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化學史論文:結合化學史的實際 教好初中化學課程
結合化學史的實際 教好初中化學課程
一、化學史在化學教科書中的地位和作用
化學史就是化學科學的形成、產生和發展及其演變規律的反映,是人類在漫長的社會實踐中對大自然化學知識的歷史論述,是化學家不斷探索、創新的歷史,也是科學思想取得勝利的歷史。化學史教育是指在化學教學中根據具體情況適當地穿插化學史進行的一種教學活動,1904年,法國著名的科學家郎之萬(langevin 1872—1946)首先提倡在科學教學中運用歷史的方法。在中學化學教學中結合化學史教育有助于學生加深對化學知識的理解,培養科學的精神和掌握科學的方法,激發學生學習化學的興趣,調動學生學習的積極性;可進行愛國主義教育,增強民族自豪感,培養民族自尊心;結合化學史進行教學還可以培養學生的人文精神,以樹立正確的人生觀、世界觀和道德觀,簡而言之,化學史教育在中學化學教學中能起到知識教育、創造教育、德育、美育等素質教育功能。所以,化學史在初中化學教科書中占有重要的地位和作用。
二、化學史在初中化學教科書中的滲透情況
我國20多年來人教版的初中化學教科書中都滲透了化學史教育的內容,而且化學史內容都占了一定的比例。人教版初中化學教科書中化學史的滲透,主要有以下幾個特點:
1.教科書中滲透化學史的內容逐年增多。對比幾種教科書,不難看出,不同版本的教科書中滲透化學史內容的章節所占比例逐年遞增,1978年版的教科書中化學史才占5%,而2001年版新課程標準教科書中化學史則占到50%。90年代以來,特別是九年義務教育,初中化學教學要貫徹“教育要面向現代化、面向世界、面向未來”的方針,強調加強素質教育,要提高學生的各方面素質,教科書中化學史內容滲透逐年增多,說明初中化學教科書正努力反映素質教育的思想和要求,化學史在教科書中占到比較重要的位置。同時,也說明化學課程在提供給學生最基本的化學知識、技能和方法的同時,努力使每一個學生在現有基礎上得到發展,獲得更多的真正有用的化學知識,這些知識也是培養學生情感、態度和價值觀的重要載體,以適應21世紀公民科學素養的要求和社會發展的需要。
2.教科書中滲透化學史的內容所涉及的面越來越寬。1978年版的教科書只是略介紹化學的發展,隨后幾種版本的教科書,除化學史上的一些重大發現和發明、重要的實驗方法外,也介紹了一些著名的化學家及其對化學的重要貢獻,化學史的滲透雖有了較大進步,但這些化學史料只是緊扣所學內容,沒有進行擴展,這樣學生的知識面相對來說還是比較窄。而2001年版的課程標準實驗教科書,增加了化學與社會、技術、生活相聯系的學習內容,既介紹了早期化學史實,又涉及到了19世紀的經典化學和20世紀的現代化學,化學史內容所涉及的面有化學家及科學實驗、材料、能源、環境保護、生命科學、國情知識等諸多方面,化學史得到進一步的滲透。透過化學史實,學生可以了解到科學技術發生的重大變化和飛速發展,同時能讓學生知道化學在實現人與自然的和諧共處過程中的重要作用。也能夠讓教師在授課時,注意學科間知識的綜合,從科學、技術、社會相聯系的角度引導學生認識化學與材料、能源、健康、環境等方面的關系,逐步使學生形成綜合的科學觀,提高科學素養。
3.教科書中滲透化學史的形式也越來越多樣化。對比幾種教科書,90年代前的教科書,多是以文字敘述化學史,形式單一,90年代后的教科書中介紹化學史時,在原來基礎了增加了一些插圖,化學史呈現的形式有一定變化。而2001年新課程標準教科書,化學史呈現的形式更多樣、內容更豐富,在文內增加了不少插圖和實物照片,如彩陶、古畫、雕像、透明金剛石薄膜等,圖文并茂,通過真實的圖片、鮮艷的色
彩、具體的數據、重要的史實,再加上適當的文字說明或描述,把化學史知識融匯在各單元各課題中,畫面色彩明麗,其真實、直觀、親切、深刻,比文字更具有說服力,使得化學史知識更直觀、易懂,更接近于生活,能提高初中學生的閱讀興趣和豐富他們的想象力,起到啟發思維的作用,便于學生有效地學習、理解和掌握。
三、化學史教育在初中化學教學中將越來越受到重視
化學已發展成為材料科學、生命科學、環境科學和能源科學的重要基礎,成為推進現代社會文明和科學技術進步的重要力量,并正在為解決人類面臨的一系列危機,如能源危機、環境危機和糧食危機等,做出積極的貢獻。作為科學教育的重要組成部分,新的化學課程倡導從學生和社會發展的需要出發,發揮學科自身的優勢,將科學探究作為課程改革的突破口,引入和穿插化學史教育,激發學生的主動性和創新意識,促使學生積極主動地學習。初中化學是中學化學教學的啟蒙階段,趣味化和過程化是十分重要的,在初中化學教科書的編排時應增強教材的可讀性,可通過滲透化學史來提高學生學習化學的興趣。讓學生在了解化學的發展歷史以及化學與人類進步和社會發展關系的同時,更好地了解化學的本質和價值。教師結合化學史進行教學,可以使化學教學不只局限于現成知識的靜態結論,還可追溯到它的來源和動態演變;不只局限于書本知識,還可揭示出其中的科學思想和科學方法,使學生受到多方面的教育,同時培養學生獨立思維能力和創造精神。隨著化學教育現代化的發展,化學教科書會不斷改變,不斷進步,化學史的滲透也會不斷增加,化學史教育也將越來越受到廣泛重視,在化學教育中重視化學史教育將成為化學教育發展的一種趨勢。
化學史論文:化學史中科學精神
化學史不僅忠實地記錄了化學科學的孕育、產生、發展過程和演變的規律,而且它以不可代替的獨特方式積累體現了人類精神文明的成分,是科學精神最集中的載體。學習化學史對高校學生人文道德的提高與智力的發展可以起到同等重要的促進作用。
科學精神是在科學發展的歷程中,科學界逐漸形成的一些傳統規矩、指導原則,這就是科學精神,是貫穿于整個科學發展歷程中的具有普遍意義的意識,是人們在從選題到應用的全部科學活動中的所采取的態度。科學精神作為促進科學活動的精神動力,其內涵包括:求真務實的精神、競爭協作的精神、繼承創新的精神、敬業獻身的精神等等,隨著科學的發展和社會歷史條件的變化,這些精神不斷豐富、不斷拓展、不斷向社會滲透、輻射而成為一種時代精神。本文僅從化學史的角度對這幾種精神做如下探析:
1.求真務實的精神
科學是以求真務實為天職和靈魂的,科學的本征也表現在它堅持真理這一品格上。一代代科學家正是堅守著求真務實的品格,才越來越多地認識了周圍的種種真實存在和客觀規律。19世紀30~40年代,格羅夫、焦耳、邁爾、赫姆霍茲等科學家,在不同的國度、不通信息的情況下差不多同時關注能量與質量的相互關系,各自進行觀察、實驗、分析,卻得出了大致相同的結論。1828年德國的維勒首次用無機物合成了尿素,使人們信奉百年之久的“生命力論”受到沖擊,當維勒將成果報告給他的老師、化學貝采里烏斯時,卻受到了老師的極力反對,但維勒用古希臘大學者亞里士多德的千古名句“吾愛吾師,吾更愛真理”道出了他對真理的摯愛和虔誠,他以大量事實證明了自己理論的真理性,并將“生命力論”掃出了歷史舞臺。
科學研究以客觀實踐活動為基礎,憑科學事實立論,以科學實驗為檢驗理論正確與否的標準。1911年英國化學家盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的“行星式模型”,而他的學生玻爾將普朗克的量子論和愛因斯坦的光子說引入了原子模型,提出了著名的玻爾原子模型,并得到了實驗的驗證,正因為這一點,盧瑟福不但不反對,反而頂住種種壓力親自推薦其,并勇于修正自己的論點,還鼓勵玻爾繼續研究,以完善新理論,充分表現出盧瑟福唯事實、唯真理是從的大科學家風范。
求真與務實在具體的科學過程中是統一的,那就是實事求是的精神,它是科學之所以是科學、科學區別于宗教迷信和偽科學的標準。前蘇聯的勒伯辛斯卡婭聲稱用人工方法培育了“活細胞”;朝鮮金鳳漢宣布發現了“經絡小體”,但他們的結果都經不起實踐的檢驗。就科學而言,實踐標準指的是科學實驗,科學實驗必須遵循一套嚴密的程序和規范。如某“特異功能大師”聲稱從2000km以外的廣州乃至大洋彼岸的美國“發功”到北京某實驗室,竟然改變了放射性物質的衰變率,該實驗據云有教授級的科學家參加、有精密的儀器設備、有設計、有數據、有分析、有結論、有報告,被稱為“高層次”、“突破性”實驗,但卻經不起科學實驗的檢驗,如沒有遵循起碼的“雙盲”準則,不屬于科學意義上的事實。所以科學活動中的“眼見為實”與實踐標準有著本質的區別:前者是膚淺的經驗論,后者是馬克思主義的命題。
2.競爭協作的精神
科學在追求真理和創新的歷程中,向來充滿競爭,“并逐曰競,對辯曰爭”,競爭是科學發展的重要動力。20世紀50年代,鮑林、威爾金斯和沃森、克里克等人為揭示dna的結構曾展開了激動人心的“雙螺旋競爭”。桑格、鮑林、佩魯斯、肯德魯等人也曾為解開蛋白質結構之謎進行過緊張的角逐。
人類對紛紜浩淼的自然界的認識是一個復雜的過程,通過不同觀點、不同學派的交鋒,人類的認識才會由淺入深、由表及里、由片面到,才能愈來愈接近真理,對同一事物從不同角度、用不同方法去研究,有利于將問題引向深入,有利于更深刻地揭示其規律,有力地促進科學地發展。在有機化學結構理論的初期,核團學說與二元論的爭論、一元論與二元論的爭論引發了取代學說和類型論的提出。18世紀末意大利的加法尼與伏打之間的“蛙腿之爭”,使伏打電池研制成功,并由此引發了電動勢的研究,為電化學誕生奠定了基礎。19世紀末,德英科學家之間關于陰極射線本質的“波動說”和“粒子說”持續爭論了幾十年,以克魯克斯為代表的德國學者普遍認為陰極射線是一種帶負電的電磁波;而英國學者們則認為陰極射線是一種粒子流。1894年湯姆遜用實驗證明了陰極射線是帶負電的粒子,即“電子”,似已結束了此爭論,但1924年法國的德布羅意又提出了微觀粒子波粒二象性的假說,使人們更深刻地認識了微觀粒子的運動規律和原子的內部結構。
不同觀點和學派的自由競爭可以激發人們探索真理的積極性,使研究充滿活力和生氣,誰經受不住競爭熔爐的錘煉,誰就會被淘汰,這種無情的壓力所帶來的動力是巨大的,它導致了人才的脫穎而出,也“在相當廣闊的范圍內培植進取心、毅力和大膽首創精神”。①如:沃森和克里克在“雙螺旋競爭”時只是30歲左右名不見經傳的小人物,而對手鮑林、威爾金斯等是卓有成就的大科學家,但他們不懼怕,堅持自己的觀點,在競爭中成為分子生物學的開創者。
科學上任何形式的學閥作風和以行政手段壓制別人觀點的做法都是與科學精神相違背的。19世紀中葉,法國的杜馬因年青化學家羅朗和日拉爾提出了與自己觀點不同的理論,便橫加指責,并對他們進行人身侮辱、壓制和排擠,導致兩位科學家英年早逝,也極大地妨礙了科學的發展。
在科學還是個人或少數人活動的“小科學”時期,許多發明和創造可能是個人或少數人的行為;現在科學已發展到國家規模乃至國際規模,科學研究的日趨復雜、學科間的相互滲透日益明顯,單靠一個人、一項專長已難有所作為,需要依靠集體的智慧和力量去完成。所以“現在科學的大規模性,面貌一新且強而有力,使人們以‘大科學’一詞來美譽之。”②化學史上團結協作、日臻進益的例子舉不勝舉。20世紀60年代我國幾十位化學家共同努力,完成了含有51個氨基酸的結晶牛胰島素的全合成。1975年諾貝爾化學獎獲得者、澳大利亞的康福斯與生物化學家普杰克長達20年的緊密合作,共研究出了13個反應的立體化學機制,并因此雙雙聞名于世。美國化學家穆爾和坦斯終生合作,碩果累累,并由于對核糖核酸化學結構和催化活力的研究成果共獲了1972年諾貝爾化學獎。
縱觀諾貝爾化學獎百年獲獎歷史,在1901—1930年間共頒獎26次,授獎28人,其中合作獲獎的只有1929年英國的哈登和瑞典的奧伊勒.凱爾平1項;1931—1960年間共頒獎26次,授獎35人,其中7項為合作授獎;1961—2000年間共頒獎40次,有69人獲獎,其中19項為合作授獎。當代科學前沿重大課題,小至粒子大到浩瀚宇宙,復雜至生物基因重組,都愈來愈成為全人類的共同問題,成為時代的課題,例如要解決環境、資源、人口等問題,更要求跨國界的科學共同體通力合作。正如愛因斯坦深刻指出:“不管你們喜歡不喜歡,科學是,而且永遠是國際的。”③
3.繼承創新的精神
在1995年全國科學技術大會上的講話中指出:“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。”科學作為一種精神生產,與物質生產的較大區別就是它不能重復生產老產品,必須不斷創造新產品。提出新理論、解決新問題、探索新領域、得出新成果,這是科學的本質表現,也是衡量科學有無價值和價值大小的尺度。科學歷來著重“首次”、“及時”,在科學史上充滿了為“優先權”而展開的激烈爭論,這也是科學的創新要求所引發的一道獨特的風景線。
科學的懷疑精神是創新的前提,它對于現有的認識都要問一個為什么?看看是否真的有根據?根據是否充分?如何尋求更新的突破……大量事實證明:懷疑批判的頭腦是科學家的另一個“重要儀器”。近代化學奠基人波義耳如果沒有敢于懷疑的精神,就不可能促成化學從醫藥和煉金術中剝離出來成為一門獨立的學科。雷利、巴拉爾如果不對研究中的異常現象產生懷疑,就不可能發現元素氬和溴;而李比希和維勒卻由于沒有用懷疑的眼光去審視已觀察到的異常,才使他們與發現元素溴和釩失之交臂。拉瓦錫正是由于不盲從、敢于懷疑,才打破了統治化學界百年之久的“燃素說”,掀起了一場史無前例的“化學革命”;而普里斯特列和舍勒雖先于拉瓦錫發現了氧氣,但他們囿于傳統的束縛,竟使“真理從鼻尖溜走”。
科學是一個知識累積、智力接力的過程,雛鳳清于老鳳聲,后人能夠超越前人,是因為站在前人的終點起跑,所以繼承是創新的基礎。居里夫人是在倫琴發現x射線和貝克勒爾發現鈾放射線的基礎上發現鐳的,所以貝克勒爾于1903年與居里夫婦共享了諾貝爾獎;居里夫人的女兒伊來納、女婿約里奧也正是繼承和發展了母親對人工放射性的研究,才測定了放射性元素的半衰期和進行放射性的合成,而獲1935年諾貝爾獎的。在元素周期律的發現過程中,如果沒有德貝萊納提出的“三元素組”、邁爾的“六元素表”、紐蘭茲的“八音律”等元素分類工作的基礎,就不會有門捷列夫的元素周期律,在此基礎上,周期表又經過了零族的增加、莫斯萊的原子序數等不斷的發展和完善過程,直到今天仍有許多人在研究周期律,周期表也出現了維爾納式、波爾塔式等多種形式。
科學的繼承不是消極的前后相繼和兼收并蓄,而是取其精華、棄其糟粕,批判地繼承、辯證地揚棄。如:“燃素說”雖是一種錯誤的理論,但其中也包含著某些合理因素,它所提供的實驗材料、公式、定律和方法仍可被利用。正如恩格斯所說:“在化學中,燃素說經過百年的實驗工作提供了這樣一些材料,借助于這些材料,拉瓦錫才能在普里斯特列制出的氧氣中發現了幻想的燃素的真實對立物,因而推翻了全部的燃素說。但燃素說者的實驗結果并不因此而被排除……它們還保持著自己的有效性。”④
4.敬業獻身精神
科學研究的主體為求真而研究,不以科學發現以外的因素為目的,它排斥私欲的惡性膨脹、財迷心竅以及見利忘義的行為,這是一種較高遠的境界。當科學家認定自己所從事的是人類最偉大的事業、并愿為之獻身時,科學就被注入了永不衰竭的生命活力。
科學家的獻身精神首先體現在對待科研成果的態度上。美國女科學家羅莎琳.弗蘭克林為華生等人攻克dna的雙螺旋體結構難題而獲得諾貝爾獎提供關鍵性數據。當居里夫人得知鐳可以用于放射性治療癌癥后,毅然放棄了申請專利的權利,將其貢獻給人類。中國化工專家侯德榜留美8年,為發展祖國化工事業,他放棄了國外優厚待遇,回國后發明了“侯氏制堿法”,并將索爾維制堿技術公諸于眾,造福全人類。
勇往直前、不怕犧牲、勇于獻身,這是科學精神的較高表現。正是科學家的無私奉獻,才譜寫了科學不朽的詩篇,才換得科學的永恒。“科學是要求人們為它貢獻畢生的,就是有兩次生命也不夠用”。⑤道爾頓一生淡泊名利,為了科學,他要求自己堅持永遠不能找到時間去結婚。因氟研究而獲1906年化學諾貝爾獎的穆瓦桑明知氟的毒害很大,仍不顧危險反復實驗,終致受害而英年早逝。居里夫人由于長期與放射性物質接觸而以身殉職。
科學精神是無數科學家在從事科學活動中代代承傳的一筆巨大的精神財富,也是啟迪后人不斷實踐創新的標范和動力,同時,科學精神自身也在其承前啟后的過程中得以充實和拓展。學習化學史的目的不僅在于了解化學發展中的具體史實和歷史變遷過程,更重要的是融會和繼承前輩化學家的科學精神,從而使我們的教與學、科研與實踐、開拓與創新攀上一個新的境界。
化學史論文:化學史在中學化學教學的應用
摘要:化學史在中學教學中的應用主要集中在化學課程、化學教學、化學實驗的實際應用以及對學生身心發展的促進等方面。隨著化學史在中學化學教學中應用的研究越來越深入,教師在實際教學中越來越看重利用化學史來進行有效教學,新時期我們有必要對化學史在中學化學教學中應用進行回顧與反思,以適應當前學校廣泛應用多媒體、網絡等教學模式,探索對化學史實際應用的新的模式,促進教師專業化發展,進一步提升學生的科學素養。
