一 化学实验有丰富人的感性认识内容的功能

我们可以把认识过程看作是信息的接收、储存、加工和传递的过程。人的感觉器官接受信息，人脑处理加工和储存信息，神经系统传递信息，效应器官根据人脑的指令作出反应和发生作用。感觉是人们对外界认识的开始。客观外界的现象只有通过人的眼、耳、鼻、舌、身等感觉器官，才能反映到人的头脑中来，开始人的感性认识。但是人的感觉器官由于生理上的限制， 其感觉能力是有限的。人的视觉器——眼睛只能感觉到可见光(通常波长在310—750nm)，波长短的紫外线、波长长的红外线、X 射线、γ射线等人眼都看不到，在明视距离(25cm)上的分辨力也只能达到 0.1mm 左右。听觉器官—

—耳只能听到频率在 20—20000Hz 的声波，次声波和超声波，人耳都无法听见。人体对气压、温度等的感觉范围就更小。事实上，在人的感觉范围之外， 仍然存在物质世界的许多现象和过程，但它们却不能直接引起感官的感觉。

化学实验能够克服人的生理限制，提高人自身的感觉能力和分辨本领， 使人获得更加丰富的感性知识和规律性的认识。这可以从以下几点来理解。

1. 化学实验手段能够扩大和改善人感官的感觉能力

化学实验的过程。它是实验者、实验对象和实验手段三个基本要素结合在一起，构成一个整体，并发生作用的过程，它是实验者根据一定的研究或教学目的，借助于一定实验手段(实验仪器、装置、设备和工具等物质手段)， 在人为干预和控制的条件下，使实验对象发生预定的变化的过程。因而，化学实验是以能动地变革研究对象为其特征。而变革实验对象不能单纯地依靠人自身机体的各种器官，即使最简单的实验(如，加热氯酸钾制取氧气)也是如此，总是要通过运用各种实验仪器、实验装置等物质手段来实现对物质对象的变革的。正如第二章讨论过的，实验仪器、装置、设备和工具等物质手段是构成化学实验和化学科学认识的一个不可缺少的要素，在实现化学科学认识过程中作为认识工具它起着十分重要的作用。化学实验中使用的物质手段种类繁多，它们在化学科学认识中所起的作用也是多种多样的。

1. 能延长人的感觉器官，克服感官的局限性，扩大接收信息能力的实验仪器和设备。

① 恩格斯：自然辩证法，人民出版社 1971 年版，第 16 页。

化学实验中通过各种实验仪器、设备的运用，使许多原来不能为人们感觉到的或分辨不清的物质现象和过程，变成能够被人感觉到或分辨清晰起来。这样，在化学实验中，人们感性认识的领域就被大大地开拓和丰富了。如，利用电子显微镜可“看到”晶体分子，用场离子显微镜可“看到”直径只有 0.3A 大小的原子，并在放大 130 万倍的条件下，成功地拍摄了原子的照片。还可以用云室、气泡室等探测仪，发现比原子还小的基本粒子运动的踪迹。用高超的辐射探测器，能从仅有 17 个原子中，确认出新元素(钔)的存在。这说明，利用实验仪器可以最有效地克服人感官的生理限制，大大提高人的观察能力，使那些不能被人的感觉器官直接感知的物质和现象变得可以被感知。现在，人们已经能够通过红外线、紫外线、X 射线等手段来感知物质和现象。

实验手段的作用还在于它能改善和提高人的认识质量，使获得的感性认识更加精确和客观。例如，运用分析仪器可以将研究对象的各个部分、成分、要素分别加以准确地考察，同时还能免除各种主观因素的影响。物质是质和量的统一体，只有从数量上精确地把握它，才能深刻地认识它的质的规定性。使用测量仪器能为人们提供比较可靠的计量标准和准确的记录手段，帮助人们更精确地把握物质的各种量的特征。

总之，由于化学实验中使用了各种实验仪器、观察仪器和测量手段，不仅使人的感知范围大大地扩展了，而且帮助人的感性认识达到去伪存真、由粗到精，从定性到定量的较深层次，无疑这对深化认识是很有意义的。

1. 能延长人的效应器官，加强人对物质的作用，提高人对物质的干预和改造能力的实验仪器和设备。

人的效应器官同感觉器官一样，由于生理结构的限制，对物质的作用是极其有限的。人不仅不能单纯依靠自身机体的直接作用使物质发生化学变化，就是对一个坚硬的物质，依靠人机体的作用，也无法将其粉碎。化学实验中所研究的物质，其形态、结构和变化过程，是复杂的、多样的，各种因素总是交织在一起，只靠人自身机体很难、甚至不可能将某个因素或几个因素游离出来，也不可能依赖机体使其发生某些化学变化。而人能够通过自己的主动作用，使物质发生某种变化，而达到认识物质的属性和变化规律的目的。这种主动作用就是通过化学实验中的实验仪器和实验装置，以及相应的实验操作来实现的。

