淺談中學(xué)化學(xué)教學(xué)中正確學(xué)科觀念的樹立

陳龍文 戴嫻靜

摘要：作者充分認(rèn)識(shí)到化學(xué)作為中心交叉學(xué)科的重要作用，論述了在當(dāng)今中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，如何有效滲透正確的化學(xué)學(xué)科觀念，結(jié)合化學(xué)在人類社會(huì)文明發(fā)展中的積極推動(dòng)作用，減少人類社會(huì)因?yàn)椴荒苷_使用化學(xué)知識(shí)帶來的災(zāi)難性后果而形成的“恐懼心理”，改變傳統(tǒng)化學(xué)的負(fù)強(qiáng)化教學(xué)，是當(dāng)前化學(xué)教育教學(xué)中的難題。文章就此提出一些建設(shè)性的建議。

關(guān)鍵詞：化學(xué)學(xué)科觀;交叉學(xué)科;強(qiáng)化理論

文章編號(hào)：1008-0546（2020）02-0075-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.023

諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者H.W.Kroto認(rèn)為：21世紀(jì)的生命科學(xué)離不開化學(xué)學(xué)科。由于信息科學(xué)的發(fā)展，讓化學(xué)成為新興交叉學(xué)科的中心。化學(xué)滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們文化生活的改善的方方面面，今天的高新尖端技術(shù)、各種支柱產(chǎn)業(yè)、物質(zhì)文明、生活休閑、醫(yī)療保健等，無不都與化學(xué)科學(xué)的深刻發(fā)展密切相關(guān)。因此，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，不斷滲透正確的化學(xué)學(xué)科觀念就顯得尤為重要。如何在初高中化學(xué)教學(xué)中，有效滲透正確的化學(xué)學(xué)科觀念，這是擺在當(dāng)前化學(xué)教學(xué)首當(dāng)其中的教學(xué)難題。

一、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的“負(fù)強(qiáng)化”化學(xué)學(xué)科觀現(xiàn)狀

斯金納認(rèn)為，人的現(xiàn)行行為，大部分都是先前行為的后果，而這種后果對(duì)先前行為來說，恰恰起到激勵(lì)作用，這就是強(qiáng)化的作用。后果不同，強(qiáng)化的性質(zhì)也不同，為了增強(qiáng)人們行為的安全與環(huán)保意識(shí)而通過厭惡刺激的排除來進(jìn)行，這就是負(fù)強(qiáng)化。由于受到現(xiàn)實(shí)生活中媒體廣泛報(bào)道的環(huán)境污染問題和食品安全問題等與化學(xué)化工有關(guān)的惡性事件的影響，人們往往會(huì)過于強(qiáng)調(diào)并放大化學(xué)的“負(fù)面”作用。同時(shí)在教學(xué)中教師在講解如與環(huán)保有關(guān)的"7-業(yè)三廢”排放、酸雨的形成、人類生活產(chǎn)生的廢物對(duì)環(huán)境的污染等;與安全有關(guān)的藥品的毒性、腐蝕性，實(shí)驗(yàn)過程中的安全操作（例如濃硫酸的稀釋）等;通過此類厭惡刺激的“負(fù)強(qiáng)化”來增加學(xué)生的環(huán)保和安全意識(shí)。如此做法，學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和安全意識(shí)雖然得到提高，但是化學(xué)科學(xué)的形象在其心中成為了負(fù)面的、消極的，甚至覺得化學(xué)工業(yè)的發(fā)展就是造成環(huán)境問題的罪魁禍?zhǔn)住＝Y(jié)合當(dāng)下全媒體時(shí)代毫無化學(xué)科學(xué)根據(jù)的流言在微信群朋友圈廣為流傳，任何有關(guān)環(huán)境及食品安全方面一點(diǎn)風(fēng)吹草動(dòng)就會(huì)挑動(dòng)公眾的敏感神經(jīng)，這樣的現(xiàn)狀與人們?cè)谥袑W(xué)時(shí)代學(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)教師的“負(fù)強(qiáng)化”有關(guān)。因此，改變這樣的現(xiàn)狀是化學(xué)教育工作者不可推卸的責(zé)任。

