化學史在化學教學中的應用

在漫長的歷史長河中，化學一直伴隨著人類的發展。化學的歷史，實際上是一種化學方法和化學智慧的歷史。但現實的中學化學教學尤其是高中化學教學以追求升學為目的，以教師為中心，灌輸式教學大行其道;課程內容脫離生活，不注重學生情感、態度的培養;評價的統一性等等。在實際教學中，化學史知識常常被輕描淡寫，化學史知識好像是“味精”，甚至被打入“冷宮”，致使其應有的價值與功能沒能充分發揮。如何以化學知識為載體，去挖掘知識的內涵，體現化學知識價值的多元性;如何將科學價值與人文價值相整合，構建符合中學化學教育目的和任務的價值取向;如何引導學生學會學習、學會做事、學會合作、學會做人，已成為教師面臨的日益嚴

重的挑戰。鑒于此，本文試圖對化學史在化學教學中的應用及如何開展化學史教育進行初步的探索。

一、化學史教學的必要性

1. 將化學史引入化學教學的理論依據

約從20世紀90年代下半葉起，我國課程與教學理論界關注點集中到以“后現代主義”為總稱的諸多教學理論流派。“后現代主義”否定科學知識的絕對權威性;反對以記憶、強化為中心的行為主義學習理論和只關注認知、智力因素的學習理論，主張把學生的學習過程看做是學生學習文本批判、質疑和重新發現的過程，是學生整個身心投入學習活動，去經歷和體驗知識形成的過程，也是身心多方面需要的實現和發展過程。

《普通高中化學課程標準》明確提出:在中學化學教學中有目的、有計劃地引入化學史教育，有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，培養科學的思維方法，養成科學態度和價值觀，從而全面落實培養科學素養的課程目標。新課程改革理論也提出學習過程是在教師的指導下由作為主體的學生主動完成的特殊認識過程。同時心理學研究表明:人的有些態度是由模仿他人的行為，在觀察他人做出行為選擇時，學習者獲得了關于榜樣行為，行為情景以及行為結果的知識，從而影響自身的行為選擇。所以引入化學史的學習可以讓學生從那些科學家身上學到刻苦扎實的學風;嚴謹細致的治學態度;敢于質疑勇于創新的精神。

作為自然科學的一門學科，化學本身就是科學知識、科學過程與思維方法和科學文化的統一。化學不僅以其概念、原理和規律揭示了自然界物質變化的諸多真理，而且從建立這種知識體系的過程中升華和發展了科學思維和研究方法。因此，在高中化學教學必須從以往的只注重“雙基”教育的框架中跳出，引用必要的化學史料，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等方面建構科學教育目標體系。

2. 將化學史引入化學教學的現實需要

古人提倡“以史為鑒”，“以史明理”。我國著名教育家、化學家傅鷹教授也曾多次講過:“一門科學的歷史是那門科學中最寶貴的一部分，因為科學只能給我們知識，而歷史卻能給我們智慧。”在實施全面的化學教育的諸多途徑中，化學史教育是非常重要而有效的途徑。在化學教學中，結合化學史進行講授，可使學生掌握化學發展的規律，提高他們發現問題、分析問題、解決問題的能力;同時也對學生正確認識主觀與客觀、理論與時間、個人與社會、人類與自然的關系等一系列的問題，培養高素質的創新型人才有重要的意義。

懷海特認為，在傳統的教學中“一個人可以理解所有關于太陽的知識，所有關于空氣的知識和所有關于地球旋轉的知識”，但卻“看不到日落的光輝”。新課程改革倡導“把課堂還給學生，讓課堂充滿生命氣息”，提出壓縮課堂上教師講授和指向個別學生的一問一答所占用的時間，強調師生關系在教學過程中是真正建立起的“人-人”關系。而這些均可以從化學史教學入手將化學課堂轉變成教師與學生和諧發展、共同進步的場所。

二、將化學史引入化學教學的可能性

現階段的高中生學習興趣、積極性較高，注意力、合作能力較強，完全可以在合適的化學教學環境中探究化學家的生平、環境、教育和成長道路等素材，從中得到了書本和教材上沒有的結果和規律。這種學習體驗不僅會給學生帶來學習化學的興趣與自信，同時還能進一步激發他們主動學習。使學生由傳統學習的被動接受者變成了課堂教學的共同創造者。對于教師而言，學生“活資源”的運用可使心思不必全放在教材、參考書和教案上，而是放在傾聽學生、發現問題上，從教學過程中的傳統角色——知識的“呈現者”、對話的“提問者”、學習的“指導者”、紀律的“管理者”中解脫出來，演變為課堂教學過程中呈現信息的“重組者”的新型教師角色。

有人認為在課堂上講一些化學史的知識會分散學生的注意力，不利于基礎知識的學習。實則不然，恰當地在教學過程中引入化學史完全可以起到畫龍點睛的作用。不但可以使教學不只局限于現成知識的靜態結論，還可以追溯到它的來源和動態演變;不只局限于知識本身，還可以揭示出其中的科學思想和科學方法，使學生受到教益。這樣，就可以把化學邏輯的推演同人們認識化學運動的過程聯系起來，達到邏輯和歷史的辯證統一，真正揭示出化學發展的科學精髓。

由此可見，在化學教學中引入化學史的教學是十分必要的，那么化學史在高中化學教育中能發揮什么樣的作用呢?

