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綠色化學的起源范文1
化學作為一門龐大的知識體系,能用來解決人類面臨的問題,滿足社的需要,對人類社會做出貢獻。它的成就已成為社會文明的標志,深刻的影響著人類社會的發展。社會的發展離不開人類的發展,人類的發展離不開人的生存,而人的生存離不開化學。社會的一切發展,生命是基礎。一切生命的起源離不開化學變化,一切生命的延續同樣離不開化學變化。恩格斯說:"生命的起源必然是通過化學的途徑實現的。"沒有化學的變化,就沒有地球上的生命,也就更不會有人類。是化學創造了人類,創造了美麗的地球。就化學對人類的日常生活的影響來說化學在我們的日常生活中無處不在。首先,我們的衣、食、住、行無一不用到化學制品。"民以食為天",我們吃的糧食離不開化肥、農藥這些化學制品。
現代生活與化學是緊密相連不可分割的。不管是生命本身作為一個過程,還是生命得以維持所必須依賴的外在物質條件,都離不開化學。沒有生命還有化學,沒有了化學就絕對不會再有生命存在?;瘜W是生命存在的支柱,也是社會存在和發展的支柱和動力。
自20世紀以來,隨著社會的進步,化學科學及化工技術也得到迅速發展。可是化學在給人類創造大量物質財富的同時,社會進步的同時也造成了一些比較嚴重的后果,比如生態破壞、環境污染、資源的大量耗費等等。由化學工業直接引起的水污染、大氣污染以及有機化學品的污染危害非常突出,這些都給人類原本綠色和諧的生態環境帶來了破壞。環境與發展問題,已成了當代世界共同面臨的兩難選擇,成了對21世紀人類最嚴峻的挑戰,之所以人類不得不面臨新的環境問題。是因為人的健康與環境有密切關系。從根本上預防和治理環境污染,必須依靠近年在國際上引起極大關注的化學領域——綠色化學。
一、"綠色化學"的提出和內涵
綠色化學(Green Chemistry)又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學、原子經濟學。綠色化學即是用化學技術和方法去減少或消滅對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑和試劑在生產過程中的使用,同時也要在生產過程中不產生有害副產物、廢物和產品。綠色化學的提出,為化學注入了新的活力,同時也為化學教學中的環境保護指明了方向。為了更適應可持續發展的環境保護戰略和素質教育的需要。上個世紀90年代初,已有人建議在化學教育中滲透環境保護的教育思想,呼吁中學應進行綠色化學教育,培養學生的環保意識。中學化學是化學教學的基礎階段,如果在中學進行綠色化學教育,把綠色化學知識融入中學化學教學中,充實教學內容,這對于培養學生的綠色意識和環保意識有著現實而深遠的意義。
"綠色化學"這個名稱最早出現在美國環保局的官方文件中,以突出化學對環境的影響。1995年,美國總統克林頓、副總統戈爾專設了"總統綠色化學挑戰獎",以推動社會各界進行化學污染預防和工業生態學研究,鼓勵支持重大的創造性的科學技術突破,從根本上減少乃至杜絕化學污染源。由于上述原因,使得"綠色化學"這個名稱廣為傳播。
"綠色化學"是當今社會提出的一個新概念。在"綠色化學工藝"中,理想狀態是反應物中原子全部轉化為欲制得的產物,即原子利用率為100%(原子經濟性)。原子的利用率越高,意味著生產過程中廢物的排放量越少,對環境的影響也越小。
把綠色化學融合于中學課程教材改革和課堂教學改革之中,使綠色化學成為中學化學教育的一個重要的組成部分,這是中學化學教育的嶄新課題。
因為"綠色化學"不是一門獨立學科,所以每一個化學教師都必須在教學過程中滲透綠色化學教學。作為化學教育工作者,特別是中學化學教育工作者,如何面對綠色化學新概念、新思想、新要求,并在實際教學中結合當前狀況,把綠色化學教育滲透于中學化學教學的全過程。對此,以中學化學教學內容和化學實驗兩方面為背景進行了探索。
二、"綠色化學"在中學化學中的滲透
(一)立足實驗,培養綠色習慣。化學實驗教學不僅可以使學生觀察到用語言難以表達清楚的清晰的實驗現象,增強直觀的感性認識,而且能培養學生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力。但實驗必定會涉及到有害、有毒的物質,從某種意義上講學校中環境污染主要來源于化學實驗。實驗教學與綠色化學聯系最為緊密,最為直接,在實驗教學貫徹綠色化學思想是非常必要的。
(二)立足課堂,滲透綠色知識。化學課堂是教學的主陣地,也是向學生傳授環保知識的好場所。而綠色化學要求與環境教育宗旨是高度一致的。在實施環境教育過程中,要向學生闡明綠色化學的觀點、要求,使他們樹立起防治污染、保證人類生存質量的責任感?;瘜W教師要充分挖掘和利用教材中的環保知識內容,采取滲透的方式,在介紹某種物質或操作方法時自然地引入相關的環保知識,讓學生增長環保知識。
(三)立足課外,提高綠色素質。課堂教學是對學生進行綠色教育的主陣地,但課外活動形式多種多樣,內容豐富多彩,是課堂教育的很好補充。為了全面提高每個學生的綠色素質,組織學生積極參與課外社會實踐活動。
教師可以適當地布置課外實踐作業,讓學生以小組為單位,利用課余時間到工廠或者生活聚集區采集樣本,并對所取得的樣本進行檢驗分析,確定污染成分,找到污染源,并根據分析結果,制定體現綠色化學理念的治理方案。這樣,既可以提高學生動手能力,又可以幫助學生樹立環保意識和綠色化學理念。另外,在條件允許下,教師可以帶領學生到體現綠色化學理念的有機化學品生產工廠進行實地考察和參觀,讓學生進一步認識到綠色化學在化工生產中的重要作用和重大意義。
綠色化學是一門新興的科學,高校的有機化學教師在教授有機化學時,要抓住機遇,適時地、多方面地開展綠色化學教育,并以此為契機,教育和幫助學生樹立綠色化學理念,因為綠色化學在人類可持續發展、資源和能源的合理開發與綜合利用、建立節約型社會等方面,將發揮巨大的作用。
綠色化學的起源范文2
【關鍵詞】化學;現代生活;居??;使用;飲食;健康
化學是一門實用性、創造性的學科,它與能源、材料、信息、環境保護、國防、生物工程、醫藥衛生、資源的綜合利用以及人們的衣、食、住、行密切相關,自有人類以來就開始了對化學的探索,因為有了人類就有了對化學的需求。它與我們的生活息息相關,在我們的日常生活中無處不在。我國著名滑雪前輩楊石先生說:“農、輕、重、吃、穿、用,樣樣都離不開化學?!睕]有化學創造的物質文明,就沒有人類的現代生活。
化學作為一門龐大的知識體系,能用來解決人類面臨的問題,滿足社會的需要,對人類社會做出貢獻。它的成就已成為社會文明的標志,深刻的影響著人類社會的發展。社會的發展離不開人類的發展,人類的發展離不開人的生存,而人的生存離不開化學。社會的一切發展,生命是基礎。一切生命的起源離不開化學變化,一切生命的延續同樣離不開化學變化。恩格斯說:“生命的起源必然是通過化學的途徑實現的。”沒有化學的變化,就沒有地球上的生命,也就更不會有人類。是化學創造了人類,創造了美麗的地球。在大學化學學習中,有很多內容都聯系著我們的生活,滲透到我們的衣、食、住、行中,可以說化學關系著人類的生存與健康。我們要運用好這些知識,真正做到“讓生活走進化學,讓化學走向社會”,讓化學服務人類生活,為當今社會造福!
