探尋化學(xué)之美 感受化學(xué)魅力

浙江省天臺(tái)育青中學(xué)（317200） 楊相君

在人類歷史發(fā)展的長(zhǎng)河中，遠(yuǎn)到烘烤食物、照明取暖，近到火箭升天、疫苗研發(fā)，化學(xué)伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)且曲折的探索過程，猶如天空中的繁星，放射出美麗的光芒。然而，在化學(xué)高考的壓力和化學(xué)教學(xué)活動(dòng)形式不夠多元化的情況下，導(dǎo)致化學(xué)學(xué)習(xí)機(jī)械枯燥、重復(fù)煩瑣，部分學(xué)生很難感受到化學(xué)之美。本文結(jié)合高中化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，在化學(xué)課堂中探尋化學(xué)之美，以期能讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)的絢爛多姿，感受化學(xué)的無(wú)窮魅力，全面促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升。

一、化學(xué)之美的概述

（一）化學(xué)之美的特征

1.化學(xué)之美的簡(jiǎn)單性?；瘜W(xué)中的元素符號(hào)、化學(xué)式、結(jié)構(gòu)式、反應(yīng)方程式等內(nèi)容基本上都比較簡(jiǎn)單明了，這不僅有利于學(xué)生突破語(yǔ)言文字的障礙進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流，而且有利于師生走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界，感受到化學(xué)符號(hào)的簡(jiǎn)單之美。

2.化學(xué)之美的和諧性。盡管自然界中的事物豐富多彩，姿態(tài)萬(wàn)千，但其基本構(gòu)成的化學(xué)元素不會(huì)很多，看似矛盾的背后實(shí)際上體現(xiàn)了化學(xué)規(guī)律的和諧性。化學(xué)家從混亂無(wú)序的化學(xué)元素中發(fā)現(xiàn)秩序和規(guī)律，并將它們進(jìn)行分類和排列，總結(jié)出兼具真與美的化學(xué)理論。其中的化學(xué)元素周期表就集中體現(xiàn)了化學(xué)的規(guī)律之美，能夠使人體會(huì)到格律詩(shī)般的和諧之美。

3.化學(xué)之美的對(duì)稱性。研究表明，從無(wú)機(jī)化學(xué)到有機(jī)化學(xué)，從微觀到宏觀，化學(xué)世界充滿了各種各樣的對(duì)稱性。對(duì)稱性通常表現(xiàn)在物質(zhì)的形狀和結(jié)構(gòu)方面，如璀璨的鉆石、美麗的雪花能給人以別樣的美感。從微觀的視角來看，金剛石晶體是正八面體形，水分子是角形（V 形）結(jié)構(gòu)。這些均體現(xiàn)了分子內(nèi)部的對(duì)稱性和協(xié)調(diào)性。

4.化學(xué)之美的多樣性和統(tǒng)一性。多樣性和統(tǒng)一性也是化學(xué)之美表現(xiàn)出的特征。只有多樣性的美顯得雜亂，只有統(tǒng)一性的美未免單調(diào)。多樣性與統(tǒng)一性并存，才是真正的和諧之美?；瘜W(xué)世界豐富多彩，但都統(tǒng)一于化學(xué)理論之中，無(wú)論是微觀粒子還是宏觀物質(zhì)，都能夠納入化學(xué)概念的范疇，都統(tǒng)一于化學(xué)運(yùn)動(dòng)之中。

（二）探尋化學(xué)之美的意義

科學(xué)與藝術(shù)實(shí)質(zhì)是一個(gè)硬幣的兩面，密不可分?；瘜W(xué)是一門研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的學(xué)科。從具體維度上看，化學(xué)之美可以分為顏色之美、形態(tài)之美、邏輯之美、平衡之美、科學(xué)之美以及現(xiàn)實(shí)之美等。教師將化學(xué)之美融入化學(xué)教學(xué)過程當(dāng)中，使得化學(xué)教學(xué)既是理性的認(rèn)知過程，又是感性的審美過程，既符合教育規(guī)律，又契合審美規(guī)律，從而將化學(xué)教學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袑徝廊の兜摹⑶笳鎰?chuàng)美的教育活動(dòng)，讓化學(xué)教學(xué)充滿魅力，浸潤(rùn)于美的氛圍之中。

