化學(xué)史在培養(yǎng)師范生科學(xué)素養(yǎng)中的作用探討

張菊芳 （大同大學(xué)大同師范分校，山西 大同037039）

化學(xué)史是人類在長期的社會實(shí)踐活動中關(guān)于化學(xué)知識的系統(tǒng)、歷史的描述?；瘜W(xué)史是科學(xué)史的一部分，包括化學(xué)發(fā)展史、化學(xué)社會史和化學(xué)思想史3個方面的內(nèi)容?；瘜W(xué)史既如實(shí)地記錄了化學(xué)學(xué)科發(fā)展過程中的重要事件，又真實(shí)地展現(xiàn)了化學(xué)家揭示化學(xué)現(xiàn)象背后隱藏的規(guī)律時所付出的努力、艱辛甚至是巨大的代價，同時也記錄了化學(xué)家們作出科學(xué)研究成果時所采用的科學(xué)方法所秉承的科學(xué)精神和嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度［1］。在化學(xué)教材中，與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的化學(xué)史資料十分豐富?；瘜W(xué)教師只要細(xì)心挖掘教材，關(guān)注化學(xué)史內(nèi)容并恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用在教學(xué)中，則能很好地培養(yǎng)師范生的科學(xué)素養(yǎng)，從而取得較好的教學(xué)效果。下面，筆者對運(yùn)用化學(xué)史培養(yǎng)師范生科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行了探討。

1 激發(fā)學(xué)生的求知欲，促使學(xué)生勤于思考

科學(xué)家們在研究化學(xué)規(guī)律的過程中常常會發(fā)生一些有趣的故事，為此教師應(yīng)通過各種渠道收集關(guān)于科學(xué)家的趣聞軼事，并在課堂上結(jié)合教材適當(dāng)?shù)丶右赃\(yùn)用，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，由此加強(qiáng)對相關(guān)知識的理解和記憶。例如，在講解有機(jī)物 “苯”的結(jié)構(gòu)式 （也叫凱庫勒式）時，可講述德國科學(xué)家凱庫勒發(fā)現(xiàn)苯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的過程：他在提出苯的多種開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)卻發(fā)現(xiàn)與大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符之后，一直在苦思冥想。1865年的一天夜晚，他在書房打起瞌睡，眼前又出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)不停的碳原子。碳原子的長鏈像蛇一樣盤繞卷曲，忽見一條蛇咬住了自己的尾巴并旋轉(zhuǎn)不停。他像觸電般猛然驚醒，聯(lián)想到了苯分子的結(jié)構(gòu)可能是一個環(huán)狀，于是他提出環(huán)狀結(jié)構(gòu)的假說并進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與其假說十分相符。當(dāng)學(xué)生興趣正濃時，教師應(yīng)乘機(jī)強(qiáng)調(diào)：凱庫勒之所以能夠 “夜有所夢”，主要原因是他的 “日有所思”，他的成功源于對苯分子結(jié)構(gòu)鍥而不舍的追求，這樣可以激勵學(xué)生像科學(xué)家一樣在學(xué)習(xí)中勤于思考，從而取得良好的學(xué)習(xí)效果。

2 促使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法

化學(xué)史是一部化學(xué)科學(xué)研究方法和化學(xué)智慧的歷史，通過化學(xué)史教育不僅可以使學(xué)生學(xué)到相應(yīng)知識，而且可以使學(xué)生了解到一定的科學(xué)研究方法［2］?；瘜W(xué)史中涉及化學(xué)家運(yùn)用科學(xué)研究方法的事例很多。例如，在講解 《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中 “元素第一電離能周期性變化”的內(nèi)容時，可以適時地插入人類合成第一種稀有氣體化合物XePt F6的事例。1960年，英國化學(xué)家巴特列特根據(jù)Xe和O2的第一電離能幾乎相等、O2和Xe的半徑大致相等，且O2和Pt F6能化合生成化合物 ［O2］＋［Pt F6］－的情況，運(yùn)用類比的方法進(jìn)行推理，認(rèn)為既然Xe具有類似于O2的性質(zhì)，其也應(yīng)能被Pt F6氧化。于是巴特列特仿照合成O2PtF6的實(shí)驗(yàn)方法，將PtF6的蒸氣與等摩爾的Xe混合，在室溫下制得了一種橙黃色固體XePtF6。因此，巴特列特通過科學(xué)類比法得到了第一種稀有氣體的真實(shí)化合物，推翻了惰性氣體不能生成化合物的觀點(diǎn)。又如門捷列夫在1869年運(yùn)用對比、歸納與演繹的方法把當(dāng)時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的63種元素進(jìn)行分類列表，制得了化學(xué)史上第一張?jiān)刂芷诒恚宜€大膽預(yù)言了11種當(dāng)時尚未被發(fā)現(xiàn)的元素，并為它們留下了位置，后經(jīng)證實(shí)其預(yù)言完全準(zhǔn)確。類似于這樣運(yùn)用科學(xué)方法進(jìn)行研究的事例很多，在教學(xué)中教師適時地穿插在相應(yīng)的教學(xué)中，可以向?qū)W生展現(xiàn)化學(xué)家們探索知識的過程，從而使學(xué)生了解科學(xué)家在探索科學(xué)規(guī)律時所采用的科學(xué)研究方法，進(jìn)而運(yùn)用在學(xué)習(xí)過程中。

