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化学史论文:结合化学史的实际 教好初中化学课程
结合化学史的实际 教好初中化学课程
一、化学史在化学教科书中的地位和作用
化学史就是化学科学的形成、产生和发展及其演变规律的反映,是人类在漫长的社会实践中对大自然化学知识的历史论述,是化学家不断探索、创新的历史,也是科学思想取得胜利的历史。化学史教育是指在化学教学中根据具体情况适当地穿插化学史进行的一种教学活动,1904年,法国著名的科学家郎之万(langevin 1872—1946)首先提倡在科学教学中运用历史的方法。在中学化学教学中结合化学史教育有助于学生加深对化学知识的理解,培养科学的精神和掌握科学的方法,激发学生学习化学的兴趣,调动学生学习的积极性;可进行爱国主义教育,增强民族自豪感,培养民族自尊心;结合化学史进行教学还可以培养学生的人文精神,以树立正确的人生观、世界观和道德观,简而言之,化学史教育在中学化学教学中能起到知识教育、创造教育、德育、美育等素质教育功能。所以,化学史在初中化学教科书中占有重要的地位和作用。
二、化学史在初中化学教科书中的渗透情况
我国20多年来人教版的初中化学教科书中都渗透了化学史教育的内容,而且化学史内容都占了一定的比例。人教版初中化学教科书中化学史的渗透,主要有以下几个特点:
1.教科书中渗透化学史的内容逐年增多。对比几种教科书,不难看出,不同版本的教科书中渗透化学史内容的章节所占比例逐年递增,1978年版的教科书中化学史才占5%,而2001年版新课程标准教科书中化学史则占到50%。90年代以来,特别是九年义务教育,初中化学教学要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的方针,强调加强素质教育,要提高学生的各方面素质,教科书中化学史内容渗透逐年增多,说明初中化学教科书正努力反映素质教育的思想和要求,化学史在教科书中占到比较重要的位置。同时,也说明化学课程在提供给学生最基本的化学知识、技能和方法的同时,努力使每一个学生在现有基础上得到发展,获得更多的真正有用的化学知识,这些知识也是培养学生情感、态度和价值观的重要载体,以适应21世纪公民科学素养的要求和社会发展的需要。
2.教科书中渗透化学史的内容所涉及的面越来越宽。1978年版的教科书只是略介绍化学的发展,随后几种版本的教科书,除化学史上的一些重大发现和发明、重要的实验方法外,也介绍了一些著名的化学家及其对化学的重要贡献,化学史的渗透虽有了较大进步,但这些化学史料只是紧扣所学内容,没有进行扩展,这样学生的知识面相对来说还是比较窄。而2001年版的课程标准实验教科书,增加了化学与社会、技术、生活相联系的学习内容,既介绍了早期化学史实,又涉及到了19世纪的经典化学和20世纪的现代化学,化学史内容所涉及的面有化学家及科学实验、材料、能源、环境保护、生命科学、国情知识等诸多方面,化学史得到进一步的渗透。透过化学史实,学生可以了解到科学技术发生的重大变化和飞速发展,同时能让学生知道化学在实现人与自然的和谐共处过程中的重要作用。也能够让教师在授课时,注意学科间知识的综合,从科学、技术、社会相联系的角度引导学生认识化学与材料、能源、健康、环境等方面的关系,逐步使学生形成综合的科学观,提高科学素养。
3.教科书中渗透化学史的形式也越来越多样化。对比几种教科书,90年代前的教科书,多是以文字叙述化学史,形式单一,90年代后的教科书中介绍化学史时,在原来基础了增加了一些插图,化学史呈现的形式有一定变化。而2001年新课程标准教科书,化学史呈现的形式更多样、内容更丰富,在文内增加了不少插图和实物照片,如彩陶、古画、雕像、透明金刚石薄膜等,图文并茂,通过真实的图片、鲜艳的色
彩、具体的数据、重要的史实,再加上适当的文字说明或描述,把化学史知识融汇在各单元各课题中,画面色彩明丽,其真实、直观、亲切、深刻,比文字更具有说服力,使得化学史知识更直观、易懂,更接近于生活,能提高初中学生的阅读兴趣和丰富他们的想象力,起到启发思维的作用,便于学生有效地学习、理解和掌握。
三、化学史教育在初中化学教学中将越来越受到重视
化学已发展成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础,成为推进现代社会文明和科学技术进步的重要力量,并正在为解决人类面临的一系列危机,如能源危机、环境危机和粮食危机等,做出积极的贡献。作为科学教育的重要组成部分,新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,发挥学科自身的优势,将科学探究作为课程改革的突破口,引入和穿插化学史教育,激发学生的主动性和创新意识,促使学生积极主动地学习。初中化学是中学化学教学的启蒙阶段,趣味化和过程化是十分重要的,在初中化学教科书的编排时应增强教材的可读性,可通过渗透化学史来提高学生学习化学的兴趣。让学生在了解化学的发展历史以及化学与人类进步和社会发展关系的同时,更好地了解化学的本质和价值。教师结合化学史进行教学,可以使化学教学不只局限于现成知识的静态结论,还可追溯到它的来源和动态演变;不只局限于书本知识,还可揭示出其中的科学思想和科学方法,使学生受到多方面的教育,同时培养学生独立思维能力和创造精神。随着化学教育现代化的发展,化学教科书会不断改变,不断进步,化学史的渗透也会不断增加,化学史教育也将越来越受到广泛重视,在化学教育中重视化学史教育将成为化学教育发展的一种趋势。
化学史论文:化学史中科学精神
化学史不仅忠实地记录了化学科学的孕育、产生、发展过程和演变的规律,而且它以不可代替的独特方式积累体现了人类精神文明的成分,是科学精神最集中的载体。学习化学史对高校学生人文道德的提高与智力的发展可以起到同等重要的促进作用。
科学精神是在科学发展的历程中,科学界逐渐形成的一些传统规矩、指导原则,这就是科学精神,是贯穿于整个科学发展历程中的具有普遍意义的意识,是人们在从选题到应用的全部科学活动中的所采取的态度。科学精神作为促进科学活动的精神动力,其内涵包括:求真务实的精神、竞争协作的精神、继承创新的精神、敬业献身的精神等等,随着科学的发展和社会历史条件的变化,这些精神不断丰富、不断拓展、不断向社会渗透、辐射而成为一种时代精神。本文仅从化学史的角度对这几种精神做如下探析:
1.求真务实的精神
科学是以求真务实为天职和灵魂的,科学的本征也表现在它坚持真理这一品格上。一代代科学家正是坚守着求真务实的品格,才越来越多地认识了周围的种种真实存在和客观规律。19世纪30~40年代,格罗夫、焦耳、迈尔、赫姆霍兹等科学家,在不同的国度、不通信息的情况下差不多同时关注能量与质量的相互关系,各自进行观察、实验、分析,却得出了大致相同的结论。1828年德国的维勒首次用无机物合成了尿素,使人们信奉百年之久的“生命力论”受到冲击,当维勒将成果报告给他的老师、化学贝采里乌斯时,却受到了老师的极力反对,但维勒用古希腊大学者亚里士多德的千古名句“吾爱吾师,吾更爱真理”道出了他对真理的挚爱和虔诚,他以大量事实证明了自己理论的真理性,并将“生命力论”扫出了历史舞台。
科学研究以客观实践活动为基础,凭科学事实立论,以科学实验为检验理论正确与否的标准。1911年英国化学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的“行星式模型”,而他的学生玻尔将普朗克的量子论和爱因斯坦的光子说引入了原子模型,提出了著名的玻尔原子模型,并得到了实验的验证,正因为这一点,卢瑟福不但不反对,反而顶住种种压力亲自推荐其,并勇于修正自己的论点,还鼓励玻尔继续研究,以完善新理论,充分表现出卢瑟福唯事实、唯真理是从的大科学家风范。
求真与务实在具体的科学过程中是统一的,那就是实事求是的精神,它是科学之所以是科学、科学区别于宗教迷信和伪科学的标准。前苏联的勒伯辛斯卡娅声称用人工方法培育了“活细胞”;朝鲜金凤汉宣布发现了“经络小体”,但他们的结果都经不起实践的检验。就科学而言,实践标准指的是科学实验,科学实验必须遵循一套严密的程序和规范。如某“特异功能大师”声称从2000km以外的广州乃至大洋彼岸的美国“发功”到北京某实验室,竟然改变了放射性物质的衰变率,该实验据云有教授级的科学家参加、有精密的仪器设备、有设计、有数据、有分析、有结论、有报告,被称为“高层次”、“突破性”实验,但却经不起科学实验的检验,如没有遵循起码的“双盲”准则,不属于科学意义上的事实。所以科学活动中的“眼见为实”与实践标准有着本质的区别:前者是肤浅的经验论,后者是马克思主义的命题。
2.竞争协作的精神
科学在追求真理和创新的历程中,向来充满竞争,“并逐曰竞,对辩曰争”,竞争是科学发展的重要动力。20世纪50年代,鲍林、威尔金斯和沃森、克里克等人为揭示dna的结构曾展开了激动人心的“双螺旋竞争”。桑格、鲍林、佩鲁斯、肯德鲁等人也曾为解开蛋白质结构之谜进行过紧张的角逐。
人类对纷纭浩淼的自然界的认识是一个复杂的过程,通过不同观点、不同学派的交锋,人类的认识才会由浅入深、由表及里、由片面到,才能愈来愈接近真理,对同一事物从不同角度、用不同方法去研究,有利于将问题引向深入,有利于更深刻地揭示其规律,有力地促进科学地发展。在有机化学结构理论的初期,核团学说与二元论的争论、一元论与二元论的争论引发了取代学说和类型论的提出。18世纪末意大利的加法尼与伏打之间的“蛙腿之争”,使伏打电池研制成功,并由此引发了电动势的研究,为电化学诞生奠定了基础。19世纪末,德英科学家之间关于阴极射线本质的“波动说”和“粒子说”持续争论了几十年,以克鲁克斯为代表的德国学者普遍认为阴极射线是一种带负电的电磁波;而英国学者们则认为阴极射线是一种粒子流。1894年汤姆逊用实验证明了阴极射线是带负电的粒子,即“电子”,似已结束了此争论,但1924年法国的德布罗意又提出了微观粒子波粒二象性的假说,使人们更深刻地认识了微观粒子的运动规律和原子的内部结构。
不同观点和学派的自由竞争可以激发人们探索真理的积极性,使研究充满活力和生气,谁经受不住竞争熔炉的锤炼,谁就会被淘汰,这种无情的压力所带来的动力是巨大的,它导致了人才的脱颖而出,也“在相当广阔的范围内培植进取心、毅力和大胆首创精神”。①如:沃森和克里克在“双螺旋竞争”时只是30岁左右名不见经传的小人物,而对手鲍林、威尔金斯等是卓有成就的大科学家,但他们不惧怕,坚持自己的观点,在竞争中成为分子生物学的开创者。
科学上任何形式的学阀作风和以行政手段压制别人观点的做法都是与科学精神相违背的。19世纪中叶,法国的杜马因年青化学家罗朗和日拉尔提出了与自己观点不同的理论,便横加指责,并对他们进行人身侮辱、压制和排挤,导致两位科学家英年早逝,也极大地妨碍了科学的发展。
在科学还是个人或少数人活动的“小科学”时期,许多发明和创造可能是个人或少数人的行为;现在科学已发展到国家规模乃至国际规模,科学研究的日趋复杂、学科间的相互渗透日益明显,单靠一个人、一项专长已难有所作为,需要依靠集体的智慧和力量去完成。所以“现在科学的大规模性,面貌一新且强而有力,使人们以‘大科学’一词来美誉之。”②化学史上团结协作、日臻进益的例子举不胜举。20世纪60年代我国几十位化学家共同努力,完成了含有51个氨基酸的结晶牛胰岛素的全合成。1975年诺贝尔化学奖获得者、澳大利亚的康福斯与生物化学家普杰克长达20年的紧密合作,共研究出了13个反应的立体化学机制,并因此双双闻名于世。美国化学家穆尔和坦斯终生合作,硕果累累,并由于对核糖核酸化学结构和催化活力的研究成果共获了1972年诺贝尔化学奖。
纵观诺贝尔化学奖百年获奖历史,在1901—1930年间共颁奖26次,授奖28人,其中合作获奖的只有1929年英国的哈登和瑞典的奥伊勒.凯尔平1项;1931—1960年间共颁奖26次,授奖35人,其中7项为合作授奖;1961—2000年间共颁奖40次,有69人获奖,其中19项为合作授奖。当代科学前沿重大课题,小至粒子大到浩瀚宇宙,复杂至生物基因重组,都愈来愈成为全人类的共同问题,成为时代的课题,例如要解决环境、资源、人口等问题,更要求跨国界的科学共同体通力合作。正如爱因斯坦深刻指出:“不管你们喜欢不喜欢,科学是,而且永远是国际的。”③
3.继承创新的精神
在1995年全国科学技术大会上的讲话中指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”科学作为一种精神生产,与物质生产的较大区别就是它不能重复生产老产品,必须不断创造新产品。提出新理论、解决新问题、探索新领域、得出新成果,这是科学的本质表现,也是衡量科学有无价值和价值大小的尺度。科学历来着重“首次”、“及时”,在科学史上充满了为“优先权”而展开的激烈争论,这也是科学的创新要求所引发的一道独特的风景线。
科学的怀疑精神是创新的前提,它对于现有的认识都要问一个为什么?看看是否真的有根据?根据是否充分?如何寻求更新的突破……大量事实证明:怀疑批判的头脑是科学家的另一个“重要仪器”。近代化学奠基人波义耳如果没有敢于怀疑的精神,就不可能促成化学从医药和炼金术中剥离出来成为一门独立的学科。雷利、巴拉尔如果不对研究中的异常现象产生怀疑,就不可能发现元素氩和溴;而李比希和维勒却由于没有用怀疑的眼光去审视已观察到的异常,才使他们与发现元素溴和钒失之交臂。拉瓦锡正是由于不盲从、敢于怀疑,才打破了统治化学界百年之久的“燃素说”,掀起了一场史无前例的“化学革命”;而普里斯特列和舍勒虽先于拉瓦锡发现了氧气,但他们囿于传统的束缚,竟使“真理从鼻尖溜走”。
科学是一个知识累积、智力接力的过程,雏凤清于老凤声,后人能够超越前人,是因为站在前人的终点起跑,所以继承是创新的基础。居里夫人是在伦琴发现x射线和贝克勒尔发现铀放射线的基础上发现镭的,所以贝克勒尔于1903年与居里夫妇共享了诺贝尔奖;居里夫人的女儿伊来纳、女婿约里奥也正是继承和发展了母亲对人工放射性的研究,才测定了放射性元素的半衰期和进行放射性的合成,而获1935年诺贝尔奖的。在元素周期律的发现过程中,如果没有德贝莱纳提出的“三元素组”、迈尔的“六元素表”、纽兰兹的“八音律”等元素分类工作的基础,就不会有门捷列夫的元素周期律,在此基础上,周期表又经过了零族的增加、莫斯莱的原子序数等不断的发展和完善过程,直到今天仍有许多人在研究周期律,周期表也出现了维尔纳式、波尔塔式等多种形式。
科学的继承不是消极的前后相继和兼收并蓄,而是取其精华、弃其糟粕,批判地继承、辩证地扬弃。如:“燃素说”虽是一种错误的理论,但其中也包含着某些合理因素,它所提供的实验材料、公式、定律和方法仍可被利用。正如恩格斯所说:“在化学中,燃素说经过百年的实验工作提供了这样一些材料,借助于这些材料,拉瓦锡才能在普里斯特列制出的氧气中发现了幻想的燃素的真实对立物,因而推翻了全部的燃素说。但燃素说者的实验结果并不因此而被排除……它们还保持着自己的有效性。”④
4.敬业献身精神
科学研究的主体为求真而研究,不以科学发现以外的因素为目的,它排斥私欲的恶性膨胀、财迷心窍以及见利忘义的行为,这是一种较高远的境界。当科学家认定自己所从事的是人类最伟大的事业、并愿为之献身时,科学就被注入了永不衰竭的生命活力。
科学家的献身精神首先体现在对待科研成果的态度上。美国女科学家罗莎琳.弗兰克林为华生等人攻克dna的双螺旋体结构难题而获得诺贝尔奖提供关键性数据。当居里夫人得知镭可以用于放射性治疗癌症后,毅然放弃了申请专利的权利,将其贡献给人类。中国化工专家侯德榜留美8年,为发展祖国化工事业,他放弃了国外优厚待遇,回国后发明了“侯氏制碱法”,并将索尔维制碱技术公诸于众,造福全人类。
勇往直前、不怕牺牲、勇于献身,这是科学精神的较高表现。正是科学家的无私奉献,才谱写了科学不朽的诗篇,才换得科学的永恒。“科学是要求人们为它贡献毕生的,就是有两次生命也不够用”。⑤道尔顿一生淡泊名利,为了科学,他要求自己坚持永远不能找到时间去结婚。因氟研究而获1906年化学诺贝尔奖的穆瓦桑明知氟的毒害很大,仍不顾危险反复实验,终致受害而英年早逝。居里夫人由于长期与放射性物质接触而以身殉职。
科学精神是无数科学家在从事科学活动中代代承传的一笔巨大的精神财富,也是启迪后人不断实践创新的标范和动力,同时,科学精神自身也在其承前启后的过程中得以充实和拓展。学习化学史的目的不仅在于了解化学发展中的具体史实和历史变迁过程,更重要的是融会和继承前辈化学家的科学精神,从而使我们的教与学、科研与实践、开拓与创新攀上一个新的境界。
化学史论文:化学史在中学化学教学的应用
