基于核心素養(yǎng)的HPS教學(xué)模式探索

薛琴

[摘? ?要]在高中化學(xué)課堂教學(xué)中引入HPS教學(xué)模式，以教材知識(shí)發(fā)生和發(fā)展的歷史過(guò)程中所蘊(yùn)含的科學(xué)思維方法、科學(xué)精神為基礎(chǔ)，依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)生發(fā)展水平，有機(jī)地滲透有關(guān)歷史、哲學(xué)、社會(huì)等方面的內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化科學(xué)研究的批判性思維，并在此基礎(chǔ)上形成正確的科學(xué)態(tài)度，提升素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]HPS教學(xué)模式;核心素養(yǎng);氯及其化合物

[中圖分類號(hào)]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）32-0076-03

多年來(lái)，升學(xué)考試的壓力加劇了教育的功利性，課堂教學(xué)往往強(qiáng)調(diào)對(duì)考點(diǎn)和試題的熟練和規(guī)范性解答，缺乏對(duì)科學(xué)本質(zhì)的更深層次的思考。在新課程改革倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的大背景下，教師在教學(xué)中除了要注重化學(xué)知識(shí)教學(xué)的邏輯順序，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的科學(xué)性和系統(tǒng)性，還要建立化學(xué)與社會(huì)生活、科學(xué)發(fā)展以及其他知識(shí)之間的聯(lián)系，重視化學(xué)在技術(shù)發(fā)展和社會(huì)應(yīng)用中的道德問(wèn)題，真正做到立德樹(shù)人。這充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的育人價(jià)值。

HPS是“科學(xué)史（History of Science）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy of Science）以及科學(xué)社會(huì)學(xué)（Sociology of Science）”的英文縮寫，HPS教學(xué)模式是把科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)、科學(xué)社會(huì)學(xué)的有關(guān)內(nèi)容納入中小學(xué)理科課程中，以期提高科學(xué)教育的質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解的一種新的教學(xué)模式。在高中化學(xué)課堂教學(xué)中引入HPS教學(xué)模式，可促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化科學(xué)研究的判性思維，并在此基礎(chǔ)上形成正確的科學(xué)態(tài)度，提升學(xué)科核心素養(yǎng)。下面以《氯及其化合物》的教學(xué)為例，探討HPS教學(xué)模式在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的具體應(yīng)用。

《氯及其化合物》是人教版必修1第二章第二節(jié)的內(nèi)容。在此之前，學(xué)生已經(jīng)在第一章學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的基本理論。本節(jié)可運(yùn)用這兩種理論及觀點(diǎn)預(yù)測(cè)并解釋氯及其化合物的性質(zhì)。氯是一種典型的非金屬元素，具有多種化合價(jià)。氯元素及其化合物與學(xué)生生活密切相關(guān)。教學(xué)中教師可以以氯的化合物的實(shí)際應(yīng)用為起點(diǎn)，在應(yīng)用中體現(xiàn)性質(zhì)。從生活實(shí)際走進(jìn)化學(xué)，可拉近化學(xué)與學(xué)生的距離，同時(shí)幫助學(xué)生建立認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)的基本模型：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)，性質(zhì)決定用途。這就是“宏觀辨識(shí)與微觀探析”這一化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的具體體現(xiàn)?！堵燃捌浠衔铩愤@一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)各個(gè)方面的緊密聯(lián)系如表1所示。

片段一：由潔廁靈和84消毒液不能混用導(dǎo)入新課

播放一段新聞視頻：潔廁靈和84消毒液混用導(dǎo)致的意外中毒死亡事故。

教師與學(xué)生共同研究和探討潔廁靈和84消毒液的成分以及反應(yīng)原理。

教師首先給出預(yù)先查找好的資料：潔廁靈，經(jīng)pH試紙檢測(cè)顯酸性，證明含有H+;用硝酸酸化后的硝酸銀檢測(cè)，有白色沉淀產(chǎn)生，證明含有Cl-。從市場(chǎng)購(gòu)買的潔廁靈是黃色液體，呈黃色是因?yàn)閺S家在生產(chǎn)中添加的香精和色素。因此，潔廁靈就是添加了香精和色素的鹽酸溶液。關(guān)于84消毒液，由于學(xué)生還沒(méi)有學(xué)過(guò)NaClO的性質(zhì)，暫時(shí)無(wú)法根據(jù)性質(zhì)推測(cè)84消毒液的成分，所以教師直接給出商品標(biāo)簽揭示其成分（次氯酸鈉，化學(xué)式：NaClO）。

演示實(shí)驗(yàn)：將少量潔廁靈和84消毒液倒入大試管中，并立即塞緊膠塞。觀察實(shí)驗(yàn)：反應(yīng)劇烈，并產(chǎn)生黃綠色氣體。請(qǐng)學(xué)生上講臺(tái)，用扇嗅法聞氣味并描述。

