А. М. Бутлеров (1828—1886). Методические взгляды А. М. Бутлерова по вопросам преподавания химии отчасти изложены им непосредственно, а отчасти в скрытом виде заключены в различных работах, и прежде всего во «Введении к полному изучению органической химии», вышедшем в 1864— 1866 гг., и в «Основных понятиях химии», опубликованных в 1886 году. М. Бутлеров является представителем стихийного естественнонаучного материализма, на позиции которого он твердо стоит в решении химических проблем. Он считает, что независимо от сознания человека существует материя и она находится в постоянном движении. Формы движения материи разнообразны. Свет, теплота, химические явления — все это формы движения материи, связанные между собой. Вещества, с которыми имеют дело химики, состоят из частиц, а частицы — из атомов. В споре с Н. А. Меншуткиным, который утверждал, что не следует признавать реального существования атомов в соединениях, А. М. Бутлеров отстаивает материалистическую точку зрения, реальность существования атомов и частиц. Атом для Химика — «наименьшее количество элемента, встречающееся в составе частицы. В этом смысле, атом настолько же реальная вещественная величина, как и частица» (А. М. Бутлеров, Химическое строение и «теория замещения», 1885, стр. 4). Атомы признаются неделимыми потому, что неизвестны средства, с помощью которых можно было бы осуществить деление атомов. «Так называемые ныне «атомы» некоторых элементов в сущности, быть может, способны подвергнуться химическому делению, т. е. они не неделимы по своей природе, а неделимы только доступными нам ныне средствами... Такое строгое отношение к понятию об атоме вполне отвечает духу точной науки и действительному значению научных теорий» (А. М. Бутлеров, Основные понятия химии, 1886, стр. 49).

Соединение атомов в частицы есть одно из основных свойств атомов. В процессе соединения между атомами устанавливается взаимосвязь и взаимное влияние. «Атомы же, находящиеся в частице, очевидно, состоят в некотором определенном отношении между собою — они влияют взаимно так или сяк, обусловливая этим влиянием свое совместное нахождение и свойства частицы» (А. М. Бутлеров, Химическое строение и «теория замещения», 1885, стр. 6). О взаимном влиянии друг на друга атомов в частицах можно судить на основании свойств веществ. Свойства химических элементов изменяются в зависимости от того, в каком именно соединении они находятся, какое влияние оказывают на них другие элементы. «Химические отношения каждого элементарного пая, находящегося в сложном теле, определяются, с одной стороны, его натурой и способом химического помещения в частице, с другой — натурой, количеством и химическим расположением остальных паев, заключенных в той же частице» (А. М. Бутлеров, Введение к полному изучению органической химии, 1864, стр. 672). Таким образом, природа сложных веществ определяется природой атомов, вступивших в соединение, их количеством и особенностями их связи.

Александр Михайлович Бутлеров

Александр Михайлович Бутлеров (1828-1866)

В 1861 г. на съезде естествоиспытателей и врачей в Шпейере А. М. Бутлеров выступил с докладом «Нечто о химическом строении веществ», положившим начало разработанной им теории строения органических веществ. Учение о химическом строении позволяет предвидеть существование новых веществ и предсказывать их химические свойства. А. М. Бутлеров был далек от того, чтобы считать теорию строения абсолютно истинной. Он искренне желал накопления фактов, которые содействовали бы дальнейшему развитию ее. Это развитие он связывал с проникновением нашего познания в природу химической энергии, в характер атомного движения, обусловливающего соединение атомов в частицы.

В противоположность эмпирикам, отвергавшим объективное значение теорий, А. М. Бутлеров придавал им большое значение в познании. Одни факты не составляют науки. Наука есть соединение фактов с теориями. «Только при посредстве теории знание, слагаясь в связное целое, становится научным знанием; стройное соединение фактического знания с теориями составляет науку» (А. М. Бутлеров, Основные понятия химии, 1886, стр. 21—22). С точки зрения А. М. Бутлерова, процесс изучения природы начинается с эмпирического познания. Путем наблюдения и эксперимента собираются научные факты. В поисках связи между фактами исследователь создает гипотезы, предположения. Гипотезы также ускоряют и облегчают собирание фактов. Гипотезы, проверенные опытом, экспериментом, приобретают значение теории. На основе теории предсказываются новые явления и вещества. Открытие их укрепляет теорию. Но постепенно на основе данной теории накапливаются такие факты, которых она не в силах объяснить. Тогда на смену старой приходит новая, более широкая теория, в которой определенное место занимает то из старой теории, что сохранило истинное значение в свете новой теории. Таково противоречивое развитие научного знания. Наши знания имеют, таким образом, исторический характер.

