運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的研究*

左 玉，李鵬鴿，劉素素，曹晉瑜，張彩鳳

(太原師范學(xué)院化學(xué)系，山西 晉中 030619)

學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，是十八大報(bào)告中“立德樹人”教育政策的明確化，體現(xiàn)了學(xué)生全部素養(yǎng)中最核心、最關(guān)鍵的部分。自2014年全國學(xué)術(shù)研討會中被提出后，它就開始滲透進(jìn)我國的教育改革，并在不同的學(xué)科領(lǐng)域中進(jìn)行具體化。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)則是在化學(xué)學(xué)科這一領(lǐng)域中的體現(xiàn)，它表明了學(xué)生通過學(xué)習(xí)化學(xué)課程所能培養(yǎng)的獨(dú)特素養(yǎng)[1]。

化學(xué)史是化學(xué)家探求真理的全部歷程，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的最優(yōu)素材[2]。也就是說，化學(xué)家們的研究結(jié)論并不是學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，學(xué)生甚至可能會在多年后因記憶的流失而忘記科學(xué)結(jié)論，但通過剖析這段科研歷程卻能大大感化學(xué)生的思想，且往往學(xué)生最終記在心底的是這段研究過程中所需要的精神、方法、品質(zhì)及思維。因此，在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用化學(xué)史可謂是培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)卓有成效的措施，值得我們對其進(jìn)行仔細(xì)研究。

1 研究背景

1.1 化學(xué)史的研究現(xiàn)狀

以“化學(xué)史”為主題詞在中國知網(wǎng)上搜索了2000年至2019年的相關(guān)論文，共1435篇，篩選出基礎(chǔ)教育與中等職業(yè)教育這一研究層次的論文，共563篇。通過梳理這些文獻(xiàn)，了解到對化學(xué)史的研究大略可分為兩大類：一類是對化學(xué)史理論層次的研究，如對史料內(nèi)容、教育功能、不同版本教材中史料的呈現(xiàn)與比較、不同國家教材中史料呈現(xiàn)與比較等的研究；一類是對化學(xué)史實(shí)踐層次的研究，如對化學(xué)史的教育理論、教育策略、實(shí)踐探究、案例分析等的研究[3]。目前，隨著國外相關(guān)教育研究成果的引入，以及在世界性課程改革氛圍的影響下，我國化學(xué)史教育研究不僅在理論上提升了視野，在實(shí)踐方面也取得了不錯(cuò)的成績。自2017年化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的制定以來，化學(xué)史在化學(xué)教育中的實(shí)踐意義越發(fā)受到化學(xué)學(xué)者以及教師的關(guān)注。

1.2 化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的研究現(xiàn)狀

以“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”為主題詞在中國知網(wǎng)共搜索到352篇文獻(xiàn)，其中2015-2016年間因?qū)W科素養(yǎng)初步提出且尚未完善，學(xué)者們對其的研究多停留在表層研究；2017-2018年間因?qū)W科素養(yǎng)的完全制定與提出，學(xué)者們對其展開了深入的研究。通過梳理這些文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前對化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的研究可分為三大類：一類是基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)體系本身的研究，如對素養(yǎng)的內(nèi)涵、特點(diǎn)、構(gòu)成及各國素養(yǎng)的比較等的研究；一類是基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在理論方向的研究，如對素養(yǎng)下課程開發(fā)、試題變革、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)評價(jià)等的研究；一類是基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)在實(shí)踐方向的研究，如對素養(yǎng)落實(shí)、培養(yǎng)策略、實(shí)例教學(xué)等的研究[4]。目前，隨著黨的教育方針的提出，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)成為越來越受關(guān)注和關(guān)切的課題。

