增進(jìn)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)理解的教學(xué)設(shè)計(jì)

陳俏 耿雁冰 王心怡 姚燕娟

摘要： 以人教版九年級(jí)化學(xué)“原子的結(jié)構(gòu)”第1課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)為例，從化學(xué)史和核心素養(yǎng)培育的角度對(duì)主題內(nèi)容的科學(xué)本質(zhì)進(jìn)行分析，通過(guò)將科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為學(xué)生的探究活動(dòng)，如制作模型、引導(dǎo)學(xué)生思維外顯和過(guò)程性評(píng)價(jià)等措施，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展思維能力和微粒觀，培養(yǎng)科學(xué)精神，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)、科學(xué)探究本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的理解。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)科學(xué)本質(zhì)； 化學(xué)史； 原子的結(jié)構(gòu)； 科學(xué)探究； 制作模型

文章編號(hào)： 1005-6629（2023）04-0058-07

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域近年來(lái)非常重視科學(xué)本質(zhì)教育，多個(gè)國(guó)家和地區(qū)在教育綱領(lǐng)性文件中明確指出科學(xué)本質(zhì)教育。我國(guó)教育部頒布的《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）中，將“化學(xué)科學(xué)本質(zhì)”作為學(xué)習(xí)主題“科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容要求的第一要素，并被明確為該學(xué)習(xí)主題的大概念［1］。其涉及學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科特征、學(xué)科事業(yè)、與社會(huì)的關(guān)系、科學(xué)態(tài)度和精神等一系列學(xué)科基本問(wèn)題的認(rèn)識(shí)［2］，對(duì)增進(jìn)學(xué)生化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解提出了明確要求。

國(guó)內(nèi)較為主流的觀點(diǎn)認(rèn)為，科學(xué)本質(zhì)教育有三個(gè)維度：科學(xué)知識(shí)的本質(zhì)、科學(xué)探究的本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)的本質(zhì)［3， 4］。具體包括：科學(xué)是觀察和推理的結(jié)果，科學(xué)知識(shí)具有暫定性和發(fā)展性等；科學(xué)是不斷探究的過(guò)程，具有提出問(wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、建構(gòu)模型、證據(jù)推理、得出結(jié)論等要素；科學(xué)知識(shí)與社會(huì)、文化相互影響，科學(xué)共同體之間相互論證、合作交流等［5］。研究表明，融入化學(xué)史的科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)教育的重要方式和有效途徑［6］。下面以人教版九年級(jí)化學(xué)第三單元“原子的結(jié)構(gòu)”第1課時(shí)的設(shè)計(jì)加以闡明。

1? 教學(xué)主題內(nèi)容科學(xué)本質(zhì)的分析

1.1? 從化學(xué)史角度分析

人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)跨越了兩千多年，從古代先賢哲學(xué)思辨中的原子到現(xiàn)代薛定諤的電子云模型，主要經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期、6個(gè)模型，見(jiàn)圖1?？紤]到學(xué)生認(rèn)知水平和教材編排，初中介紹前5個(gè)模型，即古代和近代兩個(gè)時(shí)期，電子云模型是學(xué)生未來(lái)進(jìn)入高中才學(xué)習(xí)的內(nèi)容，初中只是提及。這些模型能解釋一些特定的現(xiàn)象，其局限性被科學(xué)家們不斷突破，模型隨之演變，人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)越來(lái)越逼近本質(zhì)，這是科學(xué)知識(shí)暫定性和發(fā)展性的體現(xiàn)。如行星模型能解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但被認(rèn)為與經(jīng)典電磁理論相悖，電子會(huì)坍塌，事實(shí)上原子卻很穩(wěn)定，而玻爾模型回答了這個(gè)問(wèn)題，并能解釋氫原子光譜，但不能解釋多電子的原子。模型的演變過(guò)程基于實(shí)驗(yàn)證據(jù)和邏輯推理，是去偽存真、追本溯源的過(guò)程，包含科學(xué)探究的所有要素，彰顯科學(xué)家們理性批判、求真創(chuàng)新等科學(xué)精神，是科學(xué)探究本質(zhì)和科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的體現(xiàn)。

