为什么中学化学让人觉得并不严谨?

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19个答案
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饭小盆材料物理学士,飞面神教信徒,FFF团资深团员

2014-01-10 14:55

不严谨么?没错,它确实不严谨,即使上到高中也是这样。
老师给你讲脱水缩合的时候会提到乙酸和乙醇在加热和有浓硫酸参与的条件下生成乙酸乙酯,然后老师突发脑洞,想要给你严谨的规范一下反应条件,于是告诉你在XX℃到XX℃的时候,产物是乙酸乙酯。这个时候学生的脑洞也被凿开了,他问老师,如果温度不在这个范围,它们是如何反应的。
你说老师怎么给学生解释那一大坨复杂的有机物?顺便再给学生推导一下吉布斯自由能和焓的变化?
或者我换个例子。
中学的时候区分一个过程是物理变化还是化学变化,其判据是有无新物质产生。
然后老师就说了,你看,我把一个铁块加热直到熔化,然后它再冷却下来,这个过程是物理变化。
我听了之后表示不同意,即使是纯铁,在从室温升至熔融,再到冷却的过程中也有相变。晶体内的键角变了,物理性质也变了。如果是工业纯铁,或者是低碳钢,那变化更复杂。你能说它还是原物质么?如果它不是,又凭什么说这是个物理变化?
可惜以上这些不能跟学生们讲,当科普都没戏。不是教材和讲教材的老师们不想严谨,是没法用严谨的方式给你讲。

如果说这种解释太过悲哀,那么我们不妨换一个思路。
化学在讲原子的核外电子排布的时候,用的是卢瑟福原子模型。这个模型则来源于卢瑟福的α粒子散射实验,从而推翻了之前的枣糕模型(也有叫葡萄干圆面包的)。如果不涉及到电子跃迁的话,这是一个十分成功的模型,可以解释很多现象。而后玻尔又在此基础上提出了玻尔原子模型,解释了电子的跃迁问题。
其实我们上学的时候学的都是几个世纪之前的东西,从零基础学到这个程度就已经很不容易了。一本中学化学(物理)教材,就是一本化学(物理)发展史。你可以用学习历史的态度来看这个课,从易到难,从认为原子是刚性小球到发现它存在内部结构,再到电子云模型,科学本身就是从不严谨发展到严谨的一个过程。

顺便提一句,在严谨的微积分规范问世之前,芝诺悖论是无解的。于是当有一个不懂微积分的小孩问你芝诺悖论中同样的问题,你根本就没有办法给他解释清楚。所以你只能从微积分开始讲,直到你告诉他,无穷小并不是零,无穷小之间也可以比较大小(其实是比谁更高阶)