1.3 運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的研究現(xiàn)狀

自《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版)刊發(fā)以來，很少有人研究運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)這個(gè)主題，這也是本文的研究價(jià)值所在。根據(jù)教學(xué)現(xiàn)狀，教師們普遍認(rèn)可化學(xué)史的教育功能，且贊同將化學(xué)史融入課堂教學(xué)[5]。另外，學(xué)生們也大都肯定了化學(xué)史的育人價(jià)值，皆表示熱切希望化學(xué)史滲透進(jìn)化學(xué)課堂中。簡言之，運(yùn)用化學(xué)史教學(xué)必然會對學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)產(chǎn)生久而深的影響[6]。本研究通過梳理化學(xué)史上一些典型史料，分析其對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的形成和促進(jìn)作用，以期為教學(xué)中化學(xué)史的運(yùn)用提供一些想法和思路。

2 化學(xué)史對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是通過對化學(xué)學(xué)科本質(zhì)特征、歷史發(fā)展脈絡(luò)、國內(nèi)外比較研究、學(xué)生現(xiàn)狀的認(rèn)識與把握等綜合分析的基礎(chǔ)上形成的，反映了社會主義核心價(jià)值觀下化學(xué)學(xué)科育人的基本要求，全面展現(xiàn)了化學(xué)課程學(xué)習(xí)對學(xué)生未來發(fā)展的重要價(jià)值。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包含了“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”及“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”五個(gè)方面[7]。

2017年高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)非常重視化學(xué)史史料對化學(xué)教學(xué)的作用，給出了部分課程中涵蓋的化學(xué)史作情景素材，具體如表1所示。以下通過剖析化學(xué)史情境素材與化學(xué)重要史實(shí)中蘊(yùn)含的素養(yǎng)，將其滲透進(jìn)教學(xué)中，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。

表1 2017年普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中化學(xué)史情境素材匯總[7]Table 1 The collection of chemical history materials in 2017 general high school chemistry curriculum standards[7]

2.1 化學(xué)史對學(xué)生宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)的培養(yǎng)

2.1.1 素養(yǎng)闡述

化學(xué)要求學(xué)生從宏觀和微觀兩個(gè)不同的角度認(rèn)識世界，宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)是化學(xué)的學(xué)科本質(zhì)。考慮到學(xué)生從具體到抽象的思維發(fā)展特點(diǎn)，這種宏微結(jié)合的化學(xué)學(xué)科思維極可能成為部分學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的難點(diǎn)，影響其對化學(xué)知識的理解。那么，基于以上情況，教師可以利用化學(xué)史為學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)完整的知識發(fā)展歷程，搭建起宏觀世界和微觀世界的橋梁，為學(xué)生構(gòu)造直觀的學(xué)習(xí)情境，幫助學(xué)生順利地從具體思維跨越到抽象思維。本部分選取了“元素符號發(fā)現(xiàn)史”這一具體實(shí)例來培養(yǎng)學(xué)生的宏觀辨識和微觀探析素養(yǎng)[8]。

2.1.2 史料分析

以元素符號這節(jié)內(nèi)容為例，如果教師在教學(xué)時(shí)直接給出其定義，學(xué)生往往會選擇死記硬背某物質(zhì)對應(yīng)的元素符號而不能全面地認(rèn)識到符號本身包含的涵義。比如“H2O”，學(xué)生只會記得H2O是水這一物質(zhì)的元素符號，而不能理解它更深層的意義：一個(gè)水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子在共價(jià)鍵作用下形成。但如果教師在教學(xué)過程中先為學(xué)生講述化學(xué)符號的發(fā)現(xiàn)史：1903年，道爾頓提出原子論，認(rèn)為元素的最終粒子是原子。1805年，蓋-呂薩克發(fā)現(xiàn)兩體積氫氣和一體積氧氣化合得到的是兩體積水蒸氣，而他認(rèn)為原子整數(shù)比對應(yīng)體積整數(shù)比。因此，他提出：相同的溫度和壓強(qiáng)時(shí)，相同體積的氣體中含有相同數(shù)目的原子[9]。這與原子不可分割論產(chǎn)生了沖突。1811年，阿伏伽德羅經(jīng)過進(jìn)一步研究，提出“分子”一詞，認(rèn)為原子之上還有分子。他在蓋-呂薩克假說的基礎(chǔ)上提出：相同的溫度和壓強(qiáng)時(shí)，相同體積的氣體中含有相同數(shù)目的分子。經(jīng)過許多驗(yàn)證后，證實(shí)為阿伏伽德羅定律。然后根據(jù)此定律，引導(dǎo)學(xué)生寫出水的分子式：

