滲透國際理解素養培育的化學史教育

任紅艷 凌一洲 徐昳 戴加成

摘要： 化學是促進世界文明進步與融合的重要動力，在化學史教育中滲透國際理解素養的培育有利于推進人類命運共同體的建設。學生通過了解多元文化的化學背景、共享化學成果的意義和全球性的化學問題，可以形成包容差異的心態、全球合作的意識和共同應對挑戰的責任感。滲透國際理解素養培育的化學史教育以構建化學史坐標系為實施策略，在古今理解中把握歷史方位，在中外比較中取長補短。

關鍵詞： 國際理解; 化學史教育; 人類命運共同體; 學科交叉

文章編號： 10056629（2019）9000705? ? ? ? ? ? 中圖分類號： G633.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： B

1? 引言

構建人類命運共同體具有深厚的歷史文化底蘊和堅實的人類共同利益支撐，是世界發展的歷史必然[1]。在這樣的背景下，加強國際理解教育成為了一種全球性的趨勢。國際理解教育旨在通過傳播各國地理、經濟、文化和政治等知識，適應日益擴大的國際交往的需要，達到各國及其人民之間相互理解和關心的目的[2]。

縱觀古今，化學是促進世界文明進步的重要動力，每一次重大的突破都會引起生產力的深刻變革;橫跨中外，化學也是促進世界文明融合的重要因素，化學技術的共享也在一定程度上促進了不同文化間的理解和認同。

新時代的化學教育也應該順應潮流，擔負起推動人類命運共同體建設的責任。化學史教育涵蓋了古今中外的化學成果，非常適合國際理解素養的滲透。但是，根據現有文獻，以化學史培育學生人文素養的功能雖然已經包括了愛國精神、民主精神、協作精神等[3～5]，卻長期忽視了對“國際理解”功能的探討。因此，本文提出在化學史教育中滲透國際理解素養的內涵、路徑和策略。

2? 內涵： 包容、共享、攜手應對

國際理解是中國學生發展核心素養之一，化學史教育中的國際理解素養主要指培養學生包容文化差異的心態、全球合作的意識、共同應對挑戰的責任感。

2.1? 了解多元文化的化學背景，形成包容差異的心態

化學的作用不僅僅是發現真理并改變人們的生產生活方式，更會在潛移默化中改變人們的價值觀念。《美國2061計劃》中明確指出：“科學知識迫使我們改變人類在宏大的物質系統中生存的意義。[6]”因此，世界各國化學水平的差異也會間接地造成各國文化的多樣性和差異性。學生應該深入了解各國文化背后的化學背景，發現文化發展的內在邏輯，理解不同文化具有差異的合理性。例如，學生在歷史學科的學習中，可以把各國的歷史文化與化學（科學）水平結合起來思考，尋找多元文化的共通之處，從而形成包容的心態。

2.2? 了解共享化學成果的意義，形成全球合作的意識

諾貝爾化學獎獲得者西博格（Seaborg）指出：“化學是人類進步的關鍵”，科學無國界，科學的發展將惠及全人類。一方面，隨著全球化進程的推進，新發現、新技術可以迅速地傳播，世界各國可以共享化學成果，互利互惠;另一方面，越來越多的化學研究不再是由一個課題組獨立完成的，通過國際合作促成新成果的產生已經成為慣例。學生應該了解化學成果的傳播與共享對人類文明進程的巨大作用，產生國際交流的意愿，形成全球合作的意識。例如，中學生可以從互聯網下載世界各地的論文、專利、數據，在標注來源的前提下可以無償使用;亦可把自己的研究公開發表，供他人參考借鑒。

2.3? 了解全球性化學問題，形成共同應對挑戰的責任感

在當前的國際形勢下，一些全球性問題，包括環境污染、食品安全、資源短缺等與化學密切相關的問題，已經對人類生存構成了嚴峻挑戰。面對這些問題，任何國家都無法獨善其身，不論人們身處何國、信仰何如、是否愿意，實際上已經處在一個命運共同體中[7]。因此，需要各國科學家共同承擔責任，攜手應對挑戰。學生也應該放眼世界，關注國際上與化學相關的社會熱點事件，形成共同應對挑戰的責任感，為世界的可持續發展貢獻自己的智慧。

3? 路徑： 理解古今、知曉中外

滲透國際理解教育的化學史教育以理解古今、知曉中外為路徑。理解古今，可以讓學生認識到化學在本民族以及全人類基本的歷史演進過程中發揮的巨大作用[8]，從而準確把握自身所處的歷史方位。知曉中外，可以讓學生獲得對世界的整體把握，在比較中清醒地認識到自己的優勢和不足，同時認識到共享化學成果的重要性。

