讓化學史煥發(fā)出“青春活力”

周益波

（寧波市鎮(zhèn)海中學 浙江 寧波 315200）

讓化學史煥發(fā)出“青春活力”

周益波

（寧波市鎮(zhèn)海中學 浙江 寧波 315200）

化學史的學習可以激發(fā)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(yǎng)成敢于思考、勤于思考的學習品性。回溯歷史，關(guān)注現(xiàn)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(tǒng)一，高中化學新課程改革應(yīng)遵循的原則之一是化學、化學史和化學教育相結(jié)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(nèi)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(fā)展的規(guī)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(yǎng)，本文擬通過自己的教學實踐，談?wù)劵瘜W史在化學教學中的一些思考和認識。

一、化學史教學現(xiàn)狀

自從有了人類，化學便與人類結(jié)下了不解之緣。化學與自然、社會、人類的關(guān)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(zhàn)爭”聯(lián)系在一起。這固然與化學產(chǎn)品的誤用或過度使用乃至濫用、化工生產(chǎn)的不當或控制不力乃至失控所產(chǎn)生的嚴重后果有關(guān)，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(xiàn)某種失落。化學教學同化學史的結(jié)合，已經(jīng)成為化學教育發(fā)展的一種趨向。我國現(xiàn)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(yīng)有的價值與功能沒能充分發(fā)揮。如何以化學知識為載體，去挖掘知識的內(nèi)涵，體現(xiàn)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(gòu)建符合中學化學教育目的和任務(wù)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(zhàn)。

二、化學史的功能探究

（一）智育功能

1.以史為樂，培養(yǎng)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(tǒng)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(fā)學習動機的一個極好的動因。

捷克教育家夸美紐斯強調(diào)：對于“求知與求學的欲望應(yīng)該采取一切可能的方法去在孩子們身上激發(fā)出來?！?/p>

下面是《硫的化學性質(zhì)》教學過程中的一個片段：

教師設(shè)計了這樣一個環(huán)節(jié)：“河上姹女，靈而最神，得火則飛，不見埃塵?！瓕⒂浦?，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(shù)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(fā)，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(fā)強烈的求知欲望，并能在史料故事的催化下，迸發(fā)學習的熱情，轉(zhuǎn)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(yǎng)已被提高到一個新的高度。學習情感的內(nèi)涵變得豐富，不僅指學習興趣、學習熱情、學習動機，更是指內(nèi)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(yǎng)科學精神品質(zhì)。而化學史蘊含著豐富的人文資源，體現(xiàn)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(yǎng)，讓學生獲得理性的、情感的深層次發(fā)展，激發(fā)化學學習的熱情，有著不可替代的作用。

2.以史為據(jù)，深化認識

許多西方發(fā)達國家在科學教育改革中都認為：理解科學的本質(zhì)是科學素養(yǎng)的重要組成部分。而國內(nèi)的教學實際是在傳統(tǒng)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(nèi)化，表現(xiàn)為被動地記憶化學物質(zhì)的名稱、符號、化學反應(yīng)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(nèi)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(nèi)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(jié)中，教材先說明鋁是英國最早制得的純化學物質(zhì)，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(yè)過程。教材設(shè)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(gòu)了鋁的化學知識。（2）創(chuàng)設(shè)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(fā)現(xiàn)死亡的青蛙在有閃電時，腿部肌肉會發(fā)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(jīng)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(chǎn)生電流，引起動物肌肉的抽搐，后來伏特于1800年發(fā)明了電池。通過創(chuàng)設(shè)電池是怎樣發(fā)現(xiàn)的問題情境，讓學生既知道了電池發(fā)明的歷史，又懂得了不易理解的抽象的知識。（3）努力創(chuàng)設(shè)“生活”情境，從與學生日常生活聯(lián)系較緊密的經(jīng)驗出發(fā)，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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了一種簡單的方法對水楊酸的結(jié)構(gòu)進行了修改，變?yōu)橐阴Ｋ畻钏徕c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(chuàng)設(shè)一個與學生聯(lián)系非常緊密的阿斯匹林是怎樣發(fā)現(xiàn)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(fā)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(yǎng)。即改變以往教學中學生被動學習、死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀，強調(diào)塑造“學生為主、教師為輔”的教學氛圍，激發(fā)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(yǎng)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(shè)計，還原化學家曾經(jīng)的研究經(jīng)歷。從原始背景的設(shè)置，問題的提出，探究的設(shè)想，實驗的論證，結(jié)果的處理，讓學生產(chǎn)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(jié)構(gòu)和性質(zhì)》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(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)了苯的相對分子質(zhì)量為78，后確定苯的組成為C6H6，但化學家們?yōu)殡y了：苯分子碳的相對含量如此高，它的結(jié)構(gòu)又是怎樣的呢？

提出問題：苯的結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jié)構(gòu)？

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(chǎn)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(jié)構(gòu)提出了兩個假設(shè)：

