熊 燕 劉珊珊 陳新峰

摘要新課程理念下課程資源的開發(fā)與利用是促進化學有效教學的重要途徑之一,化學史的課程價值主要體現(xiàn)在

它有助于學生對化學知識進行全面的深化理解,形成整體的科學知識觀;有助于培養(yǎng)學生科學的批判精神、公平競爭與協(xié)作精神、積極的情感態(tài)度與價值觀以及自我意識和自信心等人文方面的素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞化學史課程價值化學教學

中圖分類號:G633.8文獻標識碼:A

在促進化學教學的有效性研究中,充分開發(fā)和利用課程資源是其重要的一個方面。新課程理念下的化學教學,其課程資源已不僅局限于學科專業(yè)知識,豍化學發(fā)展史具有專業(yè)知識所不可替代的課程功能,在促進化學教學有效性方面具有突出的作用。

1 有助于學生全面的深化理解所學知識,形成整體的科學知識觀

任何知識都有一個發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和不斷完善的歷程,通過對其歷程的介紹,可以使學生了解原理、學說、概念的背景知識和來龍去脈,了解引入它們的動機和產(chǎn)生的結(jié)果,這不僅能加深學生對化學知識的分析和思考,更有利于學生理解某一化學知識對整個化學學科乃至對整個自然科學發(fā)展的作用和意義。如元素周期律發(fā)現(xiàn)以前,化學家只能是孤立地研究各種化學元素的性質(zhì),而不能形成一個統(tǒng)一的理論體系,元素周期律的發(fā)現(xiàn)不僅圓滿地解決了這一問題,而且還能預測新元素和新物種。它的發(fā)現(xiàn)和完善經(jīng)歷了一個比較漫長的過程:豎從拉瓦錫將元素分為四類、德貝萊納提出的“三素組”、商古多的螺旋圖、邁爾的六元素表、紐蘭茲的“八音律”,到門捷列夫的元素周期律,歷經(jīng)八十年的時間,元素周期律的提出既是對前人思想的繼承,又是創(chuàng)新和發(fā)展。但這個發(fā)展并沒有就此而終止,拉姆塞發(fā)現(xiàn)惰性氣體氬及隨后發(fā)現(xiàn)的氦使周期表中又增加了一個零族,莫斯萊從本質(zhì)上解釋了元素性質(zhì)周期性變化的真正基礎(chǔ)不是原子量而是原子序數(shù),直至今天,還有許多人在研究元素性質(zhì)的周期性變化,并提出了周期表的多種表現(xiàn)形式。把這些化學史知識融于教學中,使學生既掌握元素周期律的結(jié)論,又了解了它的過去、現(xiàn)狀和發(fā)展,說明人類對客觀事物的認識是在不斷上升的,是有階段性的,同一概念在不同的認識階段有其不同的內(nèi)涵。這樣不僅能使學生從發(fā)展的高度把握知識,而且為他們將來進入更深層次的學習與研究打下良好的基礎(chǔ)。

化學史不僅展示了化學科學進程中的成就,同時也記錄了發(fā)展中的挫折與失敗。對失敗的剖析,有利于學生從正誤對比中加深對知識的理解。如在學習電離概念時,僅解釋成“電解質(zhì)溶于水或受熱熔化時離解成自由移動的離子的過程”,學生雖能接受這一結(jié)論,但卻少有去做進一步思考的,那么理解上的偏差自然也就難以暴露出來,如果對概念形成的歷史稍做闡述,就可以加深學生的理解。如1883年阿累尼烏斯在研究稀溶液的導電實驗時提出電離概念,因遭到當時一大批著名化學家的反對而遭受一定的挫折。他們認為電解質(zhì)分子只有在外界電流的作用下才可能離解,如果能自動地進行電離,那么在氯化鈉的水溶液中也就能自動得到金屬鈉和氯氣,可事實上并沒有!實際上這也正是學生容易產(chǎn)生的理解偏差,通過對前人正誤的剖析,可以加深學生對電離本質(zhì)的理解,從而進一步理解分子、原子和離子的本質(zhì)區(qū)別。

