淺談中學化學教學中正確學科觀念的樹立

陳龍文 戴嫻靜

摘要：作者充分認識到化學作為中心交叉學科的重要作用，論述了在當今中學化學教學中，如何有效滲透正確的化學學科觀念，結合化學在人類社會文明發展中的積極推動作用，減少人類社會因為不能正確使用化學知識帶來的災難性后果而形成的“恐懼心理”，改變傳統化學的負強化教學，是當前化學教育教學中的難題。文章就此提出一些建設性的建議。

關鍵詞：化學學科觀;交叉學科;強化理論

文章編號：1008-0546（2020）02-0075-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.023

諾貝爾化學獎獲得者H.W.Kroto認為：21世紀的生命科學離不開化學學科。由于信息科學的發展，讓化學成為新興交叉學科的中心。化學滲透到國民經濟發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、各種支柱產業、物質文明、生活休閑、醫療保健等，無不都與化學科學的深刻發展密切相關。因此，在中學化學教學中，不斷滲透正確的化學學科觀念就顯得尤為重要。如何在初高中化學教學中，有效滲透正確的化學學科觀念，這是擺在當前化學教學首當其中的教學難題。

一、中學化學教學中的“負強化”化學學科觀現狀

斯金納認為，人的現行行為，大部分都是先前行為的后果，而這種后果對先前行為來說，恰恰起到激勵作用，這就是強化的作用。后果不同，強化的性質也不同，為了增強人們行為的安全與環保意識而通過厭惡刺激的排除來進行，這就是負強化。由于受到現實生活中媒體廣泛報道的環境污染問題和食品安全問題等與化學化工有關的惡性事件的影響，人們往往會過于強調并放大化學的“負面”作用。同時在教學中教師在講解如與環保有關的"7-業三廢”排放、酸雨的形成、人類生活產生的廢物對環境的污染等;與安全有關的藥品的毒性、腐蝕性，實驗過程中的安全操作（例如濃硫酸的稀釋）等;通過此類厭惡刺激的“負強化”來增加學生的環保和安全意識。如此做法，學生的環保意識和安全意識雖然得到提高，但是化學科學的形象在其心中成為了負面的、消極的，甚至覺得化學工業的發展就是造成環境問題的罪魁禍首。結合當下全媒體時代毫無化學科學根據的流言在微信群朋友圈廣為流傳，任何有關環境及食品安全方面一點風吹草動就會挑動公眾的敏感神經，這樣的現狀與人們在中學時代學習化學時教師的“負強化”有關。因此，改變這樣的現狀是化學教育工作者不可推卸的責任。

那么，教師如何在教學過程中滲透正確的化學學科觀念，找準教材知識點進行滲透，形成"iE強化”的積極作用，是擺在化學教育工作者面前比較重要的問題。

二、中學化學教學中的“正強化”化學學科觀形成建議

1.樹立“化學是社會和經濟發展迫切需要的實用科學”的觀念

化學一門自然基礎學科，作為與國民經濟的發展以及日常吃、穿、用及身體健康有密切關連的學科，化學從無機和有機化學、生命化學與仿生化學、材料制造化學、環境與能源化學、地質和海洋化學、農業化學、食品化學等方面，都體現了化學學科的重要作用。例如：人口增長，合成化肥工業，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有生物質的思想禁錮，新生出合成化學。在必修1合成氨的教學中穿插此類知識，介紹合成氨工業發展史，讓學生知道通過化學知識能夠制造大量各種自然界已有的物質，甚至能創造人體所需的自然界根本不存在的物質，較好地解決了人類資源匱乏問題。

2.樹立“化學是各種新興交叉學科的中心學科”的觀念

化學在其他學科的綜合發展中的作用是非常重要的，作為新興交叉的中心學科，其滲透力相當強?；瘜W可以讓我們逐漸掌握物質性狀、變化規律以及各類反應的機理，特別在研究農業、工業、環保、能源等方面有很強的科研推動力。教師應在教學過程中樹立起化學是中心學科概念，例如在中學化學教材中已有熟石灰能夠改良酸性土壤，氮、磷、鉀等化學肥料能夠增長土壤肥效提高作物產量，降低病蟲害等知識。而化學與農業結合后，研究土壤中物質的化學性質，及其轉化和遷移規律，把化學熱力學和動力學的理論和方法應用于改良土壤肥效和提高農作物產率，發展了土壤化學。對水體的酸堿性、其中各種物質的濃度以及物質轉化和遷移的研究發展了水化學。水化學和土壤化學的綜合應用，既能提高和豐富農作物產量和種類，又能夠有力支持養殖業發展，豐富人們的餐桌，還能提高人們的食品安全信心。而化學與土壤學及水化學的協同發展也是解決水體、土壤中有害物質的轉化和遷移的關鍵，是環境化學的基礎。