1.2? 從核心素養(yǎng)角度分析

“原子的結(jié)構(gòu)”是學(xué)習(xí)主題“物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)”的內(nèi)容，涉及核心概念“原子”，基本概念“原子核”“核外電子”“質(zhì)子”“中子”。新課標(biāo)對(duì)該內(nèi)容的要求見(jiàn)表1。

由表1可以看出，“原子的結(jié)構(gòu)”承載的核心素養(yǎng)內(nèi)涵豐富，學(xué)生在初識(shí)分子、原子后，深入原子內(nèi)部探析其結(jié)構(gòu)，初步認(rèn)識(shí)物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)，是“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”觀念建構(gòu)的起始，為理解離子、元素及化合價(jià)奠定基礎(chǔ)，其在核心素養(yǎng)發(fā)展上的定位及與科學(xué)本質(zhì)的關(guān)系如圖2所示。其中，科學(xué)思維和科學(xué)探究作為幫助學(xué)生開(kāi)啟原子“黑箱”的兩把鑰匙，是本節(jié)課素養(yǎng)培育的重點(diǎn)。學(xué)生沿著科學(xué)家探索原子的足跡，通過(guò)科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展科學(xué)思維能力和微粒觀，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。比較化學(xué)科學(xué)本質(zhì)和化學(xué)核心素養(yǎng)，兩者內(nèi)涵相似，育人目標(biāo)一致，增進(jìn)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的教學(xué)可以通過(guò)核心素養(yǎng)的落實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，學(xué)生四個(gè)維度核心素養(yǎng)的發(fā)展將合力增進(jìn)對(duì)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解。

2? 教學(xué)目標(biāo)

（1） 能從微觀視角初步建立物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，能說(shuō)出原子的構(gòu)成及原子內(nèi)各微粒電性和數(shù)目間的關(guān)系，能舉例描述原子核外電子的排布，建立認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的定性和定量視角，發(fā)展微粒觀。

（2） 通過(guò)對(duì)不同階段原子模型的比較，知道人類(lèi)對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的，增進(jìn)對(duì)科學(xué)知識(shí)本質(zhì)的理解；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)或教具演示結(jié)果的分析以及動(dòng)手制作模型，明確科學(xué)探究的要素、學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，發(fā)展類(lèi)比、證據(jù)推理、模型認(rèn)知和批判質(zhì)疑能力，增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究本質(zhì)的理解。

（3） 通過(guò)化學(xué)史料的學(xué)習(xí)，體會(huì)科學(xué)家探索微觀世界的智慧以及科學(xué)共同體之間相互論證、合作交流的重要性，學(xué)習(xí)科學(xué)家們理性批判、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，增進(jìn)對(duì)科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的理解。

3? 教學(xué)流程

教學(xué)設(shè)計(jì)了任務(wù)線、化學(xué)史線、問(wèn)題線、探究線，見(jiàn)圖3。以化學(xué)史引出問(wèn)題及探究活動(dòng)，學(xué)生在教師引導(dǎo)下自主獲得科學(xué)知識(shí)、學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法、訓(xùn)練科學(xué)思維，其中探索近代原子模型的發(fā)展是最能增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)事業(yè)本質(zhì)理解的部分，成為本節(jié)課的學(xué)習(xí)重點(diǎn)。

4? 教學(xué)實(shí)錄

［材料準(zhǔn)備］每小組：彩色橡皮泥1桶、一次性紙杯5個(gè)（可剪出電子運(yùn)動(dòng)軌道）、剪刀1把、細(xì)鐵絲適量。

［師］今天我們將沿著歷史上科學(xué)家的足跡，深入原子內(nèi)部，去打開(kāi)原子的“黑箱”。

任務(wù)一：評(píng)價(jià)古代原子觀點(diǎn)

［史料1］古希臘學(xué)者德謨克里特認(rèn)為萬(wàn)物的本源是原子和虛空，原子在希臘文中是不可分的意思。古代中國(guó)墨子認(rèn)為“端”是空間中不可再分割的最小單位。

