如何将化学史知识渗透到化学教学中

从古至今就有读史使人明智的说法,我国著名教育家、化学家傅鹰教授也曾多次讲过：“一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部分,因为科学只能给我们知识,而历史却能给我们智慧.”而在《普通高中化学课程标准（实验）》中也明确指出：结合人类探索物质及其变化的历史与化学发展的趋势,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.可见,学习化学史的必要性.但是对于高中生来说他们的时间非常紧,根本就没有多余的时间来学习化学史,所以把化学史渗透在化学的教学当中是一种非常明智的做法.

1.在讲授元素周期表和元素周期律知识时,可以向学生介绍相关的化学史.元素周期表是元素周期律用表格表达的具体形式,它反映元素原子的内部结构和它们之间相互联系的规律.元素周期表有很多种表达形式,目前最常用的是维尔纳长式周期表（见书末附表）.

19世纪中期,俄国化学家门捷列夫制定了化学元素周期表.门捷列夫14岁那年,父亲逝世,接着火灾又吞没了他家中的所有财产,真是祸不单行.1850年,家境困顿的门捷列夫藉着微薄的助学金开始了他的大学生活,后来成了彼得堡大学的教授.幸运的是,门捷列夫生活在化学界探索元素规律的卓绝时期.当时,各国化学家都在探索已知的几十种元素的内在联系规律.1865年,英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按原子量大小的顺序进行排列,发现无论从哪一个元素算起,每到第八个元素就和第一个元素的性质相近.这很像音乐上的八度音循环,因此,他干脆把元素的这种周期性叫做“八音律”,并据此画出了标示元素关系的“八音律”表.显然,纽兰兹已经下意识地摸到了“真理女神”的裙角,差点就揭示元素周期律了.不过,条件限制了他作进一步的探索,因为当时原子量的测定值有错误,而且他也没有考虑到还有尚未发现的元素,只是机械地按当时的原子量大小将元素排列起来,所以他没能揭示出元素之间的内在规律.可见,任何科学真理的发现,都不会是一帆风顺的,都会受到阻力,有些阻力甚至是人为的.当年,纽兰兹的“八音律”在英国化学学会上受到了嘲弄,主持人以不无讥讽的口吻问道：“你为什么不按元素的字母顺序排列?”门捷列夫顾不了这么多,他以惊人的洞察力投入了艰苦的探索.直到1869年,他将当时已知的63种元素的主要性质和原子量,写在一张张小卡片上,进行反复排列比较,才最后发现了元素周期规律,并依此制定了元素周期表.这张表揭示了物质世界的秘密,把一些看来似乎互不相关的元素统一起来,组成了一个完整的自然体系.它的发现,是近代化学史上的一个创举,对于促进化学的发展,起了巨大的作用.看到这张表,人们便会想到它的最早发现者――门捷列夫.

通过对门捷列夫本人及他对元素周期表的发现的介绍,学生们很容易在心理上产生共鸣,了解了科学家的成长历程,并能真正理解成功是需要付出时间和汗水的,同时也学到了很多科学研究的方法,可以说受益匪浅.

2.在讲阿伏加德罗定律的时候,就可以结合阿伏加德罗定律的发现历史进行教学,让学生了解阿伏加德罗定律的发现和发展,有利于学生更加深层地理解掌握阿伏加德罗定律.同时,也让学生知道一个定律的产生并不是一蹴而就,而是要随着科学实践的发展而不断被补充或者被修正而得来的.这样可以活跃学生的思想,启发他们的科学探索精神.

阿伏加德罗在1811年提出了一种分子检测说：“同体积的气体,在相同的温度和压力时,含有相同数目的分子.”现在把这一检测说称为阿伏加德罗定律.这一检测说是根据盖吕萨克在1809年发表的气体化合体积定律加以发展而形成的.阿伏加德罗在1811年的著作中写道：“盖吕萨克在他的论文里曾经说,气体化合时,它们的体积成简单的比例.如果所得的产物也是气体的话,其体积也是简单的比例.这说明了在这些体积中所作用的分子数是基本相同的.由此必须承认,气体物质化合时,它们的分子数目是基本相同的.”阿伏加德罗还反对当时流行的气体分子由单原子构成的观点,认为氮气、氧气、氢气都是由两个原子组成的气体分子.

