例谈化学史素材在高中化学教学实践中的应用

摘要：尝试以羧酸酯、氧化还原反应及氨和铵盐等高中化学的常见教学片断为例，提出化学史融入课堂教学的几种方式，在此基础上阐释化学教学中融入化学史的重要意义。

关键词：化学史；概念发展；分段呈现；深度开发

文章编号：1008-0546（2016）01-0016-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.005

上世纪80年代，廖正衡在《化学哲学基础》中曾撰文提出化学与历史的结合是具有重要意义的，在化学教学中克服忽视历史的偏向，加强化学教学同化学历史的结合，就是进行化学教学改革的一个重要方面，也是提高化学教学质量的一项有效措施[1]。进入新世纪，普通高中化学课程标准也在化学课程基本理念中提出“结合人类探索物质及其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。”[2]该理念如何落到实处，可能不是一两节课的灌输或讨论就能实现的，需要渗透在高中化学教学的始终。笔者尝试以“羧酸、酯”、“氧化还原反应”及“氨和铵盐”等高中化学的常见教学实践为例，提出化学史融入课堂教学的几种方式，在此基础上阐释化学教学中融入化学史的重要意义。

一、选取化学史素材作为引课、过渡的教学资源

选取化学史素材作为引课资源是最常见和最简单的一种融入化学史教学的教学方法。在教师的有力指导下，带领学生去发现和研究问题，使学生能保持着一种对新奇事物的兴奋感，调动学生学习主动性。高中阶段很多课题[3-4]适用该法，当然化学史素材的引课不能过简单化地进行史料呈现（就像某些课堂开始的新闻、广告视频的简单呈现），需要有意识地对化学史料进行梳理、加工，从中引出问题或研究方法，有时可以将史料适当分割，串成整节课的教学线索。本文以“羧酸、酯”（人教版《有机化学基础》选修模块第三章第三节[5]）这一课时的教学片断为例：

[引课阶段]

化学史材料1：早在我国唐朝（618-907年）人们就发现柳树皮汁可以止痛和退烧。1800年人们发现该类植物中的活性物质——水杨酸盐。1853年，柯尔柏（德国）合成了水杨酸，并于1859年实现工业化。

学生活动1：阅读史料1，结合图1认识水杨酸，并回答下列问题：

（1）指明水杨酸分子中官能团名称。

（2）1mol水杨酸最多可以消耗多少NaOH？写出相关反应方程式。

[设计意图]从史料1中可以看出水杨酸及其盐的功效，为羧酸的讲授提供了贴近生活的素材，尤其前半段史料（我国唐朝的医药成就）更能激发学生的爱国热情（赞赏我国的传统医学的博大精深，可以联想2015年屠呦呦的诺贝尔奖成就）；水杨酸中还有另一呈酸性的官能团——酚羟基，呼应前两节学习的酚的酸性。

[展开阶段]

化学史材料2：鉴于水杨酸及其盐类对胃的刺激性大。1889年德国拜尔药厂F.Hoffmann合成了乙酰水杨酸（阿司匹林），阿司匹林于1899年大量生产。

学生活动2：阅读史料2，评价水杨酸及其盐的药用价值，回答下列问题：

（1）用化学方程式解释“静脉滴注NaHCO3溶液缓解水杨酸中毒的原理”。

（2）评价药物发展历程给我们的启示。

[设计意图]在史料1肯定水杨酸及其盐的基础上，顺势提出合成阿司匹林的必要性，一方面客观评价药物发展的曲折历程；另一方面为羧酸的酯化反应做好过渡的铺垫。

[提升阶段]

思考1（选修5教材：科学探究2[5]）：我们已学习过乙酸与乙醇的酯化反应，从形式上看酯化反应是羧基和羟基之间脱去1个水分子，你能设计一个方案证明是哪一种吗？

化学史材料3：海维西因（图2）研究同位素示踪技术，推进了对生命过程的化学本质的理解而获得了1943年诺贝尔化学奖。

思考2：结合史料3的成果，思考如何以水杨酸为主要原料合成乙酰水杨酸，尝试在方程式中标明反应物的断键位置。

[设计意图] 借助海维西因的同位素示踪技术进一步明晰酯化反应的脱水方式，并应用该原理实现史料2提出的将水杨酸转化为乙酰水杨酸。

二、对化学史素材分段呈现让学生体验概念发展过程

化学的历史，不仅是化学发展事件的记录，也是化学科学思想演变的再现。很多化学概念的发展都是在克服理论同实践、理论同理论等一系列矛盾之中前进的。诸如原子结构理论从古希腊哲学家德谟克利特的古代原子观的提出到道尔顿的近代原子学说，从汤姆生的枣糕模型到卢瑟福的α粒子散射实验，再从玻尔到薛定谔[6]。再如阿累尼乌斯的电离学说在今天看来再自然不过，而在19世纪末刚刚提出时却遭到了门捷列夫等知名化学家的质疑，经过反复斗争，该学说被认为“与原子论、分子论和元素周期律学说一起共同奠定了现代化学的理论基础”[1]。事实上，很多学说的出现都不是偶然的，更不是一帆风顺的，均有其特定背景，这些学说的发展过程正是实现课程标准中“结合人类探索物质及其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”理念的最佳素材；我们如果只是将“目前”最先进的理论简单地教给学生，其“营养价值”将大打折扣。

