Лилия Кузнецова – Философские и психологические основы дидактики (на примере обучения химии) (страница 4)

Точно так же невозможно в рамках теории валентных связей объяснить возникновение химических связей в молекуле азотной кислоты. Принято считать, что азот в этой молекуле четырёхвалентный. Но это утверждение вызывает неустранимое противоречие.

В самом деле, проанализируем предлагаемые в некоторых учебниках [34] модели (а, б) химических связей в молекуле HNO₃:

Модель а показывает, что атом азота имеет три σ-связи и одну делокализованную π-связь, то есть является условно четырёхвалентным. Но обратим внимание на атом кислорода. Каждый из них имеет одну σ-связь и половину π-связи. Таким образом, кислород в азотной кислоте получается полуторавалентным, а это нонсенс.

Не лучше дело обстоит и с так называемой семиполярной связью (модель б). Согласно этой модели, азот образует четыре ковалентные связи и одну ионную. Так чему же тогда равна его валентность: четырём или пяти? Но самое главное заключается в том, что такая формула не отражает реальности. Атом азота имеет настолько высокую энергию ионизации (1402 кДж/моль), что сродства к электрону кислорода (141,8 кДж/моль) недостаточно для отнятия пятого электрона от атома азота. Поэтому представленная формулой б молекула азотной кислоты существовать не может.

Не следует прибегать к ухищрённости, чтобы определить валентность азота в азотной кислоте. Достаточно определить его степень окисления, чтобы понять поведение азотной кислоты в химических реакциях.

Желание все факты и явления объяснить с точки зрения единой теории, стремление любой ценой показать её неуязвимость вредит обучению, формирует у детей ненаучный подход к объяснению действительности.

Теорию валентных связей, как и любую другую теорию, следует применять в определённых границах. Не укладывающиеся в неё факты служат стимулом для развития теории или замены её другой. К этому надо относиться диалектически. Когда говорят «строго научно», противоречат существу науки, тому положению, что наука не является застывшим мыслительным образованием, но постоянно обновляется.

В обучении не следует ни игнорировать роль теорий, ни абсолютизировать их. Представление о том, что теории не являются завершёнными формами познания, а меняются, расширяются, углубляются, положительно влияет на формирование мышления и мировоззрения ребёнка.

Законы, закономерности, принципы

Познание изучаемого объекта предполагает переход от явления к сущности. Одной из форм раскрытия сущности и являются обнаруживаемые законы, закономерности, принципы.

Законы отражают внутреннюю существенную связь явлений, обусловливающую их закономерное развитие.

Закон выражает определённый порядок причинной и устойчивой связи между явлениями или свойствами материальных объектов, отражает повторяющиеся существенные отношения, при которых изменение одних явлений вызывает вполне определённые изменения других [136]. Понятие закона близко к понятию сущности изучаемого объекта, которая как раз и представляет собой совокупность глубинных связей и процессов. Закономерности конкретизируют и дополняют законы.

Примером закона является великий периодический закон химических элементов Д. И. Менделеева. Он устанавливает существенную связь между атомной массой (зарядом ядра) и формами, а также свойствами веществ, образованных этими элементами.

На этом примере можно видеть связь закона с другими формами знания. Сущность периодического закона раскрывает теория строения атомов. Внутри закона можно выделить закономерности. Например, закономерность связи атомных объёмов с атомной массой дополняет содержание периодического закона.

Закон, как и теория, имеет границы применимости.

Так, закон Авогадро устанавливает связь количества вещества газов (числа частиц) с его объёмом. Выводом из закона Авогадро является молярный объём газа, равный 22,4 л/моль. Однако этот объём приблизительно соблюдается только для нормальных условий. При температуре 20 ^оС молярный объём будет другим (24 л/моль при нормальном давлении). Здесь вступает в силу другой закон – закон Бойля – Мариотта.

С другой стороны, молярный объём зависит от силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому далеко не все газы имеют одинаковый молярный объём при нормальных условиях.

Так, молярный объём аммиака NН₃ равен 22,09 л/моль, а хлора Cl₂ –20,06 л/моль. Это значительные отклонения, поэтому использование привычного молярного объёма для этих газов приводит к большим неточностям. Молярный объём, равный 22,4 л/моль, – это вид идеализации, широко распространённый в науке, особенно в химии и физике.

