Взаимосвязь химии и физики реферат
Обновлено: 28.06.2024
Содержание
Введение…………………………………………………………….……………3
1. Единство научного знания…………………………………………………6
2. Взаимосвязь физики и философии…………………………….…………..7
3. Химия и философия, проникновение физики в химию……………….18
4. Проникновение физики и химии в биологии……………………………22
Заключение……………………………………………………………………..31
Список литературы……………………………………………………………
Вложенные файлы: 1 файл
философия канд..docx
1. Единство научного знания……………………………………… …………6
2. Взаимосвязь физики и философии……………………………. …………..7
3. Химия и философия, проникновение физики в химию…… ………….18
4. Проникновение физики и химии в биологии…………… ………………22
Еще недавно у нас господствовало такое представление: философия опирается на конкретное естественно-научное знание. Скажем, философ пытается выстроить картину мира. Неужели он не соотнесет свое видение мира с открытиями физиков, математиков, биологов? Иначе что это будет за картина мира? Действительно, философ нередко начинает рассуждать, беря за основу то, что известно и доказало свою непреложность.
Но разве он этим ограничивается? Представьте себе, что у вас есть какие-то знания, добытые физикой, астрономией, химией, биологией, социологией, этикой и т.д. И вы решили соединить это в некое единство — создать мировоззрение. Нужны какие-то общие принципы. Откуда вы их возьмете? Из физики? А почему не из химии? Не из биологии? Не из. В самом деле, откуда взять эти принципы? Видимо, помимо конкретных знаний нужно что-то еще. Для того чтобы построить дом, нужны строительные материалы, кирпичи, цемент и т.д., но нужен и общий план дома, проект, который поможет соединить эти материалы и получить итог — дом. Именно в проекте заложены принципы их соединения.
Примеров органической связи философии с наукой можно привести множество.
Скажем, польский астроном и мыслитель Николай Коперник (1473—1543) заменил геоцентрическую картину мира с Землей в качестве центра Вселенной на гелиоцентрическую, согласно которой Земля вращается вокруг Солнца. Такая замена немедленно отразилась на характере философского мышления. Сама философия, вобрав в себя и гелиоцентрическую картину мира, существенно преобразилась.
Известный австрийский психиатр и философ Зигмунд Фрейд (1856 —1939) начал свою исследовательскую деятельность как физиолог. Потом он возглавил лабораторию, куда приходили люди, подверженные неврозам (нервное заболевание, смысл которого — своеобразное бегство в болезнь). Он пытался исцелить их как врач. Однако постепенно в сознании Фрейда сформировалось совершенно новое представление о человеческой психике. Он обнаружил, что огромную роль в нашем поведении играет бессознательное. Так постепенно возникло новое философское направление в объяснении многих явлений в человеке, и обществе, которое, называется фрейдизмом.
Однако можно привести факты, которые свидетельствуют о прямо, противоположной тенденции, когда философы строят свою концепцию независимо от достижений науки, а порой и вопреки ей. Парадокс заключается в том, что нередко значительные интуиции (интуитивные догадки) рождаются в философии не только на фундаменте реального знания, но зачастую и наперекор ему.
Естественно, что современная философия уже не может претендовать на роль науки наук, включать в себя все знания.
Конкретные науки имеют собственный предмет исследования, свои законы и методы, свой уровень обобщения знания. Философия же делает предметом своего анализа обобщения частных наук, то есть она имеет дело с более высоким, вторичным уровнем обобщения. Если первичный уровень обобщения приводит к формулированию законов конкретных наук, то задача второго уровня — выявление более общих закономерностей и тенденций. Основным методом философии при этом выступает теоретическое мышление, опирающееся на достижения частных наук, конечно, в том случае, если сама философия претендует на научность.
Крупнейшие открытия в конкретных науках способствовали и интенсивному развитию философии. Достаточно указать на огромное влияние, которое оказали успехи естествознания в Новое время или в конце- XIX — начале XX вв. на развитие философского знания. При этом надо иметь в виду, что новые открытия в области частных наук могут приводить к утверждению как научно-философских выводов, так и той философской ветви, которая представляет иррационалистические спекуляции.
Однако философия не только испытывает влияние со стороны частных наук, но и сама оказывает воздействие на их развитие, причем опять-таки как положительное, так и отрицательное. Философия, конечно, не призвана делать какие-либо открытия естественно-научного характера. Ее влияние осуществляется через философское мировоззрение, методологию и ценностные ориентации которые так или иначе воздействуют на первоначальные позиции ученого, его отношение к миру и познанию, а также на его отношение к необходимости развития той или иной конкретной области знания (например, ядерной физики, евгеники, генной инженерии и т.п.). Взаимозависимость философии и частных наук хорошо выразил И.В. Гете:
1. Единство научного знания
Первой наукой в системе естественнонаучных дисциплин конституировалась физика. Начиная с 17в. она являлась лидером естествознания. Формирование таких наук, как химия, биология и др., в качестве особых отраслей дисциплинарного естествознания было результатом не только накопления эмпирического материала и его теоретического обобщения внутри каждой такой науки, но и влиянием на нее принципов и представлений физической картины мира.
