吳俊明 許穎如
摘要:論述了化學(xué)的育人價值;分析了怎樣才能充分挖掘、創(chuàng)新,更好地發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能;以“純堿工業(yè)”為例對具體的育人教學(xué)作了初步討論。
關(guān)鍵詞:立德育人;化學(xué)課程;科學(xué)價值觀;純堿工業(yè);育人教學(xué)
文章編號:1005–6629(2016)5–0027–05 中圖分類號:G633.8 文獻標(biāo)識碼:B
科學(xué)不僅具有認知價值,而且具有應(yīng)用價值、倫理價值等等??茖W(xué)的現(xiàn)代發(fā)展越來越清晰地表明,價值因素滲透于科學(xué)活動的整個過程之中,科學(xué)與價值不可分離。只從功利視角出發(fā),只重視科學(xué)的外在價值,忽視其內(nèi)在價值、間接價值,這是目光短淺、失于偏頗的。從人的發(fā)展角度看,科學(xué)的內(nèi)在價值和間接價值更為重要[1]。作為一門基礎(chǔ)性的自然科學(xué),化學(xué)自然也具有多元價值。說到化學(xué)的價值,許多人都會想起它的應(yīng)用價值,例如,純堿是一種重要的生活資料和生產(chǎn)資料,純堿的工業(yè)生產(chǎn)離不開化學(xué)……不少教科書也正是以類似的方式來體現(xiàn)、滲透化學(xué)的價值教育,這樣做是很自然的。但是,如果只關(guān)注化學(xué)外在的應(yīng)用價值,忽視它的內(nèi)在價值、精神價值、文化價值、育人價值,這是不應(yīng)該的,要注意糾正。本文擬討論化學(xué)的育人價值、怎樣才能充分發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能,并以“純堿工業(yè)”為例,對具體的育人教學(xué)作一些初步討論。
1 化學(xué)的育人價值
從歷史的角度來看,人類的進步跟人類自身對化學(xué)的認識發(fā)展一直是結(jié)伴前行的。這個總體規(guī)律意味著化學(xué)是具有育人價值的。具體地說,化學(xué)的育人價值主要在于能幫助學(xué)生做到以下幾個方面。
1.1 體察世界的物質(zhì)性與辯證規(guī)律
化學(xué)能使學(xué)生體察到形形色色的實物都是由物質(zhì)(實物材料)構(gòu)成的,其早期的突出例子之一是:曾經(jīng)被前人認為虛幻不見的各種“空氣”(例如“固定空氣”、“可燃空氣”、“濁空氣”、“火空氣”、“脫燃素空氣”、“燃素化空氣”、“亞硝空氣”、“堿質(zhì)空氣”[2]等等),先后被化學(xué)確定是不同的氣態(tài)物質(zhì),并非空空無物。尤其是,現(xiàn)代化學(xué)揭開了一個又一個神秘莫測的疑謎:生物體是以核酸、蛋白質(zhì)等等生命物質(zhì)為基礎(chǔ)按特定方式構(gòu)成的特殊系統(tǒng),生命現(xiàn)象不過是這類開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的復(fù)雜性涌現(xiàn);思維的物質(zhì)基礎(chǔ)、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)等等也已開始被化學(xué)揭秘……化學(xué)不但能使學(xué)生體察世界的物質(zhì)性,體察化學(xué)變化的普遍性,體察物質(zhì)之間的相互聯(lián)系,而且能使學(xué)生體察化合與分解、酸和堿、氧化與還原、中和與水解、溶解與結(jié)晶、加成與消去、普遍性和特殊性、現(xiàn)象與本質(zhì)、內(nèi)因和外因等種種矛盾現(xiàn)象,逐步形成和深化對立統(tǒng)一同在、量變到質(zhì)變、否定之否定等辯證規(guī)律的認識,重視理性思考,為形成正確的世界觀奠定堅實的基礎(chǔ)。
