許多教師對課本中的化學史內容,只是簡單布置學生課后看一看。他們認為化學史提高不了學生考分,對升學率不起作用,甚至對化學史提也不提。事實上,化學史對培養人才有著特殊的作用,因此,中學化學教學中應重視化學史的教育。
一、化學史可以促進學生學習化學的興趣和愛好
著名化學家傅鷹教授說過:化學科學給人以知識,而化學史給予人的是智慧。在化學教學中安排適當的化學史教材,這對發展學生思維能力和激發他們的學習興趣是很重要的。眾所周知,學生對某些知識一旦發生了興趣,就創造了記憶最佳的心理條件,這種非智力因素在教學中起的作用是不容忽視的。
例如,在教學有機化學時,什么是有機化合物,它和無機化合物的區別是什么,這些問題是在揭開學習有機化學的序幕時首先碰到的問題。如果在這里透過教材的自然聯系,用簡單的語言,介紹一下19世紀20年代,在化學發展史上從無機物合成有機物的事實,對幫助學生正確理解有機物的概念是有積極作用的。
首先,德國化學家烏勒用無機的制備方法制出在動物腎臟中才能排泄出來的尿素。他是無意中發現可以用無機物、無機方法制出有機化合物來的第一人。
NH4Cl+AgCNO→AgCl↓+NH4CNO
NH4CNO→+CO(NH2)2
氰酸銨 尿素
由于烏勒合成尿素,沖破了當時盛行的“生命力”的禁錮,開辟了合成有機物的廣闊前景。
其次,1845年柯爾柏用硫和活性碳先加熱制得二硫化碳,后通過氯氣得四氯化碳,再經四氯乙烯,最后得到醋酸。
CCl2=CCl2+Cl2+2H2O→CCl3COOH+3HCl
CCl3COOH+6[H]→CH3COOH+3HCl
結合我國古代的釀酒、制醋、發酵、造紙等,以及1965年合成用胰島素,可置愛國主義教育于課堂教學之中,這些生動具體而富有情趣的史實,會給學生留下深刻的印象。
引入一點化學史資料進行教學,既可以把有機化合物的探究弄清楚,進行辯證唯物主義的思想教育,提高學生的思維能力,激發學生的學習興趣,還為以后學習化學奠定基礎。
二、運用化學史實可以培養學生的科學思想和科學方法
化學史也是一部化學研究方法的歷史,結合化學教學內容,運用化學史實培養學生科學方法、科學思想是很好的材料。教學重點是教育學生怎樣發現問題,怎樣推理得出模型和假說,怎樣驗證模型和假說的思維方法。
例如,講氧氣時可以介紹燃素學說是怎樣提出的,這個錯誤的認識為什么能得到當時許多科學家承認。普利斯特利發現了氧氣理應可推翻燃素學說,但他卻沒發現真理;而拉瓦錫利用氧氣的發現推翻了燃素說,提出燃燒的氧化作用,這一曲折過程包含著深刻的科學思想和科學方法,使學生從前人的失敗中得到教訓,從成功中得到啟發,對培養學生科學思想和科學方法是很有啟迪的。
又如,在高中講電離學說時,應敘述阿侖尼士提出電離學說前酸堿鹽溶液的反常現象,他怎樣透過這些反常現象看到酸堿鹽溶液的本質,提出了電離學說的。電離學說又怎樣得到驗證成為今日的電離理論。這個理論的發展也是曲折的,當時阿侖尼士拿著他的電離學說論文找到他的老師克勒葦教授,希望得到他的支持,然而克勒葦竟冷冷地說了聲“再見”,扭頭就走了。當時一些著名科學家如英國的阿姆斯特朗、法國的特勞貝、俄國的門捷列夫都不贊同電離學說。門捷列夫認為,電離學說不過是一種奇談怪論,不值一提,它和燃素學說一樣肯定會破產的。這些知名科學家反對的理由和今日中學生學習電離時犯有同樣的錯誤認識,他們認為電解質在溶液中只有通過電流的作用才能離解,而不能自動離解。與此同時,電離學說也得到一些科學家的支持,如德國科學家奧斯特瓦爾德,荷蘭科學家范霍夫等。奧斯特瓦爾德親自跑到瑞典找到阿侖尼士討論這些科學成果的具體應用,將自己先進的實驗室借給阿侖尼士進行科學探索。而克勒葦不解地問奧斯特瓦爾德:“你真的認為燒瓶中有鈉離子和氯離子游來游去嗎?”奧斯特瓦爾德斬釘截鐵地回答:“是的。”范霍夫把電離學說譽為物理化學史上的一次革命。后來這三位杰出科學家組成了無私的聯盟,被當時的反對派稱作“離子主義者”,他們卻分別于1901年、1903年、1909年獲得諾貝爾化學獎。通過史實告訴學生,科學家是怎樣對待反常現象的,如何提出學說建立科學的理論和科學的思維方法。
三、通過化學史,加深對化學知識的理解
目前教學由于講解知識的來龍去脈不夠,中學生學到的一些化學知識,是孤立的、靜止的。進入大學后,一部分學生認為中學化學里有些定義是錯誤的,一部分學生反映由于中學把概念講得過死,再接受大學的講法,會別扭一段時間才能接受下來。為什么有這種反映呢?重要原因是中學的教學,把概念定律孤立起來學習,沒有把概念、理論、定律的來龍去脈、歷史背景、發生發展的曲折經過,以及科學家的研究方法教給學生,缺乏跟化學史相結合。
例如,講原子結構時,應該適當講述人類對原子結構探索的過程。中國古代墨子“端”的學說,古希臘德莫克利特的“原子”說,都認為物質是由不可分的最小微粒“端”或叫“原子”構成的,這是人類根據自然現象對物質結構的猜想。1802年英國科學家道爾頓繼承古代原子不可分的觀點,為了解釋在化學實驗基礎上得到的倍比定律和定組成定律提出新的“原子說”。恩格斯稱道爾頓的原子說開創了化學的新時代。1896年湯姆遜發現電子后,1904年提出原子像西瓜,瓤是正電,瓜子是電子,電子均勻地鑲嵌在瓤里的“西瓜模型”。1911年湯姆遜的學生盧瑟福根據a-粒子散射實驗,提出原子有個核,電子像行星繞核旋轉的“行星式原子模型”,推翻了湯姆遜的“西瓜模型”。盧瑟福的學生玻爾根據氫光譜和量子理論提出核外電子是在許可軌道上運動的假說。發現電子的波粒二象性后,玻爾運用幾率公布提出電子云模型。應該指出電子云概念后也不是最后真理,科學家們仍在爭論。愛因斯坦就強烈反對,把“幾率的解釋”稱做“擲骰子”。他對玻爾說“你信仰擲骰子的上帝”,而我們“無論如何相信上帝不是在擲骰子”。他認為究竟誰是誰非有待未來的實踐檢驗。這樣的敘述雖然費十幾分鐘的教學時間,但活躍了學生思想,知道科學發展是人類前赴后繼的結果,指出化學學科中不是沒有問題了,啟發他們科學探索精神,激勵同學立志為揭開核外電子運動的奧秘而獻身。