教科書化學(xué)史料選用特點及其導(dǎo)學(xué)功能比較例談

摘 要

通過對義務(wù)教育階段課程標準以及不同版本教科書中化學(xué)史選用和作用的比較分析，歸納了教科書選用化學(xué)史實的一些編寫特點。結(jié)合教學(xué)實際，建議在教學(xué)時要善于挖掘化學(xué)史料中隱含的教育元素， 有機融合化學(xué)史教育，充分發(fā)揮化學(xué)史的教學(xué)導(dǎo)學(xué)作用，以期達到“勵志育人，增智添慧”的目的。

關(guān)鍵詞

化學(xué)史料 教育元素 導(dǎo)學(xué)功能 比較研究

查閱《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》，并沒有關(guān)于要進行化學(xué)史教育的課標要求，若搜索“化學(xué)史”或“科學(xué)史”關(guān)鍵詞，在三萬多字的“課程標準”正文中，只出現(xiàn)過三處：一處是要求運用有關(guān)探索原子結(jié)構(gòu)的科學(xué)史實，使學(xué)生了解科學(xué)家嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度；另兩處要求在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境中要運用化學(xué)史實等。可見，化學(xué)史在初中化學(xué)教學(xué)中的作用僅限于情感維度目標和課堂的情境創(chuàng)設(shè)。但是通過對現(xiàn)行義務(wù)教育教科書的比較發(fā)現(xiàn)，“化學(xué)史”也已成為化學(xué)教科書中重要的組成部分，突出表現(xiàn)為各種化學(xué)史料選用量明顯增加，不再是一些點綴性質(zhì)的逸聞趣事，更不是嚴謹學(xué)科知識外加的一味“調(diào)味劑”，其承載著的教育教學(xué)功能也突出彰顯，充分體現(xiàn)了新課程培養(yǎng)學(xué)生具有科學(xué)和人文素養(yǎng)的育人理念。

1. 化學(xué)史料素材選用特點比較分析

為方便著文與分析，本文以現(xiàn)行的義務(wù)教育階段的人教版、滬教版、魯教版三種教科書為分析對象，僅以有具體人物、事實、成果以及影響力等四個要素俱全作為標準所選擇的一類化學(xué)史料，不包括一些古代的發(fā)明和近代的科技成果（如C60的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展史）等。具體選用的化學(xué)史料匯總表如下（見表1）：

三種教科書選用的化學(xué)史料中涉及古、今、中、外等各類科學(xué)家、化學(xué)家約23人，史料涉及宏觀物質(zhì)性質(zhì)認知，微觀粒子認識發(fā)展，元素規(guī)律發(fā)現(xiàn)，科技創(chuàng)造發(fā)明等。三種教科書密切結(jié)合三維目標選擇化學(xué)史料，且選擇數(shù)量非常接近，人教版9例，滬教版8例，魯教版9例，其中都選用的相同化學(xué)史料就有6例，分別是空氣成分的發(fā)現(xiàn)、人類對原子的認識、元素周期表的發(fā)展歷程、質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)、酸堿指示劑的發(fā)現(xiàn)、侯氏制堿法等史料。

三種教科書雖然都選取了6例相同的化學(xué)史料，但陳述內(nèi)容詳略差異較大。魯教版用49頁大篇幅介紹了元素周期表的發(fā)展歷程，且更為詳盡。從19世紀初元素種類的不斷發(fā)現(xiàn)開始，到1817年的德國化學(xué)家德貝萊納發(fā)現(xiàn)的“三元素組”的規(guī)律性，1862年法國科學(xué)家尚古多按相對原子質(zhì)量遞增排列方式，1864年英國化學(xué)家紐蘭茲發(fā)現(xiàn)的“元素八音律”規(guī)律，1869年俄國化學(xué)家門捷列夫依據(jù)已知的63種元素相對原子質(zhì)量遞增順序排列，得到的第一張元素周期表；而1913年美國科學(xué)家莫斯雷按原子的質(zhì)子數(shù)對元素進行排序得到的元素周期表，更好地體現(xiàn)了元素性質(zhì)周期性的變化規(guī)律。