接著，讓學(xué)生分組討論反應(yīng)原理。事實(shí)上，不少學(xué)生都有潔廁靈和84消毒液不能混用的生活常識(shí)，還有一部分學(xué)生知道產(chǎn)生的黃綠色氣體是Cl2。教師可以適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生嘗試從化合價(jià)的角度來(lái)分析該反應(yīng)發(fā)生的原理，并用離子方程式表示。學(xué)生討論：由潔廁靈中的Cl-，到反應(yīng)生成的Cl2，化合價(jià)升高了，一定有其他元素的化合價(jià)降低了。[NaClO]中Cl元素的化合價(jià)是+1價(jià)。結(jié)合上一節(jié)氧化還原反應(yīng)中學(xué)到的知識(shí)，可知這是一個(gè)Cl元素的倒歧化反應(yīng)。寫出離子方程式的初稿：Cl- + ClO- → Cl2↑，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)電荷平衡和元素守恒完成缺項(xiàng)離子方程式的書寫，最終得出反應(yīng)方程式：2H++Cl- + ClO- = Cl2↑+ H2O。

評(píng)析：“良好的開(kāi)端是成功的一半?！蹦芊駥W(xué)生的注意力吸引并使其投入到課堂學(xué)習(xí)中決定著一節(jié)課教學(xué)效果的好壞。狹義的導(dǎo)入是創(chuàng)設(shè)真實(shí)的教學(xué)情境，吸引學(xué)生的注意力，讓他們主動(dòng)參與到教學(xué)中來(lái)，通常是課堂開(kāi)始五分鐘內(nèi)的重要教學(xué)步驟。而廣義的導(dǎo)入，貫穿課堂教學(xué)的始終，它能引起并啟發(fā)學(xué)生的積極思考，是教學(xué)重難點(diǎn)突破的前奏。

片段二：通過(guò)化學(xué)史揭示氯氣的發(fā)現(xiàn)歷程，展現(xiàn)科學(xué)家的研究精神及勤于鉆研、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度

創(chuàng)設(shè)歷史情境：1774年，瑞典化學(xué)家舍勒用鹽酸與軟錳礦（主要成分為MnO2）一起加熱時(shí)，產(chǎn)生了一種刺鼻的、使人肺部極度難受的黃綠色氣體。舍勒發(fā)現(xiàn)這種氣體溶于水后，藍(lán)色石蕊試紙碰到它會(huì)先變紅后褪色。由于這種氣體是從鹽酸中冒出來(lái)的，于是舍勒（燃素論的支持者）將其命名為“脫燃素鹽酸”。舍勒最終未能確認(rèn)這種氣體。后來(lái)法國(guó)化學(xué)家貝托雷把這種氣體的水溶液放在太陽(yáng)下，發(fā)現(xiàn)它發(fā)生了“分解”，居然產(chǎn)生了鹽酸，放出了氧氣，于是他干脆將這種氣體命名為“氧化鹽酸”。貝托雷最終也未能確認(rèn)這種氣體。英國(guó)化學(xué)家戴維用伏打電堆使電流通過(guò)“氧化鹽酸”，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流不能使它“分解”。“它會(huì)不會(huì)是一種單質(zhì)呢？”戴維大膽地設(shè)想。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)后，1810年戴維終于確認(rèn)氯氣是一種單質(zhì)，于是他把這種氣體命名為“氯”，取“綠色”之意。從1774年舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣到1810年戴維確認(rèn)氯是一種新的元素，中間經(jīng)歷了36年之久[1]。

評(píng)析：化學(xué)史教育的目的不是為了宣揚(yáng)某個(gè)化學(xué)家，將其神化，讓學(xué)生覺(jué)得化學(xué)家遙不可及，而是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)家也是平常人，由于那個(gè)時(shí)代科技發(fā)展的局限性，他們?cè)谔剿鬟^(guò)程中走了很多彎路，錯(cuò)過(guò)很多發(fā)現(xiàn)。最終他們之所以仍取得一定的成就，主要是因?yàn)樗麄儗?duì)科學(xué)有著強(qiáng)烈的興趣和執(zhí)著的追求，有著勤于鉆研、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和不達(dá)目的不罷休的韌勁?；瘜W(xué)史教育結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和方法，并形成化學(xué)學(xué)科的核心觀念。