2H2+O2=2H2O

教師在講授元素符號這節(jié)內(nèi)容時(shí)通過分析以上史料素材，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境，幫助學(xué)生認(rèn)識到元素符號背后不僅有宏觀意義還包含著更深刻的微觀意義，感受化學(xué)由宏觀發(fā)展到微觀的轉(zhuǎn)折，體驗(yàn)科學(xué)家將對物質(zhì)的研究轉(zhuǎn)化到對物質(zhì)背后的原子—分子層面的研究的歷程，從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為深入探究其他元素符號的宏—微意義打好基礎(chǔ)，并發(fā)展學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的意識。

2.2 化學(xué)史對學(xué)生變化觀念與平衡思想素養(yǎng)的培養(yǎng)

2.2.1 素養(yǎng)闡述

化學(xué)，顧名思義，變化的科學(xué)。變化觀念與平衡思想展現(xiàn)了化學(xué)的學(xué)科特征。我們生活在絕對運(yùn)動的世界里，因此認(rèn)識物質(zhì)及其變化與守恒對了解自然現(xiàn)象和規(guī)律是至關(guān)重要的，也與我們的日常生活緊密相關(guān)。在這一素養(yǎng)中，學(xué)生要培養(yǎng)變化與平衡的對立統(tǒng)一思想，要學(xué)會分析化學(xué)反應(yīng)。而化學(xué)史，作為一個(gè)動態(tài)、不斷進(jìn)步的知識體系，展現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科知識的動態(tài)發(fā)展過程，教師教學(xué)時(shí)可以運(yùn)用能體現(xiàn)此素養(yǎng)的化學(xué)史來幫助學(xué)生鍛煉相關(guān)的思維。本部分選取了“質(zhì)量守恒定律”這一具體實(shí)例來培養(yǎng)學(xué)生的變化觀念和平衡思想素養(yǎng)[10]。

2.2.2 史料分析

生活中，人們常常會觀察到一些突然出現(xiàn)或突然消失的現(xiàn)象，卻百思不解。歷史上，很多中外哲學(xué)家提出過物質(zhì)不生不滅的說法，如我國唯物主義者王夫之主張“生非創(chuàng)有，死非消滅”的論斷等。但這些并沒有得到化學(xué)家們的關(guān)注，他們對化學(xué)的研究多停留在定性角度。而俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫十分重視物質(zhì)重量的變化，做實(shí)驗(yàn)時(shí)總要記錄下反應(yīng)物和產(chǎn)物的重量。他曾講：“度量和衡量這兩種量會在實(shí)驗(yàn)中帶來多少真實(shí)的情況和敏銳的洞察力啊！”。漸漸地，羅蒙諾索夫發(fā)現(xiàn)：化學(xué)反應(yīng)前后，重量常常不變，既沒有加重也沒有變少。他敏銳的意識到這一規(guī)律并不簡單，堅(jiān)定地認(rèn)為自然界發(fā)生的一切變化都遵循這個(gè)規(guī)律，一樣物質(zhì)增加了多少，相應(yīng)地另一樣物質(zhì)就會減少了多少。1756年，羅蒙諾索夫展開了對物質(zhì)燃燒的探索。此前，波義耳在密閉容器中煅燒金屬，后打開容器，稱量發(fā)現(xiàn)得到的金屬灰質(zhì)量比最初的固體金屬重，他總結(jié)為增加的重量來源于一種自火焰轉(zhuǎn)入金屬的“燃素”。但是，羅蒙諾索夫并不贊同波義耳的觀點(diǎn)，為此他研究了完全密閉容器中金屬的燃燒，發(fā)現(xiàn)金屬的質(zhì)量發(fā)生了變化，但是整個(gè)實(shí)驗(yàn)體系的總質(zhì)量并沒有改變，所以他給出了不同的解釋，認(rèn)為增加的重量是金屬在煅燒過程中吸收了空氣。經(jīng)過多次嘗試與反復(fù)實(shí)驗(yàn)，他首次總結(jié)出化學(xué)反應(yīng)過程中遵循質(zhì)量守恒。不過，羅蒙諾索夫的發(fā)現(xiàn)并沒有得到其他科學(xué)家的重視。1777年，拉瓦錫也展開了類似的研究，并總結(jié)出質(zhì)量守恒的現(xiàn)象，由此質(zhì)量守恒定律獲得公認(rèn)。至20世紀(jì)，愛因斯坦提出質(zhì)能方程式，從理論上校檢了質(zhì)量守恒定律。

