摘要: 将化学史引入中学化学教学,能使学生深刻理解知识本身发生的过程,重温先人不畏艰辛、勇于探索的过程,从而激发学生学习化学的兴趣,对调动学生的主动性,培养创新能力,训练科学方法,进行唯物史观教育等有重要的意义。
关键词: 化学史 化学教学 作用
通过化学教学,教师不仅要使学生获得一定的化学知识体系,还应使学生认识科学探究过程。科学探究是学生积极主动地获取化学知识,认识和解决化学问题的重要实践活动。传统的化学教学片面强调知识和技能目标,忽视了全面提高学生的科学素养。[1]为此,教师要领会课程改革的思想,贯彻《化学课程标准》的具体要求和建议,必须把培养学生学习化学的兴趣、提高科学素养放在首要的位置。化学教学中适当地穿插、结合化学史事例进行的教学,一般称为化学史教育。[2]在化学教学中运用化学的历史,可以使教学不只局限于现成知识的静态结论,还可以追溯到它的来源和动态演变;不只局限于知识本身,还可以揭示出其中的科学思想和科学方法,使学生受到教益。[3]我国著名化学家、教育家傅鹰教授生前曾多次讲过:“化学给人以知识,化学史给人以智慧。”在化学教学中,结合化学知识进行化学史教育,对激发学习兴趣、调动学生主动性、培养创新能力、训练科学方法、进行历史唯物教育等具有重要的意义。
一、有助于激发学生学习化学的兴趣
“兴趣是最好的老师”。研究表明,科学家对科学的热爱往往源于对科学产生的兴趣。同样,兴趣也是学生学好化学的直接动力。兴趣又是构成动机的最现实、最活跃的心理成分。而“联系科学的发展来追踪理论的形成过程,始终具有一种特殊的魅力”。(爱因斯坦)如果化学教学中只重视把一些现成的化学科学认识成果(概念、定律、原理、理论等)教条式地灌输给学生,学生会对这种死板的、静态的知识感到枯燥乏味,就会失去或降低对化学的学习兴趣,其结果必然影响学习效果。如采用历史的方法,让学生置身于化学发展和发明的情景和过程中,和化学家一起经历矛盾、困惑、惊讶,甚至失败的情感体验,感受猜测、知觉、想象、顿悟的欢乐和为追求真理而应用实验的、理论的研究过程,使学生品尝到科学研究、探索的乐趣,无疑可以唤起学生浓厚的学习化学、探索化学的内在兴趣,激活创造的灵感,从而富有创造性地学习和研究化学。这样的知识就不是孤立的、静态的、死板的了,而是动态的、有来龙去脉的、生动活泼的。如讲空气时,可以穿插介绍化学史上对空气成分的探索过程,讲一讲过去的科学家们怎样通过猜想、实验而一步步地弄清空气到底由那些成分组成的。同时,化学发展史上的一些逸闻趣事,也是唤起学生探求兴趣的好素材,例如磷、碘等元素的发现,元素周期表的发现,苯环结构的确定等。
二、有助于调动学生学习的主动性
我国新一轮基础教育课程改革强调要形成学生积极主动的学习态度,倡导学生主动参与,培养学生的创新精神和实践能力。教学过程的中心地位,不是“教”而是“学”;不是平铺直叙地“讲解”,而是积极地诱导和启发,是在教师的指导下,带领学生自己发现规律和研究问题。这样教师所教给学生的知识,就不致成为他们的一种艰苦负担,而会作为一种宝贵的礼物来领受了。
在教学中应用历史的方法引导学生去追踪化学发展的足迹,会增强对于化学的亲近感,有利于唤起他们的主动求知精神。如讲授“活泼金属跟酸反应放出氢气”的内容,只从现成的结论出发或配合以实验来证明,虽然学生不难承认这一事实和接受这样一个结论,不过总会显得有些单调和生硬,学生难以摆脱所处的被动接受状态,但是如果联系一些历史情节,就会激起他们的一些主动钻研热情。在十九世纪初,化学家们曾认为“活泼金属同酸作用所放出的氢气来自金属”。1805年盖・吕萨克本想测定并证明活泼金属中是否含有氢的。当他以氧为试剂,企图依据所生成的水的含量来测定氢的含量时,结果却没有得到一点一滴的水。此后人们才认识到,原来活泼金属中不含有氢。在如讲电子云的图象时,可以展示汤姆生的“西瓜式”模型、卢瑟福的“行星式”模型、玻尔的“量子化”模型,直到现在玻恩运用几率分布描绘的电子云图象等。这样就会使抽象的概念具体化,易于学生理解。