一、化學與居住健康
在房子裝修時,應盡量選擇無毒、清潔的涂料。剛裝修完畢的房子應打開門窗通風至少3個月,方可入住。日常生活中要盡量避免長時間的與涂料接觸。同時,科研機構要積極研發各種無毒涂料,在綠色化學思想的指導下制定環境產品認證體系及環境友好涂料標準,引導世界涂料工業走可持續發展的道路。
二、化學與使用健康
日常生活中我們經常接觸洗滌劑,它是當今社會人們離不開的生活必需品。不管是在公共場所、豪華飯店,還是在每個家庭、大眾小吃攤,我們都可以看到化學洗滌劑的蹤跡。在這些被包裝得多彩多姿的化學洗滌劑的使用過程中,人們正在不知不覺地依賴著它。在使用著化學洗滌劑的同時,化學污染便通過各種渠道對人類的健康進行著危害。
三、化學與飲食健康
據研究,人從食物中攝取的硝酸鹽在胃和腸道內可被硝酸還原菌還原為亞硝酸,生成的亞硝酸對人體主要危害包括:①進入血液,亞硝酸鹽具有較強氧化性,能將亞鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白,導致輸送氧氣的功能下降,造成缺氧,出現高鐵血紅蛋白癥。②胃中形成的亞硝酸鹽在酸性條件下轉化為亞硝酸,它與人體蛋白質代謝生成的仲胺或酰胺發生亞硝化反應,生成N-亞硝基化合物亞硝胺或亞硝酰胺。它們在體內的積累會誘發消化系統癌癥。因此,控制蔬菜中硝酸鹽的積累及人體對硝酸鹽的攝入量,對保護人體健康有重要意義。
化學是一門實用的學科,它與數學、物理學等學科共同成為當代自然科學迅猛發展的基礎。當前,我國所面臨的挑戰有人口控制問題、健康問題、環境問題、能源問題、資源與可持續發展問題等。環境污染,全球變暖這些世界性的問題的解決必須依靠有機化學,如何控制二氧化碳的排放量,研制合適高效的催化劑將汽車尾氣轉化為無污染的氣體是有機化學中的難題。面對世界能源危機,如何高效的利用H能源也是有機化學界研究的重要課題。煤、石油、天然氣這些不可再生的能源必須得到高效綜合的利用,石油化工工業的發展使合成纖維的利用滲透到生活的方方面面。我國化學家可望在未來幾年里創制和開發出多種新型催化劑,使我國的煤、天然氣和煤層氣的綜合優化利用取得優異成績,從而減緩我國的能源緊張和環境污染的壓力。此外,化學家在大規模、大功率的光電轉換材料方面的探索研究將導致太陽能的開發利用。而化學家從事的新燃料電池及催化劑的研究可在21世紀初出現突破,電動汽車將向實用化邁出一大步,這將改變人類能源消費的方式,同時提高人類生態環境的質量。
綜上所述,我們不難發現,化學與我們日常的生活是息息相關的,它對指導人類健康的生活有重要的意義。化學工業將成為一種對人類對環境友善的綠色工業?;瘜W是無限的,化學是至關重要的,它將幫助我們解決21世紀所面臨的一系列問題,用化學創造更美好的生活和更清潔的環境,化學將迎來她的黃金時代!
作者:許慧
參考文獻:
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[2]傅獻彩,姚天揚.編物理化學[M].北京:高等教育出版社,2001
[3]萬彩霞,張會平.綠色化學與環境友好涂料[J].河南化工,2007,(11)
綠色化學的起源范文3
關鍵詞:有機合成 理論 概念 方法
概述
有機合成與21世紀的三大發展學科:材料科學、生命科學和信息科學有著密切的聯系,為三大學科的發展提供理論、技術和材料的支持。新世紀有機合成將進一步在這三大學科領域中發揮作用,并在新的合成理論和方法的深化中開拓新的領域。
1、有機合成新理論和新概念[1]
1.1 組合合成
組合化學的概念最初起源于20世紀60年代,問世的固態多肽合成法,在固態多肽合成中,由于采用高分子聚合物固相作載體,產物的分離與純化十分方便;又由于多肽合成中許多反應條件都是相同的,從而使各種肽分子能夠在同一反應器內按照預設程序合成出來。上世紀80年代中期,Geysen用96孔板在高分子鏈上首次合成多肽成功,標志著組合合成的開始;此后,Houghten于1985年提出了茶葉袋合成法,是不同序列的肽在同一反應器內進行多肽歐聯反應,至此組合化學的雛形初步呈現出來[2]。
1.2不對稱合成
不對稱合成是研究對映體純和光學純化合物的高選擇性合成,已成為現代有機合成中最受重視的領域之一。不對稱合成尤其是過渡金屬催化的不對稱合成是合成手性藥物的有效手段,因為不對稱合成必須有手性源才能完成,在當量的不對稱反應中必須有當量的手性源,而用于手性源的化合物非常昂貴,故在生產中用當量的手性源化合物是不合算的。
經過近十年的飛速發展,催化的不對稱合成取得了很大進展。一個進展就是已解決了C―C雙鍵和C一0雙鍵的選擇性氫化問題:Noyori在乙二胺和氫氧化鉀共存下,用RuCl2(PhP)3 為催化劑可以在C―C雙鍵存在下選擇性的氫化C一0雙鍵,這一高選擇性的氫化反應已實現。對碳一雜原子連接的不對稱反應的研究還處在初級階段,但對難于氫化的C―N雙鍵的不對稱氫化已取得了成功。Buchwald等用C―N雙鍵插入Ti―H鍵而形成Ti―N鍵時的立體環境,從而實現了對C―N雙鍵的不對稱氫化。另一方面,手性中毒(不對稱活
1.3 綠色化學[3]
“綠色化學”的概念在20世紀90年代初由由美國化學會(ACS)提出,十幾年來,綠色化學的概念、目標、基本原理和研究領域等已經逐步明確,初步形成一個多學科交叉的新的研究領域。當前,實現有機合成的綠色化,一般從以下方面進行考慮:開發、選用對環境無污染的原料、溶劑、催化劑;采用電化學合成技術;盡量利用高效的催化合成,提高選擇性和原子經濟性,減少副產物的生成;設計新型合成方法和新的合成路線,簡化合成步驟;開發環保型的綠色產品;發展應用無危險性的化學藥品。
2、有機合成新方法和手段[4]
2.1 光、電、微波等物理手段促進的有機合成反應
新型物理手段在有機合成中的應用受到化學家的關注,這方面的發展也很快,主要是對光催化、電催化、微波催化等方面的研究。
光催化反應,具有潔凈無污染,反應速度快等特點。光學活性的有機催化劑(不含金屬)的設計是當今研究的一個新領域。
電化學過程是潔凈技術的重要組成部分,是到達綠色合成的有效手段,在潔凈合成中有獨特的魅力
微波輻射技術在有機合成有很好的應用,微波催化不僅有效地提高反應速率、反應轉化率和選擇性,而且體現出節能、環保等諸多優點,微波在有機合成中的應用已引起人們的興趣。
2.2金屬參與的有機合成[5]
大致上從上世紀80年代以來,金屬參與的有機合成反應就一直是有機合成新反應發現的一個主要源泉。過渡金屬,尤其鈀催化的碳-碳鍵形成新反應是這方面突出的例子。
又如金參與的有機合成反應:金(黃金)和其化合物用于有機合成反應是近年的事。2005年Hashmi對2004年前后的報道也作了簡單的回顧,而麻生明等則在2006年對金催化烯炔底物的環化作了專門介紹。但這兩年又有不少很有意義的工作,顯示出它們在一些反應中有著很高的效率和獨特的選擇性。
2.4 多組分反應
