確世界觀的形成,發展學生辯證思維的能力。
三、愛國愛民,勇于奉獻
通過化學課給學生重點介紹中國是世界上對化學工藝發明和使用最早的國家之一,許多發明創造對推進世界精神文明和科學技術進步是有卓越貢獻的,這是使學生樹立民族自豪感和民族自尊心的最好素材。造紙術是中國古代四大發明之一,東漢蔡倫造紙術推廣后,我國造紙工業已很發達,而歐洲人還在用非常厚重而又昂貴的羊皮作書寫材料。由于中國紙的發明,文化科學才日益繁榮起來。黑火藥也是我國古代四大發明之一,恩格斯高度評價為:“火藥和火器的應用,絕不是一種暴力行為,而是一種工業的,也是經濟的進步?!焙诨鹚幍陌l明和運用,不僅具有實際意義,而且充實了化學理論。此外,我國的瓷器工藝、冶金技術都在世界上居于領先地位。在現代,我國的化學和科技都取得了偉大成就,隨著第一顆原子彈爆炸之后,我國又成功地爆炸了氫彈,現在不僅能發射自己的衛星,而且還為其他國家發射衛星。這些都躋身于世界先進行列。實踐證明,在化學教學中,愛國主義素材有機插入,不但活躍了課堂氣氛,而且有助于學生樹立遠大理想,培養頑強刻苦的意志品質。
四、弘揚先驅,精神永存
興趣是最好的老師,結合化學教學內容,向學生介紹中國和世界上有重大發明的化學家,頌揚他們搞發明創造的精神,不僅能引起學生的興趣,而且有益于他們勇于探索。中學化學課本上介紹了不少世界著名化學家的事跡。重點向他們介紹了英國化學家卡文迪許,他雖然出身于貴族家庭,是英國巨富之一,但他從不涉足貴族社會的社交活動,不過腐化墮落的生活,全身心地投身于化學研究。用這些名人軼事啟發引導學生要克服滿足現狀的思想,要懂得為人類進步作貢獻。
五、增課外活動,補充和深化課堂教學
1.辦化學晚會
在學完化學課前三章后,適時安排一次小型化學晚會,可使學生深化運用學過的知識,提高他們學習化學課的興趣。用堿液噴霧使酚酞變紅顯示“化學晚會”的開始,接著由學生表演“魔棒點燈”“今夜星光燦爛”,用擊鼓傳花讓他們猜化學謎語等,使大家在歡聲笑語中領略化學知識的無窮魅力和趣味。
2.組織專題講座
講科學家的生平事跡和名人的軼事趣聞,是最受學生歡迎的事。如,愛迪生鉆研實驗,不怕挫折,長大成為舉世聞名的發明大王的奮斗歷程;選擇舉世矚目的居里夫婦以身殉職,獻身化學事業,為人類作貢獻的事跡,舉辦居里夫人生平事跡報告會,使學生激動不已,深受教育。
雖然我們無法改變周圍的環境和整個社會的教育觀念,但在平時的授課過程中,我們可以在提高學生分析問題、解決問題能力的同時,局部地改變化學課看似僵硬的臉孔,最大限度地喚起學生的情感意識。使學生獲得情感態度、價值觀等多方面的健全發展,使學生最終發展成為既尊重他人又善于實現自我的、創造生活的人。
參考文獻:
[1]張德偉,何曉芳.新課程與教學改革.北京出版社,2005.
化學家范文6
關鍵詞:化學教育;化學價值;化學教育的科學素養價值
教育是有意識的,以影響人的身心發展為直接目標的社會活動,本質是促進人的發展。而科學教育作為教育事業的重要組成部分,其目的在于培養全體國民的科學知識、科學態度、科學方法及科學精神,即培養公民的科學素養?;瘜W是化學教育的內容,屬于科學的一個重要分支,然而每一次的課程改革都要面臨著一種選擇,都在思考“為什么把化學設為學校教育的主要課程之一?為什么我們都要學習化學”等這樣一些涉及化學教育價值的問題。正確理解和認識化學教育的價值,不僅是化學教育工作者為了卓有成效地進行化學教育而必備的一種化學教育理論修養,而且也是激發學生學習化學動機的重要因素之一。因此本文試從化學教育的定義入手討論化學教育的價值問題。
一、化學教育的界定
化學教育是化學科學與教育科學融合的產物,而不是“化學”與“教育”的簡單相加,因此至少包括這樣兩個方面,即“化學”既是教育的“目的”,也是教育的“手段”。作為手段,學生通過學習化學理論知識和實驗操作技能知識來提高思維能力和分析問題解決問題的能力,形成良好的個性品質和心理結構;作為目的,學生要學會化學、理解化學和掌握化學,即要通過化學教育使學生獲得基礎的化學知識、基本的化學技能和重要的化學思想,形成正確的化學觀和一定的化學意識。
根據“目的與手段相統一”的哲學原理,掌握化學知識是至關重要的。忽視知識,實際上“在很大程度上是形而上學思維方式的產物,割裂了知識與方法、知識與能力之間的關系”??梢韵嘈?,無論什么時候,扎實的知識功底、廣博的知識視野、合理的知識結構和良好的知識素養,都是教育所要追求的目標,這在知識激增時代也不例外,甚至更加重要。通過知識而獲得發展,這算得上是一條顛撲不破的教育真理。這表明,化學教育的“化學方面”與“教育方面”兩者是統一的,兩者之間必然要保持一定的均衡,忽視哪一方面都是不合理的。
