化學(xué)史的教育價(jià)值及教學(xué)策略*

劉 翠 邢蓓蓓

化學(xué)史是描述人類在長(zhǎng)期社會(huì)實(shí)踐中形成的關(guān)于化學(xué)知識(shí)的歷史?；瘜W(xué)史的內(nèi)容是寶貴的人類精神資源，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的生動(dòng)素材。［1］《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》中的“情境素材建議”里提供了大量化學(xué)史素材，如電離理論、元素周期律的發(fā)展、氯氣的發(fā)現(xiàn)、人工合成氨、人工合成尿素、青蒿素的提取、氧化還原理論、核外電子運(yùn)動(dòng)模型等的歷史發(fā)展過(guò)程。研究化學(xué)史的教育價(jià)值和教學(xué)策略，有利于在化學(xué)教學(xué)中開展化學(xué)史教育，完善化學(xué)教學(xué)功能。

一、化學(xué)史的教育價(jià)值

1.智育的價(jià)值

澳大利亞學(xué)者馬修斯曾提出將科學(xué)史融入科學(xué)教學(xué)能夠使教材更具人性化，吸引學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和對(duì)科學(xué)方法本質(zhì)的認(rèn)識(shí)?？茖W(xué)史還可以使學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)的不定性與可變性，培養(yǎng)學(xué)生的批判意識(shí)。［2］化學(xué)史是科學(xué)史的重要分支，將其與化學(xué)教學(xué)相融合，對(duì)學(xué)生智力的增長(zhǎng)有著獨(dú)特的價(jià)值。

化學(xué)史能夠促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建化學(xué)知識(shí)，理解化學(xué)學(xué)科本質(zhì)，掌握化學(xué)方法。例如，教師篩選典型、重要的化學(xué)史素材，多角度地展示人類對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程和科學(xué)理論豐富與發(fā)展的過(guò)程，讓學(xué)生體會(huì)到技術(shù)手段和實(shí)驗(yàn)證據(jù)對(duì)理論發(fā)展的促進(jìn)作用，從而提高學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。

化學(xué)史創(chuàng)設(shè)的探究情境，有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判與質(zhì)疑精神。化學(xué)史素材能讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)研究的過(guò)程不是一蹴而就的，在這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)有困惑、矛盾或質(zhì)疑，不同的化學(xué)家也會(huì)有不同的主張，化學(xué)進(jìn)步的歷史是化學(xué)家不斷修正錯(cuò)誤、追求真理的歷史。美國(guó)學(xué)者凱里和史密斯對(duì)現(xiàn)代的科學(xué)課程進(jìn)行評(píng)論時(shí)提出：實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手做科學(xué)的科學(xué)教學(xué)過(guò)程有助于學(xué)生提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作能力，但是如果學(xué)生不能理解這些過(guò)程與技能對(duì)建構(gòu)科學(xué)知識(shí)的作用，他們就不可能獲得對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。［3］換句話說(shuō)，用傳統(tǒng)的脫離情境的方式講述實(shí)驗(yàn)技能、開展化學(xué)探究，不能讓學(xué)生獲得對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)；而利用豐富的化學(xué)史素材創(chuàng)設(shè)生動(dòng)的教學(xué)情境，則有利于學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)技能及探究過(guò)程對(duì)化學(xué)研究的重要作用，促使他們通過(guò)探究構(gòu)建自己的科學(xué)知識(shí)體系，并在探究的過(guò)程中學(xué)會(huì)批判與反思，從而提升知識(shí)水平和能力。

2.德育的價(jià)值

化學(xué)史極具德育價(jià)值。美國(guó)科學(xué)史學(xué)家薩頓認(rèn)為科學(xué)史不僅是對(duì)科學(xué)事實(shí)的記錄、對(duì)學(xué)科思想或概念的鑒定，還是一門有道德教育意義的學(xué)問(wèn)?？茖W(xué)史是一座聯(lián)結(jié)科學(xué)文化和人文文化的橋梁。［4］化學(xué)史使學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)家也是普通人，化學(xué)家的努力往往具有連續(xù)性，在化學(xué)家的身上化學(xué)知識(shí)與智慧并存。這可以使學(xué)生更好地理解與評(píng)價(jià)科學(xué)事業(yè)，激發(fā)其探究科學(xué)的熱情，培養(yǎng)其堅(jiān)韌不拔的意志。化學(xué)史德育的價(jià)值主要體現(xiàn)在它能促使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，樂于探索與實(shí)踐，學(xué)會(huì)批判與創(chuàng)造，培養(yǎng)愛國(guó)主義與辯證唯物主義精神等。

