運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的思考與嘗試

梁陸元

摘 要：將化學(xué)史融入中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。文章從“化學(xué)史教學(xué)的意義和作用”和“化學(xué)史教育應(yīng)注意的問(wèn)題”兩方面對(duì)如何利用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：化學(xué)史;科學(xué)探究;研究性學(xué)習(xí)

研究性學(xué)習(xí)是全國(guó)第八輪基礎(chǔ)教育課程改革的亮點(diǎn)，《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》和《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》都把科學(xué)探究作為新課程改革的亮點(diǎn)，倡導(dǎo)自主、探究、合作的學(xué)習(xí)方式。筆者認(rèn)為，科學(xué)探究和“自主·探究·合作”學(xué)習(xí)則是化學(xué)課程教學(xué)中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)的重要途徑和方式，而化學(xué)史在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力方面具有獨(dú)特的作用。

一、進(jìn)行化學(xué)史教學(xué)的意義和作用

（一）通過(guò)化學(xué)史的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想，促進(jìn)學(xué)生萌發(fā)參與化學(xué)研究的志向

化學(xué)史既是化學(xué)發(fā)展的記錄，也是一部化學(xué)研究方法的歷史。結(jié)合化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用化學(xué)史實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想和社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思想即教育學(xué)生怎樣發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，怎樣提出模式假說(shuō)，怎樣驗(yàn)證模式假設(shè)的思維。

例如，講氧氣時(shí)介紹燃素學(xué)說(shuō)是怎樣提出的，這個(gè)錯(cuò)誤理論為什么能得到當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家承認(rèn)？普利斯特發(fā)現(xiàn)氧氣理應(yīng)推翻燃素學(xué)說(shuō)，但真理碰到鼻子尖上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)真理？而拉瓦錫是怎樣利用氧氣發(fā)現(xiàn)推翻燃素學(xué)說(shuō)，提出燃燒的氧化學(xué)說(shuō)的。這一曲折過(guò)程包含著深刻的科學(xué)思想和科學(xué)方法，使學(xué)生從前人的失敗中得到教訓(xùn)，從前人的成功中得到啟發(fā)。

又如，在高中講電離理論時(shí)，可敘述阿侖尼烏斯提出電離學(xué)說(shuō)前酸、堿、鹽溶液的反?，F(xiàn)象，阿侖尼烏斯是怎樣透過(guò)這樣的反?，F(xiàn)象看到酸堿鹽溶液的本質(zhì)，從而提出電離學(xué)說(shuō)的。電離學(xué)說(shuō)怎樣得到驗(yàn)證成為今日的電離理論？這個(gè)理論的發(fā)展也是曲折的，使學(xué)生明確“疑（如反常現(xiàn)象）乃是發(fā)現(xiàn)真理的起點(diǎn)”，從科學(xué)家對(duì)待“反常現(xiàn)象”的科學(xué)態(tài)度中學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。如空氣一節(jié)，可講述不同來(lái)源的N2，每升的質(zhì)量相差0.0065克，由此追蹤，發(fā)現(xiàn)惰性氣體。

（二）通過(guò)化學(xué)史教學(xué)，加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解

據(jù)調(diào)查，大學(xué)化學(xué)系的新生總有一種感覺(jué)，對(duì)同一個(gè)內(nèi)容，大學(xué)時(shí)和中學(xué)時(shí)的講法脫節(jié)，甚至他們認(rèn)為中學(xué)化學(xué)里有些定義是錯(cuò)誤的。究其原因，主要是中學(xué)里孤立地對(duì)概念、定律進(jìn)行教學(xué)，未注重與化學(xué)史的結(jié)合;沒(méi)有把概念、理論、定律的來(lái)龍去脈、歷史背景、發(fā)生發(fā)展的曲折經(jīng)過(guò)，矛盾的揭露和解決，新矛盾的產(chǎn)生與科學(xué)家的研究方法教給學(xué)生，讓學(xué)生在發(fā)生發(fā)展的過(guò)程中把握知識(shí)。

例如，講原子結(jié)構(gòu)時(shí)，可適當(dāng)講解人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)探索的過(guò)程。中國(guó)古代墨子“端”的學(xué)說(shuō);古希臘德謨克利特的“原子”說(shuō);1802年英國(guó)科學(xué)家道爾頓繼承古代原子不可分的觀點(diǎn)，為了解釋在化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得到的倍比定律和定組成定律提出新的“原子說(shuō)”;1896年湯姆遜的學(xué)生盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出“行星原子模型”，盧瑟福的學(xué)生玻爾根據(jù)氫光譜和量子力學(xué)理論，運(yùn)用幾率分布提出電子云模型。在運(yùn)用電子云模型時(shí)應(yīng)指出，電子云模型也不是最后真理。

（三）通過(guò)化學(xué)史教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)強(qiáng)的毅力和頑強(qiáng)的進(jìn)取精神

