浅谈中学化学教学中正确学科观念的树立

摘要：作者充分认识到化学作为中心交叉学科的重要作用，论述了在当今中学化学教学中，如何有效渗透正确的化学学科观念，结合化学在人类社会文明发展中的积极推动作用，减少人类社会因为不能正确使用化学知识带来的灾难性后果而形成的“恐惧心理”，改变传统化学的负强化教学，是当前化学教育教学中的难题。文章就此提出一些建设性的建议。

关键词：化学学科观;交叉学科;强化理论

文章编号：1008-0546（2020）02-0075-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.02.023

诺贝尔化学奖获得者H.W.Kroto认为：21世纪的生命科学离不开化学学科。由于信息科学的发展，让化学成为新兴交叉学科的中心。化学渗透到国民经济发展和人们文化生活的改善的方方面面，今天的高新尖端技术、各种支柱产业、物质文明、生活休闲、医疗保健等，无不都与化学科学的深刻发展密切相关。因此，在中学化学教学中，不断渗透正确的化学学科观念就显得尤为重要。如何在初高中化学教学中，有效渗透正确的化学学科观念，这是摆在当前化学教学首当其中的教学难题。

一、中学化学教学中的“负强化”化学学科观现状

斯金纳认为，人的现行行为，大部分都是先前行为的后果，而这种后果对先前行为来说，恰恰起到激励作用，这就是强化的作用。后果不同，强化的性质也不同，为了增强人们行为的安全与环保意识而通过厌恶刺激的排除来进行，这就是负强化。由于受到现实生活中媒体广泛报道的环境污染问题和食品安全问题等与化学化工有关的恶性事件的影响，人们往往会过于强调并放大化学的“负面”作用。同时在教学中教师在讲解如与环保有关的"7-业三废”排放、酸雨的形成、人类生活产生的废物对环境的污染等;与安全有关的药品的毒性、腐蚀性，实验过程中的安全操作（例如浓硫酸的稀释）等;通过此类厌恶刺激的“负强化”来增加学生的环保和安全意识。如此做法，学生的环保意识和安全意识虽然得到提高，但是化学科学的形象在其心中成为了负面的、消极的，甚至觉得化学工业的发展就是造成环境问题的罪魁祸首。结合当下全媒体时代毫无化学科学根据的流言在微信群朋友圈广为流传，任何有关环境及食品安全方面一点风吹草动就会挑动公众的敏感神经，这样的现状与人们在中学时代学习化学时教师的“负强化”有关。因此，改变这样的现状是化学教育工作者不可推卸的责任。

那么，教师如何在教学过程中渗透正确的化学学科观念，找准教材知识点进行渗透，形成"iE强化”的积极作用，是摆在化学教育工作者面前比较重要的问题。

二、中学化学教学中的“正强化”化学学科观形成建议

1.树立“化学是社会和经济发展迫切需要的实用科学”的观念

化学一门自然基础学科，作为与国民经济的发展以及日常吃、穿、用及身体健康有密切关连的学科，化学从无机和有机化学、生命化学与仿生化学、材料制造化学、环境与能源化学、地质和海洋化学、农业化学、食品化学等方面，都体现了化学学科的重要作用。例如：人口增长，合成化肥工业，有效地解决了人类的粮食问题，尿素的合成，打破了人工不能合成生物体内有生物质的思想禁锢，新生出合成化学。在必修1合成氨的教学中穿插此类知识，介绍合成氨工业发展史，让学生知道通过化学知识能够制造大量各种自然界已有的物质，甚至能创造人体所需的自然界根本不存在的物质，较好地解决了人类资源匮乏问题。

2.树立“化学是各种新兴交叉学科的中心学科”的观念

化学在其他学科的综合发展中的作用是非常重要的，作为新兴交叉的中心学科，其渗透力相当强。化学可以让我们逐渐掌握物质性状、变化规律以及各类反应的机理，特别在研究农业、工业、环保、能源等方面有很强的科研推动力。教师应在教学过程中树立起化学是中心学科概念，例如在中学化学教材中已有熟石灰能够改良酸性土壤，氮、磷、钾等化学肥料能够增长土壤肥效提高作物产量，降低病虫害等知识。而化学与农业结合后，研究土壤中物质的化学性质，及其转化和迁移规律，把化学热力学和动力学的理论和方法应用于改良土壤肥效和提高农作物产率，发展了土壤化学。对水体的酸碱性、其中各种物质的浓度以及物质转化和迁移的研究发展了水化学。水化学和土壤化学的综合应用，既能提高和丰富农作物产量和种类，又能够有力支持养殖业发展，丰富人们的餐桌，还能提高人們的食品安全信心。而化学与土壤学及水化学的协同发展也是解决水体、土壤中有害物质的转化和迁移的关键，是环境化学的基础。

化学也带动了材料科学的发展，中学化学中已经介绍了各种不同类型的材料，如合金、合成材料、复合材料、无机非金属材料等。由于此类知识点内容简单不需理解仅为认识要求，并且教学时间有限，教师往往强制学生去死记硬背，对化学材料发展的正面作用介绍过少，没有很好地形成正强化。实际上利用天然材料合成有用材料到创造材料，正是人类利用化学学科的一大关键性进步。

在第一次世界大战中，人们研制出一种不生锈的钢制枪管，探索出了不锈材料。后来研制出了一种耐腐蚀、高强度，可避免磁性水雷攻击的钛合金，并发现具有低温超导特性。金属材料的发展促进了军事实力的进步，化学教学也可以与历史教学联系起来丰富学生的课堂。