化學教學基本上是把化學知識與數(shù)學、物理、生物等其他自然科學知識分開講授,這種編排方式雖然有其脈絡(luò)清晰的一面,但卻不利于學生從整體上把握科學知識。在教學過程中引入化學史,把化學知識作為歷史的產(chǎn)物,展示其發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和完善的歷程,有助于學生把握它與其他自然科學的聯(lián)系,從整體上理解化學知識,并樹立整體的科學觀。豏例如,在學習原子結(jié)構(gòu)時,通過介紹原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展史,引導學生從整個自然科學的角度來認識其發(fā)展:道爾頓“原子不可再分”的觀點在19世紀末受到了新的科學發(fā)現(xiàn)的強力沖擊,1879年著名物理學家克魯克斯在高真空放電管中發(fā)現(xiàn)了帶負電的微粒流——“陰極射線”,湯姆生等人測定了它的荷質(zhì)比,證明其與電極和陰極射線管的材料無關(guān),說明它是不同原子的一個共同組成部分(即電子)。此后,1903年湯姆生提出了原子結(jié)構(gòu)的“浸入模型”, 1909年英國物理學家盧瑟福又提出了原子結(jié)構(gòu)的“核式模型”,隨著對原子光譜的深入研究和量子化學的出現(xiàn),才逐步形成了現(xiàn)代的原子結(jié)構(gòu)理論。豐由此可見,化學學科的進步與發(fā)展離不開其他學科的支持,自然科學應(yīng)是一個相互聯(lián)系的有機整體。

2 有助于學生形成科學的批判精神

學起于思,思源于疑。只有敢于懷疑,不迷信權(quán)威,才有可能激發(fā)認知矛盾的產(chǎn)生,明確存在的問題,才可能有突破、有創(chuàng)新。但限于篇幅,教材中對化學原理、概念、術(shù)語、定律等的提出,大多沒有說明其源于哪些問題,有幾種解決問題的方案,以及為何選擇了其中的一種方案并發(fā)展為科學理論。學生不加任何懷疑地去學習和應(yīng)用它,把本來是歷史性的、不斷進化著的理論神圣化和教條化,忽視了理論的條件性和局限性。這種學習方式,在不自覺中束縛了學生的批判精神。而化學發(fā)展史有著豐富的資料,可以彌補其不足,對學生形成科學的批判精神具有極其重要的作用。例如,拉瓦錫如果不敢懷疑統(tǒng)治化學界百年之久的“燃素說”,就不可能認識氧氣并掀起了一場史無前例的“化學革命”;相反普里斯特列和舍勒雖先于拉瓦錫“發(fā)現(xiàn)”氧氣,但他們囿于傳統(tǒng)的束縛,竟使真理從鼻尖下溜走。近代化學奠基人波義耳如果沒有敢于懷疑的精神,就不可能促成化學從醫(yī)藥和煉金術(shù)中剝離出來而成為一門獨立的學科;維勒、柯爾柏如果不敢懷疑“生命力”論,就不會有研究合成尿素和醋酸的動力,也就沒有有機化學的迅速崛起。這些真實生動的史例,不僅可使學生認識到“懷疑精神”在科學發(fā)明中的重要作用,自覺養(yǎng)成科學的態(tài)度,還為學生的科學質(zhì)疑提供認識論上的指導。

3 有利于培養(yǎng)學生公平競爭與協(xié)作精神

人類對紛繁浩淼的自然界的認識需要通過不同觀點、不同學派的爭鳴,才能將問題由淺入深、由片面到全面引向深入,更深刻地揭示其規(guī)律。如有機化學結(jié)構(gòu)理論的初期,核團學說與二元論的爭論引發(fā)了取代學說和類型論的提出。加法尼與伏打之間的“蛙腿之爭”,使伏打電池研制成功,并引發(fā)了電動勢的研究,為電化學誕生奠定了基礎(chǔ)。不同觀點和學派的自由競爭為科學研究的發(fā)展帶來了巨大的動力,但另一方面,科學上任何形式的學閥作風都是與科學精神相違背的,如19世紀中葉化學家羅朗和日拉爾因提出不同于杜馬的觀點而造侮辱、壓制和排擠,導致兩位科學家英年早逝,阻礙了科學的發(fā)展。

科學發(fā)展到今天,其復雜性和學科間的滲透性日益明顯,單靠個人已難有大的作為,需要依靠集體的智慧和力量。如20世紀60年代我國幾十位化學家共同努力,完成了含有51個氨基酸的結(jié)晶牛胰島素的人工合成;1975年諾貝爾化學獎獲得者,澳大利亞的康福斯與生物化學家普杰克長達20年的緊密合作,共研究出了13個反應(yīng)的立體化學機制而聞名于世;通過這些史例可以有效地培養(yǎng)學生的平等競爭與協(xié)作精神和適應(yīng)現(xiàn)代科學研究的良好個人素質(zhì)。