1.2 從特定角度形成和創(chuàng)新認識世界的方式,發(fā)展認識世界的能力
化學(xué)是從特定角度來認識物質(zhì)的。在了解化學(xué)、形成化學(xué)認識之后,人們就創(chuàng)新了自己認識世界的方式,從組成、結(jié)構(gòu)以及相互轉(zhuǎn)變和相互作用等角度來認識物質(zhì),了解物質(zhì)分子的功能,了解物質(zhì)對于人類的現(xiàn)實意義和深遠意義?;瘜W(xué)的思維方式能使學(xué)生在認識世界時增添新的內(nèi)容和新的特征,有利于他們認識世界的能力和科學(xué)思維、智慧水平上升到新的層次,得到新的發(fā)展。例如,眾多的化學(xué)事實都表明:物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)和變化,物質(zhì)的差別和變化只能用其微觀結(jié)構(gòu)來解釋。因此,化學(xué)的學(xué)習(xí)有助于學(xué)生形成微觀結(jié)構(gòu)的觀念,也有助他們把結(jié)構(gòu)觀念遷移到其他問題的解決上,能夠從比較宏觀的角度來認識和解決問題,進而善于做戰(zhàn)略性思考。此外,化學(xué)中的元素、異構(gòu)、系列等概念所蘊含的思想方法也逐漸對其他領(lǐng)域產(chǎn)生顯著的影響。
化學(xué)的這些價值和功能是跟其他學(xué)科不同的,也是其他任何學(xué)科無法替代的。
1.3 養(yǎng)成科學(xué)精神,提升精神追求
科學(xué)精神是一種崇高的思想感情,其最重要、最核心的是實事求是?;瘜W(xué)的探究和學(xué)習(xí)能促進學(xué)生實事求是,勇于探索,勤于探索,獨立思考,敢于質(zhì)疑,敢于批判??茖W(xué)致力于探明現(xiàn)實世界的規(guī)律,而規(guī)律具有和諧、清晰、簡潔、完善等特質(zhì)??茖W(xué)對于規(guī)律的追求,就是對和諧、清晰、簡潔、完善等的追求,實質(zhì)上是對美的本質(zhì)的追求。作為一門重要的自然科學(xué),化學(xué)不但能夠向人類展現(xiàn)感官美,而且能夠向人類展現(xiàn)理性美,從而具有內(nèi)在的美學(xué)價值?;瘜W(xué)的學(xué)習(xí)能夠促進和強化學(xué)生對美的本質(zhì)的追求、對真和美統(tǒng)一的追求。
1.4 比較全面地了解和認識物質(zhì),更好地利用自然、改造自然、保護自然
化學(xué)能夠幫助學(xué)生進一步認識物質(zhì)世界。不學(xué)習(xí)和了解化學(xué),學(xué)生對物質(zhì)的認識是不完整的、有重大缺陷的?;瘜W(xué)的倫理價值,不僅能夠促進學(xué)生成為自然界的合理利用者、改造者,而且能夠使學(xué)生學(xué)會趨利避害,恰當(dāng)?shù)靥幚砗门c自然的關(guān)系,成為自然界的友好保護者,有利于實現(xiàn)人類與自然和諧相處,既提高生活質(zhì)量又提高生存質(zhì)量,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展。
1.5 形成重視實踐、實證,重視微觀想象的觀念
化學(xué)物質(zhì)千差萬別,難以用抽象演繹方法作出準(zhǔn)確和精細的推定,需要逐個研究、認識。它的這種個別性特點決定了化學(xué)對實驗、實踐有強烈的依賴性,必須以實驗為基礎(chǔ),重視微觀想象。由此,化學(xué)學(xué)習(xí)特別有利于學(xué)生形成重視實踐、實證和重視微觀想象的觀念。
1.6 弘揚民族精神、愛國主義,具有國際視野
化學(xué)與社會有著密切的聯(lián)系,通過這種聯(lián)系可以進一步弘揚民族精神、愛國主義,形成國際視野,實現(xiàn)科學(xué)精神和人文精神的融合,提升倫理道德觀念,把求真、求美與求善統(tǒng)一起來。