Перенос в химию образцов физического объяснения и представлений механической картины мира о строении и взаимодействии природных объектов - один из факторов. который стимулировал и ускорял совершившиеся в химии научные революции в период с 17 до первой половины 19вв.. в этот период Бойль, а затем Лавуазье и Дальтон под влиянием нормативных принципов механики развивали особую программу химического исследования, в основе которой лежали идеи атомистики и представления о "силах химического сродства".
Реализация этой программы привела к конституированию химии в самостоятельную науку и становлению в ней особой картины химической реальности, основу которой составляли представления о химических элементах - атомах и их взаимодействиях посредством "сил химического сродства", благодаря которым возникают различные химические соединения.
Развитие химии в свою очередь начало оказывать обратное влияние на физику. Так, под влиянием успехов химии в общенаучную картину мира вошли представления о молекуле, как связь между атомами и идея молекулярного строения вещества. Эти представления способствовали разработке молекулярно-кинетической теории теплоты, что привело к уточнению и развитию физической картины мира.
В период формирования фундаментальных идей в биологии 17- начала 19в. значительное влияние на биологию оказывала господствовавшая в то время в естествознании механическая картина мира.
Ж.-Б. Ламарк, приступая к исследованиям причин изменения организмов, руководствовался принципами объяснения, заимствования из физики, а именно представлениям о гипотетических несовместимых субстанциях, флюиды которых способны проникать в тела и передаваться от одного тела к другому.согласно Ламарку, именно невесомые флюиды - источник органических движений и изменения в архитектонике живых существ. Среди множества флюидов циркулирующих в природе, электрический флюид и теплород - главные "возбудители" жизни.
Анализ истории естествознания позволяет выделить два пути междисциплинарных связей: с одной стороны влияние лидеров естествознания на остальные науки и последующее воздействие этих наук на лидирующую дисциплину, с другой - постоянный обмен "парадигмальными принципами" среди не лидирующих наук.
Современную науку характеризует усиливающийся обмен парадигмальными установками между различными отраслями знания. Физика по-прежнему находится в числе лидеров естествознания и оказывает активное влияние на другие отрасли знания.
2. Взаимосвязь физики и философии
Пространство и время являются основными категориями в физике, ибо большинство физических понятий вводятся посредством операциональных правил, в которых используются расстояния в пространстве и времени. В то же время пространство и время относятся к фундаментальным понятиям культуры, имеют длительную историю, важное место занимают как в учениях Древнего Востока, так и в мифологии, а позднее в науке Древней Греции.
Таким образом, уже пифагорейцы, описывая космос, осознают (воспринимаемый и нами с самого раннего детства, как очевидный) факт трехмерности пространства, в котором мы живем.
Таким образом, Платон рассматривает три реальности: бытие — сфера идеального; возникновение — сфера чувственных вещей и пространство — не идеальное и не чувственное. Соответственно математика выполняет роль посредника между сферами чувственного и идеального бытия; геометрические же объекты являются результатами сращивания идеи с интеллигибельной материей, то есть с пространством. Платон проводит классификацию математики, делит ее на четыре части: арифметику, геометрию, геометрию, изучающую тела, имеющие три измерения, и астрономию. Так что философия Платона также использует представление о трехмерности пространства. Познать природные элементы, по Платону, это значит познать их геометрически, то есть определить их пространственное образование. Поэтому и атомы Платона, соответствующие 4 стихиям: огонь, воздух, вода и Земля, различны, ибо представляют собой различные геометрические многоугольники: атомы Земли имеют форму куба, огня — форму тетраэдра (четырехгранник), воздуха — форму октаэдра (восьмигранник), воды — форму икосаэдра (двадцатигранник).
Физика и химия практически изучают одни и те же объекты, но только каждая наука видит в этих объектах свой предмет исследования. Так, молекула является объектом, изучаемым не только химией, но и молекулярной физикой. Химия изучает ее с точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составляющие атомы. Молекулярная физика изучает поведение масс молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, переходы из газообразной в жидкую и твердую фазу и обратно,– свойства, не связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения. Сопровождение каждой химической реакции механическим перемещением масс молекул реагентов, выделение или поглощение тепла за счет разрыва или образования связей в новых молекулах также убедительно свидетельствует о тесной связи химических и физических явлений. Так, энергетика химических процессов тесно связана с законами термодинамики. Химические реакции, протекающие с выделением энергии (обычно в виде тепла и света), называются экзотермическими реакциями. Существуют также эндотермические реакции, протекающие с поглощением энергии. Все сказанное не противоречит законам термодинамики: в случае горения энергия высвобождается одновременно с уменьшением внутренней энергии системы. В эндотермических реакциях идет повышение внутренней энергии системы за счет притока тепла. Измеряя количество энергии, выделяющейся при реакции (тепловой эффект химической реакции), можно судить об изменении внутренней энергии системы. Он измеряется в килоджоулях на моль (кДж/моль). Частным случаем первого начала термодинамики является закон Гесса. Он гласит, что тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния вещества и не зависит от промежуточных стадий процесса. Закон Гесса позволяет вычислить тепловой эффект реакции в тех случаях, когда его непосредственное измерение почему-либо неосуществимо.