希望通過這部分充滿哲理的史學(xué)素材，可以帶動學(xué)生置身其中，把理論與歷史相結(jié)合、與化學(xué)家羅蒙諾索夫共同探索化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律和實(shí)質(zhì)，激發(fā)學(xué)生守恒的思維，調(diào)控化學(xué)為我們所用，引導(dǎo)學(xué)生從變化發(fā)展、對立統(tǒng)一、動態(tài)平衡的角度解決實(shí)際問題。正如生活中有些俗語：“有得必有失”、“付出總有回報(bào)”等，也在揭示物質(zhì)世界“變化與平衡”的奇妙。

2.3 化學(xué)史對學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)的培養(yǎng)

2.3.1 素養(yǎng)闡述

化學(xué)作為一門實(shí)證科學(xué)，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，要求通過實(shí)驗(yàn)證據(jù)支撐化學(xué)的進(jìn)步，沒有實(shí)驗(yàn)就沒有發(fā)現(xiàn)[11]。在這方面，學(xué)生需要形成證據(jù)意識，并基于證據(jù)提出化學(xué)的假設(shè)、對假設(shè)進(jìn)行證實(shí)，建立證據(jù)與假設(shè)的邏輯關(guān)系，并養(yǎng)成通過分析推理建立模型以解釋化學(xué)現(xiàn)象的素養(yǎng)。另外，人的認(rèn)識也遵循一定規(guī)律：從錯(cuò)誤到正確，隨著思維的進(jìn)步不斷更新認(rèn)知，最后建立模型。因此，教師教學(xué)時(shí)可以運(yùn)用能體現(xiàn)此素養(yǎng)的化學(xué)史，提高學(xué)生的認(rèn)知能力和建立模型的能力。本部分選取了“燃素說的建立與廢止”這一具體實(shí)例來培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理和模型認(rèn)知素養(yǎng)[12]。