多組分反應也是一類高效的有機合成方法,具有綠色、環保、節約資源的特點。這類反應涉及至少3 種不同的原料,每步反應都是下一步反應所必需的,而且原料分子的主體部分都融進最終產物中。多組分反應目前已成功用于含氮、氧的雜環化合物及鏈狀化合物的合成以及不對稱合成。
2.5 固相有機合成[6]
固相有機合成涉及的主要反應有1 將反應物鍵合于高分子載體上2 應用所需的反應試劑與鍵合于高分子載體上的反應物進行反應3 最后選擇適當的試劑將目標產物從樹脂上斷裂下來。如下圖示。
固相有機合成采用的載體除固相多肽合成中使用的聚苯乙烯及二乙炔基苯和苯乙烯共聚物等高聚物的衍生物如氯甲基樹脂Pam 樹脂和氨基樹脂外還有各種專門應用于某一特定類型反應的新型樹脂如專門應用于合成dendrimers 及Michael 加成的Bradley 高載樹脂與馬來酰亞胺樹脂,具有高度交聯和低溶脹特性的ArgoPore 樹脂適用于親核取代反應的Sasrin和Rink 樹脂等以上樹脂大部分已經商品化近年還發展了官能團化纖維素載體如紙片和棉花等。下面以一個實例證明固相有機合成的優越表現。
3、結束語
截至目前,有機合成已在反應和設備技術方面積累了寶貴的經驗,取得了很大的成果。已經研究清楚的有機反應多達3000個以上,其中有普遍應用價值的反應也達200個之多;國內外已商品化的試劑有5萬余種;產率高、條件溫和、選擇性和立體定向性好的新反應大量出現;元素有機合成蓬勃發展;新試劑、新催化劑特別是固相酶新技術的應用能長期穩定并使生產連續化???種種跡象表明,有機合成一直是近年來化學領域最活躍的學科之一,不斷的取得新的成就,縱觀其發展軌跡,我們完全有理由相信,它的發展沒有終點,化學學科是頑強的存在并將持續地為人類社會做貢獻。有機合成以創造物質的方式改造世界,它已經創造了無數的奇跡,并必將一如既往的服務于人類文明的進步和致力于創造人類生活更加美好的明天。
參考文獻:
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綠色化學的起源范文4
一、與數學的聯系
數學的很多分支學科,如統計學、數量遺傳學、生物拓撲學、群論等都對生物學的高速發展作出了重要的貢獻,并且仍在生物學中發揮著重要的作用,產生了許多分支學科和交叉學科,甚至有的科學家認為沒有數學的生物學不能稱為真正的科學。
1.用數學模型解釋生物現象
對于生物學中許多重要的變化,雖然目前我們還不能完全用精確的數學語言來進行描述,但生物學領域中的諸多現象卻可以運用數學模收集整理型來進行圓滿的解釋,如生態環境、人口、資源、流行病等,無一不與數學密切相關。例如英國數學家哈代和德國醫生溫伯格通過各自的研究,分別發表的有關基因頻率和基因型頻率的基因平衡定律,該定律至今仍是群體遺傳學的一個基本法則,也是雜交育種的理論基礎。馬爾薩斯利用數學推理,發現人口呈幾何增長的趨勢,而食物供應只有算術增長的趨勢,從而提出了著名的“人口論”。
2.用數學原理來研究生物學問題
許多數學原理可以被用來解釋生物學問題,如概率原理、互斥事件和獨立事件可以很好地解釋兩對等位基因的遺傳模式。生物可將每對等位基因中的任意一個基因,通過一個配子傳給一個后代,即非等位基因之間是獨立遺傳的。通過同一個配子將兩個非等位基因傳給同一個后代的概率,是各自概率的乘積。
例:一只公兔和一只母兔的基因型都是bbmm。它們先后生了兩只小兔,問:(1)母兔將基因bm同時傳給一只小兔的概率是多少?(2)母兔和公兔同時將基因bm傳給一只小兔的概率是多少?(3)基因型是bbmm的概率是多少?(4)它們先后所生的兩只小兔基因型都是bbmm的概率是多少?
解析:兩對非等位基因的遺傳是獨立的,母兔將bm同時傳給一只小兔的概率是:1/2(b)×1/2(m)=1/4(bm)。兩只兔通過配子的遺傳是獨立的,它們同時將bm傳給一只小兔的概率是:1/4(bm)×1/4(bm)=1/16(bbmm)。它們先后生兩只小兔是獨立遺傳的,每只小兔基因型為bbmm的概率是:1/2(bb)×1/4(mm)=1/8(bbmm),兩只小兔基因型都是bbmm的概率是:1/8×1/8=1/64。
二、與化學的聯系
化學是與生物學聯系最為密切的學科,常言道“生化不分家”,化學是生物學的基礎,生物學是化學的延伸。兩門學科在環境保護、人體健康、醫學、農業生產、新材料和新能源等方面有很多交匯點。核酸的發現過程就是很好的例子。
瑞士青年米歇爾在德國時,在他工作的研究所的旁邊正好有一個外科診所,經常拋棄帶膿的手術繃帶。在普通人看來,這是繃帶又臟又令人惡心,但米歇爾卻把這些廢物全部收集起來,并十分謹慎地從繃帶上取下膿細胞。然后他用胃蛋白酶來分解這些膿細胞,結果發現胃蛋白酶雖能把細胞質中的蛋白質全部分解掉,可是對細胞核卻無能為力?;瘜W分析結果表明,細胞核主要是由一種含磷化合物所構成,米歇爾就把細胞核中這種含磷化合物起名為“核素”。后來人們才弄清楚,核素是一種酸性物質,因此又將其改名為“核酸”。德國著名化學家科賽爾小心地使核酸水解,得到了一些含氮化合物。他把這些含氮化合物叫做嘌呤和嘧啶。美國生物化學家列文又發現了核酸里由5個碳原子組成的五碳糖分子,明確地指出了核糖和脫氧核糖的差別,并把核酸分解成一些最基本的單位,即核苷酸,核苷酸按堿基、嘌呤或嘧啶、核糖或脫氧核糖、磷酸的順序連接而成。美國科學家查哥夫經過精密測定,確定核苷酸的排列非常復雜,而且腺嘌呤的摩爾數永遠等于胸腺嘧啶的摩爾數,鳥嘌呤的摩爾數永遠等于胞嘧啶的摩爾數。這些研究為后來dna雙螺旋模型的提出奠定了重要的基礎。
一些化學規律可以幫助我們理解高中生物中的許多問題。“相似相溶原理”是物質溶解的一般規律,在物質互溶的分析中占有重要的地位。在進行“細胞膜的功能”教學時,我們可以引導學生用“相似相溶原理”來分析脂溶性的物質如何成膜,細胞膜為什么不會被水溶解而保持相對穩定,為什么會被溶解脂類物質的溶劑溶解等知識。在此過程中,學生用化學知識解決了生物學的問題,對知識的理解更到位,對理科思想方法的一致性也有了更深的體會。這樣,在進行葉綠素提取實驗時,學生根據葉綠體色素是有機物這一知識點就會很快分析并選擇用有機溶劑作為提取液和分離液。
三、與物理的聯系
第二次世界大戰之后,物理學方法成為分子生物學研究的主要方法。物理技術,特別是射線晶體學技術、同位素示蹤技術、超速離心技術、密度梯度離心技術等為分子生物學的革命性發展作出了巨大貢獻。dna是遺傳物質、dna雙螺旋結構的發現、半保留復制的證明、遺傳密碼的破譯,以及其后的操縱子模型的發現等都歸功于這些方法和技術。德爾布呂克的噬菌體研究小組中的成員赫希和察斯用同位素示蹤技術和物理震蕩的方法證明dna而不是蛋白質是遺傳物質,x-射線衍射技術和同位素示蹤技術幫助雙螺旋結構的發現,麥塞爾遜和斯塔爾用氯化鹽密度梯度離心技術證明了dna的半保留復制,等等。
生物學中涉及的物理知識很廣泛,如顯微鏡原理(凸透鏡、凹透鏡、光的成像原理)、光的電磁說、射線的高能量、同位素示蹤、放射性衰變等。
例:同學們在做葉綠素提取分離實驗時發現色素提取液在對著光線看時呈綠色,在背著光線看時呈紅色,原因是什么?