二、探尋化學(xué)之美，感受化學(xué)魅力

（一）顏色之美，在實(shí)驗(yàn)中贊嘆化學(xué)的五彩繽紛

當(dāng)學(xué)生走進(jìn)化學(xué)的世界，眼前便呈現(xiàn)出一條五彩繽紛的路，好似踏上了一段奇妙的旅行。化學(xué)之美包含顏色之美，藍(lán)色的硫酸銅晶體、紫色的高錳酸鉀溶液、橙紅色的溴水、紅褐色的氫氧化鐵膠體、淺綠色的硫酸亞鐵……多種顏色和物質(zhì)讓人目不暇接。這是化學(xué)中的財(cái)富，教師可利用學(xué)生對(duì)顏色的喜愛，順勢(shì)展開對(duì)化學(xué)原理的分析，讓學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，撥開迷霧見真理。

例如，在學(xué)習(xí)“焰色反應(yīng)”時(shí)，教師可以利用五顏六色的煙花來吸引學(xué)生的注意力，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行深層學(xué)習(xí)。

［生活情境］除夕夜，絢麗多彩的煙花為節(jié)日增添了無(wú)限樂趣，你們知道煙花為什么會(huì)呈現(xiàn)出不同的顏色嗎？

［課堂實(shí)驗(yàn)］用鉑絲分別蘸取碳酸鈉溶液、硝酸鉀溶液和硫酸銅溶液，放在酒精燈上灼燒，并觀察火焰的顏色。每次蘸取完之后都要用鹽酸將鉑絲洗滌干凈，以避免火焰顏色相互干擾。

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察到不同的火焰顏色，主動(dòng)對(duì)不同的現(xiàn)象進(jìn)行對(duì)比，討論焰色反應(yīng)的原理，討論這些變化是否屬于化學(xué)反應(yīng)，并通過查閱資料解開自己心中的疑惑，活躍課堂氣氛。這樣學(xué)生不僅掌握了化學(xué)反應(yīng)的原理，還培養(yǎng)了一定的探究意識(shí)，主動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，不斷驗(yàn)證自己心中的猜想和推理，找到了新的科學(xué)探究方法，形成正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀。

（二）形態(tài)之美，在結(jié)構(gòu)中分析化學(xué)的樣貌各異

從宏觀上看，不同的化學(xué)物質(zhì)在形態(tài)、作用上各有不同。從微觀上看，不同的化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也各不相同，如金剛石的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、C60 的足球狀結(jié)構(gòu)……結(jié)構(gòu)迥異的化學(xué)物質(zhì)有的如一首首對(duì)仗的詩(shī)歌，讓人心靈神往?；瘜W(xué)之美在于形態(tài)之美，借用形態(tài)之美，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生從宏觀到微觀，仔細(xì)觀察化學(xué)物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，領(lǐng)略其排列之美。

2.1 問卷回收情況 調(diào)查醫(yī)療機(jī)構(gòu)共113所，其中省市級(jí)醫(yī)院24所，區(qū)級(jí)醫(yī)院21所，社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心/鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院等46所，民營(yíng)醫(yī)院22所。發(fā)放調(diào)查問卷759份，有效回收689份，問卷有效回收率90.8%。其中省市級(jí)醫(yī)院164份，占23.8%；區(qū)級(jí)醫(yī)院154份，占22.4%；社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心/鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院等239份，占34.7%；民營(yíng)醫(yī)院132份，占19.2%。

例如，在教學(xué)“晶體的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”時(shí)，教師可以先讓學(xué)生觀察一些物質(zhì)的宏觀存在，再給學(xué)生展示這些物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的排列之美，進(jìn)而學(xué)習(xí)晶體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

