閔蓉蓉

(江蘇省高郵市南海中學(xué) 225600)

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用的一門(mén)基礎(chǔ)自然科學(xué)，其特征是研究物質(zhì)和創(chuàng)造物質(zhì)，化學(xué)的核心知識(shí)已經(jīng)應(yīng)用于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域.初中階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念，啟迪科學(xué)思維.作為化學(xué)教師,應(yīng)該做好啟蒙教育,使學(xué)生覺(jué)得化學(xué)好學(xué)、好懂、有趣、愿意學(xué)，因而積極思維，使基礎(chǔ)知識(shí)在自己的腦海里留下深刻的印象.定性分析與定量分析就是人們認(rèn)識(shí)事物時(shí)用到的分析方式，運(yùn)用于不同學(xué)科.從定性到定量的科學(xué)方法是人類(lèi)認(rèn)識(shí)事物時(shí)由模糊變得清晰起來(lái)，由抽象變得具體，在化學(xué)文化視角下對(duì)定性定量分析方法的運(yùn)用，又有其特定的學(xué)科特點(diǎn)，將會(huì)助推學(xué)生理解科學(xué)本質(zhì)，提高科學(xué)素養(yǎng).

一、拉瓦錫和定量研究

提到定量研究方法，就要對(duì)拉瓦錫及其定量研究對(duì)初中化學(xué)的教學(xué)作用做一闡述.拉瓦錫被廣泛認(rèn)為是人類(lèi)歷史上最偉大的化學(xué)家，他使化學(xué)從定性轉(zhuǎn)為定量，促使18世紀(jì)的化學(xué)更加物理及數(shù)學(xué)化.他撰寫(xiě)了第一部真正現(xiàn)代化學(xué)教科書(shū)《化學(xué)基本論述》，他倡導(dǎo)并改進(jìn)定量分析方法并用其驗(yàn)證了質(zhì)量守恒定律.

1.拉瓦錫關(guān)于質(zhì)量守恒定律的研究

拉瓦錫對(duì)化學(xué)的貢獻(xiàn)之一是從實(shí)驗(yàn)的角度驗(yàn)證并總結(jié)了質(zhì)量守恒定律.早在拉瓦錫出生之時(shí)，俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫就提出了質(zhì)量守恒定律，他當(dāng)時(shí)稱(chēng)之為“物質(zhì)不滅定律”，其中含有更多的哲學(xué)意蘊(yùn).但由于“物質(zhì)不滅定律”缺乏豐富的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，特別是當(dāng)時(shí)俄羅斯的科學(xué)還很落后，“物質(zhì)不滅定律”沒(méi)有得到廣泛的傳播.

拉瓦錫用硫酸和石灰合成了石膏，當(dāng)他加熱石膏時(shí)產(chǎn)生了水蒸氣，拉瓦錫用天平仔細(xì)稱(chēng)量了不同溫度下石膏失去水蒸氣的質(zhì)量，他把失去的水蒸氣稱(chēng)為“結(jié)晶水”.這次意外的成功使拉瓦錫養(yǎng)成了經(jīng)常使用天平的習(xí)慣.由此，他總結(jié)出質(zhì)量守恒定律，并成為他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、思維和計(jì)算的基礎(chǔ).

2.拉瓦錫關(guān)于燃燒原理的重要發(fā)現(xiàn)

之所以能夠有此發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)槔咤a第一次準(zhǔn)確地識(shí)別出了氧氣的作用.確認(rèn)燃燒是氧化的化學(xué)反應(yīng)，即燃燒是物質(zhì)同某種氣體的一種結(jié)合.拉瓦錫為這種氣體確立了名稱(chēng)，即氧氣.

1772年秋天，拉瓦錫習(xí)慣稱(chēng)量了定量的紅磷，使之燃燒、冷卻后又稱(chēng)量灰燼(五氧化二磷)的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量竟然增加了.他又燃燒硫黃，同樣發(fā)現(xiàn)灰燼的質(zhì)量大于硫黃的質(zhì)量.他想這一定是什么氣體被白磷和硫磺吸收了，于是他又改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法：將白磷放入一個(gè)鐘罩，鐘罩里留有一部分空氣，鐘罩里的空氣用管子連接一個(gè)水銀柱(注：測(cè)定空氣的壓力).加熱到40℃時(shí)白磷就迅速燃燒，水銀柱上升.拉瓦錫還發(fā)現(xiàn)增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量基本接近.他還用汞做了類(lèi)似實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)也是增加的重量和所消耗的1/5容積的空氣重量基本接近.