教師在備課時，盡量廣泛閱覽，尤其可以借鑒不同版本上對同一化學(xué)史料的表述，以便修正或補充，這有利于學(xué)生知識的科學(xué)建構(gòu)。

2. 教科書中化學(xué)史料導(dǎo)學(xué)功能的例舉分析

據(jù)文獻數(shù)據(jù)分析，開展化學(xué)史教育的功能或價值主要包括7個方面：①提高學(xué)習(xí)興趣；②加深對知識的理解；③理解并掌握化學(xué)發(fā)展的歷程；④形成科學(xué)思想，掌握科學(xué)方法；⑤培養(yǎng)人文精神；⑥培養(yǎng)科學(xué)精神；⑦設(shè)置教學(xué)情境。分析不同版本教科書中選擇“化學(xué)史料”，或作為學(xué)生學(xué)習(xí)的情景材料，或作為知識理論的證明素材等，目的都是為實現(xiàn)對學(xué)生“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度價值觀”的三維目標的培養(yǎng)，教師需深入挖掘史料中隱含的教育教學(xué)因素，并結(jié)合具體化學(xué)知識教學(xué)設(shè)計，擇機滲透，發(fā)揮“導(dǎo)學(xué)”功能，以實現(xiàn)化學(xué)史教育的功能或價值。

下面以“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)史實”為例，談?wù)勂鋵?dǎo)學(xué)功能的運用。

2.1 運用史料情景，設(shè)問激趣導(dǎo)學(xué)

激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，需要創(chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情景。有些化學(xué)知識的學(xué)習(xí)需要了解其產(chǎn)生的“前身”，而許多化學(xué)事實就是其前身來源的最好情景。如人教版在課題“質(zhì)量守恒定律”第二小節(jié)中，有一段文字描述：“1774年拉瓦錫的精確定量氧化汞加熱分解實驗，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和沒有改變”，緊接教科書用“這難道是巧合嗎？”作為設(shè)問，教師則順勢“導(dǎo)學(xué)”，引入新課，啟發(fā)學(xué)生對化學(xué)變化中質(zhì)量的關(guān)系的猜想與思考，激發(fā)學(xué)生動手探究的欲望，達到“悱憤”狀態(tài)。

2.2 適時給予史料，啟迪思維導(dǎo)學(xué)

滬教版在課題“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”中，運用“活動與探索”方式引導(dǎo)學(xué)生進行探究學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律，在“收集證據(jù)”環(huán)節(jié)，以“查閱資料”的方式給予了如下三段資料：

1673年英國化學(xué)家波義耳的“在敞口容器中加熱金屬，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后容器中的物質(zhì)質(zhì)量增加了”的實驗；

1777年拉瓦錫在密閉容器中研究氧化汞的分解與生成中各物質(zhì)質(zhì)量之間的關(guān)系時的“質(zhì)量相等”實驗，以及其得出的“質(zhì)量守恒定律”結(jié)論；

后來，人們用先進的測量儀器，大量的實驗進一步確認了拉瓦錫結(jié)論的正確性。

教科書要求學(xué)生認真閱讀上述史實并思考回答兩個問題：“你有什么想法？”“你能得出什么結(jié)論？”

分析可知，滬教版這種編排的意圖是把“化學(xué)史料”作為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)過程的一個材料，通過閱讀引發(fā)深入思考，培養(yǎng)學(xué)生多種能力。通過探索可知，其中所隱含的信息主要有兩點：其一，化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量是守恒的，也已被實驗證實，學(xué)生要相信并接受“質(zhì)量守恒定律”；其二，實驗中的“質(zhì)量是否守恒”現(xiàn)象與容器的“敞口”“密閉”有很大關(guān)系；這些“想法或結(jié)論”信息對學(xué)生進行進一步的探究實驗設(shè)計的思路具有很好的啟迪作用。

2.3 剖析史料信息，適時滲透導(dǎo)學(xué)

化學(xué)史料中所呈現(xiàn)的一些科學(xué)真理的發(fā)現(xiàn)過程隱含著許多信息，認真挖掘，能很好地指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)再創(chuàng)新。魯教版教科書關(guān)于“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)簡史”的介紹就是很好的例證。

魯教版教科書詳細介紹了1673年的波義耳的敞口容器中的“質(zhì)量增加”實驗和1777年拉瓦錫密閉容器中的“質(zhì)量守恒”實驗，還插入介紹了1756年俄國化學(xué)家羅蒙諾夫的密閉容器的“質(zhì)量守恒”實驗，其中特別介紹了俄國化學(xué)家羅蒙諾夫只是用金屬錫做實驗，雖然他反復(fù)實驗，得到相同的“質(zhì)量守恒”結(jié)果，但卻未引起科學(xué)界的注意。而介紹拉瓦錫時卻特別強調(diào)他運用了更精確的稱量儀器，用多種金屬與非金屬進行實驗，并總結(jié)出當時的“物質(zhì)不滅定律”。

