化学史在初中化学教学中的应用

蔡绿艳

摘 要 化学史在化学教学中的育人价值受到越来越多一线教师的关注，但是应用化学史教学的效果却参差不齐。以初中化学教学中化学史的具体应用实例展开论述，建议教师以化学史为背景创设教学情境和试题情境，优化化学史实的呈现内容，丰富化学史资料的呈现方式，多角度应用化学史素材，让学生分工合作、自主查阅整理化学史料，活化化学史的应用，利用化学史达成育人功能，进而实现培养学生化学学科素养及终身学习能力的目标。

关键词 初中化学史 情境 学科素养培养

化学史是化学科学产生和发展的历史，是人类探索和改造物质世界的历史[1]，它记载着化学理论的发展历程，体现了化学思想的形成及演变过程，是一代又一代化学研究者智慧的结晶，传承着化学先辈们敢于质疑、勤于思考、锲而不舍、刻苦钻研的科学精神……化学史中潜藏着独具魅力的教育属性，是促进学生形成科学素养和提升学生学习能力的优质教学资源。

近年来，化学史因其独特的教育价值已成为化学教学研究的热点。但是在实际教学中，由于课堂时间有限，许多一线教师只是简单地将化学史做一下介绍或让学生自主阅读，没有深挖化学史中隐藏着的育人价值，无法使化学史发挥出真正的作用。那么，如何将化学史应用到初中化学课堂教学中，精准高效地发挥化学史的教学价值？笔者结合自身的教学实践，认为可以从以下几方面进行尝试。

一、用化学史创设教学情境，激发学生的求知欲，促进化学知识的构建

建构主义学习理论认为，教学要为学生巧妙创设符合教学主题的情境，梳理新旧知识之间的线索，促进学生建构知识的顺利进行。教师在教学过程中可以利用化学的发展史来构建真实的学习情境，加深学生对新知识的理解，恰当选用历史上一些科学家的观点冲突和化学知识的动态更迭，为学生主动建构化学知识作铺垫。

例如，“水的组成”一课，就可利用化学史料来创设教学情境。笔者先呈现给学生古人关于水是构成万物的元素之一的相关论点：公元前6世纪到7世纪，古希腊学者泰勒斯认为，水是组成一切的元素;亚里士多德认为，世界是由水、火、土、气和以太五种元素相互作用形成的;我国古代先人提出的五行学说主张，世界上的一切都是由金、木、水、火、土五种基本元素的运动产生的。然后，再用以上古人对世间万物组成元素的共同认知“水是构成万物的元素之一”为情境素材，创设问题情境“水是构成世间万物的基本元素吗？”，给学生对水的认识制造前置冲突。接着，再引入另外三则化学史：1781年，普里斯特利将“易燃空气”（氢气）和空气混合装入干冷的玻璃瓶中后，用电火花引爆，发现瓶壁有水珠;卡文迪许又用纯氧代替空气重复了这一实验，仍发现瓶壁有水珠生成;1782年，拉瓦锡重复了普里斯特利和卡文迪许的实验后，在一根红热的枪管中通入了水蒸气，也得到了“易燃空气”（氢气），因此，他得出结论——水不是元素，而是氢和氧的化合物。这样，笔者利用18世纪科学家们通过实验获得的对水的认识，为学生正确构建“水是由氢元素和氧元素组成的”这一化学知识作了铺垫。最后，进行水的电解和氢气的燃烧这两个实验，使学生通过实验验證来最终确认水的组成。

课程标准强调教学情境需具有真实性，而化学史不仅是真实的教学情境，还能为学生提供质疑、猜测、分析、验证等契机，从而激发学生的好奇心和求知欲，使学生主动参与到学习中来，为学生主动构建知识提供推进剂。

二、合理呈现化学史内容，带领学生体验科学探究的思路和过程，提高科学探究能力

化学史作为科学史的一个分支[2]，包含着许多科学的探索过程。课堂教学中可借助化学史这一载体，引导学生重走化学家的探究之路，复现化学家研究和发展化学概念、化学理论的思索过程，让学生体验科学家发现新物质、探索新问题的真实经历，使学生领悟知识背后所蕴含的科学思想和科学方法[3]。