3.1? 在古今理解中把握歷史方位

從古今維度，化學幫助人們更好地了解世界的昨天，也在時時刻刻地改變世界的今天，甚至可以預測世界未來的發展方向。

3.1.1? 化學對社會文化發展的推動作用

縱觀歷史，化學的發展不僅改變了人們的生產、生活，還在人類文明成果中積淀了難以泯滅的化學文化。不論國內國外，化學學科的世界觀和方法論都一直在深刻地影響人們的思維方式，例如：“微宏結合觀”可以使人形成見宏思微、以微窺宏的思維方式[9];“變化平衡觀”可以使人們形成對立統一、聯系發展的觀念[10];“結構觀”可以使人更加注重內因外因的辯證關系，并形成“科學研究無止境”的信念[11]……不難發現，化學的文化價值對社會文化的發展具有重要的推動作用，促使人們從禁錮走向解放，從野蠻走向理性。

3.1.2? 化學對研究古代文化的技術支持

文物是文化的載體，也是人類文明的傳遞者，具有深厚的歷史、藝術與科學價值。然而，文物往往會不可避免地遭受污染與損壞，此時就需要對文物進行修復與保護，而這勢必離不開化學技術的支持。例如，利用苦味酸及胭脂紅等試劑，借助染色顯微圖像法能夠提取傳統繪畫材料中微量纖維樣品的綜合信息，從而建立起各歷史時段的樣品數據庫，充分了解絹本書畫中絲纖維的特征，對治絲工藝乃至繪畫藝術的研究和保護工作都有重要的指導意義[12]。因此，化學技術的發展可以讓人們更好地勘測和分析文物，從而撥開歷史的迷霧，更準確、更全面地認識古代文化。

3.1.3? 化學對未來發展方向的預測功能

歷史經驗表明，化學（科學）的發展是有規律、有趨勢、有可預測性的[13]，而化學（科學）的發展又是社會變革的根源之一。正如恩格斯所說：“隨著自然科學領域中每一個劃時代的發展，唯物主義必然要改變自己的形式。”化學的突破領先于社會變革，又指引和推動著社會變革。通過對化學前沿最新的悉知和對化學發展的判斷，可以幫助人們預測世界未來的走向，準確把握和及時調整自己的發展方向。

3.2? 在中外比較中取長補短

從中外維度，通過比較可以發現中外化學研究與應用的差異： 中國古代雖然也取得了引領世界的化學成就，但在近代落后于西方國家，這是由社會背景、文化基礎、研究方法等深層次原因決定的。近代以來，化學學科發展迅猛，化學成果在世界范圍內的傳播越發迅速，在惠及民生的同時也在很大程度上促進了中外文化的融合。

3.2.1? 在比較中了解中國古代的化學成就

中國古代人民在諸多與化學有關的領域，如燃料、食品、醫藥、火藥、紙張、油漆、紡織、色料、冶金和陶瓷等方面都取得了輝煌成就。我國最原始的陶器約出現在距今12000年前，而在古陶瓷技術基礎上所研發的各種無機非金屬材料是現代高新科技的重要組成部分。我國的煉丹術起源于秦漢，包含了古人大量的實驗和對物質性質的思考，并在此過程中發明了火藥。火藥在宋初時就用于戰爭，并制成了“霹靂炮”等較強武器。1221～1248年間火藥制法傳入阿拉伯，而后傳到歐洲，為軍事技術和工業的發展開拓了新的途徑[14]……這些科技成就的取得都遠遠領先于西方國家。因此可以認為，我國燦爛的古代科學文化為中華民族乃至整個人類社會的發展做出了杰出貢獻。

3.2.2? 在比較中分析中國近代落后的原因

英國科學史家李約瑟曾提出：“中國曾長期在許多科技領域內居于世界領先水平，但是為何近代科學沒有在中國誕生呢？[15]”為回答這一問題，需要比較中外歷史發展中的內在差異，尤其是社會背景、文化基礎、研究方法等方面的差異。筆者以煉金術為切口展開敘述。近代化學是借燃素說從煉金術中解放出來的，即化學的前身是煉金術。古代中西方都經歷了煉丹術或煉金術的產生、發展和衰亡，然而近代化學卻產生于西方，而中國卻未果，其原因主要有以下幾點： 一是社會背景，中國煉丹術自秦漢興起至最終消亡，都沒有受到外來文化或科學的影響;而西方煉金術源于希臘與埃及，是多種文化與科學交融的結果，具有更強的生命力。二是文化基礎，中國煉丹術依托儒家文化，奉行陰陽五行說，只強調技藝對于社會的價值，更傾向于直覺思維與經驗歸納;而西方煉金術則以希臘古典自然哲學為思想基礎，重視自然、科學與實證[16]。三是研究方法，中國煉丹術往往只根據五行、占卜來控制劑量，缺乏定量研究;而西方煉金術“運用太平衡量器，把實驗方法和數學方法結合起來進行定量的實驗研究”[17]，從而在不斷的實踐中發現質量守恒定律等近代化學基本定律。通過中外比較，我們可以分析出中國近代化學研究落后的深層次原因，清醒地認識到自身的不足，以謀求更好的發展道路。

