運用化學史培養學生科學探究能力的思考與嘗試

梁陸元

摘 要：將化學史融入中學化學課堂教學中，可以提高學生學習化學的興趣，加深學生對基礎知識的理解，培養學生的科學素養。文章從“化學史教學的意義和作用”和“化學史教育應注意的問題”兩方面對如何利用化學史培養學生的科學探究能力進行了探討。

關鍵詞：化學史;科學探究;研究性學習

研究性學習是全國第八輪基礎教育課程改革的亮點，《義務教育化學課程標準（2011年版）》和《普通高中化學課程標準（2017年版）》都把科學探究作為新課程改革的亮點，倡導自主、探究、合作的學習方式。筆者認為，科學探究和“自主·探究·合作”學習則是化學課程教學中實施研究性學習的重要途徑和方式，而化學史在培養學生科學探究能力方面具有獨特的作用。

一、進行化學史教學的意義和作用

（一）通過化學史的教學，培養學生的科學思想，促進學生萌發參與化學研究的志向

化學史既是化學發展的記錄，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的科學思想和社會責任感，培養學生科學思想即教育學生怎樣發現問題，怎樣提出模式假說，怎樣驗證模式假設的思維。

例如，講氧氣時介紹燃素學說是怎樣提出的，這個錯誤理論為什么能得到當時許多科學家承認？普利斯特發現氧氣理應推翻燃素學說，但真理碰到鼻子尖上沒有發現真理？而拉瓦錫是怎樣利用氧氣發現推翻燃素學說，提出燃燒的氧化學說的。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，從前人的成功中得到啟發。

又如，在高中講電離理論時，可敘述阿侖尼烏斯提出電離學說前酸、堿、鹽溶液的反常現象，阿侖尼烏斯是怎樣透過這樣的反常現象看到酸堿鹽溶液的本質，從而提出電離學說的。電離學說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，使學生明確“疑（如反常現象）乃是發現真理的起點”，從科學家對待“反常現象”的科學態度中學習科學探究的方法。如空氣一節，可講述不同來源的N2，每升的質量相差0.0065克，由此追蹤，發現惰性氣體。

（二）通過化學史教學，加深學生對化學知識的理解

據調查，大學化學系的新生總有一種感覺，對同一個內容，大學時和中學時的講法脫節，甚至他們認為中學化學里有些定義是錯誤的。究其原因，主要是中學里孤立地對概念、定律進行教學，未注重與化學史的結合;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，矛盾的揭露和解決，新矛盾的產生與科學家的研究方法教給學生，讓學生在發生發展的過程中把握知識。

例如，講原子結構時，可適當講解人類對原子結構探索的過程。中國古代墨子“端”的學說;古希臘德謨克利特的“原子”說;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”;1896年湯姆遜的學生盧瑟福根據α粒子散射實驗，提出“行星原子模型”，盧瑟福的學生玻爾根據氫光譜和量子力學理論，運用幾率分布提出電子云模型。在運用電子云模型時應指出，電子云模型也不是最后真理。

（三）通過化學史教學，培養學生堅強的毅力和頑強的進取精神

化學發展歷史過程記錄著許多的化學家“明知山有虎，偏向虎山行”的大無畏的進取精神，這是培養學生不畏勞苦、奮不顧身的進取精神的好材料。如瑞典化學家諾貝爾一生從事炸藥研究，1846年在一次試驗中發生炸藥爆炸事故，包括他弟弟在內的五人殉難。諾貝爾沒被死亡嚇倒，他在總結教訓的基礎上繼續試驗，終于在1867年發明了安全烈性炸藥。又如，氟是一種活潑而有劇毒的元素，為了研制氟，幾位化學家為之獻出了生命。英國化學家戴維研制氟時受到毒害，病了幾個月;喬治和托馬斯兄弟在制氟的試驗中中毒，托馬斯幾乎喪命，喬治病了三年;魯耶特和尼克雪繼續喬治和托馬斯兄弟的研究，不幸為科學殉難，直到1886年法國化學家摩桑歷盡艱險才成功地制得了氟。

又如，居里夫婦在馬廄大的“實驗室”里頑強奮斗了六年，處理近一噸的瀝青鈾礦渣，得到0.1克鐳鹽，成功的喜悅使居里夫人激動得哭了。

（四）通過化學史的教學，培養學生發展的觀點

人類對事物的認識不會停留在一個水平上，是不斷向前發展的，通過化學史的學習，可潛移默化地培養學生發展的觀點。例如：對原子結構的認識，古代認為原子是一個實心的不可分割的小球。19世紀末，發現電子后，羅瑟福提出行星式原子模型，1913年玻爾提出量子模型，直到現在的玻恩運用概率分布描繪的電子云圖形。盡管如此，這還不是真理，因為愛因斯坦就對電子云模型提出了疑問。

（五）通過化學史教學，對學生進行愛國主義教育和社會主義方向教育

化學史上熱愛自己祖國的科學家不乏其人，如居里夫人就是很好的榜樣。通過介紹化學家愛國的動人事跡，可以很好地培養學生的愛國主義情感。

我國燦爛的古代文明和中華人民共和國成立后（特別是改革開放后）工農業生產及科技的發展是進行愛國主義教育和社會主義方向教育很好的材料。我國古代四大發明中的火藥和造紙是化學科學技術的偉大成就。我國古代金屬冶煉已達很高水平，公元前6世紀就發明了煉鐵技術。我國是應用石油和煤最早的國家。改革開放后，科技進步更是神速，鋼產量在1982年已居世界第四位，現已躍居世界首位，硫酸產量已居世界第一位。在化學科技方面，我國科學工作者于1965年在世界上首次人工合成了具有生命活力的蛋白質結晶牛胰島素。1981年，人工合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸，是世界上首次用有機化學和生物化學方法合成的具有與天然轉移核糖核酸相同的化學結構和生物活性的轉移核糖核酸。這兩項科學成就標志著我國在人工合成生物高分子的研究上居于國際領先地位。

二、進行化學史教育應注意的問題

教師必須摸清哪些內容可聯系化學史;哪些內容不必講化學史;是詳講，還是簡單提一提;等等。教師應根據有關化學史資料進行改編，邊編邊講邊積累。如學習元素時，有選擇的講一些元素（如氟、惰性氣體、溴、碘）的發現過程。在講苯的結構式、橡膠硫化、鋼鐵中磷的危害時，可講一些小故事，還可以講一些偉大科學家從事科學研究的感人故事等。

介紹適當的科普讀物，讓學生在學有余力的興趣閱讀中了解化學史。

選準內容和切入點，組織學生模擬科學家的研究過程進行科學探究，讓學生在模擬探究中感受探究成功后的快樂。

參考文獻：

[1]劉 超，董素靜.結合化學史培養學生的科學探究意識[J].中學化學教學參考，2007（10）：35-36.

[2]吳瓊英.化學史融入探究教學的實踐與反思——以“質量守恒定律”為例[J].中學化學教學參考，2017（7）：20-22.