［問(wèn)題1］為什么說(shuō)德謨克里特和墨子的觀點(diǎn)停留在哲學(xué)層面的思辨而非科學(xué)研究？

［生］結(jié)論是通過(guò)猜想得出的，未經(jīng)過(guò)科學(xué)論證。

任務(wù)二：探索近代原子模型發(fā)展

［史料2］19世紀(jì)初，道爾頓通過(guò)對(duì)水等物質(zhì)的研究，證實(shí)了每種化合物都有固定的組成（定組成定律），基于對(duì)常見(jiàn)原子相對(duì)大小和質(zhì)量的測(cè)定等研究，提出原子學(xué)說(shuō)，認(rèn)為物質(zhì)是由不可分割的原子構(gòu)成，并測(cè)定了相同元素組成的不同物質(zhì)中各元素的質(zhì)量比，得到倍比定律［8］，見(jiàn)表2。

［師］原子論當(dāng)時(shí)能很好地解釋定組成定律和倍比定律等，以表2兩種碳氧化物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為例，試用你所學(xué)過(guò)的分子原子知識(shí)加以解釋。

［生］道爾頓認(rèn)為物質(zhì)是由原子構(gòu)成，碳由碳原子構(gòu)成，質(zhì)量相等說(shuō)明碳原子個(gè)數(shù)相等，而一個(gè)一氧化碳分子里有一個(gè)碳原子和一個(gè)氧原子，但一個(gè)二氧化碳分子中有兩個(gè)氧原子，結(jié)合的氧原子個(gè)數(shù)比為1∶2，所以質(zhì)量比為1∶2。

［師］對(duì)！不過(guò)當(dāng)時(shí)還沒(méi)有提出分子概念，分子被道爾頓稱(chēng)為復(fù)雜原子。請(qǐng)以小組為單位，利用所給材料制作道爾頓原子模型，見(jiàn)圖4。

［問(wèn)題2］道爾頓被稱(chēng)為近代化學(xué)之父，原子論提出的重要意義在哪？

［生］道爾頓原子論有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，使化學(xué)成為一門(mén)科學(xué)。

［史料3］介紹1897年湯姆生的陰極射線實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖5。播放實(shí)驗(yàn)視頻。

［實(shí)驗(yàn)結(jié)果］金屬板D1、 D2之間不加電場(chǎng)時(shí)，射線不偏轉(zhuǎn)，射在屏P1處；加電場(chǎng)時(shí)，射線偏轉(zhuǎn)，射在屏P2處；推測(cè)出該粒子質(zhì)量約為最輕的氫原子質(zhì)量的1/1836。

［問(wèn)題3］湯姆生發(fā)現(xiàn)陰極射線有何特征？對(duì)原子有何新的認(rèn)識(shí)？

［生］陰極射線是帶負(fù)電的粒子流，質(zhì)量很小，所以原子可以再分。

［師］帶負(fù)電的粒子被稱(chēng)為電子。請(qǐng)制作湯姆生心中的原子模型，見(jiàn)圖6。

［師］大家制作的模型是在原子表面粘了些電子，想象一下沒(méi)粘到電子的地方以及原子內(nèi)部應(yīng)該如何？

［學(xué)生評(píng)價(jià)匯總］沒(méi)粘到電子部分應(yīng)該想象成有正電荷均勻分布，因?yàn)殡娮訋ж?fù)電、原子不顯電性。在原子內(nèi)部，也應(yīng)該與模型表面一樣均勻分布著電子和正電荷。

［師］分析得對(duì)！當(dāng)時(shí)該模型被稱(chēng)為棗糕模型或葡萄干布丁模型或西瓜模型。

［史料4］20世紀(jì)初，盧瑟福用帶正電的α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)。

［教具演示α粒子轟擊金箔］以直徑40cm的白色大泡沫球模擬金原子，用激光模擬α粒子，光纖模擬α粒子運(yùn)動(dòng)路徑。在球一側(cè)用激光筆照射，學(xué)生在另一側(cè)觀察激光，比較激光進(jìn)出位置的區(qū)別并描述現(xiàn)象。

