王金威 張鵬飛
摘 ? 要:公元前幾百年學(xué)者認(rèn)為物質(zhì)的本源是水、火、氣等物質(zhì),公元幾世紀(jì)時(shí)學(xué)者又提出了元素說(shuō)和四原性說(shuō),再到道爾頓提出了原子學(xué)說(shuō)。學(xué)生微粒觀的建構(gòu)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué),形成化學(xué)思維具有至關(guān)重要的作用,可通過(guò)講授化學(xué)史實(shí)的發(fā)展過(guò)程來(lái)建構(gòu)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析的概念。在化學(xué)史實(shí)的學(xué)習(xí)中讓學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)、熱愛(ài)化學(xué)、體會(huì)化學(xué)學(xué)科的本真和思考的美麗,從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:化學(xué)教學(xué);微粒觀;核心素養(yǎng);化學(xué)史教育;化學(xué)史
在新的時(shí)代背景下,對(duì)人的要求也在不斷地變化,為了培養(yǎng)學(xué)生能夠適應(yīng)社會(huì),成為一個(gè)全面發(fā)展的人,對(duì)學(xué)生發(fā)展提出了新的要求。2017年頒布的新課標(biāo),即《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》就提出了核心素養(yǎng)這一新的概念,課標(biāo)中提出化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)方面[ 1 ]。而在這五個(gè)核心素養(yǎng)中,最能體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的素養(yǎng)當(dāng)數(shù)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”。鄭長(zhǎng)龍教授提出:在新課標(biāo)中“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的內(nèi)容回答了化學(xué)學(xué)科的 “以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”,與物理學(xué)和生物學(xué)的 “以實(shí)驗(yàn)為 基礎(chǔ)”有什么不同,凝練了化學(xué)學(xué)科的本質(zhì)特征[ 2 ]。在化學(xué)學(xué)習(xí)中最重要的內(nèi)容就當(dāng)屬構(gòu)建學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀辨析的概念,讓學(xué)生具有系統(tǒng)的微粒觀。學(xué)生只有有良好的微粒觀,才能夠理解化學(xué)中的宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)。透過(guò)現(xiàn)象看到本質(zhì),理解化學(xué)科學(xué)的真正內(nèi)涵。
在常規(guī)的化學(xué)教學(xué)下,學(xué)生對(duì)物質(zhì)微粒觀的掌握情況并不是很好。學(xué)生的學(xué)習(xí)屬于記憶性學(xué)習(xí)而非理解性學(xué)習(xí),對(duì)于知識(shí)的掌握僅僅停留在記憶水平,而不能熟練靈活的運(yùn)用[ 3 ]。微粒性認(rèn)識(shí)是對(duì)物質(zhì)構(gòu)成及其轉(zhuǎn)化的微觀本質(zhì)認(rèn)識(shí),微粒性認(rèn)識(shí)形成的標(biāo)志是“解釋”,即解釋現(xiàn)象。而學(xué)生不能夠準(zhǔn)確的解釋宏觀現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí),在微觀角度發(fā)生的反應(yīng),這說(shuō)明學(xué)生對(duì)于微粒觀的理解是機(jī)械的記憶而不是系統(tǒng)的建構(gòu)成能夠靈活運(yùn)用的微粒觀。
