化学史融入化学教学中的案例研究

化学史融入化学教学中的案例研究

摘要：化学教学不仅仅是灌输知识，而是要在传授知识的同时，能够激发学生的学习兴趣和培

养他们的学习热情，基于此情况，在中学化学课堂教学中融入化学史教育具有极为重要的作用，化学史的教育对于培养学生的各方面的素质有着重要的作用，如培养学生的科学态度、科学精

神和审美意识等。但如何将化学史真正融入化学课堂教学是研究的重点。通过科学足迹模式教

学案例进行研究，全面的了解科学足迹模式，包括其含义、适用范围和教学目的，通过研究案

例，体现出课堂教学中融入化学史教学的作用和效果。除了课堂教学这一主要常规的途径外，

还可以运用非课堂教学体系进行化学史教育：课外活动形式、研究性的学习模式和校园文化形

式。最后做了总结。

关键词：化学史；课堂教学；科学足迹

History of chemistry into the case studies in chemistry teaching

Abstract: Chemistry teaching is not only impart knowledge but to impart knowledge at the same time, can stimulate students' interest and develop their passion for learning into thehistory of chemistry education in high school chemistry classroom instruction based onthis case, an extremely important role chemical history of education to train students in all aspects of quality plays an important role, such as the cultivation of students' scientificattitude and scientific spirit and aesthetic sense.But how to really integrate into the history of chemistry to the chemistry classroom teaching is the focus of the study .Scientific footprint mode teaching case studies, a comprehensive understanding of the scientific footprint model, including its meaning and scope of application and teaching purposes, through a case study, reflecting the role and effectiveness into the history of chemistry teaching in the classroom teaching.In addition to classroom teaching conventional way, you can also use the system of non-classroom teaching the history of chemistry education: the form of extra-curricular activities, study of the learning mode and form of campus culture. Finally do a summary.

Keyword:History of Chemistry ，Classroom teaching ，Scientific footprint

1.化学史教育的作用与现状趋势

1.1作用

化学家傅鹰教授曾说过:“化学可以给人以知识，化学史可以给人以智慧。”[1]现今，化学教学不仅仅是灌输知识，而是要在传授知识的同时，能够激发学生的学习兴趣和培养他们的学习热情，基于此情况，在中学化学课堂教学中融入化学史教育具有极为重要的作用，化学史的教育对于的科学培养学生的各方面的素质有着重要的作用，如培养学生的科学态度、科学精神和审美意识等。

1.2现状趋势

通过查阅有关化学史的资料，了解到关于化学史教育的意义研究的论述很多，但是通过实际的课堂教学发现，关于化学史的实际应用在课堂教学中体现的并不是很多。

上世纪50年代，在我国，化学课堂比较注重化学史的教育，在各类化学教学大纲中，都确切的要求化学史的教育教学。在改革开放以来，在化学教学课堂上引入化学史的教育再次受到教学工作者的关注及重视，尤其是新课改后，化学课本及教材中注意了化学史的教育，而且在各类参考资料和教科书中也都会穿插了一些相关的化学史料[2]。

随着社会的发展，课堂教学中融入化学史教育成为一种发展趋势，我们应该对此高度重视。

2.化学史教育对培养学生的科学素养有着重要的意义和价值

2.1化学史教育的内容分析

要确定中学化学教学的内容就要根据中学化学的培养目标和化学课程设置的目的，此外，还有学生的年龄特征和认知的规律以及学习的水平。化学教育内容很广，不仅包括化学知识的传授，而且还包括教学技能的传授，此外还包括科学的方法和科学的思维训练。培养科学的精神和科学价值观也同样包含其中[3]。因此在高中的化学课堂将化学史的内容引入，一定要能够有效的促进学生们科学态度和科学精神的不断发展。

