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浅析化学史教育融入化学教学中的实践与思考

2014-07-08 01:28

　　关键词 化学史　科学探究能力　质疑精神　化学教学

　　论文摘要在化学教学中融入化学史教育不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以培养学生的科学探究能力和勇于质疑的精神，同时可提高学生的实验能力。 
　　
　　1851年，英国科学促进会（BAAS）主席在一次中呼吁，我们要教给年轻人的，与其说是科学结论不如是科学方法，更不如说是科学史。科学史作为人类长期以来认识自然、征服自然的真实记录，每个章节都留下了先行者探索的足迹，字里行间都流露出前人的卓越智慧。①因此，科学史能从科学的方法、精神和态度等方面培养学生的创新精神和实践能力。科学史还能从科学家的人格魅力等人文精神等方面的陶冶学生的情操，对学生综合素质的提高具有不可替代的重要作用，同时科学史能让教师在每一个伟大的瞬间中得到自我充实并提高。②
　　化学史作为科学史的一个重要分支，是人类在长期的实践过程中，对大自然中相关的化学知识的系统描述，它是从化学发展的历史角度，对化学科学孕育、产生和发展过程的真实记录。③在化学教学中，通过化学史的讲述，可让学生们知道，他们所学的知识点并非凭空出现的，不是纯粹偶然的，而是科学家经过长期研究得出的。再现这些化学探究过程，也是帮助学生学习相关知识点的过程，可使学生掌握事物发展的一般规律，提高他们发现问题、分析问题、解决问题的科学能力，活跃了课堂教学气氛，也能充分调动学生的学习积极性，激发学习热情，提高学习效率，从而提高了教学效果。④以下是笔者联系教学实际，有关化学史融入课堂教学的几点思考：
　　1 通过化学史教育培养学生的学习兴趣