為了解決這一問(wèn)題,本文設(shè)想通過(guò)化學(xué)史的學(xué)習(xí)來(lái)促進(jìn)學(xué)生微粒觀的建構(gòu),從整個(gè)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史長(zhǎng)河中出發(fā),對(duì)化學(xué)史進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生在完整的學(xué)習(xí)過(guò)化學(xué)知識(shí)之前,對(duì)于微粒的概念是陌生的、抽象的,在其大腦里的思維觀念與歷史上研究構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒是什么的自然哲學(xué)家和自然科學(xué)家是一樣的。都是從無(wú)知到好奇、從好奇到求知、最后求得真理的過(guò)程,所以通過(guò)化學(xué)史實(shí)的發(fā)展建構(gòu)學(xué)生的宏觀辨識(shí)與微觀探析的概念符合學(xué)生的認(rèn)知。能夠讓學(xué)生在了解化學(xué)史實(shí)的過(guò)程中,豐富視野、掌握化學(xué)研究方法和思想、體會(huì)科學(xué)家們智慧的火花。本文通過(guò)廣泛參考史料,按時(shí)間順序?qū)⑷祟悘摹澳懿荒馨讶f(wàn)物的根源歸結(jié)成一種單一存在的實(shí)在物料”這一問(wèn)題的提出,到道爾頓提出原子論,這一有關(guān)人類“微粒觀”認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史進(jìn)行敘述。
1 ?愛(ài)奧尼亞學(xué)派的自然哲學(xué)觀
古希臘哲學(xué)家泰勒斯在公元前600年,首先提出一個(gè)問(wèn)題:能不能把萬(wàn)物的根源歸結(jié)成一種單一存在的實(shí)在物料,而世間的萬(wàn)物都是它表現(xiàn)出來(lái)的某一種形式或者是從它本身衍生出來(lái)的。他認(rèn)為自然界中最小的微粒就是水,所有的物質(zhì)都是由水組成或者由水衍生而成。同時(shí),各種物質(zhì)不能超越氣、液、固三種形態(tài),這樣他就創(chuàng)立了一種模式,即用純自然的術(shù)語(yǔ)描述人類和周?chē)澜绲淖兓?,而不渲染上神學(xué)宗教色彩[ 4 ]。泰勒斯首先提出了關(guān)于“物質(zhì)本源”這個(gè)前人從未提及的問(wèn)題,開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代,這是人類向化學(xué)科學(xué)、向研究物質(zhì)組成邁出的第一步。并且他也注意到任何物質(zhì)都逃不出氣、液、固這三種狀態(tài),即又指出了物質(zhì)存在的三種狀態(tài)。同樣的,學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)之前通過(guò)對(duì)宏觀世界物質(zhì)的觀察就能夠意識(shí)到物質(zhì)具有固、液、氣三種狀態(tài)。
阿納克西曼德根據(jù)他的老師泰勒斯的主張,引申出了一個(gè)新的概念——阿培隆。他認(rèn)為阿培隆是一種混沌的物質(zhì),萬(wàn)物皆生于阿培隆,萬(wàn)物就猶如阿培隆中的泡沫一樣不斷地生生滅滅。阿納克西曼德的思想中還透漏著對(duì)立觀的思想,就正如在宏觀現(xiàn)象的學(xué)習(xí)中,常常伴隨著微觀層面的變化,宏觀和微觀二者對(duì)立統(tǒng)一,從微觀的角度認(rèn)識(shí)事物的實(shí)質(zhì)去解釋宏觀角度所觀察到的現(xiàn)象。
