基于化學史發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的教學研究

左玉 祁大焱 李艷茹 楊元貝

【摘 要】在化學教學中融合化學史內(nèi)容是發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)的有效方法，可以幫助學生了解知識的前因后果，還能培養(yǎng)學生縝密的科學思維和求真務(wù)實的科學態(tài)度。文章在教學主題選擇、教學目標預(yù)設(shè)、教學內(nèi)容確定、教學模式實踐、教學過程實施、教學效果評價中融入“氯及其化合物”的教學設(shè)計，以期為基于化學史開展“素養(yǎng)為本”的教學提供參考。

【關(guān)鍵詞】化學史 學科核心素養(yǎng) 教學設(shè)計

【中圖分類號】G633.8? ? 【文獻標識碼】A? 【文章編號】1002-3275（2023）10-56-03

化學學科核心素養(yǎng)是學生通過化學課程的學習，逐步形成的適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會需要的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。學科核心素養(yǎng)的實現(xiàn)必須以知識教學為載體，課堂教學是發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的主陣地?；瘜W學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是化學教學的重中之重，應(yīng)該貫穿于化學教學的全過程，可以基于化學史全面發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。如何在化學教學中有效運用化學史，圍繞化學史進行教學設(shè)計，需要教育工作者進一步研究。

教學設(shè)計是教學過程中為達到教學目標而進行的必要環(huán)節(jié)。王克勤指出，教學設(shè)計即運用成體系的方法整理結(jié)合各種課程資源，對教學過程中相互聯(lián)系的各部分做出整體安排的一種構(gòu)想，即以教學目標為方向，通過思考教什么、怎樣教以及預(yù)期結(jié)果所開展的策劃，是學與教過程中周密設(shè)計、實施和評價的方法。［1］基于此，本文從教學主題選擇、教學目標預(yù)設(shè)、教學內(nèi)容確定、教學模式實踐、教學過程實施和教學效果評價出發(fā)，提出基于化學史發(fā)展化學學科核心素養(yǎng)的教學設(shè)計策略。

一、教學主題選擇

教學主題的選擇是教學設(shè)計的第一步，它源于教師對知識點的剖析和取舍。因此，教師需要從眾多知識點中選擇學生最需要掌握的，同時與社會生活接軌并能夠促進學生全面發(fā)展的知識，對其進行濃縮概括，從而得出恰當?shù)慕虒W主題。教學主題要聯(lián)系學生的生活實際，使學生能夠應(yīng)用化學解釋生活現(xiàn)象，解決一定的生活問題。

基于以上的主題選取原則，本文選取人教版必修一第二章第二節(jié)“氯及其化合物”這一主題，探討基于化學史發(fā)展學科核心素養(yǎng)的教學設(shè)計，以期為開展素養(yǎng)為本的教學提供參考。核心素養(yǎng)的發(fā)展需要以核心知識為載體。［2］化學史素材能夠幫助學生認識化學知識的動態(tài)發(fā)展歷程，了解科學家利用科學的方法進行科學探究的全過程，體會化學學科在社會發(fā)展歷史進程中的重要作用，促進對科學本質(zhì)的理解。

二、教學目標預(yù)設(shè)

教學目標是一切目標的基礎(chǔ)，它對所有學段發(fā)揮導向和評價功能。［3］因此，教學目標的設(shè)計十分關(guān)鍵。預(yù)設(shè)教學目標需注意以下三個方面：第一，三維目標較為分散，而學科核心素養(yǎng)是三維目標的對應(yīng)和細化，可以通過建立它們之間的關(guān)系來實現(xiàn)新舊概念的過渡。第二，雙向細目表常用作考試命題的工具，命題者通過借助雙向細目表，可以明確測試內(nèi)容、測試目標，以及測驗內(nèi)容所占分數(shù)的比重。借助雙向細目表還可以幫助教師直觀地明確教學內(nèi)容和教學內(nèi)容所對應(yīng)的學科素養(yǎng)及其水平。第三，可將一節(jié)課分為幾個教學板塊，具體分析每個板塊的學習策略、核心素養(yǎng)的體現(xiàn)、學業(yè)要求，之后再按照一定的邏輯將這些內(nèi)容連接起來。

基于以上三個方面，將本節(jié)課的教學目標提煉如下：①通過了解氯氣發(fā)現(xiàn)史，結(jié)合氯氣相關(guān)知識的動態(tài)演變過程，認識氯及其化合物，培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)。②通過實驗探究進行思考，形成對氯氣與金屬的反應(yīng)和鮮花變色實驗的認識，培養(yǎng)學生科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。③通過回顧氯氣用作武器參與戰(zhàn)爭的史實，思考分析氯氣的有關(guān)性質(zhì)，培養(yǎng)學生科學態(tài)度與社會責任素養(yǎng)。

