化學(xué)史教育融入化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與思考

1、化學(xué)史教育融入化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與思考上傳: 何文廣 更新時(shí)間：2011-11-7 15:37:10化學(xué)史教育融入化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與思考1851年，英國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（baas）主席在一次演講中呼吁，我們要教給年輕人的，與其說(shuō)是科學(xué)結(jié)論不如是科學(xué)方法，更不如說(shuō)是科學(xué)史。科學(xué)史作為人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)認(rèn)識(shí)自然、征服自然的真實(shí)記錄，每個(gè)章節(jié)都留下了先行者探索的足跡，字里行間都流露出前人的卓越智慧。因此，科學(xué)史能從科學(xué)的方法、精神和態(tài)度等方面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?？茖W(xué)史還能從科學(xué)家的人格魅力等人文精神等方面的陶冶學(xué)生的情操，對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高具有不可替代的重要作用，同時(shí)科學(xué)史能讓教師在每一個(gè)偉大的歷史瞬

2、間中得到自我充實(shí)并提高?；瘜W(xué)史作為科學(xué)史的一個(gè)重要分支，是人類(lèi)在長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)大自然中相關(guān)的化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)描述，它是從化學(xué)發(fā)展的歷史角度，對(duì)化學(xué)科學(xué)孕育、產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程的真實(shí)記錄。在化學(xué)教學(xué)中，通過(guò)化學(xué)史的講述，可讓學(xué)生們知道，他們所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)并非憑空出現(xiàn)的，不是純粹偶然的，而是科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究得出的。再現(xiàn)這些化學(xué)探究過(guò)程，也是幫助學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程，可使學(xué)生掌握事物發(fā)展的一般規(guī)律，提高他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)能力，活躍了課堂教學(xué)氣氛，也能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率，從而提高了教學(xué)效果。以下是筆者聯(lián)系教學(xué)實(shí)際，有關(guān)化學(xué)史融入課堂教學(xué)的幾

3、點(diǎn)思考：1 通過(guò)化學(xué)史教育培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣應(yīng)該采取一切可能的方法去在孩子們身上把求知與求學(xué)的欲望激發(fā)出來(lái)。捷克教育學(xué)家夸美紐斯的這句話(huà)說(shuō)的含義是用盡一切辦法去培養(yǎng)孩子的學(xué)習(xí)興趣。在化學(xué)課堂教學(xué)中，通過(guò)對(duì)學(xué)生介紹那些古往今來(lái)偉大的化學(xué)家成功的事跡，是誘發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的一個(gè)極好的動(dòng)因。教師可利用化學(xué)史上的故事，引導(dǎo)學(xué)生去尋覓化學(xué)家成長(zhǎng)的足跡，追溯化學(xué)歷史發(fā)展的長(zhǎng)河，把學(xué)生引進(jìn)化學(xué)家進(jìn)行科研創(chuàng)造的實(shí)驗(yàn)室之中，了解每個(gè)科學(xué)成果背后或辛酸、或感人、或有趣的故事，從而積極有效地調(diào)動(dòng)他們學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性。例如：在鹵素的教學(xué)中，可以向?qū)W生介紹氯氣在第一次世界大戰(zhàn)中作為化學(xué)武器的歷史故事。1915年，伊普爾前線(xiàn)陣

4、地上，德軍和英法聯(lián)軍兩軍對(duì)陣，英法聯(lián)軍指揮官通過(guò)陣前觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)德軍陣地上出現(xiàn)大量的 “啤酒桶”，頓時(shí)感到大惑不解，竊以為德軍在開(kāi)玩笑，遂不以為然，掉以輕心。甚至，指揮官還說(shuō)：“打贏(yíng)了大家就有啤酒喝了！”話(huà)音剛落，只見(jiàn)德軍戰(zhàn)壕里許多士兵迅速擰開(kāi)了“啤酒桶”桶蓋。在綿延幾公里長(zhǎng)的戰(zhàn)線(xiàn)上，所有的“啤酒桶”全被打開(kāi)了，冒出來(lái)的非但不是啤酒反而是濃濃的黃綠色的煙。頓時(shí)，在風(fēng)的推動(dòng)下，一人多高的黃綠色氣浪緊貼地面，像潮水一樣撲向英法聯(lián)軍陣地。跟在黃色煙霧后面的德國(guó)軍隊(duì)，沒(méi)有開(kāi)一槍打一炮，就輕松地突破了英法聯(lián)軍防線(xiàn)，把整個(gè)戰(zhàn)線(xiàn)向前推進(jìn)了至少4公里，重新占領(lǐng)了失去的一些重要的戰(zhàn)略要塞。在這次毒氣襲擊中，英法聯(lián)