三、化學史教學的作用

1. 有利于學生建立辯證唯物主義世界觀

《普通高中化學課程標準》明確提出每堂課除了要培養學生的知識技能、過程方法之外還要幫助學生建立正確的價值觀、世界觀。

化學發展史本身就是一部唯物主義與唯心主義，辯證法與形而上學反復激烈斗爭的歷史。化學史上的許多事例說明世界觀和人生觀對科學研究的成敗有重大的影響。舍勒(Scheele)和普里斯特利(Priestly)雖然都獨立發現并制取了氧氣，但由于他們被傳統的燃素說所束縛，缺乏懷疑批判精神，“真理碰到鼻子尖卻沒有發現”，結果使這種本來可以推翻燃素說，并使化學發生革命的元素在他們的手中沒有結出果實，而將果實拱手讓給了拉瓦錫。氟是化學性質最活潑的非金屬元素，由于它有劇毒及令人毛骨悚然的傷害作用而被稱為“死亡元素”。為了制備出單質氟，前后一共經歷了六七十年的時間，有些科學家為制取它而健康受到損害，還有些科學家為此獻出了生命，是化學史上一段悲壯的歷史。而年輕的法國學生莫瓦桑不但沒有氣餒，反而下定決心一定要攻克單質氟制備這一難關。在艱苦的試驗過程中，他因砷中毒不得不暫停實驗，但在健康狀況稍有好轉時又開始致力于單質氟的制備。經過不懈的努力，1886年莫瓦桑成功制備出“死亡元素氟”。由此，它獲得了1906年的諾貝爾化學獎，但他的身心卻受到了極大的損害。“一個人應該永遠為自己樹立一個努力為之奮斗的崇高目標，只有這樣做的時候，他才會感到自己是真正的人，只有這樣，他才能前進。”(莫瓦桑)以培養學生科學素養為宗旨的化學新課程十分注重情感態度與價值觀的培養。化學家活動的歷史構成了化學發展的歷史，化學家是科學態度和科學價值觀的集中體現者。他們尊重客觀事實，嚴肅認真，勇于實踐，精益求精，關心人類文明的發展和社會的進步。通過這些科學家的感人事跡會使學生受到潛移默化的教育，使他們逐步樹立為科學獻身的精神。以此來啟發學生樹立自覺的唯物主義觀點，并用來理解、掌握化學知識及其發展。因此如能在教學中有計劃的補充一些化學史的知識對于學生充分認識反映在其中的唯物辯證法的基本規律是大有裨益的。

同時化學史的教育也有利于進行愛國主義教育。利用我國古代的化學工藝是世界上最早發現、發明或創造的資料，如舉世文明的火藥、造紙術的發明，瓷器的制造、食鹽的利用、鋼鐵的冶煉等，從而使學生感到中華民族是勤勞、智慧的民族。如陜西出土的秦代古銅劍仍光澤奪目、鋒利如初，說明我國當時已有用鉻化合物使銅鈍化的技術，這是世界上這方面最早的技術成果。我國明代學者宋應星在其著作《天工開物》中曾介紹了我國古代煉鋼的技術，“刀劍絕美者以百煉鋼包裹其外”，說明我國早在明代已掌握了煉鋼的方法，同時也應指出我國目前鋼的品種和平均能耗還趕不上發達國家，這一方面可以增強學生對我國實現現代化的信心，另一方面還可以促使他們立志奮發圖強，趕超世界先進水平。對于我國近代現代化學家的事跡也要結合相應教學內容介紹。比如侯德榜博士立志在國內發展化學工業的事跡;北京大學張青蓮教授對某些原子量的修正已獲得國際認可的事實;我國在世界上首次合成具有生命活力的結晶牛胰島素的事例;上世紀80年代我國首次合成酵母丙氨酸轉移核糖核酸的創舉等，這些事例滲透到教學中，可以增強學生的民族自豪感和自信心。并鼓勵學生為了縮短我國與發達國家在自然科學領域的差距而努力學習，甚至為之奮斗終身。