化學也帶動了材料科學的發展，中學化學中已經介紹了各種不同類型的材料，如合金、合成材料、復合材料、無機非金屬材料等。由于此類知識點內容簡單不需理解僅為認識要求，并且教學時間有限，教師往往強制學生去死記硬背，對化學材料發展的正面作用介紹過少，沒有很好地形成正強化。實際上利用天然材料合成有用材料到創造材料，正是人類利用化學學科的一大關鍵性進步。

在第一次世界大戰中，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、高強度，可避免磁性水雷攻擊的鈦合金，并發現具有低溫超導特性。金屬材料的發展促進了軍事實力的進步，化學教學也可以與歷史教學聯系起來豐富學生的課堂。

無機非金屬材料的發展，中學階段學習了從傳統硅酸鹽材料如玻璃、陶瓷和水泥，了解了高溫結構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纖維。僅有這些簡單了解是不夠的，非金屬材料的發展已經遠不止此：如用氟玻璃制成的光導纖維，可以把光信號傳輸到太平洋彼岸而不需要中繼站。光導纖維也可以在短距離使用，例如制作成各種人體內窺鏡，如胃鏡、直腸鏡等，特別便于診斷和醫治各種疾病，發展了內窺鏡手術減輕了病人治病過程中所遭受的痛苦，也縮短了病人恢復健康的時間。生物陶瓷由于無毒副作用、堅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，均是化學作為中心學科的發展。

中學階段對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，在生產生活中都有廣泛使用。課本對于合成材料介紹內容的量少且簡單，未能以有機合成的原理對其進一步解釋，同時合成材料是不斷在發展的，新材料一直都在不斷涌現，教師要對課本做進一步挖掘使其與化學有機合成工業進行有機整合：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為原料，進行化學改性后，制成蛋白質再生纖維等;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、運輸帶、過濾布、漁網;聚酰胺纖維如尼龍、錦綸，可用于做漁網、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的化學方法合成，化學反應由簡單到復雜，在有機合成及金屬材料的教學中滲透新型材料的合成過程，讓學生始終體驗到化學是一門重要的基礎和交叉的中心學科，對提升人們的現代生活水平和人類社會的物質文明建設具有廣泛的作用。

三、樹立“化學對促進人類健康的積極作用”的觀念

人類經過長期的進化過程，人體在高度自我調節同時也與外界互通，化學物質在人體的吸收、循環和排泄過程中發生著較為復雜的物理化學變化，影響人類的健康。中學化學中對基本營養物質及其作用做了一定介紹，教師要引導學生應用化學原理來解釋基本營養物質在人體中的作用而不應讓學生進行死記硬背。對人體中的生命活動應用化學原理去探索奧妙極具挑戰性，化學物質被人體吸收后，通過吸收和排泄而處于大小循環中，過程中生成的物質不僅起營養作用，還起著調節、控制作用，通過這些物質能夠保持或影響人體各種器官和組織的結構與功能。人的衰老和疲勞、生病和治療、以及腦活動與神經傳導等，都無不與過程中生成的化學物質有關。缺少基本營養物質物質如維生素會加速老化，劇烈運動后乳酸在肌肉內積累就會感到疲勞，維生素D和鈣離子可以參與成骨作用等。在人體內既有有機物，也有無機物，既有生物大分子，又有有機小分子和金屬離子。它們可以使激活或抑制一些生命物質，形成一連串的化學反應，形成相應的生命過程，從而表現人體具備各種各樣的細微功能。所以化學對人體的健康發展實際上是生命化學生物化學與分子生物學作用的結果，了解其原理可以有效地研發生產關鍵生物藥品和保健藥品。

四、樹立“化學對人類生存環境的促進作用”的觀念

化學對保護人類賴以生存的生態環境有著不可替代的獨特作用。地球的資源儲量是有限的，例如天然氣、石油、煤等化石能源，它們既是人類的主要物質資源，又是人類生產合成其他物質的主要生產原料。人類現有的不合理開發和利用已造成了對生態環境的不可逆轉的嚴重破壞。世界上每年都有約上百億噸廢物廢渣產生并傾到人江河、海洋和地殼之中，農藥、除草劑和化學肥料的濫用，造成了土壤中總氮、總磷含量嚴重超標，水體富營養化造成的江河湖海的水華及赤潮現象，既會直接危害人類，又會擴散破壞生物圈，長期下去會直接或間接著影響著人類的生存，鑒于此我國將生態文明建設，可持續的綠色發展作為基本國策。將有害物質的轉化和遷移問題穿插到教學過程中，讓學生了解化學工業的發展過程中，要不斷思考利用化學知識去解決環境污染問題，一是可以改進生產工藝盡量減少廢物排除，二是開發廢物再利用的新技術，有意加強工業廢物的處理和監督，變廢為寶，化害為利。這些都得依靠化學的進步。

總之，在化學教育的啟蒙階段，引導中學生學習化學核心知識的同時，培養學生逐步形成正確的化學學科思想和化學觀念，學會初步應用化學意識觀察問題和解決問題的思路和方法，對人的終身發展以及社會文明發展都有著不可估量的影響和推動作用。