3.美育的價(jià)值

化學(xué)家在追求真理的同時(shí)也在追求著美，化學(xué)學(xué)科本身既體現(xiàn)著真又蘊(yùn)藏著美。英國(guó)科學(xué)家麥卡里斯特認(rèn)為現(xiàn)代科學(xué)最引人注目的特征之一，就是許多科學(xué)家都相信他們的審美感覺能夠引導(dǎo)他們到達(dá)真理。［5］可見，化學(xué)家追求真理的過(guò)程便體現(xiàn)著對(duì)美的追求。化學(xué)的美有多種，如和諧美、對(duì)稱美、守恒美、秩序美、實(shí)驗(yàn)美等。學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，能夠發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置的和諧、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的奇妙、實(shí)驗(yàn)方法的巧妙等，體會(huì)到克服困難、解決問(wèn)題、獲得新知的美妙感與幸福感，從而認(rèn)同化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)化學(xué)之美的歷程和追求真理的精神。

二、化學(xué)史的教學(xué)策略

1.有機(jī)融合策略

英國(guó)學(xué)者孟克和奧斯本于1997年提出6段式化學(xué)史教學(xué)融合模式（見圖1），該教學(xué)模式僅適用于所學(xué)內(nèi)容是化學(xué)史上某個(gè)科學(xué)家曾經(jīng)研究過(guò)的自然現(xiàn)象［6］，具體教學(xué)環(huán)節(jié)如下。

圖1 融合教學(xué)環(huán)節(jié)

該模式的特點(diǎn)為：（1）將科學(xué)史的學(xué)習(xí)與當(dāng)前的科學(xué)概念和理論的學(xué)習(xí)有機(jī)地融合在一起，促使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和建構(gòu)知識(shí)；（2）將科學(xué)史的學(xué)習(xí)與問(wèn)題解決的探究過(guò)程有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到探究過(guò)程不是一帆風(fēng)順的，可能會(huì)出現(xiàn)突發(fā)情況、遭遇失敗，需要不斷調(diào)整計(jì)劃，多次嘗試；（3）通過(guò)探究活動(dòng)實(shí)現(xiàn)觀念轉(zhuǎn)變，形成正確的科學(xué)觀念。該教學(xué)模式要求化學(xué)教師對(duì)所要開展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)的歷史背景、教學(xué)目標(biāo)及問(wèn)題設(shè)計(jì)等有明確的認(rèn)識(shí)，從而幫助學(xué)生研究化學(xué)史、理解科學(xué)知識(shí)。

以蘇教版高中化學(xué)必修第一冊(cè)專題3 第一單元“氯氣的發(fā)現(xiàn)與制備”為例，教學(xué)設(shè)計(jì)思路如下。

第一階段：教師講述海水中含有大量的氯元素，但其單質(zhì)氯氣的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，自然界中不存在游離態(tài)的氯，氯都以化合態(tài)的形式存在。將濃鹽酸與二氧化錳混合在一起，可制備出氯氣。教師演示實(shí)驗(yàn)室制備氯氣（見圖2），請(qǐng)學(xué)生觀察。

（圖2）

第三階段：教師請(qǐng)學(xué)生閱讀氯氣的發(fā)現(xiàn)史，包括舍勒、戴維等科學(xué)家開展的研究工作，分析舍勒把濃鹽酸與軟錳礦混合在一起加熱的實(shí)驗(yàn)原理，并與教師的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較。

第四階段：教師提出氯氣廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，原材料及氯氣的價(jià)格是篩選氯氣制備方法的重要因素。請(qǐng)學(xué)生閱讀19 世紀(jì)科學(xué)家發(fā)明的電解飽和食鹽水制備氯氣的方法，分小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，模擬工業(yè)制備氯氣的過(guò)程。（見圖3）

第五階段：小組之間分享設(shè)計(jì)方案，選出最佳實(shí)驗(yàn)方案。教師展示制備氯氣的裝置并完成氯氣制備實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)學(xué)生觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（圖3）

