周益波

（寧波市鎮海中學 浙江 寧波 315200）

讓化學史煥發出“青春活力”

周益波

（寧波市鎮海中學 浙江 寧波 315200）

化學史的學習可以激發學習的情趣，加深學生對知識的認識，讓學生親身感悟化學探究的過程，進而養成敢于思考、勤于思考的學習品性。回溯歷史，關注現實，著眼未來，中學化學必須有意、有機、有力地滲透科學人文精神的教育。要達到科學精神與人文精神的和諧統一，高中化學新課程改革應遵循的原則之一是化學、化學史和化學教育相結合的“三位一體”原則。

化學史；化學探究；人文精神

我國著名化學家傅鷹曾對化學史的重要作用概括認為：“化學給人以知識，而化學史給人以智慧。”化學史教育的內容是豐富的，它既是認識史，又是方法史，而且還是蘊含著豐富精神財富的寶庫。學習化學史可以了解化學發展的規律，了解科學思想進化的過程，其意義是多方面的。

化學史其特殊的研究視角就決定了把化學史教育融入到化學教學中有助于全面提高學生的科學素養，本文擬通過自己的教學實踐，談談化學史在化學教學中的一些思考和認識。

一、化學史教學現狀

自從有了人類，化學便與人類結下了不解之緣。化學與自然、社會、人類的關系，從來沒有像今天這樣密切，人人享受著化學的成果與恩惠。但是，人們對化學的誤解、冷淡與隔膜卻越來越重，甚至將化學與“污染”、“有害”、“危險”以及“戰爭”聯系在一起。這固然與化學產品的誤用或過度使用乃至濫用、化工生產的不當或控制不力乃至失控所產生的嚴重后果有關，但一個十分嚴重的原因是不容忽視的——即人們的科學人文精神出現某種失落。化學教學同化學史的結合，已經成為化學教育發展的一種趨向。我國現在試用的各種新教材中雖然增加了一些化學史知識，但給人的感覺是：化學史知識好像是“味精”。在實際教學中，化學史知識常常被輕描淡寫，甚至被打入“冷宮”，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。

二、化學史的功能探究

（一）智育功能

1.以史為樂，培養情趣

學習興趣是學生認識世界、獲得知識的一種意向，它對學生的學習活動起到直接的推動作用，促使學生積極克服障礙，系統地學習化學知識。學習動機是學生學好化學的一個重要因素，而進行化學史教育則是誘發學習動機的一個極好的動因。

捷克教育家夸美紐斯強調：對于“求知與求學的欲望應該采取一切可能的方法去在孩子們身上激發出來。”

下面是《硫的化學性質》教學過程中的一個片段：

教師設計了這樣一個環節：“河上姹女，靈而最神，得火則飛，不見埃塵。……將欲制之，黃芽為根。”頓時，教室一片嘩然，學生驚訝不已、納悶，不知所措，疑惑的目光直射到老師的身上。此時，教師才緩緩道來，這是東漢末年，中國煉丹術始祖的魏伯陽，在他著作里的幾句詩，“河上姹女”是指水銀，“黃芽”是指硫黃。意思是說，水銀受熱會揮發，可以用硫黃和水銀化合，得到硫化汞（丹砂），化學方程式為 Hg+S＝HgS。

以上可見，把化學史恰到好處地滲透到化學教學中，可以誘導學生化學學習的興趣，激發強烈的求知欲望，并能在史料故事的催化下，迸發學習的熱情，轉化為自主學習的動力。

而今的新課程理念背景下，學習情感的培養已被提高到一個新的高度。學習情感的內涵變得豐富，不僅指學習興趣、學習熱情、學習動機，更是指內心體驗和心靈世界的豐富。戴安邦教授曾說到，化學教學不僅是傳授知識，更要訓練思維方法，還要培養科學精神品質。而化學史蘊含著豐富的人文資源，體現了濃厚的人文色彩。將人文文化引入課堂，對于提高學生的人文素養，讓學生獲得理性的、情感的深層次發展，激發化學學習的熱情，有著不可替代的作用。

2.以史為據，深化認識

許多西方發達國家在科學教育改革中都認為：理解科學的本質是科學素養的重要組成部分。而國內的教學實際是在傳統教學模式的陰影下，很多教師擺脫不了“填鴨式”死灌知識的弊病，學生學習過程中常顯得呆板、機械，缺乏理解和內化，表現為被動地記憶化學物質的名稱、符號、化學反應方程式；痛苦地學習化學理論知識；錯誤地認為，只有反復訓練才能達到活用。但實際上這些學習方法往往事倍功半，增加學生負擔。