化学史的知识内容也非常广泛，不仅具有鲜明的科学性而且还具有趣味性和发展性。2.2意义和价值

2.2.1便于激发学习兴趣

结合中学化学史进行课堂教学，利用一些轶闻趣事，能够激发同学们对化学学习的积极性。比如在学习必修1气体摩尔体积时，先向学生们讲述分子概念是阿伏加德罗(A.Avogdarro)提出的，他对科学的发展所做的贡献是不可估量的。出生在律师世家的阿伏加德罗，对于自然科学却有着非常浓厚的兴趣，竟放弃了祖业，放弃了他已获得的法学的博士，24岁的他便开始了自然科学的研究。11年后提出了对化学科学的发展起着巨大的推动作用的分子的概念。根本动力就是源自于他对自然科学的兴趣[4]。

还有提出了“化学—人类进步的关键”著名化学家的西博也认为，他是在他的高中化学老师的引领下走上科学研究的道路的。高中化学老师的热情使一个由对化学不曾感到兴趣到成为一名十足的化学迷，甚至成为一名化学家，为此倾注了毕生的精力[5]。在课堂教学过程中我们不是要求每个学生将来都能成为化学家，而是希望每个学生能成为一名有着较高的科学素养水平的公民。

2.2.2培养科学意识

在人与自然相互依存的关系中，人类在不断的认识自然和改造自然，同时使得化学学科和其他学科一起取得自身的进步和社会的发展。融入化学史教育方便学生了解掌握人与社会的关系和人与自然的关系[6]。教学中讲授化学史，能够重体现出化学的社会化的教学功能，培养学生形成科学意识。

在课堂教学中培养学生科学学习和实践活动是一种合作活动的意识，还是一种长期累积的过程，同时还受到多方面的影响和制约，比如文化、社会、技术、经济及道德伦理等等。让学生意识到科学的应用对个人及其环境发展具有利弊的双重性影响;让学生意识到科学概念是在不断发展变化的，它们常常因为受到各种条件和因素的制约而成为相对真理。

在课堂教学中选择化学史素材时即要让学生感受到化学的魅力所在，又要让学生对化学产生不太成熟的感觉。化学艺术性主要表现在前人研究的前沿科研的伟大贡献的成果上。17世纪英国化学家R.波义耳提出了元素的概念。18世纪法国化学家拉瓦锡用天平做实验开展了化学变化规律的探究，从而发现了定组成定律、质量守恒定律和当量定律。门捷列夫于1869年发表了第一张元素周期表和论文《元素属性和原子量的关系》。化学学科的魅力主要体现在化学学科的前沿研究的辉煌成果上，比如创建了“飞秒化学”、宇宙化学，并向工程学和生命科学进军。近些年来，化学学科因为受到对人类社会造成的负面影响的误解和牵连，甚至被冠上了有毒有害、危险和污染的名字。学生会因此感到化学不成熟，进而产生神圣的使命感[7]，培养学生的科学意识。

2.2.3促进学生的科学精神和科学态度的培养

在特定的教学情景下，教师引领学生发现问题和研究问题，让学生对新事物能够保持一种兴奋感，将所学的化学知识当做珍贵的礼物来接受它，这样既使化学课堂教学不仅仅局限于科学知识的本身，还可以追溯它的来源以及追溯它的动态演变的过程，从而揭示出在认识过程中产生的科学精神和科学态度，让学生能够体验科学家进行科学探究活动的过程，进而培养主动求知的精神[8]。

如苯结构的发现的教学设计可以如下：首先要将书本上的知识还原，还原到发现其内容的历史背景，其次浓缩科学家进行发现的漫长的过程，然后按照提出问题——做出假设——实验验证——得到结论——做出评价的顺序进行设计教学，最后重现苯结构的发现过程。

提出问题：在19世纪时期，欧洲的很多国家都在使用煤气来照明，而一般煤气都是压缩在桶里来运输的，后来人们发现了在桶里面总会剩余一种油状的液体，但是却没有人去研究这种液体到底是什么。直到法拉第（英国的科学家）开始对这种液体才有了研究，他用了5年的时间来提炼制取这种油状的液体，从中提炼得到了化学物质——苯，之后对苯的化学成分进行了相关的测定，测得其中含有质量分数为92.3%的碳，同时测定了其蒸汽密度，其密度是同温同压下的乙炔气体的3倍，那么得出苯的化学式应为C6H6，下一步探究苯的结构是怎样的呢？

作出假设：启迪学生们根据所学的知识——“碳链学说”、“碳四价学说”及苯的化学式C6H6的组成和饱和烷烃的通式C6H2n+2来进行比较，写出苯所有的可能结构。

结合化学史来进行科学的实验验证：在教学中引入化学史有关凯库勒式的历史资料，对照写出关于凯库勒式的结构式。提出问题：苯分子里是不是既含有碳碳双键又含有碳碳单键，是单双键交替的环状结构还是其他机构呢？让学生根据已经学过的烯烃和炔烃的有关性质自己来设计实验验证：

实验1：苯分别与酸性高锰酸钾溶液、溴水混合，然后均匀震荡（实验现象为两者均不褪色）

实验2：苯与液溴在铁粉做催化剂的条件下发生取代反应，并结合具体史料指出苯的一溴代物的结构有且仅有一种结构。

实验3：苯与氢气的加成反应在有催化剂的条件下也是可以发生的。

得出结论：苯分子上的碳碳键化学键，既不是单纯的碳碳单键也不是单纯的碳碳双键，而是介于其中单键和双键之间的一种特殊的化学键，而且这几个键是完全相同的。

做出评价：虽然凯库勒结构式的苯并没有真实的体现出苯的结构，但为了纪念这位科学家所做出的伟大贡献，人们将凯库勒式结构一直沿用到现在[9]。

2.2.4培养学生的科学审美意识

结合化学史，渗透科学家在实验探索过程中所体现出的对美的追求。化学家通过化学实验之美到化学现象之美，如陶弘景、马格拉夫、本生先后发现焰色反应。科学家通过丰富的想象，产生的灵感，展现物质的结够之美，如凯库勒(.FA.Kelule)提出苯环结构。勒夏特列原理体现了动静和谐、变化与永恒的哲学之美[10]。科学家们在积累物质财富的同时，也积累了精神财富，体现出了人格的魅力，也展现出了心灵之美。能够激起化学家强烈激情与灵感的事物，同样也能够使学生产生探索之情，伴随而来的呈现在学生面前的不再是枯燥乏味的化学世界，而是非常具有魅力的元素元素符号和化学方程式，一行行神奇美妙的音符。学生不但获得了对自然界的客观规律的正确认识，还感受到了自然和谐中蕴藏着无穷的美，从而培养了学生对化学的审美意识[11]，以塑造学生美好的心灵。

3.化学史教学的模式之一“科学足迹模式”研究

3.1涵义

“科学足迹”的教学模式就是将化学史料作为中学学习的背景，带领学生穿过时间隧道，穿越到科学家探索的过程中，通过连环设置疑问，来演练科学家的探索活动，然后一层一层的解决疑问，在设置疑问和解决疑问的过程中既可以学到科学的研究方法，又可以获得科学知识。

3.2适用范围

“科学足迹模式”教学适用范围是中学化学中元素化合物知识的教学。在教学的过程中，把学生和老师都带回到科学家开始研究活动的原点，同学和老师对于新事物是没有经验的状态，然后再以科学家认识新事物的本貌去重新认识新的事物，回归到自然和生活世界中，探索新事物性质，发现隐藏在新事物性质身后的科学原理和科学规律。在教学过程中，教师不再因为比学生掌握更多的知识凌驾在学生之上，不再以传授者的身份给学生灌输化学原理、规律和概念，从而去规范和约束学生的认知方式和探索方式[12]。教师在教学课堂中主要起引导的作用，引导学生回到研究活动的历史起点，让其产生认知上的冲突，激发起学生探究的欲望；引导学生提出猜想并作出假设，老师和学生进行交流，从而明确研究的方向，制定出研究的计划，设计出可行性的实验；然后再做实验，对实验现象和实验数据进行分析，总结实验结论；最后组织学生对实验结论进行分析论证，总结科学规律。