例如，在学习“利用酸碱指示剂检测溶液的酸碱性”时，首先，笔者给学生介绍“波义耳偶然中发现酸碱指示剂”的故事——波义耳在一次实验中不小心将浓盐酸溅到一束紫罗兰上，为了洗掉花瓣上的酸，他把花浸泡在水中，过一会儿，他惊奇地发现紫罗兰变成了红色[4]。然后，让学生基于上述故事情境思考：是什么物质让紫罗兰花变成红色？其他的酸会不会也能使紫罗兰花变成红色？如何证实？你有什么办法可以辨别一种溶液是不是酸？酸会使紫罗兰花变成红色，也会使其他花汁变色吗？接着，让学生动手试试，并把实验结果与同学分享;接着，再让学生根据实验结果思考：花汁遇到其他溶液一定都变成红色吗？最后，让学生将制作的花汁滴加到其他溶液中试验一下……这样，通过一系列递进性问题引导学生亲身探索科学家是如何通过偶然捕捉到的实验现象发现酸碱指示剂的，培养学生爱思考、善于思考的习惯。

以化学史为媒介，以问题为中心展开教学，通过提问、设问、追问及适时点拨的方式将知识、能力、情感渗透在师生的课堂互动之中，让学生在问题解决过程中学习化学家在研究过程中所运用的假设、实验、观察、比较、归纳、演绎等科学方法，培养了学生的科学探究能力。

三、利用信息技术，丰富化学史呈现方式，培养学生的科学精神

教育心理学知识告诉我们：人类获取知识，单靠听觉只能记忆约1/6，单靠视觉只能记忆约1/4，而同时使用视听两种感觉，则能记忆大约2/3[5]。利用信息技术教学，将化学史制作成集“文本、图像、声音、动画、视频”于一体的教学素材，采用图文并茂、声画共举的方式将其展现给学生，使抽象、枯燥、晦涩难懂的知识变得具体、有趣、浅显易懂。

例如，“原子的构成”一课，笔者将原子结构的发展史制作成微课，通过图文并茂、声画同步的讲解，先让学生了解人类对原子结构的认识先后经历了“道尔顿的实心球模型”“汤姆生的葡萄干面包式模型”和“卢瑟福的原子核式结构模型”，利用微观动画模拟，帮助学生建构多种原子模型，使抽象的概念具体化、模型化，促进了学生对知识的认知和理解，让学生感悟到为了揭示原子结构的奥秘，一代又一代的科学家所付出的艰辛与努力。对于“卢瑟福用α粒子轰击金箔”的实验则通过视频还原并再现历史上的实验场景，引导学生用观察到的现象去验证、分析汤姆生原子模型假说的真伪，尝试根据α粒子轰击金箔后的运动轨迹修正原子结构的理论，并将之与卢瑟福的观点作对比，让学生初步体验依据实验提出假说、进行推理、建构模型等科学方法，学习科学家们敢于质疑与善于思考的科学精神。

在课堂教学中化学史不仅能以教师的口述或文字资料的方式传授，更应该顺应时代的发展，以更新颖的形式呈现给学生，如可以通过制成微课或邀请学生角色扮演的形式再现化学史实，让学生“亲眼目睹”知识的动态演变过程，感悟科学精神，培养科学态度。

四、找准切入点，多角度发挥化学史的教学价值，助力三维目标的达成

不同的化学史素材具有不同的教育价值，有的能增进学生对化学知识的理解，有的能启迪学生的化学思维[6]，有的能促进学生学习方式的转变，有的能培养学生严谨的科学态度，有的能引导学生树立正确的人生观、世界观和价值观[7]，等等。而同一个化学史素材的教育功能也可能随其呈现形式和提问方式的变化而发生变化。因此，教师应根据教学目标寻找教学内容与化学史之间的契合点，多方位、多角度地挖掘化学史的教育价值，提升学生的知情意行。

