化学无处不含美。中学化学美有哪些内容(或表现)?中学化学美的基本特征是什么?探讨这两个问题有助于引导学生发现、感受、鉴赏、表现和创造化学美。
(一)中学化学美的主要内容
如果从美的基本形态来分,中学化学美可分为自然美、社会美和艺术美。但为了更突出化学教学中美之特色,我们试探将中学化学美分为八类:
化学物质美、化学结构美、化学变化美、化学实验美、化学理论美、化学用语美、化学史美、化学教学艺术美。
1.化学物质美
化学物质美的外在表现,是它们的形态美。如金刚石的晶莹华贵,红蓝绿宝石的夺目光彩,无色水晶的无遐透明……无不表现着化学物质的形态美。
化学物质的社会功用价值,是它们的实用美。如五光十色的霓虹灯把现代都市的夜晚打扮得繁花似锦,高分子材料的发展加速着信息社会的到来。人类的吃、穿、住、用、农、轻重工业,都与化学化工产品有关。各种化学产品美化着社会、美化着生活、美化着人类自身。
2.化学结构美
化学结构美是化学物质美的内在反映和决定因素。如金刚石是正四面体结构的空间网状原子晶体。C60是60个碳原子组成如足球形状的大分子晶体。晶体都以内部的原子、离子、分子有规则的对称排列为其最突出的特征,它们的万千仪态取决于结构的和谐、秩序和多样性。纳米科学技术的应用令人惊异地显示出物质的微观结构,STM扫描隧道显微镜图像(已刊入北京市九年义务教育初三化学课本中)已能使中学生从清晰的照片中领略到化学的结构美。
3.化学变化美
从某种意义讲,化学变化是化学美之源。化学物质美只是化学变化美的终极表现。钻木取火、百炼成钢、烧石成灰(指生石灰)……形象地描述了化学变化美。苏杭的湖光山色、桂林的如画山水、石林的突兀奇峰……这些大自然的杰出创作,无不假手化学变化的鬼斧神工。
化学变化美不仅表现出色态万千的形象美,而且还蕴含着有规律可循的科学美。
4.化学实验美
化学实验是化学之母。也是化学美的大观园:装置美、操作美、现象美、设计美……真可以说集自然美、社会美、艺术美于一身。化学家们还在化学实验中表现出真、善、美。
中学生们视化学实验为化学课堂上的最好节目,他们为氢氧爆炸化合、焰色反应、铝热剂反应等实验的成功拍手叫好。他们在学生实验课上“看、闻、听、触”,“观、思、悟、记”的情景,其实是最美的化学美景之一。
5.化学理论美
化学理论美是一种科学美。它不是美的自然现象的客观形式,而是美的自然现象的客观内容。它又被人称为“化学内在美”。中学化学理论美主要表现在:质量守恒定律之美、物质结构理论之美、元素周期律与元素周期表理论之美、化学平衡理论之美、电解质溶液理论之美等。以上理论的美的特征是:形式简洁、包容博大;从多样中寻求统一,从统一中演绎出多样;秩序、和谐和统一。
6.化学用语美
化学用语是通用的化学学科的专业用语,包括元素符号、化学式、化学方程式以及电子式、结构示意图、结构式……等化学符号。化学用语美是化学美最典型的表现之一。例如“H2O”表示水,表示1个水分子,还表示1个水分子由2个氢原子和1个氧原子所构成,还能表示出水中氢、氧元素的质量比是1∶8。(www.xing528.com)
化学用语形式简明、内涵丰富、书写方便。
7.化学史美
化学给人以知识,化学史给人以智慧。除化学实验外,学生特别感兴趣的,就是听化学史故事了。化学史中有举不胜举的真善美事例。化学史美不仅包括社会发展与化学发展呈波进关系的社会美,还包括化学成功发现的喜剧美,丧失发现机会的悲剧美以及科学家们表现出的崇高美。美的六种基本形态,即自然美、社会美、艺术美、崇高、悲剧、喜剧,几乎都在化学史美中存在着。
8.化学教学艺术美
包括板书美、语言美、仪表美、教态美、节奏美等。教学艺术美表现着教师的素质,反映着教学水平,给学生们以很大的影响。
(二)中学化学美的基本特征
综上所述,物质变化的美,是化学美产生的基础。化学美是化学内容的“真”与化学形式的“美”的有机结合。化学美主要是理性的科学内在美,其基本特征是:
1.统一性与多样性
科学美学认为:宇宙的统一性就表现为宇宙的统一的美。凡是能够揭示宇宙统一美的理论,就被看作是美的科学理论。化学确认万物由元素组成,并通过元素周期表把各种元素看作是有内在联系的统一体。
科学美学还认为:自然界的美是各式各样的。丰富多彩的大千世界就是多样性的美。只有把统一性与多样性综合起来考察,从多样性中寻求统一性,从统一性中寻求多样性,才能对千姿百态的宇宙美作出科学美学的解释。化学美正是作出这样的解释:虽然组成物质的元素并不多,目前发现只有111种。就像红、黄、蓝三原色组成了万紫千红的各种颜色一样,这一百余种元素组成了万千色态的各种物质,使化学表现出特有的形式美。而且,元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的变化,使化学又表现出特有的规律美。统一性与多样性,是化学美的第一个基本特征。
2.秩序与和谐
秩序的原意,指事物在空间或时间上排列的先后;和谐的原意,指配合适当和匀称。在科学美学中,秩序又可作为规律来解释,和谐还含有协调、匹配、适度等意。
化学中的秩序与和谐比比皆是:原子何其之小,但核外电子遵循能量最低原理(更确切地说是排布三原理)在原子核外分层排布;晶体何其之多,但众多晶体所共有的一个基本点是它们内部都具有空间排列上的周期性;物质性质千差万别,但均由其结构所决定;化学反应千奇百怪,但均源于原子最外层少数电子运动状态与组合形式的变化,并共同遵循质量守恒定律……化学美的秩序与和谐有许多具体表现形式:如对称、守恒、相似、结构合理、比例协调等。虽然大学化学指出,从宇宙整体来说,熵增加是一种最大的不和谐。但就中学化学而言,化学美主要表现出秩序与和谐。
秩序与和谐,是中学化学美的第二个基本特征。
3.简洁性
简洁即简单明了。科学美学认为:宇宙的进化方向与环境之间最佳的匹配,就构成了一种简洁性的美。简洁能使人一目了然,给人以简单、清晰、明确的美感。
如前所述,化学用语是化学简洁美的突出表现,简洁性是中学化学美的第三个基本特征。
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