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高中化学课堂中通过化学史创设教学情境的研究 徐创新杨健摘要：文章从提高学生学习化学的兴趣、增进学生对化学知识的理解、提高学生对化学学科的认识、增进学生对科学本质的理解等方面对化学史在高中化学教学中的价值进行了探讨，并从化学教学实践出发，提出了实现化学史教学价值的途径。关键词：化学史；教学情境；化学兴趣；知识理解；科学本质：1008-0546（2014）05-0037-03 ：G632.41 ：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.05.013科学史是化学学科形成、发展及其演变规律的反映。科学史所蕴含的教学价值已为广大化学教育及教学工作者所认可，在化学教学中，很多教师也会有意识地介绍些科学史。那么，在高中化学教学中，科学史的应用可以从哪些方面彰显其价值呢？实现这些价值的途径有哪些呢？本文就这两个问题进行一些探讨，供化学教学工作者参考。一、运用科学史提高学生化学学习的兴趣高中化学相对初中所涉及的化学知识而言，其系统性、理论性更强，所涉及范围更广。因此，有些学生一进入高中学习，就感觉化学是一块难啃的“硬骨头”，直接导致他们学习兴趣不高，两极分化明显。在化学课堂上介绍点科学史，可以很好地提高学生的学习兴趣，因为大部分学生对“过去的事儿”有一种天然的兴趣。在实际教学中，我们可以通过以下两条途径来引入科学史知识。1. 介绍科学家生平及研究成果化学学科发展的历史，就是由化学家们所导演的一部历史。化学学科从建立到发展，直至成为一门相对成熟完善的科学，到处都闪现着科学家们的身影。因此，在化学课程中，有关科学家的故事随处可见，只要教师愿意挖掘和利用，教师在课堂中可以根据教学情况、学生状态随时介绍科学家生平或者他们的研究成果，这种形式花费时间虽然不多，但往往可以起到事半功倍的效果。科学家生平及研究成果的介绍一般可以采用两种形式：一种是以科学家为中心，集中介绍某位科学家的生平及其研究成果，这样可以比较全面地了解这位科学家。如，波义耳、拉瓦锡、道尔顿、贝采尼乌斯、李比希等，这些科学家对化学的发展起到了非常重要的作用，教师有责任让学生了解这些科学家，以增进学生对化学学习的兴趣。另一种形式是以某知识点为线索，通过介绍与某知识点的发现相关科学家的生平与研究成果，学生可以了解到不同科学家对同一知识有不同的观点甚至争论，通过了解科学的内部运行机制，以调动学生的学习积极性。2. 介绍科学史图片在吴守玉、高兴华等科学史专家编写的科学史图册中，我国科学史界老前辈袁翰青教授作序说：“图片是教学与化学史研究的重要工具之一。对于化学史来说，历史上有关的图片所起的直观辅助作用更为重要。通过具体形象的画面，它使读者能了解化学发展历史的概况，在教学中有利于增强学生的感性认识，激发学习的兴趣，培养他们科学的思维方法和钻研精神。”从这段话可以看出，介绍科学史图片可以提高学生学习化学的兴趣。在现行苏教版教材化学1和化学2中，由于篇幅限制，所选取科学史图片数量极为有限，仅包含六幅图片，而且只涉及人物头像和结构模型两种类型。吴守玉、高兴华等编写的科学史图册包含了344张国内外科学史图片，涉及类型广泛，包含了人物头像、实物、实验室场景、科学家工作或生活图片、实验仪器、科学家手稿或日记等等。在实际教学中，从中选择一些与教学相切合的图片给学生介绍，可以很好地提高他们学习的积极性。例如，我在讲钠的工业制备的时候，总会提及钠的第一个获得者戴维的弟弟曾记述的一段话“（戴维）看到从钾碱的外壳里面，爆出的小钾珠同空气一经接触立即着火时，抑制不住自己的高兴，在屋里狂喜地跳起来，经过若干时间以后，他才能安静下来继续做实验”，通过这种科学史日记的介绍，我们仿佛也进入到科学家当时的实验场景中，与科学家共同体验科学所带来的那种无以言表的精神享受。又如，在学习元素周期律时，我会把门捷列夫的元素周期表亲笔稿（1869年2月17日）图片展示出来，让学生仔细观察图片，由学生自己去发现科学家的伟大之处以及还存在的不足，让学生自己体验科学发现的历程，提高学习的兴趣。