1774年，法国化学家拉瓦锡用金属燃烧实验证明燃烧是金属与空气中的“上等纯空气”作用的结果，并发现了金属燃烧后余下的“空气”不支持燃烧和呼吸，第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的[8]14。这一史实，在不同的学习阶段有着不同的育人价值。例如，在学习“空气的组成”时，可增加在拉瓦锡得出空气成分之前，瑞典科学家舍勒和英国化学家普里斯特利也分别制得了氧气，使学生体会科学家们为了探究空气的组成所付出的艰辛;在学习“燃烧的条件”时，又可将舍勒和普里斯特利与拉瓦锡发现氧气的时间作比较，分析说明普里斯特利受当时“燃素说”的影响，未能揭开燃烧现象的本质，而拉瓦锡不迷信权威，敢于质疑“燃素说”，以科学的实验现象作为证据支撑，指出燃烧是可燃物与氧气发生的氧化反应，借此可对学生进行世界观、人生观的渗透教育。

拉瓦锡所进行的著名的“二十天实验”，通过加热曲颈甑中汞的实验，测得空气中氧气的体积大约占1/5。这一史料可用于讲解汞与氧气在加热时会且只会与氧气发生反应，生成固态的氧化汞，造成甑内气压减小，使学生明白所选择的耗氧剂应保证反应易进行、只能与氧气发生反应、且燃烧后生成的产物不能是气态的;再介绍汞有毒而红磷无毒，更适用于课堂实验。这样，学生对课本中“测定空气中氧气含量”的实验也就知其然，更知其所以然了。在学习“质量守恒定律”时，又可将拉瓦锡“二十天实验”发现的“在密闭容器中加热金属使之转化为金属灰时，容器的质量并未改变”，与波义耳在一个敞口的容器中加热金属，结果发现反应后容器中物质的质量增加了[8]101进行对比，让学生思考两位科学家的测量结果为何会有差异，从而了解实验研究时装置是否密闭对实验结果的影响，保证学生在设计后续具体实验方案时能考虑得更周密。

近年来，国外教育专家倡导将History，Philosophy and Sociology of Science教育（简称HPS教育）的理科教学模式融入义务教育阶段的理科课程中，即教师在课堂上应当有机地渗透科学史、科学哲学与科学社会学的思想，加深学生对科学本质的认识与理解[9]。要提高HPS教育的实效性，要求教師要储备丰富的化学史知识。因此，教师平时应多查阅与化学史有关的文献资料，结合教学目标，多视角地运用化学史素材，最大限度地发挥出化学史的教育价值。

五、精选以化学史为情境的试题，彰显学科育人价值，提高学生分析和解决问题的能力

以化学史为情境的试题除了直接考查化学历史事件及化学历史人物外，也可以将化学家的研究过程作为题干，考查学生能否找出化学家在探索中所采用的科学方法和所蕴含的科学思想，还可以考查学生是否能用所学的化学知识辩证地分析科学家所得出的概念和理论，对科学家形成公正、全面的评价。

例题1 [2021年福建省中考化学试卷第12题第（1）小题]英国学者R·坦普尔论证了我国古代冶铁技术世界第一。早在公元前4世纪，中国已广泛利用铁矿石与木炭生产生铁，并加入“黑土”以降低生铁的熔化温度;公元前2世纪，中国人发明了“充氧”等炼钢法。

①“黑土”含有磷酸铁（FePO4），其中磷元素的化合价为___________。

②生铁生产过程中，一氧化碳与氧化铁在高温下反应的化学方程式为__________。

③炼钢中“充氧”的目的是降低生铁中的_________，获得性能更好的钢。

例题1选取我国古代文明中先进科技事例为试题情境，弘扬了我国古代灿烂的文明文化、早期的科学成就和创新精神，以增强学生的民族自信和文化自信，培育爱国情怀。

例题2 [2020年福建省中考化学试卷第11题第（3）小题]道尔顿原子学说的部分观点如下：①原子是不可分割的实心球体;②物质都是由原子构成的;③同种元素的所有原子的质量完全相同。现代科学证实以上观点均不确切，请选择其中一个观点简要说明：_________。

