化學史融入物理化學課堂教學分析

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【摘要】本文簡述在物理化學課程中融入化學史教學的重要性，并以實例論證化學史可以激發(fā)大學生的學習興趣，培養(yǎng)科學素養(yǎng)和進行愛國主義教育。

【關鍵詞】化學史；物理化學教學；學習興趣；核心素養(yǎng)

1引言

物理化學是從化學現(xiàn)象和物理現(xiàn)象的聯(lián)系入手，探索化學基本規(guī)律的一門學科[1]。物理化學是四大化學之一，與無機化學、有機化學、分析化學聯(lián)系密切，相互交叉融合，也是四大化學中知識體系理論性最高、系統(tǒng)性最強的基礎課程。物理化學課涉及的概念、定律、公式多，學生普遍反映學習吃力[2]，而在物理化學教學中融入化學史教學是解決這一現(xiàn)狀的可行選項之一?；瘜W史是人類對在長期的實踐過程中形成的化學知識系統(tǒng)的歷史描述。著名化學家傅鷹曾指出：“化學教育給學生以知識，化學史教育給學生以智慧”[3]?；瘜W史介紹科學發(fā)現(xiàn)過程、人物傳記等奇事軼聞，不僅能夠培養(yǎng)學生的批判性思維和科學素養(yǎng)，還有助于學生完整知識架構的形成。研究化學史主要有三種目的[4]：（1）歷史的目的，即展現(xiàn)化學發(fā)現(xiàn)過程和歷史的本來面目；（2）化學學科的目的，即為當前的化學研究與科學創(chuàng)新提供歷史借鑒；（3）教育的目的；即在化學專業(yè)教學中介紹化學史。把化學史融入物理化學課堂教學、提高物理化學教學質(zhì)量已經(jīng)由來已久。早在1984年，劉業(yè)程[5]就提出在物理化學教學中介紹點化學史，認為化學史不僅可以幫助學生理解抽象概念，還能讓學生懂得物化理論的誕生不是偶然的；2015年，張永民[6]舉例論證了化學史在物理化學課堂教學中的數(shù)個重要作用；2017年，楚希杰等人[7]再次討論了化學史在物理化學教學中的重要作用。當前，隨著高等教育的發(fā)展，實踐教學內(nèi)容的不斷增加而專業(yè)課學時不斷壓縮，在少課時情況下保持物理化學教學體系的完整性成為目前亟待解決的問題[8]。并且，隨著高等教育規(guī)模的繼續(xù)擴大，生源質(zhì)量有所下降，特別是春季招生的大學生缺少化學基礎，來自采用3+X高考改革省份的部分學生在高中甚至沒有選修化學。隨著3+X高考改革的推進，高校課題可能會面對越來越多的“零起點”學生。得益于素質(zhì)教育的完善和學生學習能力的提高，在高校物理化學課程中引入化學史教育，保持物理化學知識架構和課程體系的完備性成為當前的有效手段。

2物理化學教學中引入化學史的作用

在有限的學時中介紹化學史知識，看似浪費了寶貴的理論課時間，但厘清了物理化學基本理論或基本概念，促進了學生對知識的理解，將起到事半功倍的效果。在課堂教學中融入化學史內(nèi)容，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和人文情懷，可以使物理化學課堂教學的內(nèi)容豐滿充實，教學方式生氣盎然，課堂效果更有魅力[9]。2.1激發(fā)學習興趣。在講解物理化學基本理論時，教師可以列舉生活實例，豐富課堂教學內(nèi)容，增加課堂的趣味性。在講解開爾文公式時，介紹人工增雨和“爆沸”現(xiàn)象的基本原理；用稀肥皂水可以有效滅蚊，原因在于肥皂水不僅吸引蚊子，而且會使蚊蟲身體表面的絨毛由不潤濕變成潤濕，蚊蟲因無法呼吸而被“淹死”，以此解釋液體的潤濕和鋪展；用毛細管現(xiàn)象解釋農(nóng)民“鋤地保墑”的道理；在介紹表面活性劑時，介紹經(jīng)一次采油和二次采油后，用水和表面活性劑把仍留在地下的大約60%原油驅(qū)離出來，稱為三次采油。2.2進行愛國主義教育。在近代物理化學學科發(fā)展中，中國科學家也做出過杰出貢獻。例如，著名的物理化學黃子卿教授提出了鹽效應理論，闡明了鹽析和鹽溶與離子性質(zhì)的關系；測定了水的三相點的精確數(shù)值（0.00980±0.00005）℃，這一數(shù)據(jù)成為了1984年國際實用溫標的基準之一[10]。特別進入新世紀，我國化學學科得到迅速發(fā)展，優(yōu)秀成果不斷涌現(xiàn)，一些領域已經(jīng)走在了世界的前面并引領專業(yè)的發(fā)展。例如，在介紹水熱法制備膠體時，介紹我國錢逸泰、謝毅課題組在700℃下將四氯化碳與金屬鈉反應生成金剛石，這一成果被美國《化學與工程新聞》譽為“稻草變黃金”[11]；在授課過程中，穿插介紹我國在C60和富勒烯[12]、納米技術、催化、石墨烯以及金屬有機框架（MOF）和共價有機框架（COF）材料等研究領域的科學貢獻。2.3培養(yǎng)科學素養(yǎng)。用科學家奮斗的實例來培養(yǎng)學生的探索精神和核心科學素養(yǎng)。第一、培養(yǎng)學生的毅力和堅持不懈的精神。例如，在講授熱力學第一定律時，介紹沒有接受良好教育的焦耳用了40多年時間、進行了400多次實驗才最終獲得了熱功當量的精確數(shù)值。第二、創(chuàng)新過程是一個艱苦的過程，甚至可能遭受非議和指責。眾所周知，道爾頓是著名的物理學家，也是一位紅綠色盲患者，他不僅創(chuàng)立了現(xiàn)代原子論，還發(fā)表了世界上第一篇有關色盲的論文。意大利人阿佛加德羅也是一位偉大的科學家，他提出了現(xiàn)代分子論，然而，他的理論遭到包括道爾頓等“大?！钡某爸S，在生前未得到認可，因此，他的分子學說遠沒有道爾頓的原子論更廣為人知。因此，現(xiàn)代科學容忍、提倡科學概念創(chuàng)新，即使它目前還是不完善的。第三、科學創(chuàng)新需要合作與分享。在歷史上，團隊合作做出創(chuàng)造性成果的例子比比皆是，例如導電塑料的發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)業(yè)化應用[13]。吉布斯是美國偉大的數(shù)理學家，他提出的吉布斯自由能是最重要的熱力學判據(jù)，然而他不擅長交際而沉湎于物理公式的推導中，他的有關熱力學的三篇經(jīng)典論文在被麥克斯韋看到之后才引起科學家的重視。他的開創(chuàng)性成果完全可以授予諾貝爾獎，只可惜沒有人推薦。

3結束語

化學史是從歷史的角度研究化學，研究化學史可以給化學家以智慧和啟迪，給學生提供完整的知識架構。在素質(zhì)教育不斷推進的今天，大學生的學習能力和創(chuàng)造性思維的能力得到了很大的提高，這使得我們可以用化學史豐富課堂教學的內(nèi)容，使教學變得生動形象。這還有利于提高學生的科學素養(yǎng)，激發(fā)學習興趣，并在大學課堂穿插德育教育和愛國主義教育。隨著實踐教學課時的增加、理論課時的不斷減少，借助化學史教育，期待能用有限的學時建立大學專業(yè)課的知識體系和結構框架。

參考文獻

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作者:程學禮 趙燕云 單位:泰山學院化學化工學院