化學(xué)史融入教學(xué)的實(shí)踐與探索

張志紅

摘? ?要? ?在核心素養(yǎng)時(shí)代背景下，倡導(dǎo)素養(yǎng)為本的學(xué)科教學(xué)，其中化學(xué)學(xué)科是化學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體，而化學(xué)史承載著獨(dú)特的育人價(jià)值。將化學(xué)史融入教學(xué)時(shí)，首先，要厘清化學(xué)史的功能，認(rèn)識它對落實(shí)核心素養(yǎng)的促進(jìn)作用，這是實(shí)施素養(yǎng)為本教學(xué)的前提與基礎(chǔ);其次，要加強(qiáng)教學(xué)過程中對化學(xué)史的解釋與建構(gòu)，去揭示化學(xué)史的核心價(jià)值;最后，將化學(xué)史的內(nèi)容納入評價(jià)體系，以評價(jià)為導(dǎo)航，進(jìn)行多元化的評價(jià)，為素養(yǎng)為本的教學(xué)提供保障。

關(guān)鍵詞? ?化學(xué)史? 氧氣發(fā)現(xiàn)史? 核心素養(yǎng)

《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果在2016年正式發(fā)布，確定了核心素養(yǎng)框架，“核心素養(yǎng)”一躍成為中國新時(shí)期基礎(chǔ)教育改革的一個(gè)最有影響力和生產(chǎn)性的概念[1]。我國在2017年首次提出了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，是對傳統(tǒng)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三維目標(biāo)整合基礎(chǔ)上，凝練出的具有統(tǒng)整性的學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科應(yīng)達(dá)成的關(guān)鍵能力、必備品格和正確價(jià)值觀，要求教師開展素養(yǎng)為本的化學(xué)課堂教學(xué)。因此，化學(xué)核心素養(yǎng)是化學(xué)教學(xué)的重要依據(jù)，化學(xué)學(xué)科成為化學(xué)核心素養(yǎng)落地的重要載體，其中化學(xué)史對實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)承載著獨(dú)特而重要的育人價(jià)值。化學(xué)史在科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)之間架起橋梁，實(shí)現(xiàn)從“教書”向“育人”范式的轉(zhuǎn)變，有必要深度挖掘化學(xué)史的教育價(jià)值，從而發(fā)揮化學(xué)史的最大育人效能。

一、厘清化學(xué)史的功能，認(rèn)識其對落實(shí)核心素養(yǎng)的促進(jìn)作用

化學(xué)史作為化學(xué)學(xué)科的重要內(nèi)容，承載著重要的知識和育人價(jià)值，也是促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)落地的重要素材和載體。但是傳統(tǒng)課堂對化學(xué)史一般是作為確定的知識點(diǎn)進(jìn)行傳授或考核，對其價(jià)值的利用停留在提高學(xué)生科學(xué)興趣、弘揚(yáng)科學(xué)精神等模糊的層面，其深層價(jià)值未能得到有效挖掘，總體上可以概括為三個(gè)方面：“首先將科學(xué)理論固定化、僵化，使學(xué)生以為科學(xué)理論都是萬古不變的;其次使其神圣化、教條化，以為科學(xué)的東西是毋庸置疑的、神圣不可侵犯的;最后是將科學(xué)技術(shù)化、實(shí)用化、工具化，忽視了科學(xué)的文化功能和精神價(jià)值”[2]。越來越多的研究證明科學(xué)史的功能不僅僅局限于知識，將化學(xué)史融入教學(xué)有利于促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的落地，為實(shí)現(xiàn)這一目的，首先要對化學(xué)史的功能形成清晰的認(rèn)識，從根本上認(rèn)識化學(xué)史的作用，以保障化學(xué)史的落地。