摘要:化学史在中学教学中的应用主要集中在化学课程、化学教学、化学实验的实际应用以及对学生身心发展的促进等方面。随着化学史在中学化学教学中应用的研究越来越深入,教师在实际教学中越来越看重利用化学史来进行有效教学,新时期我们有必要对化学史在中学化学教学中应用进行回顾与反思,以适应当前学校广泛应用多媒体、网络等教学模式,探索对化学史实际应用的新的模式,促进教师专业化发展,进一步提升学生的科学素养。
关键词:化学史;中学化学;化学教学;研究综述
2004年《高中化学新课程标准》中所制定的课程基本理念提到:立足于学生现代生活和未来发展的需要,着眼于提高21世纪公民的科学素养,构建“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程的目标体系[1]。结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展趋势,引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法,形成科学的世界观。《标准》强调了三维目标教学以及化学史融入教学对学生科学的世界观养成的重要性。十余年过去了,相关的研究也呈现出繁荣的景象,对其进行必要的梳理,归纳和总结,有利于正确认识并推动我国中学化学教育沿着健康理性的轨道进行[2]。古人提倡“以史为鉴”,“以史明理”。我国著名教育家、化学家傅鹰教授也曾多次讲过:“一门学科的历史是那门科学中最宝贵的一部分,因为科学只给我们知识,而历史却能给我们智慧。基于化学史的教学,首先是将其融入到中学化学教科书中,一方面通过“科学视眼”、“化学史话”能栏目来呈现,以学生自行阅读为主[3]。另一方面则通过教师的口述、资料呈现等方式,传达给学生,让学生了解相关知识点背后的历史事件。这些教学方式及研究目前已趋于成熟。其次,在化学教学方面,国内学者更多的是研究化学史在教学中的实际应用,而对于新媒体及网络兴起的当前形势下,对于化学史教学如何利用新媒体及网络进行传授,则无多少涉及。,基于化学史的教学,应该迎合新时代的需求,尤其是社会节奏越来越快,教学工具的改进,学生知识接受层面越来越多元化,以往所研究的基于化学史教学应用的理论、内容是否契合时代的发展要求和学生心理变化?这都是我们需要进一步厘清的地方。拟对近十年来化学史在我国中学化学中的应用研究进行回顾和反思,力求今后该教学方式在我们中学化学教学中运用更加实际、理性。
1研究现状分析
1.1研究现状的统计分析
为更好地总结近十年来化学史教学的应用所取得的成绩和不足,以“化学史教学”为主题词,以2006年至2016年为事件限制条件,对中国知网全文数据库进行检索,共检索到114篇文献。分别为期刊、博士、硕士及会议论文。《中学化学教学参考》6篇,《化学教育》5篇,《考试周刊》4篇,《广东化工》4篇,其余均分布在各大学学报及相关期刊上。其中被引及下载次数最多的为2011年孟献华发表的《基于化学史教学的理论与实践研究》博士论文[4]。
1.2研究的主要内容和主要观点
1.2.1化学史与学生科学素养新一轮的教材改革要求对学生有情感、态度和价值观的教育,将提升学生的科学素养,培养学生正确的科学观作为教学的一个重要的部分。在传统封闭的教学模式中,“科学素质”仅仅被理解为科学知识的本身,在现在开放的教学模式中,“科学素质”不仅仅是“科学知识”量的简单积累,更是对知识的理解内化和激活[5]。研究者们通过将化学史融入到中学化学教学中,利用化学史教学,从而使学生科学素养得到提升,发表了一些看法,主要有以下观点:(1)渗透化学史教学,有助于培养学生独立思考的能力、质疑和批判的精神。中学化学教材的知识源于时代化学家们的努力探索,科学任务是探索未知,通过对化学教材分析的同时引入化学史知识,培养起学生独立思考的能力,科学的发展总体上前进的,但道路是曲折、迂回的。这少不了很多化学家质疑和批判的精神,学生在了解、吸收化学家们反复尝试、不断进取、质疑的事迹后,自己也会受到启发,敢于去质疑所学的知识,养成独立思考的习惯,不怕错误和失败。(2)渗透化学史教学,有利于培养学生的审美观,激发学生创造美的热情。化学,不仅仅是科学,也是一门艺术。化学知识了展示很多自然界简单、和谐、对称的美,追求美不仅是情感的需求,更是科学家从事科学活动内在驱动力之一。化学家从发现元素周期表、苯环结构等化学史料,也能从一定程度上培养学生的审美观,激发学生创造美的热情。(3)渗透化学史教学,有利于培养学生创新意识。化学的很多发现、发明,无一不闪现着化学家们智慧、创新的火花,循着化学史的足迹,启发学生大胆猜想,能激发出学生的创新意识[6]。1.2.2化学史与化学教学主要应用于实际教学,如姜鹏等的《关于“质量守恒定律”化学史教学的几个问题的讨论》、秦雪儿的《关于“元素周期表”中学化学史教学的几点思考》等,研究者们从中学教材出发,联系教材内容,非常直观形象地将化学史融入到实际教学中去,能更好地指导中学教师如何进行化学史教学,也为此类教学提供了理论依据[7]。针对于化学史与化学教学,研究者主要从以下方面出发:(1)以教材知识点作为切入点,收集与其相关的化学史素材,实际应用于化学教学。如具体到“元素周期表”章节内容的讲授上,从元素周期表的发现者、发现时间和发现过程出发,进行元素周期表化学史教学视角的分析。人教版高中化学必修二教科书对于元素周期表这一历史事件是按“时间、地点、人物、事件”的叙述顺序一句话就描述完成的,学生无法理解其事件的来龙去脉,这之中的经历也无从了解,所谓从发现者、发现时间和发现过程出发,是要求深刻挖掘其中的历史素材,经过提炼后融入到化学教学中。(2)化学史在化学教学的应用方面,也体现在化学教学模式的改变上。新课程教学要求从知识与技能,态度与方法,情感、态度、价值观三个维度出发,促进学生身心发展,提高学生的科学素养。化学史融入具体教学后,逐渐改变了以往重知识、技能等基本要素,忽略学生在情感、态度、价值观等方面的发展的局面,更好地由应试教育转向素质教育。同时,学者们也在探索新的化学史教育模式,如对“IHV历史探究教学模式”的引入,进行实证研究,并加以改造,使之适用于中学教学。(3)化学史在化学教学中的应用的调查研究。从教师和学生两个角度出发对化学史教学进行实证研究,来了解当前中学教学中化学史的具体应用情况、实施方法及学生反映情况等[8]。通过实证调查,研究者们也发现其中存在的很多问题,如化学史教学的实施难度,关乎哪些因素,教师自身的知识储备,学生的兴趣倾向等,针对这些问题,提出了一些改善措施,这些措施来源于实践,是先前理论的进一步升华,有利于教师改善教学,促进教师的专业发展,提高学生的科学素养、创新意识。
2研究反思与展望
近十年来,学者们研究化学史在化学教学中的应用大部分都集中在化学教学改进、教师专业发展及学生科学素养的提高等方面,这方面的研究已经趋于成熟,经过学者们的实证研究,中学教师运用化学史教学的意识越来越强烈,学生对于化学史的兴趣一直有增未减[9]。目前,全国大部分小学已经开设自然科学课程,这为学生学习初中、高中乃至大学的自然科学课程起到了重要的启蒙作用。学校多媒体教学的普及、校园网络的兴起、智能手机的普及都为自然科学的学习起到了良好的促进作用,未来对于化学史在化学教学中的应用方面,其传授内容应该基于学生已有的知识基础,顺应时展需要,剔除陈旧的、已不适合部分化学史,同时以更新颖的方式呈现给学生。我们应该从以下方面出发,例如“如何利用新媒体进行化学史教学?”“化学史与当今现实生活相结合的方式对中学化学教学的促进”等等,从而使化学史教学更契合时展的需要,对教师及学生带来的帮助也更大,这或许是今后应该重点探索的方向[10]。
作者:欧阳学浩 刘杰 单位:湖南科技大学教育学院
化学史论文:生物科学史中的问题化学习研究
摘要:生物科学史教学在目前高中生物课堂中往往是史实介绍有余、思维训练不足,达不到课程标准对科学史的学习目标要求。问题化学习助于解决这一难题。
关键词:生物科学史教学;问题化学习;探究能力
生物科学史在很大程度上就是实验探究史,其中多数实验在高中课堂上是无法体验和再现的。学生对于平铺直叙的实验史实不可能感兴趣,也不能拓展学生的思维和提高实验探究能力。如果将生物科学史的学习问题化,让科学家的思维渗透在问题中,学生就可以在尝试解决问题的过程中体验科学家探究之路,从而提升思维品质和探究能力。
1.学习目标问题化
生物科学史教学的目标是让学生了解知识发现的过程,体会科学家的思维方式和科学研究方法。如果将这些学习目标以告知的方式简单地呈现给学生,学生会认为这些东西离自己太遥远,而且面对已知结论的科学探究,学生不会激起探究的欲望。如果我们将这些学习目标隐性化、问题化,将其转变成学生身边的问题,甚至是学生自己发现、提出的问题,从而激发学生尝试解决问题的欲望,变被动接受为主动探索,学习目标便会水到渠成。高中生物教材中科学史的学习目标大同小异,主要是让学生了解科学家的实验设计思路,体会实验设计的严谨性和科学性。将学习目标问题化后,可以将学生学习科学史转变成设计科学实验,这样,学生就由被动的学习者转变成科学发现的参与者和创造者,学习积极性自然大不相同。同时在参与和设计实验的过程中又会发现新的问题,学生的思维将得到充分发展和提升,学习目标也将上升到更高的层次。
2.学习过程问题化
生物科学史的学习过程是一种比较特殊的学习体验,由于条件所限,在课堂上进行完整的全程探究活动较难做到。因此,在生物科学史教学中的探究性学习更多的是思想实验。在思想探究中简单的对话式或呈现式教学,对学生缺乏有效的刺激,教学效果不佳。这就要求学生将生物科学史学习过程转化成以一条核心问题为主线,并围绕核心问题自我构建一系列的问题系统,并通过小组合作形式解决这些问题,最终形成完整的科学发展脉络。要让学生建立起这样的问题系统,可以从以下几个方面尝试。
2.1角色扮演策略
每一个科学知识的发现,放在其学科历史脉络中都有其特有的时代性,学生只有站在当时科学家的角度才可能发现有价值的问题,才可能体会当时科学家的思维方式。所以鼓励学生进行角色扮演,使学生提出有价值探究问题的有效策略。如遗传基本规律发现过程中,可以进行如下教学片断设计。师:让我们将目光聚焦到160多年前那个在学术界杂交试验盛行的年代里,如果你就是当时年轻的孟德尔,现在有一堆杂交试验的结果摆在你的面前,你会有什么样的苦恼,你又想知道哪些问题?生:为什么子一代只有一种性状?为什么子二代又有两种性状?为什么子二代的性状比总是接近3:1……师:以你现有的知识理论可以解决这些问题吗?生:不能。师:不错。当年的孟德尔就和你们现在一样,面对这么多的问题无从下手,因为没有任何现成的理论可以解决他产生的疑问。那么你现在能提出解决办法吗?(学生随后讨论并尝试解决问题的办法。)通过这一角色扮演后,学生将自己放在研究者的角色上,以研究者的身份思考问题、解决问题,真切体会到科学研究的艰辛与不易,才能真正走进科学家的思维世界,提升自己的思维品质。
2.2实验改进策略
从生物学科的历史发展脉络看,每一位科学家的实验设计都会受到当时科学发展水平的限制,一些实验设计会存在不足和缺陷,而这恰好是激发学生问题意识、构建问题系统的好资源。如促胰液素发现中,沃泰默限于当时主流认知的影响,并没有对实验结果进行大胆分析,也没有设计更合理的实验以进一步研究遇到的问题,而是归结为实验操作中的不可抗拒因素。教师此时可以不展示斯他林和贝利斯的实验,而是利用这一契机引导学生构建新的问题系统:沃泰默实验的关键问题出在什么地方?如何彻底排除神经系统的干扰?如何设计对照实验,让实验更有说服力?学生将这些实验思路问题化以后提出自己的改进措施进行新的研究。在交流评价的基础上,教师再展示斯他林和贝利斯的经典实验,与学生的实验设计进行对比,提升学生的成就感和探究知识的热爱。
2.3自我反思追问策略
在生物科学史学习过程中,自我反思追问策略是构建问题化学习方式的较高阶段。该策略更多的是在解决某一问题以后,引导学生回顾自己的思考历程,从而获得这种思考历程的经验提升。在教学中,教师可以引导学生学会追问自己:就这一内容我是如何发现问题的?我发现了哪些问题?对于这些问题我是从哪些角度思考的?我又是采用什么方法解决的?我生物科学史中的问题化学习(常州市北郊高级中学,江苏常州213031)金交通摘要:生物科学史教学在目前高中生物课堂中往往是史实介绍有余、思维训练不足,达不到课程标准对科学史的学习目标解决问题的方法与其他同学的不同之处在哪?有没有更好的解决办法……自我反思和追问不仅仅是一种构建问题系统的策略,更是一种良好的学习习惯。在反思与追问中,学生往往能发现新的、有价值的问题,从而开展新一轮探索。
3.问题化学习的关键与注意事项
基于问题化学习的生物科学史教学关键是师生根据情境创设以问题主线为核心的问题系统。教师在实施的过程中应注意以下几点:①教师应放下包袱,实现思想和教学方式的双重转变,要让学生真正提出自己的问题;②让学生提出问题不是天马行空,而是围绕课题基础问题展开,同时教师和学生要对学生提出的问题进行一定的筛选,确定问题的主线;③问题化学习的主体是学生,只有真正投入问题的发现和探究中才能提升学生的实验探究能力和思维能力,教师在这个过程中应是引导者和领航者。
作者:金交通
化学史论文:化学史教学设计模型与应用
摘要:利用学科发展史进行教育由来已久,但也受到多方面的质疑。针对提出的普遍性问题,回顾或建立了5种化学史教学模型:历史探究模型、科学故事模型、概念转变模型、科学论证模型和课程开发模型,结合具体案例阐述了化学史教学的操作策略,指出今后发展方向。
关键词:化学史;科学哲学;科学教育;教学设计;理论模型
将科学发展历史融入理科教学的主张可以追溯到19世纪中叶的哲学家、历史学家威廉•惠威尔(WilliamWhewell,1704-1866),他利用科学史论述自己的科学哲学观及其在教育中的作用,这对后来的科学教育产生了积极影响[1]。20世纪中期以来,科学哲学家们越来越多地关注科学教育领域,大大促进了这一研究的发展。但关于在教学中“为什么以及如何使用科学史”的争议从未停止,不同学科背景的研究人员激烈论争,其核心观点随时代变迁也在不断变化。科学哲学家认为,理科教师普遍没有接受过正规的科学哲学学习,他们不了解科学本质方面的内容,在教学实践中常常传播一些错误的观点:理科教学中教师都会强调科学研究的规范性,但许多研究表明,科学的发现并没有一套严格的科学方法或操作程序,相反,科学家们常常以主观的方式进行工作。如门捷列夫(ДмйтрийИвáновичМенделéев,1834-1907)一生都坚持认为,原子是构成物质的最小微粒,它不可再分[2]。所以,要通过化学发现的历史,解释“什么是科学方法”或者“哪些理论是科学的”,是十分困难的。科学史研究者认为,科学研究方法和历史研究方法不同:科学研究的目的在于探究自然现象发生的本质原因,一般不需要考虑科学发展过程中的偶然因素或科学家个人特质;历史研究则恰恰相反,只有详细记录考查事件的所有细节,才能从历史中得出有价值的结论。一些研究者进一步指出,科学教育中使用的科学史根本不可能是真正的历史:由于为了达到科学教育的目标或说明科学理论的正确,理科教师会从大量科学历史中选取符合现代科学规范的实验数据、现象解释或标准步骤,有意地忽略不符合当代科学理论的实验现象。所以,理科课堂中的科学史只能是教师按照主观意愿“虚构”的准科学史或虚假的科学史[3]。学习心理研究者认为,有趣的历史轶事和偶发性事件,或许能够吸引学生暂时的兴趣,但不能帮助学生理解复杂的科学知识。例如,历史上化学家们遇到的问题,今天的学生未必感兴趣或无法理解:古代学者为了证明空气的存在耗费了近600年时间,今天的学生已经不会对这一问题产生疑问[4]。可以看出,在化学教学中融入本学科发展的历史不是一件容易的事情。一方面,它要求化学教师能够以历史唯物主义的观点审视学科的发展过程、学科方法的演变和思想观念的进步———门捷列夫在从事科学活动之初就接受了原子论,但没有受传统经验论和形而上学的束缚,而是注重理论与实验的辩证统一,找到了化学过程的合理解释[5]。另一方面,教师需要研究化学史在教材中的地位、呈现方式、学生的认知结构等要素,以此为基础选择或形成有效的教学模型。从而提高教学设计和课堂活动有效性,实现化学史的教学价值。近年来国内对基于化学史的教学研究关注较多,但多数局限于化学史教学功能与价值的说明,而实践层面关注较少[6],更缺乏从哲学层面对“化学学科方法”“学科思想发展”和“化学与社会之间的关系”等相关问题的反思,也就难以通过化学史的教学使学生真正理解科学本质。正因为此,呈现基于化学史进行教学的常见模型,以期为这一研究领域提供一个值得参考的发展方向。
1历史-探究模型:展示科学方法
