開(kāi)發(fā)化學(xué)史課程資源, 培養(yǎng)學(xué)生探究能力

1 開(kāi)發(fā)化學(xué)史課程資源，培養(yǎng)學(xué)生探究能力 于海強(qiáng) （浙江省湖州中學(xué) 浙江 313000） 摘要： 本文主要結(jié)合新課程理念探討了在開(kāi)發(fā)利用化學(xué)史課程資源，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和人文精神方面的教學(xué)實(shí)踐。 關(guān)鍵詞： 化學(xué)史 ； 課程資源 ； 探究 ； 人文精神 問(wèn)題的提出 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于新課程理念指出：“結(jié)合人類探索物質(zhì)及變化的歷史與化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和基本方法，形成科學(xué)的世界觀?！币约啊霸谌祟愇幕尘跋聵?gòu)建高中化學(xué)課程體系，充分體現(xiàn)化學(xué)課程的人文內(nèi)涵，發(fā)揮化學(xué)課程對(duì)培養(yǎng) 學(xué)生人文精神的積極作用?！?高 中化學(xué) 教材 （人教版） 結(jié)合不同的化學(xué) 學(xué)科 知識(shí)內(nèi)容， 有目的的補(bǔ)充引入 了 很多相關(guān)的 化學(xué)史料 ， 向?qū)W生介紹了化學(xué)發(fā)展史中 許多 著名的國(guó)內(nèi)外化學(xué)科學(xué)家 及其成就。如侯氏制堿法（侯德榜），氯氣的發(fā)現(xiàn)（舍勒），元素周期律的發(fā)現(xiàn)（門(mén)捷列夫），勒夏特列原理（勒夏特列），苯的發(fā)現(xiàn)和苯分子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)（凱庫(kù)勒等） ,膠體（格雷哈姆）等。在化學(xué)教材中結(jié)合學(xué)科知識(shí)，恰當(dāng)?shù)匾胍恍┛茖W(xué)史內(nèi)容，不僅可以增加教材的人文內(nèi)涵，而且可以使抽象的科學(xué)知識(shí)生動(dòng)起來(lái)、有趣一些，增加親合力，有利于提升學(xué)生的求知欲望。 我國(guó)化學(xué)家傅鷹教 授曾說(shuō)：“化學(xué)給人以知識(shí)，而化學(xué)史給人以智慧” 。但呈現(xiàn)在教材上的化學(xué)史料，很多在選材和形式上，在啟發(fā)性、探究性的深度、廣度上以及人文精神的意境上都有改進(jìn)的空間。教材中選用的化學(xué)史內(nèi)容，往往受篇幅和文字所限，或所載信息有限，或人文內(nèi)涵隱含在字里行間，這些都有待于教學(xué)中教師的拓展、挖掘和發(fā)揮。教師有意識(shí)的開(kāi)發(fā)利用化學(xué)史課程資源進(jìn)行教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的人文精神，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法，體驗(yàn)探究過(guò)程，形成科學(xué)的世界觀。本文主要結(jié)合在開(kāi)發(fā)利用化學(xué)史課程資源方面的教學(xué)案例作一探討。 一、發(fā)掘課外史料，激發(fā)探究欲望 俗 話說(shuō)，好的開(kāi)端，是成功的一半。如何導(dǎo)入新課方法很多，開(kāi)門(mén)見(jiàn)山，單刀直入未嘗不可，而通過(guò)回溯歷史，發(fā)掘與課堂內(nèi)容相關(guān)的史料，導(dǎo)入新課，能增加化學(xué)的人文韻味，增強(qiáng)學(xué)生探究的欲望，提高學(xué)生的求知興趣。 如在講電化學(xué)原電池知識(shí)時(shí)，可先介紹電化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史。電化學(xué)起源于 1791 年意大利解剖學(xué)家伽伐尼偶然發(fā)現(xiàn)解剖刀或金屬能使蛙腿肌肉抽搐的“動(dòng)物電”現(xiàn)象。隨后，意大利物理學(xué)家伏打于 1800 年發(fā)明能夠產(chǎn)生穩(wěn)定電流的“伏打電堆” 銅鋅原電池， 1860年法國(guó)人勒克郎榭發(fā)明最早的干電池（酸性鋅錳電池）， 19 世紀(jì)初，電化學(xué)開(kāi)山鼻祖 英國(guó)人戴維提出燃料電池設(shè)想， 1839 年英國(guó)人格拉夫就證實(shí)了戴維的想法，發(fā)明了最早的氫 氧燃料電池。然后可發(fā)掘相關(guān)史料，設(shè)計(jì)如下探究案例，導(dǎo)入新課： 1780 年意大利著名生物學(xué)家伽伐尼解剖青蛙時(shí)，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。