研究者一般是從增進(jìn)對化學(xué)知識的理解、培養(yǎng)學(xué)生思想品德、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神等維度界定化學(xué)史功能的[3]，雖有利于對化學(xué)史功能的認(rèn)識，但是相對模糊且難以操作，因此需要進(jìn)一步確定化學(xué)史的功能。馬修斯（M.R.Matthews）根據(jù)已有研究總結(jié)出7條科學(xué)史的功能來說明科學(xué)史教育的必要性：1.有助于學(xué)生更好地理解科學(xué)觀念和方法;2.個(gè)體思維的發(fā)展與科學(xué)思想的發(fā)展聯(lián)系起來;3.具有內(nèi)在的價(jià)值，科學(xué)和文化史上的重要事件，例如科學(xué)革命、進(jìn)化論、青霉素的發(fā)現(xiàn)等，應(yīng)該讓所有學(xué)生都熟悉;4.是了解科學(xué)本質(zhì)的必要條件;5.有助于抵消科學(xué)文本和課堂上普遍存在的科學(xué)主義和教條主義;6.有助于通過對個(gè)別科學(xué)家的生活和時(shí)代的審視，使科學(xué)主題人性化，使其不再那么抽象，更有利于學(xué)生參與;7.它容許在科學(xué)的主題和科學(xué)學(xué)科以及與其他學(xué)科之間建立關(guān)聯(lián)，顯示了人類成就的綜合性和相互依存性[4]?；隈R修斯對科學(xué)史功能的總結(jié)去看化學(xué)史的功能，化學(xué)史應(yīng)在具體的文化背景中為學(xué)生提供具體的體驗(yàn)和感知，它不僅有助于學(xué)生建構(gòu)知識、觀念及方法，深刻地領(lǐng)會科學(xué)的本質(zhì)，也有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)?；瘜W(xué)史既可以通過可視化的行為指向去發(fā)展學(xué)生素養(yǎng)，又可以通過螺旋式的上升過程促進(jìn)核心素養(yǎng)的發(fā)展。從整體上看化學(xué)史有助于促進(jìn)核心素養(yǎng)的落地，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.提供核心素養(yǎng)落地的情境素材

就素養(yǎng)發(fā)展而言，素養(yǎng)的形成和發(fā)展與情境存在密不可分的關(guān)系[5]。情境是學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的中間橋梁，而化學(xué)史本身就具有一定的情境性和歷史性，根植于特定的文化土壤中。化學(xué)史是在一定的歷史背景下的知識、技能與態(tài)度相互融合的情境，涉及特定的歷史人物與歷史事件，承載著科學(xué)探究的過程、核心觀念的發(fā)展以及重要的科學(xué)品質(zhì)等重要價(jià)值，所以是促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的理想素材。以“我們周圍的空氣”這一單元為例，氧氣的發(fā)現(xiàn)史可以作為情境素材貫穿于本單元的整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，涉及“燃素說”以及舍勒、普利斯特里和拉瓦錫關(guān)于氧氣的發(fā)現(xiàn)等歷史事件，化學(xué)史與本單元知識的學(xué)習(xí)是一個(gè)相互促進(jìn)的統(tǒng)一體，通過氧氣的發(fā)現(xiàn)史這個(gè)情境將空氣、氧氣和制取氧氣三個(gè)板塊貫穿起來學(xué)習(xí)，既有利于知識的學(xué)習(xí)，也有利于人文精神的發(fā)展。

2.促進(jìn)核心觀念的建構(gòu)

將化學(xué)史融入教科書和教學(xué)中，具有一定的目的性，總是和一定核心觀念相關(guān)聯(lián)，而核心觀念恰是核心素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)。素養(yǎng)是知識、技能、態(tài)度的統(tǒng)整與融合[6]，通過化學(xué)史促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，是為了克服傳統(tǒng)把化學(xué)史進(jìn)行知識傳授的做法，雖然不再以知識為目的，但是并不把知識排斥在核心素養(yǎng)之外。學(xué)生初次接觸某個(gè)化學(xué)觀念存在著一定的困難，如果通過體驗(yàn)和探索化學(xué)史發(fā)展歷程中的科學(xué)思想和邏輯，其對化學(xué)觀念的理解會更加清晰。例如，氧氣的發(fā)現(xiàn)史從“燃素說”到氧氣面紗揭開的這一歷程涉及到氧氣的特征、燃燒、質(zhì)量變化以及分解和化合反應(yīng)等核心觀念，通過對這一史實(shí)的探索有利于學(xué)生深入地理解這些核心觀念，正確建構(gòu)核心觀念，也有利于學(xué)生吸納和學(xué)習(xí)氧氣的發(fā)現(xiàn)史的其他價(jià)值，從更深層次和綜合的角度促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。