自从施瓦布(JosephJ.Schwab)1962年发表其代表作《作为探究的教学》以来,“探究教学”已成为科学教育改革的重要标志。但当时的理科教学普遍存在“科学探究形式化”的倾向:一种形式是探究过程被设计成对科学理论的验证过程,学生遵照“测量数据-计算结果-与标准进行比较-验证理论”的固定步骤学习,科学教育变成了技能训练和公式记忆;另一种是缺乏指导的课堂教学,即由学生提出假说,设计实验,至于这种开放性的学习对学生的发展价值,部分教师甚至认为无论探究结果正确与否,学生都能学会科学研究的方法。科普尼斯(Kipnis)认为,这2种方式既不符合科学发现的真实情况,也无法满足学生发展的需要,即使学生体验了整个科学的学习步骤,却无法解决简单的实际问题。为了真正达到理科教学的目标,他提出“历史-探究”(Historical-Investigative)教学模式(图1)。复演科学史中的著名实验,学生可以体验科学发现的实际过程。如波义尔(Boyle,1627-1691)将浓盐酸溅到紫罗兰上,发现紫罗兰变成了红色。其后波义尔将药草、牵牛花、苔藓、月季花、树皮和各种植物根作为变量1,不同的酸、碱溶液作为变量2,通过实验提出了酸碱指示剂测定溶液酸碱性的理论。历史-探究教学模型展示了科学发现的以下特点:(1)实验与理论之间的关系。很多时候,科学家提出多种假说并实验验证,归纳出科学理论,这一特点在20世纪前尤为明显。常见的课堂教学却体现出理论在前的特点:教师先告诉学生酸碱指示剂的概念,学生以实验的形式证明理论的正确,这种做法不利于学生形成良好的科学观。(2)归纳和演绎法的关系。“历史-探究”的教学设计中,学生利用简单的材料模拟历史上的经典实验,形成科学概念。这样的学习是通过实验发现各种变量之间的关系,积累足够的感性经验,避免早早进入抽象的理论学习。表1是初中化学“质量守恒定律”教学中,基于化学史材料的教学设计分析。
2科学故事模型:体现科学发现背景
将科学史改编为戏剧或故事进行教学的实践由来已久,它能够提供学科知识整合的应用背景,促使学生思考现实情境中的问题。早在1859年英国皇家学会(RoyalSociety)的圣诞讲座上,法拉第(Faraday,1791-1867)就表演了化学剧《蜡烛的化学历史》,形象生动地阐释了化学反应基本原理,特别适合孩子和初学者[9]。万德斯(Wandersee)等开发和使用互动历史故事(InteractiveHistoricalVignettes,简称IHV)技术:围绕化学课程每一单元核心概念,搜集历史资源,精心设计一系列互动历史故事视频短片(大约15min),并将这些材料融入正式的化学教学(图2)。IHV的制作包括以下步骤:(1)选择一个合适的IHV事件,准备一系列问题,这些问题将在故事呈现后由教师提出,引导学生有意义地讨论;(2)精心撰写一段有“情节背景”的、符合科学概念发展的纪实电视剧本,它提供了理解科学知识所需要的问题情境;(3)撰写科学发展关键点的“事件脚本”,在课堂教学中,教师应该在此处打断故事,要求学生对科学研究的结果加以预测和探讨;(4)编写呈现“事件结果的脚本”,即在这里将由教师以合适的方式揭示科学故事的真实结果;(5)搜集原始资料,包括历史图片、科学家手稿、影视作品等,编辑制作成录像片或视频材料。原则上,整件IHV(包括在选择点的停顿和学生讨论)所花的课堂时间不要超过7min,也不要连续介绍3个以上的故事。为了保障学习的有效性,这种方法要求教师本人撰写科学历史故事:选择自己最感兴趣并与所教学科课程相关的内容;阅读文献资料,寻找科学史中最引人入胜、具有关键作用的事件,包括科学家面临的难题,运用已有知识解决问题或提出新的科学理论;将科学发现的关键问题转化为学生可以参与研究的问题(表2)。
3概念转变模型:引导学生思维
概念转变理论认为,学生带着不同概念进入课堂,其中包括大量的错误概念或朴素概念,科学教学的目标就是实现学生错误概念向科学概念的转化。心理学家皮亚杰(Piaget,1896-1980)提出,学生的错误概念很大程度上和古代科学家提出的错误理论一致,科学史是理解学生科学思维形成过程的有益资源[12]。诺曼(Norman)利用社会建构主义理论和科学模型的方法,建立了科学知识发展史中科学模型演变和课堂教学中学生认识发展阶段之间的类比(图3)。(1)智力模型。科学家个人或某个科学团体在研究中提出的概念模型。(2)表述模型。科学家通过演讲、出版等形式,将智力模型转变为供其他群体认知的模型。(3)一致性模型。一致性模型分为2种:①一定时期内被多数科学家认为正确的概念;②学生通过学习形成的新概念。(4)历史模型。随着科学认识发展,大多数曾经被接受的模型会被新的科学模型代替,从而成为历史模型。(5)教师模型。教师在课堂上提供给学生的概念模型。(6)学生模型。随着学生科学认识水平的提高,头脑中逐渐形成更为科学的概念模型。探究每一种历史模型提出过程中理论和实验之间的逻辑关系,或者对几种历史模型进行比较和研讨,是在化学教学中融入化学史行之有效的教学策略(图4)。以化学微粒观的形成为例,抽象的化学概念是导致学生感到化学学习困难的主要原因。与之对应的是,人类对微观世界的探索也经历了数千年。微粒概念形成历史能够体现学生概念形成特点,为教学设计提供有益启示(表3)。概念转化的教学设计中,教师要做好3方面工作:(1)研究具体科学概念形成的历史条件,如当时的认识困难、社会文化观念、语言特征、科学知识的结构与体系等;(2)分析学生思维的特点,如预测他们的认知困难、学习的能力起点、思维论证特点等;(3)把这些条件改造并融入到课堂活动中,如分析历史情境与课堂情境的异同,选择适当的教学策略,采用恰当的元认知水平指导等。
4科学论证模型:形成批判思维
奥斯本(Osborn)提出,应该让学生参与历史上科学家的问题解决过程,以此体会科学方法。具体教学实施流程。这一教学模式适用于物理、化学、生物等不同学科,它强调实验证据对科学解释的支持性。课堂上,教师的工作就是鼓励学生提出尽可能多的、不同于他人的观点,并适时提供其他的解释参与讨论;对学生而言,这种讨论能力是他们未来参与社会决策、做出合理判断所必需的。具体到化学学科,这一教学模型能够体现当代教育关注的科学本质内容,促使学生批判思维的形成:(1)同样的化学实验有不同的理论解释或支持不同理论,如过渡态理论和碰撞理论都能够解释化学反应中的能量变化,杂化轨道理论和价层电子互斥理论也都可用于解释物质的结构。(2)历史表明,即使后来被普遍接受的科学理论,至少在开始阶段并不是很容易被人接受。化学发展史上电离理论建立之初就受到水合理论的质疑,双方围绕氯化钠等电解质溶于水中是否发生电离、溶液中存在的是离子还是分子等问题,不断提出新的实验数据和解释[16]。
5课程开发模型:提供教师发展
科学史融入教学实践不是一个直接简单的移植应用过程,它还包括教师的解释过程。尼尔斯(Niels)给出了一个将科学史转化为教学实践或课程开发的双循环模型,又称为双循环解释学模型[17](图6)。在教师的教学解释模型中,T-C1-I循环是一般教师教学所经历的思考过程,即由教材内容向教学实践的转化过程。当教师考虑在教学中使用科学史的内容时,必须经历C2循环,此时教师有2个方面的工作:(1)领会过去的科学家们通过科学现象建立理论的过程,并经过教学加工,呈现于教学之中;(2)考虑C1和C2间的联系,避免陷入琐碎的历史细节,影响科学知识的形成和教学目标的实现。在C1和C2间的关系上,教师可以选择不同的路径,如T-C1-I-C2-I-C1-I的路径是从教材入手,寻求可以利用的科学史,然后思考C1和C2间的联系;T-C2-I-C1-I-C2-I的路径是从科学历史发展开始,思考融入教学的合适角度,然后寻求C1和C2间的联系。这一模型重要的是以科学思想的发展历史提供有关“为什么”的解释和引导。教学设计包含4个步骤:(1)教师掌握教材中有关主题的学科概念体系和知识的历史演进;(2)选取学科知识发展的关键步骤,如关键性思想、理论遇到的困难和重要性问题解决等;(3)对这些关键步骤加以改编,便于在课堂上使用;(4)为关键性步骤配备难度递增的系列问题。4个步骤中,教师和学生都要很好地理解教材内容要求和科学史材料:第(2)(3)步要求教师熟悉科学发展中的困难以及学生理解上的障碍,在历史的启发下选择驱动性问题,激发学习动机。第(3)(4)步中,科学史融入有2种方式,显性融入:按照历史事件组织教学,描述不同时期的科学,展示科学的演化和发展的主要阶段;隐性融入:不必考虑历史顺序,目标始终放在现代形式的科学理解上,对科学史材料的考察也只要运用现代的概念和逻辑。这一解释学模型以学科知识教学与课程开发为目标,重视科学的知识学习和方法论意义。把科学史作为有意义学习的支撑,具体给出了将学科史融入实际教学的途径和方法,体现出化学史教学对教师专业发展的价值(表5)教学设计模型能够沟通理论与实践2个方面,就进一步发展而言,这些教学模型给我们以下启示:(1)充分发挥化学史的教育教学价值化学史在化学教学中的应用模型演化,明显体现出的特征是:①将化学史内容整合到化学课程或教学过程中,而不是作为一项额外的任务;②教学突出对科学方法的重视、教学的探究性和学生理性思维能力的养成;③突出以学生为中心的思想,在展现科学知识形成过程中,促进学生积极思考,参与知识的建构和问题解决,形成动态的、变化的知识观,理解科学与哲学,提升问题解决能力。(2)探讨化学史教学模式的有效性多角度分析教学策略是学科史融入化学教学的关键,基于化学史的教学设计需要考虑多方面的因素。包括:①化学发展史的本体研究,如化学理论发展与实验之间的关系,科学家进行问题解决时的推理过程,与其他科学家相互交流、启发形成新观点的过程,只有对化学发展历史本身的深入掌握,才能科学地对其使用;②化学史教学问题研究,如化学教材选择化学历史内容的标准、呈现的方式等,以此为基础,选择或制定有效的教学模型。(3)化学史应成为学科教师教育的重要内容学科发展历史融入化学教育,不仅有益于教学方法和教学模式创新,还是理科教师专业发展的一个途径。一般的理科教师教育不太重视科学史,职前职后教育也缺乏这一部分内容,导致教师对本学科发展历史重视程度不够,应用学科史教学的自觉意识不强[18]。科学史、科学哲学与科学社会学等内容应作为教师教育的组成部分,加强学科史的教育,开展基于学科史的教学研究,能够有效促进化学教师的专业发展。
作者:孟献华 倪娟 单位:南通大学教育科学学院 江苏省中小学教学研究室
化学史论文:化学史对科学素养的影响
运用科学方法,提高探究能力
就是要让学习者经历科学家研究科学的过程,了解科学知识形成的历史;不仅知道最终的研究结果和结论,而且要了解推导过程,从而真正掌握科学知识;这正是提高科学修养、理解科学本质的重要过程。化学史的本质就是一部研究化学方法、运用化学智慧的历史。结合化学史进行化学教学,不仅可以学到作为认识活动结果的知识,而且可以学到反映在认识活动过程中的研究方法,从而提高学生自我学习、创造发明的能力。
化学教学不仅要使学生知道是什么知识,还要知道为什么被提出来、又是如何解决的。在教学过程中结合化学史展现化学家探索知识的过程,展现重要概念和规律是如何发展和完善起来的,即它们是怎样从事实或实验中总结出来的,又是怎样为更新的事实或实验所补充和修正的全过程。比如人们对原子结构认识的探索过程,从汤姆生到卢瑟福到玻尔,后来者怎样一次又一次地将原子结构理论推向前进。让学生跟随化学家亲身体验研究的历程:提出问题、假设和猜想,设计适当的实验验证猜想,处理分析实验事实,运用一系列的逻辑方法进行科学抽象,猜想、假设可能是错误的,这就需要进行反思和评价,进行修正,直到得到规律性的知识,再用实验检验认识成果的正确性,经过这样的方式,学生模拟体验了科学研究的全过程,获得科学思想和科学方法的熏陶,培养和提高了科学研究的能力。
培植科学情感,构建正确的人生观和价值观
化学史中蕴藏着科学思想、科学精神、科学态度和科学观念,能启迪引导学生形成科学的情感态度和价值观,促进学生发展。
1进行爱国主义教育
化学史教学能让学生了解我国在化学发展史上光辉灿烂的科技成就,如造纸、制火药、烧瓷器、冶铁炼钢、酿酒等化学工艺曾经举世闻名,这些生动事例能增强学生的民族自豪感。对近现代中国科技落后的状况和原因的探讨,可以激发学生立志奋发图强的爱国热情,树立推进我国化学工业赶超世界先进水平的责任感和进取心。许多中外化学家的爱国言行,也给学生树立了爱国的榜样。
2初步建立辩证唯物主义观念
化学发展过程充满着丰富的唯物主义和辩证法思想。例如许多化学的发现貌似起缘于偶然,其实背后无一例外有着必然,是科学家经过大量实验总结验证得出来的,是从量变到质变、从特殊到一般的过程。只有掌握扎实的理论基础和科学的方法,善于从偶然现象中找出内在必然,才能在科学研究上有所作为。比如拉姆齐一个人发现了除氡之外所有的稀有气体,这并不是偶然巧合,是他的努力,是坚持谨慎的逻辑思维和对未知事物坚定的探索精神引导他走向成功。又如波义耳注意到紫罗兰花瓣因为溅上酸液而变红,从而发现了酸碱指示剂。这正是他一贯细致观察实验,尊重实验事实的良好习惯的必然结果。另外,今天看起来很简单的化学知识,也许经历了几代人的奋斗,有些先驱者当时得出的结论现在看来似乎是错误的,但也不能一概否定,要运用辩证唯物主义的观点既看到它的不足,又要对它在历史上起过的作用给予肯定。前人的劳动成果永远给后继者以借鉴,后人正是以此为阶梯去探索真理的。
3发展不畏艰险、追求真理,、善于合作、勇于实践的科学精神
现代学生的成长过程,受到的关爱太多,挫折失败经历太少。许多学生在学习中不能也不肯吃苦,一点点小小的失败就视作末日来临,缺乏坚韧不拔的意志和精神。化学史教育可以让学生知道,每一个发现和发明,无不聚集着化学家的千辛万苦和劳动汗水,其中包含着他们在漫长的探索道路上遇到的无数次失败挫折、种种困难和打击。比如金属钛的提取过程,经历了一百多年的艰苦探索,凭着数代化学家的努力甚至献身,才得以实现。
还有,居里夫妇在简陋的实验室里,从1899年到1902年,1400多天,5677次实验,终于从8吨铀沥青矿渣中提取到了0.1克氯化镭。“科学家成功的道路上流的不是汗水而是鲜血,他们的名字不是用笔而是用生命写成的。”
在原子结构的探索过程中,虽然许多科学家都做出了杰出贡献,但只有卢瑟福一人被誉为“原子之父”。这位1908年诺贝尔奖获得者,一生先后培养出了11位诺贝尔奖获得者,无人比肩。他为人坦诚忠厚,谦虚谨慎,从不妒嫉别人的成就,他把身边的年轻人看作是自己的接班人,他的指导思想是让每个人发挥他的较大才智,作出他希望的较大成果。他的友爱宽容、善于合作的精神令后人由衷敬佩。
科学家追求真理的艰辛历程,他们自身的谦虚宽容的态度,勤于思考、善于合作的精神,关心社会造福人类的社会责任感,他们拥有的人性光辉、人格魅力对学生的影响是潜移默化,不可估量的。在科学研究日趋复杂、学科间的交叉渗透日益加深的当代,更加需要学生具有善于合作的精神,凝聚集体的智慧和力量在日后实现新的发明创造,新的突破,实现人生的价值。
关注社会,关注未来,增强社会责任感
现在,化学与自然、社会、人类的关系呈现前所未有的密切,人人都在享受着化学的成果与恩惠。但是人们对化学的误解、淡漠与隔膜也日趋严重,甚至有人谈化学而色变,将化学与污染、有害、危险等同起来。为了消除这种误解,有必要通过化学史教育,引导学生接受并欣赏化学的创造发明对改善人类生活的积极作用,对人类社会的进步的推动作用。让学生认识到,那些曾经发生的和化学相关的污染事故,无一不是人们过度甚至滥用化工产品,对化工生产控制不当乃至失控而引起的。教育学生树立合理使用化学物质的意识,即要综合考虑社会经济效益,及对生态环境和人体健康潜在的长远的影响。认识到消除污染,保护环境同样需要化学知识。
西塞罗说过:“一个人不了解他出生之前的事情,那他始终只是个孩子。”树立历史意识是一个人、一个民族成熟的标志。培根说:“读史使人明智。”在化学教学中,加强化学史教育,能提高学生的科学素养,使学生多方位地发展,以适应21世纪科学技术和社会可持续发展的需要,成为符合时代要求的高素质人才。
作者:杨蓓单位:中学一级教师
化学史论文:初中化学史教学现状及建议
摘要:初中化学史教学在新课程改革的今天占据着一席之地,笔者经过大量的实际调查和研究,分析我国初中化学史教学现状,在此基础上提出建议,期待对改进我国初中化学史教学有所帮助。
关键词:化学史教学现状建议
化学史是人类在长期的生产劳动过程中对化学知识是怎样产生的、如何发展的、后来又如何演变的总结,是人类一代代相传而产生的一种讲述化学科学的特殊历史科学。20世纪初法国的科学家郎之万建议在科学教学的过程中采取历史的方法进行教学,我国的傅鹰教授也曾提出相似的观点,他在各种不同的场合曾提出这样一个观点,一门学科的历史是非常宝贵的,因为学科的历史可以给我们智慧的启迪。新课程改革的今天化学史占据着化学教学的一席之地,它对于激发学生的学习兴趣和积极性方面具有重要的作用。促进学生从发展上掌握知识,对所学知识保持深刻理解;培养科学精神和掌握科学研究方法;对于学生的爱国情怀和民族自豪感的培养具有重要意义,培养民族自尊性;还可以培养学生人文精神,树立起学生的世界观和价值观,对新课改的落实发挥重要的作用。
