王衛(wèi)軍

摘要：從學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的角度，對(duì)化學(xué)催化劑教育教學(xué)內(nèi)容、價(jià)值與意義進(jìn)行了剖析和探討，認(rèn)為適當(dāng)挖掘和理順中學(xué)化學(xué)催化劑的教學(xué)，能深化與完善學(xué)生化學(xué)知識(shí)體系，能指導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生發(fā)展，并培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任意識(shí)與擔(dān)當(dāng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng);催化劑;概念教學(xué);中學(xué)化學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）06-0002-06 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.06.001

一、中學(xué)化學(xué)“催化劑”教學(xué)現(xiàn)狀概述

“催化劑”是在中學(xué)化學(xué)教材中高頻出現(xiàn)的名詞，但呈現(xiàn)較為零碎，也沒有得到師生足夠重視，有關(guān)催化劑的教學(xué)，大都只是陳述了其作為單一影響因素對(duì)反應(yīng)影響的結(jié)果，而極少討論其作用機(jī)理，以及與其他相關(guān)因素的綜合影響。最終以一種結(jié)論性知識(shí)讓學(xué)生識(shí)記，較少涉及思維和能力方面的要求。

綜觀各階段化學(xué)教材對(duì)催化劑的介紹，其實(shí)是推崇備至的，不僅介紹了催化劑的定義、工作原理和實(shí)踐價(jià)值，還對(duì)學(xué)生情感、態(tài)度與價(jià)值觀方面作出了積極的影響和指導(dǎo)。以人教版化學(xué)教材為例，較為具體介紹催化劑的有三處（表1）：

教材以“定性→半定量→機(jī)理”的方式逐步深入介紹催化劑。初中階段給出了催化劑定義，讓學(xué)生從宏觀和結(jié)果上認(rèn)識(shí)了催化劑，當(dāng)然，這里催化劑只是眾多化學(xué)反應(yīng)條件中的一個(gè)，并沒有涉及其影響的過程和原理。在高中必修2教材中，催化劑以“科學(xué)視野”的形式呈現(xiàn)，講述了催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，半定量陳述了催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響結(jié)果，以及簡(jiǎn)要介紹了催化劑發(fā)展歷史及前景。這里充分展示了催化劑對(duì)人類生活、生產(chǎn)的實(shí)踐意義和價(jià)值，并刻意對(duì)學(xué)生的情感和志趣進(jìn)行了引導(dǎo)。到選修4，教材結(jié)合有效碰撞理論對(duì)催化劑催化機(jī)理進(jìn)行了介紹，雖然不是特別具體和深入，但還是較為深刻地解析出化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和機(jī)理，它讓學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)有了理解的角度和眉目，并由此建立化學(xué)反應(yīng)控制思想和意識(shí)。

通過對(duì)教材的分析，可以發(fā)現(xiàn)，催化劑有很大的教學(xué)潛在價(jià)值，非常值得研究和挖掘。但在實(shí)際教學(xué)中，它卻不是教學(xué)重點(diǎn)，不屬于核心概念范疇。因此，它總是被有意或無意地忽視，甚至在初中階段，有些教師為了讓學(xué)生理解課本上“催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有發(fā)生變化”的說法，肆意地簡(jiǎn)化和錯(cuò)化催化劑催化機(jī)理，告訴學(xué)生催化劑是不參與化學(xué)反應(yīng)的。于是，催化劑在學(xué)生心目中就成了化學(xué)反應(yīng)的“圍觀群眾”，是置身于反應(yīng)之外的。那么，它的“不變化”就可以輕易地被學(xué)生接受了。在高中階段，催化劑似乎也只是一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)論：“催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)平衡常數(shù)，也不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。”而對(duì)催化劑的高效性、選擇性、以及研究的價(jià)值與意義極少探討。所以，催化劑在整個(gè)中學(xué)階段，都是一個(gè)知識(shí)碎片，既不深刻也不系統(tǒng)，在學(xué)生能力培養(yǎng)上沒有發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