С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией. Оказалось, что ключ к объяснению свойств химических соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и особенно электронов его внешней оболочки. Именно новейшая физика блестяще решила такие вопросы химии, как природа химической связи, особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и т.д. На стыке физики и химии возникла и успешно развивается физическая химия – сравнительно молодое направление, которое оформилась в конце XIX в. в результате успешных попыток количественного изучения физических свойств химических веществ и смесей, теоретического объяснения молекулярных структур. Экспериментальной и теоретической базой для этого послужили работы Д.И. Менделеева (открытие периодического закона), Я. Вант Гоффа (термодинамика химических процессов), С. Аррениуса (теория электролитической диссоциации) и т.д. Предметом ее изучения стали общетеоретические вопросы, касающиеся строения и свойств молекул химических соединений, процессов превращения вещества в связи с взаимной обусловленностью их физическими свойствами, условия протекания химических реакций и совершающиеся при этом физические явления. В первой половине XX в. на стыке химии и новых разделов физики (квантовой механики, электронной теории атомов и молекул) возникает пограничная наука, которую стали называть химической физикой. Она широко применила теоретические и экспериментальные методы новейшей физики к исследованию строения химических элементов и соединений, а также к изучению механизма химических реакций. Химическая физика изучает взаимосвязь и взаимопереход химической и субатомной форм движения материи. Внутри физической химии к настоящему времени выделились и вполне сложились в качестве самостоятельных разделов, обладающих своими особыми методами и объектами исследования, электрохимия, учение о растворах, фотохимия, кристаллохимия. В начале XX в. в самостоятельную науку выделилась также выросшая в недрах физической химии коллоидная химия. Со второй половины XX в. в связи с интенсивной разработкой проблем ядерной энергетики возникла и получила большое развитие новейшая отрасль физической химии – химия высоких энергий: радиационная химия, изучающая реакции, протекающие под действием ионизирующего излучения, и химия изотопов. Вообще физическая химия сейчас рассматривается как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки. Многие ее теории имеют большое значение для развития как неорганической, так и органической химии. С возникновением физической химии изучение вещества стало осуществляться не только традиционными химическими методами исследования, не только с точки зрения его состава и свойств, но и со стороны структуры, термодинамики и кинетики химического процесса. Также во внимание стали браться связи и зависимости химического процесса от воздействия явлений, присущих другим формам движения материи (светового и радиационного облучения, светового и теплового воздействий и т.д.). Таким образом, химия XX в. предстает перед нами как весьма многообразная и разветвленная система знаний, которая находится в процессе интенсивного развития.
Помимо процессов дифференциации самой химической науки, в настоящее время идут и интеграционные процессы химии с другими отраслями естествознания. Особенно интенсивно развиваются взаимосвязи между физикой и химией. Этот процесс сопровождается возникновением все новых и новых смежных физико-химических отраслей знания.
Развитие современной науки подтвердило глубокую связь между физикой и химией. Связь эта носит генетический характер, то есть образование атомов химических элементов, соединение их в молекулы вещества произошло на определенном этапе развития неорганического мира. Также эта связь основывается на общности строения конкретных видов материи, в том числе и молекул веществ, состоящих в конечном итоге из одних и тех же химических элементов, атомов и элементарных частиц. Возникновение химической формулы движения в природе вызвало дальнейшее развитие представлений об электромагнитном взаимодействии, изучаемом физикой. На основе периодического закона ныне осуществляется прогресс не только в химии, но и в ядерной физике, на границе которой возникли такие смешанные физико-химические теории, как химия изотопов, радиационная химия.
Физика и химия изучают практически одни и те же объекты, но только каждая из них видит в этих объектах свою сторону, свой предмет изучения. Так, молекула является предметом изучения не только химии, но и молекулярной физики. Если первая изучает ее с точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составляющие атомы, то последняя статистически изучает поведение масс молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, переходы из газообразной в жидкую и твердую фазы и обратно, - явления, не связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения. Сопровождение каждой химической реакции механическим перемещением масс молекул реагентов, выделение или поглощение тепла за счет разрыва или образования связей в новых молекулах убедительно свидетельствуют о тесной связи химических и физических явлений. Так, энергетика химических процессов тесно связана с законами термодинамики
В области соприкосновения физики и химии возник и успешно развивается сравнительно молодой из основных разделов химии - физическая химия, которая оформилась в конце XIX века в результате успешных попыток количественного изучения физических свойств химических веществ и смесей, теоретического объяснения молекулярных структур. Экспериментальной и теоретической базой для этого послужили работы Д.И. Менделеева (открытие периодического закона), Вант-Гоффа (термодинамика химических процессов), С. Аррениуса (теория электролитической диссоциации) и т.д. Предметом ее изучения стали общетеоретические вопросы, касающиеся строения и свойств молекул химических соединений, процессов превращения веществ в связи с взаимной обусловленностью их физическими свойствами, изучение условий протекания химических реакций и совершающихся при этом физических явлений. Ныне это разносторонне разветвленная наука, тесно связывающая физику и химию.