關鍵詞:化學史;中學化學;化學教學;研究綜述
2004年《高中化學新課程標準》中所制定的課程基本理念提到:立足于學生現代生活和未來發展的需要,著眼于提高21世紀公民的科學素養,構建“知識與技能”、“過程與方法”、“情感態度與價值觀”相融合的高中化學課程的目標體系[1]。結合人類探索物質及其變化的歷史與化學科學發展趨勢,引導學生進一步學習化學的基本原理和基本方法,形成科學的世界觀。《標準》強調了三維目標教學以及化學史融入教學對學生科學的世界觀養成的重要性。十余年過去了,相關的研究也呈現出繁榮的景象,對其進行必要的梳理,歸納和總結,有利于正確認識并推動我國中學化學教育沿著健康理性的軌道進行[2]。古人提倡“以史為鑒”,“以史明理”。我國著名教育家、化學家傅鷹教授也曾多次講過:“一門學科的歷史是那門科學中最寶貴的一部分,因為科學只給我們知識,而歷史卻能給我們智慧。基于化學史的教學,首先是將其融入到中學化學教科書中,一方面通過“科學視眼”、“化學史話”能欄目來呈現,以學生自行閱讀為主[3]。另一方面則通過教師的口述、資料呈現等方式,傳達給學生,讓學生了解相關知識點背后的歷史事件。這些教學方式及研究目前已趨于成熟。其次,在化學教學方面,國內學者更多的是研究化學史在教學中的實際應用,而對于新媒體及網絡興起的當前形勢下,對于化學史教學如何利用新媒體及網絡進行傳授,則無多少涉及。,基于化學史的教學,應該迎合新時代的需求,尤其是社會節奏越來越快,教學工具的改進,學生知識接受層面越來越多元化,以往所研究的基于化學史教學應用的理論、內容是否契合時代的發展要求和學生心理變化?這都是我們需要進一步厘清的地方。擬對近十年來化學史在我國中學化學中的應用研究進行回顧和反思,力求今后該教學方式在我們中學化學教學中運用更加實際、理性。
1研究現狀分析
1.1研究現狀的統計分析
為更好地總結近十年來化學史教學的應用所取得的成績和不足,以“化學史教學”為主題詞,以2006年至2016年為事件限制條件,對中國知網全文數據庫進行檢索,共檢索到114篇文獻。分別為期刊、博士、碩士及會議論文。《中學化學教學參考》6篇,《化學教育》5篇,《考試周刊》4篇,《廣東化工》4篇,其余均分布在各大學學報及相關期刊上。其中被引及下載次數最多的為2011年孟獻華發表的《基于化學史教學的理論與實踐研究》博士論文[4]。
1.2研究的主要內容和主要觀點
1.2.1化學史與學生科學素養新一輪的教材改革要求對學生有情感、態度和價值觀的教育,將提升學生的科學素養,培養學生正確的科學觀作為教學的一個重要的部分。在傳統封閉的教學模式中,“科學素質”僅僅被理解為科學知識的本身,在現在開放的教學模式中,“科學素質”不僅僅是“科學知識”量的簡單積累,更是對知識的理解內化和激活[5]。研究者們通過將化學史融入到中學化學教學中,利用化學史教學,從而使學生科學素養得到提升,發表了一些看法,主要有以下觀點:(1)滲透化學史教學,有助于培養學生獨立思考的能力、質疑和批判的精神。中學化學教材的知識源于時代化學家們的努力探索,科學任務是探索未知,通過對化學教材分析的同時引入化學史知識,培養起學生獨立思考的能力,科學的發展總體上前進的,但道路是曲折、迂回的。這少不了很多化學家質疑和批判的精神,學生在了解、吸收化學家們反復嘗試、不斷進取、質疑的事跡后,自己也會受到啟發,敢于去質疑所學的知識,養成獨立思考的習慣,不怕錯誤和失敗。(2)滲透化學史教學,有利于培養學生的審美觀,激發學生創造美的熱情。化學,不僅僅是科學,也是一門藝術。化學知識了展示很多自然界簡單、和諧、對稱的美,追求美不僅是情感的需求,更是科學家從事科學活動內在驅動力之一。化學家從發現元素周期表、苯環結構等化學史料,也能從一定程度上培養學生的審美觀,激發學生創造美的熱情。(3)滲透化學史教學,有利于培養學生創新意識。化學的很多發現、發明,無一不閃現著化學家們智慧、創新的火花,循著化學史的足跡,啟發學生大膽猜想,能激發出學生的創新意識[6]。1.2.2化學史與化學教學主要應用于實際教學,如姜鵬等的《關于“質量守恒定律”化學史教學的幾個問題的討論》、秦雪兒的《關于“元素周期表”中學化學史教學的幾點思考》等,研究者們從中學教材出發,聯系教材內容,非常直觀形象地將化學史融入到實際教學中去,能更好地指導中學教師如何進行化學史教學,也為此類教學提供了理論依據[7]。針對于化學史與化學教學,研究者主要從以下方面出發:(1)以教材知識點作為切入點,收集與其相關的化學史素材,實際應用于化學教學。如具體到“元素周期表”章節內容的講授上,從元素周期表的發現者、發現時間和發現過程出發,進行元素周期表化學史教學視角的分析。人教版高中化學必修二教科書對于元素周期表這一歷史事件是按“時間、地點、人物、事件”的敘述順序一句話就描述完成的,學生無法理解其事件的來龍去脈,這之中的經歷也無從了解,所謂從發現者、發現時間和發現過程出發,是要求深刻挖掘其中的歷史素材,經過提煉后融入到化學教學中。(2)化學史在化學教學的應用方面,也體現在化學教學模式的改變上。新課程教學要求從知識與技能,態度與方法,情感、態度、價值觀三個維度出發,促進學生身心發展,提高學生的科學素養。化學史融入具體教學后,逐漸改變了以往重知識、技能等基本要素,忽略學生在情感、態度、價值觀等方面的發展的局面,更好地由應試教育轉向素質教育。同時,學者們也在探索新的化學史教育模式,如對“IHV歷史探究教學模式”的引入,進行實證研究,并加以改造,使之適用于中學教學。(3)化學史在化學教學中的應用的調查研究。從教師和學生兩個角度出發對化學史教學進行實證研究,來了解當前中學教學中化學史的具體應用情況、實施方法及學生反映情況等[8]。通過實證調查,研究者們也發現其中存在的很多問題,如化學史教學的實施難度,關乎哪些因素,教師自身的知識儲備,學生的興趣傾向等,針對這些問題,提出了一些改善措施,這些措施來源于實踐,是先前理論的進一步升華,有利于教師改善教學,促進教師的專業發展,提高學生的科學素養、創新意識。
2研究反思與展望
近十年來,學者們研究化學史在化學教學中的應用大部分都集中在化學教學改進、教師專業發展及學生科學素養的提高等方面,這方面的研究已經趨于成熟,經過學者們的實證研究,中學教師運用化學史教學的意識越來越強烈,學生對于化學史的興趣一直有增未減[9]。目前,全國大部分小學已經開設自然科學課程,這為學生學習初中、高中乃至大學的自然科學課程起到了重要的啟蒙作用。學校多媒體教學的普及、校園網絡的興起、智能手機的普及都為自然科學的學習起到了良好的促進作用,未來對于化學史在化學教學中的應用方面,其傳授內容應該基于學生已有的知識基礎,順應時展需要,剔除陳舊的、已不適合部分化學史,同時以更新穎的方式呈現給學生。我們應該從以下方面出發,例如“如何利用新媒體進行化學史教學?”“化學史與當今現實生活相結合的方式對中學化學教學的促進”等等,從而使化學史教學更契合時展的需要,對教師及學生帶來的幫助也更大,這或許是今后應該重點探索的方向[10]。
作者:歐陽學浩 劉杰 單位:湖南科技大學教育學院
化學史論文:生物科學史中的問題化學習研究
摘要:生物科學史教學在目前高中生物課堂中往往是史實介紹有余、思維訓練不足,達不到課程標準對科學史的學習目標要求。問題化學習助于解決這一難題。
關鍵詞:生物科學史教學;問題化學習;探究能力
生物科學史在很大程度上就是實驗探究史,其中多數實驗在高中課堂上是無法體驗和再現的。學生對于平鋪直敘的實驗史實不可能感興趣,也不能拓展學生的思維和提高實驗探究能力。如果將生物科學史的學習問題化,讓科學家的思維滲透在問題中,學生就可以在嘗試解決問題的過程中體驗科學家探究之路,從而提升思維品質和探究能力。
1.學習目標問題化
生物科學史教學的目標是讓學生了解知識發現的過程,體會科學家的思維方式和科學研究方法。如果將這些學習目標以告知的方式簡單地呈現給學生,學生會認為這些東西離自己太遙遠,而且面對已知結論的科學探究,學生不會激起探究的欲望。如果我們將這些學習目標隱性化、問題化,將其轉變成學生身邊的問題,甚至是學生自己發現、提出的問題,從而激發學生嘗試解決問題的欲望,變被動接受為主動探索,學習目標便會水到渠成。高中生物教材中科學史的學習目標大同小異,主要是讓學生了解科學家的實驗設計思路,體會實驗設計的嚴謹性和科學性。將學習目標問題化后,可以將學生學習科學史轉變成設計科學實驗,這樣,學生就由被動的學習者轉變成科學發現的參與者和創造者,學習積極性自然大不相同。同時在參與和設計實驗的過程中又會發現新的問題,學生的思維將得到充分發展和提升,學習目標也將上升到更高的層次。
2.學習過程問題化
生物科學史的學習過程是一種比較特殊的學習體驗,由于條件所限,在課堂上進行完整的全程探究活動較難做到。因此,在生物科學史教學中的探究性學習更多的是思想實驗。在思想探究中簡單的對話式或呈現式教學,對學生缺乏有效的刺激,教學效果不佳。這就要求學生將生物科學史學習過程轉化成以一條核心問題為主線,并圍繞核心問題自我構建一系列的問題系統,并通過小組合作形式解決這些問題,最終形成完整的科學發展脈絡。要讓學生建立起這樣的問題系統,可以從以下幾個方面嘗試。
2.1角色扮演策略
每一個科學知識的發現,放在其學科歷史脈絡中都有其特有的時代性,學生只有站在當時科學家的角度才可能發現有價值的問題,才可能體會當時科學家的思維方式。所以鼓勵學生進行角色扮演,使學生提出有價值探究問題的有效策略。如遺傳基本規律發現過程中,可以進行如下教學片斷設計。師:讓我們將目光聚焦到160多年前那個在學術界雜交試驗盛行的年代里,如果你就是當時年輕的孟德爾,現在有一堆雜交試驗的結果擺在你的面前,你會有什么樣的苦惱,你又想知道哪些問題?生:為什么子一代只有一種性狀?為什么子二代又有兩種性狀?為什么子二代的性狀比總是接近3:1……師:以你現有的知識理論可以解決這些問題嗎?生:不能。師:不錯。當年的孟德爾就和你們現在一樣,面對這么多的問題無從下手,因為沒有任何現成的理論可以解決他產生的疑問。那么你現在能提出解決辦法嗎?(學生隨后討論并嘗試解決問題的辦法。)通過這一角色扮演后,學生將自己放在研究者的角色上,以研究者的身份思考問題、解決問題,真切體會到科學研究的艱辛與不易,才能真正走進科學家的思維世界,提升自己的思維品質。
2.2實驗改進策略
從生物學科的歷史發展脈絡看,每一位科學家的實驗設計都會受到當時科學發展水平的限制,一些實驗設計會存在不足和缺陷,而這恰好是激發學生問題意識、構建問題系統的好資源。如促胰液素發現中,沃泰默限于當時主流認知的影響,并沒有對實驗結果進行大膽分析,也沒有設計更合理的實驗以進一步研究遇到的問題,而是歸結為實驗操作中的不可抗拒因素。教師此時可以不展示斯他林和貝利斯的實驗,而是利用這一契機引導學生構建新的問題系統:沃泰默實驗的關鍵問題出在什么地方?如何徹底排除神經系統的干擾?如何設計對照實驗,讓實驗更有說服力?學生將這些實驗思路問題化以后提出自己的改進措施進行新的研究。在交流評價的基礎上,教師再展示斯他林和貝利斯的經典實驗,與學生的實驗設計進行對比,提升學生的成就感和探究知識的熱愛。
2.3自我反思追問策略
在生物科學史學習過程中,自我反思追問策略是構建問題化學習方式的較高階段。該策略更多的是在解決某一問題以后,引導學生回顧自己的思考歷程,從而獲得這種思考歷程的經驗提升。在教學中,教師可以引導學生學會追問自己:就這一內容我是如何發現問題的?我發現了哪些問題?對于這些問題我是從哪些角度思考的?我又是采用什么方法解決的?我生物科學史中的問題化學習(常州市北郊高級中學,江蘇常州213031)金交通摘要:生物科學史教學在目前高中生物課堂中往往是史實介紹有余、思維訓練不足,達不到課程標準對科學史的學習目標解決問題的方法與其他同學的不同之處在哪?有沒有更好的解決辦法……自我反思和追問不僅僅是一種構建問題系統的策略,更是一種良好的學習習慣。在反思與追問中,學生往往能發現新的、有價值的問題,從而開展新一輪探索。
3.問題化學習的關鍵與注意事項
基于問題化學習的生物科學史教學關鍵是師生根據情境創設以問題主線為核心的問題系統。教師在實施的過程中應注意以下幾點:①教師應放下包袱,實現思想和教學方式的雙重轉變,要讓學生真正提出自己的問題;②讓學生提出問題不是天馬行空,而是圍繞課題基礎問題展開,同時教師和學生要對學生提出的問題進行一定的篩選,確定問題的主線;③問題化學習的主體是學生,只有真正投入問題的發現和探究中才能提升學生的實驗探究能力和思維能力,教師在這個過程中應是引導者和領航者。
作者:金交通
化學史論文:化學史教學設計模型與應用
摘要:利用學科發展史進行教育由來已久,但也受到多方面的質疑。針對提出的普遍性問題,回顧或建立了5種化學史教學模型:歷史探究模型、科學故事模型、概念轉變模型、科學論證模型和課程開發模型,結合具體案例闡述了化學史教學的操作策略,指出今后發展方向。
關鍵詞:化學史;科學哲學;科學教育;教學設計;理論模型
將科學發展歷史融入理科教學的主張可以追溯到19世紀中葉的哲學家、歷史學家威廉?惠威爾(WilliamWhewell,1704-1866),他利用科學史論述自己的科學哲學觀及其在教育中的作用,這對后來的科學教育產生了積極影響[1]。20世紀中期以來,科學哲學家們越來越多地關注科學教育領域,大大促進了這一研究的發展。但關于在教學中“為什么以及如何使用科學史”的爭議從未停止,不同學科背景的研究人員激烈論爭,其核心觀點隨時代變遷也在不斷變化。科學哲學家認為,理科教師普遍沒有接受過正規的科學哲學學習,他們不了解科學本質方面的內容,在教學實踐中常常傳播一些錯誤的觀點:理科教學中教師都會強調科學研究的規范性,但許多研究表明,科學的發現并沒有一套嚴格的科學方法或操作程序,相反,科學家們常常以主觀的方式進行工作。如門捷列夫(ДмйтрийИвáновичМенделéев,1834-1907)一生都堅持認為,原子是構成物質的最小微粒,它不可再分[2]。所以,要通過化學發現的歷史,解釋“什么是科學方法”或者“哪些理論是科學的”,是十分困難的。科學史研究者認為,科學研究方法和歷史研究方法不同:科學研究的目的在于探究自然現象發生的本質原因,一般不需要考慮科學發展過程中的偶然因素或科學家個人特質;歷史研究則恰恰相反,只有詳細記錄考查事件的所有細節,才能從歷史中得出有價值的結論。一些研究者進一步指出,科學教育中使用的科學史根本不可能是真正的歷史:由于為了達到科學教育的目標或說明科學理論的正確,理科教師會從大量科學歷史中選取符合現代科學規范的實驗數據、現象解釋或標準步驟,有意地忽略不符合當代科學理論的實驗現象。所以,理科課堂中的科學史只能是教師按照主觀意愿“虛構”的準科學史或虛假的科學史[3]。學習心理研究者認為,有趣的歷史軼事和偶發性事件,或許能夠吸引學生暫時的興趣,但不能幫助學生理解復雜的科學知識。例如,歷史上化學家們遇到的問題,今天的學生未必感興趣或無法理解:古代學者為了證明空氣的存在耗費了近600年時間,今天的學生已經不會對這一問題產生疑問[4]。可以看出,在化學教學中融入本學科發展的歷史不是一件容易的事情。一方面,它要求化學教師能夠以歷史唯物主義的觀點審視學科的發展過程、學科方法的演變和思想觀念的進步———門捷列夫在從事科學活動之初就接受了原子論,但沒有受傳統經驗論和形而上學的束縛,而是注重理論與實驗的辯證統一,找到了化學過程的合理解釋[5]。另一方面,教師需要研究化學史在教材中的地位、呈現方式、學生的認知結構等要素,以此為基礎選擇或形成有效的教學模型。從而提高教學設計和課堂活動有效性,實現化學史的教學價值。近年來國內對基于化學史的教學研究關注較多,但多數局限于化學史教學功能與價值的說明,而實踐層面關注較少[6],更缺乏從哲學層面對“化學學科方法”“學科思想發展”和“化學與社會之間的關系”等相關問題的反思,也就難以通過化學史的教學使學生真正理解科學本質。正因為此,呈現基于化學史進行教學的常見模型,以期為這一研究領域提供一個值得參考的發展方向。
1歷史-探究模型:展示科學方法