1. 化学实验能在严格控制条件下去变革物质的变化过程，为人们提供更加丰富的认识内容

马克思说：“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方去考察自然过程的，或者，如有可能，是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”①

这就是说，人的研究工作，需要在一种特殊的、人为严格控制的条件下来进行，而不是在受到各种复杂因素干扰的情况下去进行研究的。这对于化学科学工作者或者化学教学中学生的认识，同样是适用的。

我们要认识的任何一种物质总是处于与其他物质的相互联系之中，为了达到认识某物质的目的，就需要把各种外在的干扰给以排除，使研究对象以“纯粹”的状态、从众多因素中“孤立”和“抽取”出来。例如，稀有气体

① 龚育之：关于自然科学发展规律的几个问题，上海人民出版社 1978 年版，第 5 页。

存在于空气中(除氡外)，要认识每一种稀有气体的性质，就需要把它们一个个从空气中分离出来，分别进行研究，以排除氮、氧、二氧化碳等物质可能产生的干扰。为了使稀有气体从空气中分离出来，就需要使空气液化，使空气液化的条件是低温、高压。人们制造的空气液化装置能将空气压缩至 2.02

×107Pa 和产生低温。通过这种装置制得的液态空气，再经过分级蒸馏、继续分馏以及一系列的化学处理，制得了以氩为主的稀有气体。然后，再采用低温分馏或低温选择性吸附的方法，从混合的稀有气体中将其组分分离开来。这里所谈到的高压、低 温都是为了研究和认识上的需要人为创造的条件， 在这种条件下，人们才有可能实现对稀有气体的认识。

在化学实验中所涉及的任何物质的化学变化过程，以及所产生的各种现象，都是有一定规律的，这种变化规律又总是同一定条件相联系着的。有时同一种物质或过程，在不同的条件下也会有完全不同的形态和特征，如通常状态下的空气与液态空气在性质方面有许多不同，液态空气呈淡蓝色，液态空气中氧的浓度比空气中氧的浓度大得多。许多物质在液态空气的温度下， 性质都发生急剧的改变。

有些物质在常态下，其特有的本质和规律不易暴露出来，但在人为创造的某些极端条件下(如超高压、超高温、超真空、超低压等)才能揭示出它的规律。这些极端条件，在现实的自然界里是得不到的，只有在人为的条件下， 才有可能。例如，在通常条件下，玻璃管不能产生放电现象，如果采用真空泵制成真空玻璃管，在玻璃管处于真空的条件下，我们才能观察到真空放电现象，也才能为认识阴极射线、发现 X 射线提供有利条件。又如，在超高压的作用下，能使分子之间、原子之间的空间被压缩变小，甚至使电子壳层发生变化，把电子压到原子核里去，变成了超固状，从而引起了物质的物理性质和化学性质上的明显变化。人们将会从中得到在生产实践和纯自然观察所得不到的新认识。①

综上所述，化学实验不仅在丰富人们感性知识的内容方面起着重要作用，它还为人脑这个思维加工器官提供原料和半成品。化学实验中对物质及其变化过程“纯化”的本身就是在实践活动中实现着某种抽象、分析、综合的理性活动。正如马克思在讲到培根时说过的，按照培根的观点，“科学是实验的科学，科学在于用理性方法整理感性材料。归纳、分析、比较、观察和实验是理性方法的主要条件。”②因此我们说，正是在化学实验的基础上， 使得人们的认识实现着从感性认识向理性认识的飞跃。

化学实验在化学教学中的重要作用之一，就是为学生形成各种理性认识提供感性认识材料。形成物质的概念，要从揭示物质的性质入手。而物质的性质，只有通过化学实验，借助于实验手段，在人为控制的条件下，使物质发生物理的和化学的变化时显示出来，才被学生观察认识。如氢气、盐酸、甲烷等具体物质的概念，就是在通过一系列的化学实验所给出的直观、真实的感性材料的基础上形成的。化学基本概念(如氧化、电离等)和化学基础理论(如物质结构的理论)在化学教学中占有重要地位，它们的特点是比较抽象。为了帮助学生形成化学概念、理解化学基本理论，也常通过化学实验为学生提供一定的感性认识材料，并在此基础上，引导学生对观察到的宏观现

① 王树茂编著：科学实验，辽宁人民出版社 1986 年版，第 43—44 页。

② 马克思、恩格斯：马克思恩格斯全集·第 2 卷，人民出版社 1957 年版，第 163 页。

象、化学事实和测得的数据进行研究和处理，经过比较、分类、分析、综合、抽象和概括，以形成化学概念和化学理论，从而达到对物质的本质和规律性的认识。