對(duì)“科學(xué)史話”教育功能的探討

摘要：科學(xué)史話是新課標(biāo)人教版化學(xué)教材的一個(gè)板塊，它在教材中分布廣泛，內(nèi)容豐富。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有很高的教育價(jià)值。本文就科學(xué)史話在教材中的分布，以及科學(xué)史話教育的功能進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué) 科學(xué)史話 教育功能

在進(jìn)行新課標(biāo)人教版化學(xué)教學(xué)時(shí)，眾多教者發(fā)現(xiàn)教材中的一個(gè)亮點(diǎn)——科學(xué)史話。由于筆者對(duì)科學(xué)史話的特殊興趣，在教學(xué)中一直有意識(shí)地貫穿化學(xué)史的教育，學(xué)生也對(duì)此表現(xiàn)出了濃厚的興趣。新課標(biāo)人教版化學(xué)教材是第一個(gè)將科學(xué)史話作為一個(gè)板塊在教材中呈現(xiàn)。這可以說(shuō)是教材的一個(gè)亮點(diǎn)，是對(duì)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)精彩詮釋。本文就科學(xué)史話板塊在教材中的呈現(xiàn)，以及科學(xué)史話教育的功能做以分析，供大家參考。

一、科學(xué)史話在教材中的呈現(xiàn)

科學(xué)史話教學(xué)內(nèi)容在新課標(biāo)人教版化學(xué)教材必修1、必修2、選修1、選修3、選修4、選修5(筆者手中沒(méi)有選修2《化學(xué)與技術(shù)》、選修6《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》兩本書，故未列出)中都有呈現(xiàn)，但各教材中分布不均。科學(xué)史話及有科學(xué)史話性質(zhì)的內(nèi)容在教材中的分頁(yè)如下：

通過(guò)上表，可以看出，科學(xué)史話板塊在選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中最多，有6個(gè)，與科學(xué)史話內(nèi)容相關(guān)的還有7個(gè)。且在“巴斯德與手性”“誰(shuí)證明了金剛石是碳?”兩個(gè)內(nèi)容中加了中英文對(duì)照。其次是選修1《化學(xué)與生活》中有4個(gè)，與科學(xué)史話內(nèi)容相關(guān)的還有4個(gè)。必修1、必修2中科學(xué)史話各有2個(gè)，但必修1中與科學(xué)史話內(nèi)容有關(guān)的有4個(gè)，必修2中與科學(xué)史話內(nèi)容有關(guān)的有5個(gè)。選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》中，雖然科學(xué)史話有1個(gè)，但與科學(xué)史話內(nèi)容相關(guān)的還有10個(gè)，內(nèi)容仍不顯單一。只是選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中科學(xué)史話只有1個(gè)，這與本冊(cè)教材內(nèi)容理論性質(zhì)強(qiáng)，而相關(guān)內(nèi)容又比較少有關(guān)。

二、科學(xué)史話的功能

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》)課程性質(zhì)中指出：“高中化學(xué)課程應(yīng)有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度……”。課程的基本理念中有：“結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)基本原理和基本方法，形成科學(xué)的世界觀。”基于這樣的課程性質(zhì)和課程的基本理念，將科學(xué)史話寫進(jìn)化學(xué)教材是必然趨勢(shì)，突出了科學(xué)史在化學(xué)課程中的地位和作用。科學(xué)史話是一種非常重要的教育資源，同時(shí)也是每一個(gè)化學(xué)教師的教學(xué)智慧的一部分。科學(xué)史話在化學(xué)教學(xué)中的教育功能越來(lái)越突出。

1，科學(xué)史話有利于幫助學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解

化學(xué)教材中呈現(xiàn)給學(xué)生的化學(xué)知識(shí)是人類在漫長(zhǎng)的發(fā)展中，對(duì)自然的不斷探索，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)的曲折反復(fù)，不斷地歸納、抽象、概括而獲得。因此在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，在傳授化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有化學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生歷史進(jìn)行考察。把科學(xué)發(fā)現(xiàn)的本質(zhì)放在更真實(shí)的背景下，讓學(xué)生理清化學(xué)知識(shí)的來(lái)龍去脈，有利于學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)的深刻本質(zhì)和豐富內(nèi)涵，同時(shí)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)的相對(duì)性和動(dòng)態(tài)性。特別有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)概念的形成和理解。例如在必修2中科學(xué)史話—煉鋼高爐尾氣之謎，通過(guò)十七世紀(jì)英國(guó)鋼鐵生產(chǎn)中，人們發(fā)現(xiàn)焦炭的實(shí)際使用量遠(yuǎn)高于理論計(jì)算量，且高爐尾氣中始終有沒(méi)有被利用的一氧化碳?xì)怏w。工程師們采用了增加爐高的方法，未能使問(wèn)題得到解決。經(jīng)過(guò)近二百年的研究，法國(guó)科學(xué)家勒夏特列認(rèn)識(shí)到產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是：C+CO₂——2CO是可逆反應(yīng)。這段史料的呈現(xiàn)，加深了學(xué)生對(duì)可逆反應(yīng)的理解，使學(xué)生對(duì)可逆反應(yīng)存在反應(yīng)限度及化學(xué)平衡的建立有了深刻的認(rèn)識(shí)。煉鋼高爐尾氣之謎的解決經(jīng)歷了二百年的時(shí)間，這—史實(shí)也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)產(chǎn)生的曲折和艱難。

