“科學(xué)史話”欄目在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

周慧智

人教版高中化學(xué)必修新教材已在各地推廣使用。教材共設(shè)置了“課堂實驗”“方法導(dǎo)引”“科學(xué)史話”等14個主要欄目，欄目設(shè)置特色彰顯，為課堂教學(xué)提供了豐富的素材，這些欄目有序分布在各章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容中，教師應(yīng)該挖掘、理解和運用教材特點，更好地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)?？茖W(xué)史是高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的一部分，是化學(xué)學(xué)科文化的傳承，“科學(xué)史話”欄目如何在高中化學(xué)教學(xué)中合理應(yīng)用就顯得非常有意義。

一、必修教材中的“科學(xué)史話”內(nèi)容及價值1.新課標(biāo)對“科學(xué)史”的要求

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》首先整體上在課程基本理念中提出了要在課堂教學(xué)中“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，引導(dǎo)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理和方法”。然后在相關(guān)主題中以“學(xué)習(xí)活動建議”“情境素材建議”“學(xué)業(yè)要求”三個角度具體化提出了學(xué)生在“科學(xué)史”上的要求。例如必修內(nèi)容1 “化學(xué)科學(xué)與實驗探究”中，學(xué)習(xí)活動建議“查閱化學(xué)發(fā)展中重大事件的有關(guān)資料”，學(xué)業(yè)要求中提出教學(xué)目標(biāo)：學(xué)生“能列舉化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要事件，說明其對推動社會發(fā)展的貢獻，能說出其中的創(chuàng)新點”，情境素材建議“有關(guān)化學(xué)發(fā)現(xiàn)的故事：電離理論的建立、元素周期表的發(fā)展、……”這些學(xué)習(xí)活動建議、情境素材建議或?qū)W業(yè)要求上的內(nèi)容都是旨在引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)史，并以化學(xué)的視角看社會的進步和發(fā)展。

2.“科學(xué)史話”的價值

（1）引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科知識的形成與發(fā)展

必修教材中有電離理論、氧化還原理論的建立過程、元素周期律（表）的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展史、苯分子的結(jié)構(gòu)和原子結(jié)構(gòu)模型的建立過程等，這些科學(xué)史素材充分展現(xiàn)了化學(xué)知識、化學(xué)原理、化學(xué)規(guī)律的形成與發(fā)展，在課堂教學(xué)時，合理將這些“科學(xué)史話”穿插在化學(xué)學(xué)習(xí)中，不僅能讓學(xué)生了解相關(guān)化學(xué)知識的發(fā)展線索，又能加深對相關(guān)化學(xué)知識的理解與運用，并且還滲透了學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”和“證據(jù)推理與模型認知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（2）引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)

氯氣的發(fā)現(xiàn)、元素周期表的創(chuàng)建等科學(xué)史素材淋漓盡致地展現(xiàn)了科學(xué)家在進行科學(xué)研究時嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度;不懼權(quán)威敢于質(zhì)疑、崇尚真理的科學(xué)追求;克服困難勇于付出的科學(xué)精神。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識、形成化學(xué)思維的過程中，了解這些感人的科學(xué)史，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神與態(tài)度，對發(fā)展學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)將會起到催化劑的效果。

（3）引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)學(xué)科的研究價值與應(yīng)用

關(guān)于結(jié)晶牛胰島素的人工合成、尿素的人工合成、工業(yè)合成氨等科學(xué)史充分展現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科為人類做出的突出貢獻，突出了化學(xué)學(xué)科的社會價值，揭示了“化學(xué)——人類社會進步的關(guān)鍵”這句話的內(nèi)涵。將這些科學(xué)史融入課堂教學(xué)，能讓學(xué)生明確化學(xué)學(xué)科對人類進步所做出的突出貢獻，感受化學(xué)學(xué)科的自然魅力，真正認識化學(xué)學(xué)科的研究價值與應(yīng)用，幫助學(xué)生建立化學(xué)學(xué)習(xí)的自信，增強其社會責(zé)任感。

（4）引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀

關(guān)于侯德榜和侯氏制堿法的“科學(xué)史話”是最好的增強學(xué)生愛國主義和民族精神教育的歷史素材。愛國正是學(xué)生的必備品格。當(dāng)今的化學(xué)教育應(yīng)擔(dān)負起推動人類命運共同體建設(shè)的責(zé)任，在課堂教學(xué)中，合理將古今中外相關(guān)的科學(xué)史融合到化學(xué)知識的形成與發(fā)展過程中，構(gòu)建國際理解的科學(xué)史坐標(biāo)系，有利于引導(dǎo)學(xué)生滲透國際理解素養(yǎng)的培育。

