俞上城
中学教育是由各种教育元素在特定的原则的支配下联系在一起的,每一个教育环节都不能独立于其它的教育环节而孤立的存在,中学化学教育作为中学教育的元素之一,同样与整个中学教育系统有无法分割的联系,如何让中学化学教育在整个中学教育有机体中发挥出更好的作用,这要求我们必须以系统的观点来看待中学化学教育的各个环节。
一、一般系统论简介
一般系统论是奥地利理论生物学家和哲学家路德维格·冯·贝塔朗菲(1901-1972年)在从事生物学研究中因对传统的分析还原主义理论的不满而提出的。作为一种具有方法普遍指导意义的一般系统论它在本世纪四十年代提出以来,一直受到科学界的普遍关注。直到现在,它仍然处在一个形成和发展的过程之中。它的核心内容是三对基本的范畴。
1、部分与整体
在机械论看来,只要部分的性能好,其整体的性能也必然好;部分的性能不好,整体的性能则不可能好。即认为事物的整体由部分直接决定的。一般系统论认为,事物的整体属性并不是单由组成部分的属性所决定的,而是由部分的性质和部分与部分之间的复杂联系和关系共同决定的。贝塔朗菲认为“把孤立的各组成部分的活动的性质和方式加起来,不能说明高一级水平的活动性质和方式。不过如果我们知道各组成部分以及它们之间存在的关系的全部情况,则高一级水平的活动性质和方式就能从各组成部分推导出来。”
一般系统认为,一旦部分与部分之间由于相互联系、相互作用构成统一的整体之后,处于整体之中的部分就不具有它单独存在时的那种自在性了。同一种元素或同一种组成部分,当它存在不同的整体之中时,受制约的情况也是不同的,并且表现出不同性质。
1、结构与功能
结构,是指系统各部分之间因相互作用而形成的结合方式或构成形式;功能,指一事物在与其它事物发生联系时所表现出来的属性,所具有的能力或作用。
在一般系统论中,对结构与功能这对范畴的研究是对部分与整体关系研究的深化。因为既然事物的整体性质不能单独由部分所具有的性质决定,于是也就必然引起对结构问题的高度重视。结构与功能是相互对应的一对范畴,系统整体中各个部分的功能正是通过一定的结构形式而协作共事并产生出崭新的整体功能的。
具体来说,由于结构把整体的每一部分都置于一定的联系和关系之中,它一方面强化了各部分所具有的某些方面的功能,另一方面又抑制了各部分的另外一些功能,被强化的各个部分的功能之间,由于能够彼此协同,互相耦合,于是就产生了高一级的属于系统整体的功能。此中若被抑制的功能与系统要达到的目标关系不大,则系统被视为优化系统,反之为非优系统。衡量一个系统是否是优化系统,则在于看该系统是否能够不断的自行调整自己的目标,保持机构的机动性、灵活性和应变能力。
2、无序与有序
部分与整体,结构与功能这两对范畴,其着眼点是在系统的横向联系方面。而无序与有序是揭示系统纵向联系的一对范畴,亦即把系统作为一个生成、发展的过程来加以研究的一对范畴。
序,可以把它简单地理解为事物的秩序。无序,也就是指混乱或无秩序。当事物处于无秩序状态时,由于内部的各组成分,要素的独立性和随机性占据了主要地位,而要素的独立性退居到了第二位,因此事物在整体上也显得井然有序,处于彼此协调一致的运动状态。
二、化学教育与系统论
1、化学与其它学科