2 科學(xué)史話有利于幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)研究的方法

《課標(biāo)》課程性質(zhì)中指出的：“高中化學(xué)課程應(yīng)有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法……”，這也與科學(xué)史家貝爾納的觀點(diǎn)：“科學(xué)教學(xué)的目的有二：提供已經(jīng)從自然獲得的系統(tǒng)知識(shí)基礎(chǔ)，并且有效地傳授過(guò)去和將來(lái)用來(lái)探索及檢驗(yàn)這種知識(shí)的方法”相吻合。

在高中化學(xué)教學(xué)中怎樣才能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法呢?

一些化學(xué)教師認(rèn)為講授化學(xué)知識(shí)的過(guò)程就是讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法的過(guò)程，與科學(xué)史無(wú)關(guān)。其實(shí)這種認(rèn)識(shí)非常偏頗。因?yàn)檎嬲慕逃淠康牟皇谦@得知識(shí)的過(guò)程，而是培養(yǎng)學(xué)生的思維方法，授人以漁?；瘜W(xué)教材向?qū)W生呈現(xiàn)的知識(shí)是科學(xué)的成品，化學(xué)理論體系的產(chǎn)生和演變、科學(xué)研究的方法都沒(méi)有得到應(yīng)有的體現(xiàn)?；诖?，新課程化學(xué)教材中增加科學(xué)史話，其目的就是要在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中向?qū)W生展示化學(xué)家們探究知識(shí)的過(guò)程，使學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)研究方法。例如在必修2科學(xué)史話一苯的發(fā)現(xiàn)和苯分子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，從1825年法拉第從煤氣燈殘余液體中分離出苯，到1834年德國(guó)科學(xué)家米希里爾希由苯甲酸和石灰制得苯，再到法國(guó)化學(xué)家熱拉爾測(cè)定苯的分子式，引起化學(xué)家們的爭(zhēng)議和思考，進(jìn)而到1866年德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒提出凱庫(kù)勒式。這一過(guò)程可以說(shuō)在科學(xué)史中極其壯麗的，是科學(xué)家研究探索的最好體現(xiàn)。試想教學(xué)中化學(xué)教師只是把苯的結(jié)構(gòu)直接告訴學(xué)生，讓學(xué)生去掌握，最具價(jià)值的科學(xué)歷程完全喪失，這將是多么大的損失，這樣的教學(xué)有多么蒼白。學(xué)生走出校門，如果他今后還從事與化學(xué)相關(guān)的行業(yè)，他所掌握的關(guān)于苯的化學(xué)知識(shí)還將得到延續(xù)。如果他今后從事的行業(yè)與化學(xué)無(wú)關(guān)，我們還能指望他能把所學(xué)的苯的化學(xué)知識(shí)延續(xù)多久?我想我們?cè)诮虒W(xué)中進(jìn)行了科學(xué)史教育，幾年后學(xué)生對(duì)這段科學(xué)歷程的記憶會(huì)比化學(xué)知識(shí)本身更清晰。

同樣選修3科學(xué)史話“第一張?jiān)刂芷诒怼薄跋∮袣怏w及稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)”都具有這種功能。

3，科學(xué)史話有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

科學(xué)最可貴的就是科學(xué)的精神，科學(xué)精神是科學(xué)的靈魂。在化學(xué)教學(xué)中通過(guò)科學(xué)史話對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)史教育，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神的最有效的途徑。通過(guò)科學(xué)史教育，學(xué)生在感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中，也在感受科學(xué)家的精神世界，認(rèn)識(shí)他們的人生觀、價(jià)值觀。科學(xué)的精神主要包括：科學(xué)家的精神、批判質(zhì)疑的精神、實(shí)事求是的精神、科學(xué)合作的精神等幾個(gè)方面。