二、高中化學(xué)教學(xué)中“科學(xué)史話”的應(yīng)用策略

1.通過以“科學(xué)史話”為線索的教學(xué)，構(gòu)建新化學(xué)知識形成和發(fā)展體系

在課堂教學(xué)中，某些理論性比較強的化學(xué)知識，例如氧化還原反應(yīng)理論，由于抽象化色彩偏重，直接講述概念，學(xué)生采取的學(xué)習(xí)方法則是囫圇吞棗式的死記硬背模式，難以順利構(gòu)建知識體系。根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，在已有的認知基礎(chǔ)上，循序漸進、層層深入地進行新知識的學(xué)習(xí)，才能真正構(gòu)建新的知識體系?？茖W(xué)史上，一種化學(xué)理論的建立總是多位科學(xué)家一層層不斷深入地研究才形成一種相對成熟的理論知識。所以教師在這些抽象的理論性較強化學(xué)知識的教學(xué)中，可以以“科學(xué)史話”中相關(guān)化學(xué)知識的形成與發(fā)展過程為線索，設(shè)計相關(guān)問題，啟發(fā)學(xué)生結(jié)合已有的知識進行思考，引導(dǎo)學(xué)生體會知識的形成、模型的建構(gòu)、證據(jù)的獲取，最終構(gòu)建新的化學(xué)知識體系。案例1 “氧化還原反應(yīng)”教學(xué)。學(xué)生在初中對氧化還原反應(yīng)概念有一定了解，但大多是碎片化、模糊化的。而學(xué)生卻非常熟悉兩個化學(xué)反應(yīng)：

O2+2Cu△2CuO

H2+CuO△Cu+H2O

如圖1所示，根據(jù) “科學(xué)史話”中氧化還原反應(yīng)概念的發(fā)展為元線索，展開氧化還原反應(yīng)理論的教學(xué)。

1774年，法國化學(xué)家拉瓦錫提出燃燒的氧化學(xué)說后，人們把物質(zhì)與氧結(jié)合的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)，把氧化物失去氧的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)。

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1852年，英國化學(xué)家弗蘭克蘭提出化合價的概念，人們把化合價升高的反應(yīng)叫做氧化反應(yīng)，把化合價降低的反應(yīng)叫做還原反應(yīng)?！?/p>

1897年，英國物理學(xué)家湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，人們把化合價升降與原子最外層電子的得失或共用聯(lián)系起來，將原子失去電子或電子對偏離的過程叫做氧化反應(yīng)，把原子得到電子或電子對偏向的過程叫做還原反應(yīng)。

以“氧化還原反應(yīng)概念的發(fā)展”為線索，結(jié)合學(xué)生已有化學(xué)知識進行教學(xué)設(shè)計，可以讓學(xué)生在體會氧化還原反應(yīng)概念的發(fā)展和形成過程中，從“氧元素的得失”→“化合價升降” →“電子得失或電子對偏移”一步步地深化對氧化還原反應(yīng)概念的認識與理解，構(gòu)建氧化還原反應(yīng)中的核心概念，同時感受科學(xué)家為追求真理所進行的不懈努力。

2.通過以“科學(xué)史話”為載體的教學(xué)，發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)

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)用的基礎(chǔ)自然科學(xué)。它源于生產(chǎn)和生活實踐，并隨著社會的進步而不斷發(fā)展?；瘜W(xué)學(xué)科發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了很多重要的理論，發(fā)現(xiàn)了很多重要物質(zhì)，這些都是幾代科學(xué)家秉著不懼困難、敢于創(chuàng)新、勇于追求真理的科學(xué)精神與態(tài)度，不斷進行科學(xué)實踐研究才取得的優(yōu)秀成果。在課堂教學(xué)中教師根據(jù)相關(guān)化學(xué)知識，以“科學(xué)史話”內(nèi)容為載體，結(jié)合教材中其他欄目進行適當(dāng)拓展，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的同時了解科學(xué)家們在化學(xué)研究中的奮斗事跡，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

案例2 “元素周期表”教學(xué)。元素周期表的發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了漫長的歷史過程，是多位科學(xué)家堅持不懈努力的結(jié)晶。教材“科學(xué)史話——元素周期表的發(fā)展”，比較完整地介紹了多位科學(xué)家在前人研究的基礎(chǔ)上質(zhì)疑、探索、創(chuàng)新的歷程。實施課堂教學(xué)時，可以將科學(xué)史話欄目與教材“研究與實踐”欄目相結(jié)合，教學(xué)整體過程見表1。

學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中體會否定再否定從而達到不斷完善的過程，使知識內(nèi)容與科學(xué)史話內(nèi)容緊密相連，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建新化學(xué)知識的同時感受科學(xué)家們追求真理的科學(xué)精神與態(tài)度，幫助學(xué)生發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)。

3.通過以“科學(xué)史話”為重點的教學(xué)，突顯化學(xué)學(xué)科的價值

諾貝爾化學(xué)獎獲得者西博格指出：化學(xué)是人類進步的關(guān)鍵。今天的化學(xué)，與其他學(xué)科形成交叉和相互滲透，成為自然科學(xué)領(lǐng)域中一門“中心的、實用的和創(chuàng)造性的”基礎(chǔ)學(xué)科，在資源、材料、健康、環(huán)境等領(lǐng)域，化學(xué)發(fā)揮著越來越重要的作用。在課堂教學(xué)中，教師將化學(xué)為人類造福所做出的偉大貢獻的科學(xué)史話內(nèi)容作為課堂教學(xué)的部