3 培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和鍥而不舍追求真理的精神

化學(xué)史上每一項(xiàng)重大理論都是經(jīng)過了科學(xué)家們反復(fù)地爭論、驗(yàn)證后才建立起來的?？茖W(xué)家們鍥而不舍追求真理的精神，可以讓學(xué)生切實(shí)感受到 “真理貴在堅(jiān)持”的道理。例如 “燃燒的氧化學(xué)說”的建立就是一個典型實(shí)例。瑞典化學(xué)家舍勒、英國化學(xué)家普利斯特里都曾發(fā)現(xiàn)并制得了氧氣，也對其性質(zhì)進(jìn)行了初步研究，但由于受 “燃素說”思想的影響，因而未能提出 “氧氣”這個概念。法國化學(xué)家拉瓦錫從1772年9月開始研究燃燒現(xiàn)象，他敢于質(zhì)疑 “燃素說”，正確地使用定量分析實(shí)驗(yàn)的研究方法，通過分解氧化汞后得到了普利斯特里和舍勒所描述的助燃性氣體，并于1777年正式把這種能助燃的氣體命名為氧，首創(chuàng)了 “燃燒的氧化學(xué)說”，從而徹底地推翻了 “燃素說”，并使化學(xué)蓬勃地發(fā)展起來。再例如，1892年英國物理學(xué)家雷利發(fā)現(xiàn)用氨氣分解得到的氮?dú)饷芏葹?．2508g／L，比從空氣中分離出來的氮?dú)獾拿芏?．2572g／L小了一丁點(diǎn)兒，但他沒放過這微小的差別，通過與化學(xué)家拉姆塞合作，終于發(fā)現(xiàn)了惰性氣體家族中的第2種元素氬。因此，教師有針對性地進(jìn)行相關(guān)化學(xué)史的教育，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和鍥而不舍追求真理的精神。

4 培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作的精神

師范生將來會從事教育事業(yè)，需要具有團(tuán)隊(duì)合作的意識和能力。因此，在教學(xué)過程中，可以運(yùn)用科學(xué)家通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作而取得重大研究成果的事例來鼓勵學(xué)生樹立合作學(xué)習(xí)的思想。例如C60這種新單質(zhì)，就是由英國化學(xué)教授克羅托、美國化學(xué)教授斯莫利和柯爾3人合作研究后于1985年發(fā)現(xiàn)的，還有雷利與拉姆塞合作發(fā)現(xiàn)了惰性氣體家族，從而完善了元素周期表等［3］。此外，縱觀諾貝爾化學(xué)獎得獎情況，許多項(xiàng)目往往是多位科學(xué)家通力合作后完成的。通過上述事例的說明，讓學(xué)生深刻理解團(tuán)隊(duì)合作在科學(xué)研究中的重要性，同時要求他們在平時的學(xué)習(xí)中應(yīng)相互交流、討論，集思廣益，這樣既能取得更好的學(xué)習(xí)效果，又能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。

5 培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價值觀

科學(xué)價值觀就是用科學(xué)的世界觀和方法論來看待相關(guān)事物。在化學(xué)發(fā)展史過程中，由于受主客觀因素的影響，正確與錯誤、成功與失敗總是交織在一起，這樣的例子不勝枚舉。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)充分利用化學(xué)史資料來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)價值觀。如德國化學(xué)家弗里茨·哈伯既是工業(yè)合成氨的創(chuàng)始人，又是化學(xué)毒氣的制造人。在第一次世界大戰(zhàn)中，他為德國制造了不少氮化合物以生產(chǎn)炸藥，還使得氯氣這種化學(xué)毒氣首次登上了戰(zhàn)爭舞臺，給人類造成了巨大危害。但是后來哈伯深刻地反省了自己的錯誤，而且把全部精力都放在了科學(xué)研究之中?？茖W(xué)界也并未因此埋沒哈伯，在1918年把間斷了兩年的諾貝爾化學(xué)獎授予了哈伯［4］。通過運(yùn)用上述典型事例，可以讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)技術(shù)是一把 “雙刃劍”，同時激勵學(xué)生尊重科學(xué)、堅(jiān)持真理并敢于修正錯誤，在學(xué)習(xí)和今后的工作中崇尚真、善、美的科學(xué)精神，并運(yùn)用所學(xué)知識造福人類。

［1］白建娥 ．淺談化學(xué)史故事在新課程教學(xué)中的價值 ［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，39（1）：41－44．

［2］王洪福，蘇智先，張素蘭，等 ．化學(xué)史中科學(xué)精神和創(chuàng)新思維的探究 ［J］．綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2008，26（11）：141－143．

［3］王春霞 ．在高中化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的研究 ［D］．石家莊：河北師范大學(xué)，2005．

［4］蘇香妹 ．化學(xué)史教學(xué)對達(dá)成三維目標(biāo)的有效作用 ［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012，40（9）：67－68．