Внутри физической химии к настоящему времени выделились и вполне сложились в качестве самостоятельных разделов, обладающих своими особыми методами и объектами исследования, электрохимия, учение о растворах, фотохимия, кристаллохимия. В начале XX века выделилась также в самостоятельную науку выросшая в недрах физической химии коллоидная химия. Со второй половины XX века в связи с интенсивной разработкой проблем ядерной энергии возникла и получила большое развитие новейшая отрасль физической химии - химия высоких энергий, радиационная химия (предметом ее изучения являются реакции, протекающие под действием ионизирующего излучения), химия изотопов.
Вообще физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки. Многие ее учения и теории имеют большое значение для развития неорганической и особенно органической химии. С возникновением физической химии изучение вещества стало осуществляться не только традиционными химическими методами исследования, не только с точки зрения его состава и свойств, но и со стороны структуры, термодинамики и кинетики химического процесса, а также со стороны связи и зависимости последнего от воздействия явлений, присущих другим формам движения (световое и радиационное облучение, световое и тепловое воздействие и т.д.).
В первой половине XX века возникает пограничная между химией и новыми разделами физики (квантовая механика, электронная теория атомов и молекул) наука, которую стали позднее называть химической физикой. Она широко применила теоретические и экспериментальные методы новейшей физики к исследованию строения химических элементов и соединений и особенно механизма реакций. Химическая физика изучает взаимосвязь и взаимопереход химической и субатомной форм движения материи.
Постоянно расширяющиеся связи химии и физики привели целый ряд ученых к идее координации и субординации этих наук.
Таким образом, химия XX века предстает перед нами как весьма многообразная и разветвленная система знаний, которая находится в процессе интенсивного развития. В основной своей массе развитие химии идет в виде узкоориентированных прикладных исследований, но вместе с ними сегодня развиваются и концептуальные направления фундаментального характера, которые и определяют статус и положение этой науки в системе современного естествознания. К числу таких концептуальных направлений развития современной химии следует отнести: проблему химического элемента, исследование структуры химических соединений, учение о химических процессах и эволюционную химию.
Проведен анализ методики химических исследований и особенностей логики языка химии. Свойства любого вещества в химии определяют по результатам взаимодействий с другими веществами. Использование логики отношений приводит к тому, что в общем случае целостное описание химических свойств вещества достигается наборами различных терминов, включая антонимы. В зависимости от природы реагентов, относительно которых устанавливаются химические свойства, вещества могут быть и кислотами, и основаниям; и окислителями, и восстановителями, то есть проявляют химическую двойственность. Эта двойственность установлена в химии задолго до открытия дуализма "волна-частица", для понимания которого Н. Бор предложил принцип дополнительности. Химия имеет все атрибуты фундаментальной науки: методологию, язык, обширные области практического применения. Свойства вещества исследуются методами и химии, и физики, и других естественных наук, что соответствует принципу дополнительности.
2. Еремин В.В., Борщевский А.Я. Основы общей и физической химии. – Долгопрудный: Издательский дом "Интеллект", 2012.
3. Корольков Д.В. Теоретическая химия - суверенная дисциплина // Российский химический журнал. – 1996. – Т. 40, № 3. – С. 26-38.
4. Курашов В.И., Соловьев Ю.И. О проблеме "сведения" химии к физике // Вопросы философии. – 1984. – № 9. – С. 89-98.
7. Сергиевский В.В., Наговицына О.А., Ананьева Е.А. Язык химии: системно-семиотический подход // Образование и наука без границ: тезисы докл. международной конференции (Германия, г. Мюнхен, 17-22 ноября 2013 г.). – г. Мюнхен, Германия, 2013. – с.18.
8. Словохотов Ю.Л., Стручков Ю.Т. Архитектура кластеров // Журн. ВХО им. Д.И. Менделеева. – 1987. – Т. 32, № 1. – С. 25-33.