阿納克米西尼的觀點(diǎn)是“萬(wàn)物皆是氣”,即物質(zhì)的本源是由一種物質(zhì)所組成的,萬(wàn)物之間產(chǎn)生區(qū)別的原因則是凝聚程度量變?cè)斐傻摹KJ(rèn)為:氣稀釋變成火、氣凝聚變成水、然后又會(huì)變成土和石頭[ 5 ]。盡管他這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)在看來(lái)并不準(zhǔn)確,但是我們可以正確的運(yùn)用的他的思路去解釋氣、液、固三相變化。比如我們?cè)谡J(rèn)識(shí)水蒸氣、水、冰,都是由水分子組成的,造成其不同的原因可以解釋為凝聚程度量變?cè)斐傻?,即水稀釋變成水蒸氣,而水分子凝聚則就變成了冰。
公元前五世紀(jì),畢達(dá)哥拉斯的弟子們盡管沒(méi)有說(shuō)出物質(zhì)的本源是什么,但是他們指出了冷、熱、干、濕這四種物性要素是造成物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和變化的關(guān)鍵,通過(guò)這四種要素的作用引起物質(zhì)的稀散和凝聚。盡管這四種物性只是人構(gòu)想出來(lái)的,沒(méi)有物質(zhì)實(shí)體,但是這種微觀粒子相互作用的觀念與現(xiàn)代化學(xué)的觀點(diǎn)不謀而合。即微觀粒子在物質(zhì)內(nèi)部是運(yùn)動(dòng)的,而且化學(xué)反應(yīng)就是建立在離子運(yùn)動(dòng)所引起的碰撞上的。同時(shí),這種“物性”觀點(diǎn)深深的影響了亞里士多德的微粒觀。
愛(ài)奧尼亞學(xué)派最后一批哲學(xué)家的代表人物阿納薩哥拉。他設(shè)想宇宙中存在著無(wú)數(shù)“種子”的微粒,這些微粒既不能夠被創(chuàng)造也不能被消滅,是由它們聚合和分裂形成的世間萬(wàn)物。同時(shí)他提出了“物以類聚”的概念,如含有肉質(zhì)較多的粒子相互結(jié)合就便生成了肉體。
2 ?恩培多克勒的元素說(shuō)和德謨克里特的原子論
公元前五世紀(jì),恩培多克勒承認(rèn)萬(wàn)物都是有“種子”的,但并不是無(wú)數(shù)多種。他認(rèn)為自然界中只有四種元素,即水、氣、火、土,他們都是由恒定不變的細(xì)小微粒組成,即只有四種“種子”,而世間的所有物質(zhì)都由這四種“種子”組成,造成物質(zhì)不同的原因只是由于每種物質(zhì)中所存在的各“種子”的比例不同。同時(shí)他又提出了“愛(ài)力”與“憎力”的概念,即元素在愛(ài)力的作用下結(jié)合、在憎力的作用下分離。這是科學(xué)史上首次使用正確的、客觀的力說(shuō)明微粒之間的相互作用的觀點(diǎn),與現(xiàn)代化學(xué)中所提到的微粒之間的引力和斥力是一致的。該理論被視作化學(xué)親和力學(xué)說(shuō)的萌芽。
同時(shí)也是在公元前五世紀(jì),留基伯和他的弟子德謨克里特提出了“古代原子論”,德謨克里特認(rèn)為世界上的各種物質(zhì)都是由不可再分的原子組成,物質(zhì)的千變?nèi)f化都是原子組合和分離的結(jié)果,宇宙中的現(xiàn)實(shí)存在只不過(guò)是原子和虛空[ 6 ]。但是他所指的原子并非我們現(xiàn)代科學(xué)意義上的原子,他所認(rèn)為的原子是由同一種原質(zhì)組成的,只是由于形狀和大小不同從而形成了火、土、氣、水四種元素。原子的存在和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了宇宙中所發(fā)生的自然現(xiàn)象,物質(zhì)的產(chǎn)生源自于原子之間所進(jìn)行的碰撞,并不是由于誰(shuí)的意志而形成的。德謨克里特是杰出的唯物主義者,他古代樸素的原子理論為后世化學(xué)學(xué)科的出現(xiàn)和后人微粒觀的建構(gòu)起到了重大作用。
3 ?亞里士多德的“四原性說(shuō)”