分重點，突出化學(xué)學(xué)科的價值與應(yīng)用，將減弱一些新聞對化學(xué)的負面理解，增強學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和自信心。

案例3 “氮及其化合物”教學(xué)。教材“科學(xué)史話”內(nèi)容為“合成氨”，合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一項重大成就。在“氮氣與氮的固定”教學(xué)時，可以圍繞科學(xué)史話設(shè)計四個問題進行重點分析，見表2。

“科學(xué)史話”中對哈伯和博施在合成氨上的介紹比較簡短，課堂教學(xué)任務(wù)完成后，可以布置調(diào)查研究任務(wù)：繼續(xù)查閱有關(guān)合成氨的科學(xué)史和最新研究進展。進一步引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)學(xué)科的研究價值與應(yīng)用，理解化學(xué)學(xué)科在自然學(xué)科領(lǐng)域中的重要地位，增強社會責(zé)任感。

4.通過以“科學(xué)史話”為題材的教學(xué)，發(fā)揮育人教學(xué)價值

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括必備品格和關(guān)鍵能力。愛國是學(xué)生的必備品格，國際理解則是學(xué)生的關(guān)鍵能力?；瘜W(xué)課堂教學(xué)不應(yīng)只是知識的學(xué)習(xí)，應(yīng)該合理利用教材素材，同時培養(yǎng)學(xué)生的必備品格和關(guān)鍵能力，發(fā)揮科學(xué)史話欄目的育人教學(xué)價值，幫助學(xué)生樹立正確的價值觀。

侯氏制堿法是在中國人民最艱苦的八年抗戰(zhàn)中取得成功的，它反映了中國科學(xué)界的聰明智慧，不屈不撓攀登世界科學(xué)高峰的進取精神和改變當(dāng)時落后工業(yè)面貌的自強不息的奮斗精神，這是育人的最佳素材。

案例4 “鈉及其化合物”中呈現(xiàn)了“科學(xué)史話——侯德榜和侯氏制堿法”，在圍繞“碳酸鈉和碳酸氫鈉”教學(xué)中，可以抓住科學(xué)史話，利用“研究與實踐——了解純堿的生產(chǎn)歷史”，進行三步曲教學(xué)，整體教學(xué)設(shè)計如圖2所示。

以“科學(xué)史話”為題材的教學(xué)過程，讓學(xué)生既學(xué)習(xí)新的化學(xué)知識，又極大增強了愛國主義和

民族精神教育。同時讓學(xué)生感受化學(xué)學(xué)科的魅力，體會化學(xué)對創(chuàng)造更多物質(zhì)和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻。

科學(xué)家是有國家的，但科學(xué)無邊界，科學(xué)的發(fā)展應(yīng)惠及全人類。教師可以利用“科學(xué)史話”作為視野的窗口，適當(dāng)拓寬國際視野，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的價值觀。

例如“碳酸鈉和碳酸氫鈉”教學(xué)中，用“三步曲”實施教學(xué)后，可以繼續(xù)利用“研究與實踐——了解純堿的生產(chǎn)歷史”布置課后調(diào)查研究任務(wù)：了解路布蘭制堿法、索爾維制堿法的原理，結(jié)合侯氏制堿法比較三種制堿法所具有的優(yōu)勢。

英國科學(xué)史家李約瑟曾提出：“中國曾長期在許多科技領(lǐng)域內(nèi)居于世界領(lǐng)先水平，但是為何近代科學(xué)沒有在中國誕生呢？”中國近代化學(xué)研究落后是有深層次原因的，應(yīng)認識到自身的不足，以謀求更好地發(fā)展道路。隨著現(xiàn)代化科學(xué)的發(fā)展，化學(xué)成果在世界范圍的傳播越來越迅速，全人類有機會共享新研究、新成果。

人教版高中化學(xué)必修新教材中“科學(xué)史話”欄目共有8個內(nèi)容，本文在根據(jù)其與知識教學(xué)的相關(guān)性，以實際課堂教學(xué)中“科學(xué)史話”欄目應(yīng)用的實例，展示了“科學(xué)史話”欄目的知識價值、學(xué)科價值、教學(xué)價值和素養(yǎng)價值。“科學(xué)史話”在高中化學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用，要依據(jù)化學(xué)知識的特點、科學(xué)史話本身內(nèi)容、教學(xué)時間、教學(xué)對象等因素進行綜合分析后再選擇合適的策略融入課堂教學(xué)中。人教版新教材還提供了其他各種豐富的素材，教師應(yīng)充分挖掘、理解和運用教材特點，將“科學(xué)史話”與其他素材有機結(jié)合融入課堂教學(xué)，更好地培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科思維，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

（收稿日期：2021-08-01）