3，1科學(xué)家的精神

一說(shuō)起科學(xué)的精神，大家總是將它等同于科學(xué)家的精神，這是不全面的。通?？茖W(xué)家的精神是指科學(xué)家不畏困難對(duì)真理的執(zhí)著追求，并表現(xiàn)出崇高的獻(xiàn)身精神。這樣的例子非常多，如居里夫婦提取鐳、莫瓦桑冒生命危險(xiǎn)制取氟氣、諾貝爾克服眾多困難在犧牲了弟弟的情況制備炸藥等?？茖W(xué)史話中涉及到的舍勒、勒夏特列、科里、門捷列夫、巴斯德等都可以深入挖掘，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)家精神的教育。讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家的工作艱辛，感受科學(xué)家的執(zhí)著，不畏困難。勇于奉獻(xiàn)的精神，同時(shí)也感受科學(xué)家的思想和崇高的人格魅力。

3，2批判質(zhì)疑的精神

科學(xué)的發(fā)展過(guò)程中真理與謬誤總是交錯(cuò)在一起的，科學(xué)的發(fā)展過(guò)程是科學(xué)理論不斷完善的過(guò)程?？茖W(xué)理論在質(zhì)疑一發(fā)展、再質(zhì)疑一再發(fā)展中螺旋上升，不斷進(jìn)步。在化學(xué)教學(xué)中科學(xué)史話的教育，讓學(xué)生感受科學(xué)家大膽質(zhì)疑，不畏權(quán)威，敢于同傳統(tǒng)、權(quán)威挑戰(zhàn)的精神，有利于培養(yǎng)學(xué)生的批判質(zhì)疑的精神，這使他們不唯書、不唯師，富于創(chuàng)新精神。使他們也能做到“吾愛(ài)吾師，但吾更愛(ài)真理”。例如選修3科學(xué)史話一“稀有氣體及稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)”中正是英國(guó)物理學(xué)家雷利對(duì)兩種方法制得的氮?dú)饷芏仍谛?shù)點(diǎn)后第三位的質(zhì)疑，才導(dǎo)致他與拉姆塞合作發(fā)現(xiàn)了氬，進(jìn)而由拉姆塞與他人合作發(fā)現(xiàn)了元素周期表中整整4-零族的元素，取得了輝煌的成績(jī)。同樣由于-巴特列的質(zhì)疑，使他合成了第一個(gè)稀有氣體的化合物，進(jìn)而開創(chuàng)了稀有氣體元素化合物研究領(lǐng)域。

3，3實(shí)事求是的精神

在《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》第二部分課程目標(biāo)總則中明確指出：“引導(dǎo)學(xué)生……，理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互作用，形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度”，實(shí)事求是是科學(xué)精神的精髓。如果科學(xué)家在從事科學(xué)研究過(guò)程中沒(méi)有實(shí)事求是的精神，那么他的研究中將充斥著個(gè)人的主觀臆斷，這種研究無(wú)異于是一種巫術(shù)，他的研究成果是不可信的。因此實(shí)事求是是每一個(gè)科學(xué)家必備的素質(zhì)?？茖W(xué)史話“稀有氣體及稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)”中雷利對(duì)兩種方法制得的氮?dú)饷芏仍谛?shù)點(diǎn)后第62差異沒(méi)有把它當(dāng)作實(shí)驗(yàn)誤差忽略掉，而是作為一個(gè)問(wèn)題來(lái)研究，這就是實(shí)事求是的精神，正這種精神為他贏得了小數(shù)點(diǎn)后第三位的勝利?！盁掍摳郀t尾氣之謎”中的勒夏特列，“巴斯德與手性”中的巴斯德，“誰(shuí)證明了金剛石是碳”中的拉瓦錫等都是實(shí)事求是精神的代表。