人的認(rèn)識(shí)的發(fā)展并不一定是直線向上發(fā)展的,而是螺旋上升的甚至有時(shí)會(huì)有倒退的現(xiàn)象出現(xiàn),而人類對(duì)于一個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)也是這樣。在古代樸素唯物主義的觀點(diǎn)之后,公元前四百年出現(xiàn)了以蘇格拉底和他的弟子柏拉圖為代表的雅典學(xué)派,試圖用主觀、思維的本末倒置的方式去認(rèn)識(shí)自然世界。
柏拉圖的弟子亞里士多德有選擇性地吸收了柏拉圖的理論,同時(shí)也吸收了部分愛(ài)奧尼亞學(xué)派的觀點(diǎn),提出了后世所稱的“四原性說(shuō)”。在他看來(lái),萬(wàn)物的基礎(chǔ)是單一、潛在的原初物質(zhì),或者叫第一質(zhì)料。他認(rèn)為自然界中的物質(zhì)實(shí)體固然重要,但并不是最重要的,而其本質(zhì)是物性。他的“四原性說(shuō)”是指由四種物性濕、冷、干、熱組合,但對(duì)立的兩種物性無(wú)法組合,所以便只有四種組合,便分別組成了火、水、土、氣四種元素。
亞里士多德所提出的元素也并非現(xiàn)代意義的化學(xué)元素,而是指把物性組合并依附在原初物質(zhì)中生成元素。不同元素有按不同的比例結(jié)合成所謂的“何蒙米利亞”,“何蒙米利亞”是構(gòu)成世界物質(zhì)的微粒。這與阿納薩哥拉所提出的“種子”概念相似,但是與現(xiàn)代化學(xué)元素概念相去甚遠(yuǎn)。他提出了合成、化合和摻合三個(gè)有關(guān)元素之間相互結(jié)合的概念。合成既是現(xiàn)代意義上的機(jī)械混合,化合是指能生成新物體之間的混合,摻合是指能生成新物體的液體之間的混合?;虾蛽胶系奶岢觯軌蝮w現(xiàn)出他已經(jīng)能夠從微觀的角度說(shuō)明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,即物質(zhì)間的各個(gè)元素重新排列組合,形成結(jié)合新的比例從而舊的物質(zhì)消失、新的物質(zhì)生成。但是他只討論了固體與液體的物質(zhì)變化,說(shuō)明在當(dāng)時(shí)還沒(méi)有注意到對(duì)氣體反應(yīng)的研究。
亞里士多德的“四原性說(shuō)”對(duì)后世的影響頗深,古希臘的煉金術(shù)和中世紀(jì)阿拉伯的金丹術(shù)的理論基礎(chǔ)均是在他的“四原性說(shuō)”下發(fā)展而成的。
4 ? “三元素論”與伽桑狄的“原子論”
在15世紀(jì),帕拉切爾蘇斯提出了與亞里士多德的“四原性說(shuō)”完全不同的“三元素論”。在“三元素論”中他認(rèn)為構(gòu)成各種金屬的要素是硫、汞、鹽三種元素,各種金屬不同原因來(lái)自這三種元素的組成比例不同。硫代表易燃性的要素、汞代表可溶性或金屬性的要素、鹽是構(gòu)成固體實(shí)體的要素。按照他的理論,木柴燃燒時(shí)燃燒的是硫,蒸發(fā)的是汞,剩下的是鹽。這一理論在當(dāng)時(shí)獲得了很大一批人的支持,因?yàn)樗睦碚撃軌蛲耆袭?dāng)時(shí)科學(xué)家們?cè)谧龈绅s時(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。通過(guò)宏觀的實(shí)驗(yàn)所觀察到的現(xiàn)象,去解釋探討微觀所發(fā)生的反應(yīng),盡管在現(xiàn)代化學(xué)中看起來(lái)像是荒誕的謬誤,但是在當(dāng)時(shí)甚至對(duì)后世關(guān)于“物質(zhì)是由什么組成的”這一問(wèn)題做出了巨大的貢獻(xiàn)。
比利時(shí)的化學(xué)家范·海爾蒙特則對(duì)當(dāng)時(shí)所流行的各種元素說(shuō)持否定態(tài)度,他認(rèn)為只有水和空氣才能夠被稱為元素,且這兩種元素之間是不可以互相轉(zhuǎn)變的,也都不能再拆分成為更加簡(jiǎn)單的物質(zhì)。雖然他的這一理論在現(xiàn)在看來(lái)是錯(cuò)誤的,但是他已經(jīng)不像前人一樣用邏輯推理忽略實(shí)證,而是極力通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明自己的觀點(diǎn)。對(duì)后世,對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)有著很大的影響,表現(xiàn)出了真正科學(xué)家的作風(fēng)。