Введение
В настоящее время происходит сокращение объема фундаментальных естественнонаучных дисциплин в содержании и школьного, и высшего образования. Ситуация обостряется тем, что в классификациях естественных наук многие авторы не выделяют химию в качестве самостоятельной науки, ее редуцируют ("сводят") к физике [4]. Вместе с тем, еще в 1899 г. Д.И. Менделеев в предисловии к "Истории химии" Э. Мейера писал, что химия "выработала и продолжает развивать свой кругозор, который идет в параллель с чисто механическим и обещает его пополнить, хотя и доныне еще многие желают всю химию подчинить чисто механическим представлениям. Но, если науки об организмах приводят к пониманию индивидуальных особенностей, а науки физико-механического содержания стараются совершенно устранить это понятие об индивидуализме, то химия, уже своим учением о самостоятельности химических элементов, очевидно, занимает срединное положение, оправдывающее тот интерес, который она представляет для философской мысли".
Химики высказывают по этому вопросу полярные мнения. Например, утверждается [3], что "сущность химии как фундаментальной науки заключена в теоретических представлениях, имеющих не только неэмпирический, но в не меньшей степени полуэмпирический и эмпирический характер". Авторы учебного пособия [2] считают химию отдельной наукой, поскольку она имеет "своеобразный, уникальный предмет изучения - колоссальное разнообразие веществ" и, более того, "сама создает свой предмет. . Физика изучает законы природы, биология - законы жизни, все это существует и без нас. А химики изучают то, что сделали, придумали, синтезировали и изучили сами". В то же время, основные законы химии (Периодический закон, закон сохранения и закон действующих масс) названы авторами "проекцией" законов физики на химические явления". Согласиться с такой трактовкой нельзя: материальный мир, состоящий из химических веществ, существует объективно. Его исследование методами химии является необходимым условием выживания человечества.
Отдельные науки отличаются, прежде всего, методами исследования и наличием проблемно-ориентированных языков. Рассмотрим особенности методов классической химии.
Методология химических исследований.
Свойства и строение вещества в химии устанавливают по результатам превращений. Например, строение карбидов урана UC2 и европия EuC2 можно установить по продуктам их взаимодействия с водой. При гидролизе этих соединений кристаллические исходные реагенты превращаются в аморфные и наблюдается выделение газообразных компонентов. По плотности газов относительно воздуха определяют молекулярную массу газов. Установлено, что при гидролизе карбида урана выделяется этилен С2Н4, а при гидролизе карбида европия - ацетилен С2Н2. Понятно, что в исходных карбидах атомы металлов занимают места, по которым при гидролизе к фрагментам С=С и С≡С присоединились атомы водорода. Следовательно, степени окисления урана и европия в карбидах равны +4 и +2, соответственно, а реакции гидролиза записываются в виде
Этот метод исследования нобелевский лауреат в области физики Р. Фейнман охарактеризовал следующим образом [9]: "Чтобы узнать, как расположены атомы в какой-нибудь невероятно сложной молекуле, химик смотрит, что будет, если смешать два разных вещества. Да физик нипочем не поверит, что химик, описывая расположение атомов, понимает, о чем говорит. Но вот . появился физический метод, который позволяет разглядывать молекулу . и описывать расположение атомов не по цвету раствора, а по измерению расстояний между атомами. И что же? Оказалось, что химики почти никогда не ошибаются".
Особенности языка и логики химии. Обычно под языком химии понимают химические символы элементов, формулы соединений, уравнения реакций, номенклатуры названий. С позиций семиотики (науки о знаковых системах) вещества можно рассматривать как знаки, химические значения (свойства) которых устанавливают по результатам превращений в тех или иных химических системах [7]. При этом свойства того или иного вещества устанавливают относительно других веществ. Естественно, что в этой логике отношений многие вещества проявляют свойства, которые отражаются в химической терминологии терминами, которые являются антонимами.
В химии широко представлены кислотно-основные взаимодействия, рассмотрение которых проводят с различных позиций. В терминологии нобелевского лауреата С. Аррениуса кислоты - вещества, при электролитической диссоциации которых в водных растворах отщепляются протоны, а основания - вещества, продуцирующие при диссоциации ионы гидроксила. Были выделены гидроксиды металлов, которые проявляют свойства и кислот, и оснований. Например, относительно кислоты в реакции
гидроксид алюминия проявляет свойства основания, а относительно основания в реакции
проявляет свойства кислоты. Это явление кислотно-основной двойственности в химии (амфотерность) в школьном курсе химии рассматривается как исключение. Однако оно является скорее правилом, чем исключением.
Рассмотрим кислотно-основные взаимодействия в различных средах на основе представлений Бренстеда-Лоури. Здесь кислота рассматривается как вещество, состоящее из молекул или ионов - доноров протонов, а основание - как вещество, состоящее из молекул или ионов - акцепторов протонов. Установлено, например, что в различных растворителях молекулы воды проявляют химическую двойственность. Так, при взаимодействии в жидком аммиаке
вода проявляется свойства сильной кислоты, а в жидком фтороводороде
HF (ж) + Н2О (ж) = H3O + (раствор) + F - (раствор)
она проявляет свойства сильного основания.
Не менее интересны результаты качественного определения структуры ассоциатов, которые образуются в жидкой воде. Согласно оценкам, сделанным по различным экспериментальным данным, число водородных связей, приходящихся на молекулу воды, больше двух. Можно полагать, что в воде существует какое-то количество тримеров воды.
