導(dǎo)語(yǔ)：巧用化學(xué)史料培育科學(xué)方法一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：化學(xué)史料會(huì)揭示出化學(xué)家們?nèi)绾紊朴谧プC(jī)遇，怎樣運(yùn)用想象力，如何進(jìn)行縝密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如何進(jìn)行科學(xué)的邏輯思維和推理，會(huì)給我們提供眾多極生動(dòng)、極形象的學(xué)習(xí)典范。這是我們?cè)诨瘜W(xué)教育中強(qiáng)調(diào)化學(xué)史學(xué)習(xí)的重要理由?？茖W(xué)思想方法是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的靈魂。化學(xué)研究中的思想方法主要有以下幾種：觀察、想像、調(diào)查研究、模擬、分解與組合、實(shí)驗(yàn)、推理等。

科學(xué)發(fā)現(xiàn)有三個(gè)重要因素：科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想方法和科學(xué)精神。其中科學(xué)思想方法是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的靈魂。

縱觀宛如繁星的化學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明事實(shí)可以看出，化學(xué)家們所應(yīng)用的思想方法，既包含一般科學(xué)共同適用的研究方法，也包括具有化學(xué)學(xué)科特色的研究方法，它們都是寶貴的精神財(cái)富。如果我們?cè)诮虒W(xué)中運(yùn)用好化學(xué)史料，可以培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的科學(xué)思想方法。

化學(xué)家們所采取的思想方法主要有以下幾種：觀察、想像、調(diào)查研究、模擬、分解與組合、實(shí)驗(yàn)、推理等。

一、觀察——化學(xué)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)

所謂觀察是人們通過(guò)看、聽、嘗、聞、摸等動(dòng)作，對(duì)大千世界多彩多姿的事物和千變?nèi)f化的現(xiàn)象進(jìn)行認(rèn)識(shí)的過(guò)程。許多化學(xué)研究是在觀察中進(jìn)行的。

在課堂教學(xué)中，我們主要是通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生觀察能力的。化學(xué)史料的應(yīng)用可讓學(xué)生進(jìn)一步深刻體會(huì)觀察的重要意義。例如：酸堿指示劑的發(fā)現(xiàn)，是波義耳在發(fā)明一種鑒定土壤酸堿性的新方法時(shí)不小心將鹽酸噴濺在紫羅蘭花，他感到很惋惜，便順手用水沖洗。過(guò)了一會(huì)，他驚奇地發(fā)現(xiàn)紫羅蘭的藍(lán)紫色變成了鮮艷的紅色。波義耳興奮極了，真是“踏破鐵鞋無(wú)覓處，得來(lái)全不費(fèi)功夫”。他立即動(dòng)起手來(lái)，用幾種酸和幾種堿對(duì)紫羅蘭花瓣進(jìn)行試驗(yàn)，觀察花瓣顏色的變化。最后終于研制出了酸堿指示劑。

再如：味精的發(fā)現(xiàn)源于池田菊苗教授喝湯中的靈敏味覺和敏銳的洞察力。1908年的一天晚上，日本東京大學(xué)化學(xué)家池田菊苗教授忙碌了一天，回到家中，池田夫人為了消除丈夫的勞累急忙端上了飯菜。

池田坐下來(lái)，喝了一口湯說(shuō)：“這湯是用什么做的？”

“怎么啦？”池田夫人驚奇地問(wèn)。

“這湯的味道不一般，其味特殊鮮美！”

“可能是你太餓的緣故吧，所以吃起飯菜來(lái)感到特別香！”

“不！這湯的味道就是不一樣，請(qǐng)你趕快告訴我，它究竟是用什么佐料做成的？”

“沒加什么特別佐料，只是用海帶絲和黃瓜片做成的。”

池田感覺到湯里一定有學(xué)問(wèn)，扔下飯碗，帶著做湯的海帶絲去了實(shí)驗(yàn)室，決心用實(shí)驗(yàn)搞清鮮湯之謎。功夫不負(fù)有心人,經(jīng)過(guò)半年的辛苦研究，他終于從海帶中發(fā)現(xiàn)了可以大大增加鮮味的物質(zhì)——谷氨酸鈉。從這里也可以看出，成功永遠(yuǎn)屬于那些善于從細(xì)微的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題且認(rèn)真思索的人們。