1我国化学史教育的回顾
化学家与化学教育家张子高是我国化学史研究的奠基人,早在20世纪20年代他就对化学史进行过很详细的研究,并且把我国的化学史划分为了两个阶段,古代史和近代史。丁旭贤教授在北大开设相关的课程,同时他还编写了《化学史通考》作为学生的教材。袁翰青中国化学史研究的积极倡导者和实践者,他对中国古代众多化学历史做过深入的考证,在高校中开设了中国化学史的课程来进行讲授。我国在上个世纪五十年代才开始对化学史教育进行真正的重视,在1956年颁发的《中学化学教学大纲》中对化学史的教育进行了明确的要求。在随后的几十年的时间中,国家一直处于动荡和不安定的环境中,有关化学史的内容在教材中消失的无影无踪。在上个世纪八十年代,随着对化学史教育在教学中的作用的深入认识,化学史教育才重新被人们接纳,20世纪90年代教科书中开始逐渐出现一些与普通化学知识相关的科学家的点点滴滴,学生在学习之余开始有一些趣味性的阅读材料。在新的世纪,化学教育事业有了长足的发展和进步,化学教育界普遍认可化学史教育的重要性。
2我国初中化学史教学现状的分析
2.1国家层面:我国20多年来人教版初中化学教科书中都渗透了化学史教育的内容,而且都占一定比例。人教版初中化学教科书中化学史的渗透主要有以下几个特点:
2.1.1教科书中渗透化学史的内容逐渐增多从表中不难看出,不同版本化学教科书中化学史内容章节所占比例逐年增多,从1978年5%到2006年50%,说明国家对化学史教育重视程度在增加。
2.1.2教科书中渗透化学史的内容所涉及面越来越宽:1978年版的教科书只是简略介绍化学的发展,随后几种版本的教科书,除化学史上的一些重大发现和发明重要实验方法外,也介绍了一些著名化学家及其对化学的贡献,化学史渗透虽有较大进步,但这些化学史料紧扣所学内容,没有进行扩展,这样学生知识面相对来说比较窄,而2001版的标准实验教科书,增加了化学与社会、技术和生活相联系的学习内容,即介绍了早期化学史实,又涉及了19世纪的经典化学和20世纪现代化学,化学史内容涉及的面有化学家及科学实验、材料、能源环境保护、生命科学、国情知识等诸多方面,化学史进一步得到渗透。
2.1.3教科书中渗透化学史形式也越来越多样化:对比几种教科书,90年代前的教科书,多以文字叙述化学史,形式单一,90年代后的教科书中介绍化学史时,在原来基础上增加了一些插图,化学史呈现的形式有一定变化。2001年新课程标准验教科书,化学史呈现的形式更多样化,内容更丰富,在文字内增加了不少插图和实物照片,如彩陶、古画、雕像、透明金刚石薄膜,图文并茂。
2.2教学层面
2.2.1大部分教师用化学史引起学生兴趣得心应手,但是作为学生理解知识的方法和培养学生的科学探究方法,没有这个意识。
2.2.2教师片面的追求教学成绩和教学任务,对于考试不考的内容不予传授,认为是白费时间,对学生毫无用处。
2.2.3部分教师对应用的化学史料缺乏考证。教师在教学中引入教科书外的化学史料的话,会涉及到很多方面的论证,因为在不同的史料中关于同一个问题的说法可能有许多种,教师要通过多种途径查阅文献资料,保障讲授的内容是无误的,如果因为各种原因不能得出正确结论,也要交代学生。
2.2.4许多教师介绍方法的平铺直叙。许多教师在传授化学史过程中平铺直叙,没有起到启发学生思考的目的,学生会觉得知识原本就是这样的,只要记住就行了,只有科学家才能提出那些理论,我们自己不能。其实不然,科学家也是普通人,只是善于观察、勤于思考而已,故讲授中要注意启发学生。
2.2.5成功的案例对学生的培养。一个理论的形成是很多人努力的结果,需要大量的实验、思考和探讨,其中经历无数次的失败才能得出最终理论,我们今天学到的理论看似平常,其实得来不易,许多科学家做了很多的工作,但最终没有得出世人肯定的结论,这些巨人同样值得我们关注,例如氧气的发现制取,在拉瓦锡制取氧气发现燃烧本质之前,舍勒和普利斯特在同一个时期同时发现了得到氧气的方法,但当时主流的说法是燃素说,他们对自己的试验结果没有坚持下去,而拉瓦锡发现了燃烧本质,功成名就,这个故事是有名的唯物主义和唯心主义形而上学的碰撞,可以对学生进行唯物主义人生观和世界观教育,也让学生明白每一种理论来之不易。
2.2.6大部分教师评价化学家时表现出“英雄崇拜”,科学探究的道路上有许多像普利斯特里这样的人物,人们在肯定拉瓦锡的同时都否定勒普利斯特里的研究方法,这种做法都是“英雄崇拜”的情绪,这是教师在教学过程中经常犯的错误,这会使学生变得思想偏激,成功就会盲目自大,不成功就会萎靡颓废,这将对学生的发展是不利的。所以在讲授科学家成败应给予正确评价。
3在教学过程中按课型有以下具体建议
3.1新课中以化学史创设教学情境:新课,新课中以化学史创设教学情境,可以通过一些实验教学情境和讨论情境,以此导入新课,或穿插在新课的讲授当中引导学生思考探究。例如在常见酸碱一节,可以讲授一下酸碱指示剂的历史。教师可以此史实导入新课,再显波义耳在实验室中将酸滴到紫罗兰花上的情景,这一现象引发学生思考,并验证学生提出的推断是否正确,引导学生得出和波义耳一样的结论,这样学生会有极大的兴趣,并为有科学家一样的结论而满足。
3.2习题课上讲解与化学史联系生活的习题:近些年与化学史有关的联系生活实际的题目在中考中也占了一定的比重,把这些题目通过以选择题和问答题的方式给学生作答,这样的题目与传统的直接问问题的题目有所不同,通常会使学生手足无措,故教师在平时的练习中有计划的加入一些化学史的题目,让学生明白学习化学知识的目的是为了人类生存而服务的,不只是为了考试升学。
3.3实验课中加入化学史的内容:实验课是化学教学的重要课型,在实验课中加入化学史内容,例如在探究浓硫酸和浓盐酸性质时可以提出王水,有两位科学家劳厄和弗兰克,曾得到1914年和1925年的诺贝尔物理学奖,二战时期德国纳粹政府要没收他们的诺贝尔奖牌,玻尔为了保护纯金奖牌,让在实验室工作的匈牙利化学家赫维西(1943年诺贝尔化学浆得主)帮他们想了个好主意,将奖牌放入“王水”中,纯金奖牌便溶解了。玻尔将溶液放在实验室架子上,来搜查的纳粹士兵果然没有发现这个秘密。战争结束后,溶液里的黄金被还原出来,送到斯德哥尔摩,按当年的模子重新铸造,1949年完璧归赵。这样的故事孩子们非常感兴趣,感到化学知识的神奇,对浓硫酸浓盐酸性质探究更用心。
3.4培养学生自主课外活动探究能力:上课时间有限,那么学生课外活动探究显得很有意义,学生可以充分挖掘出自己的兴趣爱好,并且通过教师的指导,来搜集资料,自主探究,例如波义耳无意中发现石蕊的故事,学生在课外搜集一些花朵,验证波义耳的实验,并检验其他植物与酸碱反应的情况,学生非常感兴趣,并培养自主探究能力。
4结语
古人提倡以史为鉴,回首过往的历史文明,对新课改的目标要求有了更明确的概念,每一位化学教育者工作者高度重视化学史教育,充分发挥教学智慧,挖掘化学史宝藏,恰到好处的将化学史渗透到教育的各个环节,发挥化学史的作用,更好的提高学生的科学素养。
作者:姬发锦 单位:甘肃省永靖县第八中学
化学史论文:化学史在高中化学教学中的运用
由于化学是以人类不断探索为基础的自然科学,因此化学史作为人类探索的历史,具有重要作用。这也是人类向文明进化的一种有效途径。而化学史对于学生在化学学科学习中,也是有很大的积极作用。首先,化学史可以激发学生学习化学的兴趣。化学史里有一些著名科学家的趣闻轶事,这在很大程度上调动了学生的积极性。一方面激发了学生的好奇心,增强了学生的课外知识;另一方面对学生研究化学给予了正确的引导和鼓励,有利于培养学生正确的价值观。其次,化学史有利于培养学生的爱国主义情怀。因为很多化学发明离不开中国这个文化古国劳动人民的智慧。比如在讲金属时可以通过中国古代炼金术、炼丹术等向学生展示中华民族的灿烂文化,增强学生的民族自豪感,从而培养学生的爱国主义情怀。而化学史还有利于培养学生的思维方式,通过对化学史的学习,可以掌握基本的研究化学的方式方法,对学生今后的发展大有益处。而化学史从最基本的层面看,还有利于学生加强对化学学科知识的理解和掌握。因为这些知识源自于化学史一步一步地发展。而通过讲解化学史,让学生不再与现实脱节,可以更深刻地掌握相关知识点。反观现在的化学教学现状,虽然化学史有诸多益处,但是教师和学生对化学史都不够重视。而在教材的编排上,化学史这一部分也有待改变。在教材中化学史大多以资料的形式向我们呈现,缺少相应的描述,同时也不足以引起学生的重视,因此对于如何将化学史应用到化学教学中,我有以下几点建议:
一、以化学史作为课程导入
教师在授课时常常会设计教学情境,对课程进行导入。而用化学史创设问题导入新课来引起学生的思考则是一个不错的选择。比如,在讲有机物时,便可以通过德国化学家凯库勒的生平提出苯的结构式这一故事进行导入。这样通过化学史方式的课程导入,既可以让学生学习相关的化学史知识,又可以让课堂环环相扣、紧密结合,达到高效课堂。
二、将化学史融入习题
由于化学史逐渐被重视,近些年在考试中越来越多和化学史息息相关的题目出现在了考卷上。不论是为了学生化学的综合水平还是应试能力,教师在设置习题时,都应选择将相关的化学史题目融入习题中,这样不仅有利于学生学习化学知识,还可以将德育渗透到化学教学中,让学生在均衡的教育培养下不断成长。
三、把化学史领进实验课堂
实验课是化学学科教育最重要的部分之一,因此在实验室中可以适当引入化学史相关内容,增强实验的趣味性,提高教学效率。比如,在酸碱中和滴定这个实验中,教师可以在实验的过程中引入酸碱相关的化学史,例如,波义耳研究酸碱的故事。通过化学史,可以让学生系统地掌握学科知识,便于学生今后对化学等相关知识的学习。
四、把化学史延伸到课外探究
由于课堂教学的时间较短,因此,化学的实践与探究则需要在课外体现。教师可以引导学生,让学生以化学史为基础,搜集相应材料进行自主探究,从而激发学生学习化学的兴趣,并培养学生自主探究和独立思考的能力。
作者:吴来圆 单位:山东省枣庄市第十六中学
化学史论文:中学化学史下的化学教学论文
一、中学化学教学问题存在的特征
化学学科主要起源于西方教育体系,在清朝晚期由洋务运动将其引入到中国的教育课程体系之中,是作为一门重要的自然科学课程供学生学习的。所以从某种意义上来说,化学是一个舶来品,在中国的教育历史上明显要晚于西方发达国家。除了历史原因之外,由于现实条件所囿,我国中学阶段的化学教学也是出现了很多问题。
1.中学化学教学中缺乏化学史教育
培根说,读史可以明智。其实,我们不应该狭隘的认为这里的历史只是人文历史,事实上,科学历史也是人类历史的重要组成部分。然而,在我国“中学化学教学中却只将化学中出现的客观概念和知识作为必学的内容,而对化学的科学历史或者发展史则提的较少,许多教师对课本中的化学史内容,只是简单布置学生课后看一看。他们认为化学史提高不了学生考分,对升学率不起作用,甚至对化学史提也不提”[2]。这种情况具体主要表现在两个方面:及时,缺乏专门的化学史课程。化学史展示的是整个化学学科的发展历程,是化学体系脉络再次展现。化学的知识只有放置于整个历史发展历程的背景才是生动且有魅力的。然而当下中学化学课程中并没有包含这一块内容。第二,化学家的片段性介绍,完整性不足。其实无论科技多么先进发达,起到主宰作用的还是人。在化学学科中,如果离开了伟大的化学家而讲化学是没有多大意义的。然而中学化学教学中出现的化学家一来数量较少,而来介绍的情节也较为简洁。除了展现化学家突出的个人贡献外,对其生平历程,尤其是如何与化学结缘以及学习化学过程中所遇到的各种困难的描写还非常欠缺。简而言之,个性化的化学家形象并没有很好的展现。
2.中学化学教学中缺乏思想教育
学者廖正衡指出,“研究化学思想的发展或化学理性认识的发展,主要是化学理论和概念的演化过程,将有助于进一步把握化学的发展规律,深刻JournalofCurriculumandInstrution•课程教学研究理解化学的理论和概念,汲取有益的历史经验和教训,促进化学科学的发展”[3]。化学思想主要以物质的化学组成、结构和反应等三大理论体系为支撑的。这三点虽然在中学化学教学中有所提及,例如,简单介绍物质的组成,H2O是由H和O组成的。然而这只是知识性的介绍,对化学如何通过宏观的实验现象切入到微观世界中的反应机理却没有深刻的解释。这就造成了学生的困惑,我学习这个知识有什么用?因为学习这样的知识事实上对显见的生活并没有多大的意义。然而其背后却有这样深刻的含义,这是一种思维的拓宽和机理的再创。我们在学习这些早已生成并无多大现实意义的知识时,如果不挖掘化学知识背后的深刻思想价值,那么学习会陷入一种自我虚无的状态,导致了认同的偏差,也失去了学习化学的本质意义,即获得一种新的思想。
3.中学化学教学中缺乏情感态度与价值观教育
在新的课程体系下,教学中的情感态度与价值观的教育成了重中之重,是课程三维目标的核心之一。然而在学者调查中学实际教学情况时却“发现三维目标中情感态度与价值观教学目标落实得不是很好,有些教师为了赶教学进度,在教学过程中首先想到了砍掉情感态度与价值观教学目标,认为它可有可无;有的教师在制订教学目标时就直接从教学参考书上照搬,课堂实际教学中并不进行落实;有的教师落实情感态度与价值观教学目标的随意性很大,往往受突发事件的影响而实施……”[4]调查虽然并不是直接的针对化学教学,然而根据实践经验,这些现象在化学教学显然也是普遍存在的。事实上在化学教学中加入情感态度的教育也是对德育重要的支持,是实现中学德育的有效载体之一。然而,在中学化学教学的普遍缺乏情感态度的教育则会对学生未来的人生观、世界观和价值观的形成产生一定的影响,这一点,目前无论是在化学教学思想意识上还是在行为实践上都存在的很大的不足。
二、中学化学教学问题形成的原因
中学化学教学出现前文所描述的各种问题其原因是多方面的。教学过程中的教育观念落后、评价机制僵化以及应试心态过重都是催生教学问题的重要因素。
1.中学化学教学问题的根本原因:教育观念落后
在我国的传统教育观念中,教育的核心功能在于传递知识。“传统教育的基本特征是以知识的传授为中心。培养出的学生因受传统教育的影响,只能在家长或教师划定的条条框框内进行,不敢越雷池半步,致使学生过于严谨,尊崇,思维定势,创造性思维薄弱。学生被动学习,成了装知识的容器,忽略了主观能动性,阻碍了学生创新能力的发展。”[5]同样,这样的观念价值也渗透在化学的学科教学中。首先,将化学的学习简化为化学知识的学习。化学是一门科学,除了显性的化学知识以外,还有隐性的化学学科思维和化学科学精神的培养和塑造。然而,在我们中学化学的过程中,却有意无意的将后者忽略,这明显是一个重大的失误。其次,化学教学规避了创新与挑战。化学是一门以实验为核心内容的基础学科。然而除了实验以外,化学还有“试验”,就是对已知实验之外的创新挑战。然而在中学化学教学过程中,要么以安全为理由,要么以考试为借口,总是在逃避培养学生创新的精神,将试验抛之脑后。,将化学教学与实际生活相隔离。学习化学就是为了更好的生活质量而服务的。然而化学教师在教学的过程中常常缺乏对现实生活的具体考量,而将化学中各种问题进行理想化的处理,比如不计成本的来消除污染显然不符合生活常理,然而却时常将这样的选择方式置于教学之中,显然没有注意到对学生实际生活思考能力的培养。
2.中学化学教学问题的关键原因:评价机制僵化
化学教学并不是一个自由散漫、随心所欲的行为过程,其有着外在较强的约束和控制。目前,在新课改的要求下对学生的学习评价体系呈现多元化的趋势。然而事实上传统的评价方式仍然在起着主导的地位和作用。“纸笔测试历来是简单有效的评价方式,但在命题时我们的教师受传统教学的影响根深蒂固,往往不自觉的就以旧教材的教学要求为标准进行组卷,甚至直接从网络下载试题,不做任何修改。这样既不能达到教学信息反馈的目的,同时也打击了学生的学习信心。也有教师认为新课改的纸笔测试就是个形式,命题时全部选用教材原课程教学研究•JournalofCurriculumandInstrution题,原封不动的照搬,这样的测试,同样也会挫伤学生的学习兴趣。”[6]由此可见,评价机制的固化僵化对化学教学情况的改善起到了强烈的阻碍作用。由于对化学教学的核心价值存在判断误区,认为化学学习只是为了应付考试,导致“有些教师对教材的深广度把握不当,仍然按照原来的高考标准和课程要求来处理必修教材中出现的知识内容,随意扩展教学内容和提高教学要求的现象时有发生,‘越位’的情况很普遍”[7]。所以,中学化学教学中问题频发,可以说评价机制的僵化是逃脱不了责任的,这需要多方共同努力来打破旧有的评价体系,使得教学评价能够走向真正的合理和多元。
3.中学化学教学问题的直接原因:应试心态过重
有学者研究发现,目前在我国化学教学中存在着过度教学的问题。这个问题的重要推力之一就是应试的功利心态。“应试功利心态使学校、家长和社会对化学教师的过度期望是化学过度教学的又一个原因。”[8]其实从历史的角度看,追求应试的能力是一贯而传承之的。我国历来有“学而优则仕”的传统,对于读书人来说,通过考试并成为国家的官员是每个人终极的梦想。倘若不能将自己平生所学兜售于“帝王之家”,人生便是失败的了。其次,教育演变发展到今天,固然在形式上发生了众多的变化,但是其根本用意或许还是沿袭了传统的要求,只不过演化为“读书改变命运”了。但是改变命运是普遍的愿望,大家需要一个相对公平的竞争手段,于是考试就成为了一个必然的选择。考试一方面是较为有效的手段,另一方面考试将相对公平做到了,得到了普遍的承认。化学虽然是近代新兴的学科,但是引入中国之后事实上并不能逃脱这样的藩篱,仍然被同化到如此的体系之下。不过这其实是一个误区,所有的课程教学都面临着深刻的改革,以往灵光的方法一直在遭受着其是否科学的质疑,如果化学仍然寄生于这样的思维之中,不能不说这是一种赤裸裸的践踏和贬低。
三、中学化学教学问题解决的策略
研究或许有批判的必要和解构的价值,但是根本所追寻的还是走向建构。对中学化学教学中存在的种种问题的描述和造成问题原因的分析其最终走向还是渴望可以为中学化学教学进行策略构建。
1.结合素材,进行情感态度与价值观教学
《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》把课程目标划分为三个领域,知识与技能,过程与方法,情感态度与价值观。其中情感态度与价值观一方面包含对自然科学和物质形态的理性认知,另一方面也是对人文社会和自身发展方面的观照情怀。可以说新课程背景下的情感态度与价值观教育将化学教学的目的提升到了一个新的层次。再具体教学实践中,学者吴燕娜认为主要可以利用“兴趣教育;热爱祖国、热爱集体教育;社会责任感的教育;意志教育;辩证唯物主义观点教育;安全教育以及社会热点教育”[9]的手段来开展和进行。具体展开来看,情感态度与价值观主要包括三个方面。及时,情感态度与价值观的辩证思维。化学的发展那一方面给人类生活质量的提升提供了帮助,另一方面也给人类生存环境的破坏带来了巨大的威胁。所以,化学是一把双刃剑,在化学的教学过程中一定要把握好其双面特征,偏向任何一方都是不太妥当的。第二,情感态度与价值观的目标追求。尽管化学给人类的生存环境的安全性带来了巨大的挑战。但是要解决这个问题并不是简单粗暴的将化学弃之不顾,从本源上来看,最终还是要依赖化学解决化学问题。对于已然造成的空气污染、水污染和土壤污染等问题,其根本还是需要利用化学手段来解决。所以,化学带来的问题只是暂时性的,关键还是在于人对化学的掌控和把握。第三,情感态度与价值观的落实途径。情感态度与价值观的生成还是较为抽象的,如果需要中学生对其能有效的进行把握还是需要一定载体加以支撑。但是载体的选择方式一定要突破以往思维的藩篱,例如单纯以考试或者安全为导向的,这里不是说考试或者安全不重要,而是说对考试和安全能够进行积极的为学生在化学学习中的发展和进步服务。
2.联系过往,增加化学历史教学的内容
化学科学带来的是知识,而化学史则给予人以人生的智慧和力量。此外,“化学史也是一部化学研究方法的历史,结合化学教学内容,运用化学史实培养学生科学方法、科学思想是很好的材料”[10]。要做好化学史教学的工作,一般遵循几个步骤:及时,注重整理化学发展的关键历史节点。化学的发展主要是经过了古代化学、近代化学和现代化学三个阶段。古代化学主要以实践和经验为主,是一种较为感性的化学认知。而走向近代化学则经历了16世纪末到19世纪初长达两百多年的时间,其中逐渐摆脱了炼金术的束缚走向了系统化的元素理论。而进入20世纪以后,由于物理学的介入,化学就更加的微观化、精密化和定量化了,发生了深刻的变革。这些历史节点都是激发学生学习热情的重要动力。第二,注重化学家的完整介绍。纵观我国的化学教材,对化学家的介绍只是简单限于其贡献在哪里,而其生平乃至个人遇到的挫折甚至是缺点等都非常少的提及。这使得学生普遍认为化学家离自己较为遥远,失去了奋斗的动力。第三,注重化学失败的教育学习。化学以实验为基础,是为了探索未知的世界,失败自然不可避免。然而我们所涉及的化学史教学大多是成功的历史,对其中曲折困难则提及的较少。这使得学生对化学的认识过于简单化了,缺乏合理的认知态度。
3.发展导向,注重培养学生的问题意识
从教育本质属性来看,教学的真正目的既不是单纯的传授知识,也不是简单的应付考试,而是为了学生的发展。这样来看,学生就成了主体,我们的教学不在于告诉学生应该知道什么,而是自己能提出什么样的问题。化学实验是一项精密的操作,条件的略微改变也会发生较大的变化。此外,化学反应的反应物以及条件也是遵循着节约便利的道路不断改进,化学其实不是静态而是不断发展的。因此,学生对于化学的学习应该最主要的就是“能不能换个条件呢”,或者“这样为什么不可以”,而不是“哦,我知道了”。要培养学生如此的问题意识,就要做到几点:及时,营造课堂民主的氛围。很多在学生在自我问题意识方面其实有着很强的主动性,然而由于整体的课堂氛围缺乏民主气氛,教师的一言堂行为倾向比较明显,导致学生出生有疑问却不敢言出的担心。所以培养学生敢于提出问题的勇气,“教师要多一点宽容,少一点讥笑;当学生所提问题让教师难堪时,要多一点理解,少一点责备;当学生为了表达一个问题急得面红耳赤时,要多一点鼓励,少一点不耐烦”[11]。第二,培养学生发问的能力。问题的提出是认真思考的结果,而不是随意的表达。在化学教学中新知识的不断涌现,学生可能在接受消化化学知识的时候出现困难。但需要强调的是提出高质量的问题并不只是简单的态度问题,同时需要大量技巧的培训。中学化学思维是新的比较独特的逻辑体系,教师如果不对学生发问的能力进行提升,那么学生的学习质量很可能就要大打折扣了。故发问的能力是培养学生问题意识的重要环节。第三,激发学生学习的兴趣。兴趣是学生学习好的动力来源,也是引导学生发现问题、提出问题的基础条件。在化学课堂上,教师要全力激发学生提问的兴趣,引发认知之间的冲突,使之形成问题意识,让学生感到确实有问题要问,并且勇于问,喜于问。
作者:王祖亮王丽娜工作单位:华东师范大学教育经济与管理专业硕士研究生
化学史论文:巧用化学史料培育科学方法
摘要:化学史料会揭示出化学家们如何善于抓住机遇,怎样运用想象力,如何进行缜密的实验设计,如何进行科学的逻辑思维和推理,会给我们提供众多极生动、极形象的学习典范。这是我们在化学教育中强调化学史学习的重要理由。科学思想方法是科学发现的灵魂。化学研究中的思想方法主要有以下几种:观察、想像、调查研究、模拟、分解与组合、实验、推理等。
科学发现有三个重要因素:科学知识、科学思想方法和科学精神。其中科学思想方法是科学发现的灵魂。
纵观宛如繁星的化学发现、发明事实可以看出,化学家们所应用的思想方法,既包含一般科学共同适用的研究方法,也包括具有化学学科特色的研究方法,它们都是宝贵的精神财富。如果我们在教学中运用好化学史料,可以培养和锻炼学生的科学思想方法。
化学家们所采取的思想方法主要有以下几种:观察、想像、调查研究、模拟、分解与组合、实验、推理等。
一、观察——化学发现的基础
所谓观察是人们通过看、听、尝、闻、摸等动作,对大千世界多彩多姿的事物和千变万化的现象进行认识的过程。许多化学研究是在观察中进行的。
在课堂教学中,我们主要是通过演示实验和学生实验来培养学生观察能力的。化学史料的应用可让学生进一步深刻体会观察的重要意义。例如:酸碱指示剂的发现,是波义耳在发明一种鉴定土壤酸碱性的新方法时不小心将盐酸喷溅在紫罗兰花,他感到很惋惜,便顺手用水冲洗。过了一会,他惊奇地发现紫罗兰的蓝紫色变成了鲜艳的红色。波义耳兴奋极了,真是“踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫”。他立即动起手来,用几种酸和几种碱对紫罗兰花瓣进行试验,观察花瓣颜色的变化。终于研制出了酸碱指示剂。
再如:味精的发现源于池田菊苗教授喝汤中的灵敏味觉和敏锐的洞察力。1908年的24小时晚上,日本东京大学化学家池田菊苗教授忙碌了24小时,回到家中,池田夫人为了消除丈夫的劳累急忙端上了饭菜。
池田坐下来,喝了一口汤说:“这汤是用什么做的?”
“怎么啦?”池田夫人惊奇地问。
“这汤的味道不一般,其味特殊鲜美!”
“可能是你太饿的缘故吧,所以吃起饭菜来感到特别香!”
“不!这汤的味道就是不一样,请你赶快告诉我,它究竟是用什么佐料做成的?”
“没加什么特别佐料,只是用海带丝和黄瓜片做成的。”
池田感觉到汤里一定有学问,扔下饭碗,带着做汤的海带丝去了实验室,决心用实验搞清鲜汤之谜。功夫不负有心人,经过半年的辛苦研究,他终于从海带中发现了可以大大增加鲜味的物质——谷氨酸钠。从这里也可以看出,成功永远属于那些善于从细微的现象中发现问题且认真思索的人们。
二、想像——化学发现的精灵
想像是人类所特有的能力。它是依据已有知识和经验,发挥人的抽象、联想、猜想和幻想的能力,超脱客观条件的限制,去构思未知事物的形象,未知的变化过程和变化规律的创造性思维活动。
在化学史上采用想像的方法实现发明创造的事例很多,运用想像道尔顿构建了原子论、阿弗加德罗创立了分子学说、凯库勒确立了苯环结构等等。
三、调查——化学发现的探测器
“没有调查就没有发言权。”它是化学研究经常采用的方法。
例如化学家从对葡萄园的调查研究中发明了波尔多液。
法国的梅杜克地区是盛产葡萄的地方,每年因为葡萄的丰收给当地老百姓带来巨大的经济效益和丰收的喜悦。
然而,1878年的秋天却灾祸蔓延,过去那种葡萄丰收的景象荡然无存,挂满枝头的葡萄尚未成熟就裂口腐烂,到处飘荡着的是葡萄树的黄叶。庄园主们心急如焚、无计可施,眼看着到手的“珍珠”就这样白白地烂掉了!
不过,梅杜克地区的波尔多城有一片庄园却是另一番景象。在那里,葡萄树枝繁叶茂,串串葡萄像玛瑙、似翡翠,挂满了枝头。
为什么在同一地区种植的葡萄,在同一季节里却出现反差如此大的不同景象:一个是葡萄丰收、景象喜人,一个是枯黄腐烂、惨不忍睹?这一奇怪的现象,使当地农民百思而不得其解。
这种反常现象,也引起了波尔多大学植物学教授米勒特的极大关注。他决心深入实际调查研究,以便把问题弄个水落石出,为农民排忧解难。
米勒特不愧是一位经验丰富的科学家,他对波尔多城那片丰收的葡萄园调查得异常细致,查了种子,查了土,查了肥,查了水,又查了耕作方法……经过调查,他感到这一切与其他地方并无不同。问题究竟出在哪里呢?他陷入了深深的思考之中。
接着,他又对庄园主进行了更详细的询问。庄园主想了又想说,自己在耕作和管理上确实没有什么独特的地方,只是因葡萄靠近马路,为了防止过路人糟蹋葡萄,便用石灰水和硫酸铜溶液喷洒了葡萄。这种药液白不白、蓝不蓝,很醒目,还有点怪味。喷洒后果然很奏效,不仅没人再偷吃葡萄,而且葡萄一点也不腐烂!
米勒特教授听后,茅塞顿开,他终于找到了葡萄不腐烂的奥秘所在。惊喜之后,他立即回到了实验室,对这种药液进行了深入的研究。就这样,一种新的杀菌剂诞生了,这就是今天还在沿用的波尔多液。波尔多液是以石灰和硫酸铜及水按下列比例配合而成的。
半量式:0.5:1:100,适用于对石灰敏感的茄科、葫芦科、葡萄等。
等量式:1:1:100,适用于苹果、麻、豆科植物等。
倍量式:2:1:100,适用于对铜敏感的李子、桃子、鸭梨、白菜等。
再例如:治疗疟疾病的奎宁药物的发现、医治脚气病的维生素B1的发现,以及日本水误病的病因研究,都是科学家们通过调查研究完成的。
四、模拟——化学创造的有效途径
从构造相似或形象相似的事物中获得启示进行创造的方法,称为模拟创造法。
例如:化学上模拟生物过程,发明了人造棉、人造丝、人造毛,生产出许多合成纤维、合成塑料、合成像胶。1965年我国科学家仿照生物蛋白质的组成和结构,合成了结晶牛胰岛素等。
五、分解与组合——化学创造的金钥匙
创造原理的一个很重要的方面就是对信息的分解与组合。把集中的信息分解开来,就是一种创造;按新的要求把有关信息有效地组合起来,更是一种创造。
在化学上,利用分解组合方法获得的发现和发明不胜枚举。例如,电解食盐水制得氢气、氯气和氢氧化钠,利用两种或两种以上的金属制造合金,利用不同的亲水基和亲油基组合成多种多样的表面活性剂,利用不同材料制造各种复合材料……这一切,都是巧妙地进行分解、组合的结果。
六、实验——化学发现之本
化学是一门实验科学,它的发生和发展离不开科学实验。
通过实验,化学家们发现了许多元素和化合物;通过实验,拉瓦锡发现氧气并创立了燃烧的“氧化学说”;通过实验,维勒合成了尿素,粉碎了“生命力”枷锁等等。下面再举氩的发现这一例子来说明实验的重要性。
1892年9月29日,英国出版的《自然》(Nature)杂志上刊出当时英国物理学家雷利勋爵的来信:“我对最近测定氮气密度的结果很迷惑,如果读者能指出原因,将十分感谢。由于两种制取方法的不同,我得到不同的数值,相差大约是千分之一,不大,在实验的误差范围之外,可能只是由于气体的性质不同。”
雷利是在长期反复测定各种气体的密度后给《自然》杂志投寄这封信的。他测定了从空气中除去氧气、二氧化碳以及水蒸气后获得的氮气密度是2.3102,而从氨(NH3)取得的氮气密度是2.2990,二者相差0.0012,大约是千分之一。
他重复实验、测定,仍然如此。这使他迷惑不解。他作出了各种可能的解释:由空气取得的氮气中可能还含有微量的氧气;由氨制得的氮气中可能混杂有氢气;由空气所制得的氮气或许含有类似臭氧的N3分子;由氨取得的氮气可能有若干分子已经解离成原子。
及时个假设经过分析后肯定是不可能的,因为氧气和氮气的密度相差甚微,必须杂有很大量的氧气才会产生这样的差异。雷利又用实验证明由氨所取得的氮气中不含有氢气。第三个假设又通过实验否定了,他往这种氮气中引入电火花,这是生成臭氧O3的条件,结果它的体积一点也没有缩小,密度一点也没有增加。第四种情况也缺乏实验根据。
这样,雷利只得把问题提交给《自然》的读者。《自然》是很有声望的杂志,不仅在英国,就是在全世界,不仅是青年人,就是许多科学家都会阅读它。可是谁也没有给雷利回信,谁也没有能解释这种原因。
1894年4月19日,雷利在英国皇家学会上宣读了他的实验报告,会后伦敦大学化学教授拉姆赛找到雷利。他认为来自空气中的氮气里可能含有一种较重的未知气体。他表示愿意和雷利共同寻找答案。于是他们再走进实验室,分头解决这个问题。
在这次会后,英国皇家研究院化学教授杜瓦还向雷利提供了一个线索。早在1785年,发现氢气的英国科学家卡文迪西为了研究氮气,曾进行过一个实验。他用一个U形管,管中充满氧气和空气,将管的两端分插进两个装有碱液的酒杯中,然后在混合气体中进行火花放电,让管中的氮气和氧气化合生成棕色二氧化氮气体,被碱液吸收,并连续通入氧气,一直到不再生成二氧化氮气为止。还向管内注入硫化钾溶液以吸收多余的氧气。最终被听收的碱液并未充满管内,仍留下一个小气泡,约为原来气体的1/120。他认为这是不同于氮气的一部分气体。
这给雷利启发。他组装了一套实验装置,利用一个烧瓶,将两根导线通过瓶塞插进瓶中。他将氮气和氧气通入瓶中,接通电流,瓶内两导线的顶端之间产生火花,使氮气和氧气化合成氮的氧化物。接着用泵往瓶内灌入氢氧化钠溶液,把生成的氮的氧化物吸收,沿着另一根管子通出来。
经过几小时后,瓶中所有氮气都与氧气化合了,并且随着氢氧化钠溶液一起流出瓶外。根据气压计的测量,表明瓶内还有气体存在。
雷利仔细地把这个气体通过赤热的铜屑,除去可能挟带的水分和哪怕是极少量的氧气。
拉姆赛设计了另一套实验装置。他将空气先通过赤热的铜屑,除去氧气,然后通过五氧化二磷(P2O5),除去水分;再通过加热的铜和铜的氧化物;以氧化有机灰尘和沾污物;通过碱石灰,吸收二氧化碳气;通过赤热的金属镁,除去氮气,二者化合成镁的氮化物。结果发现有1/80的气体没有被通过的任何物质吸收。这样,拉姆赛也找到了他们所要寻找的气体。
两位科学家共同研究新发现的气体,测定了它的密度,几乎是氮气的一倍半。这样,来自空气中的氮气和来自氨的氮气之间重量的差异就迎刃而解了。
他们还对这个气体进行了光谱检验,看到橙色和绿色的各组明线,是当时已知一切元素光谱中所没有见到过的。他们还对这个气体进行了多次实验,证明它在化学性质方面正如所预料的,是极不活泼的。
1894年8月13日,英国科学协会在牛津开会,雷利作报告,根据主席马丹的建议,把它叫做氩(argon)。在希腊文中,“a-”表示“不”“ergon”表示“工作”。二者结合就是“不工作”、“懒惰”,就是“惰性气体”一词的由来。氩的元素符号Ar也正是从这一词而来。