Принципы по содержанию близки к законам.

Термин принцип происходит от латинского principium, что означает «начало, основа». Он имеет несколько значений. Принципом называют внутреннее убеждение человека, которым он руководствуется в своём поведении. Нас интересуют научные принципы. В науке под принципом понимают теоретическое начало, основополагающую истину, лежащую в основе других истин, положений или движущих сил; правило или закон, по которому осуществляется та или иная деятельность или процесс. Философские принципы выражают непреложные, неизменные истины [146].

Принцип – это то, что лежит в основе некоторой совокупности знаний, главное, исходное положение какой-либо науки, теории, учения, мировоззрения.

Принцип является руководящим положением, которое соблюдается постоянно. Как известно, французский философ Гельвеций считал: «Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов».

Научные принципы формируются на основе эмпирических исследований реальности путём обобщения. Значимость принципов определяется тем, насколько глубоко они отражают объективные существенные закономерности, тенденции, связи и т. п. того класса явлений, в отношении которого они выступают обобщением. Поэтому принципы близки к законам.

Нам известны дидактические принципы. Они фиксируют знание об объективной педагогической реальности. Выведены эти принципы из практики педагогического процесса.

Суждения и умозаключения

Теории и законы выражаются в речи в виде суждений и умозаключений. Суждения и умозаключения оперируют понятиями. В суждениях выявляются связи между понятиями. Без связи между понятиями не происходит процесс мышления.

Суждение – форма отображения в мышлении связи между понятиями, посредством которой что-либо утверждается либо отрицается.

Однако суждения не гарантируют истинности. Они могут выражать либо истину, либо ложь. Так, например, ученик отвечает: «Катализатор ускоряет реакцию, так как вступает в неё и снижает энергию активации». Другой ученик может сказать: «Катализатор ускоряет реакцию, но не вступает в неё». Одно суждение выражает истину, другое – ложь.

В данном случае учащиеся оперируют понятиями катализатора и скорости химической реакции. Суждения будут истинными, если правильно раскрыты сущности понятий. Во втором случае сущность понятия катализатора не раскрыта, поэтому и суждение неверно.

Умозаключение – это рассуждение, в ходе которого из одного или нескольких суждений, называемых посылками умозаключения, выводится новое суждение, логически вытекающее из посылок по принципу межрефлекторного совмещения информаций.

Предположим, ученикам даётся задание сопоставить молекулярные массы и температуры кипения озона и кислорода. Они выводят следующие суждения:

а) молекулярная масса озона больше, чем кислорода;

б) температура кипения озона выше, чем кислорода.

Из этих суждений школьники выводят умозаключение по принципу самостоятельного созидания нового знания: температура кипения вещества зависит от его молекулярной массы.

Выведение умозаключений часто происходит с применением индукции. Однако индукция требует проверки экспериментальным методом. Без такой проверки умозаключение может быть ложным.

Например, Гульдберг и Вааге вывели эмпирическое правило – закон действующих масс. В соответствии с этим правилом скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Но многие реакции осуществляются по стадиям, каждая из которых имеет свою скорость. Тогда закон действующих масс не может быть отнесён ко всей реакции. Такое умозаключение о скорости всей реакции, являющейся на самом деле совокупностью взаимосвязанных стадий (актов реакции), будет ложным, так как скорость всей реакции лимитируется скоростью самой медленной стадии.

«Факты – строительный материал науки»

Начальным пунктом всякой формы знания является факт.

Факт определяют как действительное, вполне реальное событие, явление, то, что действительно произошло.

Факты считаются основой науки. Болгарский методист А. И. Пенев пишет: «Факты – строительный материал науки, но они ещё не наука и не главная цель обучения… Скелетом учебного содержания по химии должны быть основные закономерности, раскрывающие связи и отношения между веществами и химическими процессами, а также ведущие идеи и обобщающие теории химии – наиболее стабильные её элементы» [117].

Как провозгласили физики вслед за Гельвецием, не факты, но принципы.

Таким образом, факты – это та отражённая в знании реальность, которая подвергается анализу и служит основой формирования суждений, понятий, законов, теорий.

Однако в сознании человека факт может отражаться не всегда адекватно его природе. С этим явлением мы сталкиваемся и в повседневной жизни: разные люди по-разному воспринимают одно и то же событие.