自從施瓦布(JosephJ.Schwab)1962年發表其代表作《作為探究的教學》以來,“探究教學”已成為科學教育改革的重要標志。但當時的理科教學普遍存在“科學探究形式化”的傾向:一種形式是探究過程被設計成對科學理論的驗證過程,學生遵照“測量數據-計算結果-與標準進行比較-驗證理論”的固定步驟學習,科學教育變成了技能訓練和公式記憶;另一種是缺乏指導的課堂教學,即由學生提出假說,設計實驗,至于這種開放性的學習對學生的發展價值,部分教師甚至認為無論探究結果正確與否,學生都能學會科學研究的方法。科普尼斯(Kipnis)認為,這2種方式既不符合科學發現的真實情況,也無法滿足學生發展的需要,即使學生體驗了整個科學的學習步驟,卻無法解決簡單的實際問題。為了真正達到理科教學的目標,他提出“歷史-探究”(Historical-Investigative)教學模式(圖1)。復演科學史中的著名實驗,學生可以體驗科學發現的實際過程。如波義爾(Boyle,1627-1691)將濃鹽酸濺到紫羅蘭上,發現紫羅蘭變成了紅色。其后波義爾將藥草、牽牛花、苔蘚、月季花、樹皮和各種植物根作為變量1,不同的酸、堿溶液作為變量2,通過實驗提出了酸堿指示劑測定溶液酸堿性的理論。歷史-探究教學模型展示了科學發現的以下特點:(1)實驗與理論之間的關系。很多時候,科學家提出多種假說并實驗驗證,歸納出科學理論,這一特點在20世紀前尤為明顯。常見的課堂教學卻體現出理論在前的特點:教師先告訴學生酸堿指示劑的概念,學生以實驗的形式證明理論的正確,這種做法不利于學生形成良好的科學觀。(2)歸納和演繹法的關系。“歷史-探究”的教學設計中,學生利用簡單的材料模擬歷史上的經典實驗,形成科學概念。這樣的學習是通過實驗發現各種變量之間的關系,積累足夠的感性經驗,避免早早進入抽象的理論學習。表1是初中化學“質量守恒定律”教學中,基于化學史材料的教學設計分析。
2科學故事模型:體現科學發現背景
將科學史改編為戲劇或故事進行教學的實踐由來已久,它能夠提供學科知識整合的應用背景,促使學生思考現實情境中的問題。早在1859年英國皇家學會(RoyalSociety)的圣誕講座上,法拉第(Faraday,1791-1867)就表演了化學劇《蠟燭的化學歷史》,形象生動地闡釋了化學反應基本原理,特別適合孩子和初學者[9]。萬德斯(Wandersee)等開發和使用互動歷史故事(InteractiveHistoricalVignettes,簡稱IHV)技術:圍繞化學課程每一單元核心概念,搜集歷史資源,精心設計一系列互動歷史故事視頻短片(大約15min),并將這些材料融入正式的化學教學(圖2)。IHV的制作包括以下步驟:(1)選擇一個合適的IHV事件,準備一系列問題,這些問題將在故事呈現后由教師提出,引導學生有意義地討論;(2)精心撰寫一段有“情節背景”的、符合科學概念發展的紀實電視劇本,它提供了理解科學知識所需要的問題情境;(3)撰寫科學發展關鍵點的“事件腳本”,在課堂教學中,教師應該在此處打斷故事,要求學生對科學研究的結果加以預測和探討;(4)編寫呈現“事件結果的腳本”,即在這里將由教師以合適的方式揭示科學故事的真實結果;(5)搜集原始資料,包括歷史圖片、科學家手稿、影視作品等,編輯制作成錄像片或視頻材料。原則上,整件IHV(包括在選擇點的停頓和學生討論)所花的課堂時間不要超過7min,也不要連續介紹3個以上的故事。為了保障學習的有效性,這種方法要求教師本人撰寫科學歷史故事:選擇自己最感興趣并與所教學科課程相關的內容;閱讀文獻資料,尋找科學史中最引人入勝、具有關鍵作用的事件,包括科學家面臨的難題,運用已有知識解決問題或提出新的科學理論;將科學發現的關鍵問題轉化為學生可以參與研究的問題(表2)。
3概念轉變模型:引導學生思維
概念轉變理論認為,學生帶著不同概念進入課堂,其中包括大量的錯誤概念或樸素概念,科學教學的目標就是實現學生錯誤概念向科學概念的轉化。心理學家皮亞杰(Piaget,1896-1980)提出,學生的錯誤概念很大程度上和古代科學家提出的錯誤理論一致,科學史是理解學生科學思維形成過程的有益資源[12]。諾曼(Norman)利用社會建構主義理論和科學模型的方法,建立了科學知識發展史中科學模型演變和課堂教學中學生認識發展階段之間的類比(圖3)。(1)智力模型。科學家個人或某個科學團體在研究中提出的概念模型。(2)表述模型。科學家通過演講、出版等形式,將智力模型轉變為供其他群體認知的模型。(3)一致性模型。一致性模型分為2種:①一定時期內被多數科學家認為正確的概念;②學生通過學習形成的新概念。(4)歷史模型。隨著科學認識發展,大多數曾經被接受的模型會被新的科學模型代替,從而成為歷史模型。(5)教師模型。教師在課堂上提供給學生的概念模型。(6)學生模型。隨著學生科學認識水平的提高,頭腦中逐漸形成更為科學的概念模型。探究每一種歷史模型提出過程中理論和實驗之間的邏輯關系,或者對幾種歷史模型進行比較和研討,是在化學教學中融入化學史行之有效的教學策略(圖4)。以化學微粒觀的形成為例,抽象的化學概念是導致學生感到化學學習困難的主要原因。與之對應的是,人類對微觀世界的探索也經歷了數千年。微粒概念形成歷史能夠體現學生概念形成特點,為教學設計提供有益啟示(表3)。概念轉化的教學設計中,教師要做好3方面工作:(1)研究具體科學概念形成的歷史條件,如當時的認識困難、社會文化觀念、語言特征、科學知識的結構與體系等;(2)分析學生思維的特點,如預測他們的認知困難、學習的能力起點、思維論證特點等;(3)把這些條件改造并融入到課堂活動中,如分析歷史情境與課堂情境的異同,選擇適當的教學策略,采用恰當的元認知水平指導等。
4科學論證模型:形成批判思維
奧斯本(Osborn)提出,應該讓學生參與歷史上科學家的問題解決過程,以此體會科學方法。具體教學實施流程。這一教學模式適用于物理、化學、生物等不同學科,它強調實驗證據對科學解釋的支持性。課堂上,教師的工作就是鼓勵學生提出盡可能多的、不同于他人的觀點,并適時提供其他的解釋參與討論;對學生而言,這種討論能力是他們未來參與社會決策、做出合理判斷所必需的。具體到化學學科,這一教學模型能夠體現當代教育關注的科學本質內容,促使學生批判思維的形成:(1)同樣的化學實驗有不同的理論解釋或支持不同理論,如過渡態理論和碰撞理論都能夠解釋化學反應中的能量變化,雜化軌道理論和價層電子互斥理論也都可用于解釋物質的結構。(2)歷史表明,即使后來被普遍接受的科學理論,至少在開始階段并不是很容易被人接受。化學發展史上電離理論建立之初就受到水合理論的質疑,雙方圍繞氯化鈉等電解質溶于水中是否發生電離、溶液中存在的是離子還是分子等問題,不斷提出新的實驗數據和解釋[16]。
5課程開發模型:提供教師發展
科學史融入教學實踐不是一個直接簡單的移植應用過程,它還包括教師的解釋過程。尼爾斯(Niels)給出了一個將科學史轉化為教學實踐或課程開發的雙循環模型,又稱為雙循環解釋學模型[17](圖6)。在教師的教學解釋模型中,T-C1-I循環是一般教師教學所經歷的思考過程,即由教材內容向教學實踐的轉化過程。當教師考慮在教學中使用科學史的內容時,必須經歷C2循環,此時教師有2個方面的工作:(1)領會過去的科學家們通過科學現象建立理論的過程,并經過教學加工,呈現于教學之中;(2)考慮C1和C2間的聯系,避免陷入瑣碎的歷史細節,影響科學知識的形成和教學目標的實現。在C1和C2間的關系上,教師可以選擇不同的路徑,如T-C1-I-C2-I-C1-I的路徑是從教材入手,尋求可以利用的科學史,然后思考C1和C2間的聯系;T-C2-I-C1-I-C2-I的路徑是從科學歷史發展開始,思考融入教學的合適角度,然后尋求C1和C2間的聯系。這一模型重要的是以科學思想的發展歷史提供有關“為什么”的解釋和引導。教學設計包含4個步驟:(1)教師掌握教材中有關主題的學科概念體系和知識的歷史演進;(2)選取學科知識發展的關鍵步驟,如關鍵性思想、理論遇到的困難和重要性問題解決等;(3)對這些關鍵步驟加以改編,便于在課堂上使用;(4)為關鍵性步驟配備難度遞增的系列問題。4個步驟中,教師和學生都要很好地理解教材內容要求和科學史材料:第(2)(3)步要求教師熟悉科學發展中的困難以及學生理解上的障礙,在歷史的啟發下選擇驅動性問題,激發學習動機。第(3)(4)步中,科學史融入有2種方式,顯性融入:按照歷史事件組織教學,描述不同時期的科學,展示科學的演化和發展的主要階段;隱性融入:不必考慮歷史順序,目標始終放在現代形式的科學理解上,對科學史材料的考察也只要運用現代的概念和邏輯。這一解釋學模型以學科知識教學與課程開發為目標,重視科學的知識學習和方法論意義。把科學史作為有意義學習的支撐,具體給出了將學科史融入實際教學的途徑和方法,體現出化學史教學對教師專業發展的價值(表5)教學設計模型能夠溝通理論與實踐2個方面,就進一步發展而言,這些教學模型給我們以下啟示:(1)充分發揮化學史的教育教學價值化學史在化學教學中的應用模型演化,明顯體現出的特征是:①將化學史內容整合到化學課程或教學過程中,而不是作為一項額外的任務;②教學突出對科學方法的重視、教學的探究性和學生理性思維能力的養成;③突出以學生為中心的思想,在展現科學知識形成過程中,促進學生積極思考,參與知識的建構和問題解決,形成動態的、變化的知識觀,理解科學與哲學,提升問題解決能力。(2)探討化學史教學模式的有效性多角度分析教學策略是學科史融入化學教學的關鍵,基于化學史的教學設計需要考慮多方面的因素。包括:①化學發展史的本體研究,如化學理論發展與實驗之間的關系,科學家進行問題解決時的推理過程,與其他科學家相互交流、啟發形成新觀點的過程,只有對化學發展歷史本身的深入掌握,才能科學地對其使用;②化學史教學問題研究,如化學教材選擇化學歷史內容的標準、呈現的方式等,以此為基礎,選擇或制定有效的教學模型。(3)化學史應成為學科教師教育的重要內容學科發展歷史融入化學教育,不僅有益于教學方法和教學模式創新,還是理科教師專業發展的一個途徑。一般的理科教師教育不太重視科學史,職前職后教育也缺乏這一部分內容,導致教師對本學科發展歷史重視程度不夠,應用學科史教學的自覺意識不強[18]。科學史、科學哲學與科學社會學等內容應作為教師教育的組成部分,加強學科史的教育,開展基于學科史的教學研究,能夠有效促進化學教師的專業發展。
作者:孟獻華 倪娟 單位:南通大學教育科學學院 江蘇省中小學教學研究室
化學史論文:化學史對科學素養的影響
運用科學方法,提高探究能力
就是要讓學習者經歷科學家研究科學的過程,了解科學知識形成的歷史;不僅知道最終的研究結果和結論,而且要了解推導過程,從而真正掌握科學知識;這正是提高科學修養、理解科學本質的重要過程。化學史的本質就是一部研究化學方法、運用化學智慧的歷史。結合化學史進行化學教學,不僅可以學到作為認識活動結果的知識,而且可以學到反映在認識活動過程中的研究方法,從而提高學生自我學習、創造發明的能力。
化學教學不僅要使學生知道是什么知識,還要知道為什么被提出來、又是如何解決的。在教學過程中結合化學史展現化學家探索知識的過程,展現重要概念和規律是如何發展和完善起來的,即它們是怎樣從事實或實驗中總結出來的,又是怎樣為更新的事實或實驗所補充和修正的全過程。比如人們對原子結構認識的探索過程,從湯姆生到盧瑟福到玻爾,后來者怎樣一次又一次地將原子結構理論推向前進。讓學生跟隨化學家親身體驗研究的歷程:提出問題、假設和猜想,設計適當的實驗驗證猜想,處理分析實驗事實,運用一系列的邏輯方法進行科學抽象,猜想、假設可能是錯誤的,這就需要進行反思和評價,進行修正,直到得到規律性的知識,再用實驗檢驗認識成果的正確性,經過這樣的方式,學生模擬體驗了科學研究的全過程,獲得科學思想和科學方法的熏陶,培養和提高了科學研究的能力。
培植科學情感,構建正確的人生觀和價值觀
化學史中蘊藏著科學思想、科學精神、科學態度和科學觀念,能啟迪引導學生形成科學的情感態度和價值觀,促進學生發展。
1進行愛國主義教育
化學史教學能讓學生了解我國在化學發展史上光輝燦爛的科技成就,如造紙、制火藥、燒瓷器、冶鐵煉鋼、釀酒等化學工藝曾經舉世聞名,這些生動事例能增強學生的民族自豪感。對近現代中國科技落后的狀況和原因的探討,可以激發學生立志奮發圖強的愛國熱情,樹立推進我國化學工業趕超世界先進水平的責任感和進取心。許多中外化學家的愛國言行,也給學生樹立了愛國的榜樣。
2初步建立辯證唯物主義觀念
化學發展過程充滿著豐富的唯物主義和辯證法思想。例如許多化學的發現貌似起緣于偶然,其實背后無一例外有著必然,是科學家經過大量實驗總結驗證得出來的,是從量變到質變、從特殊到一般的過程。只有掌握扎實的理論基礎和科學的方法,善于從偶然現象中找出內在必然,才能在科學研究上有所作為。比如拉姆齊一個人發現了除氡之外所有的稀有氣體,這并不是偶然巧合,是他的努力,是堅持謹慎的邏輯思維和對未知事物堅定的探索精神引導他走向成功。又如波義耳注意到紫羅蘭花瓣因為濺上酸液而變紅,從而發現了酸堿指示劑。這正是他一貫細致觀察實驗,尊重實驗事實的良好習慣的必然結果。另外,今天看起來很簡單的化學知識,也許經歷了幾代人的奮斗,有些先驅者當時得出的結論現在看來似乎是錯誤的,但也不能一概否定,要運用辯證唯物主義的觀點既看到它的不足,又要對它在歷史上起過的作用給予肯定。前人的勞動成果永遠給后繼者以借鑒,后人正是以此為階梯去探索真理的。
3發展不畏艱險、追求真理,、善于合作、勇于實踐的科學精神
現代學生的成長過程,受到的關愛太多,挫折失敗經歷太少。許多學生在學習中不能也不肯吃苦,一點點小小的失敗就視作末日來臨,缺乏堅韌不拔的意志和精神。化學史教育可以讓學生知道,每一個發現和發明,無不聚集著化學家的千辛萬苦和勞動汗水,其中包含著他們在漫長的探索道路上遇到的無數次失敗挫折、種種困難和打擊。比如金屬鈦的提取過程,經歷了一百多年的艱苦探索,憑著數代化學家的努力甚至獻身,才得以實現。
還有,居里夫婦在簡陋的實驗室里,從1899年到1902年,1400多天,5677次實驗,終于從8噸鈾瀝青礦渣中提取到了0.1克氯化鐳。“科學家成功的道路上流的不是汗水而是鮮血,他們的名字不是用筆而是用生命寫成的。”
在原子結構的探索過程中,雖然許多科學家都做出了杰出貢獻,但只有盧瑟福一人被譽為“原子之父”。這位1908年諾貝爾獎獲得者,一生先后培養出了11位諾貝爾獎獲得者,無人比肩。他為人坦誠忠厚,謙虛謹慎,從不妒嫉別人的成就,他把身邊的年輕人看作是自己的接班人,他的指導思想是讓每個人發揮他的較大才智,作出他希望的較大成果。他的友愛寬容、善于合作的精神令后人由衷敬佩。
科學家追求真理的艱辛歷程,他們自身的謙虛寬容的態度,勤于思考、善于合作的精神,關心社會造福人類的社會責任感,他們擁有的人性光輝、人格魅力對學生的影響是潛移默化,不可估量的。在科學研究日趨復雜、學科間的交叉滲透日益加深的當代,更加需要學生具有善于合作的精神,凝聚集體的智慧和力量在日后實現新的發明創造,新的突破,實現人生的價值。
關注社會,關注未來,增強社會責任感
現在,化學與自然、社會、人類的關系呈現前所未有的密切,人人都在享受著化學的成果與恩惠。但是人們對化學的誤解、淡漠與隔膜也日趨嚴重,甚至有人談化學而色變,將化學與污染、有害、危險等同起來。為了消除這種誤解,有必要通過化學史教育,引導學生接受并欣賞化學的創造發明對改善人類生活的積極作用,對人類社會的進步的推動作用。讓學生認識到,那些曾經發生的和化學相關的污染事故,無一不是人們過度甚至濫用化工產品,對化工生產控制不當乃至失控而引起的。教育學生樹立合理使用化學物質的意識,即要綜合考慮社會經濟效益,及對生態環境和人體健康潛在的長遠的影響。認識到消除污染,保護環境同樣需要化學知識。
西塞羅說過:“一個人不了解他出生之前的事情,那他始終只是個孩子。”樹立歷史意識是一個人、一個民族成熟的標志。培根說:“讀史使人明智。”在化學教學中,加強化學史教育,能提高學生的科學素養,使學生多方位地發展,以適應21世紀科學技術和社會可持續發展的需要,成為符合時代要求的高素質人才。
作者:楊蓓單位:中學一級教師
化學史論文:初中化學史教學現狀及建議
摘要:初中化學史教學在新課程改革的今天占據著一席之地,筆者經過大量的實際調查和研究,分析我國初中化學史教學現狀,在此基礎上提出建議,期待對改進我國初中化學史教學有所幫助。
關鍵詞:化學史教學現狀建議
化學史是人類在長期的生產勞動過程中對化學知識是怎樣產生的、如何發展的、后來又如何演變的總結,是人類一代代相傳而產生的一種講述化學科學的特殊歷史科學。20世紀初法國的科學家郎之萬建議在科學教學的過程中采取歷史的方法進行教學,我國的傅鷹教授也曾提出相似的觀點,他在各種不同的場合曾提出這樣一個觀點,一門學科的歷史是非常寶貴的,因為學科的歷史可以給我們智慧的啟迪。新課程改革的今天化學史占據著化學教學的一席之地,它對于激發學生的學習興趣和積極性方面具有重要的作用。促進學生從發展上掌握知識,對所學知識保持深刻理解;培養科學精神和掌握科學研究方法;對于學生的愛國情懷和民族自豪感的培養具有重要意義,培養民族自尊性;還可以培養學生人文精神,樹立起學生的世界觀和價值觀,對新課改的落實發揮重要的作用。
