渗透化学史教育培养学生的科学素养

李惟熔

（深圳中学广东深圳518001）

渗透化学史教育培养学生的科学素养

李惟熔

（深圳中学广东深圳518001）

化学史教育有助于拓展学生知识视野，了解科学知识的动态形成过程；有助于学生了解科学探索的过程，进行科学思维方法的培养；有助于德育渗透，激发学生的科学精神。

化学教学；化学史；科学素养

科学素养，又称科学素质或科学技术素养，是相对于其他一系列素养的一个概念。我国化学新课程的基本理念第一条指出“立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，着眼于提高21世纪公民的科学素养，构建‘知识与技能’、‘过程与方法’、‘情感态度与价值观’相融合的高中化学课程目标体系。”［1]借鉴西方国家关于科学素养研究经验，结合我国研究实际，我国学者认为科学素养由科学知识、科学能力、科学方法、科学意识和科学品质五个要素构成。

2003版的高中化学课程标准着重强调了化学史教育的作用，并将其看作培养学生科学素养的重要手段。“结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法，形成科学的世界观”。［1]在新课标中多次明确提出把相关化学史内容引入教学中，例如“从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探索的过程和方法，增强学习化学的兴趣”。［2]“可通过化学发展史的线索，使学生认识化学概念和化学原理是不断发展和深化的，力求反映最新的化学观念和思想”。［3]化学史是从历史角度揭示化学发生、发展过程及其规律，内容丰富多彩。它不仅蕴含着许多重要的化学知识、过程和方法，也彰显了化学家敏捷的思维、坚强的毅力和为实现理想而甘于奉献的精神等人文内涵。

一、化学史有助于拓展学生知识视野，了解科学知识的动态形成过程

现代知识经济将知识区分为四类：知道是什么、知道为什么、知道怎样做、知道是谁的。从这个视角剖析化学史，不难发现，一部记载和反映化学知识逐步积累完善的历史，内容容纳了现代知识经济的知识观所涵盖的四类知识。进行化学史教育，教师通过知识发展链，引导学生追踪化学发展的足迹，不仅拓展了学生视野，而且有助于培养学生用发展的观点看问题。

如在鲁教版化学必修1模块《化学反应的利用》一节中介绍原电池知识时，补充介绍原电池的发明这段史实。1780年，意大利的医学家伽伐尼在铁盘上用铜刀解剖青蛙实验中偶然发现青蛙死了之后腿还在抽搐，他联想起自己在触电后手会抽搐的现象，推测青蛙体内有电流的结论。于是他设计实验在打雷和静电旁解剖青蛙，发现青蛙腿都抽搐了，于是他认为青蛙身体带电，命名为“生物电”。1800年意大利物理学家伏打就多次重复了伽伐尼的实验。作为物理学家，他的注意点主要集中在那两根金属上，他认为青蛙的肌肉和神经中是不存在电的，他推想电的流动可能是由两种不同的金属相互接触产生的，与金属是否接触活动的或死的动物无关。实验证明，只要在两种金属片中间隔以用盐水或碱水浸过的(甚至只要是湿的)硬纸、麻布、皮革或其它海绵状的东西(他认为这是使实验成功所必须的)，并用金属线把两个金属片连接起来，不管有没有青蛙的肌肉，都会有电流通过。这就是伏打电池的原理。当人们说这个电池应该叫“伏打电池”时，伏打却十分谦虚地说“其实应该叫‘伽伐尼电池’”。通过对两位科学家科研经历的了解，学生感受到科学家们的怀疑精神让科学得以发展，身边的很多司空见惯的小事就蕴藏很多化学原理，只要勤动脑、多动手，都可以通过设计实验来证明。

化学史教育缩短了学生与知识的距离，既拓宽了知识面，加深了理解，又提高了学生学习化学的兴趣，对学生的思维方法和创新精神也产生了良好的影响。知识并不是绝对正确和永远不变的僵化教条，也需要得到补充、修正和发展。追溯知识的来源和发展，一方面可以消除学生对知识的神秘感，动态地掌握知识，一方面又可以培养学生用发展的眼光看科学。

二、化学史教育有助于学生了解科学探索的过程，进行科学思维方法的培养

教材上介绍的知识是经过提炼的化学成果，是一系列化学探索过程的终点，把获得成果的过程省略了。每一种新物质的发现、每一种化学理论的形成几乎都经历一系列艰难曲折的探索过程。学生了解这些过程有利于对教材上所学知识的理解，并感悟看科学家的科学态度和科学精神。科学方法是人们在科学研究过程中所遵循的途径和所运用的各种方法和手段的总称，是人们揭示自然奥秘、探索真理的工具。在科学研究中，人们总要运用一定的方法才能获得一定的知识成果。［4]

教师在化学史教育的过程中，可以设计成科学探究活动，这种基于史实的科学探究，好比是学生同科学家的对话，学生可以了解假设、实验、逻辑推理等一些科学过程及比较分类、归纳、演绎等科学方法。探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。探究素养不仅包括科学知识的学习还包括情感、态度、价值观。《课程标准》又指出：“情感态度与价值观是科学学习的动力因素，影响着学生对科学学习的投入、过程与效果。”学生的情感态度与价值观的培养，不能像传授知识一样直接“教”给学生，而是要创设机会，通过参与活动，在活动中体验与内化。例如在学习“苯”时设计以下探究过程：

