二、化学基本概念的形成和发展
认识是从对事物和现象的感性知觉开始的。人靠着感觉器官形成了反映现实事物的感觉、知觉和表象。但是,感觉、知觉和表象都仍然还是感性认识的东西,它主要是反映事物的表面现象,还不能用以改造客观事物。
人类为了能够能动地作用于周围世界,首先就应该了解事物的本质和它们的客观发展规律。这就必须通过抽象思维来达到这一点。在概括感性认识的过程中,抽象思维抛开了一切非本质的、偶然的事物和现象,深入事物的本质,揭示了事物的发展规律,最后用科学的概念表达出来,再通过实践去验证。这就是概念的形成过程。
化学基本概念的形成,当然与上述过程相一致。针对化学教学的特点, 有的教学法著作从概念内容的具体化、概念内容的加深、概念内容的综合、概念内容的系统化、学生掌握的概念的确切化、提高对概念内容记忆的巩固程度、善于思考获得的概念等七个方面论述化学概念的形成和发展这一课题
[14]。我国也有不少化学教育工作者从不同的侧面对这一课题进行过论述
[15]。我们认为,化学基本概念的形成和发展,可以粗略地分为三个阶段、
七个步骤来进行讨论。
第一阶段,概念的初步确立(1)客观对象的感知。
感知的任务是使学生对感知对象形成清晰而精确的表象。反映个别事物的丰富内容的知觉表象,是形成科学概念的基础。毛泽东同志指出:“感性和理性二者的性质不同,但又不是互相分离的,它们在实践的基础上统一起来了。⋯⋯无论何人要认识什么事物,除了同那个事物接触,即生活于(实践于)那个事物的环境中,是没有法子解决的”[16]。这说明人们对事物的感知在获得知识的过程中占有多么重要的地位。
演示实验、边讲边实验、实习作业、参观化工生产、以及教学语言、图片、幻灯、电视、电影、传统直观教具的运用、阅读教科书等,都是形成表象的不可缺少的手段。
为了有效地感知新事物,必须使学生回忆过去的经验,找出跟新事物相接近的那些联系,只有依靠学生过去掌握的知识和已有的实际经验,才能使学生完全正确地感知认识对象。例如,如果学生没有物质的颜色、状态、气味等性质和光、热、电等现象的知识和经验,就不可能正确地感知物质的变化。
- 概念内容的理解。
有了表象并不等于有了概念。因为在表象这种感性经验中,并没有区别事物或现象的个别的与一般的、偶然的与必然的、现象的与本质的属性。形
成化学概念的最重要的中心环节,是理解化学概念的内涵。它是以感知事物所形成的表象为基础,经过去粗取精,去伪存真的“改造制作”功夫,来揭示事物合乎规律的内在联系,并提炼出事物的本质属性的认识运动,是由感性认识通过抽象思维过渡到理性认识的质的飞跃过程。列宁说过,“即使是最简单的概括,即使是概念(判断、推理等等)的最初的和最简单的形式, 就已经意味着人对于世界的客观联系的认识是日益深刻的”[17]。
人们对事物的感性认识进行思维加工,还必须借助于一些逻辑方法。它们是比较、分析、综合、抽象和概括。
比较比较就是区分这一事物和另一事物的相同点和不同点。通过比较, 才能区分事物的本质属性与非本质属性,也才能确定同类事物的本质属性, 把它在概念中确定下来。
分析与综合分析就是把对象分几部分加以研究。目的在于帮助我们深入认识事物的各个部分。综合就是在分析的基础上把对象的各个部分的状况联系起来,从而得到关于整个事物的认识。例如,我们要认识氯气,就须先把氯气的物理性质(颜色、状态、气味、比重、溶解性等)和化学性质(与氢气、金属、非金属、水以及其它化合物的反应等)逐个地加以研究,然后把各个方面的认识联系起来,得到“氯气是一种化学性质非常活泼的、微溶于水的、比空气重的、黄绿色的气体”这个结论。
分析与综合是对立的统一体。正如恩格斯所说:“思维既把相互联系的要素联合为一个统一体,同样也把意识的对象分解为它们的要素。没有分析就没有综合。”[18]
