高中化學課堂中通過化學史創設教學情境的研究

徐創新　楊健

摘要：文章從提高學生學習化學的興趣、增進學生對化學知識的理解、提高學生對化學學科的認識、增進學生對科學本質的理解等方面對化學史在高中化學教學中的價值進行了探討，并從化學教學實踐出發，提出了實現化學史教學價值的途徑。

關鍵詞：化學史；教學情境；化學興趣；知識理解；科學本質

文章編號：1008-0546（2014）05-0037-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.013

科學史是化學學科形成、發展及其演變規律的反映。科學史所蘊含的教學價值已為廣大化學教育及教學工作者所認可，在化學教學中，很多教師也會有意識地介紹些科學史。那么，在高中化學教學中，科學史的應用可以從哪些方面彰顯其價值呢？實現這些價值的途徑有哪些呢？本文就這兩個問題進行一些探討，供化學教學工作者參考。

一、運用科學史提高學生化學學習的興趣

高中化學相對初中所涉及的化學知識而言，其系統性、理論性更強，所涉及范圍更廣。因此，有些學生一進入高中學習，就感覺化學是一塊難啃的“硬骨頭”，直接導致他們學習興趣不高，兩極分化明顯。在化學課堂上介紹點科學史，可以很好地提高學生的學習興趣，因為大部分學生對“過去的事兒”有一種天然的興趣。在實際教學中，我們可以通過以下兩條途徑來引入科學史知識。

1. 介紹科學家生平及研究成果

化學學科發展的歷史，就是由化學家們所導演的一部歷史。化學學科從建立到發展，直至成為一門相對成熟完善的科學，到處都閃現著科學家們的身影。因此，在化學課程中，有關科學家的故事隨處可見，只要教師愿意挖掘和利用，教師在課堂中可以根據教學情況、學生狀態隨時介紹科學家生平或者他們的研究成果，這種形式花費時間雖然不多，但往往可以起到事半功倍的效果。科學家生平及研究成果的介紹一般可以采用兩種形式：一種是以科學家為中心，集中介紹某位科學家的生平及其研究成果，這樣可以比較全面地了解這位科學家。如，波義耳、拉瓦錫、道爾頓、貝采尼烏斯、李比希等，這些科學家對化學的發展起到了非常重要的作用，教師有責任讓學生了解這些科學家，以增進學生對化學學習的興趣。另一種形式是以某知識點為線索，通過介紹與某知識點的發現相關科學家的生平與研究成果，學生可以了解到不同科學家對同一知識有不同的觀點甚至爭論，通過了解科學的內部運行機制，以調動學生的學習積極性。

2. 介紹科學史圖片

在吳守玉、高興華等科學史專家編寫的《科學史圖冊》中，我國科學史界老前輩袁翰青教授作序說：“圖片是教學與化學史研究的重要工具之一。對于化學史來說，歷史上有關的圖片所起的直觀輔助作用更為重要。通過具體形象的畫面，它使讀者能了解化學發展歷史的概況，在教學中有利于增強學生的感性認識，激發學習的興趣，培養他們科學的思維方法和鉆研精神。”從這段話可以看出，介紹科學史圖片可以提高學生學習化學的興趣。在現行蘇教版教材《化學1》和《化學2》中，由于篇幅限制，所選取科學史圖片數量極為有限，僅包含六幅圖片，而且只涉及人物頭像和結構模型兩種類型。吳守玉、高興華等編寫的《科學史圖冊》包含了344張國內外科學史圖片，涉及類型廣泛，包含了人物頭像、實物、實驗室場景、科學家工作或生活圖片、實驗儀器、科學家手稿或日記等等。在實際教學中，從中選擇一些與教學相切合的圖片給學生介紹，可以很好地提高他們學習的積極性。例如，我在講鈉的工業制備的時候，總會提及鈉的第一個獲得者戴維的弟弟曾記述的一段話“（戴維）看到從鉀堿的外殼里面，爆出的小鉀珠同空氣一經接觸立即著火時，抑制不住自己的高興，在屋里狂喜地跳起來，經過若干時間以后，他才能安靜下來繼續做實驗”，通過這種科學史日記的介紹，我們仿佛也進入到科學家當時的實驗場景中，與科學家共同體驗科學所帶來的那種無以言表的精神享受。又如，在學習元素周期律時，我會把門捷列夫的元素周期表親筆稿（1869年2月17日）圖片展示出來，讓學生仔細觀察圖片，由學生自己去發現科學家的偉大之處以及還存在的不足，讓學生自己體驗科學發現的歷程，提高學習的興趣。

二、運用科學史增進學生對化學知識的理解

教材上的知識點往往以靜態的形式出現，雖然有些教材在設計上也會通過探究的形式讓師生共同去探尋結論，但由于教學觀念和時間等因素的限制，教師往往會將探究過程簡化甚至直接將結論呈現出來，然后通過做題來加以理解。這種方式操作雖然簡單，但效果不盡人意。在教學實踐中，我們運用科學史，通過還原歷史上的爭論以及揭示知識的歷史發展這兩種方式進行知識教學，取得了較好的效果。

1. 還原歷史上的科學爭論

科學爭論（或科學爭議），指的是科學家們在進行科學研究過程中，由于各種主觀或客觀原因形成不同立場，從而引起的一種公開持久的討論。因此，在科學爭論中，總包含著兩派觀點，其中有相對正確的理論，也有錯誤的理論。科學史教學一般只是講述那些正確的理論的發展過程，而對那些被證實為錯誤的理論往往視而不見。實際上，在教學實踐中，適當地引入一些爭論，可以增進學生對化學知識的理解。如“電離”概念的教學，教材中給出的概念為“電解質溶于水或者受熱熔化時離解成自由移動離子的過程”，雖然概念中已經明確指出電解質離解成自由移動的離子的條件為溶于水或受熱熔化，但仍有不少學生認為電解質要離解為自由移動的離子是需要通電的，而且學生之前一般都了解過電解質溶液導電性實驗，更是加深了學生的這種錯誤觀念。而如果在教學中引入科學史上有關“電離概念”的科學爭論，會起到比較好的教學效果，增進學生對概念的理解。1834年，英國化學家、物理學家法拉第發表了《關于電的實驗研究》的論說，明確提出在電解時，電解質組分需要電流才能使它們在溶液中離解。這個觀點得到了當時化學家一致認可。可在1884-1887年間，瑞典化學家阿侖尼烏斯連續發表論說，提出酸、堿、鹽溶于水時會自動離解為離子。這直接就否認了電解質離解過程中電流的作用。這種觀點遭到了當時化學界的強烈反對，他的老師克萊夫教授也提出了質疑，創建化學元素周期表的門捷列夫甚至說“電離學說不過是一種奇談怪論，不值一提”。但阿侖尼烏斯的電離學說最終被科學實踐所證實，他也因此獲得了1903年諾貝爾化學獎。通過這種科學爭論的介紹，學生對“電離”概念獲得了比較深的理解。

2. 揭示化學知識的歷史形成與發展

化學教材上那些以“靜態”形式呈現的科學知識，都有其產生的歷史背景和歷史過程。在它們產生過程中，包含著極其豐富的內容，既有它們產生的曲折經過，也有正確與錯誤的矛盾斗爭，更有科學家的思想光輝閃爍其中。這些是“動態”的。在化學教學過程中，如果將“動”與“靜”密切結合，學生所獲得的知識便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有來龍去脈、有變化發展的生動的東西，這有助于學生深刻地理解和牢固地記憶。如，氧化還原概念、“氯氣”名稱的由來、溴的發現、氨的合成、苯的組成與結構等等，都可以運用科學史的形式來促進學生對知識的理解。表1以苯的組成與結構為例，通過科學史教學，以促進學生對苯的存在、組成與結構的理解。

三、運用科學史反思教學增進學生對化學學科的理解，體驗科學本質

普通高中《化學課程標準》（實驗）在課程性質中明確提出：高中化學課程應有利于學生體驗科學探究的過程，學習科學探究的基本方法，加深對科學本質的認識。我國學者梁永平教授等人認為當代科學本質觀包括以下幾個方面：科學知識是暫定性的；科學知識是以實驗為基礎的；科學知識是負載理論的；科學知識部分依賴于想象和創造；科學知識是植根于社會和文化背景中的；觀察和推理之間是有區別的；科學理論和科學定律也是有區別的。國內外眾多有關科學本質的研究表明：教師在教學中運用科學史并對相關科學史實通過問題形式進行反思（即科學史反思教學），這種教學方式能有效地增進學生對科學本質的認識。在實際教學中，我們可以運用分散式科學史反思教學和專題式科學史反思教學兩種方式來提高學生對化學學科的理解，體驗科學本質。

1. 分散式科學史反思教學

分散式科學史反思教學是指課堂教學中，結合化學基礎知識，適當、靈活地穿插引進相關科學史實，并對關鍵科學史實通過問題的形式讓學生進行討論反思，以促進學生對科學本質的理解。這種形式適合于將內容短小精練的科學史料融入到課堂教學中，花費時間不長，但在課堂中運用靈活、方便，可以經常性地進行科學本質觀的教學。表2中列舉了幾個運用分散式科學史反思教學促進學生理解科學本質的例子。

2. 專題式科學史反思教學

專題式科學史反思教學是指以專題的形式介紹科學史，通過多個問題的設計引起學生對科學史實的反思。這種形式要求科學史實在內容上較為完整、系統，通過專題的形式介紹，可以較全面地讓學生了解科學本質相關內容。這樣的史料包括對化學家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介紹和評價、化學定律和理論的發現與發展等。如，酸堿理論的演變、氧化學說的提出、元素周期律的發現、原子結構理論的建立等都可采用這種教學形式。表3以“原子結構理論”為例來說明專題式科學史反思教學對學生科學本質觀的促進作用。

參考文獻

[1] 吳守玉，高興華等. 科學史圖冊[M]. 北京：高等教育出版社，1993

[2] 史紅霞，梁永平. 科學史教學中科學本質觀培養研究[J]. 化學教育，2008，（5）

[3] 徐創新，鄧小麗. 試論“中學生理解科學探究"評價指標體系的構建[J]. 化學教育，2009，（1）

[4] 化學思想組編寫組. 化學思想史[M]. 長沙：湖南教育出版社，1985

[5] 凌永樂編著. 化學概念與理論的發現[M]. 北京：科學教育出版社，2001

[6] 王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書《化學1》[M]. 南京：江蘇教育出版社，2007

[7] 王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書·化學2[M]. 南京：江蘇教育出版社，2007

2. 揭示化學知識的歷史形成與發展

化學教材上那些以“靜態”形式呈現的科學知識，都有其產生的歷史背景和歷史過程。在它們產生過程中，包含著極其豐富的內容，既有它們產生的曲折經過，也有正確與錯誤的矛盾斗爭，更有科學家的思想光輝閃爍其中。這些是“動態”的。在化學教學過程中，如果將“動”與“靜”密切結合，學生所獲得的知識便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有來龍去脈、有變化發展的生動的東西，這有助于學生深刻地理解和牢固地記憶。如，氧化還原概念、“氯氣”名稱的由來、溴的發現、氨的合成、苯的組成與結構等等，都可以運用科學史的形式來促進學生對知識的理解。表1以苯的組成與結構為例，通過科學史教學，以促進學生對苯的存在、組成與結構的理解。

三、運用科學史反思教學增進學生對化學學科的理解，體驗科學本質

普通高中《化學課程標準》（實驗）在課程性質中明確提出：高中化學課程應有利于學生體驗科學探究的過程，學習科學探究的基本方法，加深對科學本質的認識。我國學者梁永平教授等人認為當代科學本質觀包括以下幾個方面：科學知識是暫定性的；科學知識是以實驗為基礎的；科學知識是負載理論的；科學知識部分依賴于想象和創造；科學知識是植根于社會和文化背景中的；觀察和推理之間是有區別的；科學理論和科學定律也是有區別的。國內外眾多有關科學本質的研究表明：教師在教學中運用科學史并對相關科學史實通過問題形式進行反思（即科學史反思教學），這種教學方式能有效地增進學生對科學本質的認識。在實際教學中，我們可以運用分散式科學史反思教學和專題式科學史反思教學兩種方式來提高學生對化學學科的理解，體驗科學本質。

1. 分散式科學史反思教學

分散式科學史反思教學是指課堂教學中，結合化學基礎知識，適當、靈活地穿插引進相關科學史實，并對關鍵科學史實通過問題的形式讓學生進行討論反思，以促進學生對科學本質的理解。這種形式適合于將內容短小精練的科學史料融入到課堂教學中，花費時間不長，但在課堂中運用靈活、方便，可以經常性地進行科學本質觀的教學。表2中列舉了幾個運用分散式科學史反思教學促進學生理解科學本質的例子。

2. 專題式科學史反思教學

專題式科學史反思教學是指以專題的形式介紹科學史，通過多個問題的設計引起學生對科學史實的反思。這種形式要求科學史實在內容上較為完整、系統，通過專題的形式介紹，可以較全面地讓學生了解科學本質相關內容。這樣的史料包括對化學家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介紹和評價、化學定律和理論的發現與發展等。如，酸堿理論的演變、氧化學說的提出、元素周期律的發現、原子結構理論的建立等都可采用這種教學形式。表3以“原子結構理論”為例來說明專題式科學史反思教學對學生科學本質觀的促進作用。

參考文獻

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[3] 徐創新，鄧小麗. 試論“中學生理解科學探究"評價指標體系的構建[J]. 化學教育，2009，（1）

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[7] 王祖浩主編. 普通高中課程標準實驗教科書·化學2[M]. 南京：江蘇教育出版社，2007

2. 揭示化學知識的歷史形成與發展

化學教材上那些以“靜態”形式呈現的科學知識，都有其產生的歷史背景和歷史過程。在它們產生過程中，包含著極其豐富的內容，既有它們產生的曲折經過，也有正確與錯誤的矛盾斗爭，更有科學家的思想光輝閃爍其中。這些是“動態”的。在化學教學過程中，如果將“動”與“靜”密切結合，學生所獲得的知識便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有來龍去脈、有變化發展的生動的東西，這有助于學生深刻地理解和牢固地記憶。如，氧化還原概念、“氯氣”名稱的由來、溴的發現、氨的合成、苯的組成與結構等等，都可以運用科學史的形式來促進學生對知識的理解。表1以苯的組成與結構為例，通過科學史教學，以促進學生對苯的存在、組成與結構的理解。

三、運用科學史反思教學增進學生對化學學科的理解，體驗科學本質

普通高中《化學課程標準》（實驗）在課程性質中明確提出：高中化學課程應有利于學生體驗科學探究的過程，學習科學探究的基本方法，加深對科學本質的認識。我國學者梁永平教授等人認為當代科學本質觀包括以下幾個方面：科學知識是暫定性的；科學知識是以實驗為基礎的；科學知識是負載理論的；科學知識部分依賴于想象和創造；科學知識是植根于社會和文化背景中的；觀察和推理之間是有區別的；科學理論和科學定律也是有區別的。國內外眾多有關科學本質的研究表明：教師在教學中運用科學史并對相關科學史實通過問題形式進行反思（即科學史反思教學），這種教學方式能有效地增進學生對科學本質的認識。在實際教學中，我們可以運用分散式科學史反思教學和專題式科學史反思教學兩種方式來提高學生對化學學科的理解，體驗科學本質。

1. 分散式科學史反思教學

分散式科學史反思教學是指課堂教學中，結合化學基礎知識，適當、靈活地穿插引進相關科學史實，并對關鍵科學史實通過問題的形式讓學生進行討論反思，以促進學生對科學本質的理解。這種形式適合于將內容短小精練的科學史料融入到課堂教學中，花費時間不長，但在課堂中運用靈活、方便，可以經常性地進行科學本質觀的教學。表2中列舉了幾個運用分散式科學史反思教學促進學生理解科學本質的例子。

2. 專題式科學史反思教學

專題式科學史反思教學是指以專題的形式介紹科學史，通過多個問題的設計引起學生對科學史實的反思。這種形式要求科學史實在內容上較為完整、系統，通過專題的形式介紹，可以較全面地讓學生了解科學本質相關內容。這樣的史料包括對化學家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介紹和評價、化學定律和理論的發現與發展等。如，酸堿理論的演變、氧化學說的提出、元素周期律的發現、原子結構理論的建立等都可采用這種教學形式。表3以“原子結構理論”為例來說明專題式科學史反思教學對學生科學本質觀的促進作用。

參考文獻

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