学生活动1：猜谜语“有人说我笨，其实并不笨；脱去竹笠换草帽，化工生产逞英豪”引入课题苯。

学生活动2：发现一种新的有机物——苯。它由C、H两种元素组成，C%=92.3%，其蒸气的密度是同压下H2的39倍，试计算其分子式。

思考与交流1：

1.根据苯的分子式，它属于饱和烃还是不饱和烃？为什么？

2.根据饱和烃的通式，苯的不饱和度是多少？

3.可能有多少双键数？叁键数？

4.写出可能的结构。

思考与交流2：

若苯分子为上述结构之一，则其应该具有什么重要化学性质？可设计怎样的实验来证明？

学生活动3：

实验：苯和Br2水或KMnO4溶液反应。

现象：苯不能使Br2水或KMnO4褪色。

结论：苯与不饱和烃的性质有很大区别。苯分子的结构中不存在碳碳双键或碳碳三键。

学生活动4：通过上面实验我们否定了苯的链状结构。苯分子的结构究竟如何，这在十九世纪是个很大的化学之谜。若苯分子是环状结构，试画出可能的结构。

［信息]：“三棱柱烷”和“打开的书”结构被实验意义推翻了。

学生活动5：通过学习科学家凯库勒发现苯分子结构的历程，体会科学研究过程中的艰辛与漫长，并根据实验事实提出新的矛盾，最终得出正确结论。

学生活动6：通过观察隧道扫描以及X-射线等新技术下的苯分子结构图，体会新技术手段对科学发展的推动作用。

必修1、2中运用化学史进行科学思维方法教育的例子：

施瓦布是倡导基于史实探究并实施的先驱之一。在“作为探究的科学”与“通过探究来教学”中，他优先强调的是前者。他把学科的结构认为是“外加的概念”，知识是一种假说和猜想，而不是教条的真理。在此基础上，结合科学发展的历史材料进行“对探究的探究”。“由教师提供有关科学探究的材料或报告，学生对探究材料或报告进行分析和探讨。学生们讨论材料或报告中所展示的研究细节：问题、数据、技术的作用、数据的解释和研究者得出的结论。……这实际上是对探究案例的探讨，从中学生们更加深刻地理解科学的本质，以及科学探究的本质。”［5]为了使得学生更好的理解，常常需要展开其获得过程，从收集科学史实开始最后得出科学结论，这些过程总贯穿着这样或那样的科学方法。结合相关化学教材中的化学知识内容，穿插介绍化学科学发展的史料，将化学科学发展的历史过程展现给学生，剖析历史案例，使学生了解化学家发现科学知识、理论和规律的思维过程和科研方法。使学生在学习具体的化学科学知识的同时，不断接受科学方法熏陶，潜移默化地培养科学的思维模式。

三、化学史教育有助于德育渗透，激发学生的科学精神

化学史教育可以激发学生学习化学的兴趣，提高他们学习的积极性。在教学过程中适当地穿插一些与化学知识有关的故事，会使学生对化学产生亲切感，激起学生的探究欲望。化学史教育可以增强学生爱国主义情感。向学生介绍居里夫人为纪念自己的祖国，把发现的元素命名为钋(Po是波兰英文Poland的前两个字母)。我国近代化工专家侯德榜为了祖国的化工事业，放弃了美国优厚待遇，毅然回国，发明了“侯氏制碱法”冲破了外国对我国的技术封锁。用化学工作者的事迹感染学生，让他们加深对祖国的热爱。［6]化学史教育可以培养学生的科学态度与科学精神。化学史也是一部化学家大胆创新、勇于实践、刻苦钻研、百折不回的历史。学生从化学家身上能够感受出他们的科学品质、科学精神，使自身品质得到提升。

在化学教学中渗透化学史教育，学生们在学习科学家解决问题的过程中，可以深刻理解到：

(1)科学发展往往并非是线性的进程，而是充满了曲折，因为一个新事物的出现，总会受到文化上或者科学内部的质疑或者抵触。

(2)在研究过程以及研究方法中，并非机械化的过程，而是多元的。这种多元的研究过程与方法融在具体的教学内容，使学生更容易理解和内化。

(3)对自然界的解释，并非恒古不变。所形成的科学理论是一个不断探究、深化和修改的过程。科学发展的历史，也是理论不断完善、变更以及新理论不断出现的历史。通过教学中的具体事例可以使学生深刻理解变化和发展的观点，把哲学思想在教学中具体化。

(4)科学的发展，除了人思维和方法外，技术和工具功不可没，人对自然的解释，是随着科学技术的发展和提高的。例如，随着隧道扫描仪以及X-射线等新技术的出现，使人加深了对苯分子结构的认识。

(5)科学的进步，也是理性与非理性共同作用的结果。如，凯库勒在研究过程中，对苯结构的认识来自梦中。科学研究的结果来自梦中丝毫没有降低研究者以及科学研究的价值，因为机遇永远属于哪些苦思冥想、有准备之人。灵感、直觉等非理性因素往往只有在理性的基础上才发挥其作用，只有在此基础上，灵感、直觉等所迸发的东西才能被捕捉到。

(6)科学研究是科学精神与人文精神共生的场所。［7]

［1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）.北京:人民教育出版社，2003:1～2

［2]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）.北京:人民教育出版社，2003:19

［3]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（实验）.北京:人民教育出版社，2003:38

［4]孙定建.科学史在提高公众科学素养中的作用［J].科学·经济·社会，2003（2）:68～69

［5]任长松.探究式学习——学生知识地自主建构［M].北京:教育科学出版社，2005:63

［6]李凤艳，李远蓉.运用化学史培养学生的科学素养［J].重庆教育学院学报，2004，11（6）:16

［7]周仕东.科学哲学视野下科学探究教学研究［D].长春:东北师范大学，2008:134

1008-0546（2011）01-0021-02

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.010