促進“文化性理解”的“不飽和烴”單元教學

王茂力

摘要： 關注知識教育向文化教育的轉向，分析文化性理解的內涵，認為形成文化性理解有利于建構更廣闊、更完善的認知結構，是形成學科核心素養(yǎng)的有效途徑。結合“不飽和烴”單元教學的案例和反思，提出四種促進文化性理解的課堂活動設計策略：能動參與知識發(fā)生、深度關聯(lián)生活引發(fā)頓悟和思考、充分運用化學史、實踐綠色化學思想。

關鍵詞： 文化性理解； 不飽和烴； 單元教學

文章編號： 1005-6629（2023）02-0037-06? ??中圖分類號： G633.8? ??文獻標識碼： B

1? 問題的提出

一次隨堂聽課活動后，一位任教人文學科的同事饒有興趣地聊起他聽一節(jié)化學課的心態(tài)變化：坐進化學課堂，當年陰影即現(xiàn)，“學的東西多是有毒的，要不就會爆炸，為了應付考試，背的東西太多，方程式最煩人”。這時，上課教師拿出一個崇明本地產的未成熟的黃色奶油柿子和一個扎緊的食品塑料袋，從袋中取出一只香蕉和一個紅得可愛的柿子，然后問大家，這兩個柿子是同時從樹上摘的，為何袋里的柿子紅得快？教師把塑料袋一抖，接著說：“加速柿子成熟的物質就是制造這個食品塑料袋的原料！改變生產條件，這種物質還可生成制造防彈衣的材料喔！”同事從這“課堂引入”開始就被吸引，認認真真參與了一節(jié)課，這位“最煩方程式”者竟把乙烯聚合的方程式也記下來，并旁批：沒有它，生活將很不同！

這樣的課何以有如此魅力？它展示的不僅是物質領域知識，不是絕對物質化的狹義科學教學，而是充分挖掘了化學知識背后的人本價值，充滿了“文化性”，因此能引起學習者的心理共鳴。筆者認為，充分挖掘知識背后的文化性設計為課堂活動，讓學生深度參與而發(fā)展其文化性理解，是學科知識向學科素養(yǎng)轉化的有效途徑。

2? 文化性理解的內涵

本文“文化性理解”的主要對象是指“化學學科理解”，該詞首現(xiàn)于2017版課程標準，意為“對化學學科知識及其思維方式和方法的一種本原性、結構化的認識”［1］。劉英琦撰文將文化性理解作為化學學科理解中的最高層次。認為其核心是“人化”，主張教學要超越知識的“工具理性”觀念和“符號表征”，要從知識教育向文化教育轉向［2］。

“文化性”包含兩個維度的指向：一是從廣義的文化角度去理解，即不能局限于部分學科知識本身，應把人作為知識發(fā)生的起點和關注的終極，由知識關聯(lián)到廣義的人的文化形成更廣闊、更完善的認知結構，包括科學文化（如循證求真、造福人類、理性創(chuàng)新、批判思維、寬容精神等）和人文文化（內涵極其豐富，多和人的生活、德性與精神世界相關）；二是將學習主體生成“化學學科理解”本身作為文化生成與發(fā)展的過程，而文化發(fā)生和發(fā)展的基本機制是能動性的實踐［3］。這就啟示我們進一步理解化學教學中挖掘知識背后的文化元素和設計具有文化承載力的學習活動的必要性。

需要指出的是，“文化性理解”并不是標新立異的一個新概念，而是隸屬于核心素養(yǎng)形成與發(fā)展這個系統(tǒng)工程中的一個有機組成。素養(yǎng)與知識有本質的不同，素養(yǎng)的形成不能靠教師單向傳遞，學生素養(yǎng)發(fā)展的基本機制是“能動參與文化性活動”，必須在有文化介入的活動中，使公共知識［4］轉為學生內化的知識，只有間接經驗與直接經驗之間出現(xiàn)互動與融合，形成文化性理解才會與素養(yǎng)發(fā)生關聯(lián)。

3? 促進“文化性理解”的單元教學實踐——以“不飽和烴”為例

3.1? 單元規(guī)劃、主題選擇

本文“不飽和烴”教學單元源自上科版高中化學新教材（2021年出版）必修第二冊第七章“常見的有機化合物”第2節(jié)“不飽和烴”，結合學情及教學需要而規(guī)劃。所含學科知識有合理的歸納演繹邏輯結構，同時蘊含了豐富的文化性理解素材（見表1）。

3.2? 促進文化性理解相關活動模式及典例分析

3.2.1? 能動參與知識發(fā)生，促進文化性理解

分主題1? 石油化工和煤化工

本分主題的學科知識主要為石油的成分、石油的分餾、煤的綜合利用等，如僅停留在文本知識表面，想引起學生自覺關注都很勉強。若從文化性的視域逆向設計，挖掘文本知識背后的邏輯、觀念、情感與價值，并基于問題解決設計活動，學生主動參與其中會使理解的層次更完整，更富有與人親切融合的文化性。下文以“分餾塔的‘誕生’”為例。

教師：（介紹石油的基本成分，與生活域熟悉之物關聯(lián)，如：C3～C4的烷烴可做液化石油氣，C5～C12的烷烴可做汽油，C17～C21的烷烴為凡士林，可以作為口紅的基材……）

為何從石油發(fā)現(xiàn)到大規(guī)模應用相隔那么多年？為何不直接使用石油呢？

學生：以前只將石油看成是一個整體，不知道里面有豐富的化學成分。分離后能各顯神通，全部混在一起則無法利用了。

教師：討論如何將石油中的成分分離，說出原理、方法和主要儀器。

學生1：石油中成分互溶，分離互溶的物質可以用蒸餾的方法。需用蒸餾燒瓶、冷凝管等。

教師：大家對此有什么想法嗎？

學生2：石油中寶貝多多，成分復雜，各自對應的沸點也多，用蒸餾燒瓶效率太低。

學生1：加熱裝置可調控溫度，需要什么物質就根據(jù)其沸點調整需要的溫度好了。

學生3：哪怕溫度可以控制，但是蒸餾燒瓶只有一個產品出口，一次只能收集到一個溫度（沸點）對應的物質，太慢了。

學生1：那就一次收集一種，慢點就慢點，有啥？

（其余學生哄笑，認為工業(yè)中不考慮效率是不切實際的）

教師：同學1提出的蒸餾燒瓶，雖然效率低，但是畢竟能起到分離的作用，同學3的質疑亦有道理。大家試從這兩位同學的發(fā)言中，結合有利于生產之處，分組討論一下，設計一個更高效的辦法。

學生4：蒸餾燒瓶的一個出口太少，我們決定多加幾個“嘴巴”。

教師：具體說說看，加在哪里，依據(jù)是什么。

學生4：在蒸餾燒瓶的頸上，從下到上多制作幾個出口。依據(jù)是蒸餾時，蒸餾燒瓶從下到上，溫度是不一樣的，這樣沿豎直方向多加幾個出口，就可以同時對應多個蒸氣冷凝的溫度（沸點），不就可以同時出來多個東西了？（其余同學靜默片刻后，鼓掌贊賞這種改良）

教師：這個改良創(chuàng)新是將“數(shù)個蒸餾裝置合一”，非常高效。目前的石油工業(yè)，分離石油成分的工藝的確采用了這種思路。多步蒸餾即稱為“分餾”，只是不會用這么簡單微型的設備而已，而是將其放大稱為分餾塔（展示圖片介紹分餾塔）。

（學生頗感自豪）

學生通過分享石油古代發(fā)現(xiàn)史，并思考為何直到今天才大加利用，對化學發(fā)展與人類生活的關系有了更深的認識。講解石油成分時，課件中不僅出現(xiàn)了“液化石油氣”“汽油”“凡士林”等字樣，還緊隨其后附上了“水煮肉片”“××跑車”“××口紅”等精美圖片，并非為了追求花哨，而是利用美學等文化性元素，設法將學科知識與現(xiàn)代文化生活、精神世界相關聯(lián)。

基于文化的產生源于實踐，教師創(chuàng)設了讓學生主動參與設計（雖然是虛擬）分餾裝置的活動：批判評價蒸餾燒瓶的優(yōu)缺點，然后改良儀器以達到高能效的綠色化目的，最后展示出的“分餾塔”就不是一個孤立的、被告知的知識點，而是烙上了學生的實踐印記，并具有一定的文化性理解層次。

3.2.2? 深度關聯(lián)生活，引發(fā)頓悟和思考，促進文化性理解

分主題2? 乙烯

以“乙烯的還原性和加成”為例，

通常學習乙烯的還原性時，一般以乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色為例，然后給出一個局限于學科知識中的應用：鑒別乙烷和乙烯，意圖對此知識予以強化。實踐中卻發(fā)現(xiàn)，學生很難由此而對乙烯的還原性產生較深印象。原因是上述的知識和應用只停留在狹義學科知識域的弱聯(lián)系層次，沒有和人的心理發(fā)生作用，缺乏文化性理解產生的機會。

筆者在講解乙烯的還原性之后，用圖片展示了與番茄紅素相關的保健產品開發(fā)熱賣情況，接著提供一則材料（如圖1），

番茄紅素被稱之為“植物黃金”，具有很強的抗氧化功能，常用作抗氧化保健食品的原料。成熟的紅色植物果實中含量較高，尤以番茄、胡蘿卜、西瓜、木瓜及番石榴等中更為豐富。

教師：上述的水果或蔬菜皆是公認的健康果蔬，具有“抗氧化防衰老”功能，而番茄紅素的存在則是背后的真正原因。試用已有的化學知識解釋番茄紅素為何有此本領？

（學生茫然）

教師：還需要什么信息？

學生：需要知道番茄紅素的分子結構。

教師：提供資料如圖2。

學生：（觀察片刻后豁然開朗，自信地發(fā)言）剛才學習的乙烯有還原性，是碳碳雙鍵這種結構決定的，而番茄紅素分子中含多個碳碳雙鍵，理應具有較強的還原性，可以和氧化劑作用，所以能抗氧化……

教師將“健康果蔬”這一常識的原因溯源作為活動情境，讓學生進行學科深度解讀，通過“碳碳雙鍵”這一結構共性，將乙烯還原性和學生生活世界的距離拉近并與生命健康相關聯(lián)，學生思維中勢必會主動調用“結構決定性質，性質決定用途”的化學學科特有文化，對乙烯（碳碳雙鍵）還原性的理解已然具有了“文化性”。

再如乙烯和氫氣的加成，在課堂上通常作為乙烯加成的方程式練習素材而已，然而該知識點背后蘊含著和環(huán)境、生命、健康相關聯(lián)以及體現(xiàn)現(xiàn)代科學文化的人本價值。重油裂化所得裂化汽油，含有較多烯烴，燃燒時產生的黑煙會污染環(huán)境，而“乙烯可與氫氣加成”這一知識，則可得出解此難題之良方——對裂化汽油加氫處理得到加氫汽油［5］。課后教師提供與氫化植物油相關的閱讀材料，讓學生體會現(xiàn)代化學的兩面性，以及在人本思想影響下，化學知識正用于對人類福祉的貢獻。

3.2.3? 充分利用化學史，促進文化性理解

分主題3? 乙炔和苯

基于進階學習，此版新教材（必修第二冊）中關于乙炔和苯的學科知識所用筆墨很少，僅作為不飽和烴種類的補充。筆者亦贊同在必修階段沒有必要苛求學科知識結構的完整性。因此在設計中沒有聚焦于乙炔和苯的化學性質與實驗，而是挖掘乙炔、聚乙炔和苯的相關化學發(fā)現(xiàn)史、利用史、社會價值及其中的科學哲學文化。課前，小組根據(jù)教師提示的信息收集相關資料，在課堂中分享與討論（見表2）。

本案例是筆者進行文化性理解相關實踐的一個比較大膽的嘗試。整個活動的直接關注點并不是學科知識，而是充分利用化學史，挖掘知識背后的活生生的人，他們研究過程中的靈感、發(fā)現(xiàn)、頓悟、挫折、隱忍、合作、堅持以及他們的發(fā)現(xiàn)對人類劃時代的影響，在對導電性塑料的較完整的敘事中，把相關化學知識作為敘事不可或缺的部分穿插其中。

課后對學生的訪談中，得到了較一致的反饋：上這樣的課更像體驗一個有情節(jié)、有意義的化學故事，更能啟發(fā)人，孤立的化學知識變得有了感情色彩，更“人化”。

3.2.4? 實踐綠色化學思想，促進文化性理解

分主題4? 一種高分子材料——塑料

塑料在生活中能起正、反兩面作用，利用學科知識，進行綠色化人本思想實踐，是促進學生文化性理解的優(yōu)質素材。下文以“乙烯的聚合”為例。

乙烯的聚合在課堂中采取游戲的方式將微觀過程宏觀展現(xiàn)：全班同學每個人以乙烯分子自居（學習乙烯時，教師作過將肚子和緊扣的雙手當作乙烯碳碳雙鍵的比喻），教師發(fā)出“開始斷鍵”口令時，每人雙手松開，達到“反應過渡狀態(tài)”，再下口令“成鍵”，學生和相近的同學拉手相連，十秒后，教師下口令“停止反應，保持不動”。然后請“鏈端”的同學開始報數(shù)，得到的結果是，每條鏈上的人數(shù)并不相同，而且發(fā)現(xiàn)處于鏈端同學的未拉手的手也沒有閑著，要么握著筆，要么拿著書……

這個游戲過程不僅充滿了人文樂趣，還促使學生對“聚合物是混合物”有了具象的理解以及對“聚合物的鏈端又如何”的必然追問產生合理的猜想。

教師：剛才從微觀模型和宏觀演繹（游戲）知道了聚乙烯、聚丙烯這類高分子材料，大家能不能說出一些聚乙烯、聚丙烯產品？

學生：（照著書念）農用薄膜、食品袋……

教師：生活中做個有心人，其實最近防疫中的諸多用品多由它們制造（課件中展現(xiàn)對應場景的圖片），比如防護衣是以聚乙烯為原料制作，口罩比以前的棉紗口罩輕薄很多，防護效果也更好，中間關鍵一層就是由“聚丙烯”制作，采樣用的咽拭子可不是“棉簽”，其頭部也是聚乙烯制作的。

學生：被捅了這么多次，一直以為是棉花！

教師：棉花纖維對蛋白質的吸附力較強，采樣所獲不易脫落到溶劑中，而合成材料聚乙烯做成的“細毛刷”效果卻很好，所以并非任何產品都是天然的好，合成材料有其大施拳腳之處。采用不同的生產條件得出的聚乙烯、聚丙烯產品性能差異很大，薄如蟬翼的保鮮膜和堅不可摧的防彈衣皆可由聚乙烯制備，口罩中間層和塑料保鮮盒則由聚丙烯而制。

學生：（交頭接耳，迫不及待地相互交流）

教師：這類塑料被大量合理使用，對人類生活起到了很好的正面作用，然而對環(huán)境的影響亦不可忽視，最終也影響到了人類自身。大家通過課前的資料查詢學習，知道有什么影響嗎？

學生：白色污染。

教師：能否說一下自己對“白色污染”的理解。

學生：就是像聚乙烯、聚丙烯這種塑料，它們很穩(wěn)定，不容易在短時間內自己分解掉，如果大量丟棄在自然界，會影響環(huán)境，比如會引起海洋生物誤食，最終通過食物鏈影響人類。

教師：能不能從微觀角度來解釋一下這類塑料的穩(wěn)定性。

學生：比如聚乙烯以碳碳單鍵連接，從烷烴的學習中就知道，碳碳單鍵是較穩(wěn)定的鍵，不容易斷裂，所以這類塑料很穩(wěn)定。

教師：課后大家也可從鍵能大小的角度，去找找證據(jù)。目前科學家已經證實，這類塑料很難在短時間內進行分子層面的自分解，卻可形成直徑為數(shù)毫米到數(shù)微米的“微塑料”，進入生物圈，以至于目前已發(fā)現(xiàn)在人體血液中存在“微塑料”，引起了醫(yī)學界的關注和擔憂。那么如何應對白色污染，大家交流分享一下。

學生：少用塑料制品，“限塑令”就是一個有效舉措。

學生：可以從源頭上生產對環(huán)境友好的比較容易降解的塑料。

學生：分類回收垃圾，把回收塑料再利用。

學生：我們查到可以把回收塑料用于發(fā)電，加工成固體燃料。

教師：分析一下汽油等燃料油和聚乙烯的結構，有什么想法嗎？

學生：感覺將聚乙烯的碳鏈剪短，結構就類似汽油了。就像重油裂化生產汽油的情形。

教師：觀察敏銳，活學活用！這個工藝可以變廢為寶，一旦大規(guī)模應用，將對人類環(huán)境貢獻極大！但是目前大規(guī)模應用的卻很少，為什么呢？

學生：加熱分解塑料本身就需要很多燃料，這樣就不劃算了。

教師：那大家認為該工藝研究的方向如何？

學生：開發(fā)溫和條件下就能起作用的催化劑。

一方面，在探索物質的應用時要注意對學生的興趣和認知產生積極影響，舉的例子如能對“常見之物”賦以新的視角與內涵，就能產生一種令人愉悅的頓悟感。另一方面，物質的開發(fā)與應用是基于“為人謀?！钡目茖W文化本質，而在生產、使用物質時，是否會對社會、環(huán)境產生不良的后效應，化學又是如何基于綠色人本角度應對這些負面影響的……這種“探索物質結構、研究物質性質、開發(fā)生產應用、維護環(huán)境可持續(xù)”的物質學習認知模型必然與人、社會、環(huán)境相關聯(lián)，有利于學生從綠色化的人本思想視角生成“文化性理解”。

4? 相關思考

從上述案例中可以看到，文化性活動的開展與化學學科核心素養(yǎng)的生成本質上是一致的：把書本知識（公共知識）與學生認知范圍內的社會問題、人類和民族的文化進程、學生的經驗世界和成長充分溝通，認識化學學科的思維方式和知識價值?？梢?，促進文化性理解是形成學科核心素養(yǎng)的有效途徑。

當教學預設目標包含促進文化性理解時，教師的視域就會更廣闊：或從學科知識回溯至創(chuàng)造該學科知識的人、當時的文化背景、創(chuàng)造根源以及過程中顯現(xiàn)出的人性，或延伸至具體應用的廣闊空間。這當然對教師自身的文化素養(yǎng)提出了更高的要求。進行該單元教學設計時，一些本以為很局限、孤立的學科知識，通過交流或查閱后，方知其背后大有乾坤，可見教師需擁有開放的思想，不斷去閱讀、體驗，進行終身學習。

參考文獻：

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