隨著歐洲工業(yè)革命的勝利,人類的自然科學(xué)觀從古代跨越到了近代,對(duì)物質(zhì)本源也有了更加清晰的認(rèn)識(shí)。不再籠罩在神學(xué)和經(jīng)院哲學(xué)的陰影下,而是從更加理性的、機(jī)械唯物論角度探討物質(zhì)的本源。法國(guó)科學(xué)家伽桑狄提出的用原子論和機(jī)械論哲學(xué)解釋物質(zhì)的本源,試圖用微粒的大小和形狀來(lái)解釋由它們組成的物質(zhì)所顯現(xiàn)出來(lái)的宏觀性質(zhì)。如熱是由微小的圓形物質(zhì)所組成的,而冷是由有棱角的鋒利的錐形原子組成的,他的這一理論在后面很多年都受到了化學(xué)家們的關(guān)注。
5 ?波義耳的微粒觀與道爾頓的原子論
摒棄了超自然或者來(lái)自于神的意志這些唯心主義的觀點(diǎn),用機(jī)械唯物論方法解釋自然現(xiàn)象的科學(xué)家中,最偉大的代表人物當(dāng)屬英國(guó)科學(xué)家波義耳。波義耳出生于優(yōu)渥的家庭,但他不貪圖享樂(lè)把精力和金錢(qián)都投身于科學(xué)研究中。對(duì)于化學(xué)的態(tài)度,他認(rèn)為化學(xué)應(yīng)該從哲學(xué)的角度觀察,而不是以一種經(jīng)驗(yàn)技藝的態(tài)度認(rèn)識(shí)化學(xué)。他主張化學(xué)是一門(mén)科學(xué),而在這門(mén)科學(xué)中最重要的就當(dāng)屬實(shí)驗(yàn)。他認(rèn)為“沒(méi)有實(shí)驗(yàn),任何新的東西都不能被深知。”“空談無(wú)濟(jì)于事,實(shí)驗(yàn)決定一切?!薄叭绻炎约旱木Χ极I(xiàn)給了實(shí)驗(yàn),收集和觀察事實(shí),并關(guān)心真正的科學(xué)成就較之個(gè)人的利益為重,那么他就很容易證明,他們?cè)谑澜缟辖⒌膫ゴ蠊?。”他的?shí)驗(yàn)觀在他一生的研究中起了決定性的作用,相較于前人苦思冥想的研究方式,他的用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明自己想法的觀點(diǎn)更加科學(xué)。
并且他希望對(duì)物質(zhì)實(shí)在的終極本質(zhì),即表象背后的實(shí)質(zhì)作出解釋。即像古人一樣,借鑒可觀察世界的知識(shí),抽象它的各個(gè)方面,并將其轉(zhuǎn)化為基本原理。具體而言就是,他主張這些原則的可解性,試圖通過(guò)與可觀察的宏觀領(lǐng)域的類比,提出關(guān)于微觀領(lǐng)域的似乎合理的主張。這些主張?jiān)瞬豢捎^測(cè)粒子的形狀、大小和運(yùn)動(dòng),必然超出了直接可觀察屬性,從而使得關(guān)于這些不可觀察粒子的論述并不必然合理。盡管他的這一想法在這一具體情境下不盡合理,但是他將宏觀微觀聯(lián)系起來(lái),并且能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)的思想是足夠先進(jìn)的。
波義耳在他一生的化學(xué)研究中,最深入的是對(duì)物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的探討,他試圖用機(jī)械論的方式把物質(zhì)的性質(zhì)和化學(xué)變化描述出來(lái)[ 7 ]。他接受了伽桑狄的原子論的看法,反對(duì)亞里士多德的“四原性說(shuō)”和帕拉切爾蘇斯所提出的“三元素論”。在他的著作《懷疑的化學(xué)家》中,通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)駁斥了以上兩種理論,證明了這兩種理論都是錯(cuò)誤的。他用黃金不能被火燒而分解出硫、汞、鹽來(lái)否定三元素說(shuō),他又通過(guò)做“硝石實(shí)驗(yàn)”來(lái)駁斥亞里士多德的“實(shí)體形式”和各種“元素論”[ 8 ]。