當(dāng)然，在中學(xué)階段對(duì)催化劑教學(xué)內(nèi)容的理順與挖掘，并不是沒有邊界和止境的，我們不可能將足以作為一門化學(xué)學(xué)科分支的催化劑，全面納入到中學(xué)化學(xué)教學(xué)中來，超脫了教學(xué)實(shí)際必然是不可取的。為此，筆者就如何在中學(xué)階段，適切挖掘和組織催化劑教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生深入認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)，提升學(xué)生思維與思想品質(zhì)，構(gòu)建化學(xué)核心素養(yǎng)體系等方面，做一下嘗試性梳理，并闡述些個(gè)人看法。

二、中學(xué)化學(xué)“催化劑”教育教學(xué)內(nèi)容、價(jià)值與意義探討

催化劑在實(shí)踐生產(chǎn)中的作用與價(jià)值日益凸顯，有關(guān)催化劑的研究也是方興未艾，催化劑自然不能在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中缺席。一方面是由催化劑自身價(jià)值決定的，既然要培養(yǎng)學(xué)生“具備能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”，學(xué)生就不應(yīng)該對(duì)催化劑一無所知;一方面催化劑概念、催化劑工作原理，有助于學(xué)生更清晰和詳實(shí)地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)過程;三是催化劑應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景，對(duì)學(xué)生情感與志向具有激勵(lì)和導(dǎo)向作用。

1.對(duì)催化劑概念的再認(rèn)識(shí)

早在1901年，物理化學(xué)之父奧斯特瓦爾德（F.w.Ostwald）就對(duì)催化劑和催化作用作了定義：“凡能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，而本身不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物，就叫做催化劑?！钡?977年，國際純粹化學(xué)及應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)建議，將催化劑定義為：“存在較少量就能顯著的加速反應(yīng)。而其本身最后并無損耗的物質(zhì)稱為該反應(yīng)的催化劑。”之問雖然歷經(jīng)了76年的研究，對(duì)催化劑的定義表述稍有不同，但其核心意義是一致的，都是“能加快反應(yīng)，但自身不變”，只是后面定義中涉及了催化劑催化效能及專一性方面的內(nèi)容。結(jié)合當(dāng)前中學(xué)化學(xué)教材對(duì)催化劑的定義，我們可以發(fā)現(xiàn)，定義中對(duì)“不變”的描述，從“不形成化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物”到“本身最后無損耗”再到“本身質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒有發(fā)生變化”，這反映出，人們對(duì)催化劑的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的，進(jìn)而推知，當(dāng)前我們所學(xué)的化學(xué)概念并不一定是恒成立的，而是會(huì)隨著研究和認(rèn)識(shí)的深入，不斷地得到修正和完善。

催化劑的“不變”，讓很多人誤以為催化劑擁有永久的壽命，似乎一旦制成就能永遠(yuǎn)的使用下去。但事實(shí)上，催化劑并非長(zhǎng)生不老，而是在使用的過程中，有一個(gè)由弱到強(qiáng)再衰退的過程，就如同生命一樣，有成長(zhǎng)期、成熟期、衰老期，直至消亡（失去催化活性）。也就是說，催化劑在催化過程中并非真的不變。其“不變”結(jié)論是在摒棄了其他因素影響（副反應(yīng)等），對(duì)被催化反應(yīng)進(jìn)行單一研究而得出的一種理想狀態(tài)下的結(jié)論。事實(shí)上，催化劑在催化過程中，其狀態(tài)、結(jié)構(gòu)均會(huì)發(fā)生變化，而結(jié)構(gòu)發(fā)生變化勢(shì)必改變化學(xué)性質(zhì)，而且催化劑即便在成熟期，也會(huì)由于接觸到某些雜質(zhì)而降低或失去催化活性，這種現(xiàn)象稱之為催化劑中毒。所以，在實(shí)際生產(chǎn)中，催化劑需要定期更換和補(bǔ)充，而非我們想象的那樣，加入一次催化劑就一勞永逸了。為此，在工業(yè)生產(chǎn)中，我們不得不考慮如何延長(zhǎng)催化劑的壽命，而設(shè)法去凈化原料，排除毒物，并進(jìn)行催化劑抗毒能力方面的研究。