總之,化學(xué)不但具有工具性的實用價值,能夠促使人們形成積極的信念、開展認知活動、破除神秘主義、預(yù)見未知和未來、促進人腦的開發(fā)和進化,為人類的成功提供物質(zhì)支撐;而且具有內(nèi)在的精神價值:學(xué)習(xí)化學(xué)可以促進正確的世界觀和方法論的形成,提升人的思想境界,訓(xùn)練人的心智,提高人的知識和智力水平,使人的認識能力不斷提高,可以促進人們養(yǎng)成踏實嚴(yán)謹、認真負責(zé)的工作作風(fēng),激勵人們淡泊名利、無私奉獻,勇于追求真理;促進人們的生活方式的文明化……為人類的成功提供精神支撐,在促進人的自由和全面發(fā)展中具有重要作用。促進人的發(fā)展是化學(xué)最重要的間接價值。這種價值不止在于知識,更在于世界觀、方法論、科學(xué)精神、科學(xué)認識的能力和生存方式,在于提升人的精神文化水平。忽視化學(xué)的育人價值,輕視化學(xué)學(xué)習(xí)、削弱化學(xué)課程、不搞好化學(xué)教學(xué)等等,都是不應(yīng)該的、錯誤的。
2 充分發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能
所謂“功能”涉及“客體對于主體需要的意義”和“有用性”,是價值的具體體現(xiàn),跟“價值”既有聯(lián)系又有區(qū)別?;瘜W(xué)的育人價值決定了化學(xué)課程具有育人功能,每一個化學(xué)教育工作者都應(yīng)該努力發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能。這是時代賦予我們的歷史責(zé)任,切不可以淡忘。我們認為,要進一步做好這件事,需要從三方面著手:
2.1 提高認識,堅持立德育人為先
只有堅持立德育人,化學(xué)教學(xué)才可能具有正面意義。排除各種干擾,防止分散精力,堅持立德育人為先是充分發(fā)揮化學(xué)課程育人功能的首要前提。
目前在這方面存在不少問題,最突出的是:只講實用價值,忽視內(nèi)在價值、精神價值、育人價值和文化價值;以學(xué)生發(fā)展為本、以學(xué)論教被偷換為以應(yīng)試為本、以考論教;日常的新課教學(xué)竟然要一步到位,直奔高考解題訓(xùn)練,訓(xùn)練教學(xué)則注重“刷題”訓(xùn)練,一心要把學(xué)生訓(xùn)練成“刷題”機器人,鼓勵學(xué)生努力撈分以利日后“扒分”;培養(yǎng)撈分能力取代培養(yǎng)解決問題能力成了硬任務(wù)、實任務(wù),立德育人更是成了軟任務(wù)、虛任務(wù)……這些做法背離了社會進步的需要,背離了學(xué)生發(fā)展的需要,給學(xué)生埋下了畸形發(fā)展的禍根。造成這種狀況的原因很多、很復(fù)雜,單靠教師和學(xué)校難以從根本上解決問題,但我們一定要保持清醒的頭腦,做好自己的本分工作,盡好自己的責(zé)任。另一方面,對于學(xué)生應(yīng)試升學(xué)、繼續(xù)發(fā)展的合理要求也必須積極支持,妥善處理,既注重增強學(xué)生解決問題能力又防止走偏、“走火入魔”。
2.2 力求生動活潑,不斷創(chuàng)新
時代在不斷發(fā)展,學(xué)生也在不斷形成新的特點。要充分發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能,教育者必須與時俱進,勤學(xué)勤思,不斷創(chuàng)新,力求生動活潑,效果更好。
育人教學(xué)創(chuàng)新大體上可以從兩個方面展開:一是在教學(xué)內(nèi)容方面尋找、挖掘顯性的和潛在的育人教學(xué)優(yōu)良素材;二是在教學(xué)方式方面設(shè)計有利于引發(fā)學(xué)生積極情感和學(xué)習(xí)主體性的活動過程,強化學(xué)生的體驗和感悟。為此,教師要勤學(xué)勤思,注意發(fā)現(xiàn)和收集有關(guān)的新穎素材,創(chuàng)造有效的教學(xué)活動方式。只有這樣,才能使育人教學(xué)做得生動活潑,更有成效。