3.促進(jìn)科學(xué)品質(zhì)的養(yǎng)成

科學(xué)教育的目標(biāo)不只是傳授現(xiàn)成的科學(xué)知識，而是用科學(xué)文化涵養(yǎng)學(xué)生的心智和人格，全面提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，從而讓科學(xué)和人文一起，成為個(gè)人和社會生活的兩翼[7]。如果把科學(xué)史作為確定性、靜態(tài)、線性知識點(diǎn)或結(jié)論來處理，其難以發(fā)揮對核心素養(yǎng)的促進(jìn)作用，若把科學(xué)史作為一個(gè)復(fù)雜、動態(tài)的過程來探索，將有助于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的歷程，更好地發(fā)展科學(xué)探究所需要的關(guān)鍵科學(xué)品質(zhì)。例如，氧氣的發(fā)現(xiàn)不是一個(gè)短暫的過程或是一個(gè)簡單的事件，而是在多人不斷探索的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的，因受特定歷史條件、背景及科學(xué)基礎(chǔ)的限制，其過程或結(jié)論也并不都是正確的，經(jīng)歷了否定和質(zhì)疑，但是每一次的失敗或錯(cuò)誤都成為下一步研究的基礎(chǔ)，通過曲折的歷程，氧氣的面紗才被真正揭開。在探究過程中體驗(yàn)化學(xué)史的發(fā)展歷程，可以促進(jìn)學(xué)生探究精神的養(yǎng)成、批判性思維能力的訓(xùn)練，這正是核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容。

二、加強(qiáng)教學(xué)過程中對化學(xué)史的解釋與建構(gòu)，揭示化學(xué)史的核心價(jià)值

核心素養(yǎng)在多大程度上實(shí)現(xiàn)取決于教師和學(xué)生對原有文本的解釋與建構(gòu)，化學(xué)史是在解釋和再解釋中促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)不斷發(fā)展的，應(yīng)充分認(rèn)識它的歷史流動性、開放性與生成性。然而，在融入化學(xué)史的日常教學(xué)實(shí)踐中，一般傾向于重視化學(xué)史文本的表層意義的總結(jié)與識記，缺乏解釋和生成性，因此存在著明顯的“冰山效應(yīng)”，所得到的只是以結(jié)論方式呈現(xiàn)出來的外顯的部分，“冰山下”內(nèi)隱的更有價(jià)值的部分往往容易被忽視。

影響對化學(xué)史文本的解釋與建構(gòu)的因素主要有兩個(gè)：其一是教科書對化學(xué)史文本的呈現(xiàn)有時(shí)只是化學(xué)史的某一片段，教師對化學(xué)史的認(rèn)識大部分僅限于教材提供的片段，若不對其進(jìn)行指導(dǎo)，很難靠自覺主動意識進(jìn)一步豐富化學(xué)史的內(nèi)容;其二是教師缺乏化學(xué)史的專業(yè)素養(yǎng)，如何去厘清化學(xué)史承載的價(jià)值，有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)史促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的橋梁作用，在很大程度上取決于教師的化學(xué)史素養(yǎng)。以氧氣的發(fā)現(xiàn)史為例，完整的呈現(xiàn)體系應(yīng)涉及“燃素說”以及舍勒、普利斯特里和拉瓦錫關(guān)于氧氣的發(fā)現(xiàn)史，但是一般教科書僅呈現(xiàn)了拉瓦錫用其獨(dú)特裝置研究空氣的成分這一經(jīng)典歷史片段，即歷史上有名的“二十天實(shí)驗(yàn)”，其重要的研究背景信息卻被忽視掉了。實(shí)踐中大部分教師只將教科書視為固化、權(quán)威的內(nèi)容，缺乏理解與生成，將化學(xué)史作為知識要點(diǎn)進(jìn)行傳授，一般只是得出“拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧氣”的結(jié)論，而其內(nèi)隱的深層意義卻被忽視了，片面的解讀結(jié)果勢必嚴(yán)重降低化學(xué)史本應(yīng)生成和傳承的更為深刻的價(jià)值。如果脫離了背景信息，任何解釋和理解都有可能過于片面和主觀，甚至是曲解。但是，扭曲的歷史內(nèi)容的后果對于大多數(shù)不會成為科學(xué)家的學(xué)生來說其實(shí)特別重要[8]。

