【正文】

对化学史进行研究性学习的心得体会

 

江苏省靖江高级中学化学组 徐 伟

 

  【摘 要】 千百年来，在无边的黑暗里，众多的未解和神秘静静的守候，等待一支探索火炬的亮起。从钻木取火开始，人类已经开始运用化学，但却没有形成学科的观念。化学史是化学学科的形成、产生和发展及其演变规律的历史。化学史不仅如实地记录了影响化学发展的重要事件，系统地阐述了化学发展的历程，而且向人们展示了化学家们揭开化学现象背后的规律所进行的思维活动和所采用的科学方法，以及他们所具备的科学精神，所呈现的科学道德。关于化学史教育，我国著名化学家、教育家傅鹰教授曾经说过：“化学给人以知识，化学史给人以智慧。”在国内外，化学教育的先行者们都十分重视在课程教学中融入化学史的教育。充分认识化学史教育在化学教学中的地位和作用，采用多种有效途径和方法让学生掌握化学史知识，对于我们全面推进素质教育，提高育人质量有着至关重要的意义。
　　【关键词】 研究性学习；化学史；情感教育

　　随着人类文化进程的加快，社会教育所传授的知识也在不断升华，日益向深入化、细致化、系统化的专业教学发展．特别是近年来我国的素质教育改革推动下，高中化学科目的知识难度又上升了一个台阶．在日益增长的人才需求下，如何培养深入钻研，能够发散思维的学生，已经成为了当前教育界的一个急需解决的问题．而研究性学习以引导学生兴趣为主，重在培养学生的思维能力、机动能力和深入学习的习惯，在现今教学状况看来，无疑是解决上述问题的有效方法。
　　研究化学史不仅仅是为了了解化学发展的历史，更重要的是从历史中收获：
　　一、 认识化学知识生成的过程
　　（时间有限，我们选取常见的金属与非金属单质的发现史进行研究。）
　　1. 金属的发现 [1]
　　揭开苛性碱之谜——元素钾、钠的发现
　　在古埃及，钠、钾的碳酸盐用于洗涤；碳酸钠可从盐湖中采取，碳酸钾可由草木炭浸出，分别称为“矿物碱”、“植物碱”；1702年，德国施塔尔把碱分为天然和人造两种，即碱(碳酸钠)和木灰(碳酸钾)；18世纪欧洲化学家把碳酸钠、碳酸钾称为固定碱，把碳酸铵称为挥发碱。苛性钾( KOH )、苛性钠( NaOH )，白色半透明、结晶状固体,在空气中极易吸湿而潮解，水溶液有涩味和滑腻感。对皮毛、皮肤、纸张等具有强烈腐蚀作用，因而有“苛性”之名。戴维从苛性钠中电解出金属钠。
　　碱土金属元素——镁的发现
　　石棉(MgSiO3)、滑石(MgSiO3)、白云石(CaMg(CO3) 2)、软玉等含镁化合物在古代就已经知道并被应用，但被认为是石灰的变种；1695年，在英国爱普逊附近的矿泉水中发现一种具有苦味的盐（硫酸镁），被用于医药；18世纪，苦土（氧化镁）被当作灵丹妙药在罗马市面上出售，出产地保守严密；1756年，英国化学家布拉克在论文《白苦土、生石灰和其它一些碱性物质的实验》中确定了石灰和苦土是两种不同的物质；1777年，法国化学家萨季分解苦土未成功。
　　绿宝石中的主角元素—— “铍
　　绿柱石又称为“绿宝石”，其化学式为Be3Al2(SiO3)6，属于铍-铝硅酸盐矿物(主要矿产在欧洲的奥地利、德国、爱尔兰，非洲的马达加斯加，亚洲的乌拉尔山和中国的西北)； 绿柱石家族以祖母绿最为著名，海蓝宝石次之，二者属绿柱石族中的佼佼者，金绿柱石和铯绿柱石也颇具吸引力。1828年，德国维勒和法国伯塞分别独立使氧化铍与氯反应，生成氯化铍，再利用金属钾取代铍，得少量深灰色金属铍颗粒。
　　2. 非金属的发现

 

 

 

　　生命的栋梁材料——碳
　　碳是人类接触到的最早的元素之一，也是人类利用得最早的元素之一。尧舜时代，炭黑作为涂料；商朝时，广泛用木炭来冶炼金属，在冶炼中木炭充当燃料、还原剂。 C60分子是一种单纯由60个碳原子构成的稳定分子，形似足球。又名足球烯。
　　空气中的主力军——氮
　　氮在地壳中的含量为0.0046%；自然界绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中(78%)；1772年，在密闭器皿中燃烧白磷，以去除空气里的助燃成分；剩余气体完全不能维持老鼠、麻雀的生命，卢塞福为其取名为“浊气”
　　二、 认识化学理论在化学知识产生过程中的应用
　　（学科思想和方法——实验是王道）[2]
　　1772年，拉瓦锡做了燃烧金刚石和木炭的实验后，确定两种物质燃烧都产生二氧化碳，因而金刚石和炭具有相同的成分。
　　1799年，法国化学家德.毛沃通过隔绝空气加热，成功地把金刚石转变成石墨。
　　1955年，英国的一组科学家霍尔等人首次将石墨转变成金刚石：以熔融的FeS作溶剂，在3000℃，13万个大气压的条件下获得成功。
　　1985年,C60的发现向世人宣告碳还存在第三种同素异形体。
　　三、化学研究的一般模式和步骤
　　研究物质的一般程序：