1我國化學史教育的回顧
化學家與化學教育家張子高是我國化學史研究的奠基人,早在20世紀20年代他就對化學史進行過很詳細的研究,并且把我國的化學史劃分為了兩個階段,古代史和近代史。丁旭賢教授在北大開設相關的課程,同時他還編寫了《化學史通考》作為學生的教材。袁翰青中國化學史研究的積極倡導者和實踐者,他對中國古代眾多化學歷史做過深入的考證,在高校中開設了中國化學史的課程來進行講授。我國在上個世紀五十年代才開始對化學史教育進行真正的重視,在1956年頒發的《中學化學教學大綱》中對化學史的教育進行了明確的要求。在隨后的幾十年的時間中,國家一直處于動蕩和不安定的環境中,有關化學史的內容在教材中消失的無影無蹤。在上個世紀八十年代,隨著對化學史教育在教學中的作用的深入認識,化學史教育才重新被人們接納,20世紀90年代教科書中開始逐漸出現一些與普通化學知識相關的科學家的點點滴滴,學生在學習之余開始有一些趣味性的閱讀材料。在新的世紀,化學教育事業有了長足的發展和進步,化學教育界普遍認可化學史教育的重要性。
2我國初中化學史教學現狀的分析
2.1國家層面:我國20多年來人教版初中化學教科書中都滲透了化學史教育的內容,而且都占一定比例。人教版初中化學教科書中化學史的滲透主要有以下幾個特點:
2.1.1教科書中滲透化學史的內容逐漸增多從表中不難看出,不同版本化學教科書中化學史內容章節所占比例逐年增多,從1978年5%到2006年50%,說明國家對化學史教育重視程度在增加。
2.1.2教科書中滲透化學史的內容所涉及面越來越寬:1978年版的教科書只是簡略介紹化學的發展,隨后幾種版本的教科書,除化學史上的一些重大發現和發明重要實驗方法外,也介紹了一些著名化學家及其對化學的貢獻,化學史滲透雖有較大進步,但這些化學史料緊扣所學內容,沒有進行擴展,這樣學生知識面相對來說比較窄,而2001版的標準實驗教科書,增加了化學與社會、技術和生活相聯系的學習內容,即介紹了早期化學史實,又涉及了19世紀的經典化學和20世紀現代化學,化學史內容涉及的面有化學家及科學實驗、材料、能源環境保護、生命科學、國情知識等諸多方面,化學史進一步得到滲透。
2.1.3教科書中滲透化學史形式也越來越多樣化:對比幾種教科書,90年代前的教科書,多以文字敘述化學史,形式單一,90年代后的教科書中介紹化學史時,在原來基礎上增加了一些插圖,化學史呈現的形式有一定變化。2001年新課程標準驗教科書,化學史呈現的形式更多樣化,內容更豐富,在文字內增加了不少插圖和實物照片,如彩陶、古畫、雕像、透明金剛石薄膜,圖文并茂。
2.2教學層面
2.2.1大部分教師用化學史引起學生興趣得心應手,但是作為學生理解知識的方法和培養學生的科學探究方法,沒有這個意識。
2.2.2教師片面的追求教學成績和教學任務,對于考試不考的內容不予傳授,認為是白費時間,對學生毫無用處。
2.2.3部分教師對應用的化學史料缺乏考證。教師在教學中引入教科書外的化學史料的話,會涉及到很多方面的論證,因為在不同的史料中關于同一個問題的說法可能有許多種,教師要通過多種途徑查閱文獻資料,保障講授的內容是無誤的,如果因為各種原因不能得出正確結論,也要交代學生。
2.2.4許多教師介紹方法的平鋪直敘。許多教師在傳授化學史過程中平鋪直敘,沒有起到啟發學生思考的目的,學生會覺得知識原本就是這樣的,只要記住就行了,只有科學家才能提出那些理論,我們自己不能。其實不然,科學家也是普通人,只是善于觀察、勤于思考而已,故講授中要注意啟發學生。
2.2.5成功的案例對學生的培養。一個理論的形成是很多人努力的結果,需要大量的實驗、思考和探討,其中經歷無數次的失敗才能得出最終理論,我們今天學到的理論看似平常,其實得來不易,許多科學家做了很多的工作,但最終沒有得出世人肯定的結論,這些巨人同樣值得我們關注,例如氧氣的發現制取,在拉瓦錫制取氧氣發現燃燒本質之前,舍勒和普利斯特在同一個時期同時發現了得到氧氣的方法,但當時主流的說法是燃素說,他們對自己的試驗結果沒有堅持下去,而拉瓦錫發現了燃燒本質,功成名就,這個故事是有名的唯物主義和唯心主義形而上學的碰撞,可以對學生進行唯物主義人生觀和世界觀教育,也讓學生明白每一種理論來之不易。
2.2.6大部分教師評價化學家時表現出“英雄崇拜”,科學探究的道路上有許多像普利斯特里這樣的人物,人們在肯定拉瓦錫的同時都否定勒普利斯特里的研究方法,這種做法都是“英雄崇拜”的情緒,這是教師在教學過程中經常犯的錯誤,這會使學生變得思想偏激,成功就會盲目自大,不成功就會萎靡頹廢,這將對學生的發展是不利的。所以在講授科學家成敗應給予正確評價。
3在教學過程中按課型有以下具體建議
3.1新課中以化學史創設教學情境:新課,新課中以化學史創設教學情境,可以通過一些實驗教學情境和討論情境,以此導入新課,或穿插在新課的講授當中引導學生思考探究。例如在常見酸堿一節,可以講授一下酸堿指示劑的歷史。教師可以此史實導入新課,再顯波義耳在實驗室中將酸滴到紫羅蘭花上的情景,這一現象引發學生思考,并驗證學生提出的推斷是否正確,引導學生得出和波義耳一樣的結論,這樣學生會有極大的興趣,并為有科學家一樣的結論而滿足。
3.2習題課上講解與化學史聯系生活的習題:近些年與化學史有關的聯系生活實際的題目在中考中也占了一定的比重,把這些題目通過以選擇題和問答題的方式給學生作答,這樣的題目與傳統的直接問問題的題目有所不同,通常會使學生手足無措,故教師在平時的練習中有計劃的加入一些化學史的題目,讓學生明白學習化學知識的目的是為了人類生存而服務的,不只是為了考試升學。
3.3實驗課中加入化學史的內容:實驗課是化學教學的重要課型,在實驗課中加入化學史內容,例如在探究濃硫酸和濃鹽酸性質時可以提出王水,有兩位科學家勞厄和弗蘭克,曾得到1914年和1925年的諾貝爾物理學獎,二戰時期德國納粹政府要沒收他們的諾貝爾獎牌,玻爾為了保護純金獎牌,讓在實驗室工作的匈牙利化學家赫維西(1943年諾貝爾化學漿得主)幫他們想了個好主意,將獎牌放入“王水”中,純金獎牌便溶解了。玻爾將溶液放在實驗室架子上,來搜查的納粹士兵果然沒有發現這個秘密。戰爭結束后,溶液里的黃金被還原出來,送到斯德哥爾摩,按當年的模子重新鑄造,1949年完璧歸趙。這樣的故事孩子們非常感興趣,感到化學知識的神奇,對濃硫酸濃鹽酸性質探究更用心。
3.4培養學生自主課外活動探究能力:上課時間有限,那么學生課外活動探究顯得很有意義,學生可以充分挖掘出自己的興趣愛好,并且通過教師的指導,來搜集資料,自主探究,例如波義耳無意中發現石蕊的故事,學生在課外搜集一些花朵,驗證波義耳的實驗,并檢驗其他植物與酸堿反應的情況,學生非常感興趣,并培養自主探究能力。
4結語
古人提倡以史為鑒,回首過往的歷史文明,對新課改的目標要求有了更明確的概念,每一位化學教育者工作者高度重視化學史教育,充分發揮教學智慧,挖掘化學史寶藏,恰到好處的將化學史滲透到教育的各個環節,發揮化學史的作用,更好的提高學生的科學素養。
作者:姬發錦 單位:甘肅省永靖縣第八中學
化學史論文:化學史在高中化學教學中的運用
由于化學是以人類不斷探索為基礎的自然科學,因此化學史作為人類探索的歷史,具有重要作用。這也是人類向文明進化的一種有效途徑。而化學史對于學生在化學學科學習中,也是有很大的積極作用。首先,化學史可以激發學生學習化學的興趣。化學史里有一些著名科學家的趣聞軼事,這在很大程度上調動了學生的積極性。一方面激發了學生的好奇心,增強了學生的課外知識;另一方面對學生研究化學給予了正確的引導和鼓勵,有利于培養學生正確的價值觀。其次,化學史有利于培養學生的愛國主義情懷。因為很多化學發明離不開中國這個文化古國勞動人民的智慧。比如在講金屬時可以通過中國古代煉金術、煉丹術等向學生展示中華民族的燦爛文化,增強學生的民族自豪感,從而培養學生的愛國主義情懷。而化學史還有利于培養學生的思維方式,通過對化學史的學習,可以掌握基本的研究化學的方式方法,對學生今后的發展大有益處。而化學史從最基本的層面看,還有利于學生加強對化學學科知識的理解和掌握。因為這些知識源自于化學史一步一步地發展。而通過講解化學史,讓學生不再與現實脫節,可以更深刻地掌握相關知識點。反觀現在的化學教學現狀,雖然化學史有諸多益處,但是教師和學生對化學史都不夠重視。而在教材的編排上,化學史這一部分也有待改變。在教材中化學史大多以資料的形式向我們呈現,缺少相應的描述,同時也不足以引起學生的重視,因此對于如何將化學史應用到化學教學中,我有以下幾點建議:
一、以化學史作為課程導入
教師在授課時常常會設計教學情境,對課程進行導入。而用化學史創設問題導入新課來引起學生的思考則是一個不錯的選擇。比如,在講有機物時,便可以通過德國化學家凱庫勒的生平提出苯的結構式這一故事進行導入。這樣通過化學史方式的課程導入,既可以讓學生學習相關的化學史知識,又可以讓課堂環環相扣、緊密結合,達到高效課堂。
二、將化學史融入習題
由于化學史逐漸被重視,近些年在考試中越來越多和化學史息息相關的題目出現在了考卷上。不論是為了學生化學的綜合水平還是應試能力,教師在設置習題時,都應選擇將相關的化學史題目融入習題中,這樣不僅有利于學生學習化學知識,還可以將德育滲透到化學教學中,讓學生在均衡的教育培養下不斷成長。
三、把化學史領進實驗課堂
實驗課是化學學科教育最重要的部分之一,因此在實驗室中可以適當引入化學史相關內容,增強實驗的趣味性,提高教學效率。比如,在酸堿中和滴定這個實驗中,教師可以在實驗的過程中引入酸堿相關的化學史,例如,波義耳研究酸堿的故事。通過化學史,可以讓學生系統地掌握學科知識,便于學生今后對化學等相關知識的學習。
四、把化學史延伸到課外探究
由于課堂教學的時間較短,因此,化學的實踐與探究則需要在課外體現。教師可以引導學生,讓學生以化學史為基礎,搜集相應材料進行自主探究,從而激發學生學習化學的興趣,并培養學生自主探究和獨立思考的能力。
作者:吳來圓 單位:山東省棗莊市第十六中學
化學史論文:中學化學史下的化學教學論文
一、中學化學教學問題存在的特征
化學學科主要起源于西方教育體系,在清朝晚期由洋務運動將其引入到中國的教育課程體系之中,是作為一門重要的自然科學課程供學生學習的。所以從某種意義上來說,化學是一個舶來品,在中國的教育歷史上明顯要晚于西方發達國家。除了歷史原因之外,由于現實條件所囿,我國中學階段的化學教學也是出現了很多問題。
1.中學化學教學中缺乏化學史教育
培根說,讀史可以明智。其實,我們不應該狹隘的認為這里的歷史只是人文歷史,事實上,科學歷史也是人類歷史的重要組成部分。然而,在我國“中學化學教學中卻只將化學中出現的客觀概念和知識作為必學的內容,而對化學的科學歷史或者發展史則提的較少,許多教師對課本中的化學史內容,只是簡單布置學生課后看一看。他們認為化學史提高不了學生考分,對升學率不起作用,甚至對化學史提也不提”[2]。這種情況具體主要表現在兩個方面:及時,缺乏專門的化學史課程。化學史展示的是整個化學學科的發展歷程,是化學體系脈絡再次展現。化學的知識只有放置于整個歷史發展歷程的背景才是生動且有魅力的。然而當下中學化學課程中并沒有包含這一塊內容。第二,化學家的片段性介紹,完整性不足。其實無論科技多么先進發達,起到主宰作用的還是人。在化學學科中,如果離開了偉大的化學家而講化學是沒有多大意義的。然而中學化學教學中出現的化學家一來數量較少,而來介紹的情節也較為簡潔。除了展現化學家突出的個人貢獻外,對其生平歷程,尤其是如何與化學結緣以及學習化學過程中所遇到的各種困難的描寫還非常欠缺。簡而言之,個性化的化學家形象并沒有很好的展現。
2.中學化學教學中缺乏思想教育
學者廖正衡指出,“研究化學思想的發展或化學理性認識的發展,主要是化學理論和概念的演化過程,將有助于進一步把握化學的發展規律,深刻JournalofCurriculumandInstrution?課程教學研究理解化學的理論和概念,汲取有益的歷史經驗和教訓,促進化學科學的發展”[3]。化學思想主要以物質的化學組成、結構和反應等三大理論體系為支撐的。這三點雖然在中學化學教學中有所提及,例如,簡單介紹物質的組成,H2O是由H和O組成的。然而這只是知識性的介紹,對化學如何通過宏觀的實驗現象切入到微觀世界中的反應機理卻沒有深刻的解釋。這就造成了學生的困惑,我學習這個知識有什么用?因為學習這樣的知識事實上對顯見的生活并沒有多大的意義。然而其背后卻有這樣深刻的含義,這是一種思維的拓寬和機理的再創。我們在學習這些早已生成并無多大現實意義的知識時,如果不挖掘化學知識背后的深刻思想價值,那么學習會陷入一種自我虛無的狀態,導致了認同的偏差,也失去了學習化學的本質意義,即獲得一種新的思想。
3.中學化學教學中缺乏情感態度與價值觀教育
在新的課程體系下,教學中的情感態度與價值觀的教育成了重中之重,是課程三維目標的核心之一。然而在學者調查中學實際教學情況時卻“發現三維目標中情感態度與價值觀教學目標落實得不是很好,有些教師為了趕教學進度,在教學過程中首先想到了砍掉情感態度與價值觀教學目標,認為它可有可無;有的教師在制訂教學目標時就直接從教學參考書上照搬,課堂實際教學中并不進行落實;有的教師落實情感態度與價值觀教學目標的隨意性很大,往往受突發事件的影響而實施……”[4]調查雖然并不是直接的針對化學教學,然而根據實踐經驗,這些現象在化學教學顯然也是普遍存在的。事實上在化學教學中加入情感態度的教育也是對德育重要的支持,是實現中學德育的有效載體之一。然而,在中學化學教學的普遍缺乏情感態度的教育則會對學生未來的人生觀、世界觀和價值觀的形成產生一定的影響,這一點,目前無論是在化學教學思想意識上還是在行為實踐上都存在的很大的不足。
二、中學化學教學問題形成的原因
中學化學教學出現前文所描述的各種問題其原因是多方面的。教學過程中的教育觀念落后、評價機制僵化以及應試心態過重都是催生教學問題的重要因素。
1.中學化學教學問題的根本原因:教育觀念落后
在我國的傳統教育觀念中,教育的核心功能在于傳遞知識。“傳統教育的基本特征是以知識的傳授為中心。培養出的學生因受傳統教育的影響,只能在家長或教師劃定的條條框框內進行,不敢越雷池半步,致使學生過于嚴謹,尊崇,思維定勢,創造性思維薄弱。學生被動學習,成了裝知識的容器,忽略了主觀能動性,阻礙了學生創新能力的發展。”[5]同樣,這樣的觀念價值也滲透在化學的學科教學中。首先,將化學的學習簡化為化學知識的學習。化學是一門科學,除了顯性的化學知識以外,還有隱性的化學學科思維和化學科學精神的培養和塑造。然而,在我們中學化學的過程中,卻有意無意的將后者忽略,這明顯是一個重大的失誤。其次,化學教學規避了創新與挑戰。化學是一門以實驗為核心內容的基礎學科。然而除了實驗以外,化學還有“試驗”,就是對已知實驗之外的創新挑戰。然而在中學化學教學過程中,要么以安全為理由,要么以考試為借口,總是在逃避培養學生創新的精神,將試驗拋之腦后。,將化學教學與實際生活相隔離。學習化學就是為了更好的生活質量而服務的。然而化學教師在教學的過程中常常缺乏對現實生活的具體考量,而將化學中各種問題進行理想化的處理,比如不計成本的來消除污染顯然不符合生活常理,然而卻時常將這樣的選擇方式置于教學之中,顯然沒有注意到對學生實際生活思考能力的培養。
2.中學化學教學問題的關鍵原因:評價機制僵化
化學教學并不是一個自由散漫、隨心所欲的行為過程,其有著外在較強的約束和控制。目前,在新課改的要求下對學生的學習評價體系呈現多元化的趨勢。然而事實上傳統的評價方式仍然在起著主導的地位和作用。“紙筆測試歷來是簡單有效的評價方式,但在命題時我們的教師受傳統教學的影響根深蒂固,往往不自覺的就以舊教材的教學要求為標準進行組卷,甚至直接從網絡下載試題,不做任何修改。這樣既不能達到教學信息反饋的目的,同時也打擊了學生的學習信心。也有教師認為新課改的紙筆測試就是個形式,命題時全部選用教材原課程教學研究?JournalofCurriculumandInstrution題,原封不動的照搬,這樣的測試,同樣也會挫傷學生的學習興趣。”[6]由此可見,評價機制的固化僵化對化學教學情況的改善起到了強烈的阻礙作用。由于對化學教學的核心價值存在判斷誤區,認為化學學習只是為了應付考試,導致“有些教師對教材的深廣度把握不當,仍然按照原來的高考標準和課程要求來處理必修教材中出現的知識內容,隨意擴展教學內容和提高教學要求的現象時有發生,‘越位’的情況很普遍”[7]。所以,中學化學教學中問題頻發,可以說評價機制的僵化是逃脫不了責任的,這需要多方共同努力來打破舊有的評價體系,使得教學評價能夠走向真正的合理和多元。