2.3 積極疏導(dǎo),組織好學(xué)習(xí)提高、課例研究和交流示范,獎勤懲懶
在發(fā)揮化學(xué)課程育人功能方面,有許多一線教師勤于學(xué)習(xí),不斷用新的素材、新的內(nèi)容來更新、充實自己的教學(xué),達到新的教學(xué)高度,取得了很好的教學(xué)效果。但是,也有一些教師認為育人教學(xué)不過是老一套,懶學(xué)惰教,馬虎應(yīng)付,不思“與時俱進”,教案多年后仍無大變化,往往充斥著脫離現(xiàn)實生活和學(xué)生實際的、老掉牙的陳舊內(nèi)容,以至于教得沒勁,學(xué)者無趣,“育人教學(xué)”成為空談!對此,需要各級教學(xué)行政部門積極疏導(dǎo),也需要各級教研組織積極組織課例研究和交流示范,促進教師的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)變。
3 “純堿工業(yè)”育人教學(xué)的初步討論
我們認為,在“純堿工業(yè)”教學(xué)中有不少可以用來展開育人教學(xué)的題材,例如:
(1)由純堿在生活和生產(chǎn)中的重要性激發(fā)學(xué)習(xí)的動機和興趣。
在生活中,食用純堿常配成堿水適量揉合到發(fā)酵面團中,用于中和雜菌繁殖產(chǎn)生的有機酸,去除其酸味,或者加入面食中增加彈性和韌性,改善口感;用于洗除一些農(nóng)藥對蔬菜的污染;在醫(yī)藥中用作解酸藥、滲透性輕瀉劑。熱的堿水常用洗滌油污和某些污漬;舊毛巾發(fā)硬后泡在堿水中燒開再保溫幾小時,毛巾會變軟、變干凈。
純堿是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于輕工日化、建材、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域,用做制造水玻璃、重鉻酸鈉、硝酸鈉、氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉等化學(xué)品的原料,用作清洗劑、洗滌劑。例如在冶金工業(yè)中用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑、煉鋼和煉銻脫硫劑;在食品工業(yè)中用作中和劑、膨松劑、緩沖劑,制造氨基酸、醬油、味精以及饅頭、面包等食品;在日化工業(yè)中用于制造肥皂和合成洗滌劑及其添加劑;在紡織、印染工業(yè)中用作軟水劑、羊毛洗滌劑;在制革工業(yè)中用于原料皮的脫脂、漂洗,配制鉻鞣革液和提高鉻鞣液堿度。玻璃工業(yè)是純堿的最大消費部門,主要用于浮法玻璃、顯像管玻殼、光學(xué)玻璃的生產(chǎn),每生產(chǎn)1噸玻璃約消耗純堿0.2噸。此外,還用于化學(xué)及電化學(xué)除油、化學(xué)鍍銅、鋁的浸蝕、鋁及合金的電解拋光、氧化鋁生產(chǎn)、磷化后的封閉、工序間的防銹、電解退除鉻鍍層和退除鉻的氧化膜等,亦用于多種電鍍液中。在工業(yè)用純堿中,輕工、建材、化學(xué)工業(yè)的用量約占2/3,其次是冶金、紡織、石油、國防、醫(yī)藥及其他工業(yè)。
在定量分析中,分析純無水碳酸鈉用作標(biāo)定酸液的基準(zhǔn),也用于測定鋁、硫、銅、鉛和鋅,用于檢驗?zāi)蛞汉腿咸烟且约胺治鏊鄷r作為二氧化硅的助熔劑,用于金屬金相分析等。
據(jù)一份全球純堿市場分析報告稱,2014年全球純堿消費量超過了5500萬噸/年,未來十年全球純堿需求將增長近34%,年均增長速度約2.9%。到2023年將增加至近7300萬噸/年。