Это выражено А. М. Бутлеровым следующими словами: «Гипотеза, допущенная для объяснения известного рода фактов, обыкновенно указывает и на вероятность или даже необходимость существования таких других фактов, которые до того не были наблюдаемы: из теории вытекают известные предсказания...Обыкновенно множество предсказаний теории оправдывается на деле: теория крепнет, сумма знаний разрастается, и наука стройно двигается вперед; но наступает время, когда теория оказывается бессильной объяснить новые наблюдения, новые факты... и на смену ей является новая теория. Бросаясь из одной крайности в другую, нередко спешат засудить и совершенно оставить устаревшую теорию, но опыт веков показывает, что как ни далека теория от абсолютной истины, но нередко она все еще остается пригодной в известном смысле и, отживая, входит в виде более или менее измененном, как часть, в состав новой теории, более обширной» (А. М. Бутлеров, Основные понятия химии, 1886, стр. 22—23).

В вопросах теории познания А. М. Бутлеров непоследователен. В угоду модным идеалистическим теориям он в споре с Н. А. Меншуткиным заявляет, что «мы узнаем предмет не по сущности его, которая остается для нас недоступной, а по тем впечатлениям, какие воспринимает наша субъективность: «вещь по себе»... нам неизвестна, но известна вызываемая ею в нас сумма впечатлений» (А. М. Бутлеров, Химическое строение и «теория замещения», 1885, стр. 4).Однако естественнонаучный материализм тут же берет верх над кантианским утверждением, и А. М. Бутлеров на этой же странице заявляет, что «для естествоиспытателя, однако, в большинстве случаев нет надобности заходить так далеко в своих соображениях» и что субъективность исследователя «не только не умаляет значения реального знания, а, напротив, по отношению к нам, скорее возвышает его» (там же, стр. 4).

В своей работе «Основные понятия химии» А. М. Бутлеров показал, что начинающим изучение химии надо давать следующие знания: изменения вещества — механические, физические и химические; разложение, соединение и обмен; химически сложные вещества и элементы; химические законы; значение научных теорий; атомистическая теория; численное выражение атомных весов; химические частицы; эквиваленты; различные видоизменения элементарных веществ.

К формированию у учащихся основных понятий химии А.М. Бутлеров подходит от изучения сахара. Он разъясняет растворение, кристаллизацию, плавление сахара и, наконец. Разложение его при нагревании. Опираясь на эти конкретные явления, он объясняет понятия «механическое, физическое и химическое явления», дает понятие о реакции разложения и о составных частях сахара: углероде, водороде и кислороде.

Сахар нельзя получить соединением углерода, водорода и кислорода. Однако из ртути и серы можно получить киноварь, а из серы и железа — сернистое железо. На основе этих примеров уясняются понятия «механическая смесь», «химическое соединение», «реакция соединения». Киноварь вступает в реакцию обмена. Это используется для того, чтобы дать понятие о реакциях обмена.

Опираясь на весь ранее сообщенный материал, А. М. Бутлеров разъясняет понятие «элемент» и противоположное ему понятие «химическое соединение».

Далее на строго отобранных фактах рассматриваются количественные законы химии. Учащиеся знакомятся с законами сохранения массы веществ, постоянства состава и кратных отношений. На этой основе излагаются атомная и молекулярная теории, с точки зрения их дается разъяснение указанных выше законов и составляется первое понятие о химических формулах. Теоретические знания здесь же используются для рассмотрения новых вопросов. От рассмотрения атомов и частиц

А. М. Бутлеров переходит к эквивалентам, валентности, закону объемных отношений, аллотропии. В заключение рассматривается вопрос о делимости атомов и снова вопрос о значении теории.

А. М. Бутлеров был против догматизма во всех тех случаях, когда его можно избежать. В книге «Основные понятия химии» он пишет, что «избегнуть догматичности вполне я не мог, но старался устранить ее по возможности» (стр. 3). В конце книги он возвращается к этому же вопросу и говорит: «Научное знание должно противополагаться слепому верованию; догматизм в науке может быть, правда, допускаем иногда, например, при изложении ее начал вновь приступающему к ней, но он чужд ее настоящим адептам, ее двигателям» (А. М. Бутлеров, Основные понятия химии, 1886, стр. 50).

Остановимся на методике изучения органической химии, предложенной А. М. Бутлеровым.

С точки зрения А. М. Бутлерова, изучающий органическую химию должен прежде всего ознакомиться с фактами науки. Без знания фактов нет знания науки. Поскольку наука — соединение фактов с теориями, постольку изучающий химию должен усвоить систему фактов, связанных между собой и освещенных теоретическими воззрениями: «полнота в знакомстве с фактами необходима всякому, кто хочет не просто знать отрывочные факты, но изучить — хотя бы до некоторой степени — науку. С другой стороны, даже и в массе одних важнейших данных учащийся бывает в состоянии ориентироваться только тогда, когда факты предлагаются ему в стройной связи, освещенные известными теоретическими воззрениями» (из предисловия А. М. Бутлерова к русскому переводу книги К. Шор леммера «Краткий учебник химии углеродистых соединений», изд. 2, 1876).