无机非金属材料的发展，中学阶段学习了从传统硅酸盐材料如玻璃、陶瓷和水泥，了解了高温结构陶瓷中的氮化硅陶瓷和可做假牙的生物陶瓷，将高纯度石英玻璃熔融，从中拉出直径约100微米的丝线做出的光导纤维。仅有这些简单了解是不够的，非金属材料的发展已经远不止此：如用氟玻璃制成的光导纤维，可以把光信号传输到太平洋彼岸而不需要中继站。光导纤维也可以在短距离使用，例如制作成各种人体内窥镜，如胃镜、直肠镜等，特别便于诊断和医治各种疾病，发展了内窥镜手术减轻了病人治病过程中所遭受的痛苦，也缩短了病人恢复健康的时间。生物陶瓷由于无毒副作用、坚固并耐腐蚀且与人体组织相容性好常常用作很好的种植牙材料，到具有延展性、超塑性的纳米陶瓷等，到可弯曲的陶瓷如二氧化钛陶瓷，解决了陶瓷的脆性问题等等，均是化学作为中心学科的发展。

中学阶段对合成材料有了基本介绍，合成高分子材料有塑料、合成纤维、合成橡胶等。塑料如聚乙烯、聚四氟乙烯;纤维如人造纤维（人造棉、人造丝等）和合成纤维六大纶等，在生产生活中都有广泛使用。课本对于合成材料介绍内容的量少且简单，未能以有机合成的原理对其进一步解释，同时合成材料是不断在发展的，新材料一直都在不断涌现，教师要对课本做进一步挖掘使其与化学有机合成工业进行有机整合：如制造水立方的ETFE膜材料就是乙烯一四氟乙烯的共聚物;以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，进行化学改性后，制成蛋白质再生纤维等;以高分子材料为原料，通过拉丝工艺重新获得纤维如聚酯涤纶、的确良等，用于织衣料、运输带、过滤布、渔网;聚酰胺纤维如尼龙、锦纶，可用于做渔网、降落伞、丝袜等。在合成纤维中聚丙烯腈即腈纶占总量的90%以上。另外诸如聚乙烯醇缩甲醛即维纶、聚丙烯即丙纶、聚氯乙烯即氯纶等等，在生产生活中都有广泛使用。

以上每一种新材料的获得都是由最基础的化学方法合成，化学反应由简单到复杂，在有机合成及金属材料的教学中渗透新型材料的合成过程，让学生始终体验到化学是一门重要的基础和交叉的中心学科，对提升人们的现代生活水平和人类社会的物质文明建设具有广泛的作用。

三、树立“化学对促进人类健康的积极作用”的观念

人类经过长期的进化过程，人体在高度自我调节同时也与外界互通，化学物质在人体的吸收、循环和排泄过程中发生着较为复杂的物理化学变化，影响人类的健康。中学化学中对基本营养物质及其作用做了一定介绍，教师要引导学生应用化学原理来解释基本营养物质在人体中的作用而不应让学生进行死记硬背。对人体中的生命活动应用化学原理去探索奥妙极具挑战性，化学物质被人体吸收后，通过吸收和排泄而处于大小循环中，过程中生成的物质不仅起营养作用，还起着调节、控制作用，通过这些物质能够保持或影响人体各种器官和组织的结构与功能。人的衰老和疲劳、生病和治疗、以及脑活动与神经传导等，都无不与过程中生成的化学物质有关。缺少基本营养物质物质如维生素会加速老化，剧烈运动后乳酸在肌肉内积累就会感到疲劳，维生素D和钙离子可以参与成骨作用等。在人體内既有有机物，也有无机物，既有生物大分子，又有有机小分子和金属离子。它们可以使激活或抑制一些生命物质，形成一连串的化学反应，形成相应的生命过程，从而表现人体具备各种各样的细微功能。所以化学对人体的健康发展实际上是生命化学生物化学与分子生物学作用的结果，了解其原理可以有效地研发生产关键生物药品和保健药品。

四、树立“化学对人类生存环境的促进作用”的观念

化学对保护人类赖以生存的生态环境有着不可替代的独特作用。地球的资源储量是有限的，例如天然气、石油、煤等化石能源，它们既是人类的主要物质资源，又是人类生产合成其他物质的主要生产原料。人类现有的不合理开发和利用已造成了对生态环境的不可逆转的严重破坏。世界上每年都有约上百亿吨废物废渣产生并倾到人江河、海洋和地壳之中，农药、除草剂和化学肥料的滥用，造成了土壤中总氮、总磷含量严重超标，水体富营养化造成的江河湖海的水华及赤潮现象，既会直接危害人类，又会扩散破坏生物圈，长期下去会直接或间接着影响着人类的生存，鉴于此我国将生态文明建设，可持续的绿色发展作为基本国策。将有害物质的转化和迁移问题穿插到教学过程中，让学生了解化学工业的发展过程中，要不断思考利用化学知识去解决环境污染问题，一是可以改进生产工艺尽量减少废物排除，二是开发废物再利用的新技术，有意加强工业废物的处理和监督，变废为宝，化害为利。这些都得依靠化学的进步。

总之，在化学教育的启蒙阶段，引导中学生学习化学核心知识的同时，培养学生逐步形成正确的化学学科思想和化学观念，学会初步应用化学意识观察问题和解决问题的思路和方法，对人的终身发展以及社会文明发展都有着不可估量的影响和推动作用。