3.中學化學教學問題的直接原因:應試心態過重
有學者研究發現,目前在我國化學教學中存在著過度教學的問題。這個問題的重要推力之一就是應試的功利心態。“應試功利心態使學校、家長和社會對化學教師的過度期望是化學過度教學的又一個原因。”[8]其實從歷史的角度看,追求應試的能力是一貫而傳承之的。我國歷來有“學而優則仕”的傳統,對于讀書人來說,通過考試并成為國家的官員是每個人終極的夢想。倘若不能將自己平生所學兜售于“帝王之家”,人生便是失敗的了。其次,教育演變發展到今天,固然在形式上發生了眾多的變化,但是其根本用意或許還是沿襲了傳統的要求,只不過演化為“讀書改變命運”了。但是改變命運是普遍的愿望,大家需要一個相對公平的競爭手段,于是考試就成為了一個必然的選擇。考試一方面是較為有效的手段,另一方面考試將相對公平做到了,得到了普遍的承認。化學雖然是近代新興的學科,但是引入中國之后事實上并不能逃脫這樣的藩籬,仍然被同化到如此的體系之下。不過這其實是一個誤區,所有的課程教學都面臨著深刻的改革,以往靈光的方法一直在遭受著其是否科學的質疑,如果化學仍然寄生于這樣的思維之中,不能不說這是一種赤裸裸的踐踏和貶低。
三、中學化學教學問題解決的策略
研究或許有批判的必要和解構的價值,但是根本所追尋的還是走向建構。對中學化學教學中存在的種種問題的描述和造成問題原因的分析其最終走向還是渴望可以為中學化學教學進行策略構建。
1.結合素材,進行情感態度與價值觀教學
《全日制義務教育化學課程標準(實驗稿)》把課程目標劃分為三個領域,知識與技能,過程與方法,情感態度與價值觀。其中情感態度與價值觀一方面包含對自然科學和物質形態的理性認知,另一方面也是對人文社會和自身發展方面的觀照情懷。可以說新課程背景下的情感態度與價值觀教育將化學教學的目的提升到了一個新的層次。再具體教學實踐中,學者吳燕娜認為主要可以利用“興趣教育;熱愛祖國、熱愛集體教育;社會責任感的教育;意志教育;辯證唯物主義觀點教育;安全教育以及社會熱點教育”[9]的手段來開展和進行。具體展開來看,情感態度與價值觀主要包括三個方面。及時,情感態度與價值觀的辯證思維。化學的發展那一方面給人類生活質量的提升提供了幫助,另一方面也給人類生存環境的破壞帶來了巨大的威脅。所以,化學是一把雙刃劍,在化學的教學過程中一定要把握好其雙面特征,偏向任何一方都是不太妥當的。第二,情感態度與價值觀的目標追求。盡管化學給人類的生存環境的安全性帶來了巨大的挑戰。但是要解決這個問題并不是簡單粗暴的將化學棄之不顧,從本源上來看,最終還是要依賴化學解決化學問題。對于已然造成的空氣污染、水污染和土壤污染等問題,其根本還是需要利用化學手段來解決。所以,化學帶來的問題只是暫時性的,關鍵還是在于人對化學的掌控和把握。第三,情感態度與價值觀的落實途徑。情感態度與價值觀的生成還是較為抽象的,如果需要中學生對其能有效的進行把握還是需要一定載體加以支撐。但是載體的選擇方式一定要突破以往思維的藩籬,例如單純以考試或者安全為導向的,這里不是說考試或者安全不重要,而是說對考試和安全能夠進行積極的為學生在化學學習中的發展和進步服務。
2.聯系過往,增加化學歷史教學的內容
化學科學帶來的是知識,而化學史則給予人以人生的智慧和力量。此外,“化學史也是一部化學研究方法的歷史,結合化學教學內容,運用化學史實培養學生科學方法、科學思想是很好的材料”[10]。要做好化學史教學的工作,一般遵循幾個步驟:及時,注重整理化學發展的關鍵歷史節點。化學的發展主要是經過了古代化學、近代化學和現代化學三個階段。古代化學主要以實踐和經驗為主,是一種較為感性的化學認知。而走向近代化學則經歷了16世紀末到19世紀初長達兩百多年的時間,其中逐漸擺脫了煉金術的束縛走向了系統化的元素理論。而進入20世紀以后,由于物理學的介入,化學就更加的微觀化、精密化和定量化了,發生了深刻的變革。這些歷史節點都是激發學生學習熱情的重要動力。第二,注重化學家的完整介紹。縱觀我國的化學教材,對化學家的介紹只是簡單限于其貢獻在哪里,而其生平乃至個人遇到的挫折甚至是缺點等都非常少的提及。這使得學生普遍認為化學家離自己較為遙遠,失去了奮斗的動力。第三,注重化學失敗的教育學習。化學以實驗為基礎,是為了探索未知的世界,失敗自然不可避免。然而我們所涉及的化學史教學大多是成功的歷史,對其中曲折困難則提及的較少。這使得學生對化學的認識過于簡單化了,缺乏合理的認知態度。
3.發展導向,注重培養學生的問題意識
從教育本質屬性來看,教學的真正目的既不是單純的傳授知識,也不是簡單的應付考試,而是為了學生的發展。這樣來看,學生就成了主體,我們的教學不在于告訴學生應該知道什么,而是自己能提出什么樣的問題。化學實驗是一項精密的操作,條件的略微改變也會發生較大的變化。此外,化學反應的反應物以及條件也是遵循著節約便利的道路不斷改進,化學其實不是靜態而是不斷發展的。因此,學生對于化學的學習應該最主要的就是“能不能換個條件呢”,或者“這樣為什么不可以”,而不是“哦,我知道了”。要培養學生如此的問題意識,就要做到幾點:及時,營造課堂民主的氛圍。很多在學生在自我問題意識方面其實有著很強的主動性,然而由于整體的課堂氛圍缺乏民主氣氛,教師的一言堂行為傾向比較明顯,導致學生出生有疑問卻不敢言出的擔心。所以培養學生敢于提出問題的勇氣,“教師要多一點寬容,少一點譏笑;當學生所提問題讓教師難堪時,要多一點理解,少一點責備;當學生為了表達一個問題急得面紅耳赤時,要多一點鼓勵,少一點不耐煩”[11]。第二,培養學生發問的能力。問題的提出是認真思考的結果,而不是隨意的表達。在化學教學中新知識的不斷涌現,學生可能在接受消化化學知識的時候出現困難。但需要強調的是提出高質量的問題并不只是簡單的態度問題,同時需要大量技巧的培訓。中學化學思維是新的比較獨特的邏輯體系,教師如果不對學生發問的能力進行提升,那么學生的學習質量很可能就要大打折扣了。故發問的能力是培養學生問題意識的重要環節。第三,激發學生學習的興趣。興趣是學生學習好的動力來源,也是引導學生發現問題、提出問題的基礎條件。在化學課堂上,教師要全力激發學生提問的興趣,引發認知之間的沖突,使之形成問題意識,讓學生感到確實有問題要問,并且勇于問,喜于問。
作者:王祖亮王麗娜工作單位:華東師范大學教育經濟與管理專業碩士研究生
化學史論文:巧用化學史料培育科學方法
摘要:化學史料會揭示出化學家們如何善于抓住機遇,怎樣運用想象力,如何進行縝密的實驗設計,如何進行科學的邏輯思維和推理,會給我們提供眾多極生動、極形象的學習典范。這是我們在化學教育中強調化學史學習的重要理由。科學思想方法是科學發現的靈魂。化學研究中的思想方法主要有以下幾種:觀察、想像、調查研究、模擬、分解與組合、實驗、推理等。
科學發現有三個重要因素:科學知識、科學思想方法和科學精神。其中科學思想方法是科學發現的靈魂。
縱觀宛如繁星的化學發現、發明事實可以看出,化學家們所應用的思想方法,既包含一般科學共同適用的研究方法,也包括具有化學學科特色的研究方法,它們都是寶貴的精神財富。如果我們在教學中運用好化學史料,可以培養和鍛煉學生的科學思想方法。
化學家們所采取的思想方法主要有以下幾種:觀察、想像、調查研究、模擬、分解與組合、實驗、推理等。
一、觀察——化學發現的基礎
所謂觀察是人們通過看、聽、嘗、聞、摸等動作,對大千世界多彩多姿的事物和千變萬化的現象進行認識的過程。許多化學研究是在觀察中進行的。
在課堂教學中,我們主要是通過演示實驗和學生實驗來培養學生觀察能力的。化學史料的應用可讓學生進一步深刻體會觀察的重要意義。例如:酸堿指示劑的發現,是波義耳在發明一種鑒定土壤酸堿性的新方法時不小心將鹽酸噴濺在紫羅蘭花,他感到很惋惜,便順手用水沖洗。過了一會,他驚奇地發現紫羅蘭的藍紫色變成了鮮艷的紅色。波義耳興奮極了,真是“踏破鐵鞋無覓處,得來全不費功夫”。他立即動起手來,用幾種酸和幾種堿對紫羅蘭花瓣進行試驗,觀察花瓣顏色的變化。終于研制出了酸堿指示劑。
再如:味精的發現源于池田菊苗教授喝湯中的靈敏味覺和敏銳的洞察力。1908年的24小時晚上,日本東京大學化學家池田菊苗教授忙碌了24小時,回到家中,池田夫人為了消除丈夫的勞累急忙端上了飯菜。
池田坐下來,喝了一口湯說:“這湯是用什么做的?”
“怎么啦?”池田夫人驚奇地問。
“這湯的味道不一般,其味特殊鮮美!”
“可能是你太餓的緣故吧,所以吃起飯菜來感到特別香!”
“不!這湯的味道就是不一樣,請你趕快告訴我,它究竟是用什么佐料做成的?”
“沒加什么特別佐料,只是用海帶絲和黃瓜片做成的。”
池田感覺到湯里一定有學問,扔下飯碗,帶著做湯的海帶絲去了實驗室,決心用實驗搞清鮮湯之謎。功夫不負有心人,經過半年的辛苦研究,他終于從海帶中發現了可以大大增加鮮味的物質——谷氨酸鈉。從這里也可以看出,成功永遠屬于那些善于從細微的現象中發現問題且認真思索的人們。
二、想像——化學發現的精靈
想像是人類所特有的能力。它是依據已有知識和經驗,發揮人的抽象、聯想、猜想和幻想的能力,超脫客觀條件的限制,去構思未知事物的形象,未知的變化過程和變化規律的創造性思維活動。
在化學史上采用想像的方法實現發明創造的事例很多,運用想像道爾頓構建了原子論、阿弗加德羅創立了分子學說、凱庫勒確立了苯環結構等等。
三、調查——化學發現的探測器
“沒有調查就沒有發言權。”它是化學研究經常采用的方法。
例如化學家從對葡萄園的調查研究中發明了波爾多液。
法國的梅杜克地區是盛產葡萄的地方,每年因為葡萄的豐收給當地老百姓帶來巨大的經濟效益和豐收的喜悅。
然而,1878年的秋天卻災禍蔓延,過去那種葡萄豐收的景象蕩然無存,掛滿枝頭的葡萄尚未成熟就裂口腐爛,到處飄蕩著的是葡萄樹的黃葉。莊園主們心急如焚、無計可施,眼看著到手的“珍珠”就這樣白白地爛掉了!
不過,梅杜克地區的波爾多城有一片莊園卻是另一番景象。在那里,葡萄樹枝繁葉茂,串串葡萄像瑪瑙、似翡翠,掛滿了枝頭。
為什么在同一地區種植的葡萄,在同一季節里卻出現反差如此大的不同景象:一個是葡萄豐收、景象喜人,一個是枯黃腐爛、慘不忍睹?這一奇怪的現象,使當地農民百思而不得其解。
這種反常現象,也引起了波爾多大學植物學教授米勒特的極大關注。他決心深入實際調查研究,以便把問題弄個水落石出,為農民排憂解難。
米勒特不愧是一位經驗豐富的科學家,他對波爾多城那片豐收的葡萄園調查得異常細致,查了種子,查了土,查了肥,查了水,又查了耕作方法……經過調查,他感到這一切與其他地方并無不同。問題究竟出在哪里呢?他陷入了深深的思考之中。
接著,他又對莊園主進行了更詳細的詢問。莊園主想了又想說,自己在耕作和管理上確實沒有什么獨特的地方,只是因葡萄靠近馬路,為了防止過路人糟蹋葡萄,便用石灰水和硫酸銅溶液噴灑了葡萄。這種藥液白不白、藍不藍,很醒目,還有點怪味。噴灑后果然很奏效,不僅沒人再偷吃葡萄,而且葡萄一點也不腐爛!
米勒特教授聽后,茅塞頓開,他終于找到了葡萄不腐爛的奧秘所在。驚喜之后,他立即回到了實驗室,對這種藥液進行了深入的研究。就這樣,一種新的殺菌劑誕生了,這就是今天還在沿用的波爾多液。波爾多液是以石灰和硫酸銅及水按下列比例配合而成的。
半量式:0.5:1:100,適用于對石灰敏感的茄科、葫蘆科、葡萄等。
等量式:1:1:100,適用于蘋果、麻、豆科植物等。
倍量式:2:1:100,適用于對銅敏感的李子、桃子、鴨梨、白菜等。
再例如:治療瘧疾病的奎寧藥物的發現、醫治腳氣病的維生素B1的發現,以及日本水誤病的病因研究,都是科學家們通過調查研究完成的。
四、模擬——化學創造的有效途徑
從構造相似或形象相似的事物中獲得啟示進行創造的方法,稱為模擬創造法。
例如:化學上模擬生物過程,發明了人造棉、人造絲、人造毛,生產出許多合成纖維、合成塑料、合成像膠。1965年我國科學家仿照生物蛋白質的組成和結構,合成了結晶牛胰島素等。
五、分解與組合——化學創造的金鑰匙
創造原理的一個很重要的方面就是對信息的分解與組合。把集中的信息分解開來,就是一種創造;按新的要求把有關信息有效地組合起來,更是一種創造。
在化學上,利用分解組合方法獲得的發現和發明不勝枚舉。例如,電解食鹽水制得氫氣、氯氣和氫氧化鈉,利用兩種或兩種以上的金屬制造合金,利用不同的親水基和親油基組合成多種多樣的表面活性劑,利用不同材料制造各種復合材料……這一切,都是巧妙地進行分解、組合的結果。
六、實驗——化學發現之本
化學是一門實驗科學,它的發生和發展離不開科學實驗。
通過實驗,化學家們發現了許多元素和化合物;通過實驗,拉瓦錫發現氧氣并創立了燃燒的“氧化學說”;通過實驗,維勒合成了尿素,粉碎了“生命力”枷鎖等等。下面再舉氬的發現這一例子來說明實驗的重要性。
1892年9月29日,英國出版的《自然》(Nature)雜志上刊出當時英國物理學家雷利勛爵的來信:“我對最近測定氮氣密度的結果很迷惑,如果讀者能指出原因,將十分感謝。由于兩種制取方法的不同,我得到不同的數值,相差大約是千分之一,不大,在實驗的誤差范圍之外,可能只是由于氣體的性質不同。”
雷利是在長期反復測定各種氣體的密度后給《自然》雜志投寄這封信的。他測定了從空氣中除去氧氣、二氧化碳以及水蒸氣后獲得的氮氣密度是2.3102,而從氨(NH3)取得的氮氣密度是2.2990,二者相差0.0012,大約是千分之一。
他重復實驗、測定,仍然如此。這使他迷惑不解。他作出了各種可能的解釋:由空氣取得的氮氣中可能還含有微量的氧氣;由氨制得的氮氣中可能混雜有氫氣;由空氣所制得的氮氣或許含有類似臭氧的N3分子;由氨取得的氮氣可能有若干分子已經解離成原子。
及時個假設經過分析后肯定是不可能的,因為氧氣和氮氣的密度相差甚微,必須雜有很大量的氧氣才會產生這樣的差異。雷利又用實驗證明由氨所取得的氮氣中不含有氫氣。第三個假設又通過實驗否定了,他往這種氮氣中引入電火花,這是生成臭氧O3的條件,結果它的體積一點也沒有縮小,密度一點也沒有增加。第四種情況也缺乏實驗根據。
這樣,雷利只得把問題提交給《自然》的讀者。《自然》是很有聲望的雜志,不僅在英國,就是在全世界,不僅是青年人,就是許多科學家都會閱讀它。可是誰也沒有給雷利回信,誰也沒有能解釋這種原因。
1894年4月19日,雷利在英國皇家學會上宣讀了他的實驗報告,會后倫敦大學化學教授拉姆賽找到雷利。他認為來自空氣中的氮氣里可能含有一種較重的未知氣體。他表示愿意和雷利共同尋找答案。于是他們再走進實驗室,分頭解決這個問題。
在這次會后,英國皇家研究院化學教授杜瓦還向雷利提供了一個線索。早在1785年,發現氫氣的英國科學家卡文迪西為了研究氮氣,曾進行過一個實驗。他用一個U形管,管中充滿氧氣和空氣,將管的兩端分插進兩個裝有堿液的酒杯中,然后在混合氣體中進行火花放電,讓管中的氮氣和氧氣化合生成棕色二氧化氮氣體,被堿液吸收,并連續通入氧氣,一直到不再生成二氧化氮氣為止。還向管內注入硫化鉀溶液以吸收多余的氧氣。最終被聽收的堿液并未充滿管內,仍留下一個小氣泡,約為原來氣體的1/120。他認為這是不同于氮氣的一部分氣體。
這給雷利啟發。他組裝了一套實驗裝置,利用一個燒瓶,將兩根導線通過瓶塞插進瓶中。他將氮氣和氧氣通入瓶中,接通電流,瓶內兩導線的頂端之間產生火花,使氮氣和氧氣化合成氮的氧化物。接著用泵往瓶內灌入氫氧化鈉溶液,把生成的氮的氧化物吸收,沿著另一根管子通出來。
經過幾小時后,瓶中所有氮氣都與氧氣化合了,并且隨著氫氧化鈉溶液一起流出瓶外。根據氣壓計的測量,表明瓶內還有氣體存在。
雷利仔細地把這個氣體通過赤熱的銅屑,除去可能挾帶的水分和哪怕是極少量的氧氣。
拉姆賽設計了另一套實驗裝置。他將空氣先通過赤熱的銅屑,除去氧氣,然后通過五氧化二磷(P2O5),除去水分;再通過加熱的銅和銅的氧化物;以氧化有機灰塵和沾污物;通過堿石灰,吸收二氧化碳氣;通過赤熱的金屬鎂,除去氮氣,二者化合成鎂的氮化物。結果發現有1/80的氣體沒有被通過的任何物質吸收。這樣,拉姆賽也找到了他們所要尋找的氣體。
兩位科學家共同研究新發現的氣體,測定了它的密度,幾乎是氮氣的一倍半。這樣,來自空氣中的氮氣和來自氨的氮氣之間重量的差異就迎刃而解了。
他們還對這個氣體進行了光譜檢驗,看到橙色和綠色的各組明線,是當時已知一切元素光譜中所沒有見到過的。他們還對這個氣體進行了多次實驗,證明它在化學性質方面正如所預料的,是極不活潑的。
1894年8月13日,英國科學協會在牛津開會,雷利作報告,根據主席馬丹的建議,把它叫做氬(argon)。在希臘文中,“a-”表示“不”“ergon”表示“工作”。二者結合就是“不工作”、“懶惰”,就是“惰性氣體”一詞的由來。氬的元素符號Ar也正是從這一詞而來。