那么，教師如何在教學(xué)過程中滲透正確的化學(xué)學(xué)科觀念，找準(zhǔn)教材知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行滲透，形成"iE強(qiáng)化”的積極作用，是擺在化學(xué)教育工作者面前比較重要的問題。

二、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的“正強(qiáng)化”化學(xué)學(xué)科觀形成建議

1.樹立“化學(xué)是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展迫切需要的實(shí)用科學(xué)”的觀念

化學(xué)一門自然基礎(chǔ)學(xué)科，作為與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及日常吃、穿、用及身體健康有密切關(guān)連的學(xué)科，化學(xué)從無機(jī)和有機(jī)化學(xué)、生命化學(xué)與仿生化學(xué)、材料制造化學(xué)、環(huán)境與能源化學(xué)、地質(zhì)和海洋化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、食品化學(xué)等方面，都體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的重要作用。例如：人口增長(zhǎng)，合成化肥工業(yè)，有效地解決了人類的糧食問題，尿素的合成，打破了人工不能合成生物體內(nèi)有生物質(zhì)的思想禁錮，新生出合成化學(xué)。在必修1合成氨的教學(xué)中穿插此類知識(shí)，介紹合成氨工業(yè)發(fā)展史，讓學(xué)生知道通過化學(xué)知識(shí)能夠制造大量各種自然界已有的物質(zhì)，甚至能創(chuàng)造人體所需的自然界根本不存在的物質(zhì)，較好地解決了人類資源匱乏問題。

2.樹立“化學(xué)是各種新興交叉學(xué)科的中心學(xué)科”的觀念

化學(xué)在其他學(xué)科的綜合發(fā)展中的作用是非常重要的，作為新興交叉的中心學(xué)科，其滲透力相當(dāng)強(qiáng)。化學(xué)可以讓我們逐漸掌握物質(zhì)性狀、變化規(guī)律以及各類反應(yīng)的機(jī)理，特別在研究農(nóng)業(yè)、工業(yè)、環(huán)保、能源等方面有很強(qiáng)的科研推動(dòng)力。教師應(yīng)在教學(xué)過程中樹立起化學(xué)是中心學(xué)科概念，例如在中學(xué)化學(xué)教材中已有熟石灰能夠改良酸性土壤，氮、磷、鉀等化學(xué)肥料能夠增長(zhǎng)土壤肥效提高作物產(chǎn)量，降低病蟲害等知識(shí)。而化學(xué)與農(nóng)業(yè)結(jié)合后，研究土壤中物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，及其轉(zhuǎn)化和遷移規(guī)律，把化學(xué)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理論和方法應(yīng)用于改良土壤肥效和提高農(nóng)作物產(chǎn)率，發(fā)展了土壤化學(xué)。對(duì)水體的酸堿性、其中各種物質(zhì)的濃度以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化和遷移的研究發(fā)展了水化學(xué)。水化學(xué)和土壤化學(xué)的綜合應(yīng)用，既能提高和豐富農(nóng)作物產(chǎn)量和種類，又能夠有力支持養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，豐富人們的餐桌，還能提高人們的食品安全信心。而化學(xué)與土壤學(xué)及水化學(xué)的協(xié)同發(fā)展也是解決水體、土壤中有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和遷移的關(guān)鍵，是環(huán)境化學(xué)的基礎(chǔ)。

化學(xué)也帶動(dòng)了材料科學(xué)的發(fā)展，中學(xué)化學(xué)中已經(jīng)介紹了各種不同類型的材料，如合金、合成材料、復(fù)合材料、無機(jī)非金屬材料等。由于此類知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容簡(jiǎn)單不需理解僅為認(rèn)識(shí)要求，并且教學(xué)時(shí)間有限，教師往往強(qiáng)制學(xué)生去死記硬背，對(duì)化學(xué)材料發(fā)展的正面作用介紹過少，沒有很好地形成正強(qiáng)化。實(shí)際上利用天然材料合成有用材料到創(chuàng)造材料，正是人類利用化學(xué)學(xué)科的一大關(guān)鍵性進(jìn)步。