2.3.2 史料分析

1703年，施塔爾提出燃素學(xué)說。他表示：可燃物都包含同一種元素，即燃素；燃燒過程可視為物體吸收或釋放燃素的過程。他的觀點(diǎn)適用于許多化學(xué)實(shí)驗(yàn)的問題，促進(jìn)了現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的發(fā)展，廣受推崇和支持。但我們講科學(xué)要“有跡可循，有理可依”，而這個(gè)學(xué)說缺少明確的理論依據(jù)，只是一種“猜想性結(jié)論”，根本經(jīng)不起現(xiàn)實(shí)的推敲。隨著時(shí)代的進(jìn)步，燃素說中存在的問題也日漸清晰，越來越難以自圓其說。17世紀(jì)中葉，隨著科學(xué)家一連發(fā)現(xiàn)許多新氣體的存在，燃素學(xué)說日漸矛盾，弊端日益暴露，但仍有許多化學(xué)家附和燃素說。1775年，布拉克發(fā)現(xiàn)了碳酸氣體，定量研究后發(fā)現(xiàn)燃燒前后重量的改變與是否吸收燃素并無聯(lián)系，這初步否定了燃素說。而后，燃素說的忠實(shí)擁護(hù)者化學(xué)家卡文迪許在研究氫氣的性質(zhì)時(shí)，先是將氫氣視為“具有負(fù)質(zhì)量的燃素”，在發(fā)現(xiàn)氫氣具有質(zhì)量的事實(shí)后卻仍牽強(qiáng)地向燃素說靠攏。1772年，另外兩名燃素說的附和者盧瑟福與普利斯特在實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)了不能維持動物生命卻具有滅火性質(zhì)的氣體，氮?dú)狻Ｋ麄冸m然發(fā)現(xiàn)了許多燃素說難以解釋的現(xiàn)象，卻也沒有從科學(xué)的角度思考原因，而是選擇繼續(xù)維護(hù)燃素說。這幾名化學(xué)家從盲目的、片面的、輕率的、滯于表面的不科學(xué)的方法出發(fā)所展開的研究，讓已經(jīng)被抓住了的真理的尾巴從手中溜走。直至18世紀(jì)后期，化學(xué)進(jìn)入定量研究時(shí)期以及氧的發(fā)現(xiàn)，法國化學(xué)家拉瓦錫大膽擺脫了傳統(tǒng)思想的束縛，開始對燃素說提出質(zhì)疑，并為此進(jìn)行了大量定量研究，最終以科學(xué)的論據(jù)對燃燒的本質(zhì)做了解釋，推倒了燃素說，建立氧化學(xué)說。

俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫也曾說過，真正的化學(xué)家必須既是理論家，又是實(shí)驗(yàn)工作者。希望通過這部分生動的史學(xué)素材，可以幫助學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)學(xué)說要經(jīng)歷漫長的科學(xué)修正過程，感悟化學(xué)學(xué)科的科學(xué)性，激發(fā)學(xué)生實(shí)證意識、質(zhì)疑觀念，鍛煉學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生處理現(xiàn)實(shí)問題的能力，發(fā)展學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠焚|(zhì)，為未來做好準(zhǔn)備工作。

2.4 化學(xué)史對學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的培養(yǎng)

2.4.1 素養(yǎng)闡述

化學(xué)知識的獲得并不是一朝一夕的，而是經(jīng)過不斷探究與修正，最終完善的。在這個(gè)過程中，并不存在所謂的標(biāo)準(zhǔn)答案，每位化學(xué)家都有廣闊的發(fā)展空間，勤于思考、積極溝通、大膽創(chuàng)新、勇于碰撞則是一名成功化學(xué)家的必備品質(zhì)。學(xué)生需感受科學(xué)家觀察、聯(lián)想、分析推理、創(chuàng)新知識的過程[13]。考慮到學(xué)生習(xí)慣于被動接受知識的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，教師在教學(xué)時(shí)可以為學(xué)生呈現(xiàn)能突出此素養(yǎng)的史料，幫助學(xué)生激發(fā)不盲從權(quán)威、勤于實(shí)踐、勇敢質(zhì)疑、積極創(chuàng)新的意識。本部分選取了“門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表”和“凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯的結(jié)構(gòu)”兩個(gè)例子來說明運(yùn)用化學(xué)史對學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)的培養(yǎng)[14-15]。

2.4.2 史料分析

教師在講授元素周期律這節(jié)內(nèi)容時(shí)，可以應(yīng)用相關(guān)史實(shí)給予鋪墊：1865年，英國化學(xué)家紐蘭茲按原子量大小的順序?qū)σ阎脑剡M(jìn)行排列，覺察到每八個(gè)元素排列后，元素的性質(zhì)就出現(xiàn)相似性，他稱這種周期性規(guī)律為“八音律”。但從表面上看來，他做得工作僅僅是機(jī)械性地把元素按照原子量大小進(jìn)行排列，并沒有探究出元素之間的內(nèi)在規(guī)律，所以當(dāng)他在英國化學(xué)學(xué)會上提出自己的發(fā)現(xiàn)時(shí)，不僅沒有獲得支持反而被嘲弄。而俄國化學(xué)家門捷列夫卻沒有止步不前，相反地激發(fā)起了科學(xué)探究精神，勇敢地展開了艱苦的研究。1869年，門捷列夫通過已知元素性質(zhì)與其原子量的對比排序，終于得到元素周期表。但門捷列夫的杰出之處不僅在于他制定了元素周期表，還在于他能科學(xué)性的預(yù)見尚且未知的元素并在元素周期表中留出位置[16]。經(jīng)后代科學(xué)家的探究驗(yàn)證，門捷列夫的元素周期表十分正確。

