寓化学史于化学教育之中

2022-09-10

化学科学是充满魅力的, 化学史更有它的传奇性。化学教师只有充分认识化学的魅力, 才能以自己对化学的热爱去感染学生, 引发学生对化学的兴趣与热爱。化学史是化学科学中最宝贵的一部分, 从古代的炼金术、到近代的燃素说、现代的物质结构理论, 都展现了化学科学产生、发展、演变的历史画卷。化学教育功能主要包含三个内容:求知功能、能力和科学素养的培养功能、化学应用功能。化学科学的教育功能是通过化学教育来实现的。在教学中, 以化学发现和发明中的典型实例为载体来教学, 是实现化学教育功能的有效途径之一, 对实现化学教育目的、掌握化学核心知识与学科意识有极其重要的重用。

一、巧用化学史料创设问题, 激发学生求知欲望

问题情境是一种“有目的但不知如何达到”的心理困境, 是一种心理状态。教学中应减少琐碎的提问, 但一个好的问题能生成为有效的问题情境, 产生认知冲突, 可有效激发学生思维活动, 驱使学生有目的地积极探索。化学史可以给人智慧, 教学中, 可提出化学史上曾经遇到过的重大化学问题。用化学史料设问, 可产生积极的问题情境, 使学生产生解决这一问题的欲望。

在开学第一堂化学课——“绪言”教学中, 演示“纸燃烧”实验, 并提问:“纸燃烧”包含了什么化学知识?生成的黑色物质是什么呢?为何质量减轻了?如何解释现象——火?让学生讨论, 弄清对人类来说已有若干万年历史的化学现象——火, 回答18世纪的化学家们迫切想弄清的问题——燃烧之谜。由同学们来完成历史上的“第一次化学革命”。它是瑞典化学家舍勒、英国化学家普里斯特利、法国化学家拉瓦锡的最终发现成果——“上等空气”:氧气。学习“钾”元素时, 介绍发现和合成新元素最多 (先后发现和确定了9种元素) 、从没进过大学学堂、当过药店学徒的化学奇才——英国化学家戴维。1807年10月6日, 戴维电解装在一个白金匙里的熔融苛性钾 (整套装置暴露在空气中) 时, 负极处生成了形似小球、带有金属光泽、酷似水银的颗粒, 颗粒一经生成便上浮, 一部分马上燃烧起来, 出现了小小的火舌、淡紫色的火焰, 非常美丽, 并伴有暴鸣声。设问:请你为戴维想想办法, 怎样改进实验条件, 才能使得到的金属 (钾) 不燃烧呢?学习“氟”元素时, 可介绍持续时间最长、参加人数最多、对科学家损伤最大, 可歌可泣的氟元素探索历程:戴维因反应物剧烈毒性中毒, 患了严重肺炎, 差点送了性命;爱尔兰两兄弟, 哥哥因中毒而死亡, 弟弟因中毒病倒了三年;实验中多次中毒、几度昏迷、为科学献身的法国化学家莫瓦桑 (1906诺贝尔奖获得者) , 用U型铂管电解液态氟化氢时, 在U型管阳极塞子上发现了一层白色粉末状物质, 他欣喜若狂, 因他知道肯定有单质氟产生。设问:如何改进实验, 才能得到单质的氟?这些历史问题虽已得到了解决, 但学生在多思、质疑过程中智慧得以启迪, 求知欲望不断上升。

二、分析化学成就发现过程, 培养学生能力和科学素养

化学既重视观察与实验, 又擅长理性思维, 善于“用头脑结束实验”。整个化学史就是一部发明、创造的演化史。分析科学家们化学成就的发现过程, 能使学生“体验”、理解与应用科学的方法, 向学生们展示化学家们的思维活动和所用的科学方法, 潜移默化地促进学生非智力因素发展, 达到培养学生能力和科学素养的目的。

在化学的指南——元素周期律教学中, 可介绍俄国化学家门捷列夫揭示元素之间内在本质规律的过程。引导学生分析、享受化学成果发现过程, 学生的思维在已有信息基础上被偶然触发、产生灵感、豁然开朗, 能力得以提高, 科学素养不断形成。

三、利用化学家的重大成果, 阐明化学的应用

应用功能是化学教育功能的一个重要内容。人类生活, 吃、穿、用、住、行都离不开化学, 并依赖于化学。学习化学可更好的理解生活、理解科技的发展。结合教学内容介绍化学家的重大成果, 让学生知道化学是一门实用的科学, 它与农业、健康、国防、生活等息息相关。

学习“氮”元素, 可介绍德国化学家哈伯 (1918年诺贝尔奖获得者) 的成果:20世纪最惊心动魄的化学反应——合成氨反应。氮肥对农作物的生长起着至关重要的作用, 如何将空气中丰富的氮固定下来制成氮肥, 成为20世初众多科学家关切的重大问题。哈伯通过6500多次压强和温度的改变实验, 终于突破了由氮气与氢气合成氨的难关, 并对2500多种催化剂材料进行试验, 终于找到了铁对合成氨的明显催化作用。直到今天, 人们仍在使用他的合成氨的方法。氨的合成解决了人类的“粮食危机”问题, 直至今日人们一直在思考:能否找到更容易的条件来合成氨?学习“原子核”时, 介绍20世纪人类经典发明之一——原子弹。哈恩 (1944年诺贝尔奖获得者) , 1938年发现了核裂变反应, 为此, 美国利用这一科研成果于1945年7月16日生产出了第一颗原子弹 (其能量相当于1.25万吨TNT炸药) 。制造出的另外两颗原子弹, 一颗命名为“小男孩”同年8月6日投到了日本的广岛, 当天便有约7.8万人死亡, 约5.1万人受伤;另一颗命名为“胖子”同年8月9日投到了日本的长崎, 约有3.5万人死亡, 6万多人受伤, 从而加快了第二次世界大战的结束。核裂变反应并放出具大能量, 为人类开辟了一个新时代——原子能时代, 找到了一个能替代资源有限、造成严重污染的煤和石油的新能源。学习“铝”时, 可介绍铝的生产史。1854年法国化学家用昂贵的钠、钾还原制铝, 并使之成为工业产品, 但其价格比黄金还贵, 被称为“银色的金子”, 成为皇亲贵族的奢侈品。英国皇家学会在一次年度庆祝会上, 为表示对门捷列夫的敬意就特意送给他一个铝制花瓶和一套高脚酒杯, 并被科学家们视为最高的奖赏。1886年美、法两年轻科学家各自独立发现了电解氧化铝制铝的方法, 使之价格一落千丈, 并成为用途极为广泛的普通金属。教学中, 联系化学重大成果, 可激发学生浓厚的学习兴趣, 强化学习动机。

教学中以化学史为载体, 深入挖掘化学史料, 可使单调的化学知识变得更加有趣、动听, 枯燥乏味的知识, 就不再那么抽象了。当然也要注意, 化学史信息量要适度、方法要合理, 可以科学故事的方式融入、也可设置为探究性的问题介入、也可与生活常识相联系起来。

摘要：化学教育功能是通过化学教育来实现的。结合化学史料教学, 是实现化学教育功能的有效途径。本文试就如何用化学史料为载体来实现学生的求知功能、培养学生能力和科学素养功能、化学的应用功能作初步探究。

关键词：化学史料,化学家,化学成就,化学教育功能