在第一次世界大戰(zhàn)中，人們研制出一種不生銹的鋼制槍管，探索出了不銹材料。后來研制出了一種耐腐蝕、高強(qiáng)度，可避免磁性水雷攻擊的鈦合金，并發(fā)現(xiàn)具有低溫超導(dǎo)特性。金屬材料的發(fā)展促進(jìn)了軍事實(shí)力的進(jìn)步，化學(xué)教學(xué)也可以與歷史教學(xué)聯(lián)系起來豐富學(xué)生的課堂。

無機(jī)非金屬材料的發(fā)展，中學(xué)階段學(xué)習(xí)了從傳統(tǒng)硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥，了解了高溫結(jié)構(gòu)陶瓷中的氮化硅陶瓷和可做假牙的生物陶瓷，將高純度石英玻璃熔融，從中拉出直徑約100微米的絲線做出的光導(dǎo)纖維。僅有這些簡(jiǎn)單了解是不夠的，非金屬材料的發(fā)展已經(jīng)遠(yuǎn)不止此：如用氟玻璃制成的光導(dǎo)纖維，可以把光信號(hào)傳輸?shù)教窖蟊税抖恍枰欣^站。光導(dǎo)纖維也可以在短距離使用，例如制作成各種人體內(nèi)窺鏡，如胃鏡、直腸鏡等，特別便于診斷和醫(yī)治各種疾病，發(fā)展了內(nèi)窺鏡手術(shù)減輕了病人治病過程中所遭受的痛苦，也縮短了病人恢復(fù)健康的時(shí)間。生物陶瓷由于無毒副作用、堅(jiān)固并耐腐蝕且與人體組織相容性好常常用作很好的種植牙材料，到具有延展性、超塑性的納米陶瓷等，到可彎曲的陶瓷如二氧化鈦陶瓷，解決了陶瓷的脆性問題等等，均是化學(xué)作為中心學(xué)科的發(fā)展。

中學(xué)階段對(duì)合成材料有了基本介紹，合成高分子材料有塑料、合成纖維、合成橡膠等。塑料如聚乙烯、聚四氟乙烯;纖維如人造纖維（人造棉、人造絲等）和合成纖維六大綸等，在生產(chǎn)生活中都有廣泛使用。課本對(duì)于合成材料介紹內(nèi)容的量少且簡(jiǎn)單，未能以有機(jī)合成的原理對(duì)其進(jìn)一步解釋，同時(shí)合成材料是不斷在發(fā)展的，新材料一直都在不斷涌現(xiàn)，教師要對(duì)課本做進(jìn)一步挖掘使其與化學(xué)有機(jī)合成工業(yè)進(jìn)行有機(jī)整合：如制造水立方的ETFE膜材料就是乙烯一四氟乙烯的共聚物;以天然高分子纖維素或蛋白質(zhì)為原料，進(jìn)行化學(xué)改性后，制成蛋白質(zhì)再生纖維等;以高分子材料為原料，通過拉絲工藝重新獲得纖維如聚酯滌綸、的確良等，用于織衣料、運(yùn)輸帶、過濾布、漁網(wǎng);聚酰胺纖維如尼龍、錦綸，可用于做漁網(wǎng)、降落傘、絲襪等。在合成纖維中聚丙烯腈即腈綸占總量的90%以上。另外諸如聚乙烯醇縮甲醛即維綸、聚丙烯即丙綸、聚氯乙烯即氯綸等等，在生產(chǎn)生活中都有廣泛使用。

以上每一種新材料的獲得都是由最基礎(chǔ)的化學(xué)方法合成，化學(xué)反應(yīng)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，在有機(jī)合成及金屬材料的教學(xué)中滲透新型材料的合成過程，讓學(xué)生始終體驗(yàn)到化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)和交叉的中心學(xué)科，對(duì)提升人們的現(xiàn)代生活水平和人類社會(huì)的物質(zhì)文明建設(shè)具有廣泛的作用。

