化學(xué)史在高中化學(xué)教學(xué)中的使用策略

魯衍旭

[摘 要]

化學(xué)史是對化學(xué)科學(xué)的形成、產(chǎn)生和發(fā)展及其演變規(guī)律的反映，是人類在漫長的社會實(shí)踐中對化學(xué)知識系統(tǒng)的、歷史的描述。現(xiàn)行的教材中編排了不少化學(xué)史實(shí)，而當(dāng)今教學(xué)卻忽略這一重要資源。本文以蘇教版必修Ⅰ教材為例，介紹如何用好化學(xué)史，讓化學(xué)史更好地發(fā)揮作用。

[關(guān)鍵詞]

應(yīng)用現(xiàn)狀；教材分布；使用策略

一、問題提出

（一）化學(xué)史在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀令人堪憂

教師對化學(xué)史知之甚少。調(diào)查表明，大多數(shù)中學(xué)化學(xué)教師很少關(guān)注本學(xué)科或者所講知識的發(fā)展歷史，教師本身就對化學(xué)史的了解不多。

教師利用化學(xué)史的意識不強(qiáng)。高中化學(xué)教學(xué)中，不少教師關(guān)注的是最終的考試成績，忽視對學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)素養(yǎng)的培養(yǎng)。教學(xué)多以知識和練習(xí)為主線，忽視知識的來龍去脈研究，課堂教學(xué)遇到化學(xué)史實(shí)則一帶而過，或者布置學(xué)生課后閱讀。

學(xué)生缺少研讀化學(xué)史的耐心。雖然化學(xué)對推動(dòng)人類社會進(jìn)步起關(guān)鍵作用，但是受高考政策的影響，學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣普遍越來越低，對化學(xué)學(xué)科的重視程度也越來越低，對考試中難得碰到的化學(xué)史內(nèi)容缺乏研讀的耐心。

（二）化學(xué)史在高中化學(xué)教學(xué)中的地位作用不可或缺

我國著名化學(xué)家傅鷹教授曾講過：“一門科學(xué)的歷史是這門科學(xué)中最寶貴的一部分，因?yàn)榭茖W(xué)只能給我們知識，而歷史卻能給我們智慧”?；瘜W(xué)史是人類對化學(xué)知識系統(tǒng)的、歷史的描述，化學(xué)教育發(fā)展的一種重要趨向就是化學(xué)教學(xué)與化學(xué)史的有效結(jié)合。高中化學(xué)新課程的基本任務(wù)之一，就是“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，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和基本方法，形成科學(xué)的世界觀”。在化學(xué)教學(xué)中，結(jié)合化學(xué)史進(jìn)行講授，不但有助于提高學(xué)生的人文素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，還能極大地提高學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，加深學(xué)生對相關(guān)化學(xué)知識的認(rèn)知，拓展學(xué)生的知識視野?？梢赃@樣說，沒有化學(xué)史的化學(xué)教學(xué)是不完整的。

（三）化學(xué)史在高中化學(xué)教材中分布廣泛

現(xiàn)行的各種版本的教材中均滲透不少關(guān)于化學(xué)史的內(nèi)容，在我們的教學(xué)參考書中還補(bǔ)充了大量的化學(xué)史實(shí)，下表僅僅統(tǒng)計(jì)蘇教版必修Ⅰ教材中呈現(xiàn)的化學(xué)史實(shí)性知識。

從上述統(tǒng)計(jì)中可以看出，教材的每個(gè)單元都會出現(xiàn)史實(shí)性材料，這就要求我們要弄清化學(xué)史的作用與功能，知道化學(xué)史的應(yīng)用策略。

二、使用策略

（一）利用化學(xué)史，創(chuàng)設(shè)化學(xué)學(xué)習(xí)的情境

學(xué)習(xí)情境能夠引導(dǎo)學(xué)生思考，使學(xué)生積極地面對新內(nèi)容的學(xué)習(xí)，把學(xué)生的無意注意及時(shí)轉(zhuǎn)換到有意注意上來。化學(xué)史實(shí)可以為學(xué)生提供問題情景，有利于激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思維，從而獲得真知。以“史”為“境”，設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)情境，是一種常用的方法。

在進(jìn)行專題四第二單元《氮肥的生產(chǎn)與使用》時(shí)，為了讓學(xué)生知道氮肥的重要性以及氮肥合成的艱巨性，掌握氮肥的合成方法，教師提供了如下史實(shí)：（1）法國化學(xué)家勒夏特里是第一個(gè)嘗試進(jìn)行“高壓合成氨的實(shí)驗(yàn)”的人，但是由于氮?dú)狻錃饣旌蜌庵谢爝M(jìn)了氧氣，結(jié)果發(fā)生了爆炸，使他放棄了這一危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。（2）1795年有人嘗試在常壓下進(jìn)行氨氣的合成，失敗了，接下來又有人嘗試在50個(gè)大氣壓下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果也失敗了。（3）德國化學(xué)家哈伯決心攻克這一令人生畏的難題。經(jīng)過不斷地實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，哈伯終于在1909年得到產(chǎn)率約為8%的合成氨。后來哈伯又進(jìn)行了6500次試驗(yàn)，測試了2500種不同的配方，最后選定了含鉛鎂促進(jìn)劑的鐵催化劑，1913年，一個(gè)日產(chǎn)30噸的合成氨工廠建成并投產(chǎn)。