若能像國外的教材一樣將化學史內容穿插在化學知識中，為學生營造了一個生動、有趣，基于學生生活與社會文化的學習氛圍，必將有益于幫助學生理解化學知識的背景，加深對教材內容的理解和記憶的效果，起到事半功倍的作用。

例如，在國外的納菲爾德化學教材中，化學史的編排有如下方式：（1）給出背景知識，以化學史為背景，滲透化學知識。例如在其“化學與巖石”中“鋁怎樣來自巖石？”這一節中，教材先說明鋁是英國最早制得的純化學物質，接著介紹了17～18世紀鋁的重要的用途——做染羊毛織物的媒染劑及古代制鋁的工業過程。教材設置這種背景知識，使學生在人文情景中了解英國古代制鋁的歷史，又主動建構了鋁的化學知識。（2）創設問題情境，變抽象難懂的知識為具體的、易理解的知識。如在電池學習中，教材介紹了意大利科學家卡爾文在偶然的情況下發現死亡的青蛙在有閃電時，腿部肌肉會發生抽搐，提出疑問。接著描述了意大利科學家伏特（Volta）重復做了卡爾文的實驗，經過兩年的研究得出了新理論──當兩種不同的金屬接觸潮濕的物體并把它們連接起來時，就會產生電流，引起動物肌肉的抽搐，后來伏特于1800年發明了電池。通過創設電池是怎樣發現的問題情境，讓學生既知道了電池發明的歷史，又懂得了不易理解的抽象的知識。（3）努力創設“生活”情境，從與學生日常生活聯系較緊密的經驗出發，使學生感受化學學科用途的廣泛性。例如在介紹阿斯匹林是怎樣發現的，教材先介紹英國人愛德華（Edward Stone）首先從柳樹皮中提取出了水楊酸，由于它的酸性對口腔、胃有刺激性，后來變成了水楊酸鈉，接著霍夫曼（Felix Hofman）發現了一種簡單的方法對水楊酸的結構進行了修改，變為乙酰水楊酸鈉即阿斯匹林，它是一種有效的緩解疼痛并且沒有刺激味道的藥品。教材通過創設一個與學生聯系非常緊密的阿斯匹林是怎樣發現的問題情境，使學生在這個氛圍中輕松愉快地掌握了一些較難理解的有機化學知識。

3.以史為例，感悟探究

《普通高中化學課程標準（實驗）》倡導以科學探究為主的學習方式，重視發展學生的科學探究能力，其目的是為了全面提高學生的科學素養。即改變以往教學中學生被動學習、死記硬背、機械訓練的現狀，強調塑造“學生為主、教師為輔”的教學氛圍，激發學生自主學習的求知欲望，倡導學生主動參與、樂于探究、勤與動手，培養學生收集和處理信息的能力、獲取新知識的能力。分析和解卻問題的能力以及交流與合作的能力。

作為教師則可利用化學史料，通過精心的教學設計，還原化學家曾經的研究經歷。從原始背景的設置，問題的提出，探究的設想，實驗的論證，結果的處理，讓學生產生親臨其境的感覺，從中讓學生切身感悟到化學實驗探究在學習認識中的巨大價值，并形成科學論證的思維體系。

例如，在高二學習《苯的結構和性質》的時候，教師可以事先還原19世紀，英國科學家法拉第提取苯的故事：19世紀歐洲許多國家都使用煤氣照明，煤氣通常是壓縮在桶里貯運的，人們發現這桶里總有一種油狀液體，但長時間無人問津。英國科學家法拉第對這種液體產生了濃厚興趣，他花了整整五年時間提取了這種液體，當時法拉第把這種液體稱為“氫的重碳化合物”。直到1834年，德國科學家米希爾里希通過實驗得到與法拉第相同的液體，并將之命名為苯。之后科學家又發現了苯的相對分子質量為78，后確定苯的組成為C6H6，但化學家們為難了：苯分子碳的相對含量如此高，它的結構又是怎樣的呢？

提出問題：苯的結構應該是怎樣的？

教師建議：若當時的科學家是在座的各位，你們能否用所學的知識推測出苯分子可能的結構？

在學生熱烈討論之際，教師再引入化學史：在1858年，德國化學家凱庫勒對此產生了濃厚的興趣，花了將近十年的時間，分析了大量實驗事實之后，對苯的結構提出了兩個假設：

①苯的6個碳原子形成了環狀閉鏈，即平面六角閉鏈；

②原子之間存在著單、雙鍵交替形式。

提出問題：若在當時，如何驗證凱庫勒結構的正確性？

學生提出實驗方案，并親身驗之，發現了結果的不合理。此時再結合史料，講述凱庫勒關于“蛇形苯環”的夢幻故事，確定：苯分子的實際結構應是：六個碳連成環狀，苯分子中，既沒有單鍵，也沒有雙鍵，而是介于單鍵和雙鍵之間的一種獨特的鍵。后人為了紀念凱庫勒在苯結構探究中的巨大貢獻，至今一直沿用了他的結構式。