1895年1月31日,拉姆賽又向皇家學會宣讀了他和雷利聯名的報告。
當然,今天我們清楚,雷利和拉姆賽當時發現的氬,實際上是氬和其他惰性氣體的混合氣體。正是因為氬在空氣中存在的惰性氣體中的含量占優勢,所以他先作為惰性氣體的代表被發現。
氬的發現是從千分之一微小的差別開始的,是從許多嚴密的化學實驗中發現的。
七、推理——化學發現的橋梁
我們知道,觀察、想像、猜測等屬于直覺思維的范疇,而推理則屬于邏輯思維的范疇。所謂推理,是從一個或一些已知的判斷推出另一個新判斷的邏輯思維形式。推理一般是由前提和結論兩部分組成的。前提可以是一個,也可以是若干個,它是作為推理依據的判斷,結論則是由前提推出的新判斷。推理是人們間接地認識現實、獲取新知識的邏輯方法。例如,銅能導電,鐵能導電,鋁能導電,銅、鐵、鋁又都是金屬,因此可得出“凡是金屬都能導電”的結論。這就是推理方法的具體運用。
在化學探索中,運用推理的方法實現發現、發明的事例也很多,如盧瑟福原子結構模型的建立、勒?夏特里化學平衡移動原理的發現、施陶丁格高分子學說的創立等。
以上列舉的一些在化學探索中的思想方法,是一些最主要、最基本的方法,絕不是化學思想方法的全部。而這些基本思想方法,也是互相聯系、互相滲透的。對每一項重要的化學發現來說,往往不是只由一種思想方法完成的,而是多種思想方法作用的結果。
總之,化學史料以它特有的魅力在化學教學中大有可為。學生可以從中汲取豐富的智力和非智力營養,分享到科學研究的喜怒哀樂;領略到學習化學的無窮樂趣;經受獻身科學精神的真切感染;接受科學態度和優良品質的熏陶等。化學史料在潛移默化之中,還對學生學習興趣的激發,成就動機的培養,健康情感的確立,心理品質的形成都有著不可估量的作用。
化學史論文:化學史中科學精神的探析
化學史不僅忠實地記錄了化學科學的孕育、產生、發展過程和演變的規律,而且它以不可代替的獨特方式積累體現了人類精神文明的成分,是科學精神最集中的載體。學習化學史對高校學生人文道德的提高與智力的發展可以起到同等重要的促進作用。
科學精神是在科學發展的歷程中,科學界逐漸形成的一些傳統規矩、指導原則,這就是科學精神,是貫穿于整個科學發展歷程中的具有普遍意義的意識,是人們在從選題到應用的全部科學活動中的所采取的態度。科學精神作為促進科學活動的精神動力,其內涵包括:求真務實的精神、競爭協作的精神、繼承創新的精神、敬業獻身的精神等等,隨著科學的發展和社會歷史條件的變化,這些精神不斷豐富、不斷拓展、不斷向社會滲透、輻射而成為一種時代精神。本文僅從化學史的角度對這幾種精神做如下探析:
1.求真務實的精神
科學是以求真務實為天職和靈魂的,科學的本征也表現在它堅持真理這一品格上。一代代科學家正是堅守著求真務實的品格,才越來越多地認識了周圍的種種真實存在和客觀規律。19世紀30~40年代,格羅夫、焦耳、邁爾、赫姆霍茲等科學家,在不同的國度、不通信息的情況下差不多同時關注能量與質量的相互關系,各自進行觀察、實驗、分析,卻得出了大致相同的結論。1828年德國的維勒首次用無機物合成了尿素,使人們信奉百年之久的“生命力論”受到沖擊,當維勒將成果報告給他的老師、化學貝采里烏斯時,卻受到了老師的極力反對,但維勒用古希臘大學者亞里士多德的千古名句“吾愛吾師,吾更愛真理”道出了他對真理的摯愛和虔誠,他以大量事實證明了自己理論的真理性,并將“生命力論”掃出了歷史舞臺。
科學研究以客觀實踐活動為基礎,憑科學事實立論,以科學實驗為檢驗理論正確與否的標準。1911年英國化學家盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的“行星式模型”,而他的學生玻爾將普朗克的量子論和愛因斯坦的光子說引入了原子模型,提出了著名的玻爾原子模型,并得到了實驗的驗證,正因為這一點,盧瑟福不但不反對,反而頂住種種壓力親自推薦其,并勇于修正自己的論點,還鼓勵玻爾繼續研究,以完善新理論,充分表現出盧瑟福唯事實、唯真理是從的大科學家風范。
求真與務實在具體的科學過程中是統一的,那就是實事求是的精神,它是科學之所以是科學、科學區別于宗教迷信和偽科學的標準。前蘇聯的勒伯辛斯卡婭聲稱用人工方法培育了“活細胞”;朝鮮金鳳漢宣布發現了“經絡小體”,但他們的結果都經不起實踐的檢驗。就科學而言,實踐標準指的是科學實驗,科學實驗必須遵循一套嚴密的程序和規范。如某“特異功能大師”聲稱從2000km以外的廣州乃至大洋彼岸的美國“發功”到北京某實驗室,竟然改變了放射性物質的衰變率,該實驗據云有教授級的科學家參加、有精密的儀器設備、有設計、有數據、有分析、有結論、有報告,被稱為“高層次”、“突破性”實驗,但卻經不起科學實驗的檢驗,如沒有遵循起碼的“雙盲”準則,不屬于科學意義上的事實。所以科學活動中的“眼見為實”與實踐標準有著本質的區別:前者是膚淺的經驗論,后者是馬克思主義的命題。
2.競爭協作的精神
科學在追求真理和創新的歷程中,向來充滿競爭,“并逐曰競,對辯曰爭”,競爭是科學發展的重要動力。20世紀50年代,鮑林、威爾金斯和沃森、克里克等人為揭示dna的結構曾展開了激動人心的“雙螺旋競爭”。桑格、鮑林、佩魯斯、肯德魯等人也曾為解開蛋白質結構之謎進行過緊張的角逐。
人類對紛紜浩淼的自然界的認識是一個復雜的過程,通過不同觀點、不同學派的交鋒,人類的認識才會由淺入深、由表及里、由片面到,才能愈來愈接近真理,對同一事物從不同角度、用不同方法去研究,有利于將問題引向深入,有利于更深刻地揭示其規律,有力地促進科學地發展。在有機化學結構理論的初期,核團學說與二元論的爭論、一元論與二元論的爭論引發了取代學說和類型論的提出。18世紀末意大利的加法尼與伏打之間的“蛙腿之爭”,使伏打電池研制成功,并由此引發了電動勢的研究,為電化學誕生奠定了基礎。19世紀末,德英科學家之間關于陰極射線本質的“波動說”和“粒子說”持續爭論了幾十年,以克魯克斯為代表的德國學者普遍認為陰極射線是一種帶負電的電磁波;而英國學者們則認為陰極射線是一種粒子流。1894年湯姆遜用實驗證明了陰極射線是帶負電的粒子,即“電子”,似已結束了此爭論,但1924年法國的德布羅意又提出了微觀粒子波粒二象性的假說,使人們更深刻地認識了微觀粒子的運動規律和原子的內部結構。
不同觀點和學派的自由競爭可以激發人們探索真理的積極性,使研究充滿活力和生氣,誰經受不住競爭熔爐的錘煉,誰就會被淘汰,這種無情的壓力所帶來的動力是巨大的,它導致了人才的脫穎而出,也“在相當廣闊的范圍內培植進取心、毅力和大膽首創精神”。①如:沃森和克里克在“雙螺旋競爭”時只是30歲左右名不見經傳的小人物,而對手鮑林、威爾金斯等是卓有成就的大科學家,但他們不懼怕,堅持自己的觀點,在競爭中成為分子生物學的開創者。
科學上任何形式的學閥作風和以行政手段壓制別人觀點的做法都是與科學精神相違背的。19世紀中葉,法國的杜馬因年青化學家羅朗和日拉爾提出了與自己觀點不同的理論,便橫加指責,并對他們進行人身侮辱、壓制和排擠,導致兩位科學家英年早逝,也極大地妨礙了科學的發展。
在科學還是個人或少數人活動的“小科學”時期,許多發明和創造可能是個人或少數人的行為;現在科學已發展到國家規模乃至國際規模,科學研究的日趨復雜、學科間的相互滲透日益明顯,單靠一個人、一項專長已難有所作為,需要依靠集體的智慧和力量去完成。所以“現在科學的大規模性,面貌一新且強而有力,使人們以‘大科學’一詞來美譽之。”②化學史上團結協作、日臻進益的例子舉不勝舉。20世紀60年代我國幾十位化學家共同努力,完成了含有51個氨基酸的結晶牛胰島素的全合成。1975年諾貝爾化學獎獲得者、澳大利亞的康福斯與生物化學家普杰克長達20年的緊密合作,共研究出了13個反應的立體化學機制,并因此雙雙聞名于世。美國化學家穆爾和坦斯終生合作,碩果累累,并由于對核糖核酸化學結構和催化活力的研究成果共獲了1972年諾貝爾化學獎。
縱觀諾貝爾化學獎百年獲獎歷史,在1901—1930年間共頒獎26次,授獎28人,其中合作獲獎的只有1929年英國的哈登和瑞典的奧伊勒.凱爾平1項;1931—1960年間共頒獎26次,授獎35人,其中7項為合作授獎;1961—2000年間共頒獎40次,有69人獲獎,其中19項為合作授獎。當代科學前沿重大課題,小至粒子大到浩瀚宇宙,復雜至生物基因重組,都愈來愈成為全人類的共同問題,成為時代的課題,例如要解決環境、資源、人口等問題,更要求跨國界的科學共同體通力合作。正如愛因斯坦深刻指出:“不管你們喜歡不喜歡,科學是,而且永遠是國際的。”③
3.繼承創新的精神
在1995年全國科學技術大會上的講話中指出:“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。”科學作為一種精神生產,與物質生產的較大區別就是它不能重復生產老產品,必須不斷創造新產品。提出新理論、解決新問題、探索新領域、得出新成果,這是科學的本質表現,也是衡量科學有無價值和價值大小的尺度。科學歷來著重“首次”、“及時”,在科學史上充滿了為“優先權”而展開的激烈爭論,這也是科學的創新要求所引發的一道獨特的風景線。
科學的懷疑精神是創新的前提,它對于現有的認識都要問一個為什么?看看是否真的有根據?根據是否充分?如何尋求更新的突破……大量事實證明:懷疑批判的頭腦是科學家的另一個“重要儀器”。近代化學奠基人波義耳如果沒有敢于懷疑的精神,就不可能促成化學從醫藥和煉金術中剝離出來成為一門獨立的學科。雷利、巴拉爾如果不對研究中的異常現象產生懷疑,就不可能發現元素氬和溴;而李比希和維勒卻由于沒有用懷疑的眼光去審視已觀察到的異常,才使他們與發現元素溴和釩失之交臂。拉瓦錫正是由于不盲從、敢于懷疑,才打破了統治化學界百年之久的“燃素說”,掀起了一場史無前例的“化學革命”;而普里斯特列和舍勒雖先于拉瓦錫發現了氧氣,但他們囿于傳統的束縛,竟使“真理從鼻尖溜走”。
科學是一個知識累積、智力接力的過程,雛鳳清于老鳳聲,后人能夠超越前人,是因為站在前人的終點起跑,所以繼承是創新的基礎。居里夫人是在倫琴發現x射線和貝克勒爾發現鈾放射線的基礎上發現鐳的,所以貝克勒爾于1903年與居里夫婦共享了諾貝爾獎;居里夫人的女兒伊來納、女婿約里奧也正是繼承和發展了母親對人工放射性的研究,才測定了放射性元素的半衰期和進行放射性的合成,而獲1935年諾貝爾獎的。在元素周期律的發現過程中,如果沒有德貝萊納提出的“三元素組”、邁爾的“六元素表”、紐蘭茲的“八音律”等元素分類工作的基礎,就不會有門捷列夫的元素周期律,在此基礎上,周期表又經過了零族的增加、莫斯萊的原子序數等不斷的發展和完善過程,直到今天仍有許多人在研究周期律,周期表也出現了維爾納式、波爾塔式等多種形式。
科學的繼承不是消極的前后相繼和兼收并蓄,而是取其精華、棄其糟粕,批判地繼承、辯證地揚棄。如:“燃素說”雖是一種錯誤的理論,但其中也包含著某些合理因素,它所提供的實驗材料、公式、定律和方法仍可被利用。正如恩格斯所說:“在化學中,燃素說經過百年的實驗工作提供了這樣一些材料,借助于這些材料,拉瓦錫才能在普里斯特列制出的氧氣中發現了幻想的燃素的真實對立物,因而推翻了全部的燃素說。但燃素說者的實驗結果并不因此而被排除……它們還保持著自己的有效性。”④
4.敬業獻身精神
科學研究的主體為求真而研究,不以科學發現以外的因素為目的,它排斥私欲的惡性膨脹、財迷心竅以及見利忘義的行為,這是一種較高遠的境界。當科學家認定自己所從事的是人類最偉大的事業、并愿為之獻身時,科學就被注入了永不衰竭的生命活力。
科學家的獻身精神首先體現在對待科研成果的態度上。美國女科學家羅莎琳.弗蘭克林為華生等人攻克dna的雙螺旋體結構難題而獲得諾貝爾獎提供關鍵性數據。當居里夫人得知鐳可以用于放射性治療癌癥后,毅然放棄了申請專利的權利,將其貢獻給人類。中國化工專家侯德榜留美8年,為發展祖國化工事業,他放棄了國外優厚待遇,回國后發明了“侯氏制堿法”,并將索爾維制堿技術公諸于眾,造福全人類。
勇往直前、不怕犧牲、勇于獻身,這是科學精神的較高表現。正是科學家的無私奉獻,才譜寫了科學不朽的詩篇,才換得科學的永恒。“科學是要求人們為它貢獻畢生的,就是有兩次生命也不夠用”。⑤道爾頓一生淡泊名利,為了科學,他要求自己堅持永遠不能找到時間去結婚。因氟研究而獲1906年化學諾貝爾獎的穆瓦桑明知氟的毒害很大,仍不顧危險反復實驗,終致受害而英年早逝。居里夫人由于長期與放射性物質接觸而以身殉職。
科學精神是無數科學家在從事科學活動中代代承傳的一筆巨大的精神財富,也是啟迪后人不斷實踐創新的標范和動力,同時,科學精神自身也在其承前啟后的過程中得以充實和拓展。學習化學史的目的不僅在于了解化學發展中的具體史實和歷史變遷過程,更重要的是融會和繼承前輩化學家的科學精神,從而使我們的教與學、科研與實踐、開拓與創新攀上一個新的境界。
化學史論文:推進化學史走進中學化學課堂的實踐與探索
(溫州大學化學與材料工程學院,浙江 溫州 325035)
摘 要:將化學史融入到中學化學課堂教學中,可以提高學生學習化學的興趣,加深學生對基礎知識的理解,培養學生的科學素養。要以化學史為中心,以創新性、實用性為兩個基本點進行化學教學設計。文章從潛入化學史、潤物細無聲,深知化學史、當春乃發生,妙用化學史、只為成就你等方面,研究如何推進化學史走進中學化學課堂。
關鍵詞:化學史;課堂教學;教學設計;科學素養
化學史是人類對化學知識系統的、歷史的描述,在中學化學課堂教學中滲透化學史,可以提高學生學習化學的興趣,加深學生對基礎知識的理解,培養學生的科學素養。利用化學史,能夠幫助學生更好地了解化學概念的形成和發展,認識實驗在化學學科發展中的重要作用。本文從潛入化學史、深知化學史、妙用化學史等方面,研究如何推進化學史走進中學化學課堂。
一、潛入化學史,潤物細無聲
我國著名教育家、化學家傅鷹教授曾說過,一門科學的歷史是那門科學中最寶貴的一部分,因為科學只能給我們知識,而歷史卻能給我們智慧。若教師能夠博古通今,融會貫通,就會改變單一、枯燥的“讀”史實的教學方式,而從海量的化學史實中摘選出代表性強,能夠培養學生科學素養、科學探究精神的有效信息,再加以藝術手法的渲染,使史實具有代入性,讓學生慢慢領悟并學習科學家進行科學探究的科學方法、科學態度,在潛移默化中明白科學發現對生產、生活的重要意義。
以黃綠色氣體“氯氣”的發現過程為例:舍勒發現一種黃綠色氣體,受當時流行的燃素說的影響,未能確認這種黃綠色氣體的“廬山真面目”拉瓦錫認為“一切酸中都含有氧”,認為這種黃綠色氣體是“氧化的鹽酸”戴維證明了這種黃綠色的氣體不是含氧的化合物,并大膽推測該氣體是一種單質,他將這一新發現的元素命名為 chlorine(中文譯名為“氯”)。對于氯氣這部分知識的學習,如果教師能夠將這些史實和實際教學有機地結合在一起,就會達到1+1>2的效果。因為學生的學習不再只是看著課本機械地“照方抓藥”,而是沿著歷史的足跡和杰出的化學家們一起來探究這種黃綠色的氣體究竟是什么,它的性質又是怎么一波三折地被發現的。由表及里,學生在教師的引導下可以順利得出科學研究的一般過程,即題提出――信息搜集――科學假設――實驗驗證――科學結論。以化學史為基礎來學習“氯”,學生除了可以學習相關學科知識外,還能夠懂得以下道理。及時,真理一開始往往掌握在少數人手中。舍勒由于不能沖破前人的“枷鎖”,不敢質疑前人的結論,而與成功失之交臂。其實,有些研究結論只是一種假說,我們不能迷信,要勇于向說“不”。第二,科學的發展不是一帆風順的,而是曲折反復的。科學史記錄了化學家們“披荊斬棘”逐漸向真理邁進的過程,比如拉瓦錫對氧氣性質的深入研究使其對推翻燃素說做出了貢獻,但他對這種黃綠色氣體的“偏見”,也阻礙了他人對其進一步研究。第三,化學家們對科學的熱愛和持之以恒的探索精神,值得我們學習。
二、深知化學史,當春乃發生
教師深入了解化學學科的發展脈絡,是用好化學史的必要條件。要深入了解化學史,需要做到以下幾點。及時,運籌帷幄。瀏覽某一知識點相關史實,對這一歷史發現有一個全局的把握。第二,熟記于心。深入細研化學史,做到手中無史,心中有史。第三,不拘泥于表面。歷史的發展是動態的、的,牽一處而動全身。第四,你中有我,我中有你。像學生一樣思考,像學生一樣去讀史實,想象他們能讀到什么程度。
針對某一具體學科知識點需要用到的某一特定史實,教師要進行自問自答。可作如下設問:這一科學結論的得出,有多少位科學家做了努力,每位科學家的發現之間又有著怎樣“千絲萬縷”的聯系?運用什么樣的教學策略將化學史與化學教學結合起來,使化學史釋放出更旺盛的生命力?化學史與化學教材之間如何進行“無縫銜接”?化學史的引入所能體現出的創新點在哪里?如何能夠吸引學生的眼球?化學史的導入可以提高百分之幾的學生的學習效果?