三、教學內(nèi)容確定

教學內(nèi)容的確定需要考慮以下三個方面：第一，是否能夠?qū)崿F(xiàn)教學目標，教學目標為教學設(shè)計指明方向，因此它是確定教學內(nèi)容的首要原則。第二，是否能夠發(fā)展學生的學科核心素養(yǎng)，教師選擇具有教育意義的、動態(tài)的、探究性的內(nèi)容，例如將化學史穿插于課堂教學中，不僅可以使學生自主建構(gòu)完整的知識結(jié)構(gòu)，而且能夠提升學生的動手能力，培養(yǎng)學科素養(yǎng)，使學生掌握科學探究的方法和技能。第三，教師應(yīng)突破框架束縛，選取國內(nèi)外前沿的、創(chuàng)新的、具有實踐性的新科學和新技術(shù)，使學生了解其基本原理和研究意義，以此引導學生樹立創(chuàng)新意識，拓寬學生的視野。

本節(jié)課中，學生需要認識氯氣這一物質(zhì)，同時探究氯氣及其化合物的相關(guān)性質(zhì)。通過學生對“氯的由來”的化學史實的學習與思考，關(guān)注學生的科學探究與創(chuàng)新意識、證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)的發(fā)展。具體來說，先通過穿插氯的發(fā)現(xiàn)史，對比舍勒與戴維發(fā)現(xiàn)新物質(zhì)時的態(tài)度，引導學生進行思考，從而形成知識的動態(tài)演變過程，降低學生接受和理解新物質(zhì)的難度，同時發(fā)展學生科學探究與創(chuàng)新意識素養(yǎng)。再通過展示氯氣作為化學武器在戰(zhàn)場上的應(yīng)用，教師和學生利用所學的新知識一起探究與分析一系列現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，培養(yǎng)學生證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)。另外，通過實驗探究、將知識聯(lián)系生活實際等教學方式，使學生便于理解和吸收知識。具體的相關(guān)史料整理如表1所示。

四、教學模式實踐

劉知新教授認為，教學模式是以一種教育思想或理論為導向，建立起的一種能夠完成教學任務(wù)、達到教學目標的系統(tǒng)的運行方式。［4］化學教學包含理論和實驗兩大部分。一些教師在理論教學中容易出現(xiàn)教學方法傳統(tǒng)、教學內(nèi)容單一、教學思維有待創(chuàng)新、教學效率不高等問題。一些教師在實驗教學中習慣為學生提供完整的實驗方案、制訂框架、告知結(jié)論，學生依照既定的思路操作實驗，沒有獨立思考和創(chuàng)造的機會，無法培養(yǎng)創(chuàng)新意識和思維。對此，教師應(yīng)綜合課程標準要求和社會對于人才培養(yǎng)的要求，以學生為主體，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。教學模式實踐的形式可采用線上線下相結(jié)合的混合教學形式。

本節(jié)課采取實驗探究的教學模式，凸顯以學生為中心的理念。為了確保教學過程的完整性，此教學模式將在教學實施過程中展現(xiàn)。

五、教學過程實施

教學過程的創(chuàng)設(shè)相當于教學實踐的預(yù)演，能夠保證實際教學的流暢性和邏輯性，提高教學質(zhì)量。教學過程的實施需要關(guān)注三點：第一，是否具有相應(yīng)的教學條件，如探究實驗中必要的實驗器材是否齊全，實驗時間是否足夠，等等。第二，是否能夠最大限度地實現(xiàn)教學目標，完成教學任務(wù)，如通過情景劇的形式引出課題，讓學生親身參與，對相關(guān)問題進行思考。第三，是否能夠切實提高學生的相關(guān)素養(yǎng)，教師為確保學生能在有限的教學時間里學到更多，應(yīng)盡可能地使教學過程中的每個活動、每句話都有意義，并切實關(guān)注學生的感受和收獲。本節(jié)課圍繞上述三個要點實施教學過程，具體如下：

情境引入：在新型冠狀病毒肺炎疫情期間，日常消毒是必不可少的，大家一般用什么來消毒呢？

學生回答：酒精、84消毒液等。

教師聯(lián)系實際：利用多媒體向?qū)W生展示《人民日報》宣傳防疫知識的文章。

教師講解：日常生活中常用的消毒劑主要分為三類，即酚類消毒劑、以84消毒液為代表的含氯消毒劑、季銨鹽類消毒劑。其中，84消毒液是我們在生活中最常用的，大家是否了解它呢？它的成分、原理各是什么？下面我們帶著問題進入今天的“氯及其化合物”的學習。

