化学史的教育价值及教学策略*

2022-08-19邢蓓蓓

江苏教育 2022年51期

刘翠邢蓓蓓

化学史是描述人类在长期社会实践中形成的关于化学知识的历史。化学史的内容是宝贵的人类精神资源，是培养学生科学素养的生动素材。［1］《普通高中化学课程标准（2017 年版2020 年修订）》中的“情境素材建议”里提供了大量化学史素材，如电离理论、元素周期律的发展、氯气的发现、人工合成氨、人工合成尿素、青蒿素的提取、氧化还原理论、核外电子运动模型等的历史发展过程。研究化学史的教育价值和教学策略，有利于在化学教学中开展化学史教育，完善化学教学功能。

一、化学史的教育价值

1.智育的价值

澳大利亚学者马修斯曾提出将科学史融入科学教学能够使教材更具人性化，吸引学生进行科学探究，促进学生对科学概念的理解和对科学方法本质的认识。科学史还可以使学生了解科学知识的不定性与可变性，培养学生的批判意识。［2］化学史是科学史的重要分支，将其与化学教学相融合，对学生智力的增长有着独特的价值。

化学史能够促进学生构建化学知识，理解化学学科本质，掌握化学方法。例如，教师筛选典型、重要的化学史素材，多角度地展示人类对微观结构的认识过程和科学理论丰富与发展的过程，让学生体会到技术手段和实验证据对理论发展的促进作用，从而提高学生对科学本质的认识。

化学史创设的探究情境，有助于培养学生的批判与质疑精神。化学史素材能让学生认识到化学研究的过程不是一蹴而就的，在这个过程中可能会有困惑、矛盾或质疑，不同的化学家也会有不同的主张，化学进步的历史是化学家不断修正错误、追求真理的历史。美国学者凯里和史密斯对现代的科学课程进行评论时提出：实验和动手做科学的科学教学过程有助于学生提升实验设计及操作能力，但是如果学生不能理解这些过程与技能对建构科学知识的作用，他们就不可能获得对科学本质的认识。［3］换句话说，用传统的脱离情境的方式讲述实验技能、开展化学探究，不能让学生获得对科学本质的认识；而利用丰富的化学史素材创设生动的教学情境，则有利于学生体会实验技能及探究过程对化学研究的重要作用，促使他们通过探究构建自己的科学知识体系，并在探究的过程中学会批判与反思，从而提升知识水平和能力。

2.德育的价值

化学史极具德育价值。美国科学史学家萨顿认为科学史不仅是对科学事实的记录、对学科思想或概念的鉴定，还是一门有道德教育意义的学问。科学史是一座联结科学文化和人文文化的桥梁。［4］化学史使学生认识到化学家也是普通人，化学家的努力往往具有连续性，在化学家的身上化学知识与智慧并存。这可以使学生更好地理解与评价科学事业，激发其探究科学的热情，培养其坚韧不拔的意志。化学史德育的价值主要体现在它能促使学生形成严谨的态度，乐于探索与实践，学会批判与创造，培养爱国主义与辩证唯物主义精神等。

3.美育的价值

化学家在追求真理的同时也在追求着美，化学学科本身既体现着真又蕴藏着美。英国科学家麦卡里斯特认为现代科学最引人注目的特征之一，就是许多科学家都相信他们的审美感觉能够引导他们到达真理。［5］可见，化学家追求真理的过程便体现着对美的追求。化学的美有多种，如和谐美、对称美、守恒美、秩序美、实验美等。学生在探究实验的过程中，能够发现实验装置的和谐、实验现象的奇妙、实验方法的巧妙等，体会到克服困难、解决问题、获得新知的美妙感与幸福感，从而认同化学家们发现化学之美的历程和追求真理的精神。

二、化学史的教学策略

1.有机融合策略

英国学者孟克和奥斯本于1997年提出6段式化学史教学融合模式（见图1），该教学模式仅适用于所学内容是化学史上某个科学家曾经研究过的自然现象［6］，具体教学环节如下。

