НАУЧНЫЙ И УЧЕБНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

В завоевании того богатства знаний, которым обладает человечество в области органической химии, исключительную роль сыграл эксперимент. Изучение химических процессов путем наблюдения в естественных природных условиях не может дать достаточного результата.

Вещества находятся обычно не в чистом виде, а в сложных сочетаниях друг с другом, сущность процессов глубоко скрыта под видимыми внешними явлениями. Химик должен изолировать вещество, чтобы приступить к его изучению; он должен в искусственно созданных условиях проследить все его многообразные отношения к другим веществам, чтобы иметь возможность проникнуть в его сущность, т.е. понять его структуру.

Другими словами, химик должен прибегнуть к эксперименту, который существенно отличается от простого наблюдения. Эксперимент — это изучение явления в особых, специально созданных условиях, которые могут варьироваться экспериментатором, чтобы полнее выявить обусловленность явления, вскрыть существующие связи и отношения веществ.

Изучив вещество, химик-органик часто приступает к искусственному получению его или же ставит себе цель, руководствуясь теорией строения органических соединений, синтезировать новое вещество, неизвестное природе с заранее заданными свойствами. Здесь также создаются специальные условия для того или иного явления, и эксперимент выступает как критерий правильности гипотезы ученого.

Очевидно, что в содержание учебного предмета должны входить не только факты, закономерности и объясняющие их теории, но и методы, какими научные факты добываются.

Еще Д.И.Менделеев в свое время учил: «Знание выводов, без сведения о способах их достижения, легко может вести к заблуж-

дению в философской и даже в практической стороне наук»[1] и что «необходимо усвоить прежде всего химическую практику, т.е. мастерство предмета, искусство спрашивать природу и слышать ее ответы в лабораториях и книгах»[2].

Химия — наука экспериментальная, поэтому стоит только отойти от этого правила и начать изучать «слова», пусть даже совершенно правильные, вместо конкретных явлений, как резко снижается качество знаний, порой несмотря на внешнее их благополучие. Ведь химический эксперимент выступает и как объект изучения и как средство обучения.

Естественно, что в едином учебном процессе не существует двух отдельных видов эксперимента, эксперимент един, и сказанное отражает лишь его разные стороны. Школьный эксперимент одновременно дает представление о методах самой науки и является одним из средств (иногда говорят — методов) обучения ее основам. Поэтому при всей общности научного и учебного эксперимента в своей основе последний имеет некоторые особенности, чего нельзя не учитывать при постановке эксперимента в школе.

В учебном эксперименте, как и в научном, вскрываются объективно существующие отношения, связи между веществами и явлениями. Но в то время как в научном эксперименте эти отношения выясняются чаще всего впервые и результат опыта лишь предполагается, он неизвестен, в учебном эксперименте результат опыта предопределен. Он известен, прежде всего, учителю. Учащимся в одних случаях результат опыта так же может быть известен, как, например, в лабораторной работе, иллюстрирующей сообщенные учителем сведения, или на практических занятиях, проводимых в заключение изученной темы. В других случаях результат может лишь предполагаться, например, при распознавании веществ, тогда для учащихся эксперимент играет роль как бы научного эксперимента.

Научный эксперимент не имеет строгих ограничений во времени. Учебный эксперимент, как правило, должен длиться несколько минут, и во всяком случае он должен быть ограничен рамками урока. Лишь в отдельных, особых случаях часть опыта может быть перенесена на следующее занятие. Это требование объясняется тем, что эксперимент играет подчиненную роль по отношению к содержанию урока и не должен нарушать строгой логики развертывания этого содержания.

Учебный эксперимент более схематичен, технически более

прост, чем эксперимент научный. Он должен быть освобожден от деталей, способных отвлечь внимание от основной идеи опыта — показа того или иного явления.

В учебном эксперименте, особенно демонстрационном, немалое значение имеет и внешняя его выразительность. Эксперимент необходимо аккуратно и красиво оформить, все части прибора расположить в удобном для восприятия учащимися виде. Существенные, но плохо видимые детали приборов приходится изображать на доске.

В учебном эксперименте стремятся обеспечить наглядность самого процесса, и это нередко составляет основную методическую трудность. Учитель демонстрирует, например, получение диэтилового эфира из спирта. Учащиеся наблюдают, что жидкость из одного сосуда перегоняется в другой. У них может создаться впечатление, что здесь происходит перегонка спирта, так как нет резких видимых признаков химической реакции (эфир также бесцветен, как и спирт). Малая наглядность реакции не смущает ученого, так как он будет подробно исследовать полученное вещество. Учителю же приходится прибегать к специальным приемам, чтобы достичь необходимой убедительности опыта.

Наконец, следует сказать, что при изучении химии иногда приходится прибегать, как иногда говорят, к «мыслительному эксперименту» — представлять в уме, без наблюдения на опыте, те или иные процессы, характеризующие свойства веществ, их получение и т.д., и в уме определять те результаты, к которым тот или иной опыт может привести. Такой «мыслительный эксперимент» необходим, во-первых, потому что невозможно показать воочию все явления, иллюстрирующие многообразные свойства изучаемых веществ в то ограниченное время, которое отводится на прохождение предмета; во-вторых, потому, что для школьной лаборатории недоступны некоторые процессы, изучение которых, однако, необходимо. Наконец, он имеет значение и для развития у учащихся воображения как репродуцирующего, т.е. умения создавать образ объекта в соответствии с описанием его, так и творческого, когда человек самостоятельно создает новые образы.

Воспитание этих качеств совершенно необходимо, так как нельзя охватить всего богатства науки через непосредственные ощущения; в дальнейшем учащимся придется многое изучать со слов лектора и по книгам. Поэтому нужно уметь ярко представлять себе сказанное и написанное, чтобы правильно понимать и прочно запечатлевать в памяти.

При этом мы, конечно, должны иметь в виду, что все представления могут создаваться только на основе образов, полученных в

предшествующих восприятиях. Поэтому у ученика должен быть определенный круг непосредственных наблюдений, опираясь на которые можно было бы создавать и эти представления.

Таким образом, при сочетании обычного и «мыслительного» эксперимента первый из них, связанный с непосредственным наблюдением, лежит в основе всего обучения.

ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА