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(jìn)化學(xué)有效教學(xué)的重要途徑之一,化學(xué)史的課程價(jià)值主要體現(xiàn)在

它有助于學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行全面的深化理解,形成整體的科學(xué)知識(shí)觀;有助于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的批判精神、公平競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作精神、積極的情感態(tài)度與價(jià)值觀以及自我意識(shí)和自信心等人文方面的素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞化學(xué)史課程價(jià)值化學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào):G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

在促進(jìn)化學(xué)教學(xué)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(gè)方面。新課程理念下的化學(xué)教學(xué),其課程資源已不僅局限于學(xué)科專業(yè)知識(shí),豍化學(xué)發(fā)展史具有專業(yè)知識(shí)所不可替代的課程功能,在促進(jìn)化學(xué)教學(xué)有效性方面具有突出的作用。

1 有助于學(xué)生全面的深化理解所學(xué)知識(shí),形成整體的科學(xué)知識(shí)觀

任何知識(shí)都有一個(gè)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和不斷完善的歷程,通過對(duì)其歷程的介紹,可以使學(xué)生了解原理、學(xué)說、概念的背景知識(shí)和來龍去脈,了解引入它們的動(dòng)機(jī)和產(chǎn)生的結(jié)果,這不僅能加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的分析和思考,更有利于學(xué)生理解某一化學(xué)知識(shí)對(duì)整個(gè)化學(xué)學(xué)科乃至對(duì)整個(gè)自然科學(xué)發(fā)展的作用和意義。如元素周期律發(fā)現(xiàn)以前,化學(xué)家只能是孤立地研究各種化學(xué)元素的性質(zhì),而不能形成一個(gè)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(yù)測(cè)新元素和新物種。它的發(fā)現(xiàn)和完善經(jīng)歷了一個(gè)比較漫長(zhǎng)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(shí)間,元素周期律的提出既是對(duì)前人思想的繼承,又是創(chuàng)新和發(fā)展。但這個(gè)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(gè)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(xué)史知識(shí)融于教學(xué)中,使學(xué)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(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)是在不斷上升的,是有階段性的,同一概念在不同的認(rèn)識(shí)階段有其不同的內(nèi)涵。這樣不僅能使學(xué)生從發(fā)展的高度把握知識(shí),而且為他們將來進(jìn)入更深層次的學(xué)習(xí)與研究打下良好的基礎(chǔ)。

化學(xué)史不僅展示了化學(xué)科學(xué)進(jìn)程中的成就,同時(shí)也記錄了發(fā)展中的挫折與失敗。對(duì)失敗的剖析,有利于學(xué)生從正誤對(duì)比中加深對(duì)知識(shí)的理解。如在學(xué)習(xí)電離概念時(shí),僅解釋成“電解質(zhì)溶于水或受熱熔化時(shí)離解成自由移動(dòng)的離子的過程”,學(xué)生雖能接受這一結(jié)論,但卻少有去做進(jìn)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(duì)概念形成的歷史稍做闡述,就可以加深學(xué)生的理解。如1883年阿累尼烏斯在研究稀溶液的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)時(shí)提出電離概念,因遭到當(dāng)時(shí)一大批著名化學(xué)家的反對(duì)而遭受一定的挫折。他們認(rèn)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(dòng)地進(jìn)行電離,那么在氯化鈉的水溶液中也就能自動(dòng)得到金屬鈉和氯氣,可事實(shí)上并沒有!實(shí)際上這也正是學(xué)生容易產(chǎn)生的理解偏差,通過對(duì)前人正誤的剖析,可以加深學(xué)生對(duì)電離本質(zhì)的理解,從而進(jìn)一步理解分子、原子和離子的本質(zhì)區(qū)別。