随着社会的发展,科技的进步,尽管专业将越来越细,但学科之间的渗透也越来越广泛,将会不断的产生不同学科的相互交叉的边缘学科。所以作为基础教育的中学教学,过早的让学生专业化对学生的全面发展十分不利的。各科的教学教育都将不容忽视。在教学过程中,保证学科之前间相对独立的基础上又要尽可能的做到最大程度的学科融合。如语文、数学这些工具学科将要求尽可能的为科学学科、艺术学科等其它学科服务,而反过来科学学科、艺术学科等其它学科又要能不断充实和发展工具学科的内容。在目前的语文教学、艺术教学、数学教学中对科学学科的融合几乎为零,特别是艺术学科的教学中几乎与科学知识毫无联系。可是自然科学与艺术却在思维要求上有着巨大的共性,即创造性思维(特别是形象思维和灵感思维)。
科学大师爱因斯坦指出:“想象力比知识更重要。因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。”没有想象力就没有创造性,科学将无法进步。而在中学学科教育中对学生想象力的培养的最好学科之一无疑是艺术学科。因此艺术教育具有极其重要的意义。它的成败直接关系到其它学科的教学的难易。美国哈佛大学《零点项目》已用二十年的时间研究艺术对科学技术特别是空间技术会产生那些影响,他们用“零”表示对艺术教育认识的空白,唤起人们赶快从零开始。这主要是因为科学与艺术都需要逻辑、形象、灵感。李政道教授曾说道:“科学和艺术是一个硬币的两面,谁也离不开谁,下一个世纪(二十一世纪)将是两者汇合的顶峰。”他还邀请中国的艺术家参加他的讨论会——画科学。题目都是当代理论物理最前沿的研究领域,请艺术家把其中的概念,原理用美术作品表现出来,并把中国画家画的“科学画”在国际物理学会上展出,引起极大轰动。艺术与科学在集合中是“交集”关系而非“并集”关系,因此在各自的学科教育中要十分注重两者的共域性。如在化学中可以渗透美育,同时化学世界变化的多样性又可以作为艺术教育的素材等。
数学是用最简单的符号来诠释整个复杂的世界。在前苏联曾把数学的发展作为国家科学发达程度的标志。爱因斯坦一生的追求就是“简单性”,他希望能用最简单的数学公式来表述最复杂的理论。可见没有数学的未来就没有未来的科学,就没有人类的未来。在IT产业高速发展的时代,每个人在生活中都会遇到很多超文本信息,如果没有基本的数学思维和数学能力是无法处理这些信息的。随着时代的进步,数学方法在化学上的应用显得越来越重要。可以说化学学科呼唤数学知识就是时代在呼唤数学知识。在中学化学学科的学习中对数学方法在化学中的应用要求也越来越高。如下列题目是数学方法在化学中的应用的一些代表性例子。它们分别要用到不等式法、图象法(数形结合法)、排列组合法、等比定律法、数列极限法等。
例1、若A是相对分子质量为128的烃,则其分子式只可能是 。若A是易升华的片状晶体,则其结构简式是 。
例2、(1)在一支10mL试管中充满NO2和O2,将其倒立在水槽中,被水充分吸收,若以y/mL表示完全反应后试管内剩余气体的体积,以x/mL表示原混合气体中NO2的体积。
① 试建立y = f(x)的关系式(讨论x为不同值时,反应后的体积y)
② 在坐标图中作出y=f(x)的曲线。
![]()
(2)如图1所示是某浓度的H3PO4与某深度的Ba(OH)2溶液反应时,生成沉淀的量与消耗上述某溶液溶质的物质的量关系图。D点加入的溶液中含溶质为1mol,试回答:
①试剂的加入方法。
②求m、n的值。
③当加入的溶液中含溶质为0.75mol时,此时反应混合物中盐类的组成是什么?物质的量各是多少?