5、軍死傷慘重，這是人類(lèi)戰(zhàn)爭(zhēng)史上的一個(gè)悲劇，僅僅是由于這個(gè)簡(jiǎn)單的分子式：cl2。通過(guò)這簡(jiǎn)單介紹歷史史實(shí)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到氯氣的毒性。不僅可以活躍課堂，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，使學(xué)生喜歡上化學(xué)課，提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。因此，在化學(xué)教學(xué)中恰到好處地引入化學(xué)史教育，可以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，激發(fā)珍貴的求知欲望。通過(guò)化學(xué)史料故事的催化，培養(yǎng)并保持學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情，使之成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。2 通過(guò)化學(xué)史教育培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力科學(xué)探究是指科學(xué)家們用于研究自然，對(duì)所獲得的證據(jù)提出解釋的多種不同途徑。利用化學(xué)史料，使學(xué)生重復(fù)化學(xué)家曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)的、成功的研究途徑和采用的科學(xué)方法。從提出問(wèn)題開(kāi)始，到提出假說(shuō)、設(shè)

6、計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、收集實(shí)驗(yàn)事實(shí)、處理與分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)、運(yùn)用一系列的邏輯方法進(jìn)行科學(xué)抽象，直到得到規(guī)律性的認(rèn)識(shí)，再用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)認(rèn)識(shí)成果。這種做法易使學(xué)生產(chǎn)生親臨其境的感覺(jué)，把自己放在科學(xué)發(fā)展的過(guò)程之中，這就使學(xué)生在積極主動(dòng)、生動(dòng)活潑的氣氛中受到科學(xué)方法的教育，從中學(xué)習(xí)科學(xué)家從事科學(xué)研究的正確方法。例如在苯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)這節(jié)課教學(xué)過(guò)程中，可以將講述苯的結(jié)構(gòu)課堂教學(xué)做如下設(shè)計(jì)，將課本知識(shí)還原為發(fā)現(xiàn)這一知識(shí)的歷史背景中。19世紀(jì)的歐洲，在電燈還未被發(fā)明的年代里，許多國(guó)家尋常百姓家里都使用煤氣照明，煤氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸通常都是壓縮在桶里，用了一段時(shí)間后，桶里總會(huì)產(chǎn)生一種油狀液體，但這一現(xiàn)象長(zhǎng)時(shí)間被人忽視。182

7、5年，英國(guó)科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象后，立即對(duì)這種液體產(chǎn)生濃厚的興趣，為了提取這種液體花費(fèi)了法拉第整整五年的時(shí)間，當(dāng)時(shí)他把這種液體命名為“氫的重碳化合物”。直到近十年后的1834年，德國(guó)科學(xué)家米希爾里希通過(guò)蒸餾苯甲酸和石灰的混合物，得到了與法拉第所制取的液體相同的一種物質(zhì)，并把它命名為苯。此后，隨著有機(jī)化學(xué)中的正確的分子式概念的建立，法國(guó)化學(xué)家日拉爾等人又確定了苯的相對(duì)分子質(zhì)量為78，分子式為c6h6。其中碳的組成含量如此之高，使化學(xué)家們感到困惑。如何確定它的結(jié)構(gòu)式呢？當(dāng)時(shí)包括凱庫(kù)勒在內(nèi)的化學(xué)家們都倍感為難。苯的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是怎樣的？如果在座的各位是當(dāng)時(shí)的科學(xué)家，根據(jù)你們所學(xué)的知識(shí)能不能推測(cè)出苯分子

8、可能的結(jié)構(gòu)？提出問(wèn)題后，將學(xué)生分成若干小組進(jìn)行討論，在學(xué)生熱烈的討論過(guò)程中，實(shí)時(shí)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)而培養(yǎng)他們分析問(wèn)題的能力，然后不失時(shí)機(jī)地再引入化學(xué)史。在1858年，這個(gè)時(shí)間距苯的分子式被確定已有二十多年了，德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒集中所有精力，花了七年的時(shí)間，對(duì)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行系統(tǒng)分析了之后，終于在1865年，對(duì)苯的結(jié)構(gòu)提出兩個(gè)大膽的假設(shè)：（1）苯的6個(gè)碳原子形成了環(huán)狀閉鏈，即平面六角閉鏈；（2）原子之間存在著單、雙鍵交替形式。在座的“科學(xué)家們”， 如果你們真的在當(dāng)時(shí)知道了這些，如何驗(yàn)證凱庫(kù)勒所提出的結(jié)構(gòu)是否正確？學(xué)生們紛紛發(fā)表自己的意見(jiàn)，其中有些學(xué)生提出用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)構(gòu)式存在不合理之處?？?/p>