PS:本来我还想谈谈真空中的球形鸡。。不过鉴于问的是化学,讨论物理模型就略显卖弄了。


~~~~~~~~~~~~~~饭桶老师的趣味小课堂1~~~~~~~~~~~~~
先感谢@一二三五 在百忙之中抽出时间来看我打的这一堆crap,不过我要澄清一些误解

我举的例子全都是半成品,相信看的懂的人会知道继续学习之后还会接触到什么,不过鉴于你年龄有限,还没接触到这些内容,我就一条一条的解释给你看。
1 乙酸和乙醇在加热,浓硫酸的条件下可以发生酯化反应,但是老师应该也说过,这个反应不能简单的标加热,而要标出温度,那是因为当温度不在这个范围时,会生成十分奇葩的一大坨有机物(因为我本人不是学这个的,对有机化学的了解有限,这里就不介绍到底生成什么了)。但是吧,老师就仅仅提到要写明温度,他才不告诉你为什么要这么写,这叫严谨么?
2 如果你大学选择化学类,物理类,生物类专业的话,大概会接触到物理化学这门课,它会告诉你反应的热力学条件,告诉你为什么当温度稍微高那么一点,反应产物就变了,还会告诉你为什么有些反应是吸热反应。但是中学老师不会给你讲这个,他就告诉你吸热反应之所以吸热是因为拆键需要的能量比合成键放的能量多。。这叫严谨么?
3,我所提的物理变化和化学变化的判据中举了物体熔化和凝固的例子。那好吧,我给你解释一下。单以纯铁来说,当其温度在。。嗯。。相图上没写,我们就按共晶转变温度来算吧。温度在727℃以下的时候,它叫铁素体,具有体心立方结构(这个时候它还是固体哟骚年),而温度继续升高,就会变成奥氏体,具有面心立方结构(仍然是固体哟),温度再升高,到达1394℃的时候叫。。中文名字我忘了,反正它又变回体心立方了。(都这么热了居然还是固体啊魂淡(╯‵□′)╯︵┻━┻)。在发生这些相变的过程中,铁原子之间的键角变了,键长也变了。还有一坨坨的性质都变了,所以它当然不能叫物理变化。教材上大概不会出现这些,你说如此奇葩的判据,它能叫严谨么?
4,最后说说核外电子排布,我说教材上用的是卢瑟福原子模型,并且承认它是成功的模型,但这不代表这个模型就是对的啊。。。他的那个行星式模型没法解释电子的能级,更没法解释电子是如何由高能级跃迁到低能级的,因为没法观察到跃迁时电子的运动轨迹。至于卢瑟福散射的散射角推算也具有十分重要的意义,但因为它不考,所以教材上连道例题都没有。
最后,如果你上了大学之后能接触到化学类的教材,那估计里面会告诉你有个叫电子轨道杂化的东西,它会推翻你对于化学键的传统印象。化学跟物理不一样,物理教材里的不严谨还能用简单模型这个词掩盖过去(比如能挡核爆的小滑块这种),然而化学的概念是一直在变的,虽然前面的东西不能算错,但至少它不严谨。
顺便提一句,人教版的教材之所以坑爹,是因为它把好多推导过程都变成例题了。让人以为这是一种解题方法,而不是对于理解知识十分重要的推导过程。我以一个毕业很久的师兄的身份劝你一句,如果还有时间,去看看书里的例题吧,推导过程太重要了。

