化學史的教育價值及教學策略

劉翠 邢蓓蓓

【摘 要】化學史是人類寶貴的精神資源，是化學課堂的生動素材，其教育價值主要體現在智育、德育及美育三個方面。研究化學史的教育價值和教學策略，有利于在化學教學中開展化學史教育，完善化學教學功能，進而培養學生的科學精神，提升學生的學科核心素養。

【關鍵詞】化學史;教育價值;教學策略

【中圖分類號】G633.8? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）51-0024-04

【作者簡介】1.劉翠，江蘇師范大學（江蘇徐州，221116）化學與材料科學學院副教授;2.邢蓓蓓，江蘇師范大學（江蘇徐州，221116）化學與材料科學學院實驗師。

化學史是描述人類在長期社會實踐中形成的關于化學知識的歷史。化學史的內容是寶貴的人類精神資源， 是培養學生科學素養的生動素材。[1]《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中的“情境素材建議”里提供了大量化學史素材，如電離理論、元素周期律的發展、氯氣的發現、人工合成氨、人工合成尿素、青蒿素的提取、氧化還原理論、核外電子運動模型等的歷史發展過程。研究化學史的教育價值和教學策略，有利于在化學教學中開展化學史教育，完善化學教學功能。

一、 化學史的教育價值

1.智育的價值

澳大利亞學者馬修斯曾提出將科學史融入科學教學能夠使教材更具人性化，吸引學生進行科學探究，促進學生對科學概念的理解和對科學方法本質的認識。科學史還可以使學生了解科學知識的不定性與可變性，培養學生的批判意識。[2]化學史是科學史的重要分支，將其與化學教學相融合，對學生智力的增長有著獨特的價值。

化學史能夠促進學生構建化學知識，理解化學學科本質，掌握化學方法。例如，教師篩選典型、重要的化學史素材，多角度地展示人類對微觀結構的認識過程和科學理論豐富與發展的過程，讓學生體會到技術手段和實驗證據對理論發展的促進作用，從而提高學生對科學本質的認識。

化學史創設的探究情境，有助于培養學生的批判與質疑精神。化學史素材能讓學生認識到化學研究的過程不是一蹴而就的，在這個過程中可能會有困惑、矛盾或質疑，不同的化學家也會有不同的主張，化學進步的歷史是化學家不斷修正錯誤、追求真理的歷史。美國學者凱里和史密斯對現代的科學課程進行評論時提出：實驗和動手做科學的科學教學過程有助于學生提升實驗設計及操作能力， 但是如果學生不能理解這些過程與技能對建構科學知識的作用， 他們就不可能獲得對科學本質的認識。[3]換句話說，用傳統的脫離情境的方式講述實驗技能、開展化學探究，不能讓學生獲得對科學本質的認識;而利用豐富的化學史素材創設生動的教學情境，則有利于學生體會實驗技能及探究過程對化學研究的重要作用，促使他們通過探究構建自己的科學知識體系，并在探究的過程中學會批判與反思，從而提升知識水平和能力。

2.德育的價值

化學史極具德育價值。美國科學史學家薩頓認為科學史不僅是對科學事實的記錄、對學科思想或概念的鑒定，還是一門有道德教育意義的學問。科學史是一座聯結科學文化和人文文化的橋梁。[4]化學史使學生認識到化學家也是普通人，化學家的努力往往具有連續性，在化學家的身上化學知識與智慧并存。這可以使學生更好地理解與評價科學事業， 激發其探究科學的熱情， 培養其堅韌不拔的意志。化學史德育的價值主要體現在它能促使學生形成嚴謹的態度，樂于探索與實踐，學會批判與創造，培養愛國主義與辯證唯物主義精神等。

3.美育的價值

化學家在追求真理的同時也在追求著美，化學學科本身既體現著真又蘊藏著美。英國科學家麥卡里斯特認為現代科學最引人注目的特征之一，就是許多科學家都相信他們的審美感覺能夠引導他們到達真理。[5]可見，化學家追求真理的過程便體現著對美的追求。化學的美有多種，如和諧美、對稱美、守恒美、秩序美、實驗美等。學生在探究實驗的過程中，能夠發現實驗裝置的和諧、實驗現象的奇妙、實驗方法的巧妙等，體會到克服困難、解決問題、獲得新知的美妙感與幸福感，從而認同化學家們發現化學之美的歷程和追求真理的精神。

二、 化學史的教學策略

1.有機融合策略

英國學者孟克和奧斯本于1997年提出6段式化學史教學融合模式（見圖1），該教學模式僅適用于所學內容是化學史上某個科學家曾經研究過的自然現象[6]，具體教學環節如下。

該模式的特點為：（1）將科學史的學習與當前的科學概念和理論的學習有機地融合在一起，促使學生主動學習和建構知識;（2）將科學史的學習與問題解決的探究過程有機結合，使學生認識到探究過程不是一帆風順的，可能會出現突發情況、遭遇失敗，需要不斷調整計劃，多次嘗試;（3）通過探究活動實現觀念轉變，形成正確的科學觀念。該教學模式要求化學教師對所要開展的實驗教學相關的歷史背景、教學目標及問題設計等有明確的認識，從而幫助學生研究化學史、理解科學知識。

