化學史在培養師范生科學素養中的作用探討

張菊芳 （大同大學大同師范分校，山西 大同037039）

化學史是人類在長期的社會實踐活動中關于化學知識的系統、歷史的描述。化學史是科學史的一部分，包括化學發展史、化學社會史和化學思想史3個方面的內容。化學史既如實地記錄了化學學科發展過程中的重要事件，又真實地展現了化學家揭示化學現象背后隱藏的規律時所付出的努力、艱辛甚至是巨大的代價，同時也記錄了化學家們作出科學研究成果時所采用的科學方法所秉承的科學精神和嚴謹態度［1］。在化學教材中，與教學內容有關的化學史資料十分豐富。化學教師只要細心挖掘教材，關注化學史內容并恰當地運用在教學中，則能很好地培養師范生的科學素養，從而取得較好的教學效果。下面，筆者對運用化學史培養師范生科學素養進行了探討。

1 激發學生的求知欲，促使學生勤于思考

科學家們在研究化學規律的過程中常常會發生一些有趣的故事，為此教師應通過各種渠道收集關于科學家的趣聞軼事，并在課堂上結合教材適當地加以運用，可以激發學生的學習興趣，由此加強對相關知識的理解和記憶。例如，在講解有機物 “苯”的結構式 （也叫凱庫勒式）時，可講述德國科學家凱庫勒發現苯的環狀結構的過程：他在提出苯的多種開鏈式結構卻發現與大量實驗事實不相符之后，一直在苦思冥想。1865年的一天夜晚，他在書房打起瞌睡，眼前又出現了旋轉不停的碳原子。碳原子的長鏈像蛇一樣盤繞卷曲，忽見一條蛇咬住了自己的尾巴并旋轉不停。他像觸電般猛然驚醒，聯想到了苯分子的結構可能是一個環狀，于是他提出環狀結構的假說并進行驗證，發現試驗結果與其假說十分相符。當學生興趣正濃時，教師應乘機強調：凱庫勒之所以能夠 “夜有所夢”，主要原因是他的 “日有所思”，他的成功源于對苯分子結構鍥而不舍的追求，這樣可以激勵學生像科學家一樣在學習中勤于思考，從而取得良好的學習效果。

2 促使學生掌握科學的學習方法

化學史是一部化學科學研究方法和化學智慧的歷史，通過化學史教育不僅可以使學生學到相應知識，而且可以使學生了解到一定的科學研究方法［2］。化學史中涉及化學家運用科學研究方法的事例很多。例如，在講解 《物質結構與性質》中 “元素第一電離能周期性變化”的內容時，可以適時地插入人類合成第一種稀有氣體化合物XePt F6的事例。1960年，英國化學家巴特列特根據Xe和O2的第一電離能幾乎相等、O2和Xe的半徑大致相等，且O2和Pt F6能化合生成化合物 ［O2］＋［Pt F6］－的情況，運用類比的方法進行推理，認為既然Xe具有類似于O2的性質，其也應能被Pt F6氧化。于是巴特列特仿照合成O2PtF6的實驗方法，將PtF6的蒸氣與等摩爾的Xe混合，在室溫下制得了一種橙黃色固體XePtF6。因此，巴特列特通過科學類比法得到了第一種稀有氣體的真實化合物，推翻了惰性氣體不能生成化合物的觀點。又如門捷列夫在1869年運用對比、歸納與演繹的方法把當時已經發現的63種元素進行分類列表，制得了化學史上第一張元素周期表，而且他還大膽預言了11種當時尚未被發現的元素，并為它們留下了位置，后經證實其預言完全準確。類似于這樣運用科學方法進行研究的事例很多，在教學中教師適時地穿插在相應的教學中，可以向學生展現化學家們探索知識的過程，從而使學生了解科學家在探索科學規律時所采用的科學研究方法，進而運用在學習過程中。