分析:這個問題實際上是物理學問題。對著光源觀察葉綠素提取液時,我們看到的是葉綠素的吸收光譜。由于葉綠素提取液吸收的綠光部分最少,因此用肉眼觀察到的為綠色透射光紅光,藍紫光已被吸收。背光源觀察葉綠素提取液時,看到的是反射光——葉綠素分子受激發后所產生的發射光譜。當葉綠素分子吸收光子后,就由最穩定的、能量最低的基態提高到一個不穩定的、高能量的激發態。由于激發態不穩定,因此發射光波即為熒光,反射到人的眼睛里。由“光子說”可知,光是以光子的形式不連續傳播的,而波長與光子能量成反比。因此,反射出的光波波長比入射光波的波長長,故葉綠素提取液在背著光線看時呈紅色。
轉貼于
四、高中生物與自然學科交叉的種類
1.知識上的交叉
這是最明顯的一類交叉形式,特別是高中生物知識與物理、化學知識的交叉表現得更為明顯,也是目前大家最為關注的。物理和化學知識是我們理解生命現象的基礎。例如在光合作用過程中就涉及了光能或太陽能(物理現象)轉化為化學能(化學現象),然后貯存在生物體內又轉化為生物能(生物現象)的變化過程,中間有許多物質參與進行,并經歷了眾多化學變化,如卡爾文循環等。一切生命現象基本都與酶的活動有關,而酶一般都是蛋白質,它具有一般化學催化劑的共同特點,如只需少量即可改變化學反應的速度但不影響化學平衡的移動,而其本身的質和量并不發生改變。但酶還具有一般化學催化劑不具備的特點,如專一性等。在教學中教師如果能把酶與化學中的催化劑聯系起來對比講授,可以使學生溫故而知新,從而更快地建立新概念。高中生物教材中涉及的數學知識相對較少,主要表現在分析生物的遺傳現象時要用到一些簡單的概率知識,在教學過程中教師要結合學生的實際,引導學生進行正確的推算。
2.研究方法上的交叉
生物學同其他學科在一些研究方法上也有很多相似之處,特別是很多化學和物理的研究方法在生物學研究中被廣泛應用。但有一些交叉往往不易被發現和引起注意,如同位素示蹤法。同位素示蹤法是研究生物代謝最有效和最常用的方法,比如在研究光合作用的原理時,1939年美國科學家魯賓和卡門利用18■同位素示蹤法確定了氧氣來源于水,而卡爾文則利用14■同位素示蹤法探明了co■中的碳在光合作用過程中轉化成有機物中碳的途徑,即卡爾文循環。在物理學中也有類似的方法。我們把紅墨水滴入靜止的熱水和冷水中,觀察分子擴散與溫度的關系,把高錳酸鉀放入正在加熱的水中,觀察水的對流情況,在粒子物理探測中,云室、氣泡室都留下了粒子的蹤跡。這些示蹤方法都形象、直觀、及時地顯示出了物理過程。
模擬法也是一種研究生命起源過程的常用方法,這是由于很多時候研究對象不允許進行直接實驗,或者我們無法還原到當時的情境中,例如原始大氣的狀態。在高中物理實驗中,電場中等勢線的描繪就是利用的模擬法,用電流場來模擬靜電場。同時生命起源模擬實驗的設計和把實驗結果反推到生命起源過程,還要運用類比法和類比推理,化學元素氦的發現和物理學中光的波動說的提出也都巧妙地利用了類比法。
3.能力培養上的交叉
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關鍵詞 傳統文化 化學教育 高中化學教科書 新課程改革 能源視角 全球視角
《普通高中化學課程標準(實驗)》明確指出:化學教學應引導學生形成積極的情感態度和正確的價值觀,提高科學素養和人文素養,熱愛家鄉,熱愛祖國,樹立為中華民族復興、為人類文明和社會進步而努力學習化學的責任感和使命感。長期以來,自然學科一直被視為是西方學術的典范,在以往數理化的學科教學中,鮮見我國傳統文化元素的滲透。為此,一些教育專家也呼吁在化學教育教學中應該重視結合化學學科特點,適當融入中國傳統文化元素,以弘揚中華民族傳統文化、培養學生的國家認同感。為充分發揮傳統文化元素在化學教育教學中的功能與作用,需要進一步厘清傳統文化與當代化學教育的關系,有必要對化學教科書中的相關內容及其作用進行深入的剖析與研究。
1 傳統文化元素內涵的界定
“文化(Culture)”這一概念由英國文化學家愛德華·泰勒(Edward Taylor)1871年在《原始文化》(Original culture)一書中最早提出了狹義文化的經典學說,即文化包括知識(knowledge)、信仰(belief)、藝術(art)、道德(moral)、習俗(custom)、法律(1aw)以及自然人作為一名社會成員而獲得的習慣(habit)及能力(ability)在內的復雜綜合體(synthesis)。此后,不少哲學家、人類學家、語言學家、社會學家、歷史學家等一大批學者專家試圖從各自的學科領域來界定文化的內涵,不同學科領域對文化內涵也有著不同的界定。例如,哲學界認為文化從本質上說是哲學思想的表現形式;而存在主義則認為文化是對一個人或一群人的存在方式的描述。故而,迄今為止仍沒有一個統一公認的概念。收集統計有關“文化”的各種不同的概念有二百余種。
相關專家考證,“文化”是我國語言系統中古已有之的詞語。“文”的原義,是各色交錯的紋理;“化”是事物性質或形態的改變,又可引申為教行遷善之義。據《易·系辭下》稱:“物相雜,故日文?!薄抖Y記·樂記》載:“五色成文而不亂?!薄墩f文解字》載:“文”,錯畫也,象交叉?!盎保x為生成、改易、造化。“文”與“化”合并為“文化”二字聯用,較早出現于戰國末期儒生編輯的《易·賁卦·象傳》中。商務印書館增訂的《現代漢語詞典》給“文化”的釋義為:“人類在社會歷史發展過程中所創造的物質財富和精神財富的總和,特指精神財富,如文學、藝術、教育、科學等。”
現當代,我國也有不少學者研究文化的內涵,例如,龍應臺2005年10月在中國青年報撰文《文化是什么?》指出:“文化其實是道德、品位、智能積累的總和,它體現在人們如何對待他人、對待自己、如何對待所處的自然環境。學者王小波則認為,文化是一個社會中精神財富的積累,它借助物質媒介如藝術品、書籍等等流傳后世或向外圍世界傳播。企業文化學家秦在東教授指出“所謂文化是人們認識和把握世界的一種特殊方式,通俗地說,就是用文化的視角審視客觀世界,從知識角度和情感方向上進行整體的價值判斷,事實上就是人們對事物本身進行價值判斷時所蘊藏的道德精神、法律精神等方面的特別關注?!?/p>
筆者認為,文化是一種歷史現象或社會現象的客觀存在,是人類長期改造自然、改造社會所形成的歷史積淀物。具體而言,文化是指一個國家或地區具有鮮明民族特色的地理、歷史、文學藝術、風土人情、傳統習俗、生活習慣、行為方式、思維特點、情感態度以及價值觀念等等。而“傳統文化”通常是指民族文化發展中積淀的相對穩定的生存方式和生存樂趣,是主宰人們思想行為的習慣化的程式。
2 化學教科書中傳統文化元素的比較研究
選取使用范圍廣、代表性強的人教版、蘇教版和魯科版的高中化學教科書為樣本,通過對3個版本24冊教科書各個板塊內容的剖析,找出包涵我國傳統文化元素的文本材料,其中涉及范圍廣泛,有科技、經濟、政治、地理、歷史、建筑、文學、藝術、哲學和宗教等內容。
2.1 引入傳統文化元素內容的比較研究
3個不同版本的化學教科書在引入我國傳統文化元素的內容時,有著一些相同的特點:首先,編者們都注意把傳統文化元素與化學學科特點相結合,巧妙地融入到教科書中去。其次,都堅持正確導向,材料多選取我國傳統文化中的精華部分。再次,呈現方式多樣,有詩詞、成語、實物、圖畫等等。最后,編者們都注意選材的親生性,側重培養學生學習化學的興趣。
中華民族傳統文化歷史悠久、博大精深。①從選材的角度看,3個版本化學教科書都選取了我國曾取得輝煌成就的素材,如火藥、造紙等四大發明、侯氏制堿法、陶器、瓷器和青銅器等等。這些素材既可以作為化學知識、概念的佐證,又可以讓學習者了解中華民族古代科技發展的卓越成就,從而激起他們的民族自豪感與民族認同感。②從呈現方式上看,都巧妙地將精美的傳統語言文字融入化學學科中,有韻美的詩詞文章,也有生動、平實、樸素的農諺俗語,如“按圖索驥”、“杞人憂天”、“生于憂患,死于安樂”、“糞和肥,肥料飛”、“萬物土中生”、“雷雨發莊稼”、“何其相似乃爾”等等。這種極富民族特色的表述方式與當今化學理論在教科書中和諧共鳴,能夠很大程度上調動學習者學習化學的熱情,幫助他們理解化學情境。③從呈現欄目上看,3個版本化學教科書呈現傳統文化元素的欄目可謂是豐富多彩。有“引言”、“正文”、“插圖”、“尾注”、“聯想·質疑”、“資料在線”、“交流·研討”、“生活指南”、“動手空間”、“學以致用”、“化學史話”、“資料卡”、“問題解決”、“練習與實踐”、“你知道嗎”、“科學探究”、“科學視野”、“學與問”、“習題”等等。形式多樣的呈現欄目,可以使學習者多層次、多角度、全方位地沐浴在傳統文化的氛圍之中,感受傳統文化的精妙之美。