2. 有利于激發學生的學習興趣

興趣是最好的老師，是學習動機中最現實最活躍的成分。現在的高中教學功利性越來越強。為了提高升學率，學生陷入了茫茫題海之中。這樣的學習只能讓學生疲于應付毫無學習的樂趣可言。將化學史引入高中化學教學可以幫助學生對化學學習產生興趣，對化學事物的感受就會既敏銳又牢固，同時又能使中樞神經處于較強的興奮狀態，產生愉快、滿足和歡喜等情感體驗，推動他們主動地進行化學學習活動。例如在講授指示劑時可以引入波義爾的例子。他是第一個把植物浸出液作酸堿指示劑的化學家，指示劑的發明緣于贈送給波義爾的紫羅蘭不小心被鹽酸飛沫沾上而變色。這些小故事讓學生感到化學的發明來源于生活，既有趣又親切。再如，在講述苯分子的知識時可以借助于書上提到的凱庫勒發現苯分子的趣事讓學生感受到化學家在研究問題時也像我們一樣有思維定勢，他們經過不斷的努力才獲得成功的。只要我們堅持不懈也一定會取得成功。類似的例子還有門捷列夫發現元素周期表等。可見在教學中恰當地運用豐富的化學史料，無疑會激發學生學習化學的興趣，活躍其思維，調動他們學習化學的積極性和主動性。

3. 創設生動的學習情境

現代學習理論認為，學生的學習與學習情境有著密切的關系。學習情境是一種優化的特定的學習環境，利用素材創設學習情境，可以改變傳統教學由于脫離特定的學習情境與知識存在的實際背景，從而導致形式化、抽象化、簡單化以及記憶表征單一化的弊病。為學生提供真實的情境，促使學生尋求和自己生活密切相關的、感興趣的、具有智力挑戰性的學習內容和活動，促進學生深入理解知識，在情境中體驗科學家科研活動的真實過程，逐步提高學生的科學素養。通過豐富的化學史料則可以創設許多真實、生動、富有啟發性的學習情境，引出學習探究的問題。教師帶領學生自己去“發現”和“研究”問題，使學生能夠保持一種對新奇事物的興奮感，這樣，教師所教給學生的知識，就不致成為他們的一種負擔，而會“作為一種寶貴的禮物來領受”。在教學中運用歷史的方法，引導學生去追蹤化學發展的軌跡，這會使學生獲得一種對化學知識的親近感，增強他們的主動求知精神，體會化學知識的形成、發現、創造的過程。比如，講述“活潑金屬能夠跟酸起置換反應而放出氫氣”的一段內容，可以結合當初許多化學家的誤解即活潑金屬是“氫的化合物”，及他們當時為什么會有這種誤解，后來又是怎樣得到糾正的，用什么樣的實驗才能檢驗出活潑金屬究竟是化合物還是單質等等。

講授電子云的圖像，如果能夠適當聯系一下人們對原子結構探索的過程，從湯姆遜的“西瓜式”，盧瑟福的“行星式”，到玻爾的“舊量子化”的原子模型，直到玻恩運用概率分布解釋的電子云圖像，從發展的角度去闡述，就會使學生自然地認識到，每一種模型的提出，在當時看來盡管比較合理、甚至得到過公認，但隨著科學實踐的發展，有的需要補充或修正，有的則可能被推翻。這樣把知識作為歷史的產物來考察，從它的孕育、產生和發展的流動中去進行闡述，因此而認識到中學化學課本本身的編排體系，從而覺悟出化學學習的方法。這樣就會活躍學生的思維，不會覺得這部分內容枯燥無味，并啟發他們的科學探索精神，甚至可能為此而立志，為揭示微觀物質世界的奧秘而奮斗終身。同樣在講到物質結構和元素周期表的知識時，聯系元素周期表的發展過程，從段柏萊納的“三素組”到紐蘭茲的“八音律”，再到門捷列夫的元素周期表的發展經歷，從元素周期表的結構及門捷列夫的預言到大量新元素在周期表的指導下的被發現，以及元素新發現對元素周期表的驗證。這些緊扣課本內容的化學史的介紹，能極大地激發學生的學習興趣，并從中獲知科學探索過程中理論和科學實驗間的辯證關系。而高二有機化學中關于聚合反應的教學，就可以從化學史上“塑料王”的發現開始引入。1938年美國普魯姆凱特試驗室的研究人員對四氟乙烯進行試驗時的意外讓他們百思不得其解。如果讓正在學習聚合反應的學生置身于化學家普魯姆凱特的實驗室，親臨現場，產生困惑，提出種種假設，以致觸景生情，促發靈感。當他們隨著普魯姆凱特走出實驗室，路過校園的一座雕塑，無意中看到用鐵鏈做成的護欄，忽然來了靈感，難道……這時的學生會馬上會想到短鏈的分子變成長鏈分子。