例3、有16O、18O、H、D、T五种原子,可以构成双氧水分子,其中种类有( )种。
A、12 B、14 C、16 D、18
例4、实验测得,化合物A中各元素质量分数为钾a%, 硫b%,其余是氧,化合物B中钾为d%,
硒e%,其余为氧,若两者化合物的化学式相似,且已知硫的原子量为32,只应用上述数据,则硒的原子量是 。
例5、在沥青蒸气里含有多种稠环芳香烃,其中一些可视为同系物,如A、B、C……n等所示,它们都含有偶数个苯环结构:

1)该系列化合物中,相邻化合物间递增的CmHn中m 和n的值分别是m= 和n= 。
2)这组化合物的通式是 (请以含n的表示式写出)。
3)在该系列化合物中碳的最大质量分数是 。
居于社会发展的需要,中学教育中特别是基础工具学科的教育在今后的教学中将会更加注重适用性。化学学科教育也将与其他学科教育结合更加紧密。
2、学教材与系统论
化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学,在长期的发展过程中,形成了许多化学概念,化学理论和化学方法。化学学科的基本结构,是以基本化学概念和元素化合物知识为基础,以基本的化学理论为指导,以基本化学方法为纽带所构成的一个有机整体。所以化学教学从狭义上讲包括实验教学、概念教学、元素化合物知识教学和理论教学等。面这些教学环节均在教材的直接“作用”下进行的,所以在作为化学有机教学系统中一个主导部分的教材的编排我们是不能忽视的。
教材虽然说只是起到例子的作用,但它毕竟是学生学习的主要知识源泉,是学生成长发展的重要基础,同时给教学人员提供了材料,指明了培养学生的方向和目标,对教学起着决定性的作用。目前我们化学教材的内容比较陈旧的,过分注重逻辑,不考虑学生的接受能力,认识层次,不考虑学生内在潜能的解放。因而内容繁杂,只重视纵向的知识体系,忽视了知识的横向联系和综合动用只利于教而不利于学。
教材是知识的载体,它应该具有趣味化、现代化、理论化、结构化、过程化。教材应具有思维教育功能、文化功能、实用功能。特别在中学化学的启蒙教育阶段,趣味化和过程化是十分重要的。兴趣是学生学习的原动力,是学生坚持学习的支柱,而获得知识的来胧去脉是学生求知的催化剂,也是学生认知的必经之路。认知过程是激发、培养、发挥学生的创造力的过程。如果教材只注重结论而不注重结论产生的过程那么充满奥秘的化学将失去光彩和许多应有功能。实用能激发学生的兴趣,没有用的知识就没有生命力,而学生看不到用途的有用知识在学生面前同样会失去原有的魅力。
初中化学是中学化学教学的启蒙阶段,大多害怕学习化学或对化学没有兴趣的同学在初中就已经就形成了这种消极心理,换句话说初中化学教学是中学化学教学成败的关键。而目前初中化学教学和高中化学教学不仅严重脱节而且初中化学过份注重知识的结果。因此,在初中化学教材的编排时增强教材的可读性,增加化学史和化学实验的可操作性来提高学生学习化学的兴趣。同时也应注意与高中知识的联系性,比如说“物质的量”可作为一种简单的知识在初中教材出现。学生在学习高中化学的学习中最大的障碍之一便是“物质的量”。如果在初中化学中先给学生打一点基础,那么学生在高中的深入学习时就自然有了一个支点。因此在教材的编排时应充分考虑学生的接受能力及成长方向。
3、化学教学与系统论
化学课堂教学包括实验教学、概念教学、元素化合物知识教学和理论教学等。化学是一门以实验为基础的科学。实验过程是一个创造过程。化学理论是对化学概念和化学规律的归纳和综合,同时,化学理论又指导实验的发展和再创造,化学实验又不断地推动化学理论的发展和完善。因此中学化学教学中要把实验教学、概念教学、元素化合物知识教学和理论教学等环节有机的结合在一起。