要求學(xué)生通過上述史實(shí)思考：（1）為什么氨氣如此重要？（2）目前，合成氨選擇的條件是什么？很自然地從“史”轉(zhuǎn)入新知識的學(xué)習(xí)。

（二）利用化學(xué)史，激發(fā)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣

愛因斯坦曾說過，“興趣是最好的老師”。有很多化學(xué)史生動(dòng)有趣、“充滿了傳奇”，教師要善于適時(shí)地用以創(chuàng)設(shè)情景，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之樂學(xué)、善學(xué)。在進(jìn)行專題三第一單元《從鋁土礦到鋁合金》教學(xué)時(shí)，教師介紹了“金屬鋁史話”。100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國皇家學(xué)會不惜重金制作了一個(gè)比黃金還要貴重的獎(jiǎng)杯──鋁杯，贈送給門捷列夫。法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁做了一頂頭盔，成為轟動(dòng)一時(shí)的新聞。每逢盛大國宴，別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。

通過上述情境的創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生思考、交流、討論：（1）鋁在地殼中含量如何？（2）為什么100多年前，鋁比黃金珍貴？讓學(xué)生知道鋁是現(xiàn)代文明不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，也很好地激發(fā)了學(xué)生探究鋁的性質(zhì)和制取方法的欲望。

（三）利用化學(xué)史，拓展化學(xué)學(xué)習(xí)的視野

化學(xué)學(xué)習(xí)不能局限于教材，還應(yīng)關(guān)注教材外的知識，從課外知識中進(jìn)一步理解化學(xué)的核心知識、主要原理、重要應(yīng)用，了解科學(xué)的前沿知識。例如，復(fù)分解反應(yīng)原理在初、高中化學(xué)中都是常見的反應(yīng)，學(xué)生對其反應(yīng)條件也是了然于心。在高一化學(xué)學(xué)習(xí)中，遇到飽和Na2CO3中通入CO2氣體為什么會有渾濁，許多同學(xué)無法解釋。我們借助于“侯氏制堿法”能夠很好地加以解釋。提供如下史實(shí)：侯德榜早年留學(xué)美國，為我國的制堿工業(yè)做出了卓越的貢獻(xiàn)，是世界著名的制堿專家。1925年國產(chǎn)“紅三角”牌純堿在美國費(fèi)城博覽會上榮獲金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?。他寫的《制堿》一書1932年在美國出版，這是世界上第一部有關(guān)純堿工業(yè)生產(chǎn)的專著。1939年侯德榜首先提出聯(lián)合制堿的連續(xù)工程，在世界上被稱為“侯氏制堿法”，他制堿的原理就是將CO2通入氨的飽和NaCl溶液中。該法的特點(diǎn)是將制堿廠、合成氨廠、石灰廠聯(lián)合了起來，降低了成本，提高了利用率，制堿的同時(shí)生產(chǎn)化肥（NH4Cl）。這是世界制堿工藝上的重大突破，對制堿和化肥工業(yè)做出了杰出貢獻(xiàn)。

通過以上介紹，讓學(xué)生：（1）寫出侯氏制堿法的化學(xué)方程式；（2）討論，生成物是難溶物嗎，為什么能夠發(fā)生此反應(yīng)？學(xué)生經(jīng)過討論后，發(fā)現(xiàn)復(fù)分解反應(yīng)并不一定都是有難溶物生成，而是只要生成溶解度更小的物質(zhì)即可，那么飽和Na2CO3中通入CO2氣體有渾濁也就可以理解了。通過這一化學(xué)史實(shí)，讓學(xué)生對復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件理解得更全面、更深刻。

（四）利用化學(xué)史，體驗(yàn)科學(xué)探究的艱辛

“任何一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，無不凝結(jié)著化學(xué)家的千辛萬苦和勞動(dòng)汗水。其中包含著他們在漫長道路上遇到的無數(shù)次失敗、挫折，以及種種困難和犧牲”?？茖W(xué)家不畏艱辛、勇于探索的科學(xué)精神就是很好的教育素材，也是高中生需要具有的科學(xué)素養(yǎng)。