 

 

　　1755年，研究、发现了“固定空气”二氧化碳：
　　石灰石、镁石                                 （固定）气体
　　1772年，发现未知气体：

 

 

　　大约同时卢氏，瑞典洛克药房的舍勒取得氮气；燃烧的空气消失1/5，称剩下来的空气“用过的空气”，或“废气”。
　　舍勒仔细研究发现：该气体比空气轻，能使火熄灭，灭火效力没有固定气体显著；如玻璃罩内贮放空气，蜡烛燃烧约80秒，如罩内贮放空气和废弃各半混合气，能点燃约26秒。
　　1774年，普利特斯里 使电火花通过氨气，发现氨分解成两种气体：可燃气体和燃素化空气；分解后的气体中燃素化空气占1/4。
　　四、化学史中的情感、态度、价值观——百折不挠
　　以戴维电解碱土提取新元素为例 [3]
　　第一次实验：

 

 

　　1）碱土出现些特征，说明它是可以分解的，如电流通过的导线上出现了某种金属的薄膜状痕迹，这些痕迹在空气中会变暗；但这些新物质量太少，达不到可以觉察的份量；
　　2）戴维几个小时向碱土通电，碱土只分解很少的一点，而所得的一点金属立刻又与阴极铁丝相结合成。
　　第二次实验

 

 

　　方法：用钾作还原剂
　　结果：玻璃被腐蚀，也没有金属颗粒产生。
　　第三次实验

 

 

　　方法：继续电解法
　　第四次实验

 

 

　　生石灰和氧化汞混合，进行电解，取得少量钙汞齐，
　　但是仍不足以把金属钙分离出来。
　　1808年5月，戴维收到了 贝采里乌斯 的一封信，信中提到他和瑞典国王的御医 蓬丁 博士曾将石灰和水银混合在一起电解，成功地分解了石灰；他们还用这种方法电解重土制得了钡汞齐，建议戴维试用。
　　第五次实验

 

 

 

　　在贝采里乌斯的启发下，戴维把潮湿的石灰和氧化汞按重量3:1的比例混合，置于铂板上，在混合物的中间掘一小洞，滴入水银，电解取得了大量的钙汞齐。他小心地蒸去汞，从而在化学史上第一次制得银白色的金属钙。
　　五、研究反思：
　　比知识重要的是知识的形成过程，比知识形成过程更重要的是形成的思想和方法以及在形成知识的过程中百折不挠的坚强和勇气。
　　研究性学习在我校已经轰轰烈烈搞了好几年，之前几年却总是开始雄心万丈，结果不尽人意。我们总结了下，有如下几点可能：
　　1、在高考这个“无形而万能”的指挥棒下，研究性学习对学生没有太大的吸引力。目前高考中对研究性学习的考察很少，出于考试时间、命题技术等方面的考虑，高考对学生的研究性考察一般局限于三个方面：（1）出个题目，（2）说出搜集材料的集中方法，（3）说出选题的依据。这几个考察方向不用实际准备，因为没有太大的经验的东西，答案也是很容易作出来的。学生面对高考的巨大压力，一开始还觉得挺新鲜，课题进行中有的学生积极性就降低了，尤其是学习比较好的学生，他们觉得太浪费时间了，最后很多的课题有始无终。
　　2、老师既要承担繁重的教育教学任务，又要指导学生的研究性学习，分身乏术，力不从心，要想高质量的指导学生的研究性课题比较困难。
　　3、学生的水平参差不齐，影响了研究性学习的推进。有能力的积极性不高，积极性高的能力有不行，有的学生压根就不参与，强拉进去，对付全员参与。
　　以上这些客观因素的存在，阻碍了研究性学习的开展。我们这次在《化学史》的研究性学习中进行以下几个方面的改进，以更好的推进研究性学习的开展： 1、分阶段，分层次推进研究性学习。2、给学生定目标，定大方向，分组完成任务，增强学生之间的协作能力。3、定期汇报学生成果，让学生不断完善自我的认识。
　　参考文献：
　　[1]《化学元素的发现》，凌永乐编著，商务印书馆
　　[2] 《元素新发现》，（日）桜井 弘编，科学出版社
　　[3] 《化学元素遍览》，艾伯特·斯特沃特加著，田晓伍 任金霞译，河南科学出版社