［生］大部分α粒子直線通過(guò)，少數(shù)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)原路返回。

［問(wèn)題4］能用湯姆生的棗糕模型解釋這種現(xiàn)象嗎？

［生］棗糕模型電荷和質(zhì)量均勻分布，α粒子轟擊時(shí)應(yīng)大部分被彈回，不能解釋。

［師］看來(lái)?xiàng)椄饽Ｐ陀芯窒扌裕?qǐng)依據(jù)證據(jù)進(jìn)行推理。學(xué)生觀點(diǎn)見(jiàn)表3。

［師］打開(kāi)教具球體觀察，見(jiàn)圖7。原子中心的兵乓球模擬的就是原子中帶正電荷的微粒。

［師］α粒子碰到的微粒被稱(chēng)為原子核，密度大體積小，把原子比作體育場(chǎng)，原子核相當(dāng)于體育場(chǎng)正中的一只小螞蟻。聯(lián)想到行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，對(duì)比太陽(yáng)與行星以及原子核與電子，盧瑟福認(rèn)為原子內(nèi)部應(yīng)存在與“大宇宙”類(lèi)似的“小宇宙”，遂提出行星模型，這種依據(jù)兩種事物某些方面的相似性而推出其他屬性相似的方法叫做“類(lèi)比”。

［史料5］盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子并預(yù)測(cè)原子核內(nèi)存在中性粒子;查德威克基于波特等人的研究將發(fā)現(xiàn)的中性粒子命名為中子（具體內(nèi)容略）。

［問(wèn)題5］學(xué)生依據(jù)史料回答問(wèn)題并深入探究盧瑟福模型，制作模型，分析評(píng)價(jià)，見(jiàn)表4。

［師］行星模型能很好地解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但被認(rèn)為與經(jīng)典電磁理論相悖，電子會(huì)坍塌，但事實(shí)上原子卻很穩(wěn)定，科學(xué)家繼續(xù)探索。

［史料6］玻爾提出核外電子是在某些特定軌道上運(yùn)動(dòng)的，進(jìn)而提出玻爾原子模型。

［師］簡(jiǎn)介核外電子的分層排布。仍以鋰原子為例，制作玻爾原子模型，見(jiàn)圖8左。

［評(píng)價(jià)］圖8左中電子實(shí)際是在兩個(gè)半徑不同的球面上運(yùn)動(dòng)，在表示原子結(jié)構(gòu)時(shí)，可簡(jiǎn)化為圖8右的原子結(jié)構(gòu)示意圖。

［師］說(shuō)明簡(jiǎn)化的原子結(jié)構(gòu)示意圖中每部分的意義。

［生］圈表示原子核，圈內(nèi)數(shù)字表示核電荷數(shù)，弧線表示電子層，弧線上數(shù)字表示電子層上的電子數(shù)。

任務(wù)三：展望及總結(jié)提升

［史料7］科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的腳步一直沒(méi)有停下，后來(lái)薛定諤基于量子力學(xué)，用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)電子在核外空間分布方式進(jìn)行了形象描繪，提出了電子云模型，高中會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，未來(lái)也許還會(huì)出現(xiàn)新的原子模型。

［師］這節(jié)課我們沿著科學(xué)家的腳步，對(duì)原子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索，總結(jié)科學(xué)探究的思路并談?wù)勀銓?duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究以及科學(xué)家工作的認(rèn)識(shí)。

［師生］共同構(gòu)建原子模型演變過(guò)程中科學(xué)探究的思路，見(jiàn)圖9。

［學(xué)生觀點(diǎn)匯總］科學(xué)知識(shí)是不斷發(fā)展的，在發(fā)現(xiàn)之初認(rèn)為是真理，一段時(shí)間后可能就不是了。化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，這節(jié)課我們學(xué)到了一些科學(xué)探究的方法，如大小宇宙的類(lèi)比、依據(jù)實(shí)驗(yàn)尋找證據(jù)進(jìn)行推理得出結(jié)論、用制作模型的方法表示看不見(jiàn)的原子?？茖W(xué)家們具有的批判精神和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，值得我們學(xué)習(xí)。