通過這些問題就會使學生自然地把自己擺在化學發展的進程之中，縮短與知識間的距離，并同先輩的化學家們“一起”去主動探索。

4. 培養學生的質疑精神和創新精神

“學起于思，思源于疑。”認知心理研究表明，一切思維活動都是從問題開始。因而教學中必須重視培養學生提出和明確問題的能力。提出問題的能力的培養，一方面需要教師為學生創設激發問題的學習情境，但更重要的是培養學生科學的懷疑精神。因為只有敢于懷疑，才有可能激發認知矛盾產生，也只有產生了認知矛盾，才有可能提出和明確存在的問題，因此有人說，懷疑是探求發展真理的前提和基礎。化學史對培養學生形成科學的懷疑精神具有極其重要的作用。而懷疑精神是創新前提。培養學生的創新精神則是素質教育的核心，科學發展的歷史表明:沒有創新就沒有科學的發展。創新，科學就發展、就前進;保守，科學就倒退、就停止。這可由電離理論確立的曲折歷程來說明。

19世紀80年代，在對電解溶液的研究中，普遍流行的看法是，組成鹽的各個組分之間的組合，由于庫侖力的作用是非常牢固的;象食鹽這樣的物質在水中能夠產生游離狀態的氯和鈉，簡直是不可想象的!1883年，年僅24歲的瑞典化學家阿累尼烏斯提出了一個大膽而嶄新的電離理論，認為鹽類溶于水中就自發的大量電離成正負離子。離子帶電，而原子不帶電，因而可以看作是兩種不同的物質。同量的鹽類溶于不同量的水中，溶液越稀，則電離度越高。當時著名科學家俄國的門捷列夫、英國的阿姆斯特朗及法國的特勞貝等都不贊同。門捷列夫就認為，電離理論不過是奇談怪論，不值一提，它和“燃素說”一樣會破產的。盡管權威、學者們所維護的理論和觀點在社會上被看成金科玉律。可是勇于糾正謬誤的阿累尼烏斯卻堅持自己的觀點。不屈不撓地繼續以實驗數據和資料來充實自己的理論。最終為越來越多的科學家們所接受。這一段史料可以讓學生們在拓展視野的同時有了“不媚上、不媚書”的理念，真正體會到“盡信書不如無書”的真正含義。

恰到好處的把某些化學史實介紹給學生，可以消除“填鴨式”死灌知識的弊病，使學生從發展的高度以全面發展的視野深刻理解化學知識，把握化學發展的規律，開闊學生的視野和思路，有利于學生創造思維的養成。

在向學生介紹有關化學史實時，要向學生指出任何一個科學發現和發明，無不凝結著化學家的千辛萬苦和勞動汗水。其中包含著他們在漫長道路上遇到的無數次失敗、挫折，以及種種困難和打擊。居里夫婦從1899年到1902年底大約經過了45個月，在簡陋的實驗室里艱苦頑強地從2噸鈾礦渣中成功地提煉出0.1克氯化鐳，并測定了鐳的相對原子質量。這些歷史事實都強有力地說明，科學家們對科學的真誠熱愛，即使在極其困難的條件下也沒有動搖他們追求真理的信念，在這種信念的鼓舞下，他們勤勤懇懇地工作著，不畏艱險、頑強探索，甚至為科學獻身。這些內容能給學生以深刻的教育。

高中化學教學不僅要揭開大千世界的奧秘，繼承傳統，更要發展創新。因此，高中化學教育不僅是知識和方法的傳遞，更是心靈的喚醒。在化學教學中恰當運用化學史，可以使教學不只局限于現成知識的靜態結論，還追溯到它的來源和動態演變;不只局限于知識本身，還可以揭示出其中的科學思想和科學方法，使學生受到教益。這樣，就可以把化學邏輯的推演同人們認識化學運動的過程聯系起來，達到邏輯和歷史的辯證統一，真正揭示出化學發展的科學精髓，展示化學家的人文精神風貌。正如法國著名科學家朗之萬所說:“在科學教育中，加入歷史的觀點是有百利而無一弊的。”

綜上所述，在化學課堂教學中，進行適當的化學史教學不僅必要而且很重要。但要把握處理好課堂教學內容與化學史的有機聯系，使化學史知識不僅是課堂教學的調味劑，而且要讓化學史知識恰到好處地成為學生掌握課本內容的橋梁和扶手，并且使化學史知識成為激發學生思維的火花。在化學教學中深入挖掘教材中的化學史素材，將其滲透到教學中去，潛移默化地促進學生非智力因素的發展，對培養學生的科學精神和科學態度，使之成為真正優秀的化學人才將起到良好的促進作用。

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