当时,化学界的权威瑞典化学家贝采利乌斯的电化学学说很盛行,在化学理论中占主导地位.电化学学说认为同种原子是不可能结合在一起的.因此,英、法、德国的科学家都不接受阿伏加德罗的检测说.一直到1860年,欧洲100多位化学家在德国的卡尔斯鲁厄举行学术讨论会,会上坎尼扎罗散发了一篇短文《化学哲学教程概要》,才重新提起阿伏加德罗检测说.这篇短文引起了迈尔的注意,他在1864年出版了《近代化学理论》一书,许多科学家从这本书里了解并接受了阿伏加德罗检测说.现在,阿伏加德罗定律已为全世界科学家所公认.阿伏加德罗数是1摩尔物质所含的分子数,其数值是6.0221367×1023,是自然科学的重要的基本常数之一.

3.在学习铝的时候,就可以引入铝的使用和冶炼历史.通过铝的冶炼和广泛使用,让学生感受到科学发展的艰辛,我们现在拥有的美好生活是通过很多科学家的不懈努力的结果.也让学生了解前人给我们留下的知识的宝贵,从而去珍惜这些宝贵的知识遗产,努力学习提升自己.

铝在100多年前是一种贵重金属,比黄金还贵被称为“银色的金子”.法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的富有和尊贵命令官员给自己制造了一顶比黄金还贵的“铝王冠”,这是当时轰动一时的新闻.在化学界铝也被看成最贵重的.英国皇家学会为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献,不惜重金制作了一只铝杯,赠送给门捷列夫.这就会引起学生的好奇,为什么我们现在随处可见的铝在当时会那么值钱呢.原来铝是一种化学性质很活泼的金属,一般的还原剂很难将它还原,因而铝的冶炼比较困难.铝从发现到制得纯铝,经过十几位科学家100多年的努力.由于科学家们的努力才使铝变成一种用途广泛的金属,也才有我们现在拥有的一切铝制品.

4.让学生了解化学的历史意义和广泛应用.化学推动了社会的发展,人类的进步.如果单凭这句话很难让学生信服,所以可以通过一些具体的实例来进行验证.如：在第三章金属及其化合物的导言中就讲述了金属在整个人类历史中所起的作用,每一次历史的变更也必定有新的金属被使用.这让学生体会到冶炼和使用金属对社会发展的意义,引起学生对金属的好感而产生更深层了解金属的好奇心.同时,使学生感受到化学的实用性,从而培养其学习化学的兴趣.又如在对硅酸盐的学习中,可以引入陶瓷的制造和使用历史.大约距今1万年以前,中国开始出现烧制陶器的窑,成为最早生产陶器的国家,所以说中国是“陶器的故乡”.陶器的发明,在制造技术上是一个重大的突破.制陶过程改变了粘土的性质,使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙、氧化镁等在烧制过程中发生了一系列的化学变化,使陶器具备了防水耐用的优良性质.因此陶器不但有新的技术意义,而且有新的经济意义.它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法.陶制的纺轮、陶刀、陶锉等工具也在生产中发挥了重要的作用；同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放.因此,陶器很快成为人类生活和生产的必需品,特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器.虽然时代在进步,但是陶器并没有被淘汰而是一直被广泛应用于生活中.陶器也在不断被更新,创造出有功能性陶器.再如学习氨的性质时可以引入氨气合成的历史和意义.由于氨气的合成才实现了人工固氮,才有可能合成氮肥保证粮食的产量解决人们的温饱问题.这些都能让学生更深刻地体会到生活中处处充满了化学,化学在整个人类社会的发展中有着重要的影响.

5.结合教学内容适时穿插和渗透一些现代社会面临的、急需解决的重大问题,如淡水资源的危机、主要能源（煤和石油）的危机、环境污染（臭氧层破坏、温室效应、酸雨等）.如在氮的氧化物的教学中,可以介绍他们对环境的危害.这些氮氧化合物受日光紫外线的照射后,发生一系列光化学反应,形成光化学烟雾污染事件.如1943年9月,发生在美国的“洛杉矶烟雾”就是光化学污染的典型事件.

而在学习二氧化硫,三氧化硫的性质时,也可以结合硫的氧化物污染环境的史实进行讲解.如1952年12月发生在英国的震惊世界的“伦敦烟雾”事件就属硫的氧化物的污染事例.再如由二氧化碳等引起的“温室效应”,氯氟烃引起的臭氧层破坏,塑料形成的“白色污染”等等.通过对这些化学史实的了解,以培养学生形成三个观念：爱护淡水资源节约用水的观念；防止污染,保护良好生态环境的观念；节约能源,合理利用现有能源的观念,从而增加学生的社会责任感.

综上所述,在化学教学中适当渗透化学史教育不但会使学生深入地了解科学家进行科研的全过程,还会引导学生学会更多的自主学习的方法,这样更能增强学生的学习兴趣,同时大大提高学生对新知识的掌握,对学生的学习会起到事半功倍的作用.