以蘇教版高中化學必修第一冊專題3第一單元“氯氣的發現與制備”為例，教學設計思路如下。

第一階段：教師講述海水中含有大量的氯元素，但其單質氯氣的化學性質非常活潑，自然界中不存在游離態的氯，氯都以化合態的形式存在。將濃鹽酸與二氧化錳混合在一起，可制備出氯氣。教師演示實驗室制備氯氣（見圖2），請學生觀察。

第二階段：教師講述實驗原理MnO2+4HCl（濃） [? ?△? ?] MnCl2+Cl2↑+2H2O。

第三階段：教師請學生閱讀氯氣的發現史，包括舍勒、戴維等科學家開展的研究工作，分析舍勒把濃鹽酸與軟錳礦混合在一起加熱的實驗原理，并與教師的演示實驗進行比較。

第四階段：教師提出氯氣廣泛應用于工業生產，原材料及氯氣的價格是篩選氯氣制備方法的重要因素。請學生閱讀19世紀科學家發明的電解飽和食鹽水制備氯氣的方法，分小組設計實驗方案，模擬工業制備氯氣的過程。（見圖3）

第五階段：小組之間分享設計方案，選出最佳實驗方案。教師展示制備氯氣的裝置并完成氯氣制備實驗，請學生觀察和記錄實驗現象。

第六階段：教師講述電解飽和食鹽水發生反應的化學方程式，并介紹氯堿工業。教師請學生閱讀教材中的《學科提煉》欄目，思考電解對化學學科及人類社會發展的促進作用。

2.有效對話策略

有效對話策略指在化學探究過程中，教師與學生圍繞有關科學本質的問題開展對話、討論與反思，從而領悟科學本質的教學方式。[7]教學環節如圖4所示。

環節一：教師創設化學史教學情境，提供活動材料，讓學生分小組進行探究活動。

環節二：學生學習史料，自主開展探究活動，并提出猜想與假設。

環節三：小組成員合作設計并制訂實驗方案，開展實驗或實施調查，記錄實驗現象，處理數據資料，最終得出結論。

環節四：小組內初步分析、解釋，交流和討論證據與結論、假設與結論的關系，針對自己的探究結果進行反思。

環節五：小組討論，并與教師溝通，完成學生反思單。（見圖5）

3.創意寫作策略

寫作是一種交流思想的工具，其目的在于發現問題，作出推論，便于反思、評價與交流，屬于創造性勞動。美國學者斯托達特認為科學學習和語言表達學習彼此互惠、協同作用。在科學學習過程中進行創意寫作，有利于學生形成科學概念，掌握科學規律，理解科學本質，學會自我反思。[8]化學史教學中的創意寫作主要有三種類型：科學實驗日記、科學研究評論和科學論文。（見表1）

創意寫作策略要求學生在課后完成，形式多樣，注重師生之間的交流與反思。例如，蘇教版化學必修第一冊專題2第三單元“人類對原子結構的認識”中有一題是：請學生根據1808年道爾頓編著的《化學哲學的新體系》一書中的觀點提出自己的看法。這屬于科學研究評論。再如，學習蘇教版化學必修第二冊“人工固氮——合成氨”一節時，教師要求學生完成教材《交流與討論》欄目中的學習任務：根據聯合國糧農組織的統計數據，查閱文獻，寫一篇合成氨技術相關的論文。這屬于科學論文。學生在創意寫作中回顧科技發展史，反思自己的化學探究或調研活動，從而加深對化學概念和化學方法的理解，為自己的化學探究活動留下痕跡，加深對科學本質的理解。

三、 結論

化學史是一項寶貴的教學資源，在科學概念構建、科學方法滲透、科學精神培養等方面極具教育價值。教師應該結合化學教材與教學內容，積極開發化學史學習材料，配合恰當的教學策略，將化學史與化學教學深度融合，促進學生的科學精神的培養，發展學生的學科核心素養。

【參考文獻】

[1]汪明，張睦楚，賈彥琪，等.當前科學史教學常見問題盤點[J]. 教育評論，2015（5）： 117-119.

[2]袁維新.論科學史的教育價值[J].自然辯證法通訊，2006（3）：72-77，111.

[3]CAREY S， SMITH C.On understanding the Nature of Scientific Knowledge[J].Educational Psychologist，1993，28（3）：235-251.

[4]任玉鳳. 教育中的科學史與科學史中的教育[J].內蒙古大學學報（人文社會科學版），2002 （6）：14-17.

[5]詹姆斯·W.麥卡里斯特.美與科學革命[M].李為，譯.長春：吉林人民出版社，2000：108.

[6]黃曉娜，吳先球.國內HPS教育融入中學物理教學的研究綜述[J].物理教師，2020 （7）：2-7.

[7]袁維新.HPS教育：一種新的科學教育范式[J]. 教育科學研究，2010（7）：48-51，55.

[8]王全.借鑒歐盟HIPST計劃實現物理學史的教育價值[J].物理教師，2015（9）：2-4，10.