В структуре тримера (рис.1) молекула воды (1) согласно представлениям Бренстеда-Лоури является основанием, молекула (3) - кислотой, а молекула (2) - и кислотой, и основанием.
Рис.1. Структурная формула тримера воды
Бифункциональность присуща структуре многих веществ, в частности, аминокислот. В том, что эти соединения существуют не только в молекулярной форме HO(O)C-CH2-NH2, но и в виде цвиттерионов - O(O)C-CH2-NH3 + , можно убедиться на примере простейшей аминокислоты - глицина
Проявление веществами противоположных свойств характерно не только для кислотно-основных, но и для других химических свойств. Так, электролитическая диссоциация веществ во многом определяется природой растворителя. Например, хлороводород в воде является сильным электролитом, в этиловом спирте - слабым электролитом, а в бензоле - неэлектролитом.
Многие вещества проявляют противоположные свойства в окислительно-восстановительных реакциях. Например, пероксид водорода в водных растворах, содержащих иодид-ионы, в реакции
принимает электроны, то есть является окислителем. В системах H2O2 с перманганатом калия протекает реакция
то есть пероксид водорода является восстановителем.
Продукты окислительно-восстановительных реакций зависят от водородного показателя среды, что иллюстрируется следующими уравнениями
В этих реакциях образующиеся продукты превращения легко распознаются по цвету раствора и образованию осадка MnO2.
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что утверждения типа (либо. либо. ), характерные для формальной логики, в логике отношений, свойственной химии, сменяют утверждениями типа (и . и . ), содержащими термины - антонимы. Эту особенность логики химии обычно не доводят до сведения школьников и студентов. В результате для многих людей химия остается трудной для понимания наукой. Понятно, что закон исключенного третьего формальной логики в химии можно использовать лишь для полностью охарактеризованных химических систем. Например, без указания реагента, относительно которого устанавливается свойство, некорректен, например, следующий вопрос: является ли гидроксид цинка Zn(OH)2 кислотой или основанием?
Тейяр де Шарден [10] утверждал, что какой-либо феномен, точно установленный хотя бы в одном месте, в силу фундаментального единства мира имеет повсеместные корни и всеобщее содержание. Действительно, необходимость использования для целостного описания химических свойств вещества набора различных, в том числе и противоположных терминов, установлена в химии еще в XIX веке.
История науки свидетельствует о том, что многие открытия химиков стимулировали развитие и становление новых разделов физики. Ряд явлений, например, высокотемпературная сверхпроводимость до настоящего времен не имеет общепринятого теоретического объяснения. Не до конца выявлена природа химической связи в металлокластерах, первый представитель которых Ta6Cl14.7H2O был получен в 1907 г. Между тем, в перспективе ожидается открытие порядка 10 9 индивидуальных соединений этого класса [1]. В [8] отмечено, что "структурная химия кластеров соединяет новизну строительных принципов и совершенство геометрических форм молекул и ионов, содержащих неслыханные для прочих классов веществ, фрагменты: полиэдры из атомов металла, скрепленные связями металл-металл".
Рассмотрение химии с позиций семиотики свидетельствует о том, что эта наука имеет свои методы исследования вещества как специфической знаковой системы, а также проблемно ориентированный язык и прагматику. Нобелевский лауреат Н.Н. Семенов подчеркнул, что "химические превращения, то есть процессы получения из определенных веществ (сырья) новых веществ (продуктов), обладающих существенно новыми свойствами, являются основным и наиболее характерным предметом химии и как науки, и как производства" [6].
Таким образом, свойства вещества исследуются методами и химии, и физики, что соответствует принципу дополнительности и необходимости использования для познания мира и фиксации результатов в языковой реальности нескольких языков.
Рецензенты:
Голубев А.М., д.х.н., профессор, зав. кафедрой химии, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г.Москва.
В статье излагается опыт использования МПС физики и химии. Приложен ряд материалов межпредметного содержания.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| vystuplenie_mps_pedchteniya.doc | 123.5 КБ |
Предварительный просмотр:
Межпредметные связи физики и химии, как одно из средств формирования мотивации учащихся.
Учитель: Горбылева Т.М.
Проблема формирования положительной мотивации учения для меня является очень важной. Как создать на уроках такую атмосферу, в которой учащиеся чувствуют необходимость учебных занятий, с интересом воспринимают новые знания?
Занимаясь самообразованием, я много работаю над решением этой проблемы. Однажды я задумалась над тем, как могу использовать для этого свой опыт в преподавании двух предметов – ведь, наряду с физикой, я уже восьмой год преподаю химию.
“Химик без знания физики подобен человеку, который всего должен искать ощупом. И сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут”.
Эти слова М.В. Ломоносова подтверждаются делом, когда первые химические понятия строятся на тех знаниях учеников, которые они получают на уроках физики и наоборот.