通過這樣的故事，學生不僅理解了苯的抽象結構，也深刻感悟到苯分子結構的發現并不是偶然的，而是科學家們敢于質疑，敢于思考，敢于實驗，敢于探究的必然結果，這使學生對化學實驗探究的內涵產生了深刻的理解。

4.以史為鏡，敢于思考

氬在化學史上被人稱為“第三位小數”上的發現，便是一個絕好的事例。早在1785年，卡文迪許在測定空氣組成時，除去空氣中的O2、N2等已知氣體后，發現最后總是留下一個體積不足總體積1/200的小氣泡。 1892年，英國化學家雷利用兩種不同的方法測定氮氣的密度，結果發現從空氣得到的氮氣密度為1.2572g/L，而從氨分解得到的氮氣的密度為 1.2508g/L，兩者相差0.0064g/L。可貴的是雷利沒有忽視這一差異，他不認為這是實驗本身的誤差加以修正，而是在《自然》雜志上公開征求答案，引起了他的朋友拉姆塞的注意并開始一起研究這個問題，經反復實驗，他們終于發現了化學性質極不活潑的惰性氣體——氬。

我們今天利用氬元素發現史，正是被雷利這種嚴謹認真、一絲不茍、敢于否定的科學精神所征服。而現在的中學生們在學習和考試中暴露出的一個重大問題就是馬馬虎虎，缺乏的就是這種科學態度。

俗語有言：學起于思，思源于疑。認知心理學同樣表明，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。而化學史本身就是一個反思、懷疑、批判、求真、求美、求新的一部發展史。從中國煉丹術到歐洲煉金術，從建立波義爾化學元素概念到拉瓦錫氧化學說，質疑激發認知矛盾產生，創造新理論。這都是讓學生體悟質疑批判精神的生動素材，所以說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。

當然思考能力的培養，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。懷疑就是探求發展真理的前提和基礎。只有在懷疑中學會思考，才能提高學生對科學研究過程的認識，從而有利于學生養成嚴謹認真的科學態度，為今后的學習和工作打下良好的基礎。

（二）人文功能

1.合理運用化學史，培養學生人文精神

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，展示化學家的人文精神風貌。 例如講授電子云的圖像，我就把人們對原子結構探索的過程，從湯姆遜的“棗糕式”，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講給學生，從變化和發展的角度去闡述，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，就會活躍學生的思想，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。

2.恰當運用化學史，幫助學生完善人格

愛因斯坦在居里夫人悼念會上曾做過一篇演講——《悼念瑪麗·居里》，他這樣評述居里夫人：“我幸運地同居里夫人有二十年崇高而真摯的友誼。我對她的人格的偉大愈來愈感到欽佩。她的堅強，她的意志的純潔，她的律己之嚴，她的客觀，她的公正不阿的判斷——所有這些都難得地集中在一個人的身上。她在任何時候都意識到自己是社會的公仆，她的極端的謙虛，永遠不給自滿留下任何余地。由于社會的嚴酷和不平等，她的心情總是抑郁的。這就使得她具有那樣嚴肅的外貌，很容易使那些不接近她的人發生誤解——這是一種無法用任何藝術氣質來解脫的少見的嚴肅性。一旦她認識到某一條道路是正確的，她就毫不妥協地并且極端頑強地堅持走下去。她一生中最偉大的科學功績——證明放射性元素的存在并把它們分離出來——所以能取得，不僅是靠著大膽的直覺，而且也靠著難以想象的極端困難情況下工作的熱忱和頑強，這樣的困難，在實驗科學的歷史中是罕見的。居里夫人的品德力量和熱忱，哪怕只要有一小部分存在于歐洲的知識分子中間，歐洲就會面臨一個比較光明的未來。”我們在講到物質結構的時候，一定要向學生介紹居里夫人（雖然教材上連她的名字都沒有提到），介紹她嚴謹求實的科學態度，高尚無私的人格，在困難、危險面前毫無畏懼的勇敢的科學精神，她非常樸實而著名的一句話：鐳不應當成為任何人發財致富的工具，它屬于整個世界。這樣一位偉大的、杰出的女性，不介紹給學生是非常遺憾的。科學家的人格魅力對學生的影響是潛移默化、不可估量的。有很多杰出的科學家，就是在前輩科學家科學精神的感召下，走上了科學之路。