他設(shè)計(jì)的“硝石實(shí)驗(yàn)”由三部分組成,分別是硝石的分解、硝石的復(fù)原以及硝石的制備。通過(guò)這記錄三部分的實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)果,反證出元素論并不能夠合理的解釋這些現(xiàn)象,所以證明了“四原性說(shuō)”和“三元素論”是錯(cuò)誤的。為了奠定化學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ),波義耳嘗試用機(jī)械原則對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行微粒論解釋:波義耳將熱、聲音、顏色等現(xiàn)象的原因解釋為微粒的運(yùn)動(dòng)、排列的改變;認(rèn)為氣味、溶解、揮發(fā)性、腐蝕性、結(jié)晶等性質(zhì)或現(xiàn)象也是由于微粒排列、運(yùn)動(dòng)等機(jī)械屬性。波義耳將“顏色的改變”視為物體微粒結(jié)構(gòu)在反射時(shí)對(duì)光微粒的排列產(chǎn)生了“修正”,這種光的“微粒論”在一定程度上影響了牛頓的光學(xué)研究[ 9 ]。
在評(píng)價(jià)這一實(shí)驗(yàn)時(shí),波義耳說(shuō),“這一實(shí)例與理智哲學(xué)的眾多概念相一致。迄今,這種理智哲學(xué)還沒(méi)有太多的實(shí)驗(yàn)貯備,新實(shí)驗(yàn)則更稀少;……實(shí)驗(yàn)應(yīng)該按其價(jià)值,而非數(shù)量多寡得到評(píng)價(jià);單個(gè)實(shí)驗(yàn)……同樣十分值得用一整本著作研究。一粒優(yōu)質(zhì)的大珍珠用于裝飾王冠,而眾多小珍珠(盡管也是真的)無(wú)甚價(jià)值,在金器店和藥店稱重售賣(mài)。”
波義耳的微粒觀主要有以下幾方面的內(nèi)容:構(gòu)成一般物體的粒子都是同一種粒子——“自然最小質(zhì)”或者稱作“同質(zhì)粒子”。粒子具有大小、形狀但是沒(méi)有運(yùn)動(dòng)能力,粒子能運(yùn)動(dòng)是由于上帝把粒子們置于運(yùn)動(dòng)之中了。他認(rèn)為“同質(zhì)粒子”可以凝結(jié)成為“第一凝結(jié)物”,“第一凝結(jié)物”還可以凝結(jié)成為“第二凝結(jié)物”,不斷地凝結(jié)、不斷生成更為復(fù)雜的物質(zhì)。在一般的化學(xué)變化中只有較大的微粒發(fā)生變化,較小的微粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)是不變的。物體的性質(zhì)如顏色、氣味、溶解性等等,是受微粒的組成和結(jié)構(gòu)影響的,不同的組成和結(jié)構(gòu)會(huì)表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。兩種物質(zhì)能夠發(fā)生反應(yīng)是因?yàn)閮烧咧g具有一定的“適配性”[ 10 ]。
波義耳雖然否定了“四原性說(shuō)”和“三元素論”,但是他仍然認(rèn)為有唯一的一種原初的物質(zhì)構(gòu)成各種元素。盡管波義耳的觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)并未被大家廣泛接受,但是他的微粒觀相較于之前的觀點(diǎn),已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍,為建立近代的化學(xué)概念掃清了障礙,做出了巨大的貢獻(xiàn)。
在這之后道爾頓結(jié)合了拉瓦錫所提出的元素學(xué)說(shuō)理論和威廉·希金斯等人提出的化學(xué)原子論,將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái),使化學(xué)成為真正的獨(dú)立科學(xué)。
