化学史教育融入化学教学中的实践与思考

1、化学史教育融入化学教学中的实践与思考上传: 何文广 更新时间：2011-11-7 15:37:10化学史教育融入化学教学中的实践与思考1851年，英国科学促进会（baas）主席在一次演讲中呼吁，我们要教给年轻人的，与其说是科学结论不如是科学方法，更不如说是科学史。科学史作为人类长期以来认识自然、征服自然的真实记录，每个章节都留下了先行者探索的足迹，字里行间都流露出前人的卓越智慧。因此，科学史能从科学的方法、精神和态度等方面培养学生的创新精神和实践能力。科学史还能从科学家的人格魅力等人文精神等方面的陶冶学生的情操，对学生综合素质的提高具有不可替代的重要作用，同时科学史能让教师在每一个伟大的历史瞬

2、间中得到自我充实并提高。化学史作为科学史的一个重要分支，是人类在长期的社会实践过程中，对大自然中相关的化学知识的系统描述，它是从化学发展的历史角度，对化学科学孕育、产生和发展过程的真实记录。在化学教学中，通过化学史的讲述，可让学生们知道，他们所学的知识点并非凭空出现的，不是纯粹偶然的，而是科学家经过长期研究得出的。再现这些化学探究过程，也是帮助学生学习相关知识点的过程，可使学生掌握事物发展的一般规律，提高他们发现问题、分析问题、解决问题的科学能力，活跃了课堂教学气氛，也能充分调动学生的学习积极性，激发学习热情，提高学习效率，从而提高了教学效果。以下是笔者联系教学实际，有关化学史融入课堂教学的几

3、点思考：1 通过化学史教育培养学生的学习兴趣应该采取一切可能的方法去在孩子们身上把求知与求学的欲望激发出来。捷克教育学家夸美纽斯的这句话说的含义是用尽一切办法去培养孩子的学习兴趣。在化学课堂教学中，通过对学生介绍那些古往今来伟大的化学家成功的事迹，是诱发学习动机的一个极好的动因。教师可利用化学史上的故事，引导学生去寻觅化学家成长的足迹，追溯化学历史发展的长河，把学生引进化学家进行科研创造的实验室之中，了解每个科学成果背后或辛酸、或感人、或有趣的故事，从而积极有效地调动他们学习化学的积极性。例如：在卤素的教学中，可以向学生介绍氯气在第一次世界大战中作为化学武器的历史故事。1915年，伊普尔前线阵

4、地上，德军和英法联军两军对阵，英法联军指挥官通过阵前观察，发现德军阵地上出现大量的 “啤酒桶”，顿时感到大惑不解，窃以为德军在开玩笑，遂不以为然，掉以轻心。甚至，指挥官还说：“打赢了大家就有啤酒喝了！”话音刚落，只见德军战壕里许多士兵迅速拧开了“啤酒桶”桶盖。在绵延几公里长的战线上，所有的“啤酒桶”全被打开了，冒出来的非但不是啤酒反而是浓浓的黄绿色的烟。顿时，在风的推动下，一人多高的黄绿色气浪紧贴地面，像潮水一样扑向英法联军阵地。跟在黄色烟雾后面的德国军队，没有开一枪打一炮，就轻松地突破了英法联军防线，把整个战线向前推进了至少4公里，重新占领了失去的一些重要的战略要塞。在这次毒气袭击中，英法联

5、军死伤惨重，这是人类战争史上的一个悲剧，仅仅是由于这个简单的分子式：cl2。通过这简单介绍历史史实，使学生认识到氯气的毒性。不仅可以活跃课堂，还可以激发学生学习化学的兴趣，使学生喜欢上化学课，提高化学教学质量。因此，在化学教学中恰到好处地引入化学史教育，可以强化学生学习化学的兴趣，激发珍贵的求知欲望。通过化学史料故事的催化，培养并保持学习化学的热情，使之成为学生自主学习的原动力。2 通过化学史教育培养学生的科学探究能力科学探究是指科学家们用于研究自然，对所获得的证据提出解释的多种不同途径。利用化学史料，使学生重复化学家曾经经历过的、成功的研究途径和采用的科学方法。从提出问题开始，到提出假说、设

