李惟熔

（深圳中學(xué)廣東深圳518001）

滲透化學(xué)史教育培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

李惟熔

（深圳中學(xué)廣東深圳518001）

化學(xué)史教育有助于拓展學(xué)生知識視野，了解科學(xué)知識的動(dòng)態(tài)形成過程；有助于學(xué)生了解科學(xué)探索的過程，進(jìn)行科學(xué)思維方法的培養(yǎng)；有助于德育滲透，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神。

化學(xué)教學(xué)；化學(xué)史；科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)素養(yǎng)，又稱科學(xué)素質(zhì)或科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)，是相對于其他一系列素養(yǎng)的一個(gè)概念。我國化學(xué)新課程的基本理念第一條指出“立足于學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代生活和未來發(fā)展的需要，著眼于提高21世紀(jì)公民的科學(xué)素養(yǎng)，構(gòu)建‘知識與技能’、‘過程與方法’、‘情感態(tài)度與價(jià)值觀’相融合的高中化學(xué)課程目標(biāo)體系?！保?]借鑒西方國家關(guān)于科學(xué)素養(yǎng)研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國研究實(shí)際，我國學(xué)者認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)由科學(xué)知識、科學(xué)能力、科學(xué)方法、科學(xué)意識和科學(xué)品質(zhì)五個(gè)要素構(gòu)成。

2003版的高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)著重強(qiáng)調(diào)了化學(xué)史教育的作用，并將其看作培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段?！敖Y(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和基本方法，形成科學(xué)的世界觀”。［1]在新課標(biāo)中多次明確提出把相關(guān)化學(xué)史內(nèi)容引入教學(xué)中，例如“從科學(xué)家探索物質(zhì)構(gòu)成奧秘的史實(shí)中體會(huì)科學(xué)探索的過程和方法，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣”。［2]“可通過化學(xué)發(fā)展史的線索，使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)概念和化學(xué)原理是不斷發(fā)展和深化的，力求反映最新的化學(xué)觀念和思想”。［3]化學(xué)史是從歷史角度揭示化學(xué)發(fā)生、發(fā)展過程及其規(guī)律，內(nèi)容豐富多彩。它不僅蘊(yùn)含著許多重要的化學(xué)知識、過程和方法，也彰顯了化學(xué)家敏捷的思維、堅(jiān)強(qiáng)的毅力和為實(shí)現(xiàn)理想而甘于奉獻(xiàn)的精神等人文內(nèi)涵。

一、化學(xué)史有助于拓展學(xué)生知識視野，了解科學(xué)知識的動(dòng)態(tài)形成過程

現(xiàn)代知識經(jīng)濟(jì)將知識區(qū)分為四類：知道是什么、知道為什么、知道怎樣做、知道是誰的。從這個(gè)視角剖析化學(xué)史，不難發(fā)現(xiàn)，一部記載和反映化學(xué)知識逐步積累完善的歷史，內(nèi)容容納了現(xiàn)代知識經(jīng)濟(jì)的知識觀所涵蓋的四類知識。進(jìn)行化學(xué)史教育，教師通過知識發(fā)展鏈，引導(dǎo)學(xué)生追蹤化學(xué)發(fā)展的足跡，不僅拓展了學(xué)生視野，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的觀點(diǎn)看問題。