［課堂展示］展示金剛石和金剛石的結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示。

圖1

圖2

在圖片的展示過程中，學(xué)生從宏觀觀察進(jìn)入微觀探索之中。在對(duì)金剛石結(jié)構(gòu)的研究中，學(xué)生清晰地看到金剛石結(jié)構(gòu)中，碳原子與碳原子之間以共價(jià)鍵的形式相連，每個(gè)碳原子與相鄰的四個(gè)碳原子形成正四面體，鍵角是109.5°，每個(gè)碳原子的雜化方式都是sp3，碳碳鍵的鍵能大，故金剛石的硬度和熔沸點(diǎn)都很高。在學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生還發(fā)現(xiàn)硅、鍺等物質(zhì)也具有金剛石的結(jié)構(gòu)，他們對(duì)化學(xué)的形態(tài)之美有了透徹的理解，對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)更感興趣了。

（三）邏輯之美，在推導(dǎo)中領(lǐng)悟化學(xué)的環(huán)環(huán)相扣

學(xué)習(xí)化學(xué)不能依靠機(jī)械地死記硬背，這樣會(huì)讓化學(xué)失去靈魂，邏輯推導(dǎo)才是化學(xué)的生命。只有將知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)，才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的融會(huì)貫通、舉一反三?；瘜W(xué)之美在于邏輯之美，根據(jù)學(xué)生對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的掌握情況，教師可以以問題的形式來激活學(xué)生的思維，幫助學(xué)生掌握物質(zhì)性質(zhì)之間的邏輯關(guān)系，領(lǐng)悟化學(xué)知識(shí)的邏輯之美。

例如，在探究“碳與濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物”時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)進(jìn)行回顧，然后在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的討論中找到問題的核心。

［課堂問題］碳與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水，如何鑒別它們呢？鑒別順序又是怎樣的呢？

在鑒別二氧化硫、二氧化碳和水時(shí)，學(xué)生選擇的物質(zhì)差不多，最終都能達(dá)成一致，但在三者的鑒別順序上卻出現(xiàn)了意見分歧。此時(shí)，教師不急于給出解釋或答案，而是讓學(xué)生以小組的形式自己梳理其中的邏輯，在思維的拓展中領(lǐng)略化學(xué)邏輯之美。思想碰撞引發(fā)了激烈的討論，討論之后是冷靜的思考。學(xué)生很快得出了“水→二氧化硫→二氧化碳”這個(gè)正確的鑒別順序，在探索中領(lǐng)悟化學(xué)的環(huán)環(huán)相扣，深深被化學(xué)邏輯之美所吸引，學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣更濃厚了。

（四）平衡之美，在移動(dòng)中體會(huì)化學(xué)的哲學(xué)意味

化學(xué)中的平衡不是靜止的，而是動(dòng)態(tài)的?；瘜W(xué)之美在于動(dòng)態(tài)平衡之美，借助平衡移動(dòng)原理，教師可以讓學(xué)生在平衡移動(dòng)的條件中領(lǐng)悟?qū)W習(xí)的真諦。這種平衡移動(dòng)的變化令人遐想，其中的哲學(xué)意味令人回味。

例如，在學(xué)習(xí)“影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素”時(shí)，教師可以讓學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)原理（也稱勒夏特列原理）進(jìn)行分析，以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深層次的理解。

在對(duì)原理的分析中，學(xué)生明白一旦打破平衡的本質(zhì)，正反應(yīng)速率將不再等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)必然會(huì)向著某一方向偏移。學(xué)生還明白了增加其中一個(gè)影響因素（濃度或壓強(qiáng)），平衡雖然會(huì)向著減小這種改變的方向偏移，但重新平衡時(shí)的濃度或壓強(qiáng)仍然會(huì)比原來大。在對(duì)知識(shí)的分析中，學(xué)生通過遷移反思也明白了影響學(xué)習(xí)平衡的因素主要有學(xué)習(xí)的動(dòng)力和偷懶的思想，只要增強(qiáng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力，即使動(dòng)力在學(xué)習(xí)平衡的移動(dòng)中有所減弱，也使學(xué)習(xí)上升到一個(gè)新的臺(tái)階。將這個(gè)道理放在人生中同樣受用，學(xué)生要能學(xué)會(huì)用平衡的思想來對(duì)待得失，進(jìn)而樹立正確的人生觀，在努力進(jìn)步中找到平衡。