6、计实验、实施实验、收集实验事实、处理与分析化学实验事实、运用一系列的逻辑方法进行科学抽象，直到得到规律性的认识，再用实验检验认识成果。这种做法易使学生产生亲临其境的感觉，把自己放在科学发展的过程之中，这就使学生在积极主动、生动活泼的气氛中受到科学方法的教育，从中学习科学家从事科学研究的正确方法。例如在苯的结构和性质这节课教学过程中，可以将讲述苯的结构课堂教学做如下设计，将课本知识还原为发现这一知识的历史背景中。19世纪的欧洲，在电灯还未被发明的年代里，许多国家寻常百姓家里都使用煤气照明，煤气储存和运输通常都是压缩在桶里，用了一段时间后，桶里总会产生一种油状液体，但这一现象长时间被人忽视。182

7、5年，英国科学家法拉第发现这一现象后，立即对这种液体产生浓厚的兴趣，为了提取这种液体花费了法拉第整整五年的时间，当时他把这种液体命名为“氢的重碳化合物”。直到近十年后的1834年，德国科学家米希尔里希通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制取的液体相同的一种物质，并把它命名为苯。此后，随着有机化学中的正确的分子式概念的建立，法国化学家日拉尔等人又确定了苯的相对分子质量为78，分子式为c6h6。其中碳的组成含量如此之高，使化学家们感到困惑。如何确定它的结构式呢？当时包括凯库勒在内的化学家们都倍感为难。苯的结构应该是怎样的？如果在座的各位是当时的科学家，根据你们所学的知识能不能推测出苯分子

8、可能的结构？提出问题后，将学生分成若干小组进行讨论，在学生热烈的讨论过程中，实时启发学生进而培养他们分析问题的能力，然后不失时机地再引入化学史。在1858年，这个时间距苯的分子式被确定已有二十多年了，德国化学家凯库勒集中所有精力，花了七年的时间，对大量的实验事实进行系统分析了之后，终于在1865年，对苯的结构提出两个大胆的假设：（1）苯的6个碳原子形成了环状闭链，即平面六角闭链；（2）原子之间存在着单、双键交替形式。在座的“科学家们”， 如果你们真的在当时知道了这些，如何验证凯库勒所提出的结构是否正确？学生们纷纷发表自己的意见，其中有些学生提出用实验来验证，结果发现这个结构式存在不合理之处。肯

9、定了同学们的观点之后，讲述化学史上被人津津乐道的凯库勒关于蛇形苯环的奇幻故事，据凯库勒自己的描述这源自一个梦。那时他任教于比利时的根特大学，某天晚上，又是用功了一整天之后，犯困的他趴在书桌上打起了瞌睡，眼前立刻浮现出不停旋转的碳原子。碳原子构成的长链就像是一条蛇盘绕弯曲，突然这条蛇不顾一切地咬住了自己的尾巴，不停地盘旋在天空中。就在这时他触电般地清醒了，又继续工作了一夜，提出了苯环结构这个极具创意的假说。但是，苯分子的真实结构应当是：六个碳连成环状，苯分子中，既没有单键，也没有双键，而是介于单键和双键之间的一种独特的键。凯库勒的这个结构式虽然是错的，但却是一个美丽的错误，后人为了纪念他在苯结构

10、探究中的巨大贡献，至今一直沿用了他的结构式。通过讲述这样不朽的传奇故事，学生不仅理解了苯的抽象结构，也深刻领悟到苯分子结构的发现绝非偶然，而是科学家们敢于质疑、勤于思考，忠于实验，勇于探究的必然结果，这能使学生深刻理解科学探究的内涵，并迸发出学习化学的热情。3 通过化学史教育提高学生的实验能力化学是实现中学化学教学目的的重要且有效的途径和方法，贯穿于中学化学教学全过程。实验是一种探究性活动，是有效实施中学化学教学目标的重要且必要的前提条件，对学生科学素养的培养有着重要的、不可替代的地位和作用。科学试验由两个步骤组成：对实验现象的观察和理解。科学家在实验中观察到的不是对象的自然变化，而是人造变化