3.3“科学足迹模式”的使用目的

“科学足迹”模式，目的是让中学生能够经历化学概念、化学基本原理和规律发展的轨迹，也为了让中学生感受认知逻辑的过程，了解并掌握科学家在认识的自然世界过程中所采用的科学的方法。例如：类比法、假设—演绎、归纳—演绎等等，体验严谨的科学态度和科学精神，体验实事求是的科学研究的品质，学习科学研究的方法。

3.4"科学足迹"模式教学开发案例

科学足迹模式——《氧气》教学案例

历史足迹教师活动学生活动预设设计意图

18世纪下半叶英国化学家普利斯特里喜欢阅读有关燃素说的书籍，也很喜欢研究气体。1774年普利斯特里取得了一个大凸透镜，用这个凸透镜聚光对氧化汞加热，他发现在很短的时间内就产生了某种气体[13]。然其实普利斯特里所

发现的这种元素就

是重要的化学元素

氧元素。但非常遗憾

的是，他对燃素学说

深信不疑，认为该气

体是不能够燃烧的，

只是有很强的吸收

搜集资料，查找关

于“燃素学说”的

内容；

查找关于燃素时期

的科学家的有关实

验。

导入真实的历史

故事，激发学生的

探究欲，使学生置

身于科学探究中，

开始进行氧气的

发现过程。在教学

的过程中，把学生

带回到科学家开

后用排水集气法收集得到了这种气体，将点燃的蜡烛放在里面，蜡烛能够剧烈燃烧。他还作了这样一段实验记录：“我把一群老鼠放在了‘脱燃素气’里面，发现它们在那里面生活得很舒服，然后我又亲自加以实验。自己做实验时，用一吸管吸取这种气体。当吸入这种气体后，肺部感觉和平时吸入的普通空气的感觉是一样的；但是吸过该种气体以后的很长一段时间里，身心一直感觉很轻快舒畅。”燃素的能力，只是支

持燃烧。

始研究活动的原

点，学生们对于新

事物是没有经验

的状态，然后再以

科学家认识新事

物的本貌去重新

认识新的事物，回

归到自然和生活

世界中，探索新事

物性质，发现隐藏

在新事物性质身

后的科学原理和

科学规律。

1773年，瑞典化学家舍勒，在加热硝酸镁、硝酸钾、碳酸汞、碳酸银、氧化汞的时候，意外的发现了一种气体。紧接着，他又把黑锰矿和浓硫酸混合在一起加热时，也产生了一种气体。他还发现，把点燃的蜡烛放在这种新发现的气体中燃烧时，观察到的现象是点燃的蜡烛燃烧更剧烈。从两位科学家的实

验中，你能发现制备

氧气的一种方法

吗？

从舍勒制得的气体，

你能发现它的哪些

性质？

实验设计：方案一、

将硝酸镁、硝酸钾、

碳酸银、氧化汞和

碳酸汞混合后进行

加热，加热到一定

程度后产生气体，

将此气体采用排水

法进行收集，得到

产物；

方案二：用集气瓶

收集一瓶氧气，再

将带火星的木条伸

入集气瓶中，观察

实验现象；

得出结论：氧气不

易溶于水，但是氧

气能够支持燃烧。

在前人的研究基

础上，进行总结，

得出氧气的理化

性质。验证氧气化

学性质的实验比

较简单，可以让学

生自己动手实验，

符合学生的认知

水平，在课堂做实

验，调动学习积极

性，主动参与到探

究活动中。

通过反复的实验探究和实验论证，科学家拉瓦锡最终大胆的提出这样的假设：煅烧金属时，放出的物质是与空气结合时生成了新的化合物而不是燃素。然后，拉瓦锡就顺着这个思路，又反复进行了多次实验设计，但是遗憾的是他还是没能得到理想的物质。可是科学探究并没有因此而终结，拉瓦锡也并没有放弃自己的想拉瓦锡的假设对