9、定了同學(xué)們的觀(guān)點(diǎn)之后，講述化學(xué)史上被人津津樂(lè)道的凱庫(kù)勒關(guān)于蛇形苯環(huán)的奇幻故事，據(jù)凱庫(kù)勒自己的描述這源自一個(gè)夢(mèng)。那時(shí)他任教于比利時(shí)的根特大學(xué)，某天晚上，又是用功了一整天之后，犯困的他趴在書(shū)桌上打起了瞌睡，眼前立刻浮現(xiàn)出不停旋轉(zhuǎn)的碳原子。碳原子構(gòu)成的長(zhǎng)鏈就像是一條蛇盤(pán)繞彎曲，突然這條蛇不顧一切地咬住了自己的尾巴，不停地盤(pán)旋在天空中。就在這時(shí)他觸電般地清醒了，又繼續(xù)工作了一夜，提出了苯環(huán)結(jié)構(gòu)這個(gè)極具創(chuàng)意的假說(shuō)。但是，苯分子的真實(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是：六個(gè)碳連成環(huán)狀，苯分子中，既沒(méi)有單鍵，也沒(méi)有雙鍵，而是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨(dú)特的鍵。凱庫(kù)勒的這個(gè)結(jié)構(gòu)式雖然是錯(cuò)的，但卻是一個(gè)美麗的錯(cuò)誤，后人為了紀(jì)念他在苯結(jié)構(gòu)

10、探究中的巨大貢獻(xiàn)，至今一直沿用了他的結(jié)構(gòu)式。通過(guò)講述這樣不朽的傳奇故事，學(xué)生不僅理解了苯的抽象結(jié)構(gòu)，也深刻領(lǐng)悟到苯分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)絕非偶然，而是科學(xué)家們敢于質(zhì)疑、勤于思考，忠于實(shí)驗(yàn)，勇于探究的必然結(jié)果，這能使學(xué)生深刻理解科學(xué)探究的內(nèi)涵，并迸發(fā)出學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。3 通過(guò)化學(xué)史教育提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰瘜W(xué)是實(shí)現(xiàn)中學(xué)化學(xué)教學(xué)目的的重要且有效的途徑和方法，貫穿于中學(xué)化學(xué)教學(xué)全過(guò)程。實(shí)驗(yàn)是一種探究性活動(dòng)，是有效實(shí)施中學(xué)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)的重要且必要的前提條件，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要的、不可替代的地位和作用?？茖W(xué)試驗(yàn)由兩個(gè)步驟組成：對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察和理解?？茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)中觀(guān)察到的不是對(duì)象的自然變化，而是人造變化

11、。通過(guò)觀(guān)察這些變化來(lái)認(rèn)識(shí)對(duì)象的客觀(guān)性質(zhì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)作出解釋?zhuān)忉尩那疤崾抢斫?。同科學(xué)觀(guān)察一樣，科學(xué)實(shí)驗(yàn)也必須遵循客觀(guān)性原則，必須實(shí)事求是地對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀(guān)察和理解，切忌主觀(guān)主義。例如：1822年，在著名化學(xué)家巴拉爾發(fā)現(xiàn)元素溴的前四年，德國(guó)著名化學(xué)家李比希收到德國(guó)商人給他的海藻灰的濾液，分析這瓶浸泡過(guò)海藻植物的溶液成分，借助當(dāng)時(shí)李比希的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)，完全有能力也有條件通過(guò)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，從這瓶液體中發(fā)現(xiàn)新元素溴。但是，李比希在沒(méi)有做任何系統(tǒng)詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)情況下，只用眼睛觀(guān)察，就急于下結(jié)論，認(rèn)為瓶中之物是氯化碘，然后隨手將這瓶液體放入實(shí)驗(yàn)柜里，這一放可就是四年。1826年，法國(guó)化學(xué)家巴拉爾宣布，發(fā)現(xiàn)了新

12、元素溴這種元素性質(zhì)介于氯和碘之間，這一重大發(fā)現(xiàn)震驚了化學(xué)界。李比希看到了巴拉爾的報(bào)告以后，立即想起那四年前被他放進(jìn)實(shí)驗(yàn)柜里的氯化碘，他急忙翻箱倒柜，把那瓶棕色液體找出來(lái)，認(rèn)認(rèn)真真的做起化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)，確定這瓶棕色液體既不含氯，更不含碘，也絕非他所猜測(cè)的氯化碘，這正是巴拉爾所發(fā)現(xiàn)的新元素溴。如果四年前李比希采取嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度，認(rèn)真通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析那瓶棕色液體，那么發(fā)現(xiàn)元素溴的不是巴拉爾，而將是李比希。也許那時(shí)他只要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下自己的判斷，不輕易下結(jié)論，這個(gè)重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)不會(huì)與他失之交臂。通過(guò)結(jié)合化學(xué)家的真人真事進(jìn)行化學(xué)史教育，不但可以使學(xué)生重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還可以使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，在沒(méi)有通過(guò)實(shí)