2.催化劑一定程度上揭開了化學(xué)反應(yīng)過程的面紗

我們對(duì)化學(xué)反應(yīng)的研究，已經(jīng)不滿足于知道反應(yīng)的結(jié)果，而是希望掌握化學(xué)反應(yīng)的過程。而過程的發(fā)現(xiàn)，就需要對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行干涉，即通過改變反應(yīng)過程中的某些因素，而改變反應(yīng)的結(jié)果，從而揭示出化學(xué)反應(yīng)的真實(shí)過程。

（1）催化劑從化學(xué)鍵的角度改變了反應(yīng)歷程

在初中階段，我們常用原子示意圖（如圖1）表示化學(xué)反應(yīng)的過程，從中得出的結(jié)論也只是反應(yīng)的結(jié)果，即化學(xué)反應(yīng)就是元素原子重新組合的過程，故而其反應(yīng)前后原子的種類和個(gè)數(shù)不變（質(zhì)量守恒定律）。這里化學(xué)反應(yīng)只是原子的“重新組合”過程，沒有涉及到為什么要這樣或那樣組合的問題。

到高中階段，通過催化劑，讓學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程有了更進(jìn)一步的了解。如合成氨反應(yīng)，從反應(yīng)的吉布斯自由能來看，該反應(yīng)有極大自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，但事實(shí)上其反應(yīng)發(fā)生極為困難，從第一次實(shí)驗(yàn)室研制到工業(yè)化投產(chǎn)，大約經(jīng)歷了150年的時(shí)間，由此可見，合成氨理論與生產(chǎn)實(shí)踐之間存在著巨大溝壑，而催化劑成為了跨越此問障礙的功臣。合成氨反應(yīng)在沒有催化劑的條件下，即便是高溫高壓，它也幾乎不發(fā)生。但在催化劑作用下，發(fā)生了圖2的過程，催化劑參與并有效地幫助了N2、H2的解離，從而使得合成氨反應(yīng)順利發(fā)生。

Haber-Bosch法合成氨中催化劑催化機(jī)理（圖3）有如下解釋：首先N2在鐵催化劑表面上進(jìn)行化學(xué)吸附，使氮原子問的化學(xué)鍵減弱。接著是化學(xué)吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成-NH、-NH2和NH5，最后氨分子在表面上脫吸而生成氣態(tài)的茸氨?？梢姡呋瘎┰诜磻?yīng)中主要是幫助克服N=N鍵斷裂的困難。常溫常壓下N=N的鍵能高達(dá)946kJ/mol，鍵能很大，使得N2離解需要極高的溫度，但溫度過高又會(huì)造成NH3分解，溫度上的沖突難以調(diào)和，使合成氨工業(yè)化生產(chǎn)困難重重。而催化劑的介入，大幅度地減弱了N=N鍵能，讓其斷開無需很高的溫度，從而讓合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)成為可能。

這個(gè)事實(shí)從另一個(gè)角度告訴我們，化學(xué)反應(yīng)過程的確存在著化學(xué)鍵的斷裂和形成，同時(shí)也說明化學(xué)反應(yīng)的路徑并不是唯一的，有多種可能，并在一定條件下是可以改變和選擇的。這就意味著，化學(xué)反應(yīng)在一定條件下是可控的，這為我們合理地利用化學(xué)反應(yīng)提供了思路。這對(duì)化學(xué)教學(xué)而言，有如下意義：①將“暗箱式”反應(yīng)過程“明朗化”，由于“可視”而讓化學(xué)反應(yīng)變得更易理解和接受;②反應(yīng)從“封閉”走向“開放”，化學(xué)反應(yīng)路徑不唯一，并受著反應(yīng)條件的影響，故而化學(xué)反應(yīng)是可控的，人力不僅可以介入，還能進(jìn)行控制和選擇，駕馭反應(yīng)朝著我們所期望的方向和方式去發(fā)生，即讓學(xué)生從“學(xué)化學(xué)”走向“參與化學(xué)”，由被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng);③催化劑讓有價(jià)值的反應(yīng)從可能走向真實(shí)，不僅彰顯了化學(xué)學(xué)科的意義與價(jià)值，還能將其擴(kuò)大化，即可以指導(dǎo)人們更有效地去開發(fā)和利用化學(xué)反應(yīng)，從而讓某些有價(jià)值的化學(xué)反應(yīng)由期待轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)，這無疑為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)提供了動(dòng)力。