三、妙用化學史,只為成就你
實踐是檢驗真理的標準,教師在整體感知、深入了解化學史實的基礎上,要研究如何將化學史和化學教學結合在一起呈現給學生,以實現“不是單純地教史實,而是史實在潛移默化地教”的目的。
及時回合:山是山,水是水――教師要會“品”史實
“山是山,水是水”表明教師在讀史實時要反復誦讀,多次體會,思考它和教材的銜接之處在哪里,并形成自己獨到的見解。要達到此種境界,教師需要學會“品”史實。品史實意味著教師要做到不顯山不露水,心中自有丘壑,而不是“喝茶解渴”,要帶著自己的目標,有目的地進行細細品味。“品”史實和平日所講“讀”史實不同,讀史實只是把史實內容映入眼中,未必放在心里,只為達到原封不動地復述給學生,實現對學生雙基以及三維目標進行培養的目的,而品史實則是教師對史實內容進行多方位、多層次、多角度的深度剖析,能夠透過現象看本質,將史實與化學學習三維目標進行精準的匹配,以達到更深層次地對學生知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀進行培養的目的。
第二回合:山不是山,水不是水――教師要會“拼”史實
“山不是山,水不是水”表明教師在深度挖掘史實與教學任務的關聯后,還要能夠從中跳出來,避免“一葉障目不見泰山”。人們常說,數理化不分家。科學的發展,絕不是一枝獨秀,而是各門學科齊頭并進。因此,教師要打開學科之間那道虛掩著的玻璃門,讓不同學科之間任意碰撞,讓學生的學習不只拘泥于一門學科的精通。要達到此種境界,教師就要學會“拼”史實。拼史實可以理解為對史實不以時間的先后為主線進行教學;拼史實也可以理解為將所需要用到的各類史實進行適當的排列組合,交叉融合,以更加精彩紛呈的形式呈現在學生的面前;“拼史實”還可以理解為將一小段史實進行拆分,從不同的角度去分析,在教師的引導下,讓學生能夠學會辯證和地思考問題。新一輪的課改將知識作為方法的載體,而拼史實就是立足于知識,通過更為合理的安排,引導學生進行科學探究。教師像品史實那樣讀懂歷史,分析歷史,然后像拼史實那樣分解歷史,呈現歷史,其最終目的是引導學生發現知識中所蘊含的科學方法,感悟科學家的科學態度。
第三回合:山還是山,水還是水――教師要會“采”史實
“山還是山,水還是水”表明教師在對史實有了一定的積淀以后,要能夠再回到原來的史實里,回到學習任務里,無論走多遠,都不能忘記從哪里出發。先走出去,開拓思路,再走回來,不失本心。要達到此種境界,教師就要學會“采”史實,采史實可以理解為在達到前面兩種境界之后,對于“果實”的采摘。化學教學過程中,要想將化學史實和化學教學任務地糅合在一起,教師要對教材、對史實“吃透”,在一個宏觀的層面上進行重組。
四、反思與評價
“教育者先受教育”,如何提高未來化學教師的化學素養,使其接受科學教育,已成為當前師范教育面臨的一個重要問題。由于化學史課程內容相對枯燥無味,部分教師授課形式一成不變,只注重結果而忽視過程的學術化傾向,使師范生對學習化學史的價值并不明確,導致很少有師范生對此感興趣。“化學史”作為一門選修課,甚至由于所選學生少而不能順利開課,使得“化學史”在本科師范教育中被打入“冷宮”。塞萬提斯曾說過:“歷史孕育了真理,它能和時間抗衡,能把逸聞舊事保藏下來,它是往古的跡象,當代的鑒戒,后世的教訓。”因此,讓化學史走入中學化學課堂勢在必行。
化學史論文:化學史中的素質教育
[摘要]自上世紀90年代初,我國教育界提出學校教育要從“應試教育”轉向“素質教育”,“素質教育”一詞就成為廣大教育工作者的自覺宣言。素質教育強調以人為對象,以人的自身發展為目的的教育。把學生看做能動的主體,根據學生的特點和需求,以學生的發展為本位。同樣,在化學教育教學中,貫穿化學史的素質教育,可以讓學生不同的特點受到尊重,在課程設置、教學形式、評價方式等各個方面為學生的個性發展創造條件。
[關鍵詞]化學史 素質教育 作用
化學學科知識是發展學生科學素養的基礎,化學史知識是化學學科知識的重要內容之一。我國著名化學家傅鷹說過:“化學可以給人以知識,化學史可以給人以智慧”。化學史是化學學科的形成、產生和發展及其演變規律的歷史。化學史不僅如實地記錄了影響化學發展的重要事件,系統地闡述了化學發展的歷程,而且向人們展示了化學家們揭開化學現象背后的規律所進行的思維活動和所采用的科學方法,以及他們所具備的科學精神,所呈現的科學道德。在化學教學過程中貫穿化學史,可以使教學部局限于現成知識本身的靜態結論,可追溯到它的來源和動態演變,揭示出認識過程中的科學態度和科學思想,使學生學到發展知識和運用知識的科學方法,潛移默化地促進學生非智力因素發展,使學生具有科學精神和科學品德,培養學生的各種能力,使學生的綜合素質得到發展。
一、在化學教學中進行化學史的教育,使學生的認知過程符合辯證思維,使學生掌握知識的基本結構
化學學科的研究對象是組成自然界的物質,化學學科的發展中存在唯物主義與唯心主義、辯證法與形而上學的矛盾沖突和斗爭,有時不免會出現唯心主義和形而上學的觀點和方法,但最終還是唯物辯證法取得勝利。不少化學家本來是想回避哲學的,但他們每個人都不得不受著他們那個時代哲學觀念的影響,以此可以啟發學生樹立自覺的辯證唯物主義觀點,并用來指導理解、掌握化學知識。如能在教學中有計劃地補充一些化學史的基本規律,與教學內容能得到相得益彰的效果。例如,講氧氣反應時,介紹由“燃素說”到“氧化說”的演變,從而闡述人類對燃燒想象逐步認識的辯證過程。
二、讓學生逐步建立自然科學方法論
戴安邦教授指出:“的化學教育不僅傳授化學知識、技術,更要訓練科學思維和科學方法”。自然科學方法論是關于自然科學一般研究方法規律的理論,是從自然科學長期發展過程中抽象、概括出來的理論。通過化學史的事例,從變化到發展的過程中學習,就能達到生動、直觀的學習化學家的科學思想和科學方法,對它們的研究和挖掘可以啟迪學生的智慧、發展學生的思維。可使學生認識到科學家發現問題----進行推理判斷----又提出假設進行驗證的完整過程,逐步樹立自然科學方法論,使學生學到動態的不斷充實發展的基礎知識,以提高解決化學問題的實際能力。特別對學生參與“研究性學習”有非常好的指導作用。
三、使學生的非智力因素得到發展和促進
學習動機中最現實、最活躍的成分是認識興趣,它是學生力求知識世界,渴望獲得知識、不斷探索真理而帶有感情色彩的一種意向活動,它可以對學習活動起到直接的推動作用,促使學生積極克服所遇到的妨礙學習活動的阻力和困難。當講到基本理論和基礎知識時,學生容易感到枯燥、乏味而產生厭倦情緒。如能恰到好處地把某些化學史實,以化學小故事或化學趣聞的形式介紹給學生,就能消除“填鴨式”的弊病。另外,通過給學生介紹化學世界的發展趨勢和美好前景,可以調動學生的學習積極性,開闊學生的思路、視野,使學生更深入地認識客觀世界,把學習動機和遠大目標緊密地結合起來。在化學史教學中更應該注重愛國主義情感的教育,使他們真正了解我們祖國的悠久歷史和燦爛文化,正視我們偉大祖國的現狀和光輝未來,以提高他們的民族自信心,認識我到作為“龍的傳人”無尚光榮和自豪。利用我國化學工藝上的發明創造(如舉世聞名的火藥和造紙術的發明、瓷器的制造、食鹽的利用、侯德榜博士等人的愛國事跡)使學生感到我們中華民族是勤勞勇敢的而且是充滿智慧的民族,以此來影響和感染學生。
四、培養學生的自覺性、果斷性、堅韌性和自制力,發展學生的堅強意志
化學史的教育有助于學生良好的道德情操和價值觀的養成,化學史的教育有效融合與化學有關的自然科學以及與人類思想、社會歷史有關的多學科的知識,并在培養學生科學素養中的感情態度和價值觀方面發揮著獨特的作用。堅強的意志是克服困難、完成整個學習活動的重要條件,它包括自覺性、果斷性、堅韌性和自制力。自覺性是指一個人在行動中具有明確的目的性,并充分認識行動的社會意義,使自己的行動服從于社會的要求方面的品質,它是產生堅強意志的源泉。居里夫人還是學生時,就以一種驚人的自覺性放棄了其他青年拼命追尋的歡樂,將自己的全部身心投入到她永遠感到親切的科學領域中,以發狂般的英勇氣概去研究、探索,終于取得了偉大的成就,為祖國贏得的榮譽。果斷性是一種明辨是非迅速而合理地采取決定并實現所決定的品質。自制力是指能夠自覺、靈活地控制自己的情緒,約束自己的動作和語言方面的品質。為近代化學史奠定了堅實基礎的英國化學家道爾頓把自己的成就歸結為“不屈不撓”。像這樣的事例,可以教育學生培養自己的堅韌性,一種在執行決定時能夠堅持到底,在行動中能夠長期保持充沛的精力、堅韌的毅力,勇往直前,頑強地克服達到目的的途中的重重困難的品質,在自己的學習中不斷努力,持之以恒,終會有“鍥而不舍,金石可鏤”的收效。
在課堂中滲透化學史教育,對學生的化學成績、科學素養、人文素養和整體素質都有不同程度的提高,切實體現了新課程所倡導的知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的三維目標,所以課堂中滲透化學史教育史應該被大力提倡的。在化學教學中貫穿化學史教育,對重要的化學基礎知識產生的原因、形成、經過及發展加以分析,闡述繼承與創新的關系,使學生從總體上有機地把握化學這門學科;在化學基本理論和基礎知識的教學中恰當地補充有關化學史知識,若講得生動形象,就能引起學生的注意和興趣,激發學生積極主動地學習,還可加深學生所學知識的印象、加強記憶、開闊學生的眼界。同時在化學教學中進行化學史教育,應做到選材得當,實時補充,遵循化學學科發展的基本規律,才能起到強化基礎知識和技能的教學作用,讓學生的綜合素質得到發展。
(作者單位:云南省魯甸縣及時中學)
化學史論文:借助化學史,培養人文精神
摘 要:人文精神是精神文明的主要內容,是精神世界的產物,它蘊含于人的內心世界,見之于人的行為動作及其結果中。闡述了中學生為什么要有人文精神,利用化學史對培養中學生的人文精神有何作用及培養的途徑等。試圖以此倡導中學化學教師在教學中應挖掘出化學史的人文內涵,注重培養學生的人文精神,更好地落實三維教學目標中的情感態度與價值觀。
關鍵詞:化學史;培養;人文精神
“人文精神”作為精神世界的產物,自20世紀90年代以來成為社會廣為關注的論題。迄今為止,人文精神還沒有的定義,梳理各種內涵,筆者贊同人文精神主要是指知識、能力、觀念、情感和意志等多種因素綜合而成的一個人的內在品質。因此,在化學教學中教師應重視化學史的隱性教學,它是培養中學生人文精神的“心靈雞湯”,教師應更好地挖掘它的價值,發揮其功能。
一、化學史中蘊含的人文精神
人文精神培養的目的主要是引導學生如何做人,包括處理人對自然、人與社會、人與人的關系以及自身的理性、情感、意志等方面的問題。在現代的化學教學中,如何以化學知識為載體,挖掘知識的本質內涵,進而體現化學知識價值的多元性?如何將科學價值與人文價值相整合,構建符合中學生化學教育目的和任務的價值取向?如何引導學生學會生存、學會生活、學會做人等已是我們教師面臨的挑戰。縱觀古今中外的化學家,他們奉獻的不僅僅是科學研究的成果,還有寶貴的人文精神財富,他們熱愛生活、興趣廣泛、善于互助合作。
二、化學史對中學生人文精神的培養的作用
在化學教學中恰當運用化學史,可以使教學不只局限于現成知識的靜態結論,還可有溯本求源的動態過程。它不只局限于知識本身,還可揭示出其中的科學思想和科學方法,啟迪后人不斷實踐創新的標范和動力,達到雛鳳清于老鳳聲、長江后浪推前浪的效果。
在中學階段的學生,他們的知情意行諸方面的發展比較迅速,并且愈形成復雜的矛盾。在化學教學中適時地引入化學史可取得以下的作用:
1.在認知領域中培養學生求真創新的人文品質
化學史不僅忠實地記錄了整個化學事件,同時也展示了化學家們堅持真理,憑科學立論,唯事實、唯真理是從的大科學家風范。拉瓦錫這位左手輕拿盛著水銀的曲頸甑,右手長伸指向天平的定量化學之父,他的名字在九年級化學上冊(人教版)課本中共出現了4次(分別是第26、48、92、94頁),是本冊教科書上出現過最多次名字的化學家。1777年9月5日,拉瓦錫向法國科學院提交了劃時代的《燃燒概論》,代之而來的是以新元素氧為核心的生機勃勃的燃燒學說。利用這一系列的化學史實可以給學生心靈上一次次撞擊,使其樹立追求真理、不畏、敢于質疑的人文品質。
2.在考察知識發展的過程中,讓學生體會到科學研究永無止境
如講授原子的構成,可介紹發現原子內部結構的過程,是科學家不斷發展新問題、不斷研究新問題的過程。它是從道爾頓的“實心球型”原子,發展到“棗糕型”原子,再到盧瑟福“行星式模型”原子,到玻爾的原子模型,最終證實了原子是由居于原子中心帶正電的原子核和核外帶負電的電子構成。從變動和發展的角度去闡述,就會使學生認識到科學本質是一種探究活動,它是要變化發展的,當前公認的理論也可能在某24小時被更改甚至拋棄,學生領悟到這一點,他們的思想就不會停滯不前,理解問題會更深入一層。
3.以科學家的人格魅力引起學生的共鳴,激發他們追求高尚的人文情操
青少年正處于探索人生之路,崇拜榜樣的好時期,榜樣對他們有很大的感染力和說服力。如,我國制堿工業的先驅侯德榜懷著為振興祖國民族工業的決心和信心,放棄了國外優厚的待遇,回到了國內出任永利堿業公司總工程師,開始了艱難的創業之路。科學家的大度、豁達、淡泊名利、放眼全世界的崇高品質有力地抨擊了那些“享樂主義者”“功利主義者”,讓他們的內心得到震撼,激勵他們努力學習知識的同時,樹立正確的人生觀,報效社會。
4.利用化學史記載的化學發展的曲折過程,提高學生的抗壓能力
有些學生意志薄弱,經不起挫折,學習上怕苦怕累。教師可不失時機地穿插一些化學發展中的曲折艱辛的事例,從反面激發學生思考,人生發展的道路也四處充滿矛盾、挑戰和競爭,幫助他們認識人生的客觀規律,選擇正確的人生道路,不怕困難,勇于攀登,促進身心健康成長。
三、開展化學史教育的途徑
化學史教育的途徑多種多樣,在結合化學知識、技能的課堂教學中,適時引入化學史料和化學家的逸事,讓學生去尋覓化學發展的足跡,追溯化學的源泉,使枯燥的學習變成聽故事一樣有趣,使學生在不知不覺中掌握化學基礎知識的同時又進行一次次心靈的洗禮,使學生的心智得到的發展。這種途徑是教師常用的,因為它有較好的時效性、針對性。除此之外,我們還可以采用以下途徑:(1)建設校園文化;(2)開展講座;(3)舉辦讀書報告會;(4)參觀博物館。
化學史是一幅多彩的畫卷,在人類漫長的幾千年歷史長河中,化學家播下了點點慧光,照耀著人類文明的進程。培養學生的人文精神不是一兩節課也不是講一兩個科學家的故事就能解決的,需要廣大教育工作者長期堅持、共同努力。
(作者單位 廣東省韶關市武江區龍歸中學)
化學史論文:運用化學史教學促進學生能力發展
摘 要: 化學史是指化學學科發展的歷史,加強化學史教學,能提高學生學習興趣,打造高效課堂,可以促進學生非智力因素的發展,有助于學生創新思維能力的形成和發展。
關鍵詞: 化學史教學 高效課堂 非智力因素 創新思維
化學史是化學作為一門獨立的自然學科的形成、發展和演變的歷史。英國著名哲學家、思想家弗朗西斯?培根說:“讀史使人明智,讀詩使人聰慧。”長期以來,由于受到應試教育的影響,學校片面追求升學率,化學史在高中化學教學中的作用被忽視。在化學教學中,教師引用化學史配合教學,不但可以增加課堂的趣味性,增強課堂教學效果,而且能對學生進行德育教育,促進學生非智力因素的發展,培養學生頑強的意志品質。同時,化學史揭示了化學學科的發展過程,體現了自然科學發展的一般規律和化學對人類社會發展的突出貢獻,對化學家的功過進行了評析,有利于學生形成辯證唯物主義思想,培養學生的科學探究意識和運用化學知識解決問題的能力。培養學生的思維能力是高中化學教學的主要任務,是提高教學質量的關鍵。運用化學史進行教學,將超越化學知識本身,揭示其中蘊含的科學思想和方法,體現化學發展的科學精髓。化學史中不但隱藏著化學家的天才智慧,更重要的是蘊含科學家嚴謹的治學態度,對真理不懈追求的執著精神。通過化學史的教學,能促進學生思維能力的成長,提高辯證思維能力。
一、運用化學史進行教學能強化課堂教學效果,有利于打造高效課堂。
化學課應該豐富多彩、五顏六色、色彩絢麗,即使沒有化學實驗,也應該借助化學史及一些著名案例活躍課堂氣氛。在化學教學中,由于許多化學物質和現象離學生的日常生活很遠,學生缺乏感官印象,無從聯想,許多物質的性質又必須掌握,于是只能死記硬背,因此除了偶爾的化學實驗能給化學課堂增添色彩之外,化學課顯得機械、呆板,缺乏生氣,學生由最初的興趣盎然逐漸變得興趣索然。教師如果能在課堂上恰當地穿插化學史,如化學原理發現的曲折過程、物質組成的測定實驗、化學家們艱苦卓絕的工作和平易近人的性格、獨特的生活經歷和個性等,就能吸引學生的注意力,在學生意興闌珊,即將神游于課堂之外時將其重新引導到正確的學習軌道上,使學生能夠始終保持注意力集中,從而打造高效課堂。
二、化學史教學能促進學生非智力因素的發展。
教育學告訴我們,學習不僅僅是智力因素的比拼,更重要的是非智力因素,非智力因素在學生的成長過程中起著至關重要的作用。現在的高中生都是“90后”,他們的體力和智力比起父輩有了很大的進步,但是非智力因素的發展卻較為滯后,具體表現為頑強的毅力、耐心和韌勁,經不起打擊,心理非常脆弱,因此迫切需要加強對學生非智力因素的培養。在化學課堂教學中,通過講述、圖片展示、視頻、文字等多種途徑進行化學史教學,能夠再現自然科學發展的坎坷過程,重現化學家艱苦卓絕的工作歷程,用鮮活的事實教育學生:科學的道路從來沒有坦途,只有不畏艱險、勇于登攀的人才能到達科學的頂峰。用生活實例對學生進行思想教育,避免了單純說教的空洞。例如我在講“元素周期表”這一節時,讓學生記住7個主族的元素不是一件容易的事,如何給學生介紹這些陌生又拗口的元素呢?我事先查了很多資料,找到一些典型元素的發現者和發現過程,并將其展示給學生,在學習第ⅥA族元素釙時我做了重點介紹,它是居里夫人發現的,并且以她的祖國波蘭的前兩個字母命名。學生都知道居里夫人發現了鐳,不知道她還發現了釙,因此注意力一下就集中起來。我又給學生講解了釙的發現過程:由于釙元素含量極低,大約三十噸瀝青中才有1克,想提煉出純凈的釙,難度可想而知,居里夫人和她的丈夫在一個非常簡陋的工棚中,在沒有任何助手、沒有任何機械助力的情況下,自己動手,花了四年時間,終于提煉出0.6克純凈的釙。由于她杰出的貢獻,她又一次被授予了諾貝爾獎。有一個富商想以100萬法郎收購這0.6克釙,被居里夫人婉言謝絕了,她說:“這不是我個人的,這是全人類的財富。”她將這0.6克釙無償捐獻給了法蘭西博物院。通過居里夫人發現釙事跡的介紹,許多同學深受感動,紛紛表示要以其為榜樣,不怕苦、不怕累,努力學習。