如在魯教版化學(xué)必修1模塊《化學(xué)反應(yīng)的利用》一節(jié)中介紹原電池知識時(shí)，補(bǔ)充介紹原電池的發(fā)明這段史實(shí)。1780年，意大利的醫(yī)學(xué)家伽伐尼在鐵盤上用銅刀解剖青蛙實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)青蛙死了之后腿還在抽搐，他聯(lián)想起自己在觸電后手會(huì)抽搐的現(xiàn)象，推測青蛙體內(nèi)有電流的結(jié)論。于是他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在打雷和靜電旁解剖青蛙，發(fā)現(xiàn)青蛙腿都抽搐了，于是他認(rèn)為青蛙身體帶電，命名為“生物電”。1800年意大利物理學(xué)家伏打就多次重復(fù)了伽伐尼的實(shí)驗(yàn)。作為物理學(xué)家，他的注意點(diǎn)主要集中在那兩根金屬上，他認(rèn)為青蛙的肌肉和神經(jīng)中是不存在電的，他推想電的流動(dòng)可能是由兩種不同的金屬相互接觸產(chǎn)生的，與金屬是否接觸活動(dòng)的或死的動(dòng)物無關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或堿水浸過的(甚至只要是濕的)硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西(他認(rèn)為這是使實(shí)驗(yàn)成功所必須的)，并用金屬線把兩個(gè)金屬片連接起來，不管有沒有青蛙的肌肉，都會(huì)有電流通過。這就是伏打電池的原理。當(dāng)人們說這個(gè)電池應(yīng)該叫“伏打電池”時(shí)，伏打卻十分謙虛地說“其實(shí)應(yīng)該叫‘伽伐尼電池’”。通過對兩位科學(xué)家科研經(jīng)歷的了解，學(xué)生感受到科學(xué)家們的懷疑精神讓科學(xué)得以發(fā)展，身邊的很多司空見慣的小事就蘊(yùn)藏很多化學(xué)原理，只要勤動(dòng)腦、多動(dòng)手，都可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明。

化學(xué)史教育縮短了學(xué)生與知識的距離，既拓寬了知識面，加深了理解，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，對學(xué)生的思維方法和創(chuàng)新精神也產(chǎn)生了良好的影響。知識并不是絕對正確和永遠(yuǎn)不變的僵化教條，也需要得到補(bǔ)充、修正和發(fā)展。追溯知識的來源和發(fā)展，一方面可以消除學(xué)生對知識的神秘感，動(dòng)態(tài)地掌握知識，一方面又可以培養(yǎng)學(xué)生用發(fā)展的眼光看科學(xué)。

二、化學(xué)史教育有助于學(xué)生了解科學(xué)探索的過程，進(jìn)行科學(xué)思維方法的培養(yǎng)

教材上介紹的知識是經(jīng)過提煉的化學(xué)成果，是一系列化學(xué)探索過程的終點(diǎn)，把獲得成果的過程省略了。每一種新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、每一種化學(xué)理論的形成幾乎都經(jīng)歷一系列艱難曲折的探索過程。學(xué)生了解這些過程有利于對教材上所學(xué)知識的理解，并感悟看科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神?？茖W(xué)方法是人們在科學(xué)研究過程中所遵循的途徑和所運(yùn)用的各種方法和手段的總稱，是人們揭示自然奧秘、探索真理的工具。在科學(xué)研究中，人們總要運(yùn)用一定的方法才能獲得一定的知識成果。［4]

教師在化學(xué)史教育的過程中，可以設(shè)計(jì)成科學(xué)探究活動(dòng)，這種基于史實(shí)的科學(xué)探究，好比是學(xué)生同科學(xué)家的對話，學(xué)生可以了解假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、邏輯推理等一些科學(xué)過程及比較分類、歸納、演繹等科學(xué)方法。探究既是科學(xué)學(xué)習(xí)的目標(biāo)，又是科學(xué)學(xué)習(xí)的方式。親身經(jīng)歷以探究為主的學(xué)習(xí)活動(dòng)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要途徑。探究素養(yǎng)不僅包括科學(xué)知識的學(xué)習(xí)還包括情感、態(tài)度、價(jià)值觀。《課程標(biāo)準(zhǔn)》又指出：“情感態(tài)度與價(jià)值觀是科學(xué)學(xué)習(xí)的動(dòng)力因素，影響著學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的投入、過程與效果。”學(xué)生的情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)，不能像傳授知識一樣直接“教”給學(xué)生，而是要?jiǎng)?chuàng)設(shè)機(jī)會(huì)，通過參與活動(dòng)，在活動(dòng)中體驗(yàn)與內(nèi)化。例如在學(xué)習(xí)“苯”時(shí)設(shè)計(jì)以下探究過程：

學(xué)生活動(dòng)1：猜謎語“有人說我笨，其實(shí)并不笨；脫去竹笠換草帽，化工生產(chǎn)逞英豪”引入課題苯。

學(xué)生活動(dòng)2：發(fā)現(xiàn)一種新的有機(jī)物——苯。它由C、H兩種元素組成，C%=92.3%，其蒸氣的密度是同壓下H2的39倍，試計(jì)算其分子式。