1895年1月31日,拉姆赛又向皇家学会宣读了他和雷利联名的报告。
当然,今天我们清楚,雷利和拉姆赛当时发现的氩,实际上是氩和其他惰性气体的混合气体。正是因为氩在空气中存在的惰性气体中的含量占优势,所以他先作为惰性气体的代表被发现。
氩的发现是从千分之一微小的差别开始的,是从许多严密的化学实验中发现的。
七、推理——化学发现的桥梁
我们知道,观察、想像、猜测等属于直觉思维的范畴,而推理则属于逻辑思维的范畴。所谓推理,是从一个或一些已知的判断推出另一个新判断的逻辑思维形式。推理一般是由前提和结论两部分组成的。前提可以是一个,也可以是若干个,它是作为推理依据的判断,结论则是由前提推出的新判断。推理是人们间接地认识现实、获取新知识的逻辑方法。例如,铜能导电,铁能导电,铝能导电,铜、铁、铝又都是金属,因此可得出“凡是金属都能导电”的结论。这就是推理方法的具体运用。
在化学探索中,运用推理的方法实现发现、发明的事例也很多,如卢瑟福原子结构模型的建立、勒•夏特里化学平衡移动原理的发现、施陶丁格高分子学说的创立等。
以上列举的一些在化学探索中的思想方法,是一些最主要、最基本的方法,绝不是化学思想方法的全部。而这些基本思想方法,也是互相联系、互相渗透的。对每一项重要的化学发现来说,往往不是只由一种思想方法完成的,而是多种思想方法作用的结果。
总之,化学史料以它特有的魅力在化学教学中大有可为。学生可以从中汲取丰富的智力和非智力营养,分享到科学研究的喜怒哀乐;领略到学习化学的无穷乐趣;经受献身科学精神的真切感染;接受科学态度和优良品质的熏陶等。化学史料在潜移默化之中,还对学生学习兴趣的激发,成就动机的培养,健康情感的确立,心理品质的形成都有着不可估量的作用。
化学史论文:化学史中科学精神的探析
化学史不仅忠实地记录了化学科学的孕育、产生、发展过程和演变的规律,而且它以不可代替的独特方式积累体现了人类精神文明的成分,是科学精神最集中的载体。学习化学史对高校学生人文道德的提高与智力的发展可以起到同等重要的促进作用。
科学精神是在科学发展的历程中,科学界逐渐形成的一些传统规矩、指导原则,这就是科学精神,是贯穿于整个科学发展历程中的具有普遍意义的意识,是人们在从选题到应用的全部科学活动中的所采取的态度。科学精神作为促进科学活动的精神动力,其内涵包括:求真务实的精神、竞争协作的精神、继承创新的精神、敬业献身的精神等等,随着科学的发展和社会历史条件的变化,这些精神不断丰富、不断拓展、不断向社会渗透、辐射而成为一种时代精神。本文仅从化学史的角度对这几种精神做如下探析:
1.求真务实的精神
科学是以求真务实为天职和灵魂的,科学的本征也表现在它坚持真理这一品格上。一代代科学家正是坚守着求真务实的品格,才越来越多地认识了周围的种种真实存在和客观规律。19世纪30~40年代,格罗夫、焦耳、迈尔、赫姆霍兹等科学家,在不同的国度、不通信息的情况下差不多同时关注能量与质量的相互关系,各自进行观察、实验、分析,却得出了大致相同的结论。1828年德国的维勒首次用无机物合成了尿素,使人们信奉百年之久的“生命力论”受到冲击,当维勒将成果报告给他的老师、化学贝采里乌斯时,却受到了老师的极力反对,但维勒用古希腊大学者亚里士多德的千古名句“吾爱吾师,吾更爱真理”道出了他对真理的挚爱和虔诚,他以大量事实证明了自己理论的真理性,并将“生命力论”扫出了历史舞台。
科学研究以客观实践活动为基础,凭科学事实立论,以科学实验为检验理论正确与否的标准。1911年英国化学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的“行星式模型”,而他的学生玻尔将普朗克的量子论和爱因斯坦的光子说引入了原子模型,提出了著名的玻尔原子模型,并得到了实验的验证,正因为这一点,卢瑟福不但不反对,反而顶住种种压力亲自推荐其,并勇于修正自己的论点,还鼓励玻尔继续研究,以完善新理论,充分表现出卢瑟福唯事实、唯真理是从的大科学家风范。
求真与务实在具体的科学过程中是统一的,那就是实事求是的精神,它是科学之所以是科学、科学区别于宗教迷信和伪科学的标准。前苏联的勒伯辛斯卡娅声称用人工方法培育了“活细胞”;朝鲜金凤汉宣布发现了“经络小体”,但他们的结果都经不起实践的检验。就科学而言,实践标准指的是科学实验,科学实验必须遵循一套严密的程序和规范。如某“特异功能大师”声称从2000km以外的广州乃至大洋彼岸的美国“发功”到北京某实验室,竟然改变了放射性物质的衰变率,该实验据云有教授级的科学家参加、有精密的仪器设备、有设计、有数据、有分析、有结论、有报告,被称为“高层次”、“突破性”实验,但却经不起科学实验的检验,如没有遵循起码的“双盲”准则,不属于科学意义上的事实。所以科学活动中的“眼见为实”与实践标准有着本质的区别:前者是肤浅的经验论,后者是马克思主义的命题。
2.竞争协作的精神
科学在追求真理和创新的历程中,向来充满竞争,“并逐曰竞,对辩曰争”,竞争是科学发展的重要动力。20世纪50年代,鲍林、威尔金斯和沃森、克里克等人为揭示dna的结构曾展开了激动人心的“双螺旋竞争”。桑格、鲍林、佩鲁斯、肯德鲁等人也曾为解开蛋白质结构之谜进行过紧张的角逐。
人类对纷纭浩淼的自然界的认识是一个复杂的过程,通过不同观点、不同学派的交锋,人类的认识才会由浅入深、由表及里、由片面到,才能愈来愈接近真理,对同一事物从不同角度、用不同方法去研究,有利于将问题引向深入,有利于更深刻地揭示其规律,有力地促进科学地发展。在有机化学结构理论的初期,核团学说与二元论的争论、一元论与二元论的争论引发了取代学说和类型论的提出。18世纪末意大利的加法尼与伏打之间的“蛙腿之争”,使伏打电池研制成功,并由此引发了电动势的研究,为电化学诞生奠定了基础。19世纪末,德英科学家之间关于阴极射线本质的“波动说”和“粒子说”持续争论了几十年,以克鲁克斯为代表的德国学者普遍认为阴极射线是一种带负电的电磁波;而英国学者们则认为阴极射线是一种粒子流。1894年汤姆逊用实验证明了阴极射线是带负电的粒子,即“电子”,似已结束了此争论,但1924年法国的德布罗意又提出了微观粒子波粒二象性的假说,使人们更深刻地认识了微观粒子的运动规律和原子的内部结构。
不同观点和学派的自由竞争可以激发人们探索真理的积极性,使研究充满活力和生气,谁经受不住竞争熔炉的锤炼,谁就会被淘汰,这种无情的压力所带来的动力是巨大的,它导致了人才的脱颖而出,也“在相当广阔的范围内培植进取心、毅力和大胆首创精神”。①如:沃森和克里克在“双螺旋竞争”时只是30岁左右名不见经传的小人物,而对手鲍林、威尔金斯等是卓有成就的大科学家,但他们不惧怕,坚持自己的观点,在竞争中成为分子生物学的开创者。
科学上任何形式的学阀作风和以行政手段压制别人观点的做法都是与科学精神相违背的。19世纪中叶,法国的杜马因年青化学家罗朗和日拉尔提出了与自己观点不同的理论,便横加指责,并对他们进行人身侮辱、压制和排挤,导致两位科学家英年早逝,也极大地妨碍了科学的发展。
在科学还是个人或少数人活动的“小科学”时期,许多发明和创造可能是个人或少数人的行为;现在科学已发展到国家规模乃至国际规模,科学研究的日趋复杂、学科间的相互渗透日益明显,单靠一个人、一项专长已难有所作为,需要依靠集体的智慧和力量去完成。所以“现在科学的大规模性,面貌一新且强而有力,使人们以‘大科学’一词来美誉之。”②化学史上团结协作、日臻进益的例子举不胜举。20世纪60年代我国几十位化学家共同努力,完成了含有51个氨基酸的结晶牛胰岛素的全合成。1975年诺贝尔化学奖获得者、澳大利亚的康福斯与生物化学家普杰克长达20年的紧密合作,共研究出了13个反应的立体化学机制,并因此双双闻名于世。美国化学家穆尔和坦斯终生合作,硕果累累,并由于对核糖核酸化学结构和催化活力的研究成果共获了1972年诺贝尔化学奖。
纵观诺贝尔化学奖百年获奖历史,在1901—1930年间共颁奖26次,授奖28人,其中合作获奖的只有1929年英国的哈登和瑞典的奥伊勒.凯尔平1项;1931—1960年间共颁奖26次,授奖35人,其中7项为合作授奖;1961—2000年间共颁奖40次,有69人获奖,其中19项为合作授奖。当代科学前沿重大课题,小至粒子大到浩瀚宇宙,复杂至生物基因重组,都愈来愈成为全人类的共同问题,成为时代的课题,例如要解决环境、资源、人口等问题,更要求跨国界的科学共同体通力合作。正如爱因斯坦深刻指出:“不管你们喜欢不喜欢,科学是,而且永远是国际的。”③
3.继承创新的精神
在1995年全国科学技术大会上的讲话中指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。”科学作为一种精神生产,与物质生产的较大区别就是它不能重复生产老产品,必须不断创造新产品。提出新理论、解决新问题、探索新领域、得出新成果,这是科学的本质表现,也是衡量科学有无价值和价值大小的尺度。科学历来着重“首次”、“及时”,在科学史上充满了为“优先权”而展开的激烈争论,这也是科学的创新要求所引发的一道独特的风景线。
科学的怀疑精神是创新的前提,它对于现有的认识都要问一个为什么?看看是否真的有根据?根据是否充分?如何寻求更新的突破……大量事实证明:怀疑批判的头脑是科学家的另一个“重要仪器”。近代化学奠基人波义耳如果没有敢于怀疑的精神,就不可能促成化学从医药和炼金术中剥离出来成为一门独立的学科。雷利、巴拉尔如果不对研究中的异常现象产生怀疑,就不可能发现元素氩和溴;而李比希和维勒却由于没有用怀疑的眼光去审视已观察到的异常,才使他们与发现元素溴和钒失之交臂。拉瓦锡正是由于不盲从、敢于怀疑,才打破了统治化学界百年之久的“燃素说”,掀起了一场史无前例的“化学革命”;而普里斯特列和舍勒虽先于拉瓦锡发现了氧气,但他们囿于传统的束缚,竟使“真理从鼻尖溜走”。
科学是一个知识累积、智力接力的过程,雏凤清于老凤声,后人能够超越前人,是因为站在前人的终点起跑,所以继承是创新的基础。居里夫人是在伦琴发现x射线和贝克勒尔发现铀放射线的基础上发现镭的,所以贝克勒尔于1903年与居里夫妇共享了诺贝尔奖;居里夫人的女儿伊来纳、女婿约里奥也正是继承和发展了母亲对人工放射性的研究,才测定了放射性元素的半衰期和进行放射性的合成,而获1935年诺贝尔奖的。在元素周期律的发现过程中,如果没有德贝莱纳提出的“三元素组”、迈尔的“六元素表”、纽兰兹的“八音律”等元素分类工作的基础,就不会有门捷列夫的元素周期律,在此基础上,周期表又经过了零族的增加、莫斯莱的原子序数等不断的发展和完善过程,直到今天仍有许多人在研究周期律,周期表也出现了维尔纳式、波尔塔式等多种形式。
科学的继承不是消极的前后相继和兼收并蓄,而是取其精华、弃其糟粕,批判地继承、辩证地扬弃。如:“燃素说”虽是一种错误的理论,但其中也包含着某些合理因素,它所提供的实验材料、公式、定律和方法仍可被利用。正如恩格斯所说:“在化学中,燃素说经过百年的实验工作提供了这样一些材料,借助于这些材料,拉瓦锡才能在普里斯特列制出的氧气中发现了幻想的燃素的真实对立物,因而推翻了全部的燃素说。但燃素说者的实验结果并不因此而被排除……它们还保持着自己的有效性。”④
4.敬业献身精神
科学研究的主体为求真而研究,不以科学发现以外的因素为目的,它排斥私欲的恶性膨胀、财迷心窍以及见利忘义的行为,这是一种较高远的境界。当科学家认定自己所从事的是人类最伟大的事业、并愿为之献身时,科学就被注入了永不衰竭的生命活力。
科学家的献身精神首先体现在对待科研成果的态度上。美国女科学家罗莎琳.弗兰克林为华生等人攻克dna的双螺旋体结构难题而获得诺贝尔奖提供关键性数据。当居里夫人得知镭可以用于放射性治疗癌症后,毅然放弃了申请专利的权利,将其贡献给人类。中国化工专家侯德榜留美8年,为发展祖国化工事业,他放弃了国外优厚待遇,回国后发明了“侯氏制碱法”,并将索尔维制碱技术公诸于众,造福全人类。
勇往直前、不怕牺牲、勇于献身,这是科学精神的较高表现。正是科学家的无私奉献,才谱写了科学不朽的诗篇,才换得科学的永恒。“科学是要求人们为它贡献毕生的,就是有两次生命也不够用”。⑤道尔顿一生淡泊名利,为了科学,他要求自己坚持永远不能找到时间去结婚。因氟研究而获1906年化学诺贝尔奖的穆瓦桑明知氟的毒害很大,仍不顾危险反复实验,终致受害而英年早逝。居里夫人由于长期与放射性物质接触而以身殉职。
科学精神是无数科学家在从事科学活动中代代承传的一笔巨大的精神财富,也是启迪后人不断实践创新的标范和动力,同时,科学精神自身也在其承前启后的过程中得以充实和拓展。学习化学史的目的不仅在于了解化学发展中的具体史实和历史变迁过程,更重要的是融会和继承前辈化学家的科学精神,从而使我们的教与学、科研与实践、开拓与创新攀上一个新的境界。
化学史论文:推进化学史走进中学化学课堂的实践与探索
(温州大学化学与材料工程学院,浙江 温州 325035)
摘 要:将化学史融入到中学化学课堂教学中,可以提高学生学习化学的兴趣,加深学生对基础知识的理解,培养学生的科学素养。要以化学史为中心,以创新性、实用性为两个基本点进行化学教学设计。文章从潜入化学史、润物细无声,深知化学史、当春乃发生,妙用化学史、只为成就你等方面,研究如何推进化学史走进中学化学课堂。
关键词:化学史;课堂教学;教学设计;科学素养
化学史是人类对化学知识系统的、历史的描述,在中学化学课堂教学中渗透化学史,可以提高学生学习化学的兴趣,加深学生对基础知识的理解,培养学生的科学素养。利用化学史,能够帮助学生更好地了解化学概念的形成和发展,认识实验在化学学科发展中的重要作用。本文从潜入化学史、深知化学史、妙用化学史等方面,研究如何推进化学史走进中学化学课堂。
一、潜入化学史,润物细无声
我国著名教育家、化学家傅鹰教授曾说过,一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部分,因为科学只能给我们知识,而历史却能给我们智慧。若教师能够博古通今,融会贯通,就会改变单一、枯燥的“读”史实的教学方式,而从海量的化学史实中摘选出代表性强,能够培养学生科学素养、科学探究精神的有效信息,再加以艺术手法的渲染,使史实具有代入性,让学生慢慢领悟并学习科学家进行科学探究的科学方法、科学态度,在潜移默化中明白科学发现对生产、生活的重要意义。
以黄绿色气体“氯气”的发现过程为例:舍勒发现一种黄绿色气体,受当时流行的燃素说的影响,未能确认这种黄绿色气体的“庐山真面目”拉瓦锡认为“一切酸中都含有氧”,认为这种黄绿色气体是“氧化的盐酸”戴维证明了这种黄绿色的气体不是含氧的化合物,并大胆推测该气体是一种单质,他将这一新发现的元素命名为 chlorine(中文译名为“氯”)。对于氯气这部分知识的学习,如果教师能够将这些史实和实际教学有机地结合在一起,就会达到1+1>2的效果。因为学生的学习不再只是看着课本机械地“照方抓药”,而是沿着历史的足迹和杰出的化学家们一起来探究这种黄绿色的气体究竟是什么,它的性质又是怎么一波三折地被发现的。由表及里,学生在教师的引导下可以顺利得出科学研究的一般过程,即题提出――信息搜集――科学假设――实验验证――科学结论。以化学史为基础来学习“氯”,学生除了可以学习相关学科知识外,还能够懂得以下道理。及时,真理一开始往往掌握在少数人手中。舍勒由于不能冲破前人的“枷锁”,不敢质疑前人的结论,而与成功失之交臂。其实,有些研究结论只是一种假说,我们不能迷信,要勇于向说“不”。第二,科学的发展不是一帆风顺的,而是曲折反复的。科学史记录了化学家们“披荆斩棘”逐渐向真理迈进的过程,比如拉瓦锡对氧气性质的深入研究使其对推翻燃素说做出了贡献,但他对这种黄绿色气体的“偏见”,也阻碍了他人对其进一步研究。第三,化学家们对科学的热爱和持之以恒的探索精神,值得我们学习。
二、深知化学史,当春乃发生
教师深入了解化学学科的发展脉络,是用好化学史的必要条件。要深入了解化学史,需要做到以下几点。及时,运筹帷幄。浏览某一知识点相关史实,对这一历史发现有一个全局的把握。第二,熟记于心。深入细研化学史,做到手中无史,心中有史。第三,不拘泥于表面。历史的发展是动态的、的,牵一处而动全身。第四,你中有我,我中有你。像学生一样思考,像学生一样去读史实,想象他们能读到什么程度。
针对某一具体学科知识点需要用到的某一特定史实,教师要进行自问自答。可作如下设问:这一科学结论的得出,有多少位科学家做了努力,每位科学家的发现之间又有着怎样“千丝万缕”的联系?运用什么样的教学策略将化学史与化学教学结合起来,使化学史释放出更旺盛的生命力?化学史与化学教材之间如何进行“无缝衔接”?化学史的引入所能体现出的创新点在哪里?如何能够吸引学生的眼球?化学史的导入可以提高百分之几的学生的学习效果?