二、想像——化學(xué)發(fā)現(xiàn)的精靈

想像是人類所特有的能力。它是依據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮人的抽象、聯(lián)想、猜想和幻想的能力，超脫客觀條件的限制，去構(gòu)思未知事物的形象，未知的變化過(guò)程和變化規(guī)律的創(chuàng)造性思維活動(dòng)。

在化學(xué)史上采用想像的方法實(shí)現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造的事例很多，運(yùn)用想像道爾頓構(gòu)建了原子論、阿弗加德羅創(chuàng)立了分子學(xué)說(shuō)、凱庫(kù)勒確立了苯環(huán)結(jié)構(gòu)等等。

三、調(diào)查——化學(xué)發(fā)現(xiàn)的探測(cè)器

“沒有調(diào)查就沒有發(fā)言權(quán)?！彼腔瘜W(xué)研究經(jīng)常采用的方法。

例如化學(xué)家從對(duì)葡萄園的調(diào)查研究中發(fā)明了波爾多液。

法國(guó)的梅杜克地區(qū)是盛產(chǎn)葡萄的地方，每年因?yàn)槠咸训呢S收給當(dāng)?shù)乩习傩諑?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和豐收的喜悅。

然而，1878年的秋天卻災(zāi)禍蔓延，過(guò)去那種葡萄豐收的景象蕩然無(wú)存，掛滿枝頭的葡萄尚未成熟就裂口腐爛，到處飄蕩著的是葡萄樹的黃葉。莊園主們心急如焚、無(wú)計(jì)可施，眼看著到手的“珍珠”就這樣白白地爛掉了！

不過(guò)，梅杜克地區(qū)的波爾多城有一片莊園卻是另一番景象。在那里，葡萄樹枝繁葉茂，串串葡萄像瑪瑙、似翡翠，掛滿了枝頭。

為什么在同一地區(qū)種植的葡萄，在同一季節(jié)里卻出現(xiàn)反差如此大的不同景象：一個(gè)是葡萄豐收、景象喜人，一個(gè)是枯黃腐爛、慘不忍睹？這一奇怪的現(xiàn)象，使當(dāng)?shù)剞r(nóng)民百思而不得其解。

這種反常現(xiàn)象，也引起了波爾多大學(xué)植物學(xué)教授米勒特的極大關(guān)注。他決心深入實(shí)際調(diào)查研究，以便把問(wèn)題弄個(gè)水落石出，為農(nóng)民排憂解難。

米勒特不愧是一位經(jīng)驗(yàn)豐富的科學(xué)家，他對(duì)波爾多城那片豐收的葡萄園調(diào)查得異常細(xì)致，查了種子，查了土，查了肥，查了水，又查了耕作方法……經(jīng)過(guò)調(diào)查，他感到這一切與其他地方并無(wú)不同。問(wèn)題究竟出在哪里呢？他陷入了深深的思考之中。

接著，他又對(duì)莊園主進(jìn)行了更詳細(xì)的詢問(wèn)。莊園主想了又想說(shuō)，自己在耕作和管理上確實(shí)沒有什么獨(dú)特的地方，只是因葡萄靠近馬路，為了防止過(guò)路人糟蹋葡萄，便用石灰水和硫酸銅溶液噴灑了葡萄。這種藥液白不白、藍(lán)不藍(lán)，很醒目，還有點(diǎn)怪味。噴灑后果然很奏效，不僅沒人再偷吃葡萄，而且葡萄一點(diǎn)也不腐爛！

米勒特教授聽后，茅塞頓開，他終于找到了葡萄不腐爛的奧秘所在。驚喜之后，他立即回到了實(shí)驗(yàn)室，對(duì)這種藥液進(jìn)行了深入的研究。就這樣，一種新的殺菌劑誕生了，這就是今天還在沿用的波爾多液。波爾多液是以石灰和硫酸銅及水按下列比例配合而成的。