4 有助于培養(yǎng)學生的自我意識和自信心

清醒、客觀、積極的自我意識和自信心是學生心理健康的重要指標,也是形成理想和價值觀的基礎(chǔ),化學史在這方面也有著重要的教育作用。

首先,化學史料中關(guān)于化學家的成才故事,非常有利于激發(fā)和培養(yǎng)學生的自我意識。如氧化學說的創(chuàng)立者拉瓦錫,大學畢業(yè)后其父親安排他在律師事務(wù)所做“體面”的工作,但他卻毅然放棄了律師的職位,專心從事科研工作。拉瓦錫的選擇,是從自身的興趣和能力出發(fā),而不是當時社會對工作的評價以及利益的多少。正是他基于自我意識對事業(yè)的選擇和辛勤的工作,才取得了豐碩的研究成果——氧化學說的創(chuàng)立,為化學的發(fā)展樹立了一個重要的里程碑。

第二,化學史有助于增強學生學習化學的自信心?？萍硷w速發(fā)展的今天,引領(lǐng)時代潮流的似乎是信息科學、生命科學、能源科學、以及環(huán)境科學等,化學卻幾乎成了冷門學科,學生對化學也產(chǎn)生了悲觀的情緒。通過化學史,可以使學生充分認識到化學是一門基礎(chǔ)的、實用的、創(chuàng)造性的科學,它不僅曾經(jīng)對社會進步立下過汗馬功勞(如四大發(fā)明、煉鐵煉鋼、石油化工等等),而且也正在為現(xiàn)在的“先導學科”提供著理論和技術(shù)的支持。以生命科學中的化學問題為例:1990年10月啟動人類基因組測序工程,原計劃15年完成,可到1998年10月大半時間過去了,工作只完成了4%,少半的時間完成剩下的96%談何容易,但到2000年4月美英德法日中六國卻宣布人類基因組測序工作已全部完成,比預計提前了五年。原來,基因組測序用的工具是分析化學中的毛細管電泳,最初測100個堿基需1小時,出現(xiàn)了毛細管芯片后,測100個堿基僅需幾秒鐘。所以,人類基因組計劃負責人美國的溫森特教授說:“謝謝化學家,是你們拯救了人類基因組計劃?！?003年第11期《Science》雜志又刊出只需1分21秒即可完成人類基因30對堿基的全部測序,就是因為化學家制出了長1米的碳納米管。通過古今化學發(fā)展史事的介紹,讓學生感受到無論過去還是現(xiàn)在化學對人類古代文明和現(xiàn)代發(fā)展都起著舉足輕重的作用,以此提高對化學的學習積極性。

5 有助于培養(yǎng)學生積極的情感態(tài)度和價值觀

興趣是人情意領(lǐng)域中最活躍的成分。愛因斯坦曾說“興趣是最好的老師,它永遠勝過責任心”,化學教學實踐也表明,用歷史軼事點綴化學知識,可以反映化學研究生動有趣的一面,學生的興趣就會大大增加。例如關(guān)于凱庫勒悟出苯分子環(huán)狀結(jié)構(gòu)的軼事,就是化學史上的一個趣聞。當他在根特大學任教時,某夜在書房中打起了瞌睡,眼前又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)的碳原子,碳原子的長鏈像蛇一樣盤繞卷曲,忽見一蛇抓住了自己的尾巴,并旋轉(zhuǎn)不停。他像觸電般地猛醒過來,并由此提出苯環(huán)結(jié)構(gòu)的假說。但在介紹趣聞的同時我們還要明確指出,凱庫勒能夠從夢中得到啟發(fā),成功地提出結(jié)構(gòu)學說,并非偶然,而是由于他一直在思考有關(guān)的原子、分子結(jié)構(gòu)等問題,才會夢其所思,更重要的是,他善于捕捉直覺形象,并以事實為依據(jù),以嚴肅的科學態(tài)度進行分析和探討,這才是他取得成功的真正基礎(chǔ)。

化學史不僅包含著科學家的天才智慧,同時也蘊含著他們價值觀和方法論的素材,這些無疑也是學生成長中的精神食糧。如化學家門捷列夫在童年時代看到玻璃作坊工人燒制玻璃,產(chǎn)生了極大興趣,立志獻身化學事業(yè)。在發(fā)現(xiàn)元素周期律之前,他對這個問題進行了大約二十年的思考,面對龐雜零亂的各種元素,門捷列夫堅信“偶然中必有必然”,元素間一定存在某種規(guī)律,他抓住“原子量”這個元素的“身份證”,運用辯證的觀點堅持以化學性質(zhì)為主線,采用比較的方法來尋找元素間的規(guī)律,從元素外在的多樣性分析其內(nèi)在的統(tǒng)一性,終于在1869年發(fā)現(xiàn)了元素周期律,并創(chuàng)造性的預測未知元素及其性質(zhì)。通過這些史例感染學生,可以有效培養(yǎng)他們的堅強意志,形成積極的情感態(tài)度,科學的學習態(tài)度和正確世界觀。