吗？为什么没得到

理想的物质？

拉瓦锡最终向世人

宣告此伟大科学成

果，即发现了氧气，

虽然在这条探究的

科学道路上，拉瓦锡

所走的道路很曲折，

但是他终于推翻了

长时间统治着化学

界的学说—燃素说，

日常生活中用到氧

气的有医疗、潜水

用于呼吸，还有动

植物的呼吸，金属

焊接等等。

设计实验：先收集

一瓶氧气，然后用

镊子夹取一小块木

炭，将木炭放在在

酒精灯的外焰上进

行灼烧，在灼烧的

过程中仔细地观察

让学生通过自主

地进行实验设计，

养成善于思考和

勤于动手做实验

的好习惯；并且通

过让学生仔细地

观察实验现象来

培养学生认真观

察事物的能力。这

是科学研究的基

本素养。而且，让

学生自己总结所

法。就在拉瓦锡束手无册遭遇瓶颈的时候，1774年，在普利斯特里在巴黎进行访问的宴会上，普利斯特里见到了拉瓦锡，并向他介绍了自己所做的加热氧化汞实验的全部详情。这又使拉瓦锡豁然开朗。拉瓦锡开始沿着普利斯特里的思路，反复进行了一系列的比较精确的定量的实验，最后他终于找到了所要寻找的那种很纯净的空气，在当时他就把这种纯净的空气命名为“氧气”。另一方面也结束了

发现氧气的蒙难史

[14]。

氧气与我们的日常

生活密不可分，你能

举出一些例子说明

日常生活用到氧气

吗？

除了以上的性质外，

氧气还有哪些性质

呢？

木炭在空气中的燃

烧现象；将正处于

燃烧状态的木炭迅

速从酒精灯上撤

离，然后，伸进盛

有氧气的集气瓶

中，再仔细观察其

在集气瓶中的燃烧

现象。反应结束后，

再将少量的澄清石

倒入集气瓶中，观

察倒入后的实验现

象。

得出结论：在氧气

中木炭燃烧的程度

较空气中燃烧得更

为的剧烈，澄清石

灰水后出现浑浊倒

入集气瓶中出现浑

浊现象。实验说明

了一个性质：氧气

具有助燃的性质。

观察到的实验现

象和由现象推导

其实验结论，进一

步地培养了学生

分析问题能力的

能力。

通过让学生自己

独立的完成实验，

体验严谨的科学

态度和科学精神，

体验实事求是的

科学研究的品质，

学习科学研究的

方法。

4.其他途径和方法

为了培养学生的具备良好的科学态度和科学品质，化学学科教学注重对学生进行化学史的教育，教育教学的方式多种多样，需要针对具体的情况采用不同的教学方式和方法，那么除了课堂教学这一主要常规的途径外，还可以运用非课堂教学体系从以下几个方面进行化学史教育。

4.1课外活动形式

有条件的学校可以聘请有关的专家进行专题讲座;也可以运用网络、电影视频、电视录象、图片、投影、广播等多媒体手段;还可以指导学生阅读有关科学史的书籍、《化学教育》、《考试报》等期刊杂志，收集、编写化学学习材料；创立相关的兴趣小组;组织与化学学科相关的主题班会、举办学生进行演讲比赛、辩论赛等;依情况组织学生进行参观和专题考察等[14]。

4.2研究性的学习模式

通过研究性学习，一方面可以改变学生的学习方式，探求适合的学习方式及方法；另一方面也改变老师教学的方式，可以改进教学[15]。教学案例，《元素周期律和元素周期表》是化学史上的一个重要转折点，它蕴含着丰富的人文精神和科学方法。传统模式的教学并没有显示出这一重要转折点的历史进程和发展，人文精神和科学方法体现得还是不够充分，甚至没有体现出来。从元素周期表的诞生开始，一直处在连续的发展变化中，那么它的终点在哪里呢?透过这些内容有利于拓宽学生的知识视野，激发学习兴趣，改进学习方式，增强情感体验，培养创新精神，提高学生的实践能力等。在研究性学习实践中，学生可以体验到自主学习的快乐;培养了自主收集、查找和筛选信息的能力，被科学家们对知识、真理的追求