3.2.3? 化學成果在世界范圍的傳播與共享

近代以來，隨著現實需求的增大和信息技術的迅猛發展，化學成果在世界范圍的傳播越來越迅速，使新研究、新成果可以被全人類共享。例如，德國科學家哈伯（Haber）和博施（Bosch）于1913年首次采用鐵觸媒作為催化劑，直接以氫氣和氮氣為原料，在高溫高壓下成功合成氨。依托該技術，我國于20世紀30年代開始發展合成氨工業，至今我國合成氨產量已位居世界第一[18]。化學合成氨的成果迅速傳播至世界各地，使人類免受饑荒之苦。同時，我國近代的化學成就也為人類發展作出巨大貢獻。我國于1965年成功合成牛胰島素，是世界上第一個人工合成的具有生物活力的結晶蛋白質，標志著人類在認識生命、探索生命奧秘的征途中邁出了關鍵性的一步[19]。

3.2.4? 化學改變人們的觀念，促進文化交融

化學的傳播與共享不僅改變了人們的生產生活，還循序漸進而又深刻地改變著人們的觀念，間接促成各國人民思想上的包容和認同。在信息閉塞的過去，中外的研究成果很難及時共享，因此在對化學研究的方向上存在許多差異，并最終引發了價值觀的差異。例如，中國古代的冶金業和金屬利用情況相較西方而言更為發達，因此“金”在人們心中的地位較高，人們也普遍講究“金、木、水、火、土”的五行說;而古希臘人對“氣”的研究更為重視，因此古希臘提倡“氣、土、火、水”的四元素說。古代中國和外國缺少對化學元素認識的交流，最終也導致了人們觀念上的差異和沖突。近代以來，隨著信息技術的迅猛發展，跨國交流更加快捷，任何地域的化學技術都可以迅速地傳播到世界各地，供全人類共享。例如，19世紀60年代門捷列夫發現了元素周期律，將各種化學元素構造成一個相互聯系的整體。從此，人們認識到化學元素是一個由簡單到復雜的完整系列，對化學元素的關聯進行了更為深入的認識與研究。自1901年元素周期律傳入我國，也促進了化學學科在我國的發展，有利于現代元素觀的傳播，使人們從微觀視角對物質世界形成有序認識。

4? 策略： 構建國際理解的化學史坐標系

傳統的化學史教育僅僅教給學生一些零散的知識點，學生可能會迷失在紛繁復雜的化學史材料中，無法形成結構化的知識體系，這不利于國際理解教育的開展。為此，可以構建國際理解的化學史坐標系，便于學生的整體認識和思維發展。

以本文“元素概念的演變史”的3個事件為例構建坐標系（圖1），3個事件的詳細信息見表1。國際理解的化學史坐標系具有時間和空間2個坐標軸，把化學史素材劃分至4個區域。坐標系內的序號代表了不同的化學史事件，序號所處的位置代表了化學事件發生的時間和空間，序號上的箭頭代表了化學事件造成影響的時間跨度和空間范圍。

① 五行說公元前10世紀～16世紀起源于中國，在中國流行五行說起源于周初，最早出現于《尚書》：“一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土，水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土愛稼穡。”提出了金、木、水、火、土這五種物質及其性質是萬物之源。隨著明末西方傳教士將四元素理論傳入中國，五行說逐漸退場[20]

② 四元素說公元前4世紀～17世紀起源于古希臘，在古希臘流行公元前4世紀，古希臘學者亞里士多德提出水、火、土、氣四元素說，認為各種元素由“干、濕、冷、熱”四種“原性”兩兩組成。17世紀英國化學家波義耳堅決批判了四元素說，從理性和實驗出發為化學元素作出了科學的定義[21]

③ 元素周期律19世紀60年代～至今起源于俄國，在全世界范圍流行（1901年傳入中國）19世紀60年代，門捷列夫發現了化學元素周期律，把各種化學元素構造成一個互相聯系的整體，他關于類鋁（鎵）、類硼（鈧）、類硅（鍺）的預言的證實，使化學元素的理論得到了普遍的承認和贊譽[22]。1901年3月，虞和欽首次在《亞泉雜志》上引介“元素周期律”，在我國進行科學傳播，推動了我國化學學科發展[23]通過構建坐標系，學生可以形象而全面地了解元素概念演變的化學史信息，清晰地勾畫出古今中外的發展脈絡，更方便地通過深度建構習得國際理解素養。

5? 初步成效

江蘇省南菁高級中學開展了在化學史教育中滲透國際理解素養培育的實踐，取得了初步成效。學生主動在化學史的學習甚至其他各學科學習和生活中了解國外科普資訊、國際研究動態。許多學生在課外課題研究中致力于解決全球性問題，向世界共享自己的智慧。例如，由筆者指導的高中生從英語試題的文本中偶然了解到海洋微塑料的危害，便利用課余時間大量了解相關背景知識，并發明了自動除去水面微塑料的裝置，受到聯合國教科文組織和平中心執行主席Guy Djoken的高度評價，被授予“青少年國際科技創新獎”。又如，另外一位學生為緩解環境污染和資源枯竭的問題，用DDSA改性玉米淀粉，使其具有良好的成膜性能，為生物全降解淀粉塑料的生產加工提供了新的思路，獲得了江蘇省青少年科技創新大賽二等獎。

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