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浅谈化学史教育

时间:2024-06-03

柯国贤

摘 要:化学史在中学教材中常以科学视野的形式出现,是化学教材的组成部分,对活跃课堂气氛、开拓视野、满足学生的好奇心、培养科学精神、激励学生学习化学具有重要作用。

关键词:化学史教育;激励;借鉴

中学化学教学中经常会涉及化学史教育,通常以“科学视野”的形式出现,但在教材中地位“低下”,好像可有可无,处于尴尬位置,以至于许多教师忽略了它的存在,没有认识到化学史教育的作用。

一、化学史教育的必要性

“化学给人以知识,而化学史给人以智慧”。在教学中既要传授系统的化学知识和技能,又需要培养科学的思维和方法,还要有坚韧不拔的奋斗精神。当今的素质教育要求,通过引入化学史实现科学教育与人文教育的融合,使化学教学不局限于课本知识(人类智慧的结晶),还可以追溯人类对真理认识的曲折历程,揭示化学家在科学发现过程中的科学思维和方法,使学生受到多方面的教育,培育学生独立学习的能力和创新精神。或许我们都有这样的疑惑:为什么有四大发明(其中多项与化学有关)的中国没有诞生近代的化学?答案或许就在化学史教育中,我们可从他人身上找到答案和启发。

二、化学史教育不能照本宣科,草草了事

化学史在教材中只是简单的介绍,缺乏故事情节。如果在教学中充分重视化学史教育,认真备课,适度展开,将化学史讲述得有血有肉,反过来对重点内容进行了有益的补充,对激励学生学习化学将有很大的作用。

范霍夫,荷兰化学家,上中学时非常爱好化学,经常积攒起父母给的零花钱购买一些实验品和仪器,进行家庭小实验。20岁到德国波恩大学深造,在名师凯库勒教授的指导下,钻研着有机化学结构理论的最新课题。1874年,发表了《空间化学结构》,提出了一种新观点,他认为建立在平面结构基础上的化合物的结构并不能反映二氯甲烷的真实结构。他提出在甲烷中,碳的四个价键指向四面体的顶点,碳原子位于四面体的中心,氢原子位于四个顶点上,合理解释了二氯甲烷分子不存在异构体。

范霍夫的假说被许多实验事实所证实,他的四面体学说还解释了一些当时弄不清的异构现象。与此同时,法国化学家勒贝尔也持有相同的观点,他们二人共同奠定了有机化合物三维空间结构学说的基础,这就是范霍夫—勒贝尔碳价四面体学说。他也成了第一位获得诺贝尔奖的化学家。

化学史教育对学生有很大的吸引力,同时培养了学生敢于质疑,勇于创新的精神。

三、化学史教育使学生将化学的发展与社会的发展结合起来,与哲学、物理、生物等学科结合起来

火是人类控制和掌握的第一个化学变化,火可以照明、御寒、烧烤食物、抵御猛兽。熟食对人类智力有着巨大的促进作用,还可减少疾病延年益寿。因此,可以说化学是人类从火的认识与利用开始的。

陶器的出现是人类跨入新石器时代的重要标志,是人类用火之后又一项伟大成就。冶金技术的掌握,人类迈进了铁器时代,生产力又发展到了一个新水平。纵观人类社会的发展过程,就是一部曲折的化学史。在教学深化这个方面的内容,使学生意识到化学的发展与社会是相互促进的关系,同时也使学生意识到化学与其他学科的关系越来越紧密。

1799年,伏特电池问世,人们立即用它进行化学研究。英国戴维利用电解质,将不易分解的苛性碱和氢氧化钾进行电解,從而制得Na、K,对CaO、BaO、SrO的分解,得到了Ca、Ba、Sr。化学史不仅说明了K、Ca、Na等金属的活泼性非常强,同时还解释了采用“电解质”法冶炼这些金属的原理,这些内容都可以在“碱金属”或“金属的冶炼”部分讲述。

物理学的发展为化学提供了精密仪器,如光谱仪、质谱仪、电子显微镜、核磁共振等,与计算机组成了庞大的综合控制系统,有的光谱仪每分钟可分析15种元素。物理方法具有微量、快速、准确、信息量大等优点。

四、化学史教育使学生对理论与实践的关系有了进一步的认识,掌握科学探究的方法与规律

中学教材中最典型的两个例子是:道尔顿提出的原子学说和门捷列夫的元素周期规律。原子学说促进人们对物质结构的认识前进了一大步,开创了化学全面、系统发展的新局面。化学发展又完善了原子说,原子不是不可再分的,它又由更小的微粒构成。

门捷列夫通过长期的科学实践,依相对原子质量作为元素的最基本性质,把元素按相对原子质量的顺序排列起来,其性质呈周期性变化。元素周期律的发现,使化学从个别元素的零星地罗列,发展到揭示化学元素之间存在的自然关系,把所有化学元素纳入一个完整体系,使化学进入了系统的阶段。门捷列夫在元素周期表中留下一些未知元素的空位,并预言了元素的性质。这些预言以后被惊人地兑现,充分说明了理论对实践的指导作用。但是,随着相对原子质量的测定技术的日趋精密,周期表中出现了矛盾,矛盾的解决有待于深入原子的内部结构上去寻求。现在通用的短周期表和长周期表是以原子结构为基础的产物,说明实践的发展又促进理论的进一步完善。这些科学史教育,不仅有助于学生对知识的学习,而且给孩子以强烈的震撼,影响学生的思维方式和情感态度。

化学教学中常涉及许多化学史,如波义耳的酸碱指示剂的发明、波尔多液的发现、苯分子结构的确立等,这些短小精悍、妙趣横生的化学史,对活跃课堂气氛、激发学生的兴趣等方面发挥着重要作用。化学史教育是调味品,是维生素,是化学教学不可或缺的有益补充。

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