3 培養學生嚴謹的學習態度和鍥而不舍追求真理的精神

化學史上每一項重大理論都是經過了科學家們反復地爭論、驗證后才建立起來的。科學家們鍥而不舍追求真理的精神，可以讓學生切實感受到 “真理貴在堅持”的道理。例如 “燃燒的氧化學說”的建立就是一個典型實例。瑞典化學家舍勒、英國化學家普利斯特里都曾發現并制得了氧氣，也對其性質進行了初步研究，但由于受 “燃素說”思想的影響，因而未能提出 “氧氣”這個概念。法國化學家拉瓦錫從1772年9月開始研究燃燒現象，他敢于質疑 “燃素說”，正確地使用定量分析實驗的研究方法，通過分解氧化汞后得到了普利斯特里和舍勒所描述的助燃性氣體，并于1777年正式把這種能助燃的氣體命名為氧，首創了 “燃燒的氧化學說”，從而徹底地推翻了 “燃素說”，并使化學蓬勃地發展起來。再例如，1892年英國物理學家雷利發現用氨氣分解得到的氮氣密度為1．2508g／L，比從空氣中分離出來的氮氣的密度1．2572g／L小了一丁點兒，但他沒放過這微小的差別，通過與化學家拉姆塞合作，終于發現了惰性氣體家族中的第2種元素氬。因此，教師有針對性地進行相關化學史的教育，可以培養學生嚴謹的學習態度和鍥而不舍追求真理的精神。

4 培養學生團隊合作的精神

師范生將來會從事教育事業，需要具有團隊合作的意識和能力。因此，在教學過程中，可以運用科學家通過團隊協作而取得重大研究成果的事例來鼓勵學生樹立合作學習的思想。例如C60這種新單質，就是由英國化學教授克羅托、美國化學教授斯莫利和柯爾3人合作研究后于1985年發現的，還有雷利與拉姆塞合作發現了惰性氣體家族，從而完善了元素周期表等［3］。此外，縱觀諾貝爾化學獎得獎情況，許多項目往往是多位科學家通力合作后完成的。通過上述事例的說明，讓學生深刻理解團隊合作在科學研究中的重要性，同時要求他們在平時的學習中應相互交流、討論，集思廣益，這樣既能取得更好的學習效果，又能培養學生的團隊協作的能力。

5 培養學生的科學價值觀

科學價值觀就是用科學的世界觀和方法論來看待相關事物。在化學發展史過程中，由于受主客觀因素的影響，正確與錯誤、成功與失敗總是交織在一起，這樣的例子不勝枚舉。因此，在教學過程中，應充分利用化學史資料來培養學生的科學價值觀。如德國化學家弗里茨·哈伯既是工業合成氨的創始人，又是化學毒氣的制造人。在第一次世界大戰中，他為德國制造了不少氮化合物以生產炸藥，還使得氯氣這種化學毒氣首次登上了戰爭舞臺，給人類造成了巨大危害。但是后來哈伯深刻地反省了自己的錯誤，而且把全部精力都放在了科學研究之中。科學界也并未因此埋沒哈伯，在1918年把間斷了兩年的諾貝爾化學獎授予了哈伯［4］。通過運用上述典型事例，可以讓學生認識到化學技術是一把 “雙刃劍”，同時激勵學生尊重科學、堅持真理并敢于修正錯誤，在學習和今后的工作中崇尚真、善、美的科學精神，并運用所學知識造福人類。

［1］白建娥 ．淺談化學史故事在新課程教學中的價值 ［J］．中學化學教學參考，2011，39（1）：41－44．

［2］王洪福，蘇智先，張素蘭，等 ．化學史中科學精神和創新思維的探究 ［J］．綿陽師范學院學報，2008，26（11）：141－143．

［3］王春霞 ．在高中化學教學中培養學生的科學素養的研究 ［D］．石家莊：河北師范大學，2005．

［4］蘇香妹 ．化學史教學對達成三維目標的有效作用 ［J］．中學化學教學參考，2012，40（9）：67－68．