李小芬

摘要：化學(xué)史料豐富多彩，蘊含多種教學(xué)功能，文章提出借助化學(xué)史料培育化學(xué)核心素養(yǎng)的五個方面：以史明志，情感共鳴，培育科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng);以史探理，感受創(chuàng)新，培育科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng);以史質(zhì)疑，體驗過程，培育證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng);以史為鏡，尋求本質(zhì)，培育宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng);以史為范，重視科研，培育變化觀念與平衡思想素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)史料;化學(xué)核心素養(yǎng);教學(xué)設(shè)計

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0019-03

中圖分類號：G632.41

文獻標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.005

化學(xué)史是自然科學(xué)發(fā)展史和人類文明發(fā)展史的重要組成部分，蘊含了大量科學(xué)探究過程及人文歷史背景[1]。利用化學(xué)史料，可以幫助學(xué)生了解在科學(xué)研究的漫漫長河中，今天所學(xué)的化學(xué)知識是如何形成的;感受科學(xué)家在面對困難時是如何思考和探究的。借助化學(xué)史料，可以有效促進學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

對比《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗版）》和《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》關(guān)于化學(xué)史料的內(nèi)容，筆者發(fā)現(xiàn)，2017年版的化學(xué)課標(biāo)更加注重化學(xué)史育人功能的開發(fā)，不論在數(shù)量上還是在呈現(xiàn)形式上，都充分體現(xiàn)了化學(xué)史教育的重要性。

利用化學(xué)史料為載體，重構(gòu)化學(xué)課堂，是推動學(xué)生主動發(fā)展核心素養(yǎng)的重要途徑，值得一線化學(xué)教師深思和踐行。

一、以史明志、情感共鳴，培育科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任素養(yǎng)

在化學(xué)史的發(fā)展過程中，有很多激勵人心的真實故事，教師可以圍繞教材中的一些核心概念，搜集歷史資料，設(shè)計一系列互動歷史故事，并用多媒體手段將材料融入化學(xué)教學(xué)中，不僅可以豐富課堂教學(xué)過程，更可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。

教學(xué)片斷：鹵代烴和DDT

化學(xué)史料：1939年，瑞士科學(xué)家米勒發(fā)現(xiàn)DDT具有優(yōu)異的廣譜殺蟲作用，他因此獲得了1948年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。但是，DDT這一歷史上最著名的有機氯殺蟲劑僅僅用了20年，便逐漸在全球范圍內(nèi)遭到禁用，有人甚至認(rèn)為這是一個發(fā)“錯”了的諾貝爾獎。人們發(fā)現(xiàn)，DDT相當(dāng)穩(wěn)定，能在自然界滯留較長時間，并可以通過食物鏈富集在動物體內(nèi)，形成累積性殘留，給人體健康和生態(tài)環(huán)境造成不利影響。DDT事件留給人類的思考是深刻而長遠(yuǎn)的。

討論：你們對這個歷史事件有何看法？

教學(xué)價值：科學(xué)技術(shù)是把雙刃劍，讓學(xué)生充分感受科學(xué)發(fā)展的道路布滿荊棘，教育學(xué)生要正確分析歷史事件，既可以學(xué)習(xí)科學(xué)家的科研精神，又可以學(xué)習(xí)科學(xué)家勇于承認(rèn)錯誤、并進一步改進的人文品質(zhì)。

二、以史探理、感受創(chuàng)新，培育科學(xué)探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)

重演科學(xué)史中的重要實驗或重大發(fā)展階段，學(xué)生可以體驗科學(xué)發(fā)展的實際過程。在教學(xué)設(shè)計中，教師可以采用先演繹再歸納的方式，利用教材和相關(guān)史實模擬歷史上的經(jīng)典實驗和探究過程，然后得出知識理論。

教學(xué)片斷：苯環(huán)結(jié)構(gòu)的探究

化學(xué)史料：19世紀(jì)歐洲許多國家都使用煤氣照明，煤氣通常是壓縮在桶里貯運，人們發(fā)現(xiàn)這種桶里總有一種油狀液體，但長時間無人問津。英國科學(xué)家法拉第花了整整五年時間從這種液體中提取到了一種無色油狀液體——苯。法拉第發(fā)現(xiàn)苯后，對苯的組成進行測定，發(fā)現(xiàn)苯僅由碳、氫兩種元素組成，其中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.3%，苯的相對分子質(zhì)量為78，確定分子式為C6H6。

討論：從分子式來看，苯分子遠(yuǎn)沒有達到飽和，那么，它的分子結(jié)構(gòu)如何呢？

學(xué)生：可能含碳碳雙鍵或碳碳三鍵。

實驗：在試管中加一滴管苯，再加入5滴酸性高錳酸鉀溶液，充分振蕩，觀察現(xiàn)象。

結(jié)論：高錳酸鉀不褪色，說明沒有三鍵或雙鍵。

化學(xué)史料：當(dāng)時科學(xué)家凱庫勒對苯分子中6個碳原子和6個氫原子的排布，曾先后考慮過幾十種排布法，但卻都經(jīng)不起推敲，也解釋不了關(guān)于苯的實驗事實。1865年的一天晚上，在思考苯的結(jié)構(gòu)時，不知不覺進入了夢鄉(xiāng)，朦朧中，他看到碳原子形成的長列像蛇一樣，突然間，蛇咬住了自己的尾巴，形成一個環(huán)狀……凱庫勒猛然驚醒了，受夢的啟發(fā)，凱庫勒迅速畫出了苯分子的結(jié)構(gòu)，這就是流傳至今的凱庫勒式。

教學(xué)價值：利用此歷史材料進行苯環(huán)結(jié)構(gòu)的教學(xué)，既可以體驗科學(xué)探究的過程和方法，又可以感受科學(xué)家對科學(xué)研究的敬業(yè)精神，同時也明白在科研之路上，沒有天才，有的只是科學(xué)家孜孜不倦的科研精神和永不言棄的毅力。

三、以史質(zhì)疑、體驗過程，培育證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)

學(xué)習(xí)的過程，就是知識不斷擴展和提升的過程?？茖W(xué)教學(xué)的目標(biāo)就是實現(xiàn)學(xué)生錯誤概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化。科學(xué)在其發(fā)展的歷史過程中，也不斷糾正和更新，所以科學(xué)史是幫助學(xué)生形成科學(xué)思維的有益資源。

教學(xué)片斷：原子結(jié)構(gòu)的演變

化學(xué)史料：19世紀(jì)初道爾頓最先提出實心球模型一湯姆森于1897年開始研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)金屬中都存在帶負(fù)電荷的粒子，即“電子”，提出新的模型，被稱為“葡萄干面包式”模型→盧瑟福于1907年利用鐳等放射性元素產(chǎn)生帶正電的α粒子，使其穿過鉛板的小孔，射向極薄的金箔，證明不是實心球體，并提出了原子內(nèi)部電子繞原子核運動的行星模型→1913年，玻爾修正了原子模型，提出電子沿穩(wěn)定軌道運動→1926年，薛定諤波動方程建立，提出現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)的電子云概念。

教學(xué)價值：利用原子結(jié)構(gòu)的演變過程為載體，讓學(xué)生感受到科學(xué)研究中不斷質(zhì)疑并提出新方案的研究過程，認(rèn)識到學(xué)無止境的科研路上，只要不斷鉆研，終會有新的突破;同時，讓學(xué)生堅定敢于質(zhì)疑的科學(xué)探究精神，明確化學(xué)實驗的重要價值;體驗證據(jù)推理和模型認(rèn)知的素養(yǎng)。

四、以史為鏡、尋求本質(zhì)，培育宏觀辨識與微觀探析素養(yǎng)

奧斯本提出，應(yīng)該讓學(xué)生參與歷史上科學(xué)家的問題解決過程，以此體會科學(xué)方法[3]。課堂上，教師可以利用歷史材料，鼓勵學(xué)生參與歷史問題的討論，并適時提出科學(xué)家研究過程的猜想，引導(dǎo)學(xué)生利用宏觀現(xiàn)象進行微觀探析。

教學(xué)片斷：化學(xué)反應(yīng)的方向

化學(xué)史料：鈦被譽為“21世紀(jì)金屬”，廣泛應(yīng)用于飛機、醫(yī)療等領(lǐng)域。第一次制得純凈的鈦在1910年，但早在1791年科學(xué)家就在金紅石礦物中發(fā)現(xiàn)了鈦元素。當(dāng)時科學(xué)家們就設(shè)想通過以下兩步反應(yīng)來制備鈦：

第一步：Ti02（s）+2Cl2（g） =TiCl4（1）+02（g）

第二步：TiCl4（l）+2Mg（s）=Ti（s）+2MgCl2（s）

然而，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)第一步反應(yīng)在任何溫度下都不能向正向進行，于是他們意識到化學(xué)反應(yīng)具有方向性。

討論l：如果你是18世紀(jì)的科學(xué)家，如何解釋制備鈦的第一步反應(yīng)不能自發(fā)進行？

討論2：19世紀(jì)初的科學(xué)家們曾認(rèn)為決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的因素就是反應(yīng)熱。放熱反應(yīng)可以自發(fā)進行，而吸熱反應(yīng)則不能自發(fā)進行。你同意這種觀點嗎？

化學(xué)史料：1855年，克勞修斯首次大膽提出熵的概念（符號S），用來表示體系的混亂程度。1869年，德國化學(xué)家霍斯特曼在研究NH4Cl受熱分解過程時運用了熵的概念，指出這一過程和液體蒸發(fā)過程遵守同樣的規(guī)律即熵增有利于自發(fā)進行，把熵的概念首次推廣到化學(xué)反應(yīng)領(lǐng)域。1878年，美國科學(xué)家吉布斯在大量理論研究的基礎(chǔ)上提出判斷化學(xué)反應(yīng)方向的綜合判據(jù)：在一定的溫度和壓強下：△H-T△SO，反應(yīng)非自發(fā);△H-T△S=0，反應(yīng)達平衡態(tài)。

討論3：經(jīng)過討論，請同學(xué)們分析溫度、焓變和熵變對反應(yīng)自發(fā)性的影響。

教學(xué)價值：認(rèn)識到科學(xué)發(fā)展過程中，科學(xué)家也會陷入僵局，碰到暫時無法解決的難題，但是在追求真理的過程中，只要努力終將有所收獲。利用宏觀的現(xiàn)象，結(jié)合微觀的原理和本質(zhì)，試圖找到解決問題的方法，最終會有重大的突破。對于學(xué)生而言，歷史是明鏡。循著科學(xué)家的腳步，感受科學(xué)的發(fā)展過程，將為今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

五、以史為范、重視科研，培育變化觀念與平衡思想素養(yǎng)

科學(xué)史融入課堂教學(xué)實踐并不是簡單的移植介紹過程，多角度分析并利用材料是教學(xué)的關(guān)鍵。在材料的收集和整理過程中，我們總會發(fā)現(xiàn)同一時期不同科學(xué)家研究同一個課題，并取得不同的成果。這些材料，可以經(jīng)過恰當(dāng)加工，然后運用到課堂教學(xué)中，促進學(xué)生積極思考，參與知識的構(gòu)建與問題的解決，形成動態(tài)的、變化的知識觀，提升解決問題的能力。

教學(xué)片斷：合成氨的過程

化學(xué)史料：對比能斯特和哈伯的研究，猜想哈伯方案脫穎而出的原因[4]。

討論1：對比兩位科學(xué)家的方案，你覺得哪種更適合工業(yè)生產(chǎn)？

討論2：為什么增大壓強，有利于增加平衡氣中氨氣的含量？

教學(xué)價值：通過了解合成氨過程的艱辛和科學(xué)家研究的過程，讓學(xué)生體驗化學(xué)變化的條件，認(rèn)識條件對化學(xué)反應(yīng)速率和限度的影響;感受化學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、勇于挑戰(zhàn)的激情，體會科學(xué)團隊合作的重要性;學(xué)習(xí)科學(xué)家在解決實際問題時鍥而不舍的執(zhí)著與富有創(chuàng)造性的思維過程。

六、總結(jié)反思

經(jīng)過筆者的實踐，讓化學(xué)史融人課堂的教學(xué)，深受學(xué)生的喜歡，在實際的操作中，要注意以下幾個問題：

1.素材充分挖掘，體現(xiàn)功能價值

化學(xué)史的來源廣泛，有蘇教版化學(xué)教科書上的拓展視野欄目;有新課標(biāo)（2017年版）中提到的學(xué)生活動、情境素材建議;有教學(xué)參考書上的案例賞析;更有各類化學(xué)核心期刊上的關(guān)于化學(xué)史教學(xué)的優(yōu)秀論文等等。從時間的角度來說，可以選用古代化學(xué)史以弘揚傳統(tǒng)文化;也可以選用新增化學(xué)史以促進學(xué)科本質(zhì)理解;更可以選用近現(xiàn)代史以認(rèn)識科學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀。只要教師能充分挖掘，合理利用，定能給學(xué)生一個全新的學(xué)習(xí)視角。

2.教師多讀多看，促進專業(yè)發(fā)展

化學(xué)史豐富多彩，這就要求教師多讀多看，不斷積累，才能正確理解教學(xué)內(nèi)容，合理處理教學(xué)設(shè)計。若教師缺乏較高的學(xué)科素養(yǎng)，也就不能有效地利用化學(xué)史料進行教學(xué)，即使介紹相關(guān)史料，也不能充分發(fā)揮其功能。因此，化學(xué)教師需要加強學(xué)習(xí)修養(yǎng)，更新教育觀念，不斷彌補專業(yè)知識、提升創(chuàng)新能力，努力提高專業(yè)水平，成為不斷發(fā)展的優(yōu)秀教師。

參考文獻

[1]徐勝龍.近二十年化學(xué)史教育的變遷及啟示[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（11）：34-36

[2] 中華人民共和國教育部，普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[3]孟獻華，倪娟.基于化學(xué)史的教學(xué)設(shè)計模型與應(yīng)用[J].化學(xué)教育，2016（1）：74-81

[4] 白建娥，利用化學(xué)史進行素養(yǎng)為本的教學(xué)[J]中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（10）：17-20