　　应该采取一切可能的方法去在孩子们身上把求知与求学的欲望激发出来。捷克教育学家夸美纽斯的这句话说的含义是用尽一切办法去培养孩子的学习兴趣。⑤在化学课堂教学中，通过对学生介绍那些古往今来伟大的化学家成功的事迹，是诱发学习动机的一个极好的动因。教师可利用化学史上的故事，引导学生去寻觅化学家成长的足迹，追溯化学历史发展的长河，把学生引进化学家进行科研创造的实验室之中，了解每个科学成果背后或辛酸、或感人、或有趣的故事，从而积极有效地调动他们学习化学的积极性。
　　例如：在卤素的教学中，可以向学生介绍氯气在第一次世界大战中作为化学武器的历史故事。1915年，伊普尔前线阵地上，德军和英法联军两军对阵，英法联军指挥官通过阵前观察，发现德军阵地上出现大量的 “啤酒桶”，顿时感到大惑不解，窃以为德军在开玩笑，遂不以为然，掉以轻心。甚至，指挥官还说：“打赢了大家就有啤酒喝了！”话音刚落，只见德军战壕里许多士兵迅速拧开了“啤酒桶”桶盖。在绵延几公里长的战线上，所有的“啤酒桶”全被打开了，冒出来的非但不是啤酒反而是浓浓的黄绿色的烟。顿时，在风的推动下，一人多高的黄绿色气浪紧贴地面，像潮水一样扑向英法联军阵地。跟在黄色烟雾后面的德国军队，没有开一枪打一炮，就轻松地突破了英法联军防线，把整个战线向前推进了至少4公里，重新占领了失去的一些重要的战略要塞。在这次毒气袭击中，英法联军死伤惨重，这是人类战争史上的一个悲剧，仅仅是由于这个简单的分子式：Cl2。通过这简单介绍历史史实，使学生认识到氯气的毒性。不仅可以活跃课堂，还可以激发学生学习化学的兴趣，使学生喜欢上化学课，提高化学教学质量。
　　因此，在化学教学中恰到好处地引入化学史教育，可以强化学生学习化学的兴趣，激发珍贵的求知欲望。通过化学史料故事的催化，培养并保持学习化学的热情，使之成为学生自主学习的原动力。
　　2 通过化学史教育培养学生的科学探究能力
　　科学探究是指科学家们用于研究自然，对所获得的证据提出解释的多种不同途径。⑥利用化学史料，使学生重复化学家曾经经历过的、成功的研究途径和采用的科学方法。从提出问题开始，到提出假说、设计实验、实施实验、收集实验事实、处理与分析化学实验事实、运用一系列的方法进行科学抽象，直到得到规律性的认识，再用实验认识成果。这种做法易使学生产生亲临其境的感觉，把自己放在科学发展的过程之中，这就使学生在积极主动、生动活泼的气氛中受到科学方法的教育，从中学习科学家从事科学研究的正确方法。
　　例如在《苯的结构和性质》这节课教学过程中，可以将讲述苯的结构课堂教学做如下设计，将课本知识还原为发现这一知识的历史背景中。19世纪的欧洲，在电灯还未被发明的年代里，许多寻常百姓家里都使用煤气照明，煤气储存和通常都是压缩在桶里，用了一段时间后，桶里总会产生一种油状液体，但这一现象长时间被人忽视。1825年，英国科学家法拉第发现这一现象后，立即对这种液体产生浓厚的兴趣，为了提取这种液体花费了法拉第整整五年的时间，当时他把这种液体命名为“氢的重碳化合物”。直到近十年后的1834年，德国科学家米希尔里希通过蒸馏苯甲酸和石灰的混合物，得到了与法拉第所制取的液体相同的一种物质，并把它命名为苯。此后，随着有机化学中的正确的分子式概念的建立，法国化学家日拉尔等人又确定了苯的相对分子质量为78，分子式为C6H6。其中碳的组成含量如此之高，使化学家们感到困惑。如何确定它的结构式呢？当时包括凯库勒在内的化学家们都倍感为难。 （科教范文网http://fw.nseac.com）
　　苯的结构应该是怎样的？如果在座的各位是当时的科学家，根据你们所学的知识能不能推测出苯分子可能的结构？提出问题后，将学生分成若干小组进行讨论，在学生热烈的讨论过程中，实时启发学生进而培养他们分析问题的能力，然后不失时机地再引入化学史。在1858年，这个时间距苯的分子式被确定已有二十多年了，德国化学家凯库勒集中所有精力，花了七年的时间，对大量的实验事实进行系统分析了之后，终于在1865年，对苯的结构提出两个大胆的假设：（1）苯的6个碳原子形成了环状闭链，即平面六角闭链；（2）原子之间存在着单、双键交替形式。在座的“科学家们”， 如果你们真的在当时知道了这些，如何验证凯库勒所提出的结构是否正确？

　学生们纷纷发表自己的意见，其中有些学生提出用实验来验证，结果发现这个结构式存在不合理之处。肯定了同学们的观点之后，讲述化学史上被人津津乐道的凯库勒关于蛇形苯环的奇幻故事，据凯库勒自己的描述这源自一个梦。那时他任教于比利时的根特大学，某天晚上，又是用功了一整天之后，犯困的他趴在书桌上打起了瞌睡，眼前立刻浮现出不停旋转的碳原子。碳原子构成的长链就像是一条蛇盘绕弯曲，突然这条蛇不顾一切地咬住了自己的尾巴，不停地盘旋在天空中。就在这时他触电般地清醒了，又继续工作了一夜，提出了苯环结构这个极具创意的假说。但是，苯分子的真实结构应当是：六个碳连成环状，苯分子中，既没有单键，也没有双键，而是介于单键和双键之间的一种独特的键。凯库勒的这个结构式虽然是错的，但却是一个美丽的错误，后人为了纪念他在苯结构探究中的巨大贡献，至今一直沿用了他的结构式。