Цель, которую я поставила - использование МПС физики и химии для развития мыслительного процесса учащихся и повышения их мотивации к учению.
Для достижения этой цели я поставила перед собой следующие задачи:
Изучение печатных изданий и Интернет-ресурсов по МПС вообще и по физике и химии, в частности, а также возможности их использования для повышения мотивации.
Анализ программ по физике и химии с целью установления взаимосвязи их содержания.
Разработка материалов для реализации МПС.
Применение МПС на уроках, внеклассных мероприятиях, проектной деятельности.
Обобщение опыта по использованию МПС и их влиянию на мотивацию учащихся.
На основе анализа информации о межпредметных связях физики и химии при изучении печатных изданий и Интернет-ресурсов, я выделила главные, по моему мнению, моменты, которые представлены ниже.
Современные представления человека о мире формируются в сложной системе наук. Каждая наука не может развиваться изолированно от других. То или другое явление или определённый предмет природы может быть объектом изучения различных наук.
Поскольку учебные предметы строятся в основном в логике той или иной науки, постольку они не могут быть изолированы друг от друга. В этом выражается основная необходимость реализации межпредметных связей.
Общие структурные элементы учебных предметов создают объективные основы комплексного осуществления межпредметных связей в обучении: (слайд).
научные объекты изучения, факты;
понятия, законы, теории;
исторические проблемы и пути науки;
методологические основы и методы науки;
обобщенные способы познания;
специфические умения и навыки;
идейно-воспитательные аспекты знаний.
Учебные программы по физике и химии требуют от учителей данных предметов решение общих задач:
формирование диалектико-материалистического мировоозрения школьников, их верного представления о современной картине мира, атеистических взглядов на усвоение системы научных знаний о природе;
воспитание учащихся в процессе усвоения основ наук о природе, формирование бережного отношения к ним, приобщение школьников к ее охране;
формирование общепредметных умений в тех видах деятельности, которые являются общими для данных предметов (учебная, познавательная, экспериментально – практическая, расчетно-измерительная и т.д.);
политехническое образование и трудовая подготовка школьников.
Решение этих задач опирается на общность физики и химии, которые связаны общей методологией и методами познания (диалектический, системно-структурный методы, физико-химический методы наблюдения, язык терминов, символов, формул, общность единиц измерения); общими комплексами проблем (охраны природы, рационального использования её ресурсов, освоение космоса, мирового океана, энергетики и др.); техническим применением знаний в современном производстве.
Взаимосвязи курсов физики, химии, должны отразить те объективные связи различных форм движения материи, которые существуют в природе.
Физика и химия включают общие методологические, фундаментальные научные идеи, законы и принципы (сохранения материи и энергии, периодичности, относительности, причинности, системности, симметрии).
Наиболее значимыми направлениями реализации межпредметных связей являются следующие:
формирование и развитие системы понятий о веществе при изучении его физических свойств и строения;
изучение теорий и законов, общих для физики и химии; рассмотрение сущности физико-химических процессов;
знакомство с устройством и принципами работы технологического оборудования;
использование на уроках физики химических понятий, величин и единиц измерений;
обзор возможностей привлечения фундаментальных законов и теорий естествознания для объяснения явлений;
формирование представлений о круговороте элементов, веществ и энергии.
Вывод, который могу для себя сделать : нет чётко разработанной системы МПС физики и химии. Существующие программы и учебники не приспособлены для их реализации. Приходится по крупицам собирать материал и устанавливать параллели между двумя предметами. Собранный материал систематизирую в виде таблиц ( Приложение 1 ), планирую отразить его в тематическом планировании.
Так как смысл моей работы по теме самообразования не только в том, чтобы найти точки пересечения физики и химии, но и в том, чтобы мотивировать учащихся, то потребовалась работа и в этом отношении. Анализ различных источников информации, убедил меня в том, что основными факторами, влияющими на формирование устойчивой мотивации к учебной деятельности являются следуюшие:
1.Содержание учебного материала.
2. Организация учебной деятельности.
3. Оценка учебной деятельности.
4. Стиль педагогической деятельности учителя.
В изученной по теме самообразования литературе я выделила для себя различные методы мотивации:
3 - учебно-познавательная игра,
4 - создание ярких наглядно-образных представлений,
5 - создание ситуации успеха,
6 - стимулирующее оценивание,
7 - свободный выбор задания,
8 -удовлетворение желания быть значимой личностью.
1 - опора на жизненный опыт,
2 - познавательный интерес: новизна материала; обновление уже известного материала; историзм; практическая необходимость знаний для жизни.
3 - создание проблемной ситуации,
4 - побуждение к поиску альтернативных решений,
5 - выполнение творческих заданий,
6 - “мозговая атака”,
7 -развивающаяся кооперация.
1- предъявление учебных требований,
2 -информирование об обязательных результатах обучения,
3 - формирование ответственного отношения к учению,
4 - познавательные затруднения,
5 - самооценка деятельности и коррекция,
6 - рефлексия поведения,
7 - прогнозирование будущей деятельности.
