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1、化学的十大基本思想观念化学的十大基本思想观念 不少学生甚至老师抱怨化学没有数学和物理那样严谨有序的体系章法,学科知识显得过于琐碎零乱。这其实是对化学的误读,真正懂化学的人明白化学知识自有其内在的统一性之美和深刻的思想观念。化学最引人入胜的地方之一是:能从微观的原子分子变化及其作用力解释种种宏观现象,并通过其在物质合成方面的神功使得“改变分子就可以改变世界”。 科学是一门语言,用以和大自然对话;科学是一首韵味无穷的诗词,对其认识当与时俱进永无止境。 下面是自己一些不成熟的体会: 一,元素观。不仅告诉我们庞大的物质世界不过由周期表中的百十号元素组成,在化学反应中元素保持不变,从而理解物质的多样性与
2、统一性,而且要认识到这百十号元素并非孤立,它们呈现出内在联系与统一性,即元素周期表和周期律,包括各种族和区的划分,这是一种整体的大元素观。三是认识到元素本身是较抽象的概念,只有以一定的形态和浓度出现时才更有现实意义。 二,微粒观。原子分子论是近代化学的基石,宏观物质由不同层次不同形态的微观粒子构成,如原子分子超分子及纳米粒子,化学就是在泛分子层次上研究物质的一门科学,并用简洁统一的化学符号来表示不同的微粒及其变化。从宏观变化到微观机理再到符号表示,“宏-微-符”是化学的最大特色,同时有助于形成我们的微观视角。 三,构性观。即结构决定性质,性质反映结构。物质丰富多彩的性能背后是其内在丰富多彩的结
3、构,这一点在有机化学中表现得更是淋漓尽致。再如蛋白质,正因为它具有从氨基酸不同连接顺序的一级结构到肽链空间折叠并相互作用的复杂而精致的四级结构,才使其具有各种各样的功能并扮演起生命物质基础的角色。 四,作用力。构成物质的微粒是运动的和相互作用的,不同层次的微粒间以不同的作用力相结合,并通过有效碰撞实现元素的化合与化分,从而导致化学反应的发生,同时微粒间作用力的破坏或形成伴随能量变化。液滴趋向于收缩为球形就和分子间作用力有关,球形时受力不均的液体表面分子比例最小。 五,转化观。化学最大的魅力就是合成物质,通过原子重组发生化学反应,其“无中生有,变废为宝”的神功常常让人惊叹不已。合成化学是当今文明
4、的顶梁柱,化学在物质转化方面的功能使其在各种自然资源的开发利用中充当主角。化学的魅力在于:改变分子,就可以改变生活改变世界。 六,分类观。现在的化学物种已超过8000万种,其性质与反应更是不计其数,所以不论是教学还是研究都需要分类。如把化合物分成有机化合物与无机化合物,还分为酸碱盐和氧化物等。再如化学性质一般可从“氧还,酸碱,络合”等角度分析。又如化学反应类型,也是按不同机理分类研究的。 七,守恒思想。让我们认识到千变万化的现象背后隐藏着不变的东西,化学反应“虽变幻无穷,但变中有定”,如质能守恒,很多化学问题的分析用“原子守恒,电荷守恒”等观念,常可以使问题化繁为简。 八,定量思想。如化学反应
5、的进行受数字支配,即按方程式中对应化学计量数进行。又如化学平衡时各物质的浓度受平衡常数的制约。再如浓度,也是化学中非常有意义的一个定量概念。化学研究要更深入和准确的话,其定量化的程度必须进一步提高。 九,动态平衡思想。要意识到很多物理化学过程因可逆而具有限度,最终会处于动态平衡,如化学反应平衡,溶解平衡,电离平衡,蒸发平衡等。更要认识到动态平衡表面上稳定静止但实际上充满活力与可变性,是特定条件下达成的,因此也是因条件而改变的,包括生命体的稳态与生物钟。 十,能量最低原理。这是自然界的一条普遍规律,降低自身能量趋于稳定是很多物理化学过程自发进行的主要动机,如钠与氯的化合,金属在溶液中的溶解,多电
6、子原子的核外电子排布,分子结构及配位键的形成等。 附:新学期教学 每个学期每个年份都是一个新的起点,或叫转折点,新的目标期望和反思是必须的,这可以防止因工作重复而倦怠。 关于新学期的教学我对自己提三点要求: 一,认真做好四个环节,即教学设计、表达引导、检测反馈与小结升华。 1.教学设计; 2.表达引导; 3.检测反馈; 4.小结升华。 二,追求四有课堂,即有热情、有笑容、有趣味、有智慧。 三,在化学整体的大文化氛围中进行教学,突出化学基本思想观念。 四,教学相长,以教促学,以学促教,并严格要求学生。 化学分类: 大学化学的经典分支是:无机,有机,物化,分析等。中学化学的常见分类:基本概念理论,
7、元素化合物,有机化学,化学实验。尤其后一种分类并没有体现化学的特点,“基本理论”哪个学科没有啊?实验,哪门自然科学没有啊? 我现在习惯分成这样三部分:元素化学,化学反应原理和结构化学,分类不一定合理,但觉得更加彰显化学本身的内涵与个性。 元素化学部分包括:元素周期表,常见无机物和有机物的组成、表示、性质与应用,包括它们的合成分离与检测,并认识到元素只有以某种具体的形态和浓度存在时才更有实际意义; 反应原理部分包括:化学反应是如何发生的?其微观本质是什么?反应时遵循哪些基本规律?具体有:当量定律,化学键与反应中的能量变化,氧化还原反应与电化学,电解质溶液与离子反应,反应的方向速率和限度等,并形成“微粒间相互作用、无中生有的转化观、万变不离其宗的守恒观、定量观、动态平衡”等基本思想; 结构化学部分包括:原子结构与性质,分子结构与性质,晶体结构与性质,能形成“结构决定性质”的基本思想,比如能感叹“结构”对“出身相同”的钻石和石墨的命运捉弄,能欣赏“手性异构”的微妙和蛋白质四级结构的精致。