~~~~~~~~~~饭桶老师的趣味小课堂2~~~~~~~~~~~~

话说。。。这贴被挖坟了?每隔一段时间我都会收到一些新的支持(嗯,其实还是很感谢大家喜欢看我写的奇葩答案)。。。我实在想不明白你们是如何看到这个老贴的。。。
另:本人欢迎各种讨论。。。我觉得有时候对回答人最大的肯定是很多很的讨论,而不仅仅是支持。。我喜欢看一些不同的看法。。因为我这个人太自以为是了。。很容易把自个扔进牛角尖然后钻不出来。。


~~~~~~~~~饭桶老师的趣味小课堂3~~~~~~~~~

既然这么多人都跟我提到教材中有涉及轨道杂化。。那我就详细分析一下什么叫提到。。。
教材中当然可以提到轨道杂化,教材里还提到物质波方程,还提到波粒二象性还提到核聚变呢。。可是你真的知道这些东西是怎么一回事么?提出这么个概念,然后不给你解释,这就叫提到了么?现在的中学教材在给你讲所谓“反应原理”的时候依旧是告诉你这个键是如何经由电子配对结合的。。或者像氢键这种奇葩的东西。。你让学生写一个原子的核外电子排布(就是行星模型,电子球壳的那个)肯定没问题,但是你让他写键组成那就是难为人了。。。还是那句话,考试不考,你就不要指望学生会用一个只有模糊概念的东西去解释问题。

嗯,这里感谢下@Mr.Xiao 的补充,高中教材里确实有关于电子能级的内容,虽然模棱两可的说了半天也没说明白这个玩意跟成键有什么关系。。。后面还举了甲烷sp3杂化的例子,那考试的时候要是考个乙烯怎么办?我估计它举这个例子就是为了弥补以前教材里关于键角成因的缺憾。。。虽然考试的时候考的键角全都是你背过的。。。

我说的可能有点大言不惭,不过我想非物理类专业的应该不太容易理解什么的叫波粒二象性,我之前说过,老师只告诉我们要记住光既是粒子又是波。。后来我看了量子力学史话之后才明白这五个字到底是什么意思,从19世纪到20世纪,几代人的研究成果,无数天才的发现以及巧妙的实验+数不胜数的思想实验最后才得出这么一个妥协的结果,想要明白这五个字你得把中学(初中高中都加一块)物理重新再学一遍。。所以你不要说什么教材里也提过波粒二象性的概念什么的。。。如果这就叫严谨,那你给我解释一下单电子双缝干涉是怎么回事

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agein兵器科学与技术专业博士生

2014-01-10 14:04

这算啥?物理中有一个神器,体积可以忽略,外表可以遁形。真空高压,不伤其毫厘,电光火石,不动其分毫。可坚如磐石,起千钧之力;可细如发丝,盘绕指之柔。可带电,可光速,可突破引力,可穿越磁场。既可以单打独斗一代天骄,也可以英雄群起拔寨攻城。虽折学子折腰,但不知多少少年为之倾狂不已。它虽然只是一个传说,但可以幻化为世间万物,这就是:



小滑块
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_whyCD无机非金属材料工程学士,户外达人

2014-01-08 13:47

刚接触化学的时候有觉得不严谨吗?
你看过光滑的木板和质量分布完全均匀的小球吗?
不打怪怎么升级 不升级怎么加技能点?

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铬天青S苦逼化学硕士

2014-01-08 12:00

世界是复杂的,我们对于社会的认识总是有限的,所以在认识世界的过程中就要简化世界,找寻规律。
对于初中化学来讲,如果讲授非常复杂的原理,初中生很难接受,这超出了他们的理解范围,因为化学学科当中很多知识和其他学科是息息相关的。
所以初中化学只好讲一些表面的现象,激发学生探求世界的兴趣。
不严谨是肯定的,只是为了方便教学罢了。

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是这样么?不是有句话叫,知道的越多,越意识到自己的无知么。在大学里,很多教授说话都没底气的,倒不是说他们不懂,而是因为需要考虑的因素很多。而中学老师则几乎可以很有底气地下结论,因为很多因素都被简化和忽略掉了。每个阶段承担的任务不同,中学老师要像做研究一样严谨,学生就没法学,大学老师要像中学讲课一样,就没法做研究。

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贪婪的冒险者我感觉果壳也云集了各种民科和萨满教徒,祝你们玩得...

2014-01-11 09:24

目测小朋友们从小到大能够接触到的第一门结构清晰,架构严谨,定理自洽,理论较为完备的学科是数学分析。因为数学分析有传说中的公理系统,历史悠久,甚至很少有理论无法解释清楚而必须做合适妥协的部分。其实数学分析依然目前有一些坑正在等人填,只是本科生的水平还到不了那一步...至于其他科学理论,发展的时间没有那么长,同时自然科学的研究出发点与数学又相去甚远——理论的本质是脑补出来描述现实的模型。当模型在一定范围可以接受的时候则被认定为真,否则即被改良、替换和更新。既然目前我们的理论体系并不能太好的描述这个世界,那么我们就得相信有些理论被替换下去是迟早的事。
因此我们可以看到高中的化学科目,它更多的是描述古典时代人们的化学研究状况以及一些重要的结论知识——它甚至不是一个理论。我们看到这么课程之中的不严谨,不过是编教材的人使得教材逻辑自洽的时候运用到的妥协被我们不小心认出来了。
总之,我们学习到的东西越多,越是发现这个世界的不完美,知识的不完备,那是因为你离前沿更加进了一步,那些前人没法填的坑正等着你去跳。

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这都好久前的事了,我似乎是忘记了 中学化学都学了什么。只能翻看之前的课本,一点一点的回忆。
