谈化学史融入物理化学课堂教学

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【关键词】化学史；物理化学教学；学习兴趣；核心素养

1引言

物理化学是从化学现象和物理现象的联系入手，探索化学基本规律的一门学科[1]。物理化学是四大化学之一，与无机化学、有机化学、分析化学联系密切，相互交叉融合，也是四大化学中知识体系理论性最高、系统性最强的基础课程。物理化学课涉及的概念、定律、公式多，学生普遍反映学习吃力[2]，而在物理化学教学中融入化学史教学是解决这一现状的可行选项之一。化学史是人类对在长期的实践过程中形成的化学知识系统的历史描述。著名化学家傅鹰曾指出：“化学教育给学生以知识，化学史教育给学生以智慧”[3]。化学史介绍科学发现过程、人物传记等奇事轶闻，不仅能够培养学生的批判性思维和科学素养，还有助于学生完整知识架构的形成。研究化学史主要有三种目的[4]：（1）历史的目的，即展现化学发现过程和历史的本来面目；（2）化学学科的目的，即为当前的化学研究与科学创新提供历史借鉴；（3）教育的目的；即在化学专业教学中介绍化学史。把化学史融入物理化学课堂教学、提高物理化学教学质量已经由来已久。早在1984年，刘业程[5]就提出在物理化学教学中介绍点化学史，认为化学史不仅可以帮助学生理解抽象概念，还能让学生懂得物化理论的诞生不是偶然的；2015年，张永民[6]举例论证了化学史在物理化学课堂教学中的数个重要作用；2017年，楚希杰等人[7]再次讨论了化学史在物理化学教学中的重要作用。当前，随着高等教育的发展，实践教学内容的不断增加而专业课学时不断压缩，在少课时情况下保持物理化学教学体系的完整性成为目前亟待解决的问题[8]。并且，随着高等教育规模的继续扩大，生源质量有所下降，特别是春季招生的大学生缺少化学基础，来自采用3+X高考改革省份的部分学生在高中甚至没有选修化学。随着3+X高考改革的推进，高校课题可能会面对越来越多的“零起点”学生。得益于素质教育的完善和学生学习能力的提高，在高校物理化学课程中引入化学史教育，保持物理化学知识架构和课程体系的完备性成为当前的有效手段。

2物理化学教学中引入化学史的作用

在有限的学时中介绍化学史知识，看似浪费了宝贵的理论课时间，但厘清了物理化学基本理论或基本概念，促进了学生对知识的理解，将起到事半功倍的效果。在课堂教学中融入化学史内容，培养学生的科学素养和人文情怀，可以使物理化学课堂教学的内容丰满充实，教学方式生气盎然，课堂效果更有魅力[9]。

2.1激发学习兴趣

在讲解物理化学基本理论时，教师可以列举生活实例，丰富课堂教学内容，增加课堂的趣味性。在讲解开尔文公式时，介绍人工增雨和“爆沸”现象的基本原理；用稀肥皂水可以有效灭蚊，原因在于肥皂水不仅吸引蚊子，而且会使蚊虫身体表面的绒毛由不润湿变成润湿，蚊虫因无法呼吸而被“淹死”，以此解释液体的润湿和铺展；用毛细管现象解释农民“锄地保墒”的道理；在介绍表面活性剂时，介绍经一次采油和二次采油后，用水和表面活性剂把仍留在地下的大约60%原油驱离出来，称为三次采油。

2.2进行爱国主义教育

在近代物理化学学科发展中，中国科学家也做出过杰出贡献。例如，著名的物理化学黄子卿教授提出了盐效应理论，阐明了盐析和盐溶与离子性质的关系；测定了水的三相点的精确数值（0.00980±0.00005）℃，这一数据成为了1984年国际实用温标的基准之一[10]。特别进入新世纪，我国化学学科得到迅速发展，优秀成果不断涌现，一些领域已经走在了世界的前面并引领专业的发展。例如，在介绍水热法制备胶体时，介绍我国钱逸泰、谢毅课题组在700℃下将四氯化碳与金属钠反应生成金刚石，这一成果被美国《化学与工程新闻》誉为“稻草变黄金”[11]；在授课过程中，穿插介绍我国在C60和富勒烯[12]、纳米技术、催化、石墨烯以及金属有机框架（MOF）和共价有机框架（COF）材料等研究领域的科学贡献。

2.3培养科学素养

用科学家奋斗的实例来培养学生的探索精神和核心科学素养。第一、培养学生的毅力和坚持不懈的精神。例如，在讲授热力学第一定律时，介绍没有接受良好教育的焦耳用了40多年时间、进行了400多次实验才最终获得了热功当量的精确数值。第二、创新过程是一个艰苦的过程，甚至可能遭受非议和指责。众所周知，道尔顿是著名的物理学家，也是一位红绿色盲患者，他不仅创立了现代原子论，还发表了世界上第一篇有关色盲的论文。意大利人阿佛加德罗也是一位伟大的科学家，他提出了现代分子论，然而，他的理论遭到包括道尔顿等“大牛”的嘲讽，在生前未得到认可，因此，他的分子学说远没有道尔顿的原子论更广为人知。因此，现代科学容忍、提倡科学概念创新，即使它目前还是不完善的。第三、科学创新需要合作与分享。在历史上，团队合作做出创造性成果的例子比比皆是，例如导电塑料的发现和产业化应用[13]。吉布斯是美国伟大的数理学家，他提出的吉布斯自由能是最重要的热力学判据，然而他不擅长交际而沉湎于物理公式的推导中，他的有关热力学的三篇经典论文在被麦克斯韦看到之后才引起科学家的重视。他的开创性成果完全可以授予诺贝尔奖，只可惜没有人推荐。

3结束语

化学史是从历史的角度研究化学，研究化学史可以给化学家以智慧和启迪，给学生提供完整的知识架构。在素质教育不断推进的今天，大学生的学习能力和创造性思维的能力得到了很大的提高，这使得我们可以用化学史丰富课堂教学的内容，使教学变得生动形象。这还有利于提高学生的科学素养，激发学习兴趣，并在大学课堂穿插德育教育和爱国主义教育。随着实践教学课时的增加、理论课时的不断减少，借助化学史教育，期待能用有限的学时建立大学专业课的知识体系和结构框架。

作者：程学礼 赵燕云 单位：泰山学院化学化工学院