（2）催化劑從能量的角度改變了反應(yīng)速率

任何化學(xué)反應(yīng)均伴隨著能量的變化。不管是化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂和形成，或是有效碰撞理論，均與能量轉(zhuǎn)化有關(guān)。在有效碰撞理論中，反應(yīng)物分子只有吸收到足夠的能量才能轉(zhuǎn)化為活化分子，才有幾率發(fā)生有效碰撞，導(dǎo)致反應(yīng)發(fā)生。

在高中選修4教材中，有如圖4的示意圖，展示了催化劑對(duì)反應(yīng)活化能的影響，從圖中可以看出，催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)，改變了化學(xué)反應(yīng)的歷程，降低了反應(yīng)的活化能（E1→E3），從而減少了化學(xué)反應(yīng)對(duì)溫度的要求，但卻不影響反應(yīng)最終的能量轉(zhuǎn)化結(jié)果，即改變了反應(yīng)對(duì)能量的需求，卻沒有改變反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化量。課本的結(jié)論是：催化劑只是同等程度的改變正逆反應(yīng)速率，而不改變平衡狀態(tài)及平衡轉(zhuǎn)化率。這結(jié)果不僅適用于物質(zhì)層面，在能量層面也是適用的。

圖4對(duì)學(xué)生來說，不僅有抽象的化學(xué)意義，也頗為形象。化學(xué)反應(yīng)過程類似于“翻山越嶺”，催化劑能另辟蹊徑地避開了高山險(xiǎn)阻，而找到了一條相對(duì)容易卻能到達(dá)同樣終點(diǎn)的道路。當(dāng)然，從嚴(yán)格意義上來講，圖4并不是非常合理，從催化劑的變化來看，化學(xué)反應(yīng)必定包括著催化劑反應(yīng)消耗與再生的過程。因此，有催化劑參與的反應(yīng)路線至少有兩個(gè)峰，就如圖5所示。

催化劑從能量角度揭示了反應(yīng)的過程，揭示了反應(yīng)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)之間的本質(zhì)聯(lián)系，可有效解決學(xué)生將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)截然分開又各自為政的現(xiàn)象，解決了學(xué)生由于機(jī)理理解不透徹、不貫通而思維受阻或不嚴(yán)密的情況。再者，通過催化劑的介入，可以發(fā)現(xiàn)，能量貫穿著反應(yīng)的始終，它不僅是反應(yīng)的起因，還是決定反應(yīng)路徑與方向選擇的因素，更是反應(yīng)必然的結(jié)果（熱效應(yīng)），反應(yīng)的整個(gè)過程都與能量息息相關(guān)，為此，由能量人手來控制和利用化學(xué)反應(yīng)應(yīng)該是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

3.催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中具有化腐朽為神奇的力量

科學(xué)家致力于對(duì)化學(xué)反應(yīng)的研究，不僅是為了探究化學(xué)反應(yīng)事實(shí)，更在于如何利用化學(xué)反應(yīng)、控制化學(xué)反應(yīng)，乃至創(chuàng)造化學(xué)反應(yīng)。催化劑能改變反應(yīng)歷程、改變反應(yīng)速率，這對(duì)我們控制和利用化學(xué)反應(yīng)來說，意義是非凡的。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)若要造福于人類，就必須投入工業(yè)化生產(chǎn)，而工業(yè)化生產(chǎn)就不可避免地要考慮生產(chǎn)效率與效益。

（1）催化劑是提高生產(chǎn)效率最有力的手段

在化工生產(chǎn)中，我們一定會(huì)思考：如何選擇反應(yīng)條件才能讓生產(chǎn)效率和效益達(dá)到最佳。就拿合成氨來說，影響合成氨反應(yīng)速率的主要因素有濃度（壓強(qiáng)）、溫度、催化劑，它們對(duì)反應(yīng)速率的影響結(jié)果如表2：