上述史實中蘊含著很多的信息：

（1）實驗是否“質(zhì)量守恒”與實驗體系的密封性關(guān)系密切。

（2）俄國羅蒙諾夫只用一種物質(zhì)做實驗，雖然反復(fù)“質(zhì)量守恒”，但仍然具有偶然性，只能成為一個事實結(jié)果，而不能上升成為一個結(jié)論或一個定律，所以這一發(fā)現(xiàn)當時并沒有引起科學(xué)界的注意。

（3）拉瓦錫運用更精確的稱量儀器實驗，讓實驗分析從定性到定量，更具說服力；用多種金屬與非金屬反應(yīng)做實驗，結(jié)論更具廣泛性；能對實驗現(xiàn)象及時進行總結(jié)提升成為一個“定律”并積極著書推介，對化學(xué)的發(fā)展做出了杰出的貢獻，所以拉瓦錫成為“質(zhì)量守恒定律”發(fā)現(xiàn)的“標志”人物。

（4）從時間上分析：1673年、1756年、1777年三個時間的實驗，時間跨越百年甚至更長，充滿著過程的艱辛與享受、假說的否定與肯定、理論的質(zhì)疑和贊賞，表明化學(xué)理論定律的發(fā)現(xiàn)過程是曲折的，但還是在不斷前行完善中。

從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，這段化學(xué)史料中涵蓋的“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”三個維度多層次的教育因素信息，教師應(yīng)該在“導(dǎo)學(xué)”中擇機滲透，充分發(fā)揮信息的教育功效。

2.4 搭建史實支架，引導(dǎo)探究導(dǎo)學(xué)

魯教版關(guān)于“質(zhì)量守恒定律”的學(xué)習(xí)是采用了“科學(xué)探究”活動方式。教材沒有提供“現(xiàn)成”的驗證性實驗方案，而是讓學(xué)生從提供的20多種實驗儀器、試劑和“鹽酸與大理石反應(yīng)、氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液、白磷與空氣中的氧氣燃燒”三個實驗原理中，自由選擇原理、選擇儀器和藥品，并獨立設(shè)計探究實驗方案，進行探究性實驗學(xué)習(xí)，并分析得出“質(zhì)量守恒定律”的結(jié)論。教科書在此節(jié)的最后以 “多識一點” 欄目形式較詳細地介紹了“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)簡史”，作為拓展學(xué)習(xí)資料，完成學(xué)生的知識體系建構(gòu)。

但在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，運用原教材的編排設(shè)計思路進行教學(xué)設(shè)計和導(dǎo)學(xué)，過程很不流暢，分析原因，發(fā)現(xiàn)是因為此項活動的探究開放度極大。學(xué)生在具體設(shè)計時要跨越三關(guān)：

第一關(guān)：如何從三個反應(yīng)中選擇一個作為探究實驗設(shè)計的原理？其中的難點是學(xué)生如何厘清三種反應(yīng)原理的本質(zhì)差異是什么？每個反應(yīng)與探究質(zhì)量定律的實驗設(shè)計異同點是什么？

第二關(guān)：選定反應(yīng)原理后，如何選擇藥品與儀器？此時學(xué)生的困難是要對教科書提供的20多種藥品與儀器的作用進行分析，如試管夾，塑料袋或氣球，放大鏡，細線等有何作用？只有弄清這些儀器的作用，才能科學(xué)合理的選擇實驗儀器，并組裝實驗裝置。

第三關(guān)：需要收集怎樣的實驗現(xiàn)象或?qū)嶒炞C據(jù)？科學(xué)的結(jié)論需要科學(xué)的現(xiàn)象與證據(jù)，因此特別需要學(xué)生在進行實驗前對實驗有效證據(jù)的預(yù)測，即需觀察到怎樣的實驗現(xiàn)象或收集哪些實驗證據(jù)等。在此基礎(chǔ)上還需考慮怎樣讓反應(yīng)在安全的前提下發(fā)生，尤其是定量實驗中需要注意的操作步驟與細節(jié)等。

可見教科書的實驗設(shè)計對學(xué)生的實驗設(shè)計能力要求極高，學(xué)生在設(shè)計實驗時的表現(xiàn)為無思路或混亂，不知道實驗設(shè)計要達到的目的，實驗設(shè)計成敗的判斷依據(jù)是什么，實驗設(shè)計中影響因素是什么？也就是說，實驗設(shè)計缺少方向性，思路無序而無法作為。因此，可以利用書中提供的化學(xué)史料，挖掘其中可以發(fā)揮的“導(dǎo)學(xué)”功能因素，進行實驗設(shè)計導(dǎo)學(xué)，過程如下：