3個版本的化學教科書在引入傳統文化元素的內容時既有共同特征,又各有所長。因此,選取3個版本的《化學與生活》進行比較研究,具體如表1所示。
由表1不難看出:人教版化學教科書,在引入傳統文化元素時多以俗語、名言、古文典籍的形式引入,我國傳統文化的經典、凝練、深刻,展現得淋漓盡致;蘇教版化學教科書在引入傳統文化元素時則較多地使用精美的圖片,更側重于傳統文化與現代生活的完美結合;魯科版化學教科書在引入傳統文化元素時則較多地使用與老百姓日常生活息息相關的素材,平實、實用、親民,學習者能夠切身地感受到傳統文化的博大與魅力。
2.2 引入傳統文化元素數量的比較研究
3個版本的化學教科書各有8冊,它們分別是《化學(必修1)》、《化學(必修2)》、《化學與生活》、《化學與技術》、《物質結構與性質》、《化學反應原理》、《有機化學基礎》和《實驗化學》。按照不同版本、不同模塊對其進行分類統計,結果如表2所示。
由表2可以看出魯科版教科書中涉及中國傳統文化元素的內容總數最多,達一百多處。從不同模塊來看,各版本化學教科書中涉及傳統文化元素的內容最多的模塊都主要集中在化學(必修1)、化學(必修2)、化學與生活、化學與技術4個模塊,所占的比例合計高達80%左右。而這4個模塊中化學與生活模塊所占的比例最高。就單個模塊來看,涉及傳統文化元素內容最多的是魯科版的《化學與生活》,高達34處,所占比例為33.3%,最少的是魯科版的《物質結構與性質》,僅有1處(是第97頁利用AFM技術“刻”的孟浩然唐詩春曉),所占比例僅為0.98%。
2.3 引入傳統文化元素的分類比較研究
借鑒有關領域的相關研究,將傳統文化元素劃分為5個部分,它們分別是:①傳統思想(思想、意識形態、價值觀等);②傳統習俗(婚喪嫁娶、節日慶典等);③傳統生活(衣食住行、日常用具等);④提出藝術(詩詞、書法、繪畫、音樂等);⑤文化遺產(傳統技術、遺物、遺跡等)_3]。以此為據,對3個版本24冊教科書的內容進行分類統計分析,結果如圖1所示(從左至右分別為傳統思想、傳統生活、傳統藝術、文化遺產)。
由圖1不難發現:在傳統文化元素劃分的5個領域內,3個版本化學教科書中引入內容最多的是文化遺產與傳統生活,合計總數分別為人教版84處、蘇教版88處、魯科版95處,所占比例分別為93.33%、93.62%、93.14%。涉及傳統思想與傳統藝術的部分較少,合計起來都只有幾處,而傳統習俗的部分都是空缺的。文化遺產與傳統生活受到編者們的普遍重視,主要因為這2個領域與化學學科聯系較為緊密,涉及或運用化學知識的部分較多,同時也有編者們所堅持的傳統觀的原因。整體上,化學教科書引入傳統文化元素的領域反映了編者們始終堅持一種動態發展的傳統觀,秉持了褒揚性為主兼顧批判性繼承的敘述原則。
3 傳統文化元素的化學教育價值分析
化學教育作為科學教育的重要組成部分,在新世紀的化學課程改革中應重視與人文教育相結合,以人為本;以學習者的發展為宗旨,要從化學不僅是一門有特定研究對象的科學知識而且是一種人類文化的角度去理解化學學科,把化學知識作為新世紀的公民所必須的科學素養來掌握;并使學習者正確認識應用化學研究成果的利與弊,從文明、道德、倫理、法律的角度對化學品及技術的消費進行反思。這樣就可以使化學科學的發展達到與人的發展、與自然的發展的和諧統一,完整地體現化學教育的真諦。
傳統文化是我國人民長期創造活動的結晶,它反映著人們當下的精神狀況、價值取向,人們既是傳統文化的締造者,又是傳統文化的締造物。傳統文化的特征是一個國家和民族最本質的特征,認識、尊重和發展傳統文化其實就是認識、尊重和發展人們自身。傳統文化具有特殊的戰略價值,人們要善于從戰略的高度來審視和利用傳統文化的價值,避免犯歷史性的錯誤。
3.1 從繼承視角和發展視角認識傳統文化對化學教育的社會價值
美國著名核化學家西博格(Seaborg,GlennTheodore)教授曾說過,化學——人類進步的關鍵。恩格斯也曾指出,發現摩擦生火的意義超過發明蒸汽機,他甚至把這種發現看作人類歷史的開端?!肚f子·外物篇》記載“木與木相摩則燃”;《韓非子·五蠹》記載“民食果蔬,蚌蛤,腥臊惡臭,而傷腹胃,民多疾?。挥惺ト俗縻@燧取火以化,而民悅之。”從化學熱力學的角度講,摩擦生火就是將機械能轉化為熱能?;鹗侨祟惔蜷_化學大門的第一把鑰匙,從此人類開始了利用化學促進自身社會發展的步伐。化肥的生產和使用,解決了地球上幾十億人的吃飯問題;化學醫藥的發展延長了全人類人均二十多年壽命……從某種意義上講,一部化學的發展史,就是一部人類社會的發展史。
3.2 從歷史視角和能源視角認識傳統文化對化學教育的學術價值
火不僅是人類打開化學大門的第一把鑰匙,也開啟了人類利用能源的第一步。煤、石油、天然氣是當今世界最重要的三大化石燃料,我國早在明朝的《天工開物·井鹽》里就有記載“西川有火井,事奇甚,……只見火意烘烘,水即滾沸?!被瘜W不僅推動了人類社會歷史與現代的進步,它也是人類未來能源危機解決的良藥。
東西方傳統文化有著巨大差異,從近代以來中國在自然科學方面被西方超越。長期以來,中國傳統文化對于自然科學是阻礙還是促進,成為眾多學者爭論的焦點。然而,李約瑟(Needham)的研究表明:現代世界賴以建立的發現或發明,大約有一半以上源于中國。如土壤化學的開創、造紙火藥的發明、陶器瓷器的制作工藝、青銅器的制作、鐵犁鏵的鍛鑄等等,中國總是世界第一。以上事實說明,我國傳統文化的精華部分不但不是現代自然科學技術的阻力,相反,可以成為其繁榮的基礎。研究表明,在化學教學中相應地融入我國傳統文化元素,是有利于學習者理解化學技術前沿問題的,也有利于繁榮傳統文化,有利于繼承發展傳統文化中的可貴的文化自覺。
3.3 從多元視角和全球視角認識傳統文化對化學教育的文化價值
化學是植根于文化之中的,化學的發展離不開文化的繁榮。研究化學和化學教育的多元文化是人類文化學的一個研究領域,多元文化學認為,文化因素是化學和化學教育發展中的重要一環,強調化學理論與技術都是一種文化產品?;瘜W教科書是人類科技文明的載體,化學教學承擔著向新一代傳遞人類文明的重任。傳統文化是國人過往共同生活的經驗,是長期比較選擇后普遍認為合理可接受的內容,傳統文化是化學課堂教學中師生間有效溝通的中介,它能夠消融師生間的隔閡、促進生生間的團結協作。而將多種文化元素整合進化學課程中,可以增強學生的自信,并幫助他們更有效地應對未來多元文化的社會環境。后現代主義課程觀的代表人物小威廉姆·E.多爾(William E.Dole)曾激烈地批評過單純地只強調“學科教育”,他倡導的是一種多元文化背景下蘊涵傳統文化元素的“學科教育”,也就是一種所謂的“源于某個區域但又聯系全球的文化感”。大衛·尼爾森(David Nelson)等人也曾倡導過在學科教學中進行傳統文化教育時,應該尊重所有人種的多元文化。因此,在進行傳統文化教育時,既要反對妄自菲薄的民族文化虛無主義,又要警惕夜郎自大的狹隘民族主義。
3.4 從生命視角和環保視角認識傳統文化對化學教育的學生生命發展價值
綠色化學的起源范文6
關鍵詞:實驗教學 關懷 生命
