加强化学史教育——全面提高科学素养——人教版高中课标教材加强化学史教育的研究与实践，本文主要内容关键词为：化学论文,人教版论文,全面提高论文,课标论文,教材论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
全面提高学生的科学素养，是2001年开始的基础教育化学课程改革的主要目标之一。化学史作为科学史的一个分支，具有丰富的教育内涵。在化学课程和教材中编排与化学史相关的内容，是促进学生掌握科学知识、科学技能和科学方法，培养学生科学思想、科学观念、科学精神和科学态度等科学素养的重要途径。
我国在20世纪50年代比较重视化学史教育，在各级各类教学大纲中对化学史教育都有明确的要求。在“十年文革”期间，化学史素材成了批判的对象。改革开放20多年来，化学史教育在我国重新受到了重视。现行的中学化学教材比较重视化学史教育，注意引用或穿插一些化学史料内容。依据教育部2003年颁布的《普通高中化学课程标准（实验）》（以下简称课程标准），人民教育出版社、课程教材研究所、化学课程教材研究开发中心编著的《普通高中课程标准实验教科书·化学》（以下简称高中课标教材）更是大大加强了化学史的内容，以期加强化学史教育，全面提高学生的科学素养。
一、高中课标教材中有关的化学史内容
化学史不仅忠实地记录了化学科学的产生和发展过程以及演变规律，而且以它不可替代的独特方式体现了人类精神文明的优秀成分，是科学精神最集中的载体，是人类研究自然规律的成果总结，是人类智慧的结晶。化学史的教育功能很早就被人们所认识。1851年，当时的英国科学促进协会 (BA)主席在一次演讲中呼吁：“我们要教给年轻人的，与其说是科学结论不如说是科学方法，更不如说是科学史。”我国著名化学家、教育家傅鹰教授也曾提出：“化学教育给学生以知识，化学史教育给学生以智慧。”
在编写高中课标教材的过程中，无论是必修模块还是选修模块，都非常注意结合具体内容，引入化学史料。这些化学史料从内容上看，或叙述化学家的生平简介与逸闻趣事；或说明古代、近代和现代的科学技术成就及其发展；或阐述重要实验、理论、定理或概念的演变过程；或介绍科学精神和科学方法，以及学派之间的争论与假说，等等。从呈现方式上看也是多种多样的：或以正文的形式，或以图画的形式，或以习题的形式，或以“科学史话”“科学视野”“资料卡片”“思考与交流”等栏目的形式，等等。人教版高中课标教材中有关化学史内容的统计，见附表。
二、编排化学史内容遵循的基本原则
课程标准指出：高中化学课程应使学生在“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”等三个方面得到统一和谐的发展，以适应21世纪科学技术和社会可持续发展的需要，培养符合时代要求的高素质人才。基于此，我们在编写化学史内容时，主要遵循以下几个原则。
1.要有助于学生深入理解和掌握基础知识和基本技能
化学学科的基础知识和基本技能是科学素养的重要组成部分。化学知识包括教材中的化学理论、概念和定律等，包含有绝对真理的成分。但是也应该看到，这些化学理论、概念和定律也不是绝对正确、永远不变的。只有把这些理论和定律产生的历史背景、来龙去脉交代清楚，让学生知道它的发展过程，了解它的过去、现状和未来，才能深入理解和掌握它。在这方面，化学史是非常有效的载体。