（1）創(chuàng)設(shè)問題情境：運用多媒體創(chuàng)設(shè)情境并提問：“在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量守恒嗎？”

（2）探究實驗初步設(shè)計：請學(xué)生根據(jù)教科書提供的實驗試劑、儀器、反應(yīng)原理，獨立設(shè)計探究實驗方案。此環(huán)節(jié)讓學(xué)生獨立分析實驗原理、實驗器材及其與實驗探究設(shè)計的目的關(guān)系，教師沒有具體指導(dǎo)性提示，讓學(xué)生自由思考，不禁錮學(xué)生實驗設(shè)計的思維，也許學(xué)生會有很多種方案，或成熟、或欠佳、或迷茫。

（3）請學(xué)生閱讀“質(zhì)量守恒定律發(fā)現(xiàn)簡史”，并回答下列思考題：

為什么波義耳的實驗“質(zhì)量增加了”，而俄國羅蒙諾夫和拉瓦錫的實驗卻“質(zhì)量守恒”了？

為什么羅蒙諾夫和拉瓦錫的實驗都“質(zhì)量守恒”，羅蒙諾夫沒有得出“質(zhì)量守恒定律”，而拉瓦錫卻總結(jié)出“質(zhì)量守恒定律”？

圍繞“質(zhì)量守恒”設(shè)計實驗，選擇儀器組成的實驗體系一定要密封嗎？你能總結(jié)出一些設(shè)計的思路嗎？

還有哪些啟示？

（4）繼續(xù)完善設(shè)計方案，在小組內(nèi)交流的基礎(chǔ)上選擇一種實驗方案繼續(xù)完善，組內(nèi)合作進行實驗探究，完成實驗報告。

（5）全班展示交流：選擇與其他小組不同原理的實驗方案進行展示，分析實驗成敗的原因，總結(jié)分析得出質(zhì)量守恒定律。

（6）微觀守恒分析：引導(dǎo)學(xué)生從微觀表征層面分析質(zhì)量守恒的原因。

（7）檢測、反饋。

從以上導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)可以看出，在學(xué)生實驗探究設(shè)計最需要幫助時，不是教師的“說”道，而是讓化學(xué)史料中的信息來發(fā)揮導(dǎo)學(xué)作用，并通過閱讀化學(xué)史料材料，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力，有效信息攝取能力和思維遷移能力。

3. 結(jié)束語

化學(xué)史實是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，宋心琦教授認為科學(xué)史料的教育作用“更應(yīng)當著眼于科學(xué)素質(zhì)的培育和提高”，“但是在現(xiàn)實教學(xué)中，由于受到課程學(xué)時的限制和應(yīng)試為主的影響，化學(xué)史料的選取存在著隨意性較大和教育價值取向狹窄等不盡人意之處”。對化學(xué)史料的整理、研究與教學(xué)被普遍忽視，化學(xué)史料好似教學(xué)中的“雞肋”被邊緣化或省略化，所以許多專家學(xué)者極力呼吁要加強化學(xué)史的教育，而這一切的轉(zhuǎn)變與落實關(guān)鍵在于教師。

首先要提高教師化學(xué)史教育的意識與素養(yǎng)；應(yīng)該重視化學(xué)史料的學(xué)習(xí)，并作為對學(xué)生進行科學(xué)精神的核心理念熏陶和科學(xué)方法學(xué)習(xí)的載體；其次需要科學(xué)把握和落實新課程標準精神，進一步探討、研究化學(xué)史料的教育功能，務(wù)必扭轉(zhuǎn)“重增智輕育人”教育觀念。在課堂教學(xué)中，或相互借鑒專業(yè)化學(xué)史實書籍和不同教科書中的化學(xué)史實；或穿插講授，開設(shè)化學(xué)史專題講座；或組織化學(xué)史研究性課題活動、舉行化學(xué)史案例分析討論會；或利用化學(xué)史編制習(xí)題等多種方式，挖掘化學(xué)史料中蘊含的教育元素并潛移默化地融入教學(xué)，加深對化學(xué)學(xué)科科學(xué)本質(zhì)的理解，促進學(xué)生形成科學(xué)思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生更高尚的人文精神和科學(xué)精神。

（作者為江蘇省如皋市外國語學(xué)校教師）