表中數(shù)據(jù)可以看出，物質(zhì)濃度對(duì)反應(yīng)速率的綜合級(jí)數(shù)為1.5，也就是說，物質(zhì)濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響微乎其微，而在工業(yè)生產(chǎn)中，提高氣體濃度，就意味著提高壓強(qiáng)，意味要增加能耗及設(shè)備的抗壓成本，這對(duì)提高生產(chǎn)效率和效益意義并不大。從提高溫度角度而言，溫度從700K升高到800K，反應(yīng)速率才提高3個(gè)數(shù)量級(jí)。但溫度升高100K，反應(yīng)器的材質(zhì)就必須提高二個(gè)檔次（一般溫度每升高50K，材質(zhì)就要提高一個(gè)檔次），能耗也大幅度提高，從投入和產(chǎn)出的效益來看，升到更高的反應(yīng)溫度，仍然是不可取的。但是在700K條件下，使用催化劑和沒有催化劑相比較，其反應(yīng)速率常數(shù)增加了12個(gè)數(shù)量級(jí)，催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響非常巨大，再加上催化劑成本相對(duì)低廉，它所帶來的收益遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是其它因素可以比擬的。因此，使用催化劑是合成氨工藝必然的選擇。

合成氨最終選擇的反應(yīng)條件為：以鐵觸媒作催化劑，壓強(qiáng)在20MPa-50MPa之間，溫度在500°C左右。其中之所以選擇500°c，不是因?yàn)樵谠摐囟认律a(chǎn)成本與反應(yīng)速率達(dá)成統(tǒng)一，也不是因?yàn)樵谠摐囟认律a(chǎn)成本與平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)成一致，而是因?yàn)樵谠摐囟认?，催化劑的活性最高。催化劑改變反?yīng)速率的高效能，讓催化劑理所當(dāng)然地成為了生產(chǎn)實(shí)踐中首要考慮的因素。

控制化學(xué)反應(yīng)的手段很多，但不同手段的成本與效果是不同的，也就是說，很多方法理論上或許可行，但實(shí)際上卻行不通。就如反應(yīng)溫度、濃度、壓強(qiáng)等因素，理論上非常容易控制，但實(shí)際上卻受到諸多掣肘，當(dāng)然催化劑也是如此，但單純考慮生產(chǎn)成本和反應(yīng)速率的話，催化劑的確是最經(jīng)濟(jì)、最有效的提效措施。為此，研究新型、高效催化劑是提升生產(chǎn)效益最科學(xué)、最有前途的方法之一。

（2）催化劑改變了化工生產(chǎn)的“產(chǎn)率”，從而提高了效益

盡管課本上反復(fù)強(qiáng)調(diào)，催化劑只能改變反應(yīng)速率，而不能改變化學(xué)平衡常數(shù)，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。但在實(shí)際生產(chǎn)中，它卻是能改變“產(chǎn)率”的。在合成氨工藝中，從合成塔出來的反應(yīng)氣體是沒有達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的，催化劑讓反應(yīng)更接近化學(xué)平衡狀態(tài)，使得氨氣在產(chǎn)出氣體中占有了更高的比例。如圖6，t2是無催化劑條件達(dá)到平衡的時(shí)間，但實(shí)際生產(chǎn)的反應(yīng)時(shí)間為t1。由于催化劑提高了反應(yīng)速率，故而一定程度上提高了合成氨的原料轉(zhuǎn)化率。

再者催化劑具有選擇性，它的選擇性在實(shí)際生產(chǎn)中也能提高原料的轉(zhuǎn)化率。在選修4教材中，有這樣一句話：“對(duì)于在給定條件下反應(yīng)物之間能夠同時(shí)發(fā)生多個(gè)反應(yīng)的情況，理想的催化劑還可以大幅度提高目標(biāo)產(chǎn)物在最終產(chǎn)物中的比率?！庇捎诖呋瘎┻x擇性地加快了目標(biāo)反應(yīng)的速率，從而提高了目標(biāo)反應(yīng)在眾多副反應(yīng)中的比率。目標(biāo)產(chǎn)物增多，副產(chǎn)物減少，原料的利用率無疑就得到了提高。所以，催化劑雖然不能改變化學(xué)平衡常數(shù)，但并不意味著在實(shí)際生產(chǎn)中不能改變?cè)系霓D(zhuǎn)化率。