通過這段歷史情境的教學(xué)，幫助學(xué)生知道元素排列成周期的依據(jù)、理解元素周期律的內(nèi)容及其作用，完成元素周期表相關(guān)知識的建構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用元素周期表知識的順利遷移。同時(shí)，教師可以有意地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到門捷列夫敢于質(zhì)疑、樂于探索、勇于創(chuàng)新的精神，以此潛移默化的影響學(xué)生。

又如在講授苯的結(jié)構(gòu)時(shí)，教師可以引用德國有機(jī)化學(xué)家凱庫勒因夢提出的關(guān)于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的故事：凱庫勒最初是一名建筑天才，因偶然聽了一場化學(xué)講座，發(fā)現(xiàn)了化學(xué)的奇妙，立志轉(zhuǎn)學(xué)化學(xué)。凱庫勒先前學(xué)習(xí)的建筑方面的知識幫助其形成了形象思維力，他擅長構(gòu)建模型，將化合物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。終于，苦盡甘來，他的研究有了成果。1864年，凱庫勒正忙于編寫教科書，但一點(diǎn)進(jìn)展也沒有，他開始打起瞌睡。隱隱約約地，原子爭相出現(xiàn)在夢中，較小基團(tuán)則躲在原子身后，凱庫勒的思維越來越靈敏。他漸漸地辨認(rèn)出有著特殊形狀的大結(jié)構(gòu)，也辨認(rèn)出密切相連的長行分子，它們像蛇一般纏繞著、轉(zhuǎn)動著[17]。下一刻，凱庫勒看到有條蛇頭尾相連。這時(shí)，靈感一閃而過，凱庫勒猛地醒來。他用余下的時(shí)間畫出了苯環(huán)：與直鏈脂肪族化合物不同的是芳香族化合物的結(jié)構(gòu)以閉合碳原子環(huán)的形式呈現(xiàn)。

教師在教學(xué)中可以指出：成功永遠(yuǎn)都不是一蹴而就的，凱庫勒的夢給了他科學(xué)靈感并不是神靈眷顧，這是他堅(jiān)持探究和積極想象的成果，從夢中得到啟發(fā)，由此發(fā)現(xiàn)苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)也并不是幸運(yùn)或偶然，是他總結(jié)知識和經(jīng)驗(yàn)、善于學(xué)習(xí)和思考的成果。同樣地，學(xué)生在追求真理時(shí)，也應(yīng)具備勇敢探索和積極創(chuàng)新的品質(zhì)。

2.5 化學(xué)史對學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)的培養(yǎng)

2.5.1 素養(yǎng)闡述

化學(xué)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展，化學(xué)的發(fā)展史則是社會進(jìn)步史的一支，縱觀全程其積淀了內(nèi)涵豐富的知識，而每個(gè)知識背后都蘊(yùn)含著豐富的社會價(jià)值。現(xiàn)代化學(xué)學(xué)習(xí)理念要求學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)能立足于現(xiàn)代生活和未來發(fā)展，要求學(xué)生能準(zhǔn)確認(rèn)識化學(xué)在自然的發(fā)展過程中的作用。正如現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)是一把“雙刃劍”，它既有可能造福人類，也有可能造成麻煩，化學(xué)技術(shù)也是如此。因此，希望教師可以通過講授史料幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)化學(xué)觀和安全意識，認(rèn)識化學(xué)在推動社會進(jìn)步和創(chuàng)造社會財(cái)富過程中所扮演的重要角色。本部分選取了“合成氨”這一具體實(shí)例來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會責(zé)任素養(yǎng)[18]。

