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浅谈如何将化学史融入化学课堂

2024-03-28邓斌杰

关键词:原子结构煤焦油化学

邓斌杰

化学史是由化学发展过程中产生的重要史实、相关概念和科学技术变迁等构成的。把化学史融入到化学教学中,有助于学生掌握动态的化学知识、培养科学的世界观和价值观,使学生在科学和人文方面能同时发展,培养学生严谨的科学精神和崇高的爱国主义精神。同时可以激发学生学习化学的兴趣,加深学生对基础知识的理解,培养学生的化学学科核心素养。

一、化学史在中学化学教学中的作用

在实际教学中,结合教学内容,适时地贯穿一些化学史,能够活跃和调节课堂气氛;化学史的学习有利于学生了解人与自然、人与社会的关系,学生从化学史的教学中学习了严谨认真的研究方法;同时化学史的教学能激发学生的学习动机和好奇心,调动学生学习的积极性和主动性,培养学生的创新精神,拓展学生的创新思维,培养学生实事求是的科研态度;培养学生民族自豪感和责任感,激励学生努力学好化学学科。

二、改变化学史的呈现方式,培养学生严谨认真的精神

教师在利用化学史教学时,可结合教学内容,采用直观的教学手段,如激情演说、表演体会、实物展示、PPT图片、Flash或小视频等,将化学史生动形象地展现出来,让学生调动多感官,加深对化学史的印象。

(一)巧编历史小故事

教师可将化学史改编成小故事引入化学课堂,吸引学生的注意力,且生动有趣的故事情节也可激发学生的好奇心,故事中的悬念可以紧紧抓住学生的心弦,使学生进入最佳的学习状态。

(二)在历史对话中巧设问题

教师可结合化学史知识巧设问题,一步一步引导学生学习,不但能使学生掌握化学知识,了解化学发展史对人类的贡献,亦能体验科学家坚持不懈的科学态度。

如在教学原子结构时,可设置如下问题:1. 汤姆生质疑道尔顿原子结构模型的依据是什么?2.卢瑟福通过什么实验否定了汤姆生的原子结构模型?3.玻尔对卢瑟福的带核原子结构模型有何新的见解?

通过层层设问,学生不仅知道了汤姆生发现电子才有了葡萄干面包式原子结构模型、卢瑟福源于多次的α粒子散射实验才有了带核原子结构模型,也使学生明白人类对物质微观结构的认识需经过漫长而艰辛的探索过程,要完全揭示物质结构的奥秘还需要人们坚持不懈地深入研究。

三、以化学史为主线构建知识体系,培养学生化学核心素养

在化学史的教学中,引导学生学习科学家们的创新思维和科学探究精神,有助于学生科学思维的形成。

史料1:19世纪初期, 欧洲许多国家开始使用煤气照明,最早是将鳕鱼放在烧热的炉子上产生煤气,但会残留下一种黑乎乎粘稠的油状液体(后来称它为煤焦油),后来人们改用煤炭来生产煤气,但会产生大量的煤焦油。

结合课本知识让学生交流与讨论,找出19世纪人们综合利用煤的方式以及所产生的环境问题,在交流讨论中学习了煤的综合利用的方式,煤的气化、液化和煤的干馏也能轻松区别,不仅培养了学生宏观辨识能力,也增强了环境保护意识。

史料2:1821年英国科学家法拉第对煤焦油产生了兴趣。他想要变废为宝,就对这种油状物进行分离和提纯。历时五年,终于利用蒸馏的方法将油状液体进行分离,于1825年6月正式对外宣布,发现一种被称之为“氢的重碳化合物”的新碳氢化合物。他向人们展示这种无色油状液体,有特殊气味,比重是0.85。熔点:5.5℃,沸点:82.2℃,不导电,微溶于水,易溶于油、醚和醇。

宏观辨识:1.让学生从上述史料中找出法拉第从煤焦油中得到苯的方法,2.结合课本,找出史料中苯的性质,与课本相比有哪些相同和不同的地方。

通过对比学生不难发现:苯的色态味、溶解性、密度、熔点几乎与法拉第测得的一样,沸点稍有偏差为80.1℃。法拉第用蒸馏方法得到了苯,说明苯存在于煤焦油中,而煤焦油中的苯来源于煤的干馏或煤的气化,进一步说明煤的干馏和气化是化学变化。

史料3:1834年,德国化学家米希尔里希用苯甲酸和碱石灰加热也制得了苯,当时命名为“benzin”,之后日拉尔等人测定了苯的相对分子质量为78,并推测出苯的分子式。1845年,德国化学家霍夫曼也证实煤焦油中确实存在芳香类化合物,并正式将它命名为“苯”。

知识技能:苯的分子式、相对分子质量。

史料4:苯分子结构的确定曾是困扰19世纪科学家的一大难题,1834年冬,德国化学家凯库勒正为苯分子的结构殚精竭虑,虽然画出无数个苯分子的结构,但没有一个令他满意,他失望地将稿纸扔进了壁炉,然后靠在壁炉前不知不觉睡着了。睡梦中忽见一条蛇咬住了自己的尾巴并不停地旋转起来,他猛然惊醒,立即拿起笔画出苯分子的环状结构,经过许多次修正后,他决定用正六边形来描述苯分子的结构。

微观探析:从结构中可见苯分子中含有碳碳双键。推测:苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴水褪色。

四、创设历史情境,培养学生的科学探究能力

要让学生对课堂内容感兴趣,给学生创设一定的情境进行教学是必不可少的,对提高学生的学科核心素养具有关键作用。而創设怎样的情境既能吸引学生的注意力,又能让学生快速地吸收所学知识,是每个教师一直在研究的问题。化学是实验、观察和思维相结合的一门学科,无论是物质的性质、变化规律,还是一些概念的形成、化学上的重大发现,大多都是在观察实验的基础上探索的结果。目前效果比较好的情境创设是将化学史制作成情境小视频,让学生在真实的情境中体验观察,然后提出问题,学生再根据视频中的信息进行交流、加工处理,形成正确的结论。

通过化学史的学习,使学生徜徉在化学发展的历史长河中,学习科学家严谨治学的态度,为科学家孜孜以求、忘我研究的科学精神所感染。化学史呈现了很多新物质的发现过程,循着前人的足迹,我们参与探究,积极动手,从而培养学生的探究精神和科学素养。

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