三、化學史教學能促進學生創新思維能力的發展。
人類社會進步離不開科學的發展,科學發展需要不斷打破舊觀念、突破傳統思想的束縛,只有敢于質疑才能有突破和創新,只有創新才能有未來。化學發展史上這樣的經典事例很多,化學的發展史就是一部創新思維的活教材。通過化學史的教學,使學生認識到沒有永恒的真理,要相信自己,要有敢于質疑的勇氣和精神,要有所創新,就一定要反復論證,認真研究,敢于提出新觀點和看法。例如:在法國著名化學家拉瓦錫發現物質燃燒的原理之前,人們一直都信奉燃素學說,認為可以燃燒的物質中都有一種特殊的元素――燃素。拉瓦錫卻不這樣認為,他通過實驗指出,燃燒應該有氧氣參與,物質中并沒有什么燃素。他的觀點一經發表,立刻在當時引起了軒然大波,人們紛紛指責只有25歲的拉瓦錫是神經病、瘋子。在這種情況下,他沒有氣餒,下定決心要將燃燒的秘密弄清楚。他投身化學實驗室,夜以繼日,勤奮工作,做了大量的相關實驗,最終用著名的拉瓦錫實驗證明了自己的觀點。盡管還有一些著名的化學家反對他的說法,如普利斯特,但在鐵一樣的事實面前,拉瓦錫關于物質燃燒本質的理論逐漸被人們接受。通過拉瓦錫的故事告訴學生,在學習中要善于逆向思維,要堅持自己的想法和觀點,不要人云亦云,只有這樣才會有所創新和突破。
在課堂教學中加強化學史的教學不但能夠活躍課堂氣氛,激發學生的學習興趣,打造高效課堂,而且能夠對學生非智力因素的發展起到潛移默化的作用,有助于培養學生頑強的意志品質。通過化學史的教學能使學生建立辯證唯物主義思想,真正做到不唯上,不唯書,只唯實,為學生的可持續發展打下良好的基礎。
化學史論文:論化學史對培養中學生化學素養的作用
摘 要:素質教育是現代教育所提倡的,它更加注重學生的科學素養、道德素質以及個人發展等。就中學化學教學而言,其首要目的是培養學生的化學素養。化學是一種多思想、多學科相互滲透的綜合性學科,這一特性決定了化學史教學在培養中學生化學素養方面的重要作用。本文首先分析了在現代中學生化學教學中引入化學史教學的理論依據,然后從四個方面對其作用進行了分析與闡述。
關鍵詞:中學化學教育;化學素養;化學史
中學化學教學的主要任務在于培養學生的化學學習興趣,增強學生對化學方法和化學理論的認知,促進學生化學素養的提升。相較于其他學科而言,化學學科教學又具有其自身的特殊性,該特殊性的形成與顯現是通過一代又一代的歷史演化過程來聚集和實現的。將中學化學教學與化學史進行融合不僅可以讓學生認識到化學學科發展與深化的意義,還能夠輔助教師在教學中對已知的化學學習方法進行分類與總結,促進化學教學向更加、更加綜合的方向發展。
一、將化學史引入到化學教學中的理論依據
皮亞杰曾經說過:“傳統的認知通常集中在認知的結果方面,而忽視了認知的構建與實現過程,但是這一過程才恰恰是人們認知形成與發展的主要推動力。”讓青少年接受教育本質就是培養學生形成和完善對某一學科、某一學習方法的認知體系構建的過程。具體到中學化學教學中,教育的目的在于讓學生掌握更具適用性和普遍性的化學學習方法并不斷對其進行歸納和擴充,因此,化學教學不僅需要向學生傳授理論知識,還應盡量讓學生了解這些知識的由來、形成與完善,幫助學生更加深刻地理解這些知識,以便于更加靈活地將其應用到實際問題中。如在化學元素周期律的教學中,教師可按照由淺入深的方式先后對元素原子核外的電子排布特性、元素所構成的物質的性質變化等進行分析,然后給出元素周期律的相關教學內容。這些內容較為抽象,若能利用周期律的發現史對學生進行認知擴展,則能夠讓學生理解周期律的作用以及發展歷程,進而掌握其內在的應用本質。
二、化學史對培養學生化學素養的作用
1.化學素養的范疇及其結構
化學素養是指在化學相關知識學習與理解、化學現象認知與闡述過程中所形成的一種內稟特質。這種特質的形成需要長時間的化學教育與實踐,可用于培養人們認知化學、應用化學解決實際問題、在化學學習中發現與總結新規律、新性質的能力。化學素養主要可分為四個方面:化學知識、化學能力與方法、化學意識以及化學品質。培養學生的化學素養是中學生化學教育的主要內容之一。教師在向學生傳授化學知識的同時,應幫助學生形成良好的思維習慣、培養他們的創新意識,探索由學科內向學科外全過程的知識探求轉變。
2.化學史教育對中學生化學素養形成的作用
化學史對于自然發展、科學進步等都有非常積極的推動作用,含有豐富的物質、精神內涵和成果,對于啟迪思維、開發文化教育價值等都具有十分重要的意義。
(1)重視化學史教育可以加快學生掌握化學知識的速度,激發學生的學習熱情,推動教學模式改革,增強學生對化學知識、技能以及方法的理解與應用。相對于枯燥的知識而言,化學史更加具有趣味性和吸引力,既可以用于活躍課堂氛圍,還能夠通過化學研究提高學生化學學習的積極性。特別是某些化學家在某一階段的發現、某些化學理論的建立等,不僅可以拉近教師與學生之間的距離,還能夠增添趣味性,讓學生自主探究學習內容。
(2)重視化學史教育可以培養學生的化學能力及方法,提高學生的觀察力,增強學生的動手能力,鼓勵學生勇于創新,提高學生的化學能力。化學是一門以實驗為基礎的學科,也是培養化學素養的重要環節。若能夠在動手實驗的基礎上對化學現象進行分析、概括和抽象,對中學生的發展具有非常積極的作用。例如:化學理論的形成經歷了尿素、醋酸的合成實現階段,經過漫長的發展,進一步發展到酸堿理論,最終形成更為完善的電子理論,這都與現代教學內容相輔相成,學生在學習化學史的同時即可形成有利于自身發展的化學能力。
(3)重視化學史教育可以增強學生化學意識,幫助學生探索化學研究方法、提高化學思維能力,提升學生應用化學思維分析問題、解決問題的能力,同時形成正確的科學觀、世界觀。在化學教學中,以物質為教學核心向學生教授物質的合成與分解、氧化與還原、動態平衡、可逆反應的化學內容讓學生認識到化學學習的統一性與矛盾性,以積極有效的主觀能動性對化學相關問題進行分析與討論不僅可以使學生的學習更具針對性,還能夠進一步提升學生的哲學修養。
(4)重視化學史教育可以培養學生的化學品質。科學排斥自私自利、目的與動機不純的行為,向學生傳授化學發展史可以將化學家的獻身精神、探索精神、不為外力所屈等精神傳遞給學生,這是學生形成良好科學品質的保障和重要精神支柱。
化學史是化學學科發展歷史的記錄,對揭示和傳遞化學規律的內涵具有極其重要的作用。在初中化學教學中開展化學史教育,不僅可以讓學生在輕松愉悅的氛圍下理解和學習化學規律與化學理論,還能夠幫助學生形成正確的道德觀和方法論。作為化學學科素質教育的重要組成部分,化學史教育對培養學生的化學學科素養具有非常積極的推動作用。
化學史論文:淺談高中化學中化學史教學的實施策略
摘 要:"以史為鑒,可知興衰;以史為器,可啟心智。"研究者和教師花費大量心血,使化學史真正實現其應用價值。教學改革須依據學生的特點不斷調整教學,這需研究者和教師不斷探究。
關鍵詞:高中化學 化學史 教學策略
我國高中化學史教育理論依據
1.建構主義
建構主義的理論及思想來源,論說紛呈。建構主義的介入給教學開辟了教學設計新思路,其根本信條是:學習是一個主動建構知識,而不是被動接受知識的過程;教學是支持學生理解、建構知識,而不是純粹灌輸知識的過程。[1]
2.學習心理學
高中生的抽象思維明顯占優勢,學生可以運用理論假設進行思維。提出問題、分析問題、作出假設、制訂解決問題的方案、實施方案、驗證假設去解決學習中的課題,這正是科學家所采用的普遍研究方法。
3.科學認識論
觀察、推理、假設等是現代科學探究中采用的一些科學步驟,在科學探究的過程中更重要的是用邏輯、想象及基于證據的思維方式來形成或修正科學并捍衛科學結論。我們應該從科學認識論的角度讓學生理解科學及科學的本質。如:問題是怎樣產生的?有何方法解決這些問題?結論是如何得到的?是否存在異議等。
4 科學重演論
學生的學習過程是對事物認識過程的重演,現代的認知發展都是在前人認識的基礎上繼承和發展而來。著名心理學家皮亞杰就曾寫到:學生對知識的建立過程和前人對概念的形成過程有著驚人的相似性。科學史中蘊含著深厚的科學哲學,重演歷史的發展教給學生的不僅是知識,更是方法論。
實施化學史教育教學的策略分析
化學史的教學目的在于提高學生學習化學的興趣,培養學生的科學精神和實踐能力。筆者針對目前教學現狀進行教學策略分析,以期在化學史的教學上有新的突破。[2]
1.利用化學史進行信息素養教育
現實生活中,化學往往被“危險”、“有毒”、“污染環境”、“致癌”等名詞代替,這是對化學極不公平待遇,實際上在化學還未成為一門專門科學之前,這些化學物質就已經存在并影響著人們的生活,只是那時候人們的認識水平有限罷了。
了解化學的發展歷史,學生更能了解化學,認知化學,為學習化學打下良好的心理基礎。如布朗現象、丁達爾效應等能讓學生直觀的感受到化學來源于真實的生活,“阿伏加德羅定律”、“元素周期表”的發現又讓學生能感受到化學的發現高于生活,而“煉鐵高爐尾氣之謎”則讓學生懂得學習化學能解決生活中的問題,給我們的生活帶來益處。化學史的學習能讓學生正確對待化學,能通過自己所學化學知識剖析社會對化學的不良看法,翻開化學的真實頁碼。
2.利用化學史培養和訓練學生的信息處理能力
在科學技術日益發達的今天,了解和知道信息是遠遠不夠的,我們必須有敏銳的思維和的判斷能力尋找有用的。化學史作為歷史遺留的資料,更是寶貴的資源,從中我們可以深切體悟到科學家嚴謹的科學思維和令人驚嘆的頭腦,從而引導我們通往成功的道路。
有人說得好:“在科學方面,拉瓦錫雖然是一個偉大的建筑師,但他在采石場的勞動是很少的;他的材料大都是別人整理而他不勞而獲的,他的技巧就表現在把他們編排和組織起來。”
我們應該學習拉瓦錫的科學精神,他曾為科學事業而獻身的崇高思想值得我們欽佩和學習。
3.利用化學史進行愛國主義和社會責任感教育
美國是世界強國,科學技術處于經驗豐富的地位,然而當他們得知世界上及時例腎臟移植手術被印度人奪走時,全醫學界的人都為此悲痛欲絕,“腎臟移植”手術的成功,受益者將是全球人類,但美國人又為何因為不是及時個成功進行腎臟移植者而痛苦呢?這是一種情懷,一種愛國主義情懷,它來自我們的內心世界,流淌在每一個人濃濃的血液中。
四大發明的歷史源遠流長,震撼世界,胰島素的合成解決了科學界的一道道難題,神舟號飛船的升空讓國人在宇宙增添了一雙明輝的眼睛,同樣讓世人矚目,中國在走一條繁榮昌盛的強國道路,為全國人民的幸福在努力奮斗。
翻開化學史冊,在1765年 至1964年的兩百年里,化學史上未曾留下中國人的足跡,這是否是遺憾呢,中國經濟和科學技術突飛猛進,但中國并未有自己的原始科技資源,這是在有限的資源里與他國爭取自己利益的一大法寶,我們沒有。[3]
中學生是朝氣蓬勃、富于挑戰精神的一代,是祖國未來的棟梁。當他們帶著純潔的思想走進課堂的時候,我們應該教給他們什么呢。科學研究的方法,科學研究的精神我們都讓他們領悟到,同時我們應該讓他們知道科學是無國界的,科學的成果應該惠及全人類。
化學史在中學化學教學中的作用
《普通高中化學課程標準》中關于新課程理念指出:“結合人類探索物質及變化的歷史與化學科學發展的趨勢,引導學生進一步學習化學的基本原理和基本方法,形成科學的世界觀。”以及“在人類文化背景下構建高中化學課程體系,充分體現化學課程的人文內涵,發揮化學課程對培養學生人文精神的積極作用。”縱觀初高中所有的化學教材,我們可以發現各種化學教材結合不同的化學知識內容,有目的地引入了很多相關的化學史料。如何在化學教學中巧妙地利用相應的化學史,以更好地培養出具有創新思維、有創造能力的發展的學生呢?本人結合教學實踐,談談個人的看法。
一、利用化學史激發學生的學習興趣。
古代教育家孔夫子說:“知之者不如好之者,好知者不如樂之者”,只有對知識發生興趣,才能孜孜以求,自覺探索。在化學教學中,利用化學史來激發學生學習化學的興趣就是一種行之有效的方法。如我在講高中選修教材原電池這節課時,是這樣引入的:“同學們請注意,動物電來了。”引入故事:1780年,意大利解剖學和醫學教授伽伐尼在一次解剖青蛙中,獲得了一個偶然的發現:當時,他的妻子遵照醫囑,需要食用青蛙腿做菜肴,他將剝去皮的青蛙放在實驗桌上的金屬板上,金屬板在起電機(這是當時大多數實驗室都有的時髦裝置)的旁邊,他的妻子在取一把解剖刀時偶然觸及了青蛙的腿神經,這時起電機剛好打出一個火花,同時,青蛙的腿猛烈地抽搐了一下。妻子驚訝的叫聲引起了伽伐尼的注意,他立即抓住這一現象重復這個實驗,還發現了用金屬接觸青蛙神經才有電火花,以后他又用各種不同的物體做實驗,但是當用玻璃、橡膠、松香、石頭和干木頭等代替金屬導體時,就不發生上述現象。針對這些現象,伽伐尼猜想,在動物體內存在著某種電,如果使神經和肌肉同兩種不同的金屬相接觸,再使這兩種金屬相連接,這種電就會被激發出來,所以這很可能是從神經傳到肌肉的特殊的“電流質”引起的“動物電”。消息傳到意大利帕維亞大學,當時伏打教授也贊成伽伐尼的觀點,稱贊這是“在物理學和化學史上足以稱得上劃時代的偉大發現之一。”伏打決心重新研究這個現象。他想,如果用兩種不同的金屬,再加上動物體內的某種什么東西,就可以產生電流,那么這種東西是什么呢?通過分析,他終于想到這種物質可能是食鹽溶液,因為食鹽溶液廣泛地存在于生物體內。伏打著手用食鹽水和金屬制作電池。為了縮小體積和增強效果,他用銅和鋅做成了許多小圓片,然后按銅片、吸水紙、鋅片、銅片、吸水紙、鋅片、……的順序疊成一摞,其中每張吸水紙都飽含食鹽水,,用一根電線接在最下面的銅片上成為正極,一根電線接在最下面的鋅片上成為負極,于是世界上及時個電池便誕生了。
通過原電池發現史的故事,即吸引了學生的注意力,調動了學生的情緒,還在這良好的課堂氣氛中使學生認識到要構成原電池,不僅要有兩種不同材料的金屬做電極,而且還要有電解質溶液等條件,從中不僅學習到原電池的科學理論方面的知識,還讓學生真真切切的感受到化學來源于生活,體會到學習化學的意義及重要性。
二、利用化學史,培養學生科學探究的意識
九年級化學及時章第三節《怎樣學習和研究化學》教材強調,學習和研究化學要進行科學探究。如何進行科學探究呢?科學探究始于提出問題,發現問題。縱觀科學史,每一次重大發現幾乎都是從質疑開始的。愛因斯坦曾說過,“我并沒有什么特殊的才能,我只不過喜歡尋根問底地追究問題罷了。”化學教學實踐也表明,在教學過程中只有想方設法增強學生的問題意識,調動學生提出問題的積極性,方可讓學生變被動接受“靜態”的化學結論為主動探索,研究“動態”的化學過程,從而真正成為學習的主人,成為知識的探索者和發現者。因此,講這節內容時,我是這樣引入的:每當夜晚,城市處處閃耀著五光十色的霓虹之光,車站、碼頭、機場那炫目的紅色指示燈,忠實地為夜航的飛機和車船站崗導航。當你看到這一切時,你是否會想到那在盡責地為人類服務的物質是怎樣被發現的嗎?那是在1892年,英國科學家瑞利多次實驗測定氮氣密度時發現,從空氣中得到的氮氣每升重1.2572克,從氮氣的氧化物中得到的氮氣每升重1.2506克,兩者在第三位小數上存在差異,相差0.0066克,相當一個跳蚤的質量。瑞利沒有忽略這一差異,他既沒有輕信某些化學家的關于存在“輕氮”和“重氮”的假設,更不認為是實驗本身的“誤差”而加以“修正”,而是對“為什么用不同方法制備出來的氮氣的密度會有差別?”這一問題抓住不放,制定周密的研究計劃不斷地進行研究實驗,終于發現了一種稀有的氣體元素氬,從而發現了其它的稀有氣體元素。當時人們普遍認為對空氣的研究早已詳盡無遺,但卻萬萬沒有想到在大家自以為最熟悉的空氣中竟隱藏著這么多在漆黑夜晚能為人類導航的一整族的未知元素組成的物質。
通過科學家瑞利發現稀有氣體元素的故事,讓學生切實地感受到這過程就是從提出問題開始,然后作出與問題相關的猜測,再制定出解決問題的思路與方案,進行化學實驗,通過分析、歸納、推理和論證,得出結論:空氣中存在一大族沒被發現的稀有氣體元素。學生不但從中認識了科學探究的基本過程,還感受到不迷信和傳統、勇于探索是走向成功的必經之路,激發學生敢于置疑,敢于否定,敢于創新的勇氣。更有利于幫助剛剛進入化學這門新學科學習的學生形成樂于探究的意識。
三、利用化學史,幫助學生端正學習動機、強化學習意志
中學生由于心理上有情感不穩定、意志力較差的弱點,如果學生的學習興趣只停留在對化學知識好奇的興趣上,隨著知識層次的加深,一旦遇到抽象、理論性較強的知識,他們的興趣就會銳減,所以還必須將學生的心理狀態引向更深層次:端正其學習動機,強化其學習意志,有了正確的動機才能產生學習的動力和意志。學生的動機和意志力不是教師所能強加給的,它需要在長期的教學過程中加以引導潛移默化的形成。巧妙利用化學教材中的化學史,也是端正學習動機、培養學生意志力的一條有效途徑。例如,我在講授九年級教材“常見酸、堿、鹽的應用”時,引入侯德榜先生的故事:侯德榜先生少年時期刻苦學習,學有所成后他卻毅然放棄國外優越的工作環境,懷著為振興祖國民族工業的決心和信心回國,通過自己的刻苦鉆研,最終發明了“侯氏制堿法”,打破了英國一家公司制堿業的壟斷,贏得了國際化工屆的高度評價。侯德榜的故事,讓學生感悟到明確的目標是侯德榜取得成功的動力。
化學史既是一部記載化學發展的歷史,也是一部動人的歷史畫卷,每一頁都有著豐富的內涵。著名心理學家贊可夫說:“教學法一旦觸及學生的情緒和意志領域,觸及學生的精神需要,這種教學法就能發揮高度、有效的作用”。化學家的故事非常多,在教學中教師要善于在適當的內容中融入化學家們的經典故事,充分挖掘其有用成分,為提高學生的整體素質服務。這對培養具有創新思維,有創造能力的發展的學生能起到不可估量的作用。