3.適時運用化學史，增強學生社會責任

在化學教學中，通過化學史加強化學與社會、化學與人的關系的教學，使學生了解化學與現代社會的關系和影響。教學中，結合教學內容適時穿插和滲透一些現代社會面臨的、急需解決的重大問題，如淡水資源的危機、主要能源（煤和石油）的危機、環境污染（臭氧層破壞、溫室效應、酸雨等）。如在教學“NO和NO2是污染大氣的重要污染物”時，我就介紹這些氮氧化合物受日光紫外線的照射后，發生一系列光化學反應，形成光化學煙霧污染事件。如1943年9月，發生在美國的“洛杉磯煙霧”就是光化學污染的典型事件。學到SO2、SO3的性質時，告訴學生硫氧化合物會污染環境，嚴重危害人們的健康。如1952年12月發生在英國的震驚世界的“倫敦煙霧”事件就屬此例。再如由CO2等引起的“溫室效應”，氯氟烴引起的臭氧層破壞，塑料形成的 “白色污染”等等。以此培養學生形成三個觀念：愛護淡水資源節約用水的觀念；防止污染，保護良好生態環境的觀念；節約能源，合理利用現有能源的觀念。強化兩個現代意識：科技意識和減災意識。

4.適宜運用化學史，培養學生憂患意識

化學史研究何以能夠具有激發愛國主義的功能？愛國主義通常是在國家落后、國力不振、國運危難之際的一種特別強烈的時代要求。20世紀的中國基本上是一個經濟上落后的發展中國家。與先進的發達國家相比，我們在許多方面是不行的。但是，如果能夠有證據表明我們的祖先在許多可比的方面曾經領先于世界，那就可以激發一些民族自豪感，抵銷一些消極悲觀的情緒。為了可比，就必須立足于現代化學。所以，愛國主義的化學史通常立足于現代化學的框架，在中國古代的典籍里尋找相應的資料，以證明中國在該方面是曾經領先的。李約瑟的工作使西方人了解了中國人的諸多“領先”，因此他一直受到中國人民的歡迎，被稱為“中國人民的老朋友”。

但是完全服務于“愛國主義”的邏輯，化學史有可能受到歪曲，歷史上的有些成就有可能被片面的拔高。再說，這種“領先”的邏輯如果走過了頭，反倒會令國人產生洋洋自得的感覺，而意識不到眼下的落后，起不到“知恥而后勇”的激勵作用。

當然，化學家在發明創造的同時，也創造著美。如凱庫勒關于苯分子結構的美妙構思；電鍍工業在發展過程制造出精美別致的工藝品，不僅美化了人民生活，給人們帶來了美的享受，更重要的是化學家在創造美的過程中所表現出來的鑒賞美、創造美的能力，對啟迪學生形成鑒賞美、創造美的能力也具有十分重要的示范作用。

三、化學史教學中的反思

羅馬作家西塞羅說：“一個人不了解他出生之前的事情，那他始終只是一個孩子。”歷史意識是一個人乃至一個民族成熟的標志。弗蘭西斯·培根說：“讀史使人明智。”因為歷史感之中包含著一種清醒的判斷能力，即根據背景和情境來對事物進行判定的能力，而避免失之片面和武斷。但凡事都要注意一個“度”，過分重視化學史的青春活力，重視挖掘化學史的內涵，會讓人有本末倒置、主次不分的感覺。

如果在化學教學的過程中，恰當運用化學史教育，以化學家團結合作、互相尊重、樂觀向上的情緒來影響、感染學生；以鮮活的化學史知識調動學生的學習興趣，培養學生的情操；以客觀的探究事實激發學生敢于并樂于提出和探究問題，這無疑在高中化學的新課改中又增添了濃厚的一筆。

［1］林敏，陳妮娜.論化學史的教育價值［J］.內蒙古電大學刊，2007，（2）

［2］周青，楊文永.融人文教育于科學教材之中──兼評英國納菲爾德綜合理科教材［J］.中學化學教學參考，2003，（8－9）

［3］龐正龍.化學教育中滲透化學史教育的研究［D］.華中師范大學教育碩士論文，2007.5

［4］孫建新.談高中新課程化學史滲透教學的策略［J］.化學教育，2007，（2）

［5］宋付州.化學史教育在化學教學中的應用研究［D］.山東師范大學教育碩士論文，2003.10

［6］吳國盛.什么是科學史.2003年9月在北京大學的講演稿

1008-0546（2011）07-0008-04

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.07.003