在講授專題二第一單元《氯、溴、碘及其化合物》時(shí)，我們補(bǔ)充了同族的氟元素的發(fā)現(xiàn)史：被稱為“死亡元素”的氟，是非金屬元素中化學(xué)性質(zhì)最活潑的。由于它性格暴烈，有劇毒以及令人毛骨悚然的傷害作用，要制備單質(zhì)氟非常的困難，為了獲得單質(zhì)氟，化學(xué)家們付出了極為慘痛的代價(jià)。愛爾蘭科學(xué)院的諾克斯兄弟為研制氟，其中一個(gè)不幸殉難，另一個(gè)被迫去療養(yǎng)；戴維曾經(jīng)因氟中毒而病了好幾個(gè)月；英國化學(xué)家哥爾在研制氟時(shí)發(fā)生爆炸；然而，就是在這種情況下，法國科學(xué)家莫瓦桑仍不怕犧牲、不畏艱險(xiǎn)，在他身體因中毒受到危害時(shí)，仍以頑強(qiáng)的毅力克服困難，終于在1886年獲得成功，征服了“死亡元素”氟。氟的發(fā)現(xiàn)可以稱得上是化學(xué)史上一段最為悲壯的歷史，這些科學(xué)家們的可歌可泣的事跡，正是他們可貴精神的真實(shí)反映。這些內(nèi)容都能給學(xué)生以深刻的教育，在化學(xué)教學(xué)中利用這些化學(xué)史，不但可以起到潛移默化的教育作用，又能使學(xué)生樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和獻(xiàn)身科學(xué)的精神。

（五）利用化學(xué)史，感悟科學(xué)探究的真諦

科學(xué)探究與發(fā)現(xiàn)一直伴隨著人類，因?yàn)橛辛丝茖W(xué)，人類才從愚昧走向文明。然而科學(xué)的發(fā)現(xiàn)發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的道路，科學(xué)的道路充滿著曲折、荊棘、坎坷與艱辛。未知的科學(xué)領(lǐng)域探究一直是科學(xué)家們的使命，我們需要從前人的探究、發(fā)現(xiàn)中感悟真諦，提高科學(xué)探究的本領(lǐng)。

例如，在講授專題一第三單元《原子結(jié)構(gòu)模型的演變》時(shí)，展示原子結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的編年史。19世紀(jì)初，英國科學(xué)家道爾頓總結(jié)了一些元素的質(zhì)量比例關(guān)系，提出了原子學(xué)說。1897年，英國物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，認(rèn)為原子的模型為“葡萄干蛋糕”模型。整個(gè)原子就像一塊蛋糕，電子好像嵌在這塊蛋糕中的葡萄干。但隨著科學(xué)的發(fā)展，證明這個(gè)模型是不能成立的。在1909年至1911年，湯姆生的學(xué)生——英國物理學(xué)家盧瑟福通過——粒子的散射實(shí)驗(yàn)，（電子的運(yùn)動(dòng)就像行星繞著太陽運(yùn)動(dòng)一樣）提出了原子結(jié)構(gòu)的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說才逐步揭開了‘原子宮殿?yuàn)W秘。1913年，丹麥物理學(xué)家玻爾根據(jù)人們對氫原子光譜的研究，引入量子論觀點(diǎn)，大膽提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型。

從這些史實(shí)材料中，我們引導(dǎo)學(xué)生思考、感悟：（1）繼承、積累、突破和革命是認(rèn)識發(fā)展的形式，也是化學(xué)認(rèn)識發(fā)展的形式；（2）實(shí)驗(yàn)方法是科學(xué)研究的一種重要方法，實(shí)驗(yàn)手段的不斷進(jìn)步是化學(xué)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵；（3）科學(xué)研究、科學(xué)發(fā)現(xiàn)是無止境的。

三、結(jié)語

化學(xué)史以其豐富的內(nèi)容為培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供了生動(dòng)有趣、充滿哲理的素材。我們在教學(xué)實(shí)踐中要靈活地運(yùn)用化學(xué)史料，讓學(xué)生沿著化學(xué)家的足跡，體驗(yàn)化學(xué)家在探究過程中所采用的科學(xué)思想和科學(xué)方法，并體驗(yàn)化學(xué)家在探索過程中的艱辛與樂趣，從而轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

應(yīng)用化學(xué)史進(jìn)行教學(xué)過程中，還要特別注意引導(dǎo)學(xué)生用歷史的、唯物的、辯證的觀點(diǎn)進(jìn)行評價(jià)，只有這樣才能讓學(xué)生真正體驗(yàn)科學(xué)的探究過程，才能對科學(xué)家在化學(xué)史上的作用和貢獻(xiàn)作出客觀、公正的評價(jià)，才能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識和科學(xué)品質(zhì)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]林新珠.讓化學(xué)史在化學(xué)課堂中煥發(fā)出獨(dú)特的魅力[J].福建教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）.

[2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)必修Ⅰ[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

[3]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書教學(xué)參考書化學(xué)必修Ⅰ[M].南京：江蘇教育出版社，2009.

（責(zé)任編輯：張華偉）