例如，《物质结构与性质》（选修3）第一章的章图用一组图画展现了人类认识原子结构的历史以及原子结构模型的演变：古希腊哲学家眼中的原子 （希腊语中ATOM是不可再分之意）→道尔顿原子模型（1803年）→门捷列夫发表第一张元素周期表（1869年）→汤姆生原子模型（1904年）→卢瑟福原子模型（1911年）→玻尔原子模型（1913年）→电子云模型（即现代物质结构学说，1926年）→目前的原子操纵技术。人类认识原子结构的历史通过一组图画呈现出来，这样，学生学到的有关原子结构的知识（如电子云、原子轨道等）就是发展的、动态的和相互联系的，而不是孤立的、静止的；也可以认识到每一种原子结构模型都有其产生的历史背景和合理性，但又都不是完善的，具有局限性，随着科学技术的发展，人类对原子结构的认识还会更加深入。像“合成氨——从实验室到工业化生产”“路布兰法生产纯碱的原理”“碳价四面体学说的创始人雅科比·亨利克·范特霍夫”“比色分析发展重要纪事”等都属于这种类型的化学史内容。
附表 人教版高中课标教材中有关化学史内容的统计
2.要有助于学生深入了解科学家探究的过程，学习科学方法，提高探究能力
科学方法是指人们在从事科学研究的活动中所采用的途径、手段和方式，往往被看做是知识转化成能力的桥梁。科学方法与科学知识相比，具有更大的稳定性，更普遍的适用性和更广泛的迁移性，能够在相当长的时期内发挥作用，掌握科学方法可以终生受益。在教材中通过介绍化学发展过程中有代表性的重大发现的认识发展史，以及化学家的探索过程，可以帮助学生了解化学家是如何探究出新的科学规律和结论的，并使之受到科学方法的熏陶，从而提高探究能力。
关于元素周期律发现的化学史实，在《化学1》 （必修）、《化学2》（必修）和《物质结构与性质》（选修3）3个模块中都涉及，只是呈现方式不同（见附表）。以如此多的篇幅来介绍它，目的是不仅让学生了解元素周期律的发现过程，更为重要的是让学生学习在元素周期律发现的过程中化学家所用到的科学方法。当时，门捷列夫从整体上对元素的性质与相对原子质量的关系进行分析和概括，根据相对原子质量的大小，将已发现的63种元素进行科学的分类，编制了第一张元素周期表。他在周期表中没有机械地按照相对原子质量数值由小到大的顺序排列，并推测当时测定的某些元素的相对原子质量数值可能有误。同时，他还科学地预言了11种当时尚未发现的元素（如“类硼”“类铝”和“类硅”元素等），并为它们在周期表中留下空位。若干年后，他的推测和预言都得到证实，引起了科学界的震动。这些史实可以使学生认识到：门捷列夫发现元素周期律，与他运用比较、分类、归纳、假设等多种科学方法有密切的关系，从而深入体会科学方法对于科学研究的重要性，并注意学习这些科学方法。
另外，科学史话——“原子光谱”（牛顿类比音乐音阶，选定红、橙、黄、绿、青、蓝、紫为“七基色”）和“巴斯德与手性”（巴斯德将左旋酒石酸盐晶体和右旋酒石酸盐晶体两种物质结构之间的关系类比为人的左手和右手，生动形象地说明了两者之间的关系）都有意识地渗透“类比”等科学方法的重要性。观察、实验等科学方法更是在教材的许多化学史内容中都有所体现。
3.要有助于学生形成科学的情感态度与价值观
化学史中所蕴藏的科学思想、科学观念、科学精神、科学态度等，对于学生形成科学的情感态度与价值观，提高学生的科学素养，促进学生的全面发展具有不可替代的作用。以下仅举教材中的几例加以说明。
(1)帮助学生形成化学科学的基本观念。例如，合理使用化学物质的意识；反应条件对物质性能和用途的影响；化学科学发展过程中偶然性与必然性的联系；等等。
例如，《化学与生活》（选修1）和《化学与技术》（选修2）中的科学史话——“氟氯代烷的功与过”“DDT的功与过”，介绍了两种典型的由于人类不正确使用而带来生态灾难的化学物质。氟氯代烷在历史上曾经广泛用作制冷剂、喷雾剂、发泡剂等，给人类带来难以估量的经济效益，在人们认识到它是破坏地球的“保护神”——高空臭氧层的主要物质后，从此走上衰亡之路。DDT也曾经是一种应用范围很广的含氯杀虫剂，对危害粮食、果树、蔬菜的害虫有强烈的毒杀作用，杀虫效果很好；在第二次世界大战期间和战后，使用DDT控制了疟疾、伤寒、鼠疫、霍乱等传染病的流行，挽救了数千万人的生命。发现DDT生理活性的瑞士科学家缪勒也因此获得了1948年诺贝尔生理学或医学奖。但是，后来人们发现DDT带来了许多环境问题，并且可能是一种致癌物。从1971年开始，许多国家宣布禁用DDT。这两个史实提醒学生，在使用某种化学物质处理生产或生活中的实际问题时，不仅要考虑暂时的经济效益和社会效益，同时还要考虑它对生态环境和人体健康潜在的、长远的影响，从而树立合理使用化学物质的意识。