三、妙用化学史,只为成就你
实践是检验真理的标准,教师在整体感知、深入了解化学史实的基础上,要研究如何将化学史和化学教学结合在一起呈现给学生,以实现“不是单纯地教史实,而是史实在潜移默化地教”的目的。
及时回合:山是山,水是水――教师要会“品”史实
“山是山,水是水”表明教师在读史实时要反复诵读,多次体会,思考它和教材的衔接之处在哪里,并形成自己独到的见解。要达到此种境界,教师需要学会“品”史实。品史实意味着教师要做到不显山不露水,心中自有丘壑,而不是“喝茶解渴”,要带着自己的目标,有目的地进行细细品味。“品”史实和平日所讲“读”史实不同,读史实只是把史实内容映入眼中,未必放在心里,只为达到原封不动地复述给学生,实现对学生双基以及三维目标进行培养的目的,而品史实则是教师对史实内容进行多方位、多层次、多角度的深度剖析,能够透过现象看本质,将史实与化学学习三维目标进行精准的匹配,以达到更深层次地对学生知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观进行培养的目的。
第二回合:山不是山,水不是水――教师要会“拼”史实
“山不是山,水不是水”表明教师在深度挖掘史实与教学任务的关联后,还要能够从中跳出来,避免“一叶障目不见泰山”。人们常说,数理化不分家。科学的发展,绝不是一枝独秀,而是各门学科齐头并进。因此,教师要打开学科之间那道虚掩着的玻璃门,让不同学科之间任意碰撞,让学生的学习不只拘泥于一门学科的精通。要达到此种境界,教师就要学会“拼”史实。拼史实可以理解为对史实不以时间的先后为主线进行教学;拼史实也可以理解为将所需要用到的各类史实进行适当的排列组合,交叉融合,以更加精彩纷呈的形式呈现在学生的面前;“拼史实”还可以理解为将一小段史实进行拆分,从不同的角度去分析,在教师的引导下,让学生能够学会辩证和地思考问题。新一轮的课改将知识作为方法的载体,而拼史实就是立足于知识,通过更为合理的安排,引导学生进行科学探究。教师像品史实那样读懂历史,分析历史,然后像拼史实那样分解历史,呈现历史,其最终目的是引导学生发现知识中所蕴含的科学方法,感悟科学家的科学态度。
第三回合:山还是山,水还是水――教师要会“采”史实
“山还是山,水还是水”表明教师在对史实有了一定的积淀以后,要能够再回到原来的史实里,回到学习任务里,无论走多远,都不能忘记从哪里出发。先走出去,开拓思路,再走回来,不失本心。要达到此种境界,教师就要学会“采”史实,采史实可以理解为在达到前面两种境界之后,对于“果实”的采摘。化学教学过程中,要想将化学史实和化学教学任务地糅合在一起,教师要对教材、对史实“吃透”,在一个宏观的层面上进行重组。
四、反思与评价
“教育者先受教育”,如何提高未来化学教师的化学素养,使其接受科学教育,已成为当前师范教育面临的一个重要问题。由于化学史课程内容相对枯燥无味,部分教师授课形式一成不变,只注重结果而忽视过程的学术化倾向,使师范生对学习化学史的价值并不明确,导致很少有师范生对此感兴趣。“化学史”作为一门选修课,甚至由于所选学生少而不能顺利开课,使得“化学史”在本科师范教育中被打入“冷宫”。塞万提斯曾说过:“历史孕育了真理,它能和时间抗衡,能把逸闻旧事保藏下来,它是往古的迹象,当代的鉴戒,后世的教训。”因此,让化学史走入中学化学课堂势在必行。
化学史论文:化学史中的素质教育
[摘要]自上世纪90年代初,我国教育界提出学校教育要从“应试教育”转向“素质教育”,“素质教育”一词就成为广大教育工作者的自觉宣言。素质教育强调以人为对象,以人的自身发展为目的的教育。把学生看做能动的主体,根据学生的特点和需求,以学生的发展为本位。同样,在化学教育教学中,贯穿化学史的素质教育,可以让学生不同的特点受到尊重,在课程设置、教学形式、评价方式等各个方面为学生的个性发展创造条件。
[关键词]化学史 素质教育 作用
化学学科知识是发展学生科学素养的基础,化学史知识是化学学科知识的重要内容之一。我国著名化学家傅鹰说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧”。化学史是化学学科的形成、产生和发展及其演变规律的历史。化学史不仅如实地记录了影响化学发展的重要事件,系统地阐述了化学发展的历程,而且向人们展示了化学家们揭开化学现象背后的规律所进行的思维活动和所采用的科学方法,以及他们所具备的科学精神,所呈现的科学道德。在化学教学过程中贯穿化学史,可以使教学部局限于现成知识本身的静态结论,可追溯到它的来源和动态演变,揭示出认识过程中的科学态度和科学思想,使学生学到发展知识和运用知识的科学方法,潜移默化地促进学生非智力因素发展,使学生具有科学精神和科学品德,培养学生的各种能力,使学生的综合素质得到发展。
一、在化学教学中进行化学史的教育,使学生的认知过程符合辩证思维,使学生掌握知识的基本结构
化学学科的研究对象是组成自然界的物质,化学学科的发展中存在唯物主义与唯心主义、辩证法与形而上学的矛盾冲突和斗争,有时不免会出现唯心主义和形而上学的观点和方法,但最终还是唯物辩证法取得胜利。不少化学家本来是想回避哲学的,但他们每个人都不得不受着他们那个时代哲学观念的影响,以此可以启发学生树立自觉的辩证唯物主义观点,并用来指导理解、掌握化学知识。如能在教学中有计划地补充一些化学史的基本规律,与教学内容能得到相得益彰的效果。例如,讲氧气反应时,介绍由“燃素说”到“氧化说”的演变,从而阐述人类对燃烧想象逐步认识的辩证过程。
二、让学生逐步建立自然科学方法论
戴安邦教授指出:“的化学教育不仅传授化学知识、技术,更要训练科学思维和科学方法”。自然科学方法论是关于自然科学一般研究方法规律的理论,是从自然科学长期发展过程中抽象、概括出来的理论。通过化学史的事例,从变化到发展的过程中学习,就能达到生动、直观的学习化学家的科学思想和科学方法,对它们的研究和挖掘可以启迪学生的智慧、发展学生的思维。可使学生认识到科学家发现问题----进行推理判断----又提出假设进行验证的完整过程,逐步树立自然科学方法论,使学生学到动态的不断充实发展的基础知识,以提高解决化学问题的实际能力。特别对学生参与“研究性学习”有非常好的指导作用。
三、使学生的非智力因素得到发展和促进
学习动机中最现实、最活跃的成分是认识兴趣,它是学生力求知识世界,渴望获得知识、不断探索真理而带有感情色彩的一种意向活动,它可以对学习活动起到直接的推动作用,促使学生积极克服所遇到的妨碍学习活动的阻力和困难。当讲到基本理论和基础知识时,学生容易感到枯燥、乏味而产生厌倦情绪。如能恰到好处地把某些化学史实,以化学小故事或化学趣闻的形式介绍给学生,就能消除“填鸭式”的弊病。另外,通过给学生介绍化学世界的发展趋势和美好前景,可以调动学生的学习积极性,开阔学生的思路、视野,使学生更深入地认识客观世界,把学习动机和远大目标紧密地结合起来。在化学史教学中更应该注重爱国主义情感的教育,使他们真正了解我们祖国的悠久历史和灿烂文化,正视我们伟大祖国的现状和光辉未来,以提高他们的民族自信心,认识我到作为“龙的传人”无尚光荣和自豪。利用我国化学工艺上的发明创造(如举世闻名的火药和造纸术的发明、瓷器的制造、食盐的利用、侯德榜博士等人的爱国事迹)使学生感到我们中华民族是勤劳勇敢的而且是充满智慧的民族,以此来影响和感染学生。
四、培养学生的自觉性、果断性、坚韧性和自制力,发展学生的坚强意志
化学史的教育有助于学生良好的道德情操和价值观的养成,化学史的教育有效融合与化学有关的自然科学以及与人类思想、社会历史有关的多学科的知识,并在培养学生科学素养中的感情态度和价值观方面发挥着独特的作用。坚强的意志是克服困难、完成整个学习活动的重要条件,它包括自觉性、果断性、坚韧性和自制力。自觉性是指一个人在行动中具有明确的目的性,并充分认识行动的社会意义,使自己的行动服从于社会的要求方面的品质,它是产生坚强意志的源泉。居里夫人还是学生时,就以一种惊人的自觉性放弃了其他青年拼命追寻的欢乐,将自己的全部身心投入到她永远感到亲切的科学领域中,以发狂般的英勇气概去研究、探索,终于取得了伟大的成就,为祖国赢得的荣誉。果断性是一种明辨是非迅速而合理地采取决定并实现所决定的品质。自制力是指能够自觉、灵活地控制自己的情绪,约束自己的动作和语言方面的品质。为近代化学史奠定了坚实基础的英国化学家道尔顿把自己的成就归结为“不屈不挠”。像这样的事例,可以教育学生培养自己的坚韧性,一种在执行决定时能够坚持到底,在行动中能够长期保持充沛的精力、坚韧的毅力,勇往直前,顽强地克服达到目的的途中的重重困难的品质,在自己的学习中不断努力,持之以恒,终会有“锲而不舍,金石可镂”的收效。
在课堂中渗透化学史教育,对学生的化学成绩、科学素养、人文素养和整体素质都有不同程度的提高,切实体现了新课程所倡导的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标,所以课堂中渗透化学史教育史应该被大力提倡的。在化学教学中贯穿化学史教育,对重要的化学基础知识产生的原因、形成、经过及发展加以分析,阐述继承与创新的关系,使学生从总体上有机地把握化学这门学科;在化学基本理论和基础知识的教学中恰当地补充有关化学史知识,若讲得生动形象,就能引起学生的注意和兴趣,激发学生积极主动地学习,还可加深学生所学知识的印象、加强记忆、开阔学生的眼界。同时在化学教学中进行化学史教育,应做到选材得当,实时补充,遵循化学学科发展的基本规律,才能起到强化基础知识和技能的教学作用,让学生的综合素质得到发展。
(作者单位:云南省鲁甸县及时中学)
化学史论文:借助化学史,培养人文精神
摘 要:人文精神是精神文明的主要内容,是精神世界的产物,它蕴含于人的内心世界,见之于人的行为动作及其结果中。阐述了中学生为什么要有人文精神,利用化学史对培养中学生的人文精神有何作用及培养的途径等。试图以此倡导中学化学教师在教学中应挖掘出化学史的人文内涵,注重培养学生的人文精神,更好地落实三维教学目标中的情感态度与价值观。
关键词:化学史;培养;人文精神
“人文精神”作为精神世界的产物,自20世纪90年代以来成为社会广为关注的论题。迄今为止,人文精神还没有的定义,梳理各种内涵,笔者赞同人文精神主要是指知识、能力、观念、情感和意志等多种因素综合而成的一个人的内在品质。因此,在化学教学中教师应重视化学史的隐性教学,它是培养中学生人文精神的“心灵鸡汤”,教师应更好地挖掘它的价值,发挥其功能。
一、化学史中蕴含的人文精神
人文精神培养的目的主要是引导学生如何做人,包括处理人对自然、人与社会、人与人的关系以及自身的理性、情感、意志等方面的问题。在现代的化学教学中,如何以化学知识为载体,挖掘知识的本质内涵,进而体现化学知识价值的多元性?如何将科学价值与人文价值相整合,构建符合中学生化学教育目的和任务的价值取向?如何引导学生学会生存、学会生活、学会做人等已是我们教师面临的挑战。纵观古今中外的化学家,他们奉献的不仅仅是科学研究的成果,还有宝贵的人文精神财富,他们热爱生活、兴趣广泛、善于互助合作。
二、化学史对中学生人文精神的培养的作用
在化学教学中恰当运用化学史,可以使教学不只局限于现成知识的静态结论,还可有溯本求源的动态过程。它不只局限于知识本身,还可揭示出其中的科学思想和科学方法,启迪后人不断实践创新的标范和动力,达到雏凤清于老凤声、长江后浪推前浪的效果。
在中学阶段的学生,他们的知情意行诸方面的发展比较迅速,并且愈形成复杂的矛盾。在化学教学中适时地引入化学史可取得以下的作用:
1.在认知领域中培养学生求真创新的人文品质
化学史不仅忠实地记录了整个化学事件,同时也展示了化学家们坚持真理,凭科学立论,唯事实、唯真理是从的大科学家风范。拉瓦锡这位左手轻拿盛着水银的曲颈甑,右手长伸指向天平的定量化学之父,他的名字在九年级化学上册(人教版)课本中共出现了4次(分别是第26、48、92、94页),是本册教科书上出现过最多次名字的化学家。1777年9月5日,拉瓦锡向法国科学院提交了划时代的《燃烧概论》,代之而来的是以新元素氧为核心的生机勃勃的燃烧学说。利用这一系列的化学史实可以给学生心灵上一次次撞击,使其树立追求真理、不畏、敢于质疑的人文品质。
2.在考察知识发展的过程中,让学生体会到科学研究永无止境
如讲授原子的构成,可介绍发现原子内部结构的过程,是科学家不断发展新问题、不断研究新问题的过程。它是从道尔顿的“实心球型”原子,发展到“枣糕型”原子,再到卢瑟福“行星式模型”原子,到玻尔的原子模型,最终证实了原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成。从变动和发展的角度去阐述,就会使学生认识到科学本质是一种探究活动,它是要变化发展的,当前公认的理论也可能在某24小时被更改甚至抛弃,学生领悟到这一点,他们的思想就不会停滞不前,理解问题会更深入一层。
3.以科学家的人格魅力引起学生的共鸣,激发他们追求高尚的人文情操
青少年正处于探索人生之路,崇拜榜样的好时期,榜样对他们有很大的感染力和说服力。如,我国制碱工业的先驱侯德榜怀着为振兴祖国民族工业的决心和信心,放弃了国外优厚的待遇,回到了国内出任永利碱业公司总工程师,开始了艰难的创业之路。科学家的大度、豁达、淡泊名利、放眼全世界的崇高品质有力地抨击了那些“享乐主义者”“功利主义者”,让他们的内心得到震撼,激励他们努力学习知识的同时,树立正确的人生观,报效社会。
4.利用化学史记载的化学发展的曲折过程,提高学生的抗压能力
有些学生意志薄弱,经不起挫折,学习上怕苦怕累。教师可不失时机地穿插一些化学发展中的曲折艰辛的事例,从反面激发学生思考,人生发展的道路也四处充满矛盾、挑战和竞争,帮助他们认识人生的客观规律,选择正确的人生道路,不怕困难,勇于攀登,促进身心健康成长。
三、开展化学史教育的途径
化学史教育的途径多种多样,在结合化学知识、技能的课堂教学中,适时引入化学史料和化学家的逸事,让学生去寻觅化学发展的足迹,追溯化学的源泉,使枯燥的学习变成听故事一样有趣,使学生在不知不觉中掌握化学基础知识的同时又进行一次次心灵的洗礼,使学生的心智得到的发展。这种途径是教师常用的,因为它有较好的时效性、针对性。除此之外,我们还可以采用以下途径:(1)建设校园文化;(2)开展讲座;(3)举办读书报告会;(4)参观博物馆。
化学史是一幅多彩的画卷,在人类漫长的几千年历史长河中,化学家播下了点点慧光,照耀着人类文明的进程。培养学生的人文精神不是一两节课也不是讲一两个科学家的故事就能解决的,需要广大教育工作者长期坚持、共同努力。
(作者单位 广东省韶关市武江区龙归中学)
化学史论文:运用化学史教学促进学生能力发展
摘 要: 化学史是指化学学科发展的历史,加强化学史教学,能提高学生学习兴趣,打造高效课堂,可以促进学生非智力因素的发展,有助于学生创新思维能力的形成和发展。
关键词: 化学史教学 高效课堂 非智力因素 创新思维
化学史是化学作为一门独立的自然学科的形成、发展和演变的历史。英国著名哲学家、思想家弗朗西斯・培根说:“读史使人明智,读诗使人聪慧。”长期以来,由于受到应试教育的影响,学校片面追求升学率,化学史在高中化学教学中的作用被忽视。在化学教学中,教师引用化学史配合教学,不但可以增加课堂的趣味性,增强课堂教学效果,而且能对学生进行德育教育,促进学生非智力因素的发展,培养学生顽强的意志品质。同时,化学史揭示了化学学科的发展过程,体现了自然科学发展的一般规律和化学对人类社会发展的突出贡献,对化学家的功过进行了评析,有利于学生形成辩证唯物主义思想,培养学生的科学探究意识和运用化学知识解决问题的能力。培养学生的思维能力是高中化学教学的主要任务,是提高教学质量的关键。运用化学史进行教学,将超越化学知识本身,揭示其中蕴含的科学思想和方法,体现化学发展的科学精髓。化学史中不但隐藏着化学家的天才智慧,更重要的是蕴含科学家严谨的治学态度,对真理不懈追求的执著精神。通过化学史的教学,能促进学生思维能力的成长,提高辩证思维能力。
一、运用化学史进行教学能强化课堂教学效果,有利于打造高效课堂。
化学课应该丰富多彩、五颜六色、色彩绚丽,即使没有化学实验,也应该借助化学史及一些著名案例活跃课堂气氛。在化学教学中,由于许多化学物质和现象离学生的日常生活很远,学生缺乏感官印象,无从联想,许多物质的性质又必须掌握,于是只能死记硬背,因此除了偶尔的化学实验能给化学课堂增添色彩之外,化学课显得机械、呆板,缺乏生气,学生由最初的兴趣盎然逐渐变得兴趣索然。教师如果能在课堂上恰当地穿插化学史,如化学原理发现的曲折过程、物质组成的测定实验、化学家们艰苦卓绝的工作和平易近人的性格、独特的生活经历和个性等,就能吸引学生的注意力,在学生意兴阑珊,即将神游于课堂之外时将其重新引导到正确的学习轨道上,使学生能够始终保持注意力集中,从而打造高效课堂。
二、化学史教学能促进学生非智力因素的发展。
教育学告诉我们,学习不仅仅是智力因素的比拼,更重要的是非智力因素,非智力因素在学生的成长过程中起着至关重要的作用。现在的高中生都是“90后”,他们的体力和智力比起父辈有了很大的进步,但是非智力因素的发展却较为滞后,具体表现为顽强的毅力、耐心和韧劲,经不起打击,心理非常脆弱,因此迫切需要加强对学生非智力因素的培养。在化学课堂教学中,通过讲述、图片展示、视频、文字等多种途径进行化学史教学,能够再现自然科学发展的坎坷过程,重现化学家艰苦卓绝的工作历程,用鲜活的事实教育学生:科学的道路从来没有坦途,只有不畏艰险、勇于登攀的人才能到达科学的顶峰。用生活实例对学生进行思想教育,避免了单纯说教的空洞。例如我在讲“元素周期表”这一节时,让学生记住7个主族的元素不是一件容易的事,如何给学生介绍这些陌生又拗口的元素呢?我事先查了很多资料,找到一些典型元素的发现者和发现过程,并将其展示给学生,在学习第ⅥA族元素钋时我做了重点介绍,它是居里夫人发现的,并且以她的祖国波兰的前两个字母命名。学生都知道居里夫人发现了镭,不知道她还发现了钋,因此注意力一下就集中起来。我又给学生讲解了钋的发现过程:由于钋元素含量极低,大约三十吨沥青中才有1克,想提炼出纯净的钋,难度可想而知,居里夫人和她的丈夫在一个非常简陋的工棚中,在没有任何助手、没有任何机械助力的情况下,自己动手,花了四年时间,终于提炼出0.6克纯净的钋。由于她杰出的贡献,她又一次被授予了诺贝尔奖。有一个富商想以100万法郎收购这0.6克钋,被居里夫人婉言谢绝了,她说:“这不是我个人的,这是全人类的财富。”她将这0.6克钋无偿捐献给了法兰西博物院。通过居里夫人发现钋事迹的介绍,许多同学深受感动,纷纷表示要以其为榜样,不怕苦、不怕累,努力学习。