化學(xué)發(fā)展歷史過(guò)程記錄著許多的化學(xué)家“明知山有虎，偏向虎山行”的大無(wú)畏的進(jìn)取精神，這是培養(yǎng)學(xué)生不畏勞苦、奮不顧身的進(jìn)取精神的好材料。如瑞典化學(xué)家諾貝爾一生從事炸藥研究，1846年在一次試驗(yàn)中發(fā)生炸藥爆炸事故，包括他弟弟在內(nèi)的五人殉難。諾貝爾沒(méi)被死亡嚇倒，他在總結(jié)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上繼續(xù)試驗(yàn)，終于在1867年發(fā)明了安全烈性炸藥。又如，氟是一種活潑而有劇毒的元素，為了研制氟，幾位化學(xué)家為之獻(xiàn)出了生命。英國(guó)化學(xué)家戴維研制氟時(shí)受到毒害，病了幾個(gè)月;喬治和托馬斯兄弟在制氟的試驗(yàn)中中毒，托馬斯幾乎喪命，喬治病了三年;魯耶特和尼克雪繼續(xù)喬治和托馬斯兄弟的研究，不幸為科學(xué)殉難，直到1886年法國(guó)化學(xué)家摩桑歷盡艱險(xiǎn)才成功地制得了氟。

又如，居里夫婦在馬廄大的“實(shí)驗(yàn)室”里頑強(qiáng)奮斗了六年，處理近一噸的瀝青鈾礦渣，得到0.1克鐳鹽，成功的喜悅使居里夫人激動(dòng)得哭了。

（四）通過(guò)化學(xué)史的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的觀點(diǎn)

人類對(duì)事物的認(rèn)識(shí)不會(huì)停留在一個(gè)水平上，是不斷向前發(fā)展的，通過(guò)化學(xué)史的學(xué)習(xí)，可潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)展的觀點(diǎn)。例如：對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，古代認(rèn)為原子是一個(gè)實(shí)心的不可分割的小球。19世紀(jì)末，發(fā)現(xiàn)電子后，羅瑟福提出行星式原子模型，1913年玻爾提出量子模型，直到現(xiàn)在的玻恩運(yùn)用概率分布描繪的電子云圖形。盡管如此，這還不是真理，因?yàn)閻?ài)因斯坦就對(duì)電子云模型提出了疑問(wèn)。

（五）通過(guò)化學(xué)史教學(xué)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育和社會(huì)主義方向教育

化學(xué)史上熱愛(ài)自己祖國(guó)的科學(xué)家不乏其人，如居里夫人就是很好的榜樣。通過(guò)介紹化學(xué)家愛(ài)國(guó)的動(dòng)人事跡，可以很好地培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義情感。

我國(guó)燦爛的古代文明和中華人民共和國(guó)成立后（特別是改革開(kāi)放后）工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及科技的發(fā)展是進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育和社會(huì)主義方向教育很好的材料。我國(guó)古代四大發(fā)明中的火藥和造紙是化學(xué)科學(xué)技術(shù)的偉大成就。我國(guó)古代金屬冶煉已達(dá)很高水平，公元前6世紀(jì)就發(fā)明了煉鐵技術(shù)。我國(guó)是應(yīng)用石油和煤最早的國(guó)家。改革開(kāi)放后，科技進(jìn)步更是神速，鋼產(chǎn)量在1982年已居世界第四位，現(xiàn)已躍居世界首位，硫酸產(chǎn)量已居世界第一位。在化學(xué)科技方面，我國(guó)科學(xué)工作者于1965年在世界上首次人工合成了具有生命活力的蛋白質(zhì)結(jié)晶牛胰島素。1981年，人工合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸，是世界上首次用有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)方法合成的具有與天然轉(zhuǎn)移核糖核酸相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)和生物活性的轉(zhuǎn)移核糖核酸。這兩項(xiàng)科學(xué)成就標(biāo)志著我國(guó)在人工合成生物高分子的研究上居于國(guó)際領(lǐng)先地位。

二、進(jìn)行化學(xué)史教育應(yīng)注意的問(wèn)題

教師必須摸清哪些內(nèi)容可聯(lián)系化學(xué)史;哪些內(nèi)容不必講化學(xué)史;是詳講，還是簡(jiǎn)單提一提;等等。教師應(yīng)根據(jù)有關(guān)化學(xué)史資料進(jìn)行改編，邊編邊講邊積累。如學(xué)習(xí)元素時(shí)，有選擇的講一些元素（如氟、惰性氣體、溴、碘）的發(fā)現(xiàn)過(guò)程。在講苯的結(jié)構(gòu)式、橡膠硫化、鋼鐵中磷的危害時(shí)，可講一些小故事，還可以講一些偉大科學(xué)家從事科學(xué)研究的感人故事等。

介紹適當(dāng)?shù)目破兆x物，讓學(xué)生在學(xué)有余力的興趣閱讀中了解化學(xué)史。

選準(zhǔn)內(nèi)容和切入點(diǎn)，組織學(xué)生模擬科學(xué)家的研究過(guò)程進(jìn)行科學(xué)探究，讓學(xué)生在模擬探究中感受探究成功后的快樂(lè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉 超，董素靜.結(jié)合化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2007（10）：35-36.

[2]吳瓊英.化學(xué)史融入探究教學(xué)的實(shí)踐與反思——以“質(zhì)量守恒定律”為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2017（7）：20-22.