思考與交流1：

1.根據(jù)苯的分子式，它屬于飽和烴還是不飽和烴？為什么？

2.根據(jù)飽和烴的通式，苯的不飽和度是多少？

3.可能有多少雙鍵數(shù)？叁鍵數(shù)？

4.寫出可能的結(jié)構(gòu)。

思考與交流2：

若苯分子為上述結(jié)構(gòu)之一，則其應(yīng)該具有什么重要化學(xué)性質(zhì)？可設(shè)計(jì)怎樣的實(shí)驗(yàn)來證明？

學(xué)生活動(dòng)3：

實(shí)驗(yàn)：苯和Br2水或KMnO4溶液反應(yīng)。

現(xiàn)象：苯不能使Br2水或KMnO4褪色。

結(jié)論：苯與不飽和烴的性質(zhì)有很大區(qū)別。苯分子的結(jié)構(gòu)中不存在碳碳雙鍵或碳碳三鍵。

學(xué)生活動(dòng)4：通過上面實(shí)驗(yàn)我們否定了苯的鏈狀結(jié)構(gòu)。苯分子的結(jié)構(gòu)究竟如何，這在十九世紀(jì)是個(gè)很大的化學(xué)之謎。若苯分子是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，試畫出可能的結(jié)構(gòu)。

［信息]：“三棱柱烷”和“打開的書”結(jié)構(gòu)被實(shí)驗(yàn)意義推翻了。

學(xué)生活動(dòng)5：通過學(xué)習(xí)科學(xué)家凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯分子結(jié)構(gòu)的歷程，體會(huì)科學(xué)研究過程中的艱辛與漫長，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出新的矛盾，最終得出正確結(jié)論。

學(xué)生活動(dòng)6：通過觀察隧道掃描以及X-射線等新技術(shù)下的苯分子結(jié)構(gòu)圖，體會(huì)新技術(shù)手段對科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。

必修1、2中運(yùn)用化學(xué)史進(jìn)行科學(xué)思維方法教育的例子：

施瓦布是倡導(dǎo)基于史實(shí)探究并實(shí)施的先驅(qū)之一。在“作為探究的科學(xué)”與“通過探究來教學(xué)”中，他優(yōu)先強(qiáng)調(diào)的是前者。他把學(xué)科的結(jié)構(gòu)認(rèn)為是“外加的概念”，知識是一種假說和猜想，而不是教條的真理。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合科學(xué)發(fā)展的歷史材料進(jìn)行“對探究的探究”?！坝山處熖峁┯嘘P(guān)科學(xué)探究的材料或報(bào)告，學(xué)生對探究材料或報(bào)告進(jìn)行分析和探討。學(xué)生們討論材料或報(bào)告中所展示的研究細(xì)節(jié)：問題、數(shù)據(jù)、技術(shù)的作用、數(shù)據(jù)的解釋和研究者得出的結(jié)論。……這實(shí)際上是對探究案例的探討，從中學(xué)生們更加深刻地理解科學(xué)的本質(zhì)，以及科學(xué)探究的本質(zhì)?！保?]為了使得學(xué)生更好的理解，常常需要展開其獲得過程，從收集科學(xué)史實(shí)開始最后得出科學(xué)結(jié)論，這些過程總貫穿著這樣或那樣的科學(xué)方法。結(jié)合相關(guān)化學(xué)教材中的化學(xué)知識內(nèi)容，穿插介紹化學(xué)科學(xué)發(fā)展的史料，將化學(xué)科學(xué)發(fā)展的歷史過程展現(xiàn)給學(xué)生，剖析歷史案例，使學(xué)生了解化學(xué)家發(fā)現(xiàn)科學(xué)知識、理論和規(guī)律的思維過程和科研方法。使學(xué)生在學(xué)習(xí)具體的化學(xué)科學(xué)知識的同時(shí)，不斷接受科學(xué)方法熏陶，潛移默化地培養(yǎng)科學(xué)的思維模式。