化學(xué)教學(xué)基本上是把化學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)、物理、生物等其他自然科學(xué)知識(shí)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(xué)生從整體上把握科學(xué)知識(shí)。在教學(xué)過程中引入化學(xué)史,把化學(xué)知識(shí)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(xué)生把握它與其他自然科學(xué)的聯(lián)系,從整體上理解化學(xué)知識(shí),并樹立整體的科學(xué)觀。豏例如,在學(xué)習(xí)原子結(jié)構(gòu)時(shí),通過介紹原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展史,引導(dǎo)學(xué)生從整個(gè)自然科學(xué)的角度來認(rèn)識(shí)其發(fā)展:道爾頓“原子不可再分”的觀點(diǎn)在19世紀(jì)末受到了新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)力沖擊,1879年著名物理學(xué)家克魯克斯在高真空放電管中發(fā)現(xiàn)了帶負(fù)電的微粒流——“陰極射線”,湯姆生等人測(cè)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(gè)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(guó)物理學(xué)家盧瑟福又提出了原子結(jié)構(gòu)的“核式模型”,隨著對(duì)原子光譜的深入研究和量子化學(xué)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(xué)學(xué)科的進(jìn)步與發(fā)展離不開其他學(xué)科的支持,自然科學(xué)應(yīng)是一個(gè)相互聯(lián)系的有機(jī)整體。

2 有助于學(xué)生形成科學(xué)的批判精神

學(xué)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(rèn)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(duì)化學(xué)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(xué)理論。學(xué)生不加任何懷疑地去學(xué)習(xí)和應(yīng)用它,把本來是歷史性的、不斷進(jìn)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(xué)習(xí)方式,在不自覺中束縛了學(xué)生的批判精神。而化學(xué)發(fā)展史有著豐富的資料,可以彌補(bǔ)其不足,對(duì)學(xué)生形成科學(xué)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(xué)界百年之久的“燃素說”,就不可能認(rèn)識(shí)氧氣并掀起了一場(chǎng)史無前例的“化學(xué)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(xué)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(xué)從醫(yī)藥和煉金術(shù)中剝離出來而成為一門獨(dú)立的學(xué)科;維勒、柯爾柏如果不敢懷疑“生命力”論,就不會(huì)有研究合成尿素和醋酸的動(dòng)力,也就沒有有機(jī)化學(xué)的迅速崛起。這些真實(shí)生動(dòng)的史例,不僅可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到“懷疑精神”在科學(xué)發(fā)明中的重要作用,自覺養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度,還為學(xué)生的科學(xué)質(zhì)疑提供認(rèn)識(shí)論上的指導(dǎo)。

3 有利于培養(yǎng)學(xué)生公平競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作精神

人類對(duì)紛繁浩淼的自然界的認(rèn)識(shí)需要通過不同觀點(diǎn)、不同學(xué)派的爭(zhēng)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(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論的初期,核團(tuán)學(xué)說與二元論的爭(zhēng)論引發(fā)了取代學(xué)說和類型論的提出。加法尼與伏打之間的“蛙腿之爭(zhēng)”,使伏打電池研制成功,并引發(fā)了電動(dòng)勢(shì)的研究,為電化學(xué)誕生奠定了基礎(chǔ)。不同觀點(diǎn)和學(xué)派的自由競(jìng)爭(zhēng)為科學(xué)研究的發(fā)展帶來了巨大的動(dòng)力,但另一方面,科學(xué)上任何形式的學(xué)閥作風(fēng)都是與科學(xué)精神相違背的,如19世紀(jì)中葉化學(xué)家羅朗和日拉爾因提出不同于杜馬的觀點(diǎn)而造侮辱、壓制和排擠,導(dǎo)致兩位科學(xué)家英年早逝,阻礙了科學(xué)的發(fā)展。

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

4 有助于培養(yǎng)學(xué)生的自我意識(shí)和自信心

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

首先,化學(xué)史料中關(guān)于化學(xué)家的成才故事,非常有利于激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的自我意識(shí)。如氧化學(xué)說的創(chuàng)立者拉瓦錫,大學(xué)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(dāng)時(shí)社會(huì)對(duì)工作的評(píng)價(jià)以及利益的多少。正是他基于自我意識(shí)對(duì)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(xué)說的創(chuàng)立,為化學(xué)的發(fā)展樹立了一個(gè)重要的里程碑。