我觉得,不能以不严谨概括之。初步入门的知识,总是不能太深奥。应该以介绍知识为切入点。举个例子,化合物之间的反应,不能上来就通过热力学计算吉布斯自由能吧?从这个角度讲的话,所以中学的化学当然是不严谨的。
即使到了大学化学,依然会有不严谨的问题出现,当然这就是比较新颖的课题,甚至是研究法方向的 突破了

15 0

Tingdall化学专业不专业

2014-01-10 16:10

从我初中到高中到大学所学化学的感觉来看,我们所学的内容是在一点点深入的,当我们在初中高中学习化学的时候,大部分人其实并没有感觉到其中的不严谨之处(如果能够觉察出其中的不严谨之处,并且对此做出了一定的合理修正、甚至推翻提出了一个新的理论,那么则要恭喜你,如果你早出生几百年,可能你就是个著名化学家了),而到了大学之后我们所学则会更加的偏重于理论,更加地深入,例如结构化学,计算化学这些东西可以更本质地去解释一些东西(虽然其中仍然有不严谨之处),我们便会发觉以前的肤浅。
而刚才所述的结构化学计算化学则是化学发展到最近100年里才随着研究手段研究方法的进步才出现的,也伴随着一批知名化学家的诞生。
总的来说,我觉得除了以上其它同学的回答外,我的看法是教学内容也是伴随着化学的进步和发展的足迹一步步展开的,如果以后不从事化学研究,那么这些浅层的知识可能就够用了。

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鲁棒控.智设计狮+程序猿+学葩+技术控

2014-01-10 17:56

记得初中时学化学的内容到了高中就不一样了,例如初中时说催化剂不参与反应,当时我就疑问:既然不反应,有没有催化剂应该不会变化的。当时我认为催化剂其实是参与反应的,应该是有两步反应才会产生最终的物质。结果到高中,课本中说明我的想法是正确的。
还有氧化还原反应,概念就不一样了,初中课本说单质与氧气发生反应产生化合物为氧化反应,反之为还原反应。高中说氧化还原反应是成对出现的,一种元素失电子、化合价升高称为氧化,另一种得电子、化合价降低称为还原。到了有机化学,就说有机分子得氧或失氢为氧化反应,得氢失氧为还原反应。(当然是因为有机物反应不得失电子,只是电子对偏移)
大学没学化学,不知道又有什么推翻高中概念的东西?
所以证明了玛刻斯的一句话,真理是相对而言的,具有一定的适用范围,没有绝对的真理,随着认识加深,了解的就越接近真理

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魉蛙色浆工程师;未确认生物爱好者

2014-01-10 22:42
支持者: 未注销用户 光谱

如果要达到“比较严谨”的级别,那中学化学得增加三十倍的课时,因为一旦认真起来,要补充的细节是相当多的。。而且中学时代还是累积基础知识的时代,各种科目都是学一点点就够了。更深入的就留给学有余力的学霸和大学生了。

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支持者: oralsexer

几乎所有的自然学科都是从不严谨开始的
还记得我们学的牛顿定理么,在我们现在看来因为其没有考虑相对论效应,所以也是不严谨的
百年后的人类,对于现在的相对论,可能也认为是不严谨的

严谨与否不是最重要的,而是教给学生最常用的知识基础,和锻炼学习的能力

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真理是相对而言的,具有一定的适用范围,没有绝对的真理,随着认识加深,了解的就越接近真理

那这句话是不是真理呢?

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物理也一样啊,很多东西都会被推翻的。。。。。

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这就是科学的形态,从不严谨到严谨。

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化学本身就有不严谨的部分,比如元素周期表,要背的规律,原子的直径,等等。科学测量的结果跟规律是不一样的,如果严谨的去学习那太深了,对于中学生不适合的

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相比中学物理,算是严谨的,至少化学还能实验一下.

就现状而言,化学 物理都算是过度教学了,不要拿专业的要求去要求中学生.研究生以前的教学都只能算扫盲.

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simpleman材料科学与工程专业

2014-02-12 11:41

赞同,如果追求严谨的话,不仅仅老师没法教,学生也没法学

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高考之前的教材大纲都是为了考试而设置的
这样出题的时候可以有个标准答案
不会出现一题多个解法多个答案甚至变成了写论文
严谨的问题到读研究生以后再考虑也不迟
毕竟这是考试不是搞科研

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加饭某审计学校的计算机学生

2014-02-11 17:59
支持者: JuliannaMa

中学哪门课严谨?
物理、化学、生物、地理(中学期间不算理科)这些理科,都是不断在推翻前面的内容啊 。
数学连自然数,有理数,无理数的定义都没说能叫严谨?
政治、历史的内容以后不会改变么?
语言课程就不说什么了。

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