三、樹立“化學(xué)對(duì)促進(jìn)人類健康的積極作用”的觀念

人類經(jīng)過長(zhǎng)期的進(jìn)化過程，人體在高度自我調(diào)節(jié)同時(shí)也與外界互通，化學(xué)物質(zhì)在人體的吸收、循環(huán)和排泄過程中發(fā)生著較為復(fù)雜的物理化學(xué)變化，影響人類的健康。中學(xué)化學(xué)中對(duì)基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其作用做了一定介紹，教師要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)原理來解釋基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在人體中的作用而不應(yīng)讓學(xué)生進(jìn)行死記硬背。對(duì)人體中的生命活動(dòng)應(yīng)用化學(xué)原理去探索奧妙極具挑戰(zhàn)性，化學(xué)物質(zhì)被人體吸收后，通過吸收和排泄而處于大小循環(huán)中，過程中生成的物質(zhì)不僅起營(yíng)養(yǎng)作用，還起著調(diào)節(jié)、控制作用，通過這些物質(zhì)能夠保持或影響人體各種器官和組織的結(jié)構(gòu)與功能。人的衰老和疲勞、生病和治療、以及腦活動(dòng)與神經(jīng)傳導(dǎo)等，都無不與過程中生成的化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。缺少基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)物質(zhì)如維生素會(huì)加速老化，劇烈運(yùn)動(dòng)后乳酸在肌肉內(nèi)積累就會(huì)感到疲勞，維生素D和鈣離子可以參與成骨作用等。在人體內(nèi)既有有機(jī)物，也有無機(jī)物，既有生物大分子，又有有機(jī)小分子和金屬離子。它們可以使激活或抑制一些生命物質(zhì)，形成一連串的化學(xué)反應(yīng)，形成相應(yīng)的生命過程，從而表現(xiàn)人體具備各種各樣的細(xì)微功能。所以化學(xué)對(duì)人體的健康發(fā)展實(shí)際上是生命化學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)作用的結(jié)果，了解其原理可以有效地研發(fā)生產(chǎn)關(guān)鍵生物藥品和保健藥品。

四、樹立“化學(xué)對(duì)人類生存環(huán)境的促進(jìn)作用”的觀念

化學(xué)對(duì)保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境有著不可替代的獨(dú)特作用。地球的資源儲(chǔ)量是有限的，例如天然氣、石油、煤等化石能源，它們既是人類的主要物質(zhì)資源，又是人類生產(chǎn)合成其他物質(zhì)的主要生產(chǎn)原料。人類現(xiàn)有的不合理開發(fā)和利用已造成了對(duì)生態(tài)環(huán)境的不可逆轉(zhuǎn)的嚴(yán)重破壞。世界上每年都有約上百億噸廢物廢渣產(chǎn)生并傾到人江河、海洋和地殼之中，農(nóng)藥、除草劑和化學(xué)肥料的濫用，造成了土壤中總氮、總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)，水體富營(yíng)養(yǎng)化造成的江河湖海的水華及赤潮現(xiàn)象，既會(huì)直接危害人類，又會(huì)擴(kuò)散破壞生物圈，長(zhǎng)期下去會(huì)直接或間接著影響著人類的生存，鑒于此我國(guó)將生態(tài)文明建設(shè)，可持續(xù)的綠色發(fā)展作為基本國(guó)策。將有害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和遷移問題穿插到教學(xué)過程中，讓學(xué)生了解化學(xué)工業(yè)的發(fā)展過程中，要不斷思考利用化學(xué)知識(shí)去解決環(huán)境污染問題，一是可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝盡量減少廢物排除，二是開發(fā)廢物再利用的新技術(shù)，有意加強(qiáng)工業(yè)廢物的處理和監(jiān)督，變廢為寶，化害為利。這些都得依靠化學(xué)的進(jìn)步。

總之，在化學(xué)教育的啟蒙階段，引導(dǎo)中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)核心知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生逐步形成正確的化學(xué)學(xué)科思想和化學(xué)觀念，學(xué)會(huì)初步應(yīng)用化學(xué)意識(shí)觀察問題和解決問題的思路和方法，對(duì)人的終身發(fā)展以及社會(huì)文明發(fā)展都有著不可估量的影響和推動(dòng)作用。