半量式：0.5：1：100，適用于對(duì)石灰敏感的茄科、葫蘆科、葡萄等。

等量式：1:1:100，適用于蘋果、麻、豆科植物等。

倍量式：2:1:100，適用于對(duì)銅敏感的李子、桃子、鴨梨、白菜等。

再例如：治療瘧疾病的奎寧藥物的發(fā)現(xiàn)、醫(yī)治腳氣病的維生素B1的發(fā)現(xiàn)，以及日本水誤病的病因研究，都是科學(xué)家們通過(guò)調(diào)查研究完成的。

四、模擬——化學(xué)創(chuàng)造的有效途徑

從構(gòu)造相似或形象相似的事物中獲得啟示進(jìn)行創(chuàng)造的方法，稱為模擬創(chuàng)造法。

例如：化學(xué)上模擬生物過(guò)程，發(fā)明了人造棉、人造絲、人造毛，生產(chǎn)出許多合成纖維、合成塑料、合成像膠。1965年我國(guó)科學(xué)家仿照生物蛋白質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)，合成了結(jié)晶牛胰島素等。

五、分解與組合——化學(xué)創(chuàng)造的金鑰匙

創(chuàng)造原理的一個(gè)很重要的方面就是對(duì)信息的分解與組合。把集中的信息分解開來(lái)，就是一種創(chuàng)造；按新的要求把有關(guān)信息有效地組合起來(lái)，更是一種創(chuàng)造。

在化學(xué)上，利用分解組合方法獲得的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明不勝枚舉。例如，電解食鹽水制得氫氣、氯氣和氫氧化鈉，利用兩種或兩種以上的金屬制造合金，利用不同的親水基和親油基組合成多種多樣的表面活性劑，利用不同材料制造各種復(fù)合材料……這一切，都是巧妙地進(jìn)行分解、組合的結(jié)果。

六、實(shí)驗(yàn)——化學(xué)發(fā)現(xiàn)之本

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，它的發(fā)生和發(fā)展離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了許多元素和化合物；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，拉瓦錫發(fā)現(xiàn)氧氣并創(chuàng)立了燃燒的“氧化學(xué)說(shuō)”；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，維勒合成了尿素，粉碎了“生命力”枷鎖等等。下面再舉氬的發(fā)現(xiàn)這一例子來(lái)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的重要性。

1892年9月29日，英國(guó)出版的《自然》（Nature）雜志上刊出當(dāng)時(shí)英國(guó)物理學(xué)家雷利勛爵的來(lái)信：“我對(duì)最近測(cè)定氮?dú)饷芏鹊慕Y(jié)果很迷惑，如果讀者能指出原因，將十分感謝。由于兩種制取方法的不同，我得到不同的數(shù)值，相差大約是千分之一，不大，在實(shí)驗(yàn)的誤差范圍之外，可能只是由于氣體的性質(zhì)不同?！?/p>

雷利是在長(zhǎng)期反復(fù)測(cè)定各種氣體的密度后給《自然》雜志投寄這封信的。他測(cè)定了從空氣中除去氧氣、二氧化碳以及水蒸氣后獲得的氮?dú)饷芏仁?.3102，而從氨（NH3）取得的氮?dú)饷芏仁?.2990，二者相差0.0012，大約是千分之一。

他重復(fù)實(shí)驗(yàn)、測(cè)定，仍然如此。這使他迷惑不解。他作出了各種可能的解釋：由空氣取得的氮?dú)庵锌赡苓€含有微量的氧氣；由氨制得的氮?dú)庵锌赡芑祀s有氫氣；由空氣所制得的氮?dú)饣蛟S含有類似臭氧的N3分子；由氨取得的氮?dú)饪赡苡腥舾煞肿右呀?jīng)解離成原子。

第一個(gè)假設(shè)經(jīng)過(guò)分析后肯定是不可能的，因?yàn)檠鯕夂偷獨(dú)獾拿芏认嗖钌跷?，必須雜有很大量的氧氣才會(huì)產(chǎn)生這樣的差異。雷利又用實(shí)驗(yàn)證明由氨所取得的氮?dú)庵胁缓袣錃?。第三個(gè)假設(shè)又通過(guò)實(shí)驗(yàn)否定了，他往這種氮?dú)庵幸腚娀鸹?，這是生成臭氧O3的條件，結(jié)果它的體積一點(diǎn)也沒有縮小，密度一點(diǎn)也沒有增加。第四種情況也缺乏實(shí)驗(yàn)根據(jù)。