片段三：辨析氯氣的“功”與“過(guò)”，提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、轉(zhuǎn)化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科。化學(xué)不僅與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)文明的關(guān)系密切，也是材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)、信息科學(xué)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)?；瘜W(xué)在促進(jìn)人類文明可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著日益重要的作用，是揭示元素到生命奧秘的核心力量[2]。美國(guó)科普作家蕾切爾·卡遜的《寂靜的春天》一書中，描繪了工業(yè)文明所帶來(lái)的負(fù)面影響。從積極意義上看，它推動(dòng)了現(xiàn)代環(huán)保主義的發(fā)展，然而，也引發(fā)了人們對(duì)工業(yè)文明的抵制，尤其是對(duì)化學(xué)工業(yè)及其產(chǎn)品的誤解。彼時(shí)從事化學(xué)研究、化學(xué)產(chǎn)業(yè)和化學(xué)教育的人，更多地選擇少發(fā)聲甚至不發(fā)聲，這使人們對(duì)化學(xué)產(chǎn)生了誤解。這種趨勢(shì)醞釀成一種社會(huì)情緒，最終形成對(duì)化學(xué)學(xué)科的偏見(jiàn)[3]。

如第一次世界大戰(zhàn)期間，氯氣作為世界上第一種化學(xué)武器不光彩地登上了歷史的舞臺(tái)。1915年4月22日，在比利時(shí)弗蘭德省的伊普爾，德軍率先向英法聯(lián)軍的陣地釋放了氯氣。在短短5分鐘內(nèi)，他們釋放了約180噸氯氣，造成英、法軍隊(duì)共有15 000多人中毒，其中1/3的人喪命。氯氣在一戰(zhàn)的戰(zhàn)場(chǎng)上臭名昭著，惡貫滿盈。加上潔廁靈和84消毒液的混用造成了生活中的一些悲劇，以及不斷報(bào)道的環(huán)境污染事件，使得圍繞著化學(xué)物質(zhì)安全性的誤導(dǎo)性言論層出不窮。這樣的報(bào)道在指出生活中處處有化學(xué)的同時(shí)，也在妖魔化化學(xué)。

那么，該如何理性地看待化學(xué)呢？教師可以在教學(xué)中多引入化學(xué)的“正面”歷史，如1908年美國(guó)開(kāi)始使用氯氣消毒自來(lái)水，后來(lái)，這種消毒方式逐漸為各國(guó)所采用。從此，公共飲用水的衛(wèi)生得到了保障，與飲用水有關(guān)的各種疾病開(kāi)始遠(yuǎn)離人類?？梢哉f(shuō)，使用氯氣消毒自來(lái)水拯救了無(wú)數(shù)人的生命。除此之外，在化學(xué)工業(yè)上氯氣還用于生產(chǎn)次氯酸鈉、三氯化鋁、三氯化鐵、漂白粉、溴素、三氯化磷等無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，還用于生產(chǎn)有機(jī)氯化物，如氯乙酸、環(huán)氧氯丙烷、一氯代苯等，也用于生產(chǎn)氯丁橡膠、塑料及增塑劑，用于生產(chǎn)合成洗滌劑的原料烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉等。在電子工業(yè)中，高純氯氣主要用于干刻、光導(dǎo)纖維、晶體生長(zhǎng)、熱氧化等。包括氯及其化合物在內(nèi)的許多化學(xué)物質(zhì)都有著廣泛的應(yīng)用，它們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在改變著我們的生活。

評(píng)析：化學(xué)對(duì)人類文明做出了重大貢獻(xiàn)，可是人們對(duì)化學(xué)的誤解卻越來(lái)越深，一提到化學(xué)就會(huì)想到蘇丹紅、三聚氰胺、毒奶粉等公共事件。在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)多選取積極正向的素材創(chuàng)設(shè)情境，教育學(xué)生辯證地看待化學(xué)的功與過(guò)。既不過(guò)分夸大化學(xué)的神奇，也不過(guò)分渲染化學(xué)的“可怕”，引導(dǎo)學(xué)生積極面對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力。

可見(jiàn)，基于化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的HPS教學(xué)需要緊密聯(lián)系公共生活。化學(xué)與我們的生活息息相關(guān)，但相關(guān)的公共事件中有不少的非理性成分，這也說(shuō)明了提高公民化學(xué)素養(yǎng)的必要性。雖然我們無(wú)法要求所有人都能用化學(xué)的視角來(lái)分析和看待問(wèn)題，但化學(xué)教師要從自身做起、從課堂教學(xué)做起，盡個(gè)人所能，影響一批又一批的學(xué)生，當(dāng)整個(gè)社會(huì)中具有正確的化學(xué)觀的人越來(lái)越多時(shí)，化學(xué)教育也就實(shí)現(xiàn)了通過(guò)教書育人改造社會(huì)的目的。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 白建娥，劉聰明.化學(xué)史點(diǎn)亮新課程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012：32-33.

[2]? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]? 趙華，劉前樹(shù).理解化學(xué)，選擇化學(xué)[J].化學(xué)教與學(xué)，2020（5）：2-6.

（責(zé)任編輯 張 簡(jiǎn)）