1777年9月5日，拉瓦錫向法國(guó)科學(xué)院提交了《燃燒概論》，化學(xué)自此切斷與古代煉丹術(shù)的聯(lián)系，揭掉神秘和臆測(cè)的面紗，取而代之的是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和定量研究.化學(xué)由此也進(jìn)入定量化學(xué)(即近代化學(xué))時(shí)期.

二、化學(xué)啟蒙教育和定量研究

在初中化學(xué)的啟蒙學(xué)習(xí)中，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成認(rèn)真細(xì)致觀察現(xiàn)象、認(rèn)真思考分析現(xiàn)象，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和認(rèn)真活躍的科學(xué)思維.課程標(biāo)準(zhǔn)中提到的這些要求，在拉瓦錫的定量研究中均有體現(xiàn).從前面的資料介紹中，可以看出在實(shí)驗(yàn)中他除了細(xì)致地觀察外，還善于捕捉那些化學(xué)反應(yīng)中各種物質(zhì)變化的相互聯(lián)系，不被表面現(xiàn)象所迷惑，透過(guò)現(xiàn)象深入到本質(zhì)，從整體上去認(rèn)識(shí)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在初中化學(xué)的啟蒙學(xué)習(xí)中，科學(xué)家研究科學(xué)的精神也可以激勵(lì)學(xué)生在科學(xué)探究活動(dòng)中，自己去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出質(zhì)疑和批判，用實(shí)驗(yàn)去檢驗(yàn)，即使因?yàn)閷W(xué)生的知識(shí)所限、能力所限、實(shí)驗(yàn)環(huán)境所限，不能獨(dú)立得出結(jié)論，但因?yàn)閷W(xué)生們有了親身經(jīng)歷和體驗(yàn)，更主要的是學(xué)生都能夠參與到動(dòng)手做科學(xué)的活動(dòng)中去，感受到化學(xué)文化視角下的從定性到定量的一種分析解決問(wèn)題的方法.

初中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，處處可以體驗(yàn)到定量研究與化學(xué)學(xué)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容.

1.質(zhì)量守恒定律是定量研究方法的最重要的體現(xiàn)

從宏觀上反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量總和不變，元素質(zhì)量不變，到微觀上原子質(zhì)量、原子數(shù)目不變，到化學(xué)變化中反應(yīng)物、生成物之間存在固定質(zhì)量比，依據(jù)化學(xué)方程式的相關(guān)計(jì)算等，元素守恒的思想應(yīng)用廣泛，運(yùn)用定量研究的思想可以判斷物質(zhì)的組成、物質(zhì)的含量等.從定性到定量是化學(xué)學(xué)習(xí)中研究問(wèn)題的一般方法

2.濃溶液、稀溶液和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

生產(chǎn)和生活中可以通過(guò)觀察不同濃度的溶液的顏色的深淺來(lái)說(shuō)明溶液的濃與稀，也可以品嘗溶液的味道來(lái)比較溶液的濃與稀.但對(duì)于無(wú)色溶液及實(shí)驗(yàn)室中不允許品嘗味道的溶液，其濃度就無(wú)法比較了.因此，引入溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念，可以準(zhǔn)確知道一定量的溶液中含有的溶質(zhì)的質(zhì)量，可以使?jié)馊芤号c稀溶液一目了然.

3.溶解性和溶解度

一種物質(zhì)溶解在另一種物質(zhì)中的能力即溶解性，不同溶質(zhì)在同一溶劑中的溶解性不同，相同溶質(zhì)在不同溶劑中的溶解性也不同，如何區(qū)別易溶、可溶、微溶、難溶的物質(zhì)的溶解能力強(qiáng)弱，在討論溶質(zhì)的溶解性的大小時(shí)，又學(xué)習(xí)了溶解度的概念，有了溶解度，就可以比較食鹽、硝酸鉀等易溶物質(zhì)的溶解性的強(qiáng)弱了.

4.酸堿性和酸堿度

利用酸堿指示劑只能檢驗(yàn)出溶液是酸性還是堿性，而無(wú)法知道溶液的酸堿性的強(qiáng)弱程度，如果用酸堿度來(lái)定量描述酸堿性的強(qiáng)弱.那么，就可以解決一類(lèi)相對(duì)應(yīng)的問(wèn)題.