這些資料有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機和興趣。
(2)由純堿生產(chǎn)方法的演變和發(fā)展進行“開發(fā)資源、積極作為”精神的教育。
純堿的生產(chǎn)方法大體上經(jīng)歷了地表天然堿利用和草木灰提堿、工業(yè)合成純堿以及地下天然堿開采等演變和發(fā)展過程。這個過程可以對學(xué)生起到“開發(fā)資源、積極作為”精神的熏陶、教育作用。有人認為,地表天然堿利用和草木灰提堿以及地下天然堿開采太簡單,高考考不到,不需要講,這種看法是欠妥的。
(3)由侯德榜的創(chuàng)新設(shè)計進行創(chuàng)新教育和愛國主義、民族精神教育。
第一次世界大戰(zhàn)后,歐亞交通梗阻,我國一直依賴英國卜內(nèi)門公司進口的“洋堿”來源銳減。卜內(nèi)門公司為了攫取暴利,捂住存貨不放,堿價驟漲七八倍,還常常有行無市。人民無堿,只得以酸饃為食;以堿為原料的工廠,倒閉的十有八九,嚴(yán)重影響了國計民生。一些憂國憂民的愛國人士決心乘歐戰(zhàn)期間帝國主義國家忙于戰(zhàn)爭、無暇東顧之機,發(fā)展我國的民族工業(yè)。范旭東在塘沽創(chuàng)辦久大精鹽公司成功之后,有志發(fā)起創(chuàng)辦堿業(yè)。當(dāng)時,索爾維制堿技術(shù)為幾個大公司壟斷,保密極嚴(yán),機器設(shè)備無從購買。1921年,侯德榜毅然接受范旭東邀請,回國到范旭東的永利制堿公司工作。此前,侯德榜曾經(jīng)放棄薪水不低的鐵路工作進了清華學(xué)堂;在選擇專業(yè)時又放棄鐵路工程改學(xué)化工;這次,他又放棄了剛?cè)〉貌┦繉W(xué)位的制革專業(yè)。
聽說中國要創(chuàng)辦堿業(yè),卜內(nèi)門經(jīng)理李特爾(E. S. Little)對范旭東說:“堿廠對貴國確實非常重要,只可惜辦早了一點,用索爾維法制堿,日本尚且失敗,何況中國。就條件來說,再遲三十年不晚!”可是,侯德榜跟范旭東等人齊心合力,發(fā)奮圖強,在沒有專利、沒有名師指點的情況下,克服重重困難,同時還堅決抵制卜內(nèi)門的滲入、吞并、刁難等陰謀,終于在1926年成功地生產(chǎn)出潔白的碳酸鈉。為了區(qū)別于土法生產(chǎn)的“口堿”和卜內(nèi)門的“洋堿”,范旭東提議把產(chǎn)品取名為“純堿”。在1926年美國費城萬國博覽會上,中國永利公司生產(chǎn)的純堿被評為國際甲甲級,榮膺大會金質(zhì)獎?wù)隆?938年,侯德榜開始研究聯(lián)合制堿法。1941年,這種新的制堿法被正式命名為“侯氏制堿法”[3]。
侯德榜先生在索爾維集團實行技術(shù)封鎖的情況下,利用有關(guān)物質(zhì)的相圖設(shè)計用氨化飽和食鹽水吸收二氧化碳制取碳酸氫鈉,并對索爾維制堿法進行改進,最終形成聯(lián)合制堿法,關(guān)鍵過程的主要原理是有關(guān)平衡的移動而不是嚴(yán)格意義的化學(xué)反應(yīng),之前的化學(xué)工藝設(shè)計很少有這樣做的,突破了傳統(tǒng)的思維束縛,是一個創(chuàng)新,因而廣被稱贊。
這些都是進行創(chuàng)新教育和愛國主義、民族精神教育的好素材。
(4)由原料利用率進行綠色化學(xué)思想的教育。
化學(xué)變化是原子重新組合的過程。提高化學(xué)過程的原子利用率,是綠色化學(xué)的重要原則之一。
跟氨堿法比較,侯德榜設(shè)計的聯(lián)合制堿法原料利用率高,氯化鈉的利用率達到90%以上,這是提高原子利用率的生動例子,由此可以進一步聯(lián)系綠色化學(xué)思想教育。
(5)由各種純堿生產(chǎn)方法對環(huán)境的不同影響進行環(huán)保意識教育。