例如高一化学人教版（必修1）第二章第三节的“氧化还原反应”，该课题是一个典型的化学基本概念，上完本节课是不是让学生知道从得失氧角度认识氧化还原反应就是“过时的”、“有缺陷的”？从化合价升降、电子转移视角认识它才是正确的？其实不然，从得失氧角度认识氧化还原反应本身是化学概念结构过程中的一个重要阶段，也是学生初高中衔接的重要枢纽，不能简单地用“对”、“错”来评判不同阶段的概念。氧化还原反应概念的不断完善的过程本身就是一个很好的教学素材，爱因斯坦也曾说过联系科学的发展来“追踪理论的形成过程”是“始终具有一种特殊的魅力”的。单纯教会学生“……是氧化还原反应”教会学生的是一个孤立的、没有根源的知识，而把氧化还原反应放在历史长河中去追本溯源的学习是一种科学创造活动。下面给出笔者参加同课异构时对维基百科中“Redox Reactions”词条英文史料（高一学生的词汇储备基本满足阅读需要，可根据学生基础适当解读个别生僻词汇）的分段呈现方式：

[概念完善过程]

阶段1

氧化反应：（还原反应略）The word oxidation originally implied reaction with oxygen to form an oxide， since dioxygen was historically the first recognized oxidizing agent.

阶段2

氧化反应：（还原反应略）Later， the term was expanded to encompass oxygen-like substances that accomplished parallel chemical reactions.

阶段3：

氧化反应：（还原反应略）Ultimately， the meaning was generalized to include all processes involving loss of electrons.

[总结归纳阶段]

学生活动：从上述氧化还原反应的概念发展中，你能获得哪些启示？

[设计意图] 上述3段呈现的方式本身就暗含了概念的发展，学生即使个别词汇认识有困难，但类似“Later”、“Ultimately”等副词的过渡让学生体验了具有特殊魅力的“追踪理论的形成过程”。

三、对化学史素材深度开发辅助课堂教学

人教版氨和铵盐（苏教版课题为“氮肥的使用和生产”）的教学中很多老师都会选取哈伯（F.Haber）合成氨的化学史实作为引课或过渡的素材，这样的呈现方式固然可以，但若结合合成氨的其他史实适当辅以问题设计也不失为一种新的尝试：

[引课阶段]

化学史材料1[7]：

（1）1900年勒夏特列根据理论推算，认为合成氨反应在高压下能进行，但他所用的气体混合物混进了一些空气，反应过程中发生了爆炸；

（2） 第二位研究合成氨反应的化学家是能斯特，但他在计算时用了一个错误的热力学数据，认为这一反应没有多大前途；

（3）德国化学家哈伯（F.Haber）通过大量实验获得了以下结果：175～200个大气压、500-600℃时可以合成约6%氨；工程师博施（C.Bosch）实现了该法的工业化，花了5年时间两万次实验筛选出合适的催化剂。

学生活动1：从合成氨的历史沿革评价科学研究的特点，并在史料（1）和（3）的基础上分析其中的化学变化，用方程式表示。

总结，最大程度地发挥其强大的教学功能。

参考文献

[1] 中国自然辩证法研究会化学化工专业组编.化学哲学基础[M].北京：科学出版社，1986：117-122

[2] 中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准（实验）[M]. 北京：人民教育出版社，2003

[3] 王灿.化学史中的科学发展观——以“化学电源”教学设计为例[J].化学教学，2014，（8）：31-32

[4] 罗展宏.以史为“境”——化学史教育功能例谈[J].化学教与学，2014，（9）：35-36

[5] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学选修5有机化学基础.北京：人民教育出版社，2014，60-61

[6] 顾晔.辩证思维方法在高中化学物质结构教学中的应用[J].化学教学，2013，（2）：72

[7] 顾晔.苏教版“氮肥的生产和使用”教学设计[J].实验教学与仪器，2015，（6）：20

[8] 艾伦·G.狄博斯.化学史的意义（上）[美][J]. 朱传方，译. 化学通报，1999，（10）

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