這樣，雷利只得把問(wèn)題提交給《自然》的讀者?！蹲匀弧肥呛苡新曂碾s志，不僅在英國(guó)，就是在全世界，不僅是青年人，就是許多科學(xué)家都會(huì)閱讀它。可是誰(shuí)也沒有給雷利回信，誰(shuí)也沒有能解釋這種原因。

1894年4月19日，雷利在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)上宣讀了他的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，會(huì)后倫敦大學(xué)化學(xué)教授拉姆賽找到雷利。他認(rèn)為來(lái)自空氣中的氮?dú)饫锟赡芎幸环N較重的未知?dú)怏w。他表示愿意和雷利共同尋找答案。于是他們?cè)僮哌M(jìn)實(shí)驗(yàn)室，分頭解決這個(gè)問(wèn)題。

在這次會(huì)后，英國(guó)皇家研究院化學(xué)教授杜瓦還向雷利提供了一個(gè)線索。早在1785年，發(fā)現(xiàn)氫氣的英國(guó)科學(xué)家卡文迪西為了研究氮?dú)?，曾進(jìn)行過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他用一個(gè)U形管，管中充滿氧氣和空氣，將管的兩端分插進(jìn)兩個(gè)裝有堿液的酒杯中，然后在混合氣體中進(jìn)行火花放電，讓管中的氮?dú)夂脱鯕饣仙勺厣趸獨(dú)怏w，被堿液吸收，并連續(xù)通入氧氣，一直到不再生成二氧化氮?dú)鉃橹埂Ｗ詈筮€向管內(nèi)注入硫化鉀溶液以吸收多余的氧氣。最終被聽收的堿液并未完全充滿管內(nèi)，仍留下一個(gè)小氣泡，約為原來(lái)氣體的1/120。他認(rèn)為這是不同于氮?dú)獾囊徊糠謿怏w。

這給雷利啟發(fā)。他組裝了一套實(shí)驗(yàn)裝置，利用一個(gè)燒瓶，將兩根導(dǎo)線通過(guò)瓶塞插進(jìn)瓶中。他將氮?dú)夂脱鯕馔ㄈ肫恐?，接通電流，瓶?jī)?nèi)兩導(dǎo)線的頂端之間產(chǎn)生火花，使氮?dú)夂脱鯕饣铣傻难趸?。接著用泵往瓶?jī)?nèi)灌入氫氧化鈉溶液，把生成的氮的氧化物吸收，沿著另一根管子通出來(lái)。

經(jīng)過(guò)幾小時(shí)后，瓶中所有氮?dú)舛寂c氧氣化合了，并且隨著氫氧化鈉溶液一起流出瓶外。根據(jù)氣壓計(jì)的測(cè)量，表明瓶?jī)?nèi)還有氣體存在。

雷利仔細(xì)地把這個(gè)氣體通過(guò)赤熱的銅屑，除去可能挾帶的水分和哪怕是極少量的氧氣。

拉姆賽設(shè)計(jì)了另一套實(shí)驗(yàn)裝置。他將空氣先通過(guò)赤熱的銅屑，除去氧氣，然后通過(guò)五氧化二磷（P2O5），除去水分；再通過(guò)加熱的銅和銅的氧化物；以氧化有機(jī)灰塵和沾污物；通過(guò)堿石灰，吸收二氧化碳?xì)?；通過(guò)赤熱的金屬鎂，除去氮?dú)?，二者化合成鎂的氮化物。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有1/80的氣體沒有被通過(guò)的任何物質(zhì)吸收。這樣，拉姆賽也找到了他們所要尋找的氣體。

兩位科學(xué)家共同研究新發(fā)現(xiàn)的氣體，測(cè)定了它的密度，幾乎是氮?dú)獾囊槐栋?。這樣，來(lái)自空氣中的氮?dú)夂蛠?lái)自氨的氮?dú)庵g重量的差異就迎刃而解了。

他們還對(duì)這個(gè)氣體進(jìn)行了光譜檢驗(yàn)，看到橙色和綠色的各組明線，是當(dāng)時(shí)已知一切元素光譜中所沒有見到過(guò)的。他們還對(duì)這個(gè)氣體進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，證明它在化學(xué)性質(zhì)方面正如所預(yù)料的，是極不活潑的。