因此,要探討化學教育的價值,至少包括化學科學的價值和化學中教育的價值兩個方面。
二、化學科學的價值
化學科學的價值,是指化學對自然科學的產生與發展的作用和意義?;瘜W科學是化學教育的內容,認清化學科學的價值是認識化學教育的價值的重要條件。它是基于原子、分子層次上認識物質世界的科學,主要研究物質的結構、性質、變化及其規律。作為最古老科學之一的化學,不僅在人類由古代穴居的野蠻人生活進化到今天這樣一個可以跟自然和諧相處的現代文明世界的變化中起了至關重要的作用,而且還在不斷地與其他學科滲透交融的過程中創造著自己乃至整個科學的美好前程。
美國加州大學柏克萊分?;瘜W教授,原美國總統科學顧問皮門答爾早在20世紀80年代就已提出了“化學是一門滿足社會需要的中心的科學”;諾貝爾化學獎獲得者、日本量子化學家福井謙一曾說過,“在古老的物理學―化學―生物學的排序中,化學注定是中心位置的占有者”,還有美國Tatex大學化學教授福克斯在第13屆國際化學教育會議上提出“化學是中心學科,化學在發展過程中使有關學科有了新的發現”,所有這些都證明了“化學是一門中心的、實用的、創造性的學科”。
另外,化學與每個人每天都會接觸到的營養和食物、環境保護、水源和能源、材料等衣食住行,文明生活密切相關,可以說已深入到國民經濟一切領域。從社會需求看,化學為社會發展、人類生活水平的提高做出了卓越的貢獻。
三、化學教育的科學素養價值
化學教育作為教育系統中的一個子系統,其本身的性質要受到整個系統及其他系統的制約和影響。同時,化學教育通過對科學、文化、經濟、生態的作用和影響亦成為推動和影響社會發展的一個重要有生教育力量,在整個化學教育系統中蘊涵著對社會發展起積極作用的各種因素與機能。
化學知識、在化學探究活動中形成的化學研究方法、科學思想與科學精神,并不是簡單地拿來就用,而應根據教育學、心理學的最新成果,經過化學教育工作者的總體構思、恰當重組與再創造,將知識的學術形態轉化成知識的教育形態,并且采取合理的呈現方式,才能深刻地作用于學生的心靈。因此,化學科學的價值必須通過化學教育才能實現。
劉知新認為化學教育承載著啟智、益智、育人和篤行的特殊任務,李晶、何彩霞則認為化學教育的價值表現為這三個方面:化學教育的文化價值、化學教育的學術價值和化學教育的學生發展價值。這些觀點都表明了化學教育在社會發展和人才培養中的重要作用,正如《教育――財富蘊藏其中》一書所強調的:“教育在社會發展和個人發展中起基礎性作用?!?/p>
化學教育對社會發展的有效作用機制,主要有兩條基本途徑:一是通過向全體社會成員有效地傳播人類社會生存發展所需要的化學科學知識、方法及化學科學技術價值觀念,為整個社會的進步奠定思想文化基礎,即通過全民族化學科學文化素質的培養與提高,間接地為社會文化、教育、生態指標水平的提高作出貢獻。二是通過培養和造就各種化學技術專門人才直接從事科技、經濟事業,直接帶動社會生產水平和科學技術水平及經濟的增長。
化學教育系統具備的教育價值主要體現在:
1.傳遞化學知識
教育的一個重要功能就是傳承人類文化,化學教育也不例外。科學迅速發展,知識不斷更新,化學科技成果已無處不在,化學教育通過傳遞一些基本的化學概念、化學原理、化學方法和化學實驗知識等,為培養人們終身學習化學的能力打好基礎。
2.培養動手能力和科學態度
任何一門自然科學都離不開實驗,化學更是依賴于實驗。化學實驗很有特色,無論是簡單的離子鑒別還是復雜的分析分離,無論是合成反應還是性質表征,都應讓學生動手操作,親身體驗科學實驗的一般過程,細心觀察,培養一絲不茍的科學態度、分析問題的思維能力與解決問題的實踐能力及嚴謹求實的科學精神。
簡而言之,化學教育主要不是培養未來的化學科學家,而是使所有受教育者具備最基本的常識、能力和情感。化學教育的結果是要提高學生的科學素養,教會學生學習,引起學生觀念和行為上的變化。
當然,化學教育的價值是多元化的,化學教育價值分類只應具有相對性,不應該絕對化。因為價值是客觀的,是從主體和客體之間的供需關系中產生的,因而價值應是主觀需要和客觀可能的辯證統一。在化學教育活動中,運用辯證統一的價值觀,指導化學教育實踐,實現化學教育的化學科學性質和化學科學素養價值。
參考文獻:
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