抽象与概括抽象是从事物的许多属性中抽出本质属性,而把非本质属性抛在一边。它是形成概念的关键性的一步,是概念形成的最主要的方法。
例如,元素有多种多样的属性:核电荷数、电离能、电子亲合能、电负性、化合价等等。但是,一种元素区别于另一元素的最本质的属性是核电荷数。因而可得出元素的概念——“元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。”
抽象对于认识事物的本质,把握事物发展运动的规律性具有关键意义。没有抽象,便不会有科学理论。“一切科学的(正确的、郑重的、不是荒唐的)抽象,都更深刻、更正确、更完全地反映着自然”[19]。
概括就是在人的头脑里把个别事物的本质属性,推及为同类一般事物的本质属性。也就是思维的由个别推向一般,个别与一般相结合的过程。例如, 在比较了几种相同浓度的典型的酸、碱、盐溶液的导电性之后,以导电性的强弱为标准把电解质分为强电解质和弱电解质两类。并分别考查两类电解质在结构上的本质特征,可得出如下结论:“一切离子化合物和某些具有极性键的化合物是强电解质。⋯⋯”,这就是概括。“解剖麻雀”,认识一般, 就是概括的逻辑方法。
抽象与概括,也是相辅相成,紧密联系的。进行概括,首先就得进行抽象。概括是在抽象的基础上进行的。认识总是从个别的(或特殊的)对象到一般的对象,然后依据一般进一步去认识其它个别的特殊对象,如此循环往复,使认识不断深化。
上述五种逻辑方法在形成概念的过程中不是割裂的,而是相互联系、相互补充的。
- 揭示概念的内涵——下定义。
定义是揭示概念内涵的逻辑方法。给一个概念下定义,就是用精炼的词句、简明的方式将这个概念的内涵揭示出来,也就是揭示这个概念的本质属性。
给概念下定义时,首先是确定被定义的概念所反映的对象属于哪一类。列宁说:“下‘定义’是什么意思呢?这首先就是把某个概念放在另一个更广泛的概念里”[20]。然后再把被定义概念所反映的一种对象与该类中的其它种对象进行对比,找出与其它种之间的差别。例如,给“化学性质”这个概念下定义,首先是要确定“化学性质”是属于物质的“性质”类的概念; 然后再考察化学性质是物质的什么性质呢?其本质属性是什么呢?这就需要将化学性质与物质的其它性质(如物理性质)进行对比,找出其差别,最终得出这样的结论:“物质的在化学变化中表现出来的性质”——这就是“化学性质”这一概念的定义。
某些概念没有相互平列的同类概念与之对比,因而不能用前述方法给它下定义。这时,可采用阐明被定义的对象的由来或发生,或列举对象的某些特征等方法。例如,“电离”概念就是这样。什么叫“电离”呢?“电解质溶解于水或受热熔化时,离解成自由移动的离子的过程”,这是电离的特征, 也就是电离概念的定义。
给概念下定义的要求可归纳为以下几点:
①定义应该在学生对被定义的概念已经理解的基础上进行。定义是对概念理解后的必然结论。
②定义必须遵从四条逻辑规则:
定义必须是相称的。即被定义概念的外延与定义概念的外延是完全相等的,二者具有同一关系。例如,“化学变化”这个概念(被定义概念)与它的定义——“有新物质生成的变化”(定义概念)它们的外延是完全等同的, 都包括各种类型的一切化学反应。如果把“化学变化”定义为“有能量改变的变化”那就不对了。因为,虽然一切化学变化都有能量改变,但是某些物理变化也可能有能量改变。这就是说,“有能量改变的变化”,不仅包括所有的化学变化,而且也包括了一部分物理变化。这样一来,被定义概念与定义概念的外延就不完全相等了,因而这样的定义是错误的;
定义不得循环。即定义概念不得直接或间接地包含被定义概念。例如, 不能象这样给“化学变化”下定义:“物质所发生的化学反应,就叫做化学变化”。因为,“化学反应”与“化学变化”是同义词,用它们彼此定义, 就等于没有定义;