1894年8月13日，英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)在牛津開會(huì)，雷利作報(bào)告，根據(jù)主席馬丹的建議，把它叫做氬（argon）。在希臘文中，“a-”表示“不”“ergon”表示“工作”。二者結(jié)合就是“不工作”、“懶惰”，就是“惰性氣體”一詞的由來(lái)。氬的元素符號(hào)Ar也正是從這一詞而來(lái)。

1895年1月31日，拉姆賽又向皇家學(xué)會(huì)宣讀了他和雷利聯(lián)名的報(bào)告。

當(dāng)然，今天我們完全清楚，雷利和拉姆賽當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的氬，實(shí)際上是氬和其他惰性氣體的混合氣體。正是因?yàn)闅逶诳諝庵写嬖诘亩栊詺怏w中的含量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，所以他先作為惰性氣體的代表被發(fā)現(xiàn)。

氬的發(fā)現(xiàn)是從千分之一微小的差別開始的，是從許多嚴(yán)密的化學(xué)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。

七、推理——化學(xué)發(fā)現(xiàn)的橋梁

我們知道，觀察、想像、猜測(cè)等屬于直覺思維的范疇，而推理則屬于邏輯思維的范疇。所謂推理，是從一個(gè)或一些已知的判斷推出另一個(gè)新判斷的邏輯思維形式。推理一般是由前提和結(jié)論兩部分組成的。前提可以是一個(gè)，也可以是若干個(gè)，它是作為推理依據(jù)的判斷，結(jié)論則是由前提推出的新判斷。推理是人們間接地認(rèn)識(shí)現(xiàn)實(shí)、獲取新知識(shí)的邏輯方法。例如，銅能導(dǎo)電，鐵能導(dǎo)電，鋁能導(dǎo)電，銅、鐵、鋁又都是金屬，因此可得出“凡是金屬都能導(dǎo)電”的結(jié)論。這就是推理方法的具體運(yùn)用。

在化學(xué)探索中，運(yùn)用推理的方法實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明的事例也很多，如盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型的建立、勒•夏特里化學(xué)平衡移動(dòng)原理的發(fā)現(xiàn)、施陶丁格高分子學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立等。

以上列舉的一些在化學(xué)探索中的思想方法，是一些最主要、最基本的方法，絕不是化學(xué)思想方法的全部。而這些基本思想方法，也是互相聯(lián)系、互相滲透的。對(duì)每一項(xiàng)重要的化學(xué)發(fā)現(xiàn)來(lái)說(shuō)，往往不是只由一種思想方法完成的，而是多種思想方法作用的結(jié)果。

總之，化學(xué)史料以它特有的魅力在化學(xué)教學(xué)中大有可為。學(xué)生可以從中汲取豐富的智力和非智力營(yíng)養(yǎng),分享到科學(xué)研究的喜怒哀樂(lè)；領(lǐng)略到學(xué)習(xí)化學(xué)的無(wú)窮樂(lè)趣；經(jīng)受獻(xiàn)身科學(xué)精神的真切感染；接受科學(xué)態(tài)度和優(yōu)良品質(zhì)的熏陶等?；瘜W(xué)史料在潛移默化之中，還對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)，成就動(dòng)機(jī)的培養(yǎng)，健康情感的確立，心理品質(zhì)的形成都有著不可估量的作用。

參考文獻(xiàn)：

1．《化學(xué)史綱要》（盧常源等廣西人民出版社）

2．《化學(xué)家傳》（周嘉華等湖南教育出版社）

3．《化學(xué)元素的發(fā)現(xiàn)》（凌永樂(lè)科學(xué)出版社）

4．《化學(xué)發(fā)現(xiàn)的藝術(shù)》（劉宗寅等中國(guó)海洋大學(xué)出版社）

5．《結(jié)合化學(xué)史進(jìn)行中學(xué)化學(xué)教學(xué)》（中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考2001.1）

6．《運(yùn)用化學(xué)史料提高學(xué)生的科學(xué)探究能力》（化學(xué)教育2005.5）

7．《在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力》（科學(xué)教育網(wǎng)）