①苯的6個碳原子形成了環(huán)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(jié)構(gòu)的正確性？

學生提出實驗方案，并親身驗之，發(fā)現(xiàn)了結(jié)果的不合理。此時再結(jié)合史料，講述凱庫勒關(guān)于“蛇形苯環(huán)”的夢幻故事，確定：苯分子的實際結(jié)構(gòu)應(yīng)是：六個碳連成環(huán)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(jié)構(gòu)探究中的巨大貢獻，至今一直沿用了他的結(jié)構(gòu)式。

通過這樣的故事，學生不僅理解了苯的抽象結(jié)構(gòu)，也深刻感悟到苯分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)并不是偶然的，而是科學家們敢于質(zhì)疑，敢于思考，敢于實驗，敢于探究的必然結(jié)果，這使學生對化學實驗探究的內(nèi)涵產(chǎn)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(shù)”上的發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)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(jié)果發(fā)現(xiàn)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(jīng)反復實驗，他們終于發(fā)現(xiàn)了化學性質(zhì)極不活潑的惰性氣體——氬。

我們今天利用氬元素發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(tài)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(yǎng)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(fā)展史。從中國煉丹術(shù)到歐洲煉金術(shù)，從建立波義爾化學元素概念到拉瓦錫氧化學說，質(zhì)疑激發(fā)認知矛盾產(chǎn)生，創(chuàng)造新理論。這都是讓學生體悟質(zhì)疑批判精神的生動素材，所以說化學史對培養(yǎng)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(yǎng)，一方面需要教師為學生創(chuàng)設(shè)激發(fā)問題的學習情境，但更重要的是培養(yǎng)學生科學的懷疑精神。因為只有敢于懷疑，才有可能激發(fā)認知矛盾產(chǎn)生，也只有產(chǎn)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(fā)展真理的前提和基礎(chǔ)。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(yǎng)成嚴謹認真的科學態(tài)度，為今后的學習和工作打下良好的基礎(chǔ)。

（二）人文功能

1.合理運用化學史，培養(yǎng)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(xiàn)成知識的靜態(tài)結(jié)論，還可以追溯到它的來源和動態(tài)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(lián)系起來，達到邏輯和歷史的辯證統(tǒng)一，真正揭示出化學發(fā)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(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)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(chǎn)物來考察，從它的孕育、產(chǎn)生和發(fā)展的流動中去進行闡述，就會活躍學生的思想，啟發(fā)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(zhì)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(fā)生誤解——這是一種無法用任何藝術(shù)氣質(zhì)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(xié)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?！蔽覀冊谥v到物質(zhì)結(jié)構(gòu)的時候，一定要向?qū)W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(tài)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(yīng)當成為任何人發(fā)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?？茖W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(guān)系的教學，使學生了解化學與現(xiàn)代社會的關(guān)系和影響。教學中，結(jié)合教學內(nèi)容適時穿插和滲透一些現(xiàn)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(huán)境污染（臭氧層破壞、溫室效應(yīng)、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(fā)生一系列光化學反應(yīng)，形成光化學煙霧污染事件。如1943年9月，發(fā)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(zhì)時，告訴學生硫氧化合物會污染環(huán)境，嚴重危害人們的健康。如1952年12月發(fā)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(yīng)”，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(yǎng)學生形成三個觀念：愛護淡水資源節(jié)約用水的觀念；防止污染，保護良好生態(tài)環(huán)境的觀念；節(jié)約能源，合理利用現(xiàn)有能源的觀念。強化兩個現(xiàn)代意識：科技意識和減災(zāi)意識。

4.適宜運用化學史，培養(yǎng)學生憂患意識

化學史研究何以能夠具有激發(fā)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(jīng)濟上落后的發(fā)展中國家。與先進的發(fā)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(jù)表明我們的祖先在許多可比的方面曾經(jīng)領(lǐng)先于世界，那就可以激發(fā)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(xiàn)代化學。所以，愛國主義的化學史通常立足于現(xiàn)代化學的框架，在中國古代的典籍里尋找相應(yīng)的資料，以證明中國在該方面是曾經(jīng)領(lǐng)先的。李約瑟的工作使西方人了解了中國人的諸多“領(lǐng)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(wù)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(lǐng)先”的邏輯如果走過了頭，反倒會令國人產(chǎn)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(fā)明創(chuàng)造的同時，也創(chuàng)造著美。如凱庫勒關(guān)于苯分子結(jié)構(gòu)的美妙構(gòu)思；電鍍工業(yè)在發(fā)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(chuàng)造美的過程中所表現(xiàn)出來的鑒賞美、創(chuàng)造美的能力，對啟迪學生形成鑒賞美、創(chuàng)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(jù)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(nèi)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(jié)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(diào)動學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的情操；以客觀的探究事實激發(fā)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。

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