教師和學(xué)生要跳出傳統(tǒng)以教科書為權(quán)威的樊籬，為學(xué)生對化學(xué)史的解讀創(chuàng)建完整的背景信息，從而更深層次地解釋與建構(gòu)化學(xué)史的價(jià)值與意義，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生除了掌握與理解核心知識，還學(xué)習(xí)了如何挖掘與提煉化學(xué)史中所隱含的思想、方法、思維和價(jià)值觀，有利于進(jìn)一步凝練成學(xué)生自身的核心素養(yǎng)。以“氧氣的發(fā)現(xiàn)史”為例，可以幫助學(xué)生發(fā)展以下素養(yǎng)：第一，探究精神。探究精神是化學(xué)學(xué)科所承載的一種重要科學(xué)素養(yǎng)，通過化學(xué)家身上的這種精神激勵(lì)，促進(jìn)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)。在氧氣的發(fā)現(xiàn)史上，舍勒、普利斯特里與拉瓦錫都依靠嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)著的探究精神進(jìn)行了反復(fù)實(shí)驗(yàn)，為氧氣的發(fā)現(xiàn)都做出了貢獻(xiàn)。第二，保持對原生態(tài)生活的敏銳問題意識。三位化學(xué)家的研究都來源于對現(xiàn)實(shí)生活普遍現(xiàn)象的觀察，在問題的指引下進(jìn)行探究，例如舍勒提出了鐵匠煉鐵時(shí)，用風(fēng)箱鼓進(jìn)空氣，火會燒得更旺。為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？通過這些原生態(tài)問題有利于產(chǎn)生科學(xué)研究驅(qū)動力。第三，批判性思維。鼓勵(lì)學(xué)生對已有定論提出質(zhì)疑、有自己的想法，是一種重要的科學(xué)素養(yǎng)。舍勒和普利斯特里雖然制出了氧氣，但是他們對“燃素說”深信不疑，拉瓦錫通過定量的研究方法，不受“燃素說”的束縛，敢于批判與挑戰(zhàn)，最終真正揭開了氧氣的面紗。第四，辯證性思維。任何發(fā)現(xiàn)都有兩面性，判斷不能過于絕對化，需要用動態(tài)、多維的眼光看待事物，這是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。雖然“燃素說”是錯(cuò)誤的，但是它推動了化學(xué)史車輪的前進(jìn)，因此不能全盤否定其價(jià)值，同樣舍勒和普利斯特里對氧氣的發(fā)現(xiàn)都做出了貢獻(xiàn)，庫恩提到歸屬于某一時(shí)刻總是不可能的，而歸屬于某一個(gè)人也往往難以做到[9]，因此不能絕對地做出“拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧氣”這一結(jié)論。

三、將化學(xué)史的內(nèi)容納入評價(jià)體系，保障化學(xué)史的落地

評價(jià)起著監(jiān)測和導(dǎo)航的作用，需要將化學(xué)史的內(nèi)容納入評價(jià)中，以保障化學(xué)史的落地和價(jià)值的發(fā)揮。但在傳統(tǒng)教學(xué)與評價(jià)實(shí)踐中，普遍存在著將知識與技能作為評價(jià)的主要目標(biāo)，情感態(tài)度與價(jià)值觀受到忽視。因此，實(shí)踐中一般很少將化學(xué)史納入到評價(jià)體系中，或者在涉及化學(xué)史的評價(jià)時(shí)，往往只關(guān)注那些具有結(jié)論性的知識和技能，而對化學(xué)史所內(nèi)涵的思想、方法、情感態(tài)度等這些對人的成長具有持久性、深刻性的價(jià)值卻忽視了。在評價(jià)時(shí)需要將化學(xué)史融入進(jìn)來，從而有效地促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的發(fā)展。

將化學(xué)史內(nèi)容納入評價(jià)體系時(shí)，要采取多種評價(jià)策略相結(jié)合的方式，對學(xué)生進(jìn)行全面評價(jià)，從而保障化學(xué)史價(jià)值的發(fā)揮。比如，課堂觀察和對話，可以評價(jià)學(xué)生基于化學(xué)史的實(shí)驗(yàn)及解釋能力。以化學(xué)史為依據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作時(shí)，去評價(jià)學(xué)生觀察、描述和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力，并評價(jià)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與合作能力;還可以展開與學(xué)生的對話與交流，深入了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)以及對化學(xué)史的理解和態(tài)度的變化等等。又如，紙筆測驗(yàn)?？梢越梃bPISA（Programme for International Student Assessment）等國際性學(xué)生評估項(xiàng)目，利用開放性測驗(yàn)，除了將知識納入進(jìn)來，還要將思想、方法、思維和情感態(tài)度融合進(jìn)來，從而評價(jià)學(xué)生分析與解決問題的高階思維能力以及學(xué)生的興趣與責(zé)任感等。再如，檔案袋評價(jià)，可以有效、真實(shí)地記錄學(xué)生的成長過程。依據(jù)化學(xué)史進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程產(chǎn)生的資料也可以采用檔案袋的評價(jià)方式，包含學(xué)生自己對化學(xué)史的解釋與觀念的建構(gòu)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作等生成性的資料，也可以將觀念的認(rèn)知和情感的變化記錄下來，為學(xué)生的自我反思和成長提供了機(jī)會。

總之，將化學(xué)史融入教學(xué)時(shí)，需要厘清化學(xué)史的功能，深入挖掘化學(xué)史所隱藏的深層價(jià)值與意義，通過多元化的評價(jià)方式來保障化學(xué)史對學(xué)生發(fā)展的促進(jìn)作用。

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