縱觀化學科學發展的歷史,幾乎每一項科學發現都離不開化學實驗,化學實驗是化學科學賴以產生和發展的基礎。除了科學研究中離不開化學實驗以外,在化學教學中同樣也需要化學實驗。時至今日,雖然受到片面追求升學率的影響,在我國一些學校的化學教學中甚至出現了用“黑板實驗”“講實驗”代替“做實驗”等現象,但化學實驗作為化學課程教與學的重要內容和方式方法,“對于提高化學教學質量,全面落實培養科學素養的目標,仍具有其他化學教學內容和形式所不能代替的特殊作用”[1]。而且實驗教學中體現出的人文精神以及對生命的關懷也是不可忽視的?!镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準》確定的課程概念之一就是“在人類文化背景下構建高中化學課程體系,充分體現化學課程的人文內涵,發揮化學課程對培養學生人文精神的積極作為。”
科學和人文等各種文化現象原本共同產生于人類的生產勞動,互通互動,互補創新,科學求“真”、人文求“善”,一起推動人類社會的不斷進步。教育的根本目的是育人,從某種意義上看,良好科學素養和人文素養就是全面發展的人的素養。課程中有不少“主題”的名稱就具有非常濃厚的人文色彩,體現著生命的靈動。如化學與環境保護、化學與可持續發展、化學與生活、化學與健康、生命中的材料、化學與資源開發利用、研究物質結構的價值等。在每一“主題”的內容目標中也都包含有人文文化的學習要求。
一、解讀生命,感悟教學中生命的氣息
(一)生命的解讀
生命是我們所熟悉的,我們每個人的生命都是寓于自身,每時每刻都感受著生命的律動。我們對生命又是陌生的,我們說不清究竟什么是生命,說不清生命的神秘與奧妙。也許人一出世那聲響亮的啼聲,告訴了生命無奈的開端,也預知了生命的坎坷,多少無奈的生命,流淌著奔騰的熱血,混在花俏的世俗,短短的數十年光陰,留下的是什么,失落的又是什么?可能骸骨埋冢才是生命的解脫。有一句名言:“人從一生下來到死去,這中間的過程,就叫幸福?!笔堑?,生命只是一個過程,在這個過程中,有鮮花和掌聲,也有荊棘和淚水,有歡樂,也有痛苦,而我們為了追求那醇美如酒的歡樂,就必須忍受那酸澀如醋的痛苦。而生命的意義也就在無盡的追求之中了,在追求中創新,在追求中超越,最終給了生命一個最美的詮釋。
“生命可以被定義為是一件僥幸做成的藝術品,而理論生物學則要探索它是如何做成的。”在如何做成這一問題上,機械論和活力論有不同的回答,前者拘泥于簡單還原觀點,后者乞求于非科學的神秘因素[2]。
機械論生命觀與活力論生命觀是對生命現象做出的兩種不同的解釋,兩種生命觀的激烈論爭一直持續到20世紀上半葉。貝塔朗菲①認為,機械論生命觀主要表現為“分析與累加”的觀點、“機械理論”的觀點、“反映理論”的觀點。其特征是:把有機體分析為許多基本單位,再通過將這些基本單位累加的方式解釋有機體的性質;把生命過程的有序基礎視為預先建立好的機械式的固定結構;把有機體看作本質上是被動的系統,只是當它受到外界刺激才做出反映,否則就是靜止的。活力論是由于機械論未能解釋生命的主要特征而出現的另一種極端思想,但它本質上仍把活機體看作各個部分的總和,看作機器式的結構,設想它們是由靈魂似的操縱者控制的,從而對生命現象的解釋同樣陷入困 境[3]。
柏格森②對生命及其進化賦予了極大的關注,他的觀點和論著充滿了對生命意識的內在世界的猜測性的描寫,他以思想的高度清晰、激情與優美的表達成為20世紀生命哲學的杰出代表。
柏格森生命哲學的基本思想是:深層意識綿延是生命的本質,真正的實在乃神秘的生命之流,科學與理性無法把握實在,唯有直覺才能體驗。他指出機械論生命觀對生命的理解是機械的、線性的、確定的,忽視了活生生的生命及其進化中所體現出的新奇性、創造性與主動性。生命在柏格森的眼里首先具有世界觀的一面,生命代表了一種信念,那就是變化是某種能對生命感覺產生積極影響的東西。柏格森的生命哲學以這種對生命的觀念之理解橫掃了機械的生命觀死氣沉沉的局面,以生命之創造、主動、沖動沖決機械論生命觀把生命進化、發展歸結于對外界環境的被動適應與淘汰的觀點
雅克·莫諾③對活力論和萬物有靈的生命觀提出了嚴厲的質疑和批評。他在《偶然性和必然性 ──論現代生物學的自然哲學》一書中開宗明義地提出了生命體的三個本質特征:繁殖的不變性、行為的目的性及形態結構發生的自主性,三個特征的有機結合,只有在生命體身上才得到完美的體現。
他認為活力論的生命觀以犧牲生命體的不變性來保證其目的性,萬物有靈論的生命觀認為生命體內部具有一種神秘的、自發的,充滿生機的力,由于這種力的引導,生命體的進化就暗含了一種必然性。而莫諾則堅持不變性必然先于目的性,將目的性置于不變性之下,他的建立在偶然性基礎上的生命的自然哲學觀就是在這以基本前提下而展開的。
生命世界究竟是偶然性還是必然性占主導地位,顯然,這不是一個科學所能完全解決的問題,它更多的是一個關于生命的自然哲學層次的信仰問題。所以,我們無須為莫諾的這一立足于偶然性立場上的生命的自然哲學觀做出什么辯護或指責。重要的是,莫諾將生命進化在本質上看成是一個不可預測的偶然性事件,這一思想為我們提供了一種把握生命世界的別樣的視角,為我們帶來了一股新奇、清新的生命智慧之風,激發、蕩漾了我們長久以來的思維習慣。
(二)生命與教學的關系
生命,作為認識的客體,是自然界的一種客觀存在,與一切客觀存在一樣,是自然矛盾運動的產物,即“我”從自然中來;同時,生命作為認識的主體,是生活在各自不同的主觀世界里(客觀自然界部分對主體的映射),不自然地受到真實世界的約束而運動的“我”[4]。
教學是與人類相始終的一種生命活動。所以教學與生命的關系不是外加的、附合的而是內在的、本質的。正是因為教學與人類的相依相伴才創造出地球上無數美妙的樂章,無數動人的詩篇,無數生命的奇跡。人類的生命正是通過教育的重構才不斷遠離動物界,在社會進化的軌道上越走越遠,并不斷實現自身生命的超越。
當人類的腳步邁進21世紀后,教育家教學工作者們在歷史的回望與前瞻中發現,教學問題從根本上發生了一些變化。我國的教學理論是從前蘇聯教育家凱洛夫的教學理論為指導而形成的,經過半個世紀的實踐形成我們今天具有一種超常的穩定性的教學形態,即以教師為主體,以學科教材知識為中心的課堂教學形態。這種教學理論和實踐是建立在功利主義、主觀主義的教育觀之上的,是在工具性、唯理性的教育觀念的框架內對教學的理解。面對現代科學技術的迅猛發展,面對知識經濟浪潮的波濤洶涌,現代教育以功利主義的視野和主客二分的思維方式審視現代教學,認為教學就是為了讓學生掌握更多的知識以不斷提高自身更大地征服自然的能力,謀求自身的福利。這就意味著教學的重心或是著眼點放在了學生知識、技能的累積和認識能力的提高上,意味著教學成了一個有用知識的“授—受”的過程和活動,意味著忽視了教學中回歸生命的真正價值取向。因此可以說,這種對現代教學的理解,“與其說它是教學本質的揭示,不如說是現代功利教育對教學的要求的表達”[5]。這不是教學的應有之意,不是好的教學。
那么,何為好的教學呢?好的教學是在好的教育之教育觀的基礎上建構起來的。我們認為,關注人的生命完整、自由的成長與發展的教育是好的教學,是現代教育的應有之意與敞亮?!敖逃科鋵嵸|是一種生命與生命的相互對接與交融,也是生命與生命之間的相互攝養。這種生命間的對接、攝養、交融,也是人的生命之本性。只有人,其生命才有可能以負載他的生物學的生命體中逸出,去與其他人的生命相交會,走向他人,走向社會,走向文化,從而使個體生命得以跨越有限而融合于無限,寄寓于永恒。教育絕不是簡單的知識和技能的移植,知識與技能只有當它們凝聚為生命的智慧時,才有可能進入生命交流與融合的渠道。教育的真諦與要義就在于使人獲得屬于人的生命,去取得人的身份和資格,它要使人成為人”[6]。
教學無他,乃一種師生之間、生生之間、師生與類生命之間的生命交融與共契。我國著名教育家張楚廷教授對生命有一段十分精彩的表述:“真是生命之本,善是生命樹上的花朵,美是生命屋脊上的太陽。任何一個可以永世流傳于人間的文本,大約都閃爍著真善美的光芒,而未來的傳世之作亦將是真善美的文本。這是人間的永恒主題,這是開不敗的鮮花,奏不完的樂曲,吟不盡的詩篇”[7]。我們的教育,我們的教學就是要讓學生體現出應有的生命之本,采擷生命樹上的花朵,享受生命屋脊上的太陽。讓教學在“你中有我,我中有你”的生命擁抱中實現生命完整、自由地成長與發展,師生的生命活力與價值得以充分的張揚和體現。