伽伐尼做了如下實(shí)驗(yàn)： 2 實(shí)驗(yàn) 1: 用一枝銅鉤插入死青蛙的脊髓中，再掛在鐵欄桿上，當(dāng)青蛙腿碰到鐵欄桿時(shí)，就發(fā)生顫抖。 實(shí)驗(yàn) 2:將青蛙放到銅制的解剖盤(pán)里，當(dāng)解剖刀接觸蛙腿時(shí)，蛙腿發(fā)生抽搐 他根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出：青蛙自身肌肉和神經(jīng)里的 “ 生物電 ” 是導(dǎo)致抽搐的原因。 1791 年，伽伐尼發(fā)表了論肌肉中的生物電 論文，引起廣泛關(guān)注。 善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，提出了疑問(wèn)：為什么只有青蛙腿和銅器和鐵器接觸時(shí)才發(fā)生抽搐？實(shí)驗(yàn)如下： 實(shí)驗(yàn) 1:將青蛙腿放在銅盤(pán)里，用解剖刀去接觸，蛙腿抽搐 實(shí)驗(yàn) 2:將青蛙腿放在木盤(pán)里，用解剖刀去接觸，蛙腿不動(dòng) 伏打用實(shí)驗(yàn)推翻了伽伐尼的結(jié)論，認(rèn)為要有兩種活潑性不同的金屬同時(shí)接觸蛙腿，蛙腿就會(huì)抽搐。聯(lián)想到肌肉、神經(jīng)保存在類似生理鹽水的溶液中，那么，生理鹽水與活潑性不同的金屬作用會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢？ 二、拓展史料情境，創(chuàng)設(shè)探究過(guò)程 化學(xué)教材中的有些化學(xué)史內(nèi)容由于受篇幅和主題所限， 只是列出了主要的化學(xué)史實(shí)，我們可根據(jù)教學(xué)需要，拓展史料內(nèi)容，深化課堂教學(xué)，創(chuàng)設(shè)探究情境，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究過(guò)程。 在講授氯氣知識(shí)時(shí)，引入瑞典化學(xué)家舍勒在研究軟錳礦時(shí)，發(fā)現(xiàn)氯氣的史料，并可拓展補(bǔ)充其他相關(guān)史料。在舍勒研究氯氣性質(zhì)時(shí)，法國(guó)有個(gè)叫貝托雷的化學(xué)家，他對(duì)這種黃綠色的氣體也很感興趣，于是對(duì)它進(jìn)行了一系列的探索實(shí)驗(yàn)：有一次，他將氯氣通入熱的濃苛性鉀溶液，結(jié)果發(fā)現(xiàn)生成了兩種鹽：一種是普通的鉀鹽，另一種是未知的新鹽，后人稱之為“貝托雷鹽” KClO3。為研究該新鹽的特性，貝托雷把它放在殘存有硫磺的研缽中研磨， 不料，立即發(fā)生了強(qiáng)烈的爆炸。貝托雷受傷了，但他說(shuō)，搞科學(xué)難免要有犧牲，對(duì)我來(lái)說(shuō)生活中可不能沒(méi)有科學(xué)呀！ 1785 年法國(guó)化學(xué)家貝托雷提出把氯水的漂白作用應(yīng)用于生產(chǎn)，并注意到氯氣溶于草木灰形成的溶液比氯水更濃、漂白能力更強(qiáng)，而且無(wú)逸出氯氣的有害作用。 1789 年英國(guó)化學(xué)家臺(tái)耐特把氯氣溶解在石灰乳中，制成了漂白粉。學(xué)生根據(jù)相關(guān)的史料信息，探究氯氣的相關(guān)的化學(xué)性質(zhì)，并用相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)解釋相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 三、挖掘史料資源，培養(yǎng)探究意識(shí) 科學(xué)研究始于提出問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在化學(xué)教學(xué)中穿插相關(guān)化學(xué)史料，可使學(xué)生汲取有 益的科學(xué)思想，學(xué)會(huì)從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行推理判斷，提出假設(shè)，進(jìn)行驗(yàn)證的科學(xué)發(fā)現(xiàn)方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生能敏銳地分辨出未曾在經(jīng)驗(yàn)中出現(xiàn)過(guò)的新事物、新現(xiàn)象的能力，培養(yǎng)學(xué)生敢于從實(shí)際出發(fā)去懷疑和批判傳統(tǒng)觀念，敢于發(fā)揮創(chuàng)造性思維，敢于突破現(xiàn)有的理論和經(jīng)驗(yàn)的信念與能力。 如第三位小數(shù)點(diǎn)的故事。 1892 年，英國(guó)科學(xué)家瑞利用兩種不同的方法制取氮?dú)猓瑴y(cè)定出來(lái)的氮?dú)饷芏炔⒉幌嗤?