道爾頓堅(jiān)持進(jìn)行氣象學(xué)研究長(zhǎng)達(dá)50多年,他通過(guò)長(zhǎng)年的研究蒸汽壓、混合氣體分壓、氣體擴(kuò)散等等問(wèn)題,從而催生了他所提出的原子論的觀點(diǎn)。
他指出:“一切具有可感覺(jué)到大小的物體,不管是液體還是固體,都是由極大數(shù)目的極其微小的原子所構(gòu)成。在化學(xué)作用范圍內(nèi),物質(zhì)既不能創(chuàng)造也不能消滅[ 11 ]。道爾頓的原子論可以總結(jié)為: 化學(xué)元素由非常微小的、不可再分的物質(zhì)粒子,即原子組成,原子在所有化學(xué)變化中均保持自己的獨(dú)特性質(zhì); 同一元素的所有的原子,各方面性質(zhì),特別是質(zhì)量,都完全相同,不同元素的原子質(zhì)量不同。原子的質(zhì)量是每一個(gè)元素的特征性質(zhì); 有簡(jiǎn)單數(shù)值比的元素的原子相結(jié)合時(shí)就發(fā)生化合。
6 ?結(jié)語(yǔ)
從以上分析中,我們可以發(fā)現(xiàn)人類對(duì)于物質(zhì)本源這一問(wèn)題,微粒觀的研究主要分為五個(gè)時(shí)期,從愛(ài)奧尼亞學(xué)派的自然哲學(xué)開(kāi)始提出了微粒之間的凝聚程度影響性質(zhì),微粒具有永恒性和運(yùn)動(dòng)性,到恩培多克勒的元素說(shuō)和德謨克里特的原子論,再到亞里士多德總結(jié)他的老師柏拉圖和前人的自然哲學(xué)觀點(diǎn)提出的“四原性說(shuō)”。到了15世紀(jì),對(duì)科學(xué)的討論脫離了神學(xué)和經(jīng)院哲學(xué)的束縛,帕拉切爾蘇斯提出了“三元素論”、伽桑狄提出了“原子論”。隨著工業(yè)革命的勝利,人類對(duì)于物質(zhì)的認(rèn)識(shí)愈加深刻,波義耳提出了他的微粒哲學(xué),強(qiáng)調(diào)用實(shí)驗(yàn)證明假說(shuō),大膽假設(shè),小心求證等觀點(diǎn)。在19世紀(jì)初,道爾頓提出了原子論,這一理論奠定了近代化學(xué)的基礎(chǔ),標(biāo)志著人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)有了質(zhì)的飛躍。
通過(guò)對(duì)這些化學(xué)史實(shí)的學(xué)習(xí),讓學(xué)生了解先賢們是如何對(duì)未知世界進(jìn)行探索的,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在學(xué)習(xí)前人在探究物質(zhì)本源到底是什么的過(guò)程中,體會(huì)其中的科學(xué)思想,如何觀察現(xiàn)象、如何進(jìn)行邏輯推理、從已知推出未知、從能觀察到的宏觀現(xiàn)象推測(cè)出微觀世界中所發(fā)生的具體反應(yīng)。盡管在發(fā)展的過(guò)程中,大多數(shù)古代哲學(xué)家所提出的關(guān)于微粒觀的觀點(diǎn)都是錯(cuò)誤的,但是我們?cè)趯W(xué)習(xí)這些理論時(shí)要重視他們思想的表達(dá)和方法的運(yùn)用。學(xué)習(xí)化學(xué)史不只是追求前人研究的結(jié)果是什么,最重要的是要體會(huì)其求知的過(guò)程,從這個(gè)過(guò)程中感受世界的奇妙、體會(huì)化學(xué)的魅力,在回顧歷史中理解人們探究微觀世界的動(dòng)機(jī)與意義,從而促進(jìn)學(xué)生宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。大膽提問(wèn),小心求證,不迷信權(quán)威,在化學(xué)的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義的科學(xué)觀。
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