和所付出的艰辛的劳动所感动和征服。“激发了我们的学习兴趣，培养和提高了我们的创新精神和实践能力，使我们不仅受到科学方法的熏陶;而且还受到了人文精神的启迪”。[16]

4.3校园文化形式

校园文化相对于课堂教学来说是隐性课程，为学生创造一个良好的校园文化环境，可以很好的传播化学史教育。利用学校的新闻橱窗和黑板报等设施开辟一些科学栏目，定期定时的向学生介绍科学家的生平、轶事、格言、发明成果和相关的图片[17]。还可以在教室的走廊上悬挂科学名人的肖像画等形式。

5.总结

因为关于化学史教学的内容在中考和高考中涉及的比较少，导致一部分教师在课堂教学中对化学史的教育不够重视，没有深入挖掘化学史丰富的教育功能，走入处理化学史素材的形式化误区，更有教师为了争取有限的课时对化学史大加删减，这也正是由于这些老师们没有真正认识到在教学中化学史教育的优势。在新课改的要求下，化学教师更应该重视化学史教育。

化学的历史渊源，不管是过去、现在还是未来，人类社会的发展都离不开化学，化学与人类的生活息息相关。化学史教育对培养学生来说不仅仅是教会他们一个历史，而是利用这些历史来激发学生热爱祖国和人民，热爱生活，热爱科学，从而使他们喜欢化学、懂得化学、提高学习化学的效率。化学史以它独特的教育方式给学生以熏陶和启迪，它促进学生学会向完美的方向发展，完美的教学应当是全面发展的素质教育。只有在"科技兴国"战略的正确指导下，雷厉风行地实行基础教育的改革，快速果断地转到"素质教育"的轨道上来，才能够努力的跟上迅速发展时代的前进的步伐。然而，在这一过程当中我们就可以清楚地了解到化学史教育在素质教育中起到十分重要的作用。

参考文献

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[2]鲍时安、张家登，化学史教育与教学，化学教学，2000年第1期

[3]韩若慧，高中化学教学中加强化学史教育培养学生科学素养的探索，硕士学位论文，辽宁师范大学，2004年3月

[4]孙智昌、白丝木，创造发明1000例（化学卷）,广西师范大学出版社（桂林），2000年版，第55页

[5]西博格，我是如何走上科学之路的,科学辅导员(京)，2001年3月

[6]王旭东等，谈化学史教学在中学化学教学中的作用，甘肃科技纵横，2007年5期

[7]汤国新，中学化学社会化教学的策略研究，化学教学(沪)，2003年11月

[8]马庆生，优化化学课堂设计，师道，2011年7月

[9]邱建群，将化学史知识融入高中化学课堂教学，牡丹江师范学院学报(自然科学版)，2009年第4期

[10] 谢东俊，原来化学课堂可以更美，福建教学中学版，2011年6期

[11]孙芳莉，大学英语多媒体课堂与学生审美意识的培养，SCIENCE & TECHNOLOGY INFOMA TION,2008年第33期

[12]朱慕菊，走进新课程，北京大学出版社，2006年6月版

[13]邹德峰，氧气的发现，中国科技信息，2008年16期

[14]曹爱娟，培养民办中学学生化学学习主动性的研究，河北师范大学，2008

[15]闫丹，高师音乐教育专业学生研究性学习的探索——以沈阳市三所高师为例，硕士论文，东北师范大学，2010年

[16]戚宝华，开展《元素周期律和元素周期表》研究性学习的实践与思考，化学教学，2003.1-2

[17]包春华，“引出”：教学的至上境界，化学教育学，2011年7期