11、。通过观察这些变化来认识对象的客观性质，对实验作出解释，而解释的前提是理解。同科学观察一样，科学实验也必须遵循客观性原则，必须实事求是地对实验结果进行观察和理解，切忌主观主义。例如：1822年，在著名化学家巴拉尔发现元素溴的前四年，德国著名化学家李比希收到德国商人给他的海藻灰的滤液，分析这瓶浸泡过海藻植物的溶液成分，借助当时李比希的实验设备和技术，完全有能力也有条件通过化学分析实验，从这瓶液体中发现新元素溴。但是，李比希在没有做任何系统详细的实验情况下，只用眼睛观察，就急于下结论，认为瓶中之物是氯化碘，然后随手将这瓶液体放入实验柜里，这一放可就是四年。1826年，法国化学家巴拉尔宣布，发现了新

12、元素溴这种元素性质介于氯和碘之间，这一重大发现震惊了化学界。李比希看到了巴拉尔的报告以后，立即想起那四年前被他放进实验柜里的氯化碘，他急忙翻箱倒柜，把那瓶棕色液体找出来，认认真真的做起化学分析实验，确定这瓶棕色液体既不含氯，更不含碘，也绝非他所猜测的氯化碘，这正是巴拉尔所发现的新元素溴。如果四年前李比希采取严格的科学态度，认真通过实验分析那瓶棕色液体，那么发现元素溴的不是巴拉尔，而将是李比希。也许那时他只要通过实验验证一下自己的判断，不轻易下结论，这个重大的科学发现不会与他失之交臂。通过结合化学家的真人真事进行化学史教育，不但可以使学生重视化学实验，还可以使学生养成严谨的科学态度，在没有通过实

13、验检验之前，绝不要轻易下结论，更不能用肉眼代替实验。从而在思想上重视化学实验，培养学生仔细观察认真体验科学家们的科学观察、科学谈究的过程，可以逐步提高学生的科学实验能力。4 通过化学史教育培养学生的质疑精神学则需疑：于不疑处有疑，方是进矣，宋人张载这句话指的是，做学问必须敢于质疑，勇于提出问题，从事科学研究，问题意识极为重要。只有敢于怀疑，勇于向所谓的权威提出不同意见，勤于思考，对事情有自己的见解，才有可能提和明确存在的问题。因此有人说，质疑是探求发展真理的前提和基础。将化学史教育融入化学教学中，有助于培养学生形成科学的怀疑精神。每个化学史上伟大的发现，或多或少都起源于怀疑精神，质疑或许有时也

14、会有出错，但是，只有经过千百次的锤炼，在不断纠正错误中探寻真理，才有可能获得科学上的重大突破。因此，只有在怀疑中学会思考，才能提高学生对科学研究过程的认识，从而有利于学生养成严谨认真的科学态度，为今后的学习和工作打下良好的基础。例如：近代化学的奠基者、怀疑派化学家波义耳如果没有强烈的创造愿望和敢于怀疑的创新精神，便不可能促使化学从医药和炼金术中分离成一门独立的学科；德国化学家维勒、柯尔柏也正是因敢于怀疑“生命力”学说，先后合成尿素、醋酸，打破了“生命力”学说的神话，推动有机化学的迅速崛起。然而德国化学家李比西、维勒却由于一时的疏忽，使他们与溴、钒元素的发现失之交臂，遗憾终生；普利斯特里虽已发现

15、并制出氧气，但受传统的“燃素学说”束缚，让真理从自己的鼻尖下溜走了。这一个个生动的例子，不仅让学生意识到质疑精神在科学发明和创造中所起到的重要作用。同时，还可以给学生在今后的学习生活中如何质疑提供了认识论的指导。如果学生们了解到科学史上许多当时的权威科学家，都曾犯过较为严重的甚至有些愚蠢的错误时，这难道不会大大增强他们质疑前人的勇气和信心。古罗马西塞罗说过，如果一个人不知道他出生之前发生过什么事情，在生活中就会像一个无知的孩童。这个道理非常正确，西塞罗指出了历史对于一个人的重要性。而化学的历史则是化学学科中最宝贵的一部分，因为科学只能给我们知识，而历史却能给我们智慧。因此，在中学化学教学中，把化学史引进课堂，结合化学史进行教学，对培养学生的综合素质和探索精神，启迪学生的思维和智慧，实验科学的教育目的有着不可忽视的作用。注释张日华.试论在化学教学中学生创新精神的培