教師引入：請大家觀看“氯的來源”的動畫視頻，了解氯的由來。

教師提問：了解氯的發(fā)現(xiàn)史后，大家有何收獲？（引導學生用科學探究精神和創(chuàng)新意識來認識氯的發(fā)現(xiàn)史）

學生活動：小組討論后選代表發(fā)言。

教師引導：接下來我們了解一下氯的性質(zhì)和用途等。

實驗探究：教師進行實驗演示，要求學生仔細觀察，小組討論，完成記錄。

實驗一：在空氣中點燃氫氣，然后把導管緩緩伸入盛滿氯氣的集氣瓶中。

實驗二：取干燥和濕潤的有色紙條各一條，分別放入兩個盛有干燥氯氣的集氣瓶中，蓋上玻璃片。

實驗三：將有色鮮花放入盛有干燥氯氣的集氣瓶中，蓋上玻璃片。

教師活動：引導學生進行總結(jié)。

學生得出結(jié)論：

實驗一：純凈的H2在Cl2中安靜地燃燒，發(fā)出蒼白火焰，生成HCl，它在空氣中與水蒸氣結(jié)合，呈霧狀，即我們常用的鹽酸。

實驗二：濕潤的有色紙條褪色，干燥的有色紙條無變化，其變量是水，在常溫下，溶于水中的部分氯氣與水發(fā)生反應(yīng)，生成次氯酸（HClO），次氯酸具有很強的氧化性。

實驗三：干燥的氯氣使有色鮮花變色，說明次氯酸可以使某些染料和有機色素褪色，因此次氯酸可作棉、麻、紙張的漂白劑。

教師引導：大家知道的漂白劑還有哪些？次氯酸在漂白劑中的應(yīng)用是從什么時候開始的？大家一起看一則資料，一定會有意外的收獲。

1915年第一次世界大戰(zhàn)中，氯氣作為化學武器在戰(zhàn)場上出現(xiàn)，導致士兵中毒。（回顧歷史，同時出示一系列相關(guān)圖片，請學生運用所學知識解釋）

學生活動：思考、討論并解釋現(xiàn)象。

教師活動：氯氣應(yīng)用于戰(zhàn)場上，受到了人們的譴責，而使氯氣出現(xiàn)在戰(zhàn)場上的人是哈伯，大家對他有何看法？（引導學生從科學態(tài)度和社會責任的角度思考，教育學生做德才兼?zhèn)涞娜耍?/p>

教師活動：回歸生活，詢問漂白粉和漂粉精的原理。教師以化學方程式為基礎(chǔ)進行系統(tǒng)講解。

教師總結(jié)：本節(jié)課重點為氯氣的來源、性質(zhì)，與金屬、水、堿的不同反應(yīng)，對化學史的反思。

作業(yè)布置：查找資料（氯氣在生活中的應(yīng)用實例）。

六、教學效果評價

教學效果評價能幫助教師對教學設(shè)計進行反復雕琢。反饋評價可以通過四個途徑收集：第一，導師和督導組的評價。導師和督導組有著豐富的聽課經(jīng)驗和教學閱歷，他們的評價極具參考價值。第二，同事的評價。通過邀請同事聽課評課，請求他們給予指導性意見。第三，學生的評價。學生的切身體驗是教師教學過程中最應(yīng)重視的部分，因此學生的意見十分寶貴。第四，教師的自我評價。教師本人完整地參與教學全過程，他們可以通過回憶、反思，進行自我評價。這也是教師教學過程中的點睛之筆，有益于教師教學能力的提升。

本節(jié)課通過真實的情境導入課題，以化學史為線索，設(shè)置了較為規(guī)范合理的教學目標，采取了實驗探究的教學模式，整個教學過程較為完整。但是在具體的實施過程中，仍存在一些問題有待改正，如在課堂過渡環(huán)節(jié)以及細節(jié)處理上仍需改善。

在教學中融入與教學內(nèi)容相匹配的化學史，以化學史內(nèi)容尋根溯源，推進教學，不僅能促進學生對知識的理解，注重相關(guān)知識體系的建構(gòu)，而且還能發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)。因此，教師應(yīng)該不斷挖掘化學史的教學價值，在課堂上創(chuàng)新引用化學史，從而全面培養(yǎng)學生的化學學科核心素養(yǎng)。此外，教師也可以從化學史的其他切入點入手，關(guān)注多維度的化學史研究，以充分發(fā)揮化學史的價值，使課程內(nèi)容和化學史料渾然一體、相輔相成，促進學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。［5］

【參考文獻】

［1］王克勤．化學教學論［M］．北京：科學出版社，2006：107．

［2］莊乾敏，劉冰，張雪．基于化學史發(fā)展學生學科核心素養(yǎng)的教學：以“膠體”為例［J］．化學教育（中英文），2019，40（13）：29．

［3］姜建文，王麗珊．基于核心素養(yǎng)的化學教學目標設(shè)計策略［J］．化學教育（中英文），2020，41（5）：37．

［4］劉知新．化學教學論：第5版［M］．北京：高等教育出版社，2018：128．

［5］劉貝貝，嚴文法．基于化學史學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)價值的教學設(shè)計：以新人教版必修第一冊“電解質(zhì)的電離”為例［J］．化學教學，2021（9）：55．