（五）科學(xué)之美，在嚴(yán)謹(jǐn)中構(gòu)建化學(xué)的認(rèn)知模型

化學(xué)作為一門自然科學(xué)，揭示的是客觀存在的事實(shí)，需要反復(fù)被論證、推敲和驗(yàn)證?；瘜W(xué)之美在于科學(xué)之美，借助科學(xué)之美，教師可以引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的方法和技巧，幫助學(xué)生獲取正確的化學(xué)知識(shí)，使學(xué)生構(gòu)建出認(rèn)知模型，為今后的化學(xué)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

例如，在教學(xué)“鹽溶液中離子的三大守恒關(guān)系”這一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，教師就可以采用問題的形式，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)溶液中離子之間的三大守恒關(guān)系，并通過自主學(xué)習(xí)來掌握規(guī)律、構(gòu)建模型。

［課堂問題］碳酸鈉溶液中存在的三大守恒關(guān)系有哪些？

電荷守恒關(guān)系：c（Na+）+c（H+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）物料守恒關(guān)系：c（Na+）=2［c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）］

質(zhì)子守恒關(guān)系：c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3）

在分析電荷守恒關(guān)系時(shí)，學(xué)生明白了陽(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)，所以碳酸根的濃度要乘以2；在分析物料守恒關(guān)系時(shí)，學(xué)生學(xué)會(huì)了利用鈉元素與碳元素的元素比；在分析質(zhì)子守恒關(guān)系時(shí)，學(xué)生認(rèn)清了水電離出的氫離子濃度與水電離出的氫氧根濃度相等這一本質(zhì)。進(jìn)行這樣的分析和學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)三大守恒關(guān)系有了清晰的認(rèn)識(shí)，理解了化學(xué)的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，構(gòu)建了認(rèn)知模型，找到了正確的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)更有興趣了。

（六）現(xiàn)實(shí)之美，在創(chuàng)新中見識(shí)化學(xué)的廣泛應(yīng)用

化學(xué)的作用是為社會(huì)服務(wù)，因此化學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，化學(xué)素材隨處可見，化學(xué)對(duì)人類的發(fā)展發(fā)揮著積極的作用?；瘜W(xué)之美在于服務(wù)現(xiàn)實(shí)生活之美，借助化學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度了解化學(xué)知識(shí)的用途，從而體會(huì)化學(xué)的價(jià)值，明白學(xué)習(xí)化學(xué)的意義。

例如，在學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)有了一定的學(xué)習(xí)和了解之后，教師就可以讓學(xué)生在生活中尋找化學(xué)之美，找出化學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用，以此拉近學(xué)生與化學(xué)之間的距離，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)的現(xiàn)實(shí)之美。如探討化學(xué)物質(zhì)在生產(chǎn)生活中的用途：（1）飛機(jī)場(chǎng)的鈉光源燈，能夠穿透大霧，為飛機(jī)的正常飛行服務(wù)；（2）航天科技的機(jī)體材料和助燃材料，確保了航天事業(yè)的順利發(fā)展；（3）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥與農(nóng)藥，保障了農(nóng)民的豐收；（4）紡織印染所用到的合成纖維和染料，為人們提供了五顏六色的衣服和紡織品。

總之，化學(xué)在人類的生產(chǎn)生活中無(wú)處不在，在現(xiàn)實(shí)中閃耀著特有的光芒。在日常生活中，學(xué)生只要擁有一雙發(fā)現(xiàn)美的眼睛，就可以在身邊尋找到化學(xué)之美。在教學(xué)活動(dòng)中，教師要幫助學(xué)生練就一雙慧眼，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)地探索、發(fā)現(xiàn)化學(xué)之美，感悟化學(xué)魅力，最終實(shí)現(xiàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)上的飛躍。