文/廖红(中国科技馆副馆长)
编辑/吉菁菁 新媒体编辑/陈炫之
▲“化学科普并不是一项容易的工作,针对青少年的科普首先要尊重这个群体的基本特点。他们活泼好动,乐于尝试,有针对性的科普方法就是需要增强体验,激发兴趣。 ”
元素周期表的发现具有承前启后的历史意义,它充分体现了人类对事物整体规律的把握能力。在元素周期表被发现前后的科学历程中,一代又一代的科学家为找寻元素的规律前赴后继,他们从周期性出发,试验元素性质、揭示彼此关系、合成新的元素、探索内在实质等规律内容,在认识和运用规律过程中为人类开启了美好的时代。
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寻找统一的规律
自古以来,人类就在认识物质世界的道路上不断探索和实践。这一过程,既包括对火、石器、青铜器等的利用,也包括“五行说”“四元素说”等朴素唯物主义的哲学思考。近代以后,科学方法和科学工具不断发展,人们对物质组成及其规律的认识愈加准确深入。诸多化学元素的发现,系统的化学学科体系的形成,推动人们找寻化学元素之间的统一规律。
总结前人的经验,凝练以往的认知,站在前人的肩膀上,门捷列夫提出了元素周期表的雏形。元素周期表对已知元素进行总结,对未知元素给予预测。在元素周期表里,能够看到“从量变到质变”的反映事物演变的规律。后来,在1875年、1879年和1886年,元素镓、钪、锗陆续被发现,它们的性质符合门捷列夫的预测,反映了元素周期律的合理性和准确性。
科学是不断发展的,元素周期律的内涵也在不断修正。门捷列夫时代排列元素周期表的依据是元素的原子量,所以一些元素的位置与我们现在使用的元素周期表并不一致。此后,莫塞莱和范登布罗克分别提出原子序数、原子的核电荷数的概念,卢瑟福发现质子,人们对元素周期表的排列规律,才有了更深入的理论基础,即原子序数=核电荷数=原子核内的质子数=核外电子数,核外电子的周期排布决定了元素的化学性质。
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规律创造美好生活
我上学的时候,化学元素周期表作为必要的课堂知识需要学生反复背诵,但大家对元素的族、周期、电子层等的了解相对机械,对规律的理解也是有限的。老师的教学主要局限于知识本身,学生也是简单地背诵规律而已,很难让学生把握其中的科学思想,更不会透过现象看本质,思考其蕴含的普遍规律。从事科普工作这些年来,我越发感到这种教学方式的短板,虽然能积累科学知识,但由于缺乏科学过程的分析、科学思想的总结,学生往往关注于知识本身,缺少整体性、深入的理性思考,不会产生质疑,也难以感悟科学精神。
时代在进步,科技在发展。尤其在互联网广泛应用的今天,纯粹的知识可以通过各种途径了解,可以迅速地在网络上查阅出来。知识积累已不像以往想象的那样重要和必须,掌握科学方法,具备科学思想和精神反而更为重要。用这样的视角再去审视元素周期表,对我来说,它对认知、对思维的影响,已经远远大于对于元素性质本身的掌握。
世界是普遍联系的,是存在规律的,这些规律需要我们去发现。认识这些规律,才能应用到实际生产和生活之中。这样的科学普及也更有意义、更有价值。中国科技馆有一条科普经验,就是结合热点和时事做科普。2016年,中国科技馆结合联合国年度主题“国际豆类年”策划展览及活动,由于宣传效果良好,联合国主题网站上也登载了中国科技馆的相关内容。
今年,恰逢“国际化学元素周期表年”,中国科技馆将围绕这一主题设置五大板块的活动,其重头戏是暑假期间举办的“律动世界——化学元素周期表专题展览”,该展览围绕元素周期表的发现、认识与运用的过程,注重传播大科学概念“规律”,并以此开启一场从元素规律到其它领域规律的对话,以促进公众更好地认知和理解世界。
提升公民科学素质要从娃娃抓起,已经成为了社会共识。那么,针对青少年的科普首先要尊重这个群体的基本特点。他们活泼好动,乐于尝试,有针对性的科普方法就是需要增强体验,激发兴趣。
科技馆致力于科学教育效果最大化,作为唯一的国家级综合性科普基础设施,中国科技馆还要发挥对行业的引领示范作用。本次主题年活动,中国科技馆还将与全国各地的其它科普场馆一起开展联合行动,共同纪念这一伟大的发现。此外,中国科技馆还通过馆校合作的方式,长期与学校教育对接,依托场馆体验、到校服务、教师培训、拔尖人才培养和校本或馆本课程开发的“馆校师生课”五大板块,为学校提供更加多样的科普服务。中国科技馆还将聚焦学校“三点半”之后的学习,有针对性地开展借助网络直播形式的远程科普教育。
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化学科普虽难却可为
在科普工作中,化学的科普并不是一项容易的工作。首先在科技场馆中,化学科普的表现形式存在一定的局限性。化学所涉及的材料、实验、制作通常具有一定的危险性,对实验环境也有特殊的要求,许多不太适合公开演示。像“大象牙膏”这样既有视觉冲击力、危险性较低的实验相对较少。同时化学学科的展品研发还需加强。另一方面,社会公众对化学及相关领域存在一定的误解,特别是化工方面。正因为如此,化学科普尤为重要。目前,中国科技馆馆内设有一个专门的实验室,展厅也有一些展示,面向公众开展的化学类课程大约有几十项。
化学科普虽然有一定的困难,但国内外的有识之士也做出了很好的尝试。比如,一些网站上有仿真化学实验,参与者可以直观地参与到虚拟化学实验中,并观察实验结果;还有致力于将化学的美丽和神奇传递给大众、用视频方式传播的《美丽化学》……
爱迪生曾经说过,“惊奇是科学的种子”。为了激发青少年对科学的兴趣,中国科技馆倡导孩子们全身心地投入科学体验,像科学家一样思考、探索,在“律动世界——化学元素周期表专题展览”中,专门设计了门捷列夫、居里夫人等著名化学家的实验室,制作了大量体验类展品,期待青少年能够感受其中的科学之趣,领略科学之美。
本文选自2019年4月号《科技生活》,更多精彩内容请看:
(更多内容请查阅2019年4月《科技生活》,☞订阅)
出品:科普中央厨房
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