三、化学史教学能促进学生创新思维能力的发展。
人类社会进步离不开科学的发展,科学发展需要不断打破旧观念、突破传统思想的束缚,只有敢于质疑才能有突破和创新,只有创新才能有未来。化学发展史上这样的经典事例很多,化学的发展史就是一部创新思维的活教材。通过化学史的教学,使学生认识到没有永恒的真理,要相信自己,要有敢于质疑的勇气和精神,要有所创新,就一定要反复论证,认真研究,敢于提出新观点和看法。例如:在法国著名化学家拉瓦锡发现物质燃烧的原理之前,人们一直都信奉燃素学说,认为可以燃烧的物质中都有一种特殊的元素――燃素。拉瓦锡却不这样认为,他通过实验指出,燃烧应该有氧气参与,物质中并没有什么燃素。他的观点一经发表,立刻在当时引起了轩然大波,人们纷纷指责只有25岁的拉瓦锡是神经病、疯子。在这种情况下,他没有气馁,下定决心要将燃烧的秘密弄清楚。他投身化学实验室,夜以继日,勤奋工作,做了大量的相关实验,最终用著名的拉瓦锡实验证明了自己的观点。尽管还有一些著名的化学家反对他的说法,如普利斯特,但在铁一样的事实面前,拉瓦锡关于物质燃烧本质的理论逐渐被人们接受。通过拉瓦锡的故事告诉学生,在学习中要善于逆向思维,要坚持自己的想法和观点,不要人云亦云,只有这样才会有所创新和突破。
在课堂教学中加强化学史的教学不但能够活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣,打造高效课堂,而且能够对学生非智力因素的发展起到潜移默化的作用,有助于培养学生顽强的意志品质。通过化学史的教学能使学生建立辩证唯物主义思想,真正做到不唯上,不唯书,只唯实,为学生的可持续发展打下良好的基础。
化学史论文:论化学史对培养中学生化学素养的作用
摘 要:素质教育是现代教育所提倡的,它更加注重学生的科学素养、道德素质以及个人发展等。就中学化学教学而言,其首要目的是培养学生的化学素养。化学是一种多思想、多学科相互渗透的综合性学科,这一特性决定了化学史教学在培养中学生化学素养方面的重要作用。本文首先分析了在现代中学生化学教学中引入化学史教学的理论依据,然后从四个方面对其作用进行了分析与阐述。
关键词:中学化学教育;化学素养;化学史
中学化学教学的主要任务在于培养学生的化学学习兴趣,增强学生对化学方法和化学理论的认知,促进学生化学素养的提升。相较于其他学科而言,化学学科教学又具有其自身的特殊性,该特殊性的形成与显现是通过一代又一代的历史演化过程来聚集和实现的。将中学化学教学与化学史进行融合不仅可以让学生认识到化学学科发展与深化的意义,还能够辅助教师在教学中对已知的化学学习方法进行分类与总结,促进化学教学向更加、更加综合的方向发展。
一、将化学史引入到化学教学中的理论依据
皮亚杰曾经说过:“传统的认知通常集中在认知的结果方面,而忽视了认知的构建与实现过程,但是这一过程才恰恰是人们认知形成与发展的主要推动力。”让青少年接受教育本质就是培养学生形成和完善对某一学科、某一学习方法的认知体系构建的过程。具体到中学化学教学中,教育的目的在于让学生掌握更具适用性和普遍性的化学学习方法并不断对其进行归纳和扩充,因此,化学教学不仅需要向学生传授理论知识,还应尽量让学生了解这些知识的由来、形成与完善,帮助学生更加深刻地理解这些知识,以便于更加灵活地将其应用到实际问题中。如在化学元素周期律的教学中,教师可按照由浅入深的方式先后对元素原子核外的电子排布特性、元素所构成的物质的性质变化等进行分析,然后给出元素周期律的相关教学内容。这些内容较为抽象,若能利用周期律的发现史对学生进行认知扩展,则能够让学生理解周期律的作用以及发展历程,进而掌握其内在的应用本质。
二、化学史对培养学生化学素养的作用
1.化学素养的范畴及其结构
化学素养是指在化学相关知识学习与理解、化学现象认知与阐述过程中所形成的一种内禀特质。这种特质的形成需要长时间的化学教育与实践,可用于培养人们认知化学、应用化学解决实际问题、在化学学习中发现与总结新规律、新性质的能力。化学素养主要可分为四个方面:化学知识、化学能力与方法、化学意识以及化学品质。培养学生的化学素养是中学生化学教育的主要内容之一。教师在向学生传授化学知识的同时,应帮助学生形成良好的思维习惯、培养他们的创新意识,探索由学科内向学科外全过程的知识探求转变。
2.化学史教育对中学生化学素养形成的作用
化学史对于自然发展、科学进步等都有非常积极的推动作用,含有丰富的物质、精神内涵和成果,对于启迪思维、开发文化教育价值等都具有十分重要的意义。
(1)重视化学史教育可以加快学生掌握化学知识的速度,激发学生的学习热情,推动教学模式改革,增强学生对化学知识、技能以及方法的理解与应用。相对于枯燥的知识而言,化学史更加具有趣味性和吸引力,既可以用于活跃课堂氛围,还能够通过化学研究提高学生化学学习的积极性。特别是某些化学家在某一阶段的发现、某些化学理论的建立等,不仅可以拉近教师与学生之间的距离,还能够增添趣味性,让学生自主探究学习内容。
(2)重视化学史教育可以培养学生的化学能力及方法,提高学生的观察力,增强学生的动手能力,鼓励学生勇于创新,提高学生的化学能力。化学是一门以实验为基础的学科,也是培养化学素养的重要环节。若能够在动手实验的基础上对化学现象进行分析、概括和抽象,对中学生的发展具有非常积极的作用。例如:化学理论的形成经历了尿素、醋酸的合成实现阶段,经过漫长的发展,进一步发展到酸碱理论,最终形成更为完善的电子理论,这都与现代教学内容相辅相成,学生在学习化学史的同时即可形成有利于自身发展的化学能力。
(3)重视化学史教育可以增强学生化学意识,帮助学生探索化学研究方法、提高化学思维能力,提升学生应用化学思维分析问题、解决问题的能力,同时形成正确的科学观、世界观。在化学教学中,以物质为教学核心向学生教授物质的合成与分解、氧化与还原、动态平衡、可逆反应的化学内容让学生认识到化学学习的统一性与矛盾性,以积极有效的主观能动性对化学相关问题进行分析与讨论不仅可以使学生的学习更具针对性,还能够进一步提升学生的哲学修养。
(4)重视化学史教育可以培养学生的化学品质。科学排斥自私自利、目的与动机不纯的行为,向学生传授化学发展史可以将化学家的献身精神、探索精神、不为外力所屈等精神传递给学生,这是学生形成良好科学品质的保障和重要精神支柱。
化学史是化学学科发展历史的记录,对揭示和传递化学规律的内涵具有极其重要的作用。在初中化学教学中开展化学史教育,不仅可以让学生在轻松愉悦的氛围下理解和学习化学规律与化学理论,还能够帮助学生形成正确的道德观和方法论。作为化学学科素质教育的重要组成部分,化学史教育对培养学生的化学学科素养具有非常积极的推动作用。
化学史论文:浅谈高中化学中化学史教学的实施策略
摘 要:"以史为鉴,可知兴衰;以史为器,可启心智。"研究者和教师花费大量心血,使化学史真正实现其应用价值。教学改革须依据学生的特点不断调整教学,这需研究者和教师不断探究。
关键词:高中化学 化学史 教学策略
我国高中化学史教育理论依据
1.建构主义
建构主义的理论及思想来源,论说纷呈。建构主义的介入给教学开辟了教学设计新思路,其根本信条是:学习是一个主动建构知识,而不是被动接受知识的过程;教学是支持学生理解、建构知识,而不是纯粹灌输知识的过程。[1]
2.学习心理学
高中生的抽象思维明显占优势,学生可以运用理论假设进行思维。提出问题、分析问题、作出假设、制订解决问题的方案、实施方案、验证假设去解决学习中的课题,这正是科学家所采用的普遍研究方法。
3.科学认识论
观察、推理、假设等是现代科学探究中采用的一些科学步骤,在科学探究的过程中更重要的是用逻辑、想象及基于证据的思维方式来形成或修正科学并捍卫科学结论。我们应该从科学认识论的角度让学生理解科学及科学的本质。如:问题是怎样产生的?有何方法解决这些问题?结论是如何得到的?是否存在异议等。
4 科学重演论
学生的学习过程是对事物认识过程的重演,现代的认知发展都是在前人认识的基础上继承和发展而来。著名心理学家皮亚杰就曾写到:学生对知识的建立过程和前人对概念的形成过程有着惊人的相似性。科学史中蕴含着深厚的科学哲学,重演历史的发展教给学生的不仅是知识,更是方法论。
实施化学史教育教学的策略分析
化学史的教学目的在于提高学生学习化学的兴趣,培养学生的科学精神和实践能力。笔者针对目前教学现状进行教学策略分析,以期在化学史的教学上有新的突破。[2]
1.利用化学史进行信息素养教育
现实生活中,化学往往被“危险”、“有毒”、“污染环境”、“致癌”等名词代替,这是对化学极不公平待遇,实际上在化学还未成为一门专门科学之前,这些化学物质就已经存在并影响着人们的生活,只是那时候人们的认识水平有限罢了。
了解化学的发展历史,学生更能了解化学,认知化学,为学习化学打下良好的心理基础。如布朗现象、丁达尔效应等能让学生直观的感受到化学来源于真实的生活,“阿伏加德罗定律”、“元素周期表”的发现又让学生能感受到化学的发现高于生活,而“炼铁高炉尾气之谜”则让学生懂得学习化学能解决生活中的问题,给我们的生活带来益处。化学史的学习能让学生正确对待化学,能通过自己所学化学知识剖析社会对化学的不良看法,翻开化学的真实页码。
2.利用化学史培养和训练学生的信息处理能力
在科学技术日益发达的今天,了解和知道信息是远远不够的,我们必须有敏锐的思维和的判断能力寻找有用的。化学史作为历史遗留的资料,更是宝贵的资源,从中我们可以深切体悟到科学家严谨的科学思维和令人惊叹的头脑,从而引导我们通往成功的道路。
有人说得好:“在科学方面,拉瓦锡虽然是一个伟大的建筑师,但他在采石场的劳动是很少的;他的材料大都是别人整理而他不劳而获的,他的技巧就表现在把他们编排和组织起来。”
我们应该学习拉瓦锡的科学精神,他曾为科学事业而献身的崇高思想值得我们钦佩和学习。
3.利用化学史进行爱国主义和社会责任感教育
美国是世界强国,科学技术处于经验丰富的地位,然而当他们得知世界上及时例肾脏移植手术被印度人夺走时,全医学界的人都为此悲痛欲绝,“肾脏移植”手术的成功,受益者将是全球人类,但美国人又为何因为不是及时个成功进行肾脏移植者而痛苦呢?这是一种情怀,一种爱国主义情怀,它来自我们的内心世界,流淌在每一个人浓浓的血液中。
四大发明的历史源远流长,震撼世界,胰岛素的合成解决了科学界的一道道难题,神舟号飞船的升空让国人在宇宙增添了一双明辉的眼睛,同样让世人瞩目,中国在走一条繁荣昌盛的强国道路,为全国人民的幸福在努力奋斗。
翻开化学史册,在1765年 至1964年的两百年里,化学史上未曾留下中国人的足迹,这是否是遗憾呢,中国经济和科学技术突飞猛进,但中国并未有自己的原始科技资源,这是在有限的资源里与他国争取自己利益的一大法宝,我们没有。[3]
中学生是朝气蓬勃、富于挑战精神的一代,是祖国未来的栋梁。当他们带着纯洁的思想走进课堂的时候,我们应该教给他们什么呢。科学研究的方法,科学研究的精神我们都让他们领悟到,同时我们应该让他们知道科学是无国界的,科学的成果应该惠及全人类。
化学史在中学化学教学中的作用
《普通高中化学课程标准》中关于新课程理念指出:“结合人类探索物质及变化的历史与化学科学发展的趋势,引导学生进一步学习化学的基本原理和基本方法,形成科学的世界观。”以及“在人类文化背景下构建高中化学课程体系,充分体现化学课程的人文内涵,发挥化学课程对培养学生人文精神的积极作用。”纵观初高中所有的化学教材,我们可以发现各种化学教材结合不同的化学知识内容,有目的地引入了很多相关的化学史料。如何在化学教学中巧妙地利用相应的化学史,以更好地培养出具有创新思维、有创造能力的发展的学生呢?本人结合教学实践,谈谈个人的看法。
一、利用化学史激发学生的学习兴趣。
古代教育家孔夫子说:“知之者不如好之者,好知者不如乐之者”,只有对知识发生兴趣,才能孜孜以求,自觉探索。在化学教学中,利用化学史来激发学生学习化学的兴趣就是一种行之有效的方法。如我在讲高中选修教材原电池这节课时,是这样引入的:“同学们请注意,动物电来了。”引入故事:1780年,意大利解剖学和医学教授伽伐尼在一次解剖青蛙中,获得了一个偶然的发现:当时,他的妻子遵照医嘱,需要食用青蛙腿做菜肴,他将剥去皮的青蛙放在实验桌上的金属板上,金属板在起电机(这是当时大多数实验室都有的时髦装置)的旁边,他的妻子在取一把解剖刀时偶然触及了青蛙的腿神经,这时起电机刚好打出一个火花,同时,青蛙的腿猛烈地抽搐了一下。妻子惊讶的叫声引起了伽伐尼的注意,他立即抓住这一现象重复这个实验,还发现了用金属接触青蛙神经才有电火花,以后他又用各种不同的物体做实验,但是当用玻璃、橡胶、松香、石头和干木头等代替金属导体时,就不发生上述现象。针对这些现象,伽伐尼猜想,在动物体内存在着某种电,如果使神经和肌肉同两种不同的金属相接触,再使这两种金属相连接,这种电就会被激发出来,所以这很可能是从神经传到肌肉的特殊的“电流质”引起的“动物电”。消息传到意大利帕维亚大学,当时伏打教授也赞成伽伐尼的观点,称赞这是“在物理学和化学史上足以称得上划时代的伟大发现之一。”伏打决心重新研究这个现象。他想,如果用两种不同的金属,再加上动物体内的某种什么东西,就可以产生电流,那么这种东西是什么呢?通过分析,他终于想到这种物质可能是食盐溶液,因为食盐溶液广泛地存在于生物体内。伏打着手用食盐水和金属制作电池。为了缩小体积和增强效果,他用铜和锌做成了许多小圆片,然后按铜片、吸水纸、锌片、铜片、吸水纸、锌片、……的顺序叠成一摞,其中每张吸水纸都饱含食盐水,,用一根电线接在最下面的铜片上成为正极,一根电线接在最下面的锌片上成为负极,于是世界上及时个电池便诞生了。
通过原电池发现史的故事,即吸引了学生的注意力,调动了学生的情绪,还在这良好的课堂气氛中使学生认识到要构成原电池,不仅要有两种不同材料的金属做电极,而且还要有电解质溶液等条件,从中不仅学习到原电池的科学理论方面的知识,还让学生真真切切的感受到化学来源于生活,体会到学习化学的意义及重要性。
二、利用化学史,培养学生科学探究的意识
九年级化学及时章第三节《怎样学习和研究化学》教材强调,学习和研究化学要进行科学探究。如何进行科学探究呢?科学探究始于提出问题,发现问题。纵观科学史,每一次重大发现几乎都是从质疑开始的。爱因斯坦曾说过,“我并没有什么特殊的才能,我只不过喜欢寻根问底地追究问题罢了。”化学教学实践也表明,在教学过程中只有想方设法增强学生的问题意识,调动学生提出问题的积极性,方可让学生变被动接受“静态”的化学结论为主动探索,研究“动态”的化学过程,从而真正成为学习的主人,成为知识的探索者和发现者。因此,讲这节内容时,我是这样引入的:每当夜晚,城市处处闪耀着五光十色的霓虹之光,车站、码头、机场那炫目的红色指示灯,忠实地为夜航的飞机和车船站岗导航。当你看到这一切时,你是否会想到那在尽责地为人类服务的物质是怎样被发现的吗?那是在1892年,英国科学家瑞利多次实验测定氮气密度时发现,从空气中得到的氮气每升重1.2572克,从氮气的氧化物中得到的氮气每升重1.2506克,两者在第三位小数上存在差异,相差0.0066克,相当一个跳蚤的质量。瑞利没有忽略这一差异,他既没有轻信某些化学家的关于存在“轻氮”和“重氮”的假设,更不认为是实验本身的“误差”而加以“修正”,而是对“为什么用不同方法制备出来的氮气的密度会有差别?”这一问题抓住不放,制定周密的研究计划不断地进行研究实验,终于发现了一种稀有的气体元素氩,从而发现了其它的稀有气体元素。当时人们普遍认为对空气的研究早已详尽无遗,但却万万没有想到在大家自以为最熟悉的空气中竟隐藏着这么多在漆黑夜晚能为人类导航的一整族的未知元素组成的物质。
通过科学家瑞利发现稀有气体元素的故事,让学生切实地感受到这过程就是从提出问题开始,然后作出与问题相关的猜测,再制定出解决问题的思路与方案,进行化学实验,通过分析、归纳、推理和论证,得出结论:空气中存在一大族没被发现的稀有气体元素。学生不但从中认识了科学探究的基本过程,还感受到不迷信和传统、勇于探索是走向成功的必经之路,激发学生敢于置疑,敢于否定,敢于创新的勇气。更有利于帮助刚刚进入化学这门新学科学习的学生形成乐于探究的意识。
三、利用化学史,帮助学生端正学习动机、强化学习意志
中学生由于心理上有情感不稳定、意志力较差的弱点,如果学生的学习兴趣只停留在对化学知识好奇的兴趣上,随着知识层次的加深,一旦遇到抽象、理论性较强的知识,他们的兴趣就会锐减,所以还必须将学生的心理状态引向更深层次:端正其学习动机,强化其学习意志,有了正确的动机才能产生学习的动力和意志。学生的动机和意志力不是教师所能强加给的,它需要在长期的教学过程中加以引导潜移默化的形成。巧妙利用化学教材中的化学史,也是端正学习动机、培养学生意志力的一条有效途径。例如,我在讲授九年级教材“常见酸、碱、盐的应用”时,引入侯德榜先生的故事:侯德榜先生少年时期刻苦学习,学有所成后他却毅然放弃国外优越的工作环境,怀着为振兴祖国民族工业的决心和信心回国,通过自己的刻苦钻研,最终发明了“侯氏制碱法”,打破了英国一家公司制碱业的垄断,赢得了国际化工届的高度评价。侯德榜的故事,让学生感悟到明确的目标是侯德榜取得成功的动力。
化学史既是一部记载化学发展的历史,也是一部动人的历史画卷,每一页都有着丰富的内涵。著名心理学家赞可夫说:“教学法一旦触及学生的情绪和意志领域,触及学生的精神需要,这种教学法就能发挥高度、有效的作用”。化学家的故事非常多,在教学中教师要善于在适当的内容中融入化学家们的经典故事,充分挖掘其有用成分,为提高学生的整体素质服务。这对培养具有创新思维,有创造能力的发展的学生能起到不可估量的作用。