在上新课时,我们要充分发挥实验的启发性、探索性和趣味性的作用,要通过实验让学生明白化学理论的形成过程,从而养成科学的学习习惯。实验的重要意义在于让学生在“做中学”,学会做。这就要求课堂教学是多向交流和综合交流的。师生之间相互问答、共同讨论、共同研究,做实验。我们的教学传递方式应该由单一转向多向,即同学↔教师,同学↔同学,同学↔社会,应由课堂转向课堂↔课外活动↔家庭↔社会一体化,形成多渠道,多层次,多方位,多手段的综合、立体大课堂。这样让学生在学习过程中就能够掌握和应用基本的生存能力,即求知、做人、做事。实验在不同的阶段所起的作用也是不同。在新课时,主要起着激发学生学习兴趣,培养学生科学的思维能力及独立完成任务的能力等作用,而在复习阶段实验的功能主要侧重于对知识的再创造,即以旧知识为基础旧理论为指导进行创造性活动,也可以说是对旧知识更深入的学习。
化学概念是反映物质在化学运动中的物有属性的一种思维形式。中学化学基本概念是指在中学化学教学大纲里规定的最一般、最广泛应用的概念,它是中学化学教学中起关键作用的核心内容,不仅是学习化学基本理论、元素化合物、实验和计算技能、有机化学等知识的前提,还是培养学生辩证唯物主义世界观、观察能力、创造能力的重要基础,没有这个基础,学生要获得这些知识和能力是不可能的。
元素化合物知识是整个中学化学知识构成的基础,它在化学教学中具有十分重要的意义,化学基本理论的导出和运用,化学实验、化学计算、化学用语的教学是以元素化合物知识为基础如果不掌握扎实的元素化合物知识,就谈不上确切地掌握阐述它们的联系规律及其本质的化学理论,即使学习了少部分也是不符合实际的。同时,元素化合物知识的教学对学生观察能力、思维能力等科学能力的培养,具有重要的作用。
化学基本理论是具有广泛应用的系统化的化学知识。学生对化学知识的认识水平主要取决于他们对化学基本概念和基本理论的理解程度,而基本理论以是基本概念、基本规律的概括和总结。化学基本理论的教学有利于学生加深对基本概念、元素化合物知识的理解和应用,有利学生系统化学知识、掌握化学学科的基本结构,加强知识的联系性,从而使学生各方面的能力得到更好的训练。
化学教学中的各环节不是孤立的而是相互作用、相互联系的有机体,而且在不同的时期各自所发挥的功能也有所区别,因此在教学过程中我们必须不断的调整教学方式和教学目标,尽可能使各个环节组合成为最优系统。
三、结束语
化学教育是中学基础教育中这盘棋中的一个棋子,如何让这颗棋子发挥出最佳功能,这要求各位中学教育工作者必须有很强的团队精神,同时我认为要适应新世纪的教育环境,我们在观念上也要有所转变。首先要树立一种全新的教师观。教师是教育活动的组织者,对学生的发展起着不可替代的作用,未来社会对教育的要求归结底是对教师的要求,所以教师必须掌握广博的知识和各种技能,除了应注重自己的知识结构和外部行为之外,更应注意自己的个性及心理品质,应该从政治、道德、知识、能力、心理、审美能力等各方面提高自己,成为“全能型”、“开拓型”、“创造型”、“研究型”的教师。其次要明确教育目的,树立新的人才观。办学的目的使得人人都有受教育机会,而教育的目的是使每一个学生都能获得基本的生存能力从而贡献社会。在此我们必须有一种新的人才观,人才是分层次的,即具有非凡创造力和创造精神,具有突出智慧,丰富学识和优良心理品质的高级人才,是人才的第一层次;专业人才是人才第二层次;有一定文化素养和实践经验的是人才的第三个层次;这三者对社会来主缼一不可,而我们的目的是让学生在学习过程获得基本的生存能力成为社会的可用之才而不是成为分数的奴隶。再之要有终身教育的理念。终身教育的核心部分是自我教育。我们在学校所获得的是最基本的生存能力,在这个瞬息万变的时代,我们要成为时代的同行者就必须不断的进行自我教育。特别是我们教育工作者更需要不断的用先进思想先进的理论来充实自我。因为我们的教育工作是面向未来的教育工作。所以终身教育是自身发展的需要,也是社会发展的需要。
参考资料:
1、《化学教学》1999年第8期。
2、《中学化学教学参考》1999年第8-9期。
3、《中学科学教学心理学》北京教育出版社,2001.1.
4、李安编著《美式教育成功之谜》内蒙古人民出版社,2001.7.