二、改善教學環境,體現實驗室的生命韻味
隨著教學改革的進展,教學理念的更新,實驗教學作為教學的基本形式之一,肩負著培養學生基本技能、提高探究能力和體驗生命關懷的任務。因此,營造實驗室良好的教學環境至關重要。
實驗室環境建設要堅持以人為本的思想。馬克思說過:“既然人的性格是由環境造成的,那么就必須使環境成為合乎人性的環境?!苯逃母灸康脑谟谂囵B人、塑造人。實驗室建設要改變過去重技能培養、輕素質培養的傳統。要確立以人為本的思想,要從人(學生、教師、科研人員)是實驗室的主體,實驗室是人活動的舞臺這以觀點出發,精心設計,合理規劃[8]。
(一)改變實驗室桌位設計
當前,大多數學校的實驗室設計,是教室的翻版。學生按照教室的座位順序一律面向講臺,與教師的講授為主相適應。而學生實驗是活動,多數是小組形式的活動,這種刻板的桌位安排難以適應實驗活動的開展。
為了適應教學和學生需要,我們可以把實驗室分為展示指導區、小組實驗區和自由探索區。展示指導區設在講臺,供教師和學生“小老師”示范、演示,對學生實驗起指導作用;小組活動區把四張或六張實驗臺并在一起,根據班額的不同,6~10名學生編為一組,是主實驗區;在實驗室后方留出四張左右實驗臺作為自由探究區,供那些學有余力的同學進一步探究使用,教師可適當進行引導和講解,提高學生探索的興趣。
如此安排,不僅為培養學生實驗技能提供良好的環境,而且創造性和人性化的完成教學任務,充分體現生命關懷。
(二)充分利用實驗室空間
一般的實驗室都比較雜亂、單調,缺少“暖”色。對此我們可以根據實驗室布局,合理擺放儀器、試劑等,做到各物有所處。還可以利用室內及走廊墻壁,掛一幅圖畫、一方窗簾,窗臺擺放幾盆鮮花,既體現實驗室的整潔,突出了實驗室的文化、藝術氛圍,也通過文化布設所形成的氣氛,對學生進行潛移默化的、更有感染性的教育。優美、整潔的環境,使學生能夠規范自己的行為,并保持積極向上的情緒,以充沛精力完成實驗,實驗效果大大增強,同時也給實驗室的管理帶來極大益處。使實驗室達到了既服務于人,“關懷”人,又規范人、激勵人、表現人的境界。
(三)改善實驗室環境污染
實驗室環境狀況是實驗室功能能否充分發揮的重要保證,它關系到學生、教師以及工作人員和周圍群體的生命安全和健康[9]。
其中化學實驗室通風最為重要,實驗過程中產生的一些有害氣體被人吸入體內,易使人中毒或損害健康。要解決這一難題,要在房屋選址和結構上考慮。實驗樓不建在靠近居民區的地方,不必與其他實驗樓對稱混建,朝向要考慮到當地一年四季風向多的一面。房屋結構上采用條式,單面外走廊。這樣風能穿室而過,室內氣體能迅速吹出,無風時室內氣體對流也能很快散出室外[10]。
其次,實驗室使用化學試劑、藥品很多,有許多為易燃易爆物品,這就要求實驗室管理人員和教師分類擺放,并注明試劑名稱,實驗樓最好都安裝阻火層,防止火焰竄入上層。還有在試劑的用量上嚴格規范,在實驗允許的條件下適當減少用量,以減輕污水的排放,有條件的學??梢詫ξ鬯幚砗笤倥欧?。
良好的實驗室環境是學生生命健康成長的保證,對學生良好習慣的養成和環保意識的培養起著潛移默化的作用,同時,實驗室的環境也在很大程度上影響著實驗教學的效果。
三、改進教學方式,創建實驗教學的生命氛圍
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,化學實驗既是中學化學教學的重要內容,又是最常用最有效的教學方式,也是學生學習化學的有效方式?;瘜W實驗及實驗教學之所以顯得特別重要,從認知心理學的角度看,是因為實驗的過程符合學生認識世界、認識物質的認知規律,實驗過程中的許多因素可刺激學生去發現新知識;從實驗與其他內容的橫向聯系上看,化學實驗是學生形成概念、認識并理解化學原理的依據,是掌握化學學習方法的重要方式;從教學的生命屬性看,化學教學體現著生命的完整和諧,是生命的生成,是生命的互動,是生命的超越。實驗教學應以提高人的生命質量,體驗人的生命價值為其終極意義,必須回歸生命。
那么,如何開展化學教學才能發揮它的多重功能,捍衛它的重要意義呢?
(一)創設質疑的實驗氛圍
明代學者陳獻章說過:“疑者,覺悟之機也,大疑則大悟,小疑則小悟,不疑則不悟?!痹诮虒W上要引導學生在學習新知識的同時,設置一定的情景,激勵學生大膽質疑,勇于探索,同時教師要耐心地聽取學生的質疑,及時地釋疑,形成學生有疑便質,教師有疑便釋的生命氛圍[11]。
例如,在教學鈉的性質時,教師指導學生自己動手實驗,探索鈉的性質有哪些?在此基礎上教師提問,把一小塊鈉放在CuSO4溶液中,含有什么現象,發生什么反應?一名學生主動回答:“有紅色物質生成,因為Na將CuSO4溶液中的Cu2+還原為Cu?!苯處煵⒉蛔鞔?,而是請這位同學演示了該實驗,當學生清楚地看到Na放在CuSO4溶液中有藍色沉淀CuSO4和少量黑色沉淀CuO生成而無紅色Cu生成時感到很驚訝,于是在師生共同討論下,終于弄清楚該反應的原理,加深了對鈉的性質的理解。
由此看出,好奇好問是學生的天性,是學生求知欲的表現。教師要善于利用學生這種生命的天性,努力運用質疑方法在教學中關懷學生,讓學生在疑問中學習,在探索中釋疑。
轉貼于 (二)運用發現法教學
著名教育心理學家布魯納在談到怎樣教時,有這樣一個觀點:教學時首先應培養學生的興趣,其次是要引導學生用發現法學習。他又說:發現不僅限于尋找人類尚未知曉的事物,確切地說它包括用自己的頭腦親自獲取知識的一切方法。
布魯納在這里實質上是提出一個問題:我們的教學究竟是把現成的結論通過講解放在學生面前讓他們去記呢?還是通過引導、啟發讓學生從已知的材料中概括出應有的規律來,從而獲取知識、發展才智呢?顯然,布魯納提出發現法的本意是后者而不是前者。在實際教學中,為了趕進度、得結果,使得講解及驗證性實驗多于探索性實驗,遠觀的演示實驗多于邊講邊做及親自動手的學生實驗,結果造成學生對相關化學知識學習只知其然,而不知其所以然,知識掌握的層次較低,而且忽視實驗教學的生命屬性。
布魯納的教育思想啟發我們處理化學實驗教學時不是直接給結論,而是先引導學生觀察,再提出問題,獨立思考或小組討論后解決問題,最后概括得出結論。
例如,高一化學講解鈉與水反應現象及該現象的本質時,教師就可以讓學生先從“浮、游、熔、響、紅”現象思考,共同討論,最后得出鈉的性質。如果教師做完實驗就提問:鈉與水的反應表現出鈉的哪些性質?相信學生立即回答這個問題,肯定有困難。
在用發現法進行實驗教學過程中,可以通過巧妙設置問題,層層引導解疑,最后得出所要結論。這種教學方法從對學生的生命關懷出發,既活躍了學生的思維,又鼓勵了學生學習化學的積極性。
(三)增添實驗教學前的趣味性
興趣是學生最好的老師,而且興趣也是生命完整的重要組成部分。在課堂上穿插或課外活動增加一些化學趣味實驗,能激發學生學習化學的積極性,使學生從題海中走出來,去感受五彩繽紛、變幻莫測的神奇化學世界。在充滿激情狀態下,讓學生享受探究未知化學世界的快樂[12]。
教師在開始實驗教學前可以用一個簡單的趣味實驗引發學生的學習興趣。例如:魔棒點火。取少量研磨的KMnO4粉末,放入蒸發皿中,再加入少量的濃硫酸,混合均勻,用玻璃棒蘸上藥品,去和酒精燈芯接觸,燈芯立即燃燒起來。利用這一小實驗可以引導學生了解實驗的原理,提高學生的興趣,為后面的實驗教學得以高質量完成提供幫助,更重要的是它體現了生命的完整和諧。類似于此趣味實驗的實驗很多,比如:神蠟自燃、水面鞭炮、火龍寫字、密寫墨水等等。
(四)體驗實驗教學的自由與自主
體驗教學是關懷生命的教學,但體驗教學實現對學生生命的關懷不是無條件的,體驗教學開展的前提是需要教與學的自由與自主來保障的。那么教學作為學生生活的一種最重要的內容和方式,也理應視學生的自由與自主為教學的根本前途。
在化學實驗教學中也要重溫自由的空間,對學生而言,教學中學生的最大自由就是生命獲得完整地成長與發展的自由,教學必須保證學生的這一最大的自由,促進學生這一自由的實現。那么如何在化學教學中真正落實教學自由呢?