二、运用科学史增进学生对化学知识的理解教材上的知识点往往以静态的形式出现，虽然有些教材在设计上也会通过探究的形式让师生共同去探寻结论，但由于教学观念和时间等因素的限制，教师往往会将探究过程简化甚至直接将结论呈现出来，然后通过做题来加以理解。这种方式操作虽然简单，但效果不尽人意。在教学实践中，我们运用科学史，通过还原历史上的争论以及揭示知识的历史发展这两种方式进行知识教学，取得了较好的效果。1. 还原历史上的科学争论科学争论（或科学争议），指的是科学家们在进行科学研究过程中，由于各种主观或客观原因形成不同立场，从而引起的一种公开持久的讨论。因此，在科学争论中，总包含着两派观点，其中有相对正确的理论，也有错误的理论。科学史教学一般只是讲述那些正确的理论的发展过程，而对那些被证实为错误的理论往往视而不见。实际上，在教学实践中，适当地引入一些争论，可以增进学生对化学知识的理解。如“电离”概念的教学，教材中给出的概念为“电解质溶于水或者受热熔化时离解成自由移动离子的过程”，虽然概念中已经明确指出电解质离解成自由移动的离子的条件为溶于水或受热熔化，但仍有不少学生认为电解质要离解为自由移动的离子是需要通电的，而且学生之前一般都了解过电解质溶液导电性实验，更是加深了学生的这种错误观念。而如果在教学中引入科学史上有关“电离概念”的科学争论，会起到比较好的教学效果，增进学生对概念的理解。1834年，英国化学家、物理学家法拉第发表了关于电的实验研究的论说，明确提出在电解时，电解质组分需要电流才能使它们在溶液中离解。这个观点得到了当时化学家一致认可。可在1884-1887年间，瑞典化学家阿仑尼乌斯连续发表论说，提出酸、碱、盐溶于水时会自动离解为离子。这直接就否认了电解质离解过程中电流的作用。这种观点遭到了当时化学界的强烈反对，他的老师克莱夫教授也提出了质疑，创建化学元素周期表的门捷列夫甚至说“电离学说不过是一种奇谈怪论，不值一提”。但阿仑尼乌斯的电离学说最终被科学实践所证实，他也因此获得了1903年诺贝尔化学奖。通过这种科学争论的介绍，学生对“电离”概念获得了比较深的理解。 2. 揭示化学知识的历史形成与发展化学教材上那些以“静态”形式呈现的科学知识，都有其产生的历史背景和历史过程。在它们产生过程中，包含着极其丰富的内容，既有它们产生的曲折经过，也有正确与错误的矛盾斗争，更有科学家的思想光辉闪烁其中。这些是“动态”的。在化学教学过程中，如果将“动”与“静”密切结合，学生所获得的知识便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有来龙去脉、有变化发展的生动的东西，这有助于学生深刻地理解和牢固地记忆。如，氧化还原概念、“氯气”名称的由来、溴的发现、氨的合成、苯的组成与结构等等，都可以运用科学史的形式来促进学生对知识的理解。表1以苯的组成与结构为例，通过科学史教学，以促进学生对苯的存在、组成与结构的理解。三、运用科学史反思教学增进学生对化学学科的理解，体验科学本质普通高中化学课程标准（实验）在课程性质中明确提出：高中化学课程应有利于学生体验科学探究的过程，学习科学探究的基本方法，加深对科学本质的认识。我国学者梁永平教授等人认为当代科学本质观包括以下几个方面：科学知识是暂定性的；科学知识是以实验为基础的；科学知识是负载理论的；科学知识部分依赖于想象和创造；科学知识是植根于社会和文化背景中的；观察和推理之间是有区别的；科学理论和科学定律也是有区别的。国内外众多有关科学本质的研究表明：教师在教学中运用科学史并对相关科学史实通过问题形式进行反思（即科学史反思教学），这种教学方式能有效地增进学生对科学本质的认识。在实际教学中，我们可以运用分散式科学史反思教学和专题式科学史反思教学两种方式来提高学生对化学学科的理解，体验科学本质。1. 分散式科学史反思教学分散式科学史反思教学是指课堂教学中，结合化学基础知识，适当、灵活地穿插引进相关科学史实，并对关键科学史实通过问题的形式让学生进行讨论反思，以促进学生对科学本质的理解。这种形式适合于将内容短小精练的科学史料融入到课堂教学中，花费时间不长，但在课堂中运用灵活、方便，可以经常性地进行科学本质观的教学。表2中列举了几个运用分散式科学史反思教学促进学生理解科学本质的例子。2. 专题式科学史反思教学专题式科学史反思教学是指以专题的形式介绍科学史，通过多个问题的设计引起学生对科学史实的反思。