例题2以道尔顿的原子学说为试题情境，让学生利用初中所学的“原子的构成”相关知识来阐述自己的观点，有利于锻炼学生利用所学化学知识解决新情境问题的能力，使学生认识到知识发展的阶段性，同时，给学生留下科学知识的建构是不断建立和推翻的过程。

化学史具有丰富的教育和评价功能[10]，因此，它在课程目标的落实以及化学核心素养的培育中有着不可替代的作用。编制及选用化学史情境试题，不仅能达到检测学生知识能力掌握情况的目的，还能拓宽学生的知识领域，使学生见识历史上重要的科学发现，也能传递科学思想和方法，有利于培养学生的化学基本素养，促进学生更好地理解化学史上的科学事实、科学方法和科学精神。

六、细化任务要求，查找整理化学史料，提升学生获取信息能力

获取信息的能力是新时代人才应具备的能力素质之一。教科书中的化学史往往比较简要但又意义非凡，这些具有重要意义的化学史背后肯定有值得学生汲取的知识财富和精神财富，倘若都在课堂上加以介绍显得不切实际。而最有效的途径之一就是让学生在问题任务驱动下去查阅相关的化学史资料，检索整理出有价值的信息，作为新课学习的先导材料，为新知识的习得作铺垫。由于课堂教学时间较短，可将有些与教学内容相关的化学史设置成问题链，引导学生搜集相应材料并进行小组合作交流，从而培养学生查找、获取、整理信息的能力。

例如，在“元素符号”的教学前，笔者让学生查阅古代炼金术士所用的各种金属元素符号和道尔顿的元素符号，了解两种符号所代表的意义，思考这两种表达方式的不足。在学生得知“炼金术士所用符号与物质组成没有实质的关系，且不同的炼金术士对同一个符号的释义有时也不同”“道尔顿的元素符号表示方式繁琐、记忆困难”后，再给学生介绍沿用至今的化学元素符号的书写方式，让学生体会现用的元素符号的简便性和统一性，认识到元素符号不仅为学习和研究化学带来了方便，也给各个国家进行化学学术交流提供了通用的符号语言，从而避免了因死记硬背而使学生产生的枯燥感和畏难情绪。在学习元素周期表时，笔者将“元素周期表的由来”“门捷列夫根据元素周期表预言了哪些元素”“元素周期表的确立有什么意义”“各种各样的元素周期表”等化学史内容作为课外自主选择性作业，让学生先分组收集查阅资料，分类整理，再带到课堂与同学交流。

总之，在初中化学教学中，教师可根据教学目标甄选、整理化学史素材，设计出以化学史为背景的教学主题和习题，将化学史和化学教学内容有机结合起来，促进学生科学素养的形成与发展。

[参 考 文 献]

[1]陈立坚.论化学史在化学教学中的教育价值及其实现[J].福建基础教育研究，2015（2）：80-81.

[2]杨庆元.中学化学史教育综述[J].化学教育，2006（11）：61-62.

[3]葛秋实，王秀红.基于化学史的教学设计：与科学家对话——重温氯的发现之旅[J].化学教育，2011，32（1）：35-36，57.

[4]中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书：化学 九年级下册[M].2版.上海：上海教育出版社，2020：34.

[5]顧丽明.提高信息素养 促进有效整合[J].中小学电教，2009（10）：53-55.

[6]许敏，顾丽萍.巧用化学史教学培养学生的核心素养[J].科学大众（科学教育），2020（5）：35.

[7]李靓.社会主义核心价值观在初中化学教学中的渗透：以化学史融入课堂教学为例[J].基础教育论坛，2015（4）：3-5.

[8]中学化学国家课程标准研制组.义务教育教科书：化学 九年级上册[M].2版.上海：上海教育出版社，2021.

[9]李俊，杨明岸，谭嘉丽，等.化学史与中学化学实验融合教学的基础研究[J].实验教学与仪器，2021，38（5）：3-6.

[10]单旭峰.对高考中化学史试题的分析与思考[J].中国考试，2015（3）：22-26.

（责任编辑：赵晓梅）