但是,在化学教材和教学中,“精心设计,布满陷阱”的浓度计算题,可谓五花八门。姑且不论有很多题目的答案是否合乎实际,至少在学时和导向两个方面,对于学生结合浓度来加深对化学的理解的要求起了分散注意力的负面作用,却是无可推托的。何况,对于复杂体系中的某个或某几个组分的浓度,化学家最常用、同时被认为是最可信的方法是实际进行实验测定,而不是计算,化学是一门实验科学在此是体现得很具体的了。至于有关浓度对化学体系的性质和变化所起的作用的了解,其深度将因学生的学习阶段和兴趣而定,适度的运算因为有利于对浓度的作用留下定量或半定量的印象,对于大学化学和对化学有特殊兴趣的学生,也许是必要的(如有关简单体系化学平衡的计算等)。不过,我们应当牢牢把握住的是,化学至今仍然是一门实验科学,学习化学时可能要用到不同层次的数学,但是不可能通过,至少不能只通过数学来学习化学,而是由化学学科的性质和它的现状所决定的。
4.关于化学实验
化学是一门实验科学的提法,是由化学学科的研究方法和学科的成熟程度所决定的。直到现在,有关化学体系的性质、结构和变化规律性的取得,仍然主要靠系统的实验研究。由于科学实验通常是在经过严格控制和适当简化后的条件下进行的,所得结论不可避免地要受到有关条件的制约。当一些对体系能够产生重要影响的条件发生变化,而且超出某个限度时,就会再也观察不到原有的规律性(有时叫做非线性)。硫酸和金属间的反应就是大家所熟悉的一个例子。反应物的浓度、体系的温度、体系压强、催化剂及所用催化剂的种类等,是大家所熟悉的在化学实验中常用的一些条件。除此以外,电磁辐射(如紫外光、可见光、微波等)、超声、外电场(如电解、电镀等)以及近年来受到关注的磁场等,由于和高新技术、环境、材料及生命科学密切相关,也已成为研究某些化学体系的性质时常常考虑在内的条件。
但是在化学教学中,如何体现出化学是一门实验科学,则是一个应当实事求是地进行研究的问题。首先不应当理解为化学课程中的所有内容,至少是主要内容,都应当由学生亲手通过化学实验做一遍。不仅因为学时不允许,而且对于即使是化学系的学生,也是不必要的。学校教育的价值在于传授知识、培养能力和形成符合当时当地的道德观方面所表现出来的高效率和高质量。在教学中通过教师的组织和引导,学生可以在有限的时间内,受到前辈教育家和科学家们从人类几千年的文化中精心挑选和精心组织过的文化遗产和科学技术的教育与熏陶,从而迅速地成长。可以设想,即使是像氯的性质这样的内容,如果要求学生通过实验来全面了解它,就要从氯的存在、制备和与其他所有的已知化合物之间的反应等方面来进行实验,显然是不可能,也是不必要的。它也说明了通过教学过程来提高学生们对客观事物的认识水平时所用的方法,与研究人员通过研究工作来认识客观事物的途径和方法,可以是不同的。
既然如此,为何在所有的化学课程中都必须安排一定比例的实验课,而且有不断强化的趋势?化学实验课的作用与价值是什么?这又是一个多年来争论不休,见仁见智的问题。对此有如下的看法。
(1)化学(科学)实验教学的重要性
① 非常有利于培养与发展学生对科学技术的学习兴趣与能力。由于手脑并用,感知与思维的结合,理论和实践的结合,对学生能力的全面发展,创新意识的萌发和实践习惯的养成有极重要的作用。
② 如果能把青少年的科学实验的训练从狭义的实验室实践加以扩大,紧密联系生活、环境与社会,将有利于加深对人和自然环境及科学技术间关系的认识,培养和发展对科学技术的认识及兴趣。
③ 是课堂教学的重要补充。
④ 善于观察,勤于思考和学习,勇于实践,是新一代公民所应具有的基本素质。
(2)现状分析
① 目前,化学实验内容的选择和实验课的组织,有局限于大纲,局限于课堂,过分重视验证书本上的知识和基本操作的细节的特点。验证性实验固然有利于通过观察所认定的化学现象,起到加深记忆的作用。但是,现实情况是,由于为了使学生所观察到的现象与教材和教师所预定的完全一致,影响化学过程的因素被教材和教师严格地控制着,这时,实验的作用和看教师演示或多媒体演示相差不多,实验者体会不到化学现象是由反应条件所决定的这个最能体现化学特点的结论。在学生的印象里,只要反应体系给定了,产物或结论也就确定了,所有的一切和教科书上所写的并无不同,这样的化学实验,如何能够起到在化学教学大纲中所列举的如此众多的培养目标?在这种实验教学体系中,可以找到早年化学教育体系中以合成和分析为中心的痕迹。从现代化学教育目标来看,它已经陈旧了。和教科书中视为重点的化学结构理论和热力学理论之间的不匹配,也是很明显的。
②学生对化学实验课的热情和兴趣迅速下降,难以持久。能力得不到全面的培养和发展,科学实验有时也就变得有名无实了。我国化学教育界有人把实验的价值突出为“动手能力”的说法,从另一个侧面说明了这个问题。
③现行教学中的化学实验内容相当陈旧,有些实验基本上不能反映出科技和学科的发展现状。即使近年来在仪器设备的现代化方面有了较大的改善的地方,实验教学方法仍然有待改进。遗憾的是,由于在相当一部分学校的化学系中,或因为从事实验教学的教师缺乏长期不懈的科研工作条件,在实验体系及技术上缺乏储备,对化学和生活、环境及社会的关系缺乏深层次的体验;或因为提职政策导向等原因,使得从事实验教学和研究的教师的工作和研究成果得不到合理的评价,严重挫伤了改革的积极性。近期出版的新编教材在删节陈旧内容和充实化学新知识、新理论及介绍新领域等方面,都有了长足的进步,给人以耳目一新的感觉。但是相比之下,化学实验教学的基本思路和方法却远未跟上。当我们一再强调素质教育,强调在教育思想上要落实在以人为本,要启发和激发学生的创造性等等的时候,化学实验教学改革的落后,不能不引起我们的深思。
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