这种形式要求科学史实在内容上较为完整、系统，通过专题的形式介绍，可以较全面地让学生了解科学本质相关内容。这样的史料包括对化学家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介绍和评价、化学定律和理论的发现与发展等。如，酸碱理论的演变、氧化学说的提出、元素周期律的发现、原子结构理论的建立等都可采用这种教学形式。表3以“原子结构理论”为例来说明专题式科学史反思教学对学生科学本质观的促进作用。参考文献1 吴守玉，高兴华等. 科学史图册M. 北京：高等教育出版社，19932 史红霞，梁永平. 科学史教学中科学本质观培养研究J. 化学教育，2008，（5）3 徐创新，邓小丽. 试论“中学生理解科学探究评价指标体系的构建J. 化学教育，2009，（1）4 化学思想组编写组. 化学思想史M. 长沙：湖南教育出版社，19855 凌永乐编著. 化学概念与理论的发现M. 北京：科学教育出版社，20016 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学1M. 南京：江苏教育出版社，20077 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学2M. 南京：江苏教育出版社，2007 2. 揭示化学知识的历史形成与发展化学教材上那些以“静态”形式呈现的科学知识，都有其产生的历史背景和历史过程。在它们产生过程中，包含着极其丰富的内容，既有它们产生的曲折经过，也有正确与错误的矛盾斗争，更有科学家的思想光辉闪烁其中。这些是“动态”的。在化学教学过程中，如果将“动”与“静”密切结合，学生所获得的知识便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有来龙去脉、有变化发展的生动的东西，这有助于学生深刻地理解和牢固地记忆。如，氧化还原概念、“氯气”名称的由来、溴的发现、氨的合成、苯的组成与结构等等，都可以运用科学史的形式来促进学生对知识的理解。表1以苯的组成与结构为例，通过科学史教学，以促进学生对苯的存在、组成与结构的理解。三、运用科学史反思教学增进学生对化学学科的理解，体验科学本质普通高中化学课程标准（实验）在课程性质中明确提出：高中化学课程应有利于学生体验科学探究的过程，学习科学探究的基本方法，加深对科学本质的认识。我国学者梁永平教授等人认为当代科学本质观包括以下几个方面：科学知识是暂定性的；科学知识是以实验为基础的；科学知识是负载理论的；科学知识部分依赖于想象和创造；科学知识是植根于社会和文化背景中的；观察和推理之间是有区别的；科学理论和科学定律也是有区别的。国内外众多有关科学本质的研究表明：教师在教学中运用科学史并对相关科学史实通过问题形式进行反思（即科学史反思教学），这种教学方式能有效地增进学生对科学本质的认识。在实际教学中，我们可以运用分散式科学史反思教学和专题式科学史反思教学两种方式来提高学生对化学学科的理解，体验科学本质。1. 分散式科学史反思教学分散式科学史反思教学是指课堂教学中，结合化学基础知识，适当、灵活地穿插引进相关科学史实，并对关键科学史实通过问题的形式让学生进行讨论反思，以促进学生对科学本质的理解。这种形式适合于将内容短小精练的科学史料融入到课堂教学中，花费时间不长，但在课堂中运用灵活、方便，可以经常性地进行科学本质观的教学。表2中列举了几个运用分散式科学史反思教学促进学生理解科学本质的例子。2. 专题式科学史反思教学专题式科学史反思教学是指以专题的形式介绍科学史，通过多个问题的设计引起学生对科学史实的反思。这种形式要求科学史实在内容上较为完整、系统，通过专题的形式介绍，可以较全面地让学生了解科学本质相关内容。这样的史料包括对化学家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介绍和评价、化学定律和理论的发现与发展等。如，酸碱理论的演变、氧化学说的提出、元素周期律的发现、原子结构理论的建立等都可采用这种教学形式。表3以“原子结构理论”为例来说明专题式科学史反思教学对学生科学本质观的促进作用。