5? 教學(xué)反思

5.1? 通過(guò)科學(xué)探究的“轉(zhuǎn)化”增進(jìn)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解

“科學(xué)的本質(zhì)不在于已經(jīng)認(rèn)識(shí)的真理而在于探索真理”［9］，探索真理即科學(xué)探究，而探究的核心在于思維。學(xué)生的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)不同于科學(xué)家的探究活動(dòng)，兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別，教師在選擇化學(xué)史時(shí)應(yīng)注意將科學(xué)家的探究活動(dòng)進(jìn)行“轉(zhuǎn)化”，而非直接呈現(xiàn)。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平整合化學(xué)史內(nèi)容，在科學(xué)知識(shí)生成的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)學(xué)生的探究活動(dòng)或問(wèn)題鏈，啟發(fā)學(xué)生的高階思維，讓學(xué)生清晰了解知識(shí)產(chǎn)生的來(lái)龍去脈，沉浸式地學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法、思維方式，才能有效增進(jìn)對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。本設(shè)計(jì)中人類(lèi)探索原子結(jié)構(gòu)的化學(xué)史內(nèi)容繁多且深?yuàn)W，通過(guò)簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程、自制教具、精選圖片視頻等途徑對(duì)化學(xué)史進(jìn)行“預(yù)處理”，再通過(guò)問(wèn)題設(shè)計(jì)、引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)證據(jù)進(jìn)行推理、動(dòng)手制作模型、評(píng)價(jià)交流等方式，將科學(xué)家們對(duì)原子結(jié)構(gòu)的探究歷程“轉(zhuǎn)化”為適合初中學(xué)生的探究活動(dòng)，充分發(fā)揮化學(xué)史在增進(jìn)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)理解上的功能。

5.2? 通過(guò)將學(xué)生思維外顯及評(píng)價(jià)增進(jìn)化學(xué)科學(xué)本質(zhì)的理解

化學(xué)科學(xué)本質(zhì)并不是具體的化學(xué)知識(shí)，而是內(nèi)隱在化學(xué)知識(shí)中，屬于大概念或者觀念。素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)注重探究教學(xué)和科學(xué)思維培養(yǎng)，思維的外顯及評(píng)價(jià)是增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)理解的有效策略。本節(jié)課增進(jìn)科學(xué)本質(zhì)理解的思維外顯方法有：（1）呈現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)問(wèn)題。如古代先賢的原子觀點(diǎn)為什么是哲學(xué)層面的思辨而非科學(xué)研究？為什么棗糕模型不能解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)？讓學(xué)生明白科學(xué)的本質(zhì)在于探究（實(shí)驗(yàn)），證據(jù)推理是科學(xué)探究的一種方法；（2）動(dòng)手制作原子模型。制作是將思維可視化的過(guò)程，能促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)推理，讓學(xué)生自己“創(chuàng)造”科學(xué)知識(shí)，并在修正中不斷發(fā)展；（3）提煉原子模型演變中科學(xué)探究思路，讓學(xué)生明確科學(xué)探究的要素及路徑。通過(guò)思維外顯，充分展現(xiàn)學(xué)生“從哪里想”和“怎么想”，為診斷學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解提供證據(jù)，有效開(kāi)展過(guò)程性評(píng)價(jià)，及時(shí)調(diào)控教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、評(píng)”一致性。

5.3? 關(guān)注不同學(xué)段科學(xué)本質(zhì)教育的“縱向進(jìn)階”