三、化學(xué)史教育有助于德育滲透，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)精神

化學(xué)史教育可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高他們學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)卮┎逡恍┡c化學(xué)知識有關(guān)的故事，會(huì)使學(xué)生對化學(xué)產(chǎn)生親切感，激起學(xué)生的探究欲望?；瘜W(xué)史教育可以增強(qiáng)學(xué)生愛國主義情感。向?qū)W生介紹居里夫人為紀(jì)念自己的祖國，把發(fā)現(xiàn)的元素命名為釙(Po是波蘭英文Poland的前兩個(gè)字母)。我國近代化工專家侯德榜為了祖國的化工事業(yè)，放棄了美國優(yōu)厚待遇，毅然回國，發(fā)明了“侯氏制堿法”沖破了外國對我國的技術(shù)封鎖。用化學(xué)工作者的事跡感染學(xué)生，讓他們加深對祖國的熱愛。［6]化學(xué)史教育可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神?；瘜W(xué)史也是一部化學(xué)家大膽創(chuàng)新、勇于實(shí)踐、刻苦鉆研、百折不回的歷史。學(xué)生從化學(xué)家身上能夠感受出他們的科學(xué)品質(zhì)、科學(xué)精神，使自身品質(zhì)得到提升。

在化學(xué)教學(xué)中滲透化學(xué)史教育，學(xué)生們在學(xué)習(xí)科學(xué)家解決問題的過程中，可以深刻理解到：

(1)科學(xué)發(fā)展往往并非是線性的進(jìn)程，而是充滿了曲折，因?yàn)橐粋€(gè)新事物的出現(xiàn)，總會(huì)受到文化上或者科學(xué)內(nèi)部的質(zhì)疑或者抵觸。

(2)在研究過程以及研究方法中，并非機(jī)械化的過程，而是多元的。這種多元的研究過程與方法融在具體的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更容易理解和內(nèi)化。

(3)對自然界的解釋，并非恒古不變。所形成的科學(xué)理論是一個(gè)不斷探究、深化和修改的過程?？茖W(xué)發(fā)展的歷史，也是理論不斷完善、變更以及新理論不斷出現(xiàn)的歷史。通過教學(xué)中的具體事例可以使學(xué)生深刻理解變化和發(fā)展的觀點(diǎn)，把哲學(xué)思想在教學(xué)中具體化。

(4)科學(xué)的發(fā)展，除了人思維和方法外，技術(shù)和工具功不可沒，人對自然的解釋，是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和提高的。例如，隨著隧道掃描儀以及X-射線等新技術(shù)的出現(xiàn)，使人加深了對苯分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。

(5)科學(xué)的進(jìn)步，也是理性與非理性共同作用的結(jié)果。如，凱庫勒在研究過程中，對苯結(jié)構(gòu)的認(rèn)識來自夢中?？茖W(xué)研究的結(jié)果來自夢中絲毫沒有降低研究者以及科學(xué)研究的價(jià)值，因?yàn)闄C(jī)遇永遠(yuǎn)屬于哪些苦思冥想、有準(zhǔn)備之人。靈感、直覺等非理性因素往往只有在理性的基礎(chǔ)上才發(fā)揮其作用，只有在此基礎(chǔ)上，靈感、直覺等所迸發(fā)的東西才能被捕捉到。

(6)科學(xué)研究是科學(xué)精神與人文精神共生的場所。［7]

［1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.北京:人民教育出版社，2003:1～2

［2]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.北京:人民教育出版社，2003:19

［3]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.北京:人民教育出版社，2003:38

［4]孫定建.科學(xué)史在提高公眾科學(xué)素養(yǎng)中的作用［J].科學(xué)·經(jīng)濟(jì)·社會(huì)，2003（2）:68～69

［5]任長松.探究式學(xué)習(xí)——學(xué)生知識地自主建構(gòu)［M].北京:教育科學(xué)出版社，2005:63

［6]李鳳艷，李遠(yuǎn)蓉.運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)［J].重慶教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，11（6）:16

［7]周仕東.科學(xué)哲學(xué)視野下科學(xué)探究教學(xué)研究［D].長春:東北師范大學(xué)，2008:134

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