這個(gè)事實(shí)告訴我們，化學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐有吻合的地方，但并不完全一致?；瘜W(xué)理論所預(yù)設(shè)的各種前提條件畢竟不能囊括所有的實(shí)際因素，所以，學(xué)習(xí)化學(xué)理論，不能只是讀懂文字上的意思，更需要變通，最好能將化學(xué)理論置于實(shí)踐角度加以審視和理解，這樣才能更準(zhǔn)確和全面地掌握化學(xué)理論的基本內(nèi)涵?；瘜W(xué)理論或許可以告訴我們實(shí)踐的方法和思路，但絕無法提供實(shí)踐的最終方案或結(jié)果。只有將知識(shí)與實(shí)踐充分融合，學(xué)習(xí)所獲才不是只有知識(shí)，而是更有力量的智慧與能力。

4.催化劑有助于學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)化學(xué)精神，樹立化學(xué)志向

催化劑讓很多反應(yīng)從實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)社會(huì)，走進(jìn)人們的生活。如果沒有催化劑，合成氨也許至今還停留在科學(xué)家設(shè)計(jì)的圖紙上，人類可能至今還無法擺脫依靠天然氮肥的被動(dòng)局面?？梢哉f，催化劑改變了人類的歷史和進(jìn)程，而且在將來會(huì)有更大的影響力。

（1）催化劑記錄著科學(xué)家奮斗的歷史，改變了人類的命運(yùn)

哈伯與博施為了找到合成氨高效穩(wěn)定的催化劑，在兩年的時(shí)問里，他們進(jìn)行了6500多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了2500種不同的配方，最后才選定含鉛鎂促進(jìn)劑的鐵催化劑。從而在1913年成功建立了年產(chǎn)7000t規(guī)模的合成氨工廠。合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，在人類歷史上具有劃時(shí)代的意義，從某種角度而言，它讓人類走出了食不果腹、衣不遮體的窘境。哈伯也因此被人們高度贊譽(yù)：“他是天使，他為人類帶來了豐收和喜悅，他是用空氣制造面包的圣人?！焙铣砂卑l(fā)展歷史給予我們?nèi)c(diǎn)啟示：一是催化劑的研究就如同其它科學(xué)研究一樣，要經(jīng)歷無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，也經(jīng)歷了無數(shù)次的挫折和失敗，但科學(xué)家堅(jiān)韌不拔、孜孜以求的科學(xué)精神，最終戰(zhàn)勝了一切而如愿以償;二是催化劑對(duì)人類有著非凡的意義，一個(gè)似乎并不起眼的鐵觸媒催化劑，卻是讓合成氨從夢(mèng)想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，徹底地改變了人類生存的狀態(tài)，即化學(xué)的“小”研究卻有大意義;三是投身化學(xué)事業(yè)，不僅能充分發(fā)揮個(gè)人才智，而且還能實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值?；蛟S人們對(duì)哈伯有褒貶不一的看法，但他確確實(shí)實(shí)是“解救世界糧食危機(jī)”的科學(xué)天使，是“用空氣制造面包”的圣人，人們必將永遠(yuǎn)記住并感激他。在1920年，瑞典皇家科學(xué)院特意為哈伯舉行了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的授獎(jiǎng)儀式，盡管這是遲到的儀式，但它再次證明了人們是不會(huì)忘記為人類做出巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家的。