定义一般用肯定的表达形式; 定义必须明白确切。
③定义随认识的深化而发展。但初步的、过渡性的定义也必须与现代科学观念相适应,与以后的发展了的定义相衔接,不应相互矛盾。
④定义宜选用学生易接受的词。
定义是巩固人们认识成果的重要方式之一。它揭示概念的本质属性,并把一类事物同别的事物区别开来;定义有助于人们掌握知识。人们要学习科学,就要明确这门科学中的基本概念,为此,就要了解和运用这些概念的定义。“对日常运用来说,这样的定义是非常方便的,在有些地方简直是不能缺少的”[21]。定义还有检查对概念的理解是否正确的作用。如果能给概念作出正确定义,说明对概念的理解可能是正确的,否则就不能说对概念已经
明确。
第二阶段,概念的巩固与应用。(4)复习与记忆。
初步建立的概念,在学生头脑中形成的联系还是很不巩固的,经常受遗忘规律的支配。要发展概念,首先就得巩固已形成的概念。巩固概念是运用概念的基础。
复习与记忆是巩固概念的不可缺少的手段。初步的巩固是使学生再现(回忆)刚刚建立起来的概念的内容,防止遗忘已经学过的知识;进而可让学生熟记概念的定义,其实质在于使学生记住所掌握的事物和概括。复习的生理基础是神经联系经过接着而来的(重复的)强化而经常得到巩固。
(5)概念的运用。
运用概念是从理论回到实践的一次飞跃,是教学过程的高级阶段。运用概念也是加深对概念的理解,强化对概念内容的记忆,从而使概念得到进一步巩固的有效方法。
化学习题、化学计算、化学实验等都是运用概念的重要手段。学生能否正确地运用概念,首先取决于对概念是否理解;同时取决于是否具备了相应的知识,经验、技能和能力。
第三阶段,概念的发展和深化。(6)概念的发展。
概念的发展包含着两层意思:其一,由于事实材料不断积累和丰富,使学生对概念的理解不断加深。例如,学生在刚学“元素”这一概念时,只知道具有相同核电荷数的一类“原子”。进而学了“离子”概念,才知道离子也包含在“元素”概念之内,它是元素的存在状态之一。及至学了“同位素” 概念之后,又明白了同一元素中还可能存在着不同种的原子——同位素。学生对“元素”概念的理解,就是象这样一步一步地深化的。其二,理论的发展使概念的内涵和外延更新,或者得出新的概念。“人的思想由现象到本质, 由所谓初级的本质到二级的本质,这样不断的加深下去,以致无穷”[22]。人的认识不断深化,必然使概念不断发展。例如,氧化还原的概念,最初是从得氧、失氢(物质的组成方面)去认识的。学习原子结构知识以后,就进而从得电子、失电子(或共用电子对的偏移)去认识,概念的内涵和外延都发生了变化。新概念就更科学、更深刻、更能反映事物的本质了。
(7)概念的系统化。
按照各个概念之间的自然的相互关联,将概念进行分类整理,以揭示概念之间的内在联系,这就是概念的系统化的含义。
掌握必要的理论并有足够的物质知识,是概念系统化的基础。从化学理论的观点出发来理解全部事实材料,并且使科学事实与理论结合起来,这是概念系统化的极其重要的方法。元素、物质、化学反应等的分类,是概念系统化的最简单的事例。金属、非金属、氧化物、酸、碱、盐之间相互的关系
(“十大关系图”),是进一步系统化的一个事例。
以上阐述了化学概念的形成和发展的过程。其中步骤与阶段的划分,仅仅具有粗略的、相对的意义,而实际上它们是紧密联系、相互渗透,甚至是相互交叉的。例如,概念的系统化既具有巩固概念的作用,又具有使概念深化的意义,很难把它截然地划分开。概念教学,是一个复杂的认识过程,教师只要充分掌握辩证唯物主义的认识规律,精心组织教学过程把握住各个认
识阶段,并遵循认识步骤,则教学质量的提高是指日可待的。