第六階段：教師講述電解飽和食鹽水發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，并介紹氯堿工業(yè)。教師請(qǐng)學(xué)生閱讀教材中的《學(xué)科提煉》欄目，思考電解對(duì)化學(xué)學(xué)科及人類社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用。

2.有效對(duì)話策略

有效對(duì)話策略指在化學(xué)探究過(guò)程中，教師與學(xué)生圍繞有關(guān)科學(xué)本質(zhì)的問(wèn)題開展對(duì)話、討論與反思，從而領(lǐng)悟科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)方式。［7］教學(xué)環(huán)節(jié)如圖4所示。

圖4 有效對(duì)話教學(xué)流程

環(huán)節(jié)一：教師創(chuàng)設(shè)化學(xué)史教學(xué)情境，提供活動(dòng)材料，讓學(xué)生分小組進(jìn)行探究活動(dòng)。

環(huán)節(jié)二：學(xué)生學(xué)習(xí)史料，自主開展探究活動(dòng)，并提出猜想與假設(shè)。

環(huán)節(jié)三：小組成員合作設(shè)計(jì)并制訂實(shí)驗(yàn)方案，開展實(shí)驗(yàn)或?qū)嵤┱{(diào)查，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，處理數(shù)據(jù)資料，最終得出結(jié)論。

環(huán)節(jié)四：小組內(nèi)初步分析、解釋，交流和討論證據(jù)與結(jié)論、假設(shè)與結(jié)論的關(guān)系，針對(duì)自己的探究結(jié)果進(jìn)行反思。

環(huán)節(jié)五：小組討論，并與教師溝通，完成學(xué)生反思單。（見圖5）

圖5 學(xué)生反思單

3.創(chuàng)意寫作策略

寫作是一種交流思想的工具，其目的在于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，作出推論，便于反思、評(píng)價(jià)與交流，屬于創(chuàng)造性勞動(dòng)。美國(guó)學(xué)者斯托達(dá)特認(rèn)為科學(xué)學(xué)習(xí)和語(yǔ)言表達(dá)學(xué)習(xí)彼此互惠、協(xié)同作用。在科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行創(chuàng)意寫作，有利于學(xué)生形成科學(xué)概念，掌握科學(xué)規(guī)律，理解科學(xué)本質(zhì)，學(xué)會(huì)自我反思。［8］化學(xué)史教學(xué)中的創(chuàng)意寫作主要有三種類型：科學(xué)實(shí)驗(yàn)日記、科學(xué)研究評(píng)論和科學(xué)論文。（見表1）

表1 寫作形式

創(chuàng)意寫作策略要求學(xué)生在課后完成，形式多樣，注重師生之間的交流與反思。例如，蘇教版化學(xué)必修第一冊(cè)專題2 第三單元“人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)”中有一題是：請(qǐng)學(xué)生根據(jù)1808 年道爾頓編著的《化學(xué)哲學(xué)的新體系》一書中的觀點(diǎn)提出自己的看法。這屬于科學(xué)研究評(píng)論。再如，學(xué)習(xí)蘇教版化學(xué)必修第二冊(cè)“人工固氮——合成氨”一節(jié)時(shí)，教師要求學(xué)生完成教材《交流與討論》欄目中的學(xué)習(xí)任務(wù)：根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，查閱文獻(xiàn)，寫一篇合成氨技術(shù)相關(guān)的論文。這屬于科學(xué)論文。學(xué)生在創(chuàng)意寫作中回顧科技發(fā)展史，反思自己的化學(xué)探究或調(diào)研活動(dòng)，從而加深對(duì)化學(xué)概念和化學(xué)方法的理解，為自己的化學(xué)探究活動(dòng)留下痕跡，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。

三、結(jié)論

化學(xué)史是一項(xiàng)寶貴的教學(xué)資源，在科學(xué)概念構(gòu)建、科學(xué)方法滲透、科學(xué)精神培養(yǎng)等方面極具教育價(jià)值。教師應(yīng)該結(jié)合化學(xué)教材與教學(xué)內(nèi)容，積極開發(fā)化學(xué)史學(xué)習(xí)材料，配合恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，將化學(xué)史與化學(xué)教學(xué)深度融合，促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)精神的培養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。