新課標(biāo)明確了不同學(xué)段科學(xué)知識(shí)的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，反映了不同學(xué)段核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)，科學(xué)本質(zhì)也存在相應(yīng)的“縱向進(jìn)階”教育。如對(duì)原子的認(rèn)識(shí)，初中主要為原子的構(gòu)成及原子內(nèi)各微粒間的關(guān)系；高中必修階段要認(rèn)識(shí)“位、構(gòu)、性”關(guān)系、核素、核外電子排布，建構(gòu)元素周期律；選擇性必修階段認(rèn)識(shí)電子云模型、核外電子能級(jí)高低順序和構(gòu)造原理等。在任何學(xué)段都應(yīng)避免將知識(shí)“講死”或隨意“拔高”，既要遵循知識(shí)暫定性與發(fā)展性原則，又要遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，如本節(jié)課電子云模型雖提及但不詳解即基于此考慮。

5.4? 以跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)教育的“橫向整合”

化學(xué)與其他科學(xué)之間、STSE（科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境教育）之間關(guān)聯(lián)密切，科學(xué)教育呼喚跨學(xué)科實(shí)踐，在跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行科學(xué)本質(zhì)的教育即“橫向整合”［10， 11］。新課標(biāo)注重跨學(xué)科實(shí)踐，不僅將“化學(xué)與社會(huì)/跨學(xué)科實(shí)踐”作為學(xué)習(xí)主題，還列出10個(gè)跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)供選擇，其中“制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程”即與本課題相關(guān)聯(lián)。本設(shè)計(jì)通過(guò)“做中學(xué)”，將科學(xué)、技術(shù)與藝術(shù)在課堂中融合，且制作材料源自生活中的常見(jiàn)物質(zhì)，易于實(shí)施，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)“做中學(xué)”，展示科學(xué)家們探索原子的歷程，將抽象的概念形象化、具體化、可視化和動(dòng)態(tài)化，學(xué)生在深化概念理解的同時(shí)也增進(jìn)了對(duì)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究和科學(xué)事業(yè)本質(zhì)的理解。當(dāng)然，教學(xué)中還可以嘗試將信息技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，如讓學(xué)生制作人類(lèi)探索原子化學(xué)史的動(dòng)畫(huà)或3D打印模型等，以擴(kuò)大“橫向整合”的范圍。

總之，教師對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解是科學(xué)本質(zhì)教育的前提，教師應(yīng)深入學(xué)習(xí)科學(xué)本質(zhì)內(nèi)容，領(lǐng)會(huì)新課標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)教育從理解認(rèn)知層面向教學(xué)實(shí)踐層面的轉(zhuǎn)化。

參考文獻(xiàn)：

［1］［7］中華人民共和國(guó)教育部制定. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］. 北京： 北京師范大學(xué)出版社， 2022.

［2］房喻， 王磊. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀［M］. 北京： 高等教育出版社， 2022： 78.

［3］劉健智. 論中學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的內(nèi)涵［J］. 物理教學(xué)探討， 2006， （5）： １～３.

［4］田春鳳， 郭玉英. 高中物理教學(xué)中科學(xué)本質(zhì)教育的現(xiàn)狀與建議——基于對(duì)一線教師的調(diào)查研究［J］. 課程·教材·教法， 2010， 30（3）： 45～49.

［5］廖東軍， 任鳳竹. 體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)的HPS教學(xué)——以“原子的核式結(jié)構(gòu)模型”教學(xué)為例［J］. 物理教師， 2022， 43（3）： 26～30.

［6］王培. 運(yùn)用化學(xué)史開(kāi)展探究教學(xué)發(fā)展學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀的行動(dòng)研究［D］. 蘭州： 西北師范大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2021： 5～19.

［8］丁緒賢. 化學(xué)史通考［M］. 北京： 中國(guó)大百科全書(shū)出版社， 2011： 160～189.

［9］夏禹龍等. 科學(xué)學(xué)基礎(chǔ)［M］. 北京： 科學(xué)出版社， 1983： 45.

［10］郭玉英， 姚建欣， 彭征. 美國(guó)《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》述評(píng)［J］. 課程·教材·教法， 2013， （8）： 118～127.

［11］康琪. 將科學(xué)本質(zhì)教育落實(shí)到科學(xué)課堂實(shí)踐中——基于美國(guó)新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)本質(zhì)的啟示［J］. 當(dāng)代教育科學(xué)， 2016， （24）： 52～55， 60.