Отсюда следует очень важный вывод, относящийся к построению курса химии. Сначала должно быть определено, с какими теоретическими воззрениями должен ознакомиться учащийся, а затем должны быть выбраны и так расположены факты, чтобы в наилучшей степени были бы усвоены и теория, и факты и было бы достигнуто систематическое научное знание.

Какая же теория должна играть такую организующую и направляющую роль? Такой теорией в области органической химии является структурная теория.

В предисловии к книге «Введение к полному изучению органической химии» А. М. Бутлеров пишет, что принцип химического строения был положен им в основу своего преподавания и всех научных работ, а потом — и в основание этого сочинения. Теория химического строения, раскрывая связь атомов в частицах и выражая это рациональными формулами, открывает возможность дать естественную классификацию органических соединений, раскрыть генетические связи, так как сходство и отличие соединений обусловливается природой атомов, их количеством и связью в молекулах. Вместе с тем теория химического строения играет также большую дидактическую роль, облегчая усвоение фактов. Теория кладет «прочную основу действительному знанию, при котором факты, являясь связанными общими идеями, легко укладываются в памяти, каждый на свое место, и становятся настоящими звеньями научной системы» (А. М. Бутлеров, Введение к полному изучению органической химии, 1864, стр. 5).

Этими соображениями было обусловлено построение «Введения к полному изучению органической химии». А. М. Бутлеров начинает его с изложения теоретических вопросов. Не желая, чтобы теории строения придавалось абсолютное значение,

А. М. Бутлеров излагает ее в связи с историей развития теоретических воззрений в области химии. В историзме А. М. Бутлеров видит важный принцип преподавания химии.

Познакомив читателя с теоретическими положениями науки на достигнутых фактах, А. М. Бутлеров во второй части своего труда излагает химию основных классов органических соединений в их генетической связи. Физические и химические свойства веществ А. М. Бутлеров излагает во взаимной связи. «Нельзя сомневаться в том, что состав веществ и все свойства их, как химические, так и физические, находятся во взаимной причинной связи. Согласно этому, полное разъяснение законов, управляющих деятельностью материи — ее проявлениями — может быть достигнуто только всесторонним изучением всех свойств в их взаимной зависимости» (А. М. Бутлеров, Введение к полному изучению химии, 1864, стр. 111).

Третья часть «Введения» посвящается снова теоретическим вопросам, а именно вопросу о взаимном влиянии атомов в частицах углеродных соединений. Но здесь А. М. Бутлеров рассматривает этот вопрос глубже и конкретнее, опираясь на систему изложенных ранее фактов. Здесь же подытоживается мировоззренческая сторона изучения органической химии.

Во «Введении к полному изучению химии» А. М. Бутлеров раскрыл систему, последовательность и принципы изучения органической химии. Благодаря теории строения курс органической химии из груды фактического материала превратился в стройный, систематический, строго последовательный курс.

А. М. Бутлеров разработал стройную систему принципов построения и изложения курса химии, сохранивших значение до настоящего времени. Это следующие принципы:

1. Рассматривать атомы как реально существующие частицы элементов, не делимые при химических реакциях, но которые могут быть разделены другими средствами.

2. Показывать, что атомы и, следовательно, химические элементы взаимно влияют друг на друга в химических соединениях, а потому их нельзя представить себе неизменными в частицах: они изменяются в зависимости от связи с другими атомами и элементами.

3. Рассматривать молекулы не как сумму атомов, а как качественно новые образования.

4. Изучать химические реакции как явления, при которых новые вещества образуются вследствие соединения определенного качества атомов в определенном количестве, при определенной взаимной связи и взаимном влиянии. Химическая реакция - явление, при котором происходит изменение состава или структуры вещества.

5. С основными химическими понятиями знакомить на ярких и убедительных экспериментальных фактах. Начинать с изменений хорошо знакомого учащимся вещества. На этом примере давать понятие о химической реакции. Затем знакомить с реакциями разложения, соединения, обмена и на этой основе со сложными веществами. Затем знакомить с законами химии — законом сохранения массы веществ, с законами постоянства состава и кратных отношений. На основе накопленных знаний разъяснять учащимся атомную и молекулярную теории и химический язык. С точки зрения этих теорий освещать все ранее данные понятия и затем переходить к валентности и другим основным понятиям химии.

6. При построении курса органической химии исходить из огромной роли структурной теории в обучении. Курс органической химии строить как взаимосвязанную систему научных фактов, освещаемых теорией химического строения. При этом начинать курс органической химии с теории химического строения. Знакомство с ней проводить на фактах. На основе ее знакомить учащихся с веществами в порядке усложнения их состава и строения. Идти от свойств веществ к их строению, выраженному структурными формулами. Прослеживать генетические связи веществ. Завершать курс конкретным рассмотрением теории, обогащенной изложением научных фактов, чтобы тем самым поднять его мировоззренческое значение.

7. Разъяснять учащимся, что знать химию — это значит владеть ее фактами и теориями в их единстве. Показывать, что атомная и молекулярная теории объяснили сущность химических превращений веществ и раскрыли единство в их многообразии.

Статьи по теме