第二,化學(xué)史有助于增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的自信心?？萍硷w速發(fā)展的今天,引領(lǐng)時(shí)代潮流的似乎是信息科學(xué)、生命科學(xué)、能源科學(xué)、以及環(huán)境科學(xué)等,化學(xué)卻幾乎成了冷門學(xué)科,學(xué)生對(duì)化學(xué)也產(chǎn)生了悲觀的情緒。通過化學(xué)史,可以使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到化學(xué)是一門基礎(chǔ)的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的科學(xué),它不僅曾經(jīng)對(duì)社會(huì)進(jìn)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(dǎo)學(xué)科”提供著理論和技術(shù)的支持。以生命科學(xué)中的化學(xué)問題為例:1990年10月啟動(dòng)人類基因組測(cè)序工程,原計(jì)劃15年完成,可到1998年10月大半時(shí)間過去了,工作只完成了4%,少半的時(shí)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(guó)卻宣布人類基因組測(cè)序工作已全部完成,比預(yù)計(jì)提前了五年。原來,基因組測(cè)序用的工具是分析化學(xué)中的毛細(xì)管電泳,最初測(cè)100個(gè)堿基需1小時(shí),出現(xiàn)了毛細(xì)管芯片后,測(cè)100個(gè)堿基僅需幾秒鐘。所以,人類基因組計(jì)劃負(fù)責(zé)人美國(guó)的溫森特教授說:“謝謝化學(xué)家,是你們拯救了人類基因組計(jì)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(duì)堿基的全部測(cè)序,就是因?yàn)榛瘜W(xué)家制出了長(zhǎng)1米的碳納米管。通過古今化學(xué)發(fā)展史事的介紹,讓學(xué)生感受到無論過去還是現(xiàn)在化學(xué)對(duì)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(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)積極性。

5 有助于培養(yǎng)學(xué)生積極的情感態(tài)度和價(jià)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(yuǎn)勝過責(zé)任心”,化學(xué)教學(xué)實(shí)踐也表明,用歷史軼事點(diǎn)綴化學(xué)知識(shí),可以反映化學(xué)研究生動(dòng)有趣的一面,學(xué)生的興趣就會(huì)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(xué)史上的一個(gè)趣聞。當(dāng)他在根特大學(xué)任教時(shí),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(zhǎng)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(shí)我們還要明確指出,凱庫勒能夠從夢(mèng)中得到啟發(fā),成功地提出結(jié)構(gòu)學(xué)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(huì)夢(mèng)其所思,更重要的是,他善于捕捉直覺形象,并以事實(shí)為依據(jù),以嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度進(jìn)行分析和探討,這才是他取得成功的真正基礎(chǔ)。

化學(xué)史不僅包含著科學(xué)家的天才智慧,同時(shí)也蘊(yùn)含著他們價(jià)值觀和方法論的素材,這些無疑也是學(xué)生成長(zhǎng)中的精神食糧。如化學(xué)家門捷列夫在童年時(shí)代看到玻璃作坊工人燒制玻璃,產(chǎn)生了極大興趣,立志獻(xiàn)身化學(xué)事業(yè)。在發(fā)現(xiàn)元素周期律之前,他對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了大約二十年的思考,面對(duì)龐雜零亂的各種元素,門捷列夫堅(jiān)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(gè)元素的“身份證”,運(yùn)用辯證的觀點(diǎn)堅(jiān)持以化學(xué)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(yù)測(cè)未知元素及其性質(zhì)。通過這些史例感染學(xué)生,可以有效培養(yǎng)他們的堅(jiān)強(qiáng)意志,形成積極的情感態(tài)度,科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度和正確世界觀。