1 - развитие желания быть полезным Отечеству,
2- побуждение подражать сильной личности,
3 - создание ситуации взаимопомощи,
4 -поиск контактов и сотрудничества,
5 - заинтересованность в результатах коллективной работы,
Многие из них, использую в практике своей работы.
Как показывает многолетний опыт – формирование мотивов учения – проблема, которая связана с развитием мышления учащихся.
Содержание учебного материала с использованием межпредметных связей, как и любого другого, должно быть направлено на вовлечение учащихся в постоянную деятельность с выполнением различных заданий на развитие памяти, мышления, воображения.
Задания данных типов можно использовать не только на физике, но и на химии при изучении подобных вопросов. Это позволяет учащимся осмыслить прошлые знания и опыт, узнать известное с новой стороны, т. е. более глубоко изучить соответствущие понятия, явления и процессы.
Например, это могут быть задания типа: выберите выигрышный путь; установите соответствие; прочтите текст и заполните пропуски; составьте текст из фрагментов; заполните схему; уберите лишнее и др.
То, что становится понятным, вызывает интерес, формирует чувство уверенности в себе и становится мощным стимулом в учёбе.
Как одно из средств, облегчающих понимание и запоминание, использую составление таблиц, в том числе и межпредметного содержания.
Это позволяет формировать умения:
Анализировать учебный материал
Находить причинно – следственные связи
Появляется возможность не только вспомнить и повторить материал, рассмотренный на другом предмете, но и изучить его более глубоко, привести знания в систему. Планомерное развитие мышления, в данном случае, приводит к формированию мотивов учения.
Обращаю внимание и на оформление учебного материала межпредметного содержания (впрочем, и любого другого!): он должен подаваться в такой форме, чтобы вызвать у школьников эмоциональный отклик. Содержательно и наглядно бедный материал не обладает мотивирующей силой и не способствует пробуждению интереса к учению. С этой точки зрения хочется отметить те возможности для повышения мотивации, которые даёт компьютер: наглядно, образно, действенно! Я думаю, что мой опыт использования компьютера является одним из факторов формирования мотивов учения.
В целях большей эмоциональной привлекательности для учащихся я использую задачи, содержание которых опирается на жизненный опыт учащихся. В том числе – это задачи межпредметного содержания.
Важный источник познавательного интереса, а значит и мотивации учащихся – сам процесс деятельности.
Успешно протекающая самостоятельная деятельность вызывает у учащихся положительные переживания, усиливающие активность протекания мыслительных процессов и помогающие осознать необходимость преодоления больших и малых трудностей.
В своей работе для организации самостоятельной деятельности учащихся использую разнообразные дидактические материалы: печатные издания, цифровые ресурсы Интернета и собственные разработки, накапливаю материалы межпредметного содержания, которые можно использовать на различных уроках ( Приложение 3 ).
Такие материалы ставят перед учащимися различные проблемы, в случае с этими ( Приложение 3 ), например, экологические. Работа над решением проблемы, а не преподавание готовых, годных лишь для заучивания фактов и выводов всегда вызывает неослабевающий интерес учеников.
Формирование мотивов учения происходит не только на уроках, но и во внеклассной работе. Для меня меня это ещё и возможность использовать межпредметные связи.
-Ах, картошка! На этом мероприятии с точки зрения физики и химии ребята взглянули на привычную всем картошку.
-Познай себя! Множество интересных заданий позволили ребятам с точки зрения физики и химии задуматься об особенностях человеческого организма.
С точки зрения физики, удалось рассмотреть процессы, связанные с дыханием, движением и др. С точки зрения химии, взглянуть на состав волос и др.
-Наноликбез. Это мероприятие по своей сути интегрированное. Ведь предмет нанотехнологий - из области изучения не только физики, но и химии.
Игровая методика этих мероприятий также способствует формированию положительной мотивации. Ни для кого не секрет, что игры и игровые моменты, используемые на уроках и во внеклассной работе, существенно повышают интерес учащихся к предмету, позволяют им лучше запоминать формулировки, определения, формулы и, самое главное, – “раскрепощают” ученика, его мышление.
Занимательность многих заданий воздействует на чувства ученика, способствует созданию положительного настроя к учению и готовности к активной мыслительной деятельности у всех учащихся.
С 2007 г занимаюсь проектной деятельностью. Фактически, все проекты являются интегрированными.
-Семь металлов древности: этот проект позволил с точки зрения физики и химии рассмотреть металлы. Например, такие свойства, как тепло- и электропроводность используются при изучении физики и химии.
использование межпредметных связей физики и химии положительно влияет на формирование мотивации учащихся.
реализация межпредметных связей успешна, если базируется на использовании современных технологий, основанных на возможностях компьютера.
необходимо систематическое повышение квалификации учителя в области современных технологий.
Читайте также: