運用化學史引領探究學習

《普通高中化學課程標準（實驗）》指出：“探究學習是學生學習化學的一種重要方式，也是培養學生探究意識和提高學生探究能力的重要途徑。教師應充分調動學生主動參與探究學習的積極性，引導學生通過……多種方式，在……

活動中，增進對科學探究的理解，發展科學探究意識和能力。”化學史是化學家認識物質結構及其變化規律的歷史，更是化學家人格、信念和智慧的寫照。作為培養學生科學探究素養的重要課程資源，化學史在化學探究學習中具有重要的作用。在化學教學中，教師應該恰到好處地運用化學史引領學生的探究學習。

一、創設探究情境

利用化學史創設探究情境，不僅能讓學生了解歷史知識，更重要的是讓學生體會化學家提出的假設和理論在當時的重要意義，從而理解科學的實質。在教學中，教師可以通過對化學知識有關史料的描述，使學生置身于化學史的問題情境中，從而引導學生沿著化學家的足跡，提出自己對化學問題的假設和猜想，并設計可行的實驗，檢驗自己的假設和猜想。這種教學方式可以增強知識的親切感，吸引學生積極思考，引導學生模擬并體驗科學探究的過程，培養科學探究素養。

比如，教學“元素周期律”時，筆者滾動播放門捷列夫的生平事跡，并且給每個學生小組發放若干卡片，上面給出前18種元素的名稱、符號、原子序數、核外電子排布、原子半徑（除稀有氣體）和主要化合價；然后要求學生模擬門捷列夫，根據所給卡片上的信息，作出合理的排列，并找出一般的規律。經過思考和討論，學生對卡片進行了分組并說明了理由：方案有多種，其中最被大家認可的是根據電子層數相同分。在此基礎上，學生總結出了一般規律：“最外層電子數由1增至8，輪回出現。”“元素名稱從金字旁到石字旁，再到氣字頭，說明金屬性減弱，非金屬性增強，也重復出現。”原子“半徑逐漸增大，重復出現。”“化合價與最外層電子數相關。”……

二、啟迪探究方法

著名化學家傅鷹先生說過：“化學給人知識，化學史給人智慧。”化學史也是一部展示化學研究方法的歷史。化學原理的形成都要經歷一定的過程：歷史的發展不斷向化學研究提出新問題，化學家經過分析，提出自己的猜想和假設，再通過實驗，搜集證據去檢驗自己的猜想和假設；當然，化學家會遇到困難和挫折，這時，他們必須對自己的猜想和假設進行反思和調整。通過化學史，我們可以了解化學家是怎樣發現問題的，又是怎樣研究問題的，從而汲取探究學習的思想方法，進而提高提出問題、解決問題的能力，培養堅持實證與推理、敢于懷疑和創造的理性精神。在教學中，教師可以引入化學史，讓學生了解和體驗化學研究的過程，在科學發現的過程中感受到探究學習的基本思想方法（模式習慣），并運用這些思想方法來學習化學知識。

比如，教學“原子的結構”時，可以介紹盧瑟福等人的實驗：用一束帶正電、質量比電子大得多的α粒子轟擊金箔，發現大部分α粒子通過金箔，少部分α粒子被反彈。由此引導學生思考：為什么大部分α粒子通過金箔，少部分α粒子被反彈？這少部分α粒子碰到的阻力是大還是小？這種阻力來自什么？是質量很小的電子嗎？通過嚴密的推理，學生可以得出原子核、原子質量等微觀粒子的知識。這里，實際的實驗探究很難展開，但是化學史引導學生經歷了實驗探究的過程，強化了實驗探究的方法。

又如，教學“甲烷分子的結構”時，可以融入甲烷分子結構的發現史。首先，介紹歷史，提出問題：“1874年的一天，荷蘭物理化學家范霍夫在大學的圖書館閱讀論文時，偶然產生了一個想法：甲烷分子的結構到底是怎樣的？也就是說，甲烷分子中C原子通過4個單鍵分別和4個H原子相連，這5個原子在空間中是如何分布的？同學們，如果你是范霍夫，你能想出幾種結構？請把你想到的所有結構動手搭建出來。”在實際搭建的過程中，學生會發現，H原子應均勻分布在C原子周圍的空間中，即正四面體結構最為穩定。其次，介紹歷史，進行總結：“范霍夫也是這樣想的。他從H-C-H的夾角來分析，發現平面正方形中夾角有90度和180度兩種情況，而正四面體中夾角都相等，只有一種情況。由此，他成為分子的空間立體結構假說的創立者，也是世界上第一個諾貝爾化學獎獲得者。”這里，化學史引導學生經歷了推理探究的過程，強化了推理探究的方法。

三、激發探究興趣

化學史作為人物的活動記錄，包含豐富的情感因素。在教學中，教師要充分挖掘化學史中的情感因素，讓學生感受到化學家不斷探索的努力以及學以致用的收獲，激起學生積極向上的情感體驗與共鳴，激發學生探究學習的興趣，并培養學生追求真理的獻身精神以及造福人類的高尚品德。

比如，教學“苯”時，通過苯燃燒實驗，學生推算出苯的分子式，然后猜測其分子結構中含有雙鍵或叁鍵；但是通過驗證實驗，學生發現苯既不能使溴水褪色，也不能使高錳酸鉀褪色，因而陷入了迷茫。這時，筆者指出苯分子結構的確定是化學史上的一大難題，然后介紹相關歷史：“1825年，法拉第發現苯。1834年，米希爾里希給苯命名。其后，日拉爾等人測定苯的相對分子質量和分子式。1865年冬天，德國科學家凱庫勒在睡夢中忽見一蛇盤繞卷曲自咬尾巴，而突獲靈感，將夢中蛇自咬尾巴的形狀畫出，由此悟出苯分子中6個碳原子形成六角環，每個碳原子上再接一個氫原子。1988年，化學家通過超真空掃描隧道顯微鏡觀測苯分子，發現其為六角環結構。”由此，筆者指出：“凱庫勒能夠從夢中得到啟發，悟出苯的環狀結構，并不是偶然的，這是他平時苦想原子、分子以及結構的問題，留心捕捉直覺形象，加上以事實為依據，用科學態度進行分析，才最終有的收獲。科學家們的這種探究精神是我們需要學習的。”

參考文獻：

[1] 徐丹青.化學史融入課堂教學的實踐和思考[J].中學化學教學參考，2004（11）.

[2] 常士杰.結合化學史增強學生科學探究意識[J].中學生理化生，2007（7）.