三、有助于从发展上把握知识,培养学生创新精神
目前学校教育还存在着注重学生成绩,在教学中只灌知识不教方法,认为成绩好就是优秀学生的观念。其实不然,人才的评价最重要的是创造性。推动人类进步也主要靠创造性。联系化学史背景讲授化学知识,能引导学生正确地理解科学的发现和创造,克服科学创造的神秘感,鼓起学习的动力、信心。例如:酸碱理论就经历了从波义耳最初的酸碱概念到布朗斯台德等人的质子理论、路易斯的电子理论直到皮尔逊等人的软硬酸碱理论的发展过程,并同课本上的阿累尼乌斯酸碱理论加以比较,从而使学生体会到化学知识的阶段性,知道同一概念在不同的认识阶段其内涵是不同的,从而培养学生的钻研创新精神,并使学生从科学家的治学态度、思想方法中受到启发和鼓舞,养成科学的学习态度,这对他们今后进一步的发展是有百利而无一害的。
四、有助于对学生进行科学方法论教育
化学史实际上是一部化学研究方法的历史。培养学生解决化学问题的能力应以自然科学方法论为依据[4]。在整个化学教学过程里,要尽可能反复地运用它的基本过程和具体过程来学习化学基础知识,即通过观察、实验、条件控制、测定、数据的分析处理、分类、抽象概括、模型化、提出假说、对假说进行验证以及得出结论等环节来完成。自然科学方法论是在自然科学长期发展过程中抽象概括出来的理论,通过化学史的事例,从变化发展的过程中学习,不但生动直观,而且能进一步理解自然科学方法论的重要性。例如,讲到原子分子学说,可以结合它的确立过程,向学生进行这方面的教育:1803年,道尔顿之所以能提出科学的原子论,就是由于他能够在大量实验的基础上,充分发挥了科学的想象力和理论思维的作用,有效地运用了科学的抽象方法,即透过现象抓住本质的结果。化学史的教学,能使学生有身临其境之感,把自己摆在发展过程之中,从而对科学产生亲切感。科学家所使用过的正确方法,学生可以作为学习的榜样;失败的教训,对学生也很有启发。如德国化学家施塔尔对金属燃烧实验的解释方法错误,使他提出的“燃素”说统治了化学界达100年之久,严重阻碍了化学的发展。而拉瓦锡却因正确使用了定量分析实验和逻辑推理的研究方法,否定了“燃素”说,建立了氧化说。这样,学生从正反两个方面所学得的基础知识和方法,将是全面而又深刻的。
五、有助于学生形成对待科学的正确价值观
结合科学史,向学生展示科学家在科学探索中表现出的实事求是、开拓创新的科学精神,自由探索、民主讨论、尊重事实和服从真理的科学态度,将有助于学生形成对待科学的正确价值观。具体地讲,从事科学活动应持的价值观主要包括:真实、自由、质疑、独创性、交流和合作。真实是进行科学活动的最基本价值观,寻求真实必然要重视自由探索和敢于质疑。道尔顿提出原子理论不就说明了这一点吗?科学研究是不断深入和拓宽的,十分需要独创性。卡文迪许将实验的定量化倾向和物理学方法向化学的移植,这就是独创性。广泛地进行交流和合作将会促进科学的进步,如结晶牛胰岛素的合成。这些优秀的科学素质需要我们在平时的教学中长期不懈地培养,科学史教育不失为一项重要的手段。
六、有助于对学生进行唯物史观的教育
唯物史观是辩证唯物主义原理在社会历史领域中的运用,是马克思主义哲学不可分割的组成部分。因此,进行化学教育,必须运用辩证唯物主义的基本观点来阐述化学史实,使学生在了解化学史实的同时受到历史唯物主义观点的教育。[5]