参考文献1 吴守玉，高兴华等. 科学史图册M. 北京：高等教育出版社，19932 史红霞，梁永平. 科学史教学中科学本质观培养研究J. 化学教育，2008，（5）3 徐创新，邓小丽. 试论“中学生理解科学探究评价指标体系的构建J. 化学教育，2009，（1）4 化学思想组编写组. 化学思想史M. 长沙：湖南教育出版社，19855 凌永乐编著. 化学概念与理论的发现M. 北京：科学教育出版社，20016 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学1M. 南京：江苏教育出版社，20077 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学2M. 南京：江苏教育出版社，2007 2. 揭示化学知识的历史形成与发展化学教材上那些以“静态”形式呈现的科学知识，都有其产生的历史背景和历史过程。在它们产生过程中，包含着极其丰富的内容，既有它们产生的曲折经过，也有正确与错误的矛盾斗争，更有科学家的思想光辉闪烁其中。这些是“动态”的。在化学教学过程中，如果将“动”与“静”密切结合，学生所获得的知识便不是孤立的、死板的、僵硬的和干巴巴的，而是有来龙去脉、有变化发展的生动的东西，这有助于学生深刻地理解和牢固地记忆。如，氧化还原概念、“氯气”名称的由来、溴的发现、氨的合成、苯的组成与结构等等，都可以运用科学史的形式来促进学生对知识的理解。表1以苯的组成与结构为例，通过科学史教学，以促进学生对苯的存在、组成与结构的理解。三、运用科学史反思教学增进学生对化学学科的理解，体验科学本质普通高中化学课程标准（实验）在课程性质中明确提出：高中化学课程应有利于学生体验科学探究的过程，学习科学探究的基本方法，加深对科学本质的认识。我国学者梁永平教授等人认为当代科学本质观包括以下几个方面：科学知识是暂定性的；科学知识是以实验为基础的；科学知识是负载理论的；科学知识部分依赖于想象和创造；科学知识是植根于社会和文化背景中的；观察和推理之间是有区别的；科学理论和科学定律也是有区别的。国内外众多有关科学本质的研究表明：教师在教学中运用科学史并对相关科学史实通过问题形式进行反思（即科学史反思教学），这种教学方式能有效地增进学生对科学本质的认识。在实际教学中，我们可以运用分散式科学史反思教学和专题式科学史反思教学两种方式来提高学生对化学学科的理解，体验科学本质。1. 分散式科学史反思教学分散式科学史反思教学是指课堂教学中，结合化学基础知识，适当、灵活地穿插引进相关科学史实，并对关键科学史实通过问题的形式让学生进行讨论反思，以促进学生对科学本质的理解。这种形式适合于将内容短小精练的科学史料融入到课堂教学中，花费时间不长，但在课堂中运用灵活、方便，可以经常性地进行科学本质观的教学。表2中列举了几个运用分散式科学史反思教学促进学生理解科学本质的例子。2. 专题式科学史反思教学专题式科学史反思教学是指以专题的形式介绍科学史，通过多个问题的设计引起学生对科学史实的反思。这种形式要求科学史实在内容上较为完整、系统，通过专题的形式介绍，可以较全面地让学生了解科学本质相关内容。这样的史料包括对化学家 （包括生平、研究、做人、做事）全面的介绍和评价、化学定律和理论的发现与发展等。如，酸碱理论的演变、氧化学说的提出、元素周期律的发现、原子结构理论的建立等都可采用这种教学形式。表3以“原子结构理论”为例来说明专题式科学史反思教学对学生科学本质观的促进作用。参考文献1 吴守玉，高兴华等. 科学史图册M. 北京：高等教育出版社，19932 史红霞，梁永平. 科学史教学中科学本质观培养研究J. 化学教育，2008，（5）3 徐创新，邓小丽. 试论“中学生理解科学探究评价指标体系的构建J. 化学教育，2009，（1）4 化学思想组编写组. 化学思想史M. 长沙：湖南教育出版社，19855 凌永乐编著. 化学概念与理论的发现M. 北京：科学教育出版社，20016 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学1M. 南京：江苏教育出版社，20077 王祖浩主编. 普通高中课程标准实验教科书化学2M. 南京：江苏教育出版社，2007 -全文完-