勒布朗制堿法有兩個突出缺點:一是幾乎所有的生產(chǎn)過程均在固相范圍內(nèi)進行,難以連續(xù)化;二是當(dāng)時過程中鹽酸不能自行消化,也無較好的應(yīng)用出路。生產(chǎn)成本高,產(chǎn)品質(zhì)量差,不能滿足工業(yè)發(fā)展的要求,已幾乎完全被后來的方法所取代。
氨堿法原料來源豐富、方便,生產(chǎn)過程均在氣液相間進行,可以大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn),產(chǎn)品質(zhì)量好,成本低。但排出的氯化鈣廢渣沒有應(yīng)用出路,易引起公害,廠址選擇要求比較苛刻。鹽的總利用率低于30%,工藝流程較長且較復(fù)雜。
聯(lián)合制堿法保留了氨堿法的優(yōu)點,消除了它的缺點,不需要石灰石、焦炭(煤),節(jié)約了燃料、原料、能源和運輸費用,也不需要蒸氨塔、石灰窯、化灰機等大型笨重設(shè)備,不產(chǎn)生大量廢渣廢液排放,建廠廠址要求沒有氨堿法苛刻。而且,產(chǎn)品之一氯化銨是一種良好的農(nóng)用氮肥,特別適合于生產(chǎn)復(fù)合肥料,也用于電鍍、電池、染料、印刷、醫(yī)藥等部門。但是,在聯(lián)堿生產(chǎn)過程中,設(shè)備腐蝕比較突出,不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量,也縮短了設(shè)備壽命,消耗了材料,增加了設(shè)備維修費用[4]。
天然堿資源主要指堿湖或固體礦床。天然堿制堿工序主要是通過人工或機械開采固體礦石,或直接抽取湖水,利用“堿田日曬”取得堿產(chǎn)品。天然堿法優(yōu)點為成本低、品質(zhì)高、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟效益高;缺點為受制于天然堿資源,廢渣不易處理。
這幾種方法對環(huán)境的影響有所不同,需要因法、因地制宜,采取不同的對策。
我國的純堿工業(yè)集中了氨堿法、聯(lián)堿法、天然堿法三種生產(chǎn)工藝。根據(jù)中國純堿工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù),我國純堿產(chǎn)量在2014年突破了2500萬噸。目前我國純堿裝置聯(lián)堿法最多,氨堿法其次,天然取堿法由于資源限制占比較小[5]。
對各種純堿生產(chǎn)方法對環(huán)境的不同影響展開討論有利于進行環(huán)保意識教育。
(6)適當(dāng)拓寬國際視野。
1933年,侯德榜在美國公開出版《純堿制造》一書,使得被國際索爾維集團壟斷了70年的索爾維制堿技術(shù)公之于眾,體現(xiàn)了無私的國際主義精神。
肯尼亞的馬加迪湖(Lake Magadi)盛產(chǎn)晶堿石(Trona,Na2HCO3·2H2O),其含量不僅在非洲大陸眾多的天然堿湖中首屈一指,而且是繼美國的綠河和皮桑斯河之后的世界第三大天然堿礦床。馬加迪湖的晶堿石礦層厚且位于地表,開采容易,加工簡便。但由于缺少資金和技術(shù),開采尚未達到一定規(guī)?!@些信息不但有助于拓寬學(xué)生的國際視野,也能引發(fā)進一步的思考。
為了搞好教學(xué),需要處理好拓展內(nèi)容豐富與教學(xué)時間有限的矛盾,協(xié)調(diào)好教學(xué)目標(biāo)中的主、次關(guān)系和教、學(xué)關(guān)系等等。
在教學(xué)方式方面,為了促進學(xué)生主動學(xué)習(xí),可以編寫學(xué)生自主學(xué)案,提供有關(guān)的背景知識,組織討論和探究活動。
上述對“純堿工業(yè)”育人教學(xué)的討論表明,對于如何具體地搞好育人教學(xué)以發(fā)揮化學(xué)課程的育人功能,有許多問題需要研究、解決,值得在這方面深入努力。
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