13、驗(yàn)檢驗(yàn)之前，絕不要輕易下結(jié)論，更不能用肉眼代替實(shí)驗(yàn)。從而在思想上重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)觀(guān)察認(rèn)真體驗(yàn)科學(xué)家們的科學(xué)觀(guān)察、科學(xué)談究的過(guò)程，可以逐步提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α? 通過(guò)化學(xué)史教育培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神學(xué)則需疑：于不疑處有疑，方是進(jìn)矣，宋人張載這句話(huà)指的是，做學(xué)問(wèn)必須敢于質(zhì)疑，勇于提出問(wèn)題，從事科學(xué)研究，問(wèn)題意識(shí)極為重要。只有敢于懷疑，勇于向所謂的權(quán)威提出不同意見(jiàn)，勤于思考，對(duì)事情有自己的見(jiàn)解，才有可能提和明確存在的問(wèn)題。因此有人說(shuō)，質(zhì)疑是探求發(fā)展真理的前提和基礎(chǔ)。將化學(xué)史教育融入化學(xué)教學(xué)中，有助于培養(yǎng)學(xué)生形成科學(xué)的懷疑精神。每個(gè)化學(xué)史上偉大的發(fā)現(xiàn)，或多或少都起源于懷疑精神，質(zhì)疑或許有時(shí)也

14、會(huì)有出錯(cuò)，但是，只有經(jīng)過(guò)千百次的錘煉，在不斷糾正錯(cuò)誤中探尋真理，才有可能獲得科學(xué)上的重大突破。因此，只有在懷疑中學(xué)會(huì)思考，才能提高學(xué)生對(duì)科學(xué)研究過(guò)程的認(rèn)識(shí)，從而有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。例如：近代化學(xué)的奠基者、懷疑派化學(xué)家波義耳如果沒(méi)有強(qiáng)烈的創(chuàng)造愿望和敢于懷疑的創(chuàng)新精神，便不可能促使化學(xué)從醫(yī)藥和煉金術(shù)中分離成一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科；德國(guó)化學(xué)家維勒、柯?tīng)柊匾舱且蚋矣趹岩伞吧Α睂W(xué)說(shuō)，先后合成尿素、醋酸，打破了“生命力”學(xué)說(shuō)的神話(huà)，推動(dòng)有機(jī)化學(xué)的迅速崛起。然而德國(guó)化學(xué)家李比西、維勒卻由于一時(shí)的疏忽，使他們與溴、釩元素的發(fā)現(xiàn)失之交臂，遺憾終生；普利斯特里雖已發(fā)現(xiàn)

15、并制出氧氣，但受傳統(tǒng)的“燃素學(xué)說(shuō)”束縛，讓真理從自己的鼻尖下溜走了。這一個(gè)個(gè)生動(dòng)的例子，不僅讓學(xué)生意識(shí)到質(zhì)疑精神在科學(xué)發(fā)明和創(chuàng)造中所起到的重要作用。同時(shí)，還可以給學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)生活中如何質(zhì)疑提供了認(rèn)識(shí)論的指導(dǎo)。如果學(xué)生們了解到科學(xué)史上許多當(dāng)時(shí)的權(quán)威科學(xué)家，都曾犯過(guò)較為嚴(yán)重的甚至有些愚蠢的錯(cuò)誤時(shí)，這難道不會(huì)大大增強(qiáng)他們質(zhì)疑前人的勇氣和信心。古羅馬西塞羅說(shuō)過(guò)，如果一個(gè)人不知道他出生之前發(fā)生過(guò)什么事情，在生活中就會(huì)像一個(gè)無(wú)知的孩童。這個(gè)道理非常正確，西塞羅指出了歷史對(duì)于一個(gè)人的重要性。而化學(xué)的歷史則是化學(xué)學(xué)科中最寶貴的一部分，因?yàn)榭茖W(xué)只能給我們知識(shí)，而歷史卻能給我們智慧。因此，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，把化學(xué)史引進(jìn)課堂，結(jié)合化學(xué)史進(jìn)行教學(xué)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和探索精神，啟迪學(xué)生的思維和智慧，實(shí)驗(yàn)科學(xué)的教育目的有著不可忽視的作用。注釋張日華.試論在化學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新精神的培