例如在學習苯酚時,可以讓學生通過實驗探究來比較苯酚分子與乙醇分子里羥基上氫原子的活潑性。學生根據已有的乙醇知識──通過金屬鈉分別跟乙醇和水的反應的實驗得出鈉跟乙醇的反應不如跟水的反應劇烈,即水分子中的氫原子比乙醇分子中羥基上的氫原子活潑。所以,在解答這一問題時,不少學生都會將鈉投入乙醇和苯酚水溶液中進行比較。而這樣做真的能比較嗎?這時候教師可以提醒同學:苯酚溶液中有水。學生馬上意識到鈉會與水反應,此方案不可行。但苯酚在常溫下是固體,與鈉不易反應,怎么辦?此時有些同學就可能會想到,只要將苯酚變為液體即可。這樣小組立即展開充分的討論,提出一個又一個方案進行實驗。直到得出“苯酚分子中羥基上的氫原子比乙醇分子中羥基上的氫原子更活潑”這一結論為止[13]。
不僅化學實驗教學要做到如此,所有的教學及其改革都必須以學生的自由與自主為邏輯前提和起點,取消教學中對學生的各種有形的與無形的不必要的束縛,走出劃一式、克隆式的教學訓練,還學生以自由的時空,使他們有更多的暢想、創造、追求超越的精神與力量的自由,唯有如此,教學才能真正成為引導學生養成自主與反思、批評與創新品質的動力,才能促進學生生命完整地、自由地成長與發展。
四、改進教學內容,表現實驗教學的生命內涵
目前的化學實驗在內容的選擇、設計和呈現上,都發現了較大的變化,表現出了許多新的特點,體現當前教育以人為本,關懷生命的內涵。
(一)化學實驗的綠色化
現行的初、高中教材大約有60%的知識是通過實驗引入的。但是,在化學實驗中,卻較少地體現綠色化學的內容,而僅在CO還原CuO、Fe2O3的實驗中采用燃燒的方法除去有毒氣體CO;在制取Cl2的實驗中用堿液吸收尾氣,效果也不甚理想?,F行教材中的實驗設計都重視操作方便、裝備簡單、現象明顯,卻很少顧及環境污染問題,更談不上對實驗進行綠色設計。
因此,教師在進行實驗教學時,要在原有的實驗內容上加以改進,使某些有害的物質轉化為無害的物質,甚至是有益的物質。
例如,實驗室制CHCH,教材上選用CaC2與飽和食鹽水反應,其反應速度難控制,且有pH3和AsH3等有毒氣體產生,污染了環境?,F可采用16%的NaOH溶液代替飽和食鹽水,一次性投入反應器就能達到滿意的效果,且無pH3、AsH3逸出。
同時,在新版初中化學教材中制氧氣實驗,反應原料已由H2O2取代了KClO3,克服了KClO3分解有少量Cl2產生的缺點,這是綠色化設計得以應用的良好體現。
如果說人類在工業時代的宣言是:“給我一個支點,我就能撬動地球”,以征服自然、改造自然為驕傲;那么,現代人所渴望的宣言是:“給我一把種子,我就能染綠地球”,以回歸自然、與自然和諧相處為己任,充分展現生命的自然之美。我們期待著通過綠色化學課程所播下的綠色文明的種子能開出燦爛的生命之花。
(二)化學實驗的生活化
將“面向全體學生的化學”、“面向公民的化學”這一理念落實到化學教學中,就要求化學教學要貼近生活、貼近社會,使學生學習“有用的化學”[14]。
作為化學教學內容重要組成部分的化學實驗,尤其要注意聯系學生的生活實際和社會實際。這一方面可以提高學生的科學興趣,使學生感到化學就在自己的身邊,身邊無處無化學;另一方面也可使學生在知道和理解化學知識的基礎上,能清楚所學的知識能用于做什么和怎么做。
1.選取學生身邊的化學物質作為實驗藥品
以學生身邊常見的化學物質作為實驗藥品,可以使學生有一種親切感,感到化學并不神秘,就在我們身邊,這有利于調動學生的學習積極性和激發他們進行實驗探究的興趣。例如,“灼燒葡萄糖、砂糖和面粉”,“蛋殼的性質實驗”,“肥皂水、石灰水、食鹽水、蔗糖水的酸堿性實驗”,“實驗探究:溫度對加酶洗衣粉的洗滌效果的影響”等。
2.選取生活和社會中的化學現象作為實驗內容
日常生活和社會生活中的很多化學現象都可以作為化學實驗內容選取的素材,這些素材學生熟悉,內容豐富,易于選取。以這些素材為實驗內容,對于激發學生注意身邊的化學現象、解釋身邊的化學現象,利用身邊的化學現象,更好地學以致用,具有重要作用。
例如,“鐵釘銹蝕實驗”,“氫氣流吹肥皂泡實驗”,“雞蛋白性質實驗”,“鮮果中維生素C的還原性實驗”,“自制肥皂與肥皂的洗滌作用”等。
3.選取與化學有關的社會問題作為實驗內容
化學在給人類帶來巨大福祉的同時,也出現了很多與化學有關的社會問題。這些問題關乎每一個社會成員,當然也應當是作為未來社會公民的學生所關注的內容。因此,選取這些問題為實驗內容,對于學生形成從化學的視角來解釋和解決現實中的與化學有關的生活和社會問題,具有重要作用。
例如,“硫在空氣中和氧氣中燃燒及形成酸雨的實驗”,“污水凈化實驗”,“小組協作完成當地土壤酸堿性測定的實驗,提出土壤改良的建議或適宜的種植方案”,“比色法測定動物血液或抗貧血藥物(或補血劑)中鐵的含量”的實驗等。
生活化的化學實驗教學考慮到了學生學習化學的感受,從學生的角度重審實驗內容的安排,對學生生命的關懷不言而喻,也給化學實驗開辟了一片嶄新的天地。
注釋:
① 洛德維?!ゑT·貝塔朗菲(Luduig Von Bertalanffy). 加拿大籍奧地利理論生物學家,一般系統論的創始人。
② 柏格森(Henri.Bergson,1859-1941). 法國哲學家,現代重要的生命哲學的代表。
③ 雅克·莫諾(Jacques Morod). 20世紀著名的分子生物學家。
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