（2）催化劑研究需要更多有志之士參與

人教版九年級(jí)化學(xué)教材闡述了催化劑的重要性：“催化劑在化工生產(chǎn)中具有重要而廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、多種化工原料等都要用到催化劑?！比私贪娓咧斜匦?教材中，著重介紹了特殊催化劑——酶，并如是說：“催化劑的神奇面紗至今尚未完全揭開，因此，催化劑的研究和應(yīng)用將是21世紀(jì)化學(xué)的一個(gè)極具魅力和應(yīng)用前景的重大主題?！痹谌私贪娓咧羞x修4教材中，又這樣說道：“在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中催化劑的應(yīng)用十分普遍，這方面的研究成果多次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。但遺憾的是，催化劑的設(shè)計(jì)和選擇，目前主要還是依靠經(jīng)驗(yàn)和篩選的方法。由于催化劑可以為化學(xué)工業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且選擇性極高的酶的生物催化作用，有助于加深對(duì)生命過程的認(rèn)識(shí)和模擬，所以催化劑作用的研究一直是受到高度重視的高科技領(lǐng)域?！睆恼n本的描述中，我們可以體會(huì)得到，催化劑在工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展中，發(fā)揮著越來越重要的作用，但催化劑的研究還不夠完善，仍有很多空白領(lǐng)域，投身催化劑研究將大有可為。教材字里行間無不透露出對(duì)學(xué)子殷切的希望，希望學(xué)生能有志于催化劑方面的研究，以此實(shí)現(xiàn)人生的價(jià)值與意義。

三、基于催化劑概念教學(xué)的反思

核心素養(yǎng)的建構(gòu)，是對(duì)“能力人”和“高尚人”的期望。教學(xué)要以超脫知識(shí)積累走向能力培養(yǎng)，就需要更深刻和全面地理順知識(shí)之來龍去脈，積極構(gòu)建指向思維能力發(fā)展的知識(shí)呈現(xiàn)和接受方式，并充分挖掘知識(shí)背后的人文屬性，激發(fā)情感共鳴，喚醒責(zé)任意識(shí)和對(duì)生命價(jià)值的訴求，讓學(xué)生之于自己或之于社會(huì)都更有存在意義與價(jià)值。

縱觀每個(gè)化學(xué)概念的背后，其實(shí)都有一系列的事實(shí)和理論，反映著某些化學(xué)規(guī)律與規(guī)則，如科學(xué)家研究它的歷程和實(shí)踐應(yīng)用它的故事。不管是概念本身，還是其生成的背景、形成的過程，以及實(shí)踐應(yīng)用的事實(shí)，都有著不可忽視的教育價(jià)值，都是值得深入挖掘和探討的內(nèi)容。具體說來，概念教學(xué)的基本思路有以下幾點(diǎn)：

（1）概念教學(xué)要厘清概念的內(nèi)涵，并將概念置于化學(xué)知識(shí)體系中進(jìn)行系統(tǒng)的呈現(xiàn)，概念不是化學(xué)知識(shí)中的孤島，而是一個(gè)樞紐，一個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，它可以讓學(xué)生建構(gòu)的化學(xué)知識(shí)體系更加穩(wěn)固。

（2）概念教學(xué)要結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用，概念不能是純粹和靜態(tài)的，而需要在實(shí)踐中彰顯它的價(jià)值，讀萬卷書，行萬里路，不只是學(xué)習(xí)的方式，更是檢驗(yàn)、完善和發(fā)展概念的基本途徑。

（3）概念教學(xué)要重視概念生成的背景和發(fā)展的歷程，因?yàn)檫@些可以反映出人類文明進(jìn)步的情況，概念的進(jìn)化演變可以告誡學(xué)生，概念的學(xué)習(xí)必須要用審視和發(fā)展的眼光去看待，而不能將其固化，更不能固步自封，拒絕進(jìn)步與改變。

（4）概念教學(xué)要展現(xiàn)概念研究的現(xiàn)狀和發(fā)展的前景。概念之所以得到傳承，就是因?yàn)樗鼘?duì)人類發(fā)展有極其重要的作用，概念所涉及的理論、思想、技術(shù)與方法或許當(dāng)前已經(jīng)發(fā)揮出巨大的價(jià)值，但它絕對(duì)不是完美的，需要進(jìn)一步發(fā)展和完善。因此，在科學(xué)文明與社會(huì)需求的召喚下，需要激勵(lì)學(xué)生責(zé)無旁貸地挺身而出。

（5）概念教學(xué)要重視科學(xué)家在此過程中多付出的努力和所獲得的成就。科學(xué)家對(duì)化學(xué)的研究和踐行，記錄著科學(xué)家們對(duì)科學(xué)的熱愛和執(zhí)著，他們百折不饒的科學(xué)精神、恪盡職守的責(zé)任擔(dān)當(dāng)、深刻厚重的家國情懷都非常值得師生效仿和發(fā)揚(yáng)。