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01

二氧化碳的发展史

公元前1006至公元前771年，我国商周时期《周易》一书中，在提到一些自然界发生的现象时说：“象曰：‘泽中有火。”’这里所提及的“泽”就是沼泽。“火井”是我国古时人们给天然气井的形象命名[1]。

图1伏打

18世纪，法国知名化学学家伏打，在1776年献给他的友人的信中，表述了发觉二氧化碳的经过。他在乎大利南部科摩（Como）湖的污泥中搜集到一种易燃性二氧化碳，在搜集过程中，用木棍搅乱污泥，使冒出的气泡通入倒扣并充溢水的瓶中，他燃起了这一二氧化碳，该二氧化碳燃烧的火焰呈青灰色，燃烧较慢，须要10-12倍容积的空气就会燃烧爆燃，由此认识到这些易燃性二氧化碳不同于金属与酸作用所得到的易燃性空气（H2）的燃烧，这就是沼气（二氧化碳）[1]。

图2伏打电瓶

图3道尔顿

1804年，荷兰物理家、物理学家道尔顿也和伏打一样搜集了污泥中的二氧化碳，并进行研究，进行污泥中二氧化碳与O2混和爆燃实验，确定二氧化碳原子量为6.3，然而并未测出醇类个数比，称其为“充满了碳的氧气”[1]。

1874年初，范特霍夫在翻阅论文时，勾画出了磷酸结构式，因而联想到将2号碳上代替基换为氢原子，则磷酸变为二氧化碳分子。因为范特霍夫具备数学学、数学知识基础，他意识到只有氢原子均匀分布在碳原子周围，能够达到能量最低状态——甲烷的立体结构是正多面体。碳原子坐落正多面体（二氧化碳分子）的中心，四个键上都联接氢原子，伸向多面体的四个顶点。直至20世纪，二氧化碳的正多面体结构才被x射线和电子衍射等实验技术进一步否认[1]。

图4范特霍夫

我国知名物理家傅鹰院长曾说过：“一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部份，由于科学只能给我们知识，而历史却能给我们智慧。”因此，在物理教学中若能结合教学内容有目的地补充穿插一些物理史籍，对于中学生科学求真，人文求善，树立辨证唯心主义的世界观将是大有益处的。因而我们可以借助上述二氧化碳的发展史，设计基于HPS教育的《最简单的有机化合物—甲烷》教学设计。

02

二氧化碳的教学设计

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物理史教学之家

撰稿：郭诗静，审核：齐逸翎，一审：唐法文

参考文献：

[1]王焕珍.基于物理思想史的知识价值研究[D].山东师范学院,2018.

[2]燕兴权.举办科学探究,建立高效课堂—《最简单的有机化合物—甲烷》教学设计[J].中国校外教育,2014(01):103-104.

[3]丁浩.关于“甲烷”三节“同题异构”全国评奖课的比较研究[C].物理数字化实验教学应用及创新设计交流和研讨会,2015.

编者寄语

物理思想汉书录了物理发展的整个历程，对于物理家发觉物理元素、化学原理、规律及科学方式和科学心态的演化和发展等方面都有比较详细的记叙（缺少考证的史籍除外）[1]，为学校物理教学提供了一个新的视角。如何以物理思想史为工具，进行学校物理的教学设计，是值得思索的问题。

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