图1 融合教学环节

该模式的特点为：（1）将科学史的学习与当前的科学概念和理论的学习有机地融合在一起，促使学生主动学习和建构知识；（2）将科学史的学习与问题解决的探究过程有机结合，使学生认识到探究过程不是一帆风顺的，可能会出现突发情况、遭遇失败，需要不断调整计划，多次尝试；（3）通过探究活动实现观念转变，形成正确的科学观念。该教学模式要求化学教师对所要开展的实验教学相关的历史背景、教学目标及问题设计等有明确的认识，从而帮助学生研究化学史、理解科学知识。

以苏教版高中化学必修第一册专题3 第一单元“氯气的发现与制备”为例，教学设计思路如下。

第一阶段：教师讲述海水中含有大量的氯元素，但其单质氯气的化学性质非常活泼，自然界中不存在游离态的氯，氯都以化合态的形式存在。将浓盐酸与二氧化锰混合在一起，可制备出氯气。教师演示实验室制备氯气（见图2），请学生观察。

（图2）

第三阶段：教师请学生阅读氯气的发现史，包括舍勒、戴维等科学家开展的研究工作，分析舍勒把浓盐酸与软锰矿混合在一起加热的实验原理，并与教师的演示实验进行比较。

第四阶段：教师提出氯气广泛应用于工业生产，原材料及氯气的价格是筛选氯气制备方法的重要因素。请学生阅读19 世纪科学家发明的电解饱和食盐水制备氯气的方法，分小组设计实验方案，模拟工业制备氯气的过程。（见图3）

第五阶段：小组之间分享设计方案，选出最佳实验方案。教师展示制备氯气的装置并完成氯气制备实验，请学生观察和记录实验现象。

（图3）

第六阶段：教师讲述电解饱和食盐水发生反应的化学方程式，并介绍氯碱工业。教师请学生阅读教材中的《学科提炼》栏目，思考电解对化学学科及人类社会发展的促进作用。

2.有效对话策略

有效对话策略指在化学探究过程中，教师与学生围绕有关科学本质的问题开展对话、讨论与反思，从而领悟科学本质的教学方式。［7］教学环节如图4所示。

图4 有效对话教学流程

环节一：教师创设化学史教学情境，提供活动材料，让学生分小组进行探究活动。

环节二：学生学习史料，自主开展探究活动，并提出猜想与假设。

环节三：小组成员合作设计并制订实验方案，开展实验或实施调查，记录实验现象，处理数据资料，最终得出结论。

环节四：小组内初步分析、解释，交流和讨论证据与结论、假设与结论的关系，针对自己的探究结果进行反思。

环节五：小组讨论，并与教师沟通，完成学生反思单。（见图5）

图5 学生反思单

3.创意写作策略

写作是一种交流思想的工具，其目的在于发现问题，作出推论，便于反思、评价与交流，属于创造性劳动。美国学者斯托达特认为科学学习和语言表达学习彼此互惠、协同作用。在科学学习过程中进行创意写作，有利于学生形成科学概念，掌握科学规律，理解科学本质，学会自我反思。［8］化学史教学中的创意写作主要有三种类型：科学实验日记、科学研究评论和科学论文。（见表1）

表1 写作形式

创意写作策略要求学生在课后完成，形式多样，注重师生之间的交流与反思。例如，苏教版化学必修第一册专题2 第三单元“人类对原子结构的认识”中有一题是：请学生根据1808 年道尔顿编著的《化学哲学的新体系》一书中的观点提出自己的看法。这属于科学研究评论。再如，学习苏教版化学必修第二册“人工固氮——合成氨”一节时，教师要求学生完成教材《交流与讨论》栏目中的学习任务：根据联合国粮农组织的统计数据，查阅文献，写一篇合成氨技术相关的论文。这属于科学论文。学生在创意写作中回顾科技发展史，反思自己的化学探究或调研活动，从而加深对化学概念和化学方法的理解，为自己的化学探究活动留下痕迹，加深对科学本质的理解。