3，4科學(xué)合作的精神

在《課標(biāo)》第二部分課程目標(biāo)總則中明確指出：“引導(dǎo)學(xué)生……，理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互作用，培養(yǎng)學(xué)生合作精神”，在課程目標(biāo)——過(guò)程與方法又指出使學(xué)生“善于與人合作，具有團(tuán)隊(duì)精神”這都說(shuō)明培養(yǎng)學(xué)生合作精神是重要的教學(xué)目標(biāo)。科學(xué)家的合作精神是科學(xué)精神的一個(gè)重要方面，縱觀人類的科學(xué)歷程，科學(xué)家的研究從一個(gè)人的單獨(dú)研究，到二、三個(gè)人的小范圍合作，再到科研團(tuán)隊(duì)的集體合作，而今世界上跨國(guó)的多個(gè)國(guó)家的合作。合作的人數(shù)有幾個(gè)人的(如導(dǎo)電聚合物的研究、c60的研究、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究)、十幾5\"X的(如海葵素的人工合成)、幾千人(如人工合成結(jié)晶牛胰島素)、最多的有上萬(wàn)人的(如美國(guó)的曼哈頓工程、阿波羅登月計(jì)劃、國(guó)際空間站的建設(shè)、人類基因組計(jì)劃、大型天文望遠(yuǎn)鏡的建造等)，這也說(shuō)明現(xiàn)在的科研項(xiàng)目不是一個(gè)國(guó)家所能獨(dú)立完成的?？茖W(xué)合作的重要性越來(lái)越突出，因此在化學(xué)教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)合作精神的教育勢(shì)在必行?？茖W(xué)史話在進(jìn)行科學(xué)合作精神的教育方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如選修3中“光譜的認(rèn)識(shí)”中的本生和基爾霍夫的合作、“稀有氣體及稀有氣體化合物的發(fā)現(xiàn)”中的雷利和拉姆塞的合作等都是科學(xué)合作的典范，其他可挖掘的資源非常多。

4，科學(xué)史話有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價(jià)值觀

《課標(biāo)》課程的基本理念：“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類生活的密切關(guān)系，關(guān)注人類面臨的與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力”。課程目標(biāo)總則中又指出：“引導(dǎo)學(xué)生……，理解科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的相互作用，形成科學(xué)價(jià)值觀”。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)有“贊賞化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想?！边@都表明新課程在科學(xué)價(jià)值觀上對(duì)學(xué)生的要求?；瘜W(xué)教學(xué)中我們既要通過(guò)教學(xué)使學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)人類文明進(jìn)步的推動(dòng)作用，并改變著世界的面貌。同時(shí)也要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的負(fù)面作用?？茖W(xué)史話中這樣的素材很多，如“氟氯代烷的功與過(guò)”“殺蟲劑DDT的功過(guò)”“水俁病”等，這些事例給學(xué)生以直觀深刻的印象，對(duì)學(xué)生的認(rèn)識(shí)是一種沖擊，有利于學(xué)生對(duì)科學(xué)技術(shù)形成正確的的評(píng)價(jià)，形成正確的科學(xué)價(jià)值觀。

5，科學(xué)史話有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)人文內(nèi)涵

《課標(biāo)》課程的基本理念：“在人類文化背景下構(gòu)建高中化學(xué)課程體系，充分體現(xiàn)化學(xué)課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮化學(xué)課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生人文精神的積極作用。”這反映了新課程對(duì)學(xué)生的科學(xué)人文內(nèi)涵的要求?，F(xiàn)在的中學(xué)理科教育，受升學(xué)考試的影響，過(guò)分地強(qiáng)調(diào)它的工具性和實(shí)用性，而忽略了對(duì)學(xué)生科學(xué)人文內(nèi)涵的培養(yǎng)，學(xué)生大多除了學(xué)科本身的知識(shí)外，有關(guān)科學(xué)人文的東西知之甚少。大家試想現(xiàn)在的青年科學(xué)家，有多少人還能向李政道、楊振寧、陳省身等科學(xué)大師那樣學(xué)貫古今、學(xué)貫東西。目前的這種現(xiàn)狀，也正說(shuō)明現(xiàn)行理科教育在科學(xué)人文方面的缺失，著名學(xué)者李約瑟博士說(shuō)：“科學(xué)、宗教、歷史、哲學(xué)與藝術(shù)創(chuàng)造是我們?nèi)祟愓J(rèn)識(shí)宇宙的五種經(jīng)驗(yàn)形式，如果誰(shuí)對(duì)這個(gè)或那個(gè)方面缺乏見(jiàn)識(shí)，他就不能算作一個(gè)完美的人”。當(dāng)前中學(xué)理科教學(xué)應(yīng)為彌補(bǔ)學(xué)生在科學(xué)人文內(nèi)涵的缺失做出實(shí)質(zhì)性工作?？茖W(xué)是一門藝術(shù)，正如李政道先生說(shuō)：“科學(xué)與藝術(shù)是不可分割的，就像一枚硬幣的兩面”?？茖W(xué)是美麗，它包括科學(xué)本身的美(如化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的美)，科學(xué)思想的美，科學(xué)家人格魅力的美?？茖W(xué)是一種文化，科學(xué)的歷程中蘊(yùn)藏著豐富的科學(xué)人文內(nèi)容?？茖W(xué)史話是承載科學(xué)文化的最好載體，因此在化學(xué)教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)史話的教育，是增進(jìn)學(xué)生科學(xué)人文內(nèi)涵的最好途徑。