又如，《有机化学基础》（选修5）中的科学视野——“导电高分子的发现”，则可以使学生体会到反应条件对物质性能和用途的影响。20世纪70年代，日本化学家白川英树的学生在一次做合成聚乙炔的实验时，因误将催化剂的用量多加了1000倍，结果在反应液的表面形成了一层银白色发亮的膜状物。白川英树对此偶然发现的反常现象进行了深入的研究，得到了具有金属光泽的、显示出半导体性质的聚乙炔膜。随后的研究发现，以
掺杂的聚乙炔具有与金属一样的导电性，改变了人们习以为常的观念（即塑料是不导电的），从而开创了一个全新的研究领域。白川英树也因此与其他科学家一起获得2000年度诺贝尔化学奖。这个史实还说明，在化学科学发展过程中，有许多发明或发现往往起因于偶然因素（教材中类似的例子还有许多，如科学史话——“青霉素的发现”，科学视野——
“催化剂在高分子合成工业中的作用”等），但任何偶然的因素背后无一例外地都隐藏着必然因素。只有掌握扎实的理论基础，端正科学态度，运用科学的方法，善于从偶然现象中找出事物的内在必然性，才能在科学的道路上有所作为。这也是学生需要掌握的基本观念。
(2)培养学生的科学精神和科学态度。例如，《实验化学》（选修6）中的科学史话——“第三位小数的胜利”就是一个典型的例子。1892年，英国科学家雷利发现，用两种不同的方法制得的氮气的密度并不相同，两者相差0.0064g/L。他没有放过这一细微的差别，并和英国化学家拉姆塞共同研究，发现了一种新元素——氩。随后在众多化学家的协作下，发现了整族（0族）的稀有气体元素。通过这段史实，可以使学生体会到一丝不苟的科学精神和实事求是的科学态度是多么的重要！
另外，在编排化学史内容时，还就如何培养学生的辩证唯物主义观点和爱国主义精神，如何激发学生学习化学的兴趣等方面作了深入的研究，并在教材的化学史内容中均有所体现，限于篇幅就不一一列举了。
三、教学中应注意的问题
教材中丰富的化学史内容为化学史教学搭建了一个很好的平台。教师在教学过程中要切实重视化学史的教学，改变化学史教学在中学所处的“可有可无”的地位，充分发挥化学史的教育功能，全面提高学生的科学素养。
1.教材中的有些化学史内容由于受到篇幅和内容的限制，可能只是列出了部分主要的化学史实，所传递的信息有限，或者人文内涵隐藏在字里行间。教学过程中应根据教学需要，对有关的史料内容进行深层次、多角度的挖掘，并积极开发化学史课程资料。
2.要根据不同学生的特点和不同的需求，在教学中有针对性地安排化学史内容的教学。例如，既可以在课内结合具体的教学内容，适当、灵活地穿插引进化学史实，也可以在课外把化学史实按其发生、发展的历史演变过程及化学家在一定历史条件下所作的贡献进行全面的介绍和评价（如采取专题讲座或报告的形式），还可以让学生就某些专题多渠道（如利用网络技术）查阅资料，撰写论文，并在全班组织汇报和交流，等等。
3.在化学史教学中，要改变枯燥叙述、简单罗列化学史料的形式，应充分挖掘其中所蕴藏的科学思想、科学方法、科学精神（包括人文精神）和科学态度等，让那些历史的人物和故事生动地呈现在学生面前，去打动学生的心灵，启发学生思考，使化学史教学焕发出新的生命力。要特别注意，不要过于强调科学发现中的偶然性、机遇性，这样往往使学生容易忽略科学发现的真实历史条件和工作的极端艰苦性，对深入理解科学理论、掌握科学方法、培养科学态度是无益的。
4.要注意学科之间的相互联系，汲取其他学科如物理、生物等史实教育的方法、内容和经验等。