5.碳的完全燃燒與不完全燃燒

由于參加反應(yīng)的氧氣的量的不同，導(dǎo)致了產(chǎn)物的不同.如果再通過(guò)參加反應(yīng)的碳與氧氣的質(zhì)量比來(lái)判斷，就可以準(zhǔn)確知道反應(yīng)后的氣體組成了.

三、化學(xué)教學(xué)中的實(shí)施策略

1.理解定性分析到定量研究是研究問(wèn)題的普遍方法

定性分析是對(duì)研究對(duì)象的“質(zhì)”的方面的研究，運(yùn)用分析、歸納、演繹、推理等方法，對(duì)材料進(jìn)行思維加工，從而由表及里，去偽存真，認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律.而定量分析主要通過(guò)數(shù)據(jù)、圖形、模型等表示，如在溶液的學(xué)習(xí)中，溶液組成的定性表示為：溶液由溶質(zhì)和溶劑組成，定量表示為：溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=溶質(zhì)的質(zhì)量/溶液的質(zhì)量×100%.

定性分析有兩種不同的層次，一種是研究的結(jié)果本身就是一種定性的描述，另一種是建立在定量分析基礎(chǔ)上的定性分析.從科學(xué)認(rèn)識(shí)的角度看，任何分析都是首先從“質(zhì)”的層面開(kāi)始，在定量分析的基礎(chǔ)上，再作出高層次的定性分析，從而得出可靠的結(jié)果.

例如：蠟燭在空氣中燃燒生成二氧化碳和水，可以判斷蠟燭中一定含有碳元素和氫元素，是否有氧元素，必須通過(guò)定量分析.定量分析可以使人們對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)精確化，可以更科學(xué)地把握事物本質(zhì)，揭示規(guī)律.

定性分析是定量分析的基礎(chǔ)，定性是定量的依據(jù)，定量是具體的定性，兩者相輔相成，相得益彰.

2.理解教材編寫(xiě)意圖，恰當(dāng)滲透定量思想

九年級(jí)上海教育出版社的義務(wù)教育教科書(shū)《化學(xué)》中，第一章以紅磷在空氣中燃燒來(lái)測(cè)定空氣中氧氣的含量開(kāi)始，就應(yīng)用定量的思想用足量紅磷將一定量空氣中的氧氣完全反應(yīng)完，導(dǎo)致集氣瓶?jī)?nèi)外形成壓強(qiáng)差，倒流進(jìn)瓶中水的體積即為消耗的氧氣的體積.雖然學(xué)生剛接觸化學(xué)，這樣的研究方法模式不一定有能力進(jìn)行總結(jié)歸納，但可以在教師的引導(dǎo)下分析，思路清晰，方案明確.到學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律時(shí)，用定量分析的方法解決一些問(wèn)題的能力已經(jīng)具備.學(xué)習(xí)溶解性與溶解度、酸堿性與酸堿度時(shí)，用定性定量的方法解決問(wèn)題的能力已經(jīng)游刃有余.

教師基于對(duì)義務(wù)教育教科書(shū)《化學(xué)》知識(shí)體系的理解，心中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的階段性培養(yǎng)規(guī)劃應(yīng)該是清楚的.在不同階段，因?qū)W生的認(rèn)知能力的不同，滲透的定量分析的程度和對(duì)學(xué)生的要求是不同的.教師統(tǒng)籌安排，恰當(dāng)培養(yǎng)，會(huì)事半功倍.

3.洞悉學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，不宜方法培養(yǎng)的時(shí)間前置

化學(xué)作為九年級(jí)的啟蒙學(xué)科，應(yīng)該使每一個(gè)學(xué)生以愉快的心情去學(xué)習(xí)生動(dòng)有趣的化學(xué)，激勵(lì)學(xué)生積極探究化學(xué)變化的奧秘，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究的過(guò)程，在知識(shí)的形成、相互聯(lián)系和應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，學(xué)習(xí)科學(xué)的方法.因此，包括定量研究在內(nèi)的許多方法和能力的培養(yǎng)需要一個(gè)過(guò)程，切不可隨意無(wú)科學(xué)性，應(yīng)該有一個(gè)整體的引導(dǎo)培養(yǎng)規(guī)劃，否則會(huì)遏制學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增添學(xué)習(xí)困難.同時(shí)定性定量分析的方法也是其他學(xué)科中研究事物的一種普遍方法.但是化學(xué)文化視角下啟蒙教育階段定性定量分析方法的實(shí)踐，有化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，要引導(dǎo)學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，要有助于學(xué)生更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)生活，要引導(dǎo)學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

[1]課程研究開(kāi)發(fā)中心.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2007.