2.5.2 史料分析

19世紀(jì)前，化學(xué)家科學(xué)性地預(yù)見了糧食短缺問題，期望可以通過固定空氣中游離的氮，將其轉(zhuǎn)變成可利用的化合氮(如氨)，以此作為肥料來增加糧食產(chǎn)量，從而解決糧食不足的問題。合成出的氨，用途廣泛，可用于合成氮肥、銨鹽等，用以提高糧食產(chǎn)量，具有極大的社會價(jià)值。但是，合成氨的工藝是20世紀(jì)的一大難題。第一位研究合成氨的是勒夏特列，按照勒夏特列原理，得出氫和氮能在高壓下合成氨。然而，實(shí)驗(yàn)時(shí)混入了空氣，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)爆炸。更遺憾的是，他并沒有進(jìn)一步探究爆炸起因就匆匆結(jié)束了試驗(yàn)。第二位研究者是能斯特，經(jīng)理論計(jì)算，他得出此反應(yīng)沒有前景，所以關(guān)于合成氨反應(yīng)的探索再次中止。后期經(jīng)過驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)能斯特的不正確結(jié)論是因?yàn)橛?jì)算過程采用了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。雖然合成氨的研究過程不順利，但化學(xué)家哈伯與勒·羅塞格諾爾仍堅(jiān)持進(jìn)行合成氨的研究。他們通過實(shí)驗(yàn)確定了高壓的實(shí)驗(yàn)條件，利用理論計(jì)算得出適宜的溫度和壓強(qiáng)，又經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)探索了活性較好的催化劑，并成功建立了合成氨的實(shí)驗(yàn)裝置，大大提高了合成氨的產(chǎn)率[19]。但是，由于當(dāng)時(shí)的德國妄想通過戰(zhàn)爭稱霸世界，德國皇帝重金任命哈伯，提高合成氨的產(chǎn)率時(shí)也生產(chǎn)了大量的炸藥，引爆了世界大戰(zhàn)，造成了無數(shù)無辜人的傷亡。

教師可以利用這段化學(xué)史，指出科學(xué)的雙面性，幫助學(xué)生看到哈伯的發(fā)明對社會的功與過：哈伯因其化學(xué)成就獲得了諾貝爾化學(xué)獎，他解決了世界糧食危機(jī)，使無數(shù)人免于因饑餓而死，受到許多人的敬仰；但他也利用自己的聰明才智發(fā)明大量戰(zhàn)爭武器，使無數(shù)人無辜枉死，受到許多人的責(zé)罵。化學(xué)發(fā)展到今天，對人類的生活作出了巨大貢獻(xiàn)，希望學(xué)生能通過這節(jié)史實(shí)素材認(rèn)識到化學(xué)對創(chuàng)造社會財(cái)富的重要意義，樹立正確的科學(xué)觀和價(jià)值觀，參與到解決化學(xué)方向的社會問題中，激發(fā)學(xué)生的愛國情懷。

3 結(jié) 語

本文運(yùn)用化學(xué)史史料分析科學(xué)探究歷程，介紹了化學(xué)史對學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”五個(gè)方面化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成的促進(jìn)作用，希望能激發(fā)師生運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的意識，展現(xiàn)并運(yùn)用與化學(xué)學(xué)科知識相對應(yīng)的化學(xué)史素材，幫助學(xué)生沿著科學(xué)足跡去理解和接受化學(xué)學(xué)科知識。因此，師生需要儲備豐富的化學(xué)史素材，并能在教與學(xué)的過程中靈活運(yùn)用。總之，核心素養(yǎng)的形成是一個(gè)漫長的、潛移默化的過程，應(yīng)滲透進(jìn)教與學(xué)的方方面面。