，兩者相?0.0064g/L，瑞利并沒(méi)有忽略這一差異，他不認(rèn)為這是實(shí)驗(yàn)本身的誤差加以修正，而是把他的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與研究論文一起公開(kāi)發(fā)表在自然雜志上，公開(kāi)征求答案，引起了他的朋友拉姆塞的注意并開(kāi)始一起研究這個(gè)問(wèn)題。他們?cè)诜?80 年前英國(guó)科學(xué)家實(shí)驗(yàn)大師卡文迪許的實(shí)驗(yàn)記錄中取得了重要突破。在卡文迪許 3 當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中記錄了氧與氮化合為氮的氧化物再溶解在苛性鈉溶液中，最后管內(nèi)總有一個(gè)小氣泡，其體積相當(dāng)于原氣體體積的 1/120。他們重復(fù)了卡文迪許的實(shí)驗(yàn)并對(duì)這個(gè)小氣泡內(nèi)剩余氣體進(jìn)行密度測(cè)定和光譜分析，確認(rèn)它是一種新元素，后來(lái)被命名為氬。這個(gè)事實(shí)給人以極大的啟發(fā)，一個(gè)小小的氣泡是很容易被人忽略的，但里面隱藏著一個(gè)化學(xué)元素家族（零族）。它們默默無(wú)聞地酣睡了 100 多年，直到細(xì)心過(guò)人的瑞利和拉姆塞不放過(guò)第三位小數(shù)上的差異，才把它們從不被人察覺(jué)的細(xì)節(jié)中探索出來(lái)。這也充分體現(xiàn)了科學(xué)家誠(chéng)實(shí)的科學(xué)態(tài)度和精益求精的思維方法。介紹的同時(shí)可先讓學(xué)生討論設(shè)計(jì)卡文迪許的實(shí)驗(yàn)裝置，再展示卡文迪許當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置，讓學(xué)生分析各個(gè)裝置的作用，理解裝置的科學(xué)嚴(yán)密性。 四、引入化學(xué)史實(shí)，滲透探究精神 科學(xué)的發(fā)展與社會(huì)的發(fā)展密切相關(guān)，科學(xué)發(fā)展史不僅記載著科學(xué)知識(shí)的一步步重大進(jìn)展，同時(shí)反映著每一步進(jìn)展中人類為之所作的努力、歷經(jīng)的艱辛、付出的代價(jià)、獲得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)等等?；厮輾v史，關(guān)注現(xiàn)實(shí)，著眼未來(lái)，中學(xué) 化學(xué)必須有意、有機(jī)、有力地滲透科學(xué)探究的人文精神教育。 如在講鹵素時(shí)，介紹游離態(tài)氟制取所經(jīng)歷的艱險(xiǎn)過(guò)程。從 1813 年的戴維到 1850 年法國(guó)的佛雷密等人對(duì)游離態(tài)氟的制取都沒(méi)有成功，他們中有人因中毒被迫停止了實(shí)驗(yàn)，有人在研究中喪失了生命。但是法國(guó)科學(xué)家莫瓦桑沒(méi)有被困難嚇倒，他吸取了前人失敗的教訓(xùn)，從 1884 年起，連續(xù)工作了 2 年，到 1886 年 6 月 26 日終于獲得了成功。由于在研究氟的制備和氟化合物上卓有成效，他獲得了 1906 年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，同時(shí)他不得不承認(rèn)“氟奪走了我十年的生命”。這些歷史事實(shí)都強(qiáng)有力地說(shuō)明，科學(xué) 家們對(duì)科學(xué)的真誠(chéng)熱愛(ài)，即使在極其困難的條件下也沒(méi)有動(dòng)搖他們追求真理的信念，在這種信念的鼓舞下，他們勤勤懇懇地工作著，不畏艱險(xiǎn)、頑強(qiáng)探索，甚至為科學(xué)獻(xiàn)身。 綜上所述， 化學(xué)的歷史，不僅僅是化學(xué)發(fā)展事件的記錄和復(fù)原，也是化學(xué)思想演變的反映和再現(xiàn)，它觸及到 科學(xué)家 的生平和思想的逐漸演進(jìn)，也涉及到科學(xué)家從事科學(xué)工作的研究方法和創(chuàng)造性的研究成果。因此，在化學(xué)教學(xué)中聯(lián)系有關(guān)的化學(xué)歷史，向?qū)W生介紹化學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)研究的事跡，講述科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探 究 的思維方法，會(huì)有助于 學(xué)生從中 汲取 科學(xué) 探究的精神， 使學(xué)生受到創(chuàng)新的啟示。 開(kāi)發(fā)利用好化 學(xué)史課程資源，有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的基本方法，增強(qiáng)創(chuàng)新探究的能力。在因此，我們必須切實(shí)重視起化學(xué)教學(xué)中化學(xué)史的作用，切實(shí)加強(qiáng)化學(xué)史的教學(xué)，積極開(kāi)發(fā)化學(xué)史課程資源。