化學史教學資源包開發模型的構建

宗國慶+陳紅+楊彥彥

摘要：文章構建了化學史資源包開發模型，并以“化學能與電能”一節為例對模型進行了系統而具體的闡發。 該模型既可給一線化學教師進行化學史資源開發提供理論指導，又對我國當前化學史教學走出困境產生裨益，從而推動我國化學史教育教學邁向新的臺階。

關鍵詞：化學史教學資源包；開發模型；化學能與電能

文章編號：1008-0546（2017）02-0008-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.002

一、問題的提出

化學史教育教學的重要作用和價值已被廣大化學教師所認可，并且體現在課程標準和化學教材的變化中。但實際中學化學史教學狀況不容樂觀，存在諸多問題。如：化學史教學地位邊緣化、教學功能片面化以及教學形式單一化；中學化學教師化學史功能認知和教學實踐相偏離。教師自身化學史知識不足以及直接運用于課堂的化學史教學資源的匱乏是導致這一問題的兩個重要原因。基于上述分析，進行化學史教學資源包開發，構建開發模型，既可給一線化學教師進行化學史資源開發提供理論指導，又對我國當前化學史教學走出困境產生裨益，從而推動我國化學史教育教學邁向新的臺階。

二、化學史教學資源包開發模型

本文中的化學史教學資源包是指滿足化學史課堂教學需要的具體化、系統化的化學史資源集合。主要包括：化學史素材、教學設計、習題與課件等資源類型。

該模型自上而下按照教學準備階段（前4步）、教學實施階段（第5步）和教學評價階段（第6步）的課堂教學順序與流程組織。即使在第2步“收集與整理化學史素材”各分支間，也有著相應的時間順序（第4步“化學史教學設計”各分支間同樣含有時間順序），即首先進行素材收集，然后對收集的素材加以甄選，最后是素材編寫與整理。需要說明的是，第3步“選擇化學史設計理論”包含三條分支，三者并無時間先后順序，只是一種簡單的并列。由第6步“評價、反思與改進”結果改進整體模型，包括素材選取是否得當、理論模式是否契合，教學設計是否順暢，教學實施是否有效等，形成系列動態循環，層層循環往復，直到教學目標實現，循環終止。 下面以“化學能與電能”的化學史資源開發為例，對該模型進行具體闡發。

三、“化學能與電能”化學史教學資源包的開發

1. 選擇主題

選擇一定的問題有目的地進行化學史資源包開發。最好選擇具有一定時間跨度和發展歷程的問題，如此便于進行后續資源包的開發。筆者選取人教版《化學1》第二章第二節“化學能與電能”作為資源開發的主題。

2. 收集、甄選與整理“化學能與電能”相關化學史素材

素材的收集、甄選與整理是化學史資源開發的一部分，同時也是整個資源包完成的基礎。

（1）素材收集

素材收集應注意兩方面問題：①根據課程標準和教學目標，多渠道收集化學史素材。②收集能夠引起學生認知沖突和共鳴的化學史素材。

（2）素材甄選

素材收集后，需要對其進行甄別、選擇。因為記錄化學史的書籍、文獻浩如煙海，各有側重。有的書籍側重化學發現、發展（如丁緒賢，《化學史通考》；柏廷頓，《化學簡史》）；有的書籍側重化學家生平與發現（如：山岡望，《化學史傳》）；有的書籍側重某國或某段時期化學史（如郭保章，《中國化學史》、《20世紀化學史》；李約瑟，《中國科學技術史第五卷：化學及相關技術》）；有的書籍側重于化學史的哲學分析（如張嘉同，《化學哲學》；中國自然辯證法研究會化學化工專業組、化學哲學基礎編委會，《化學哲學基礎》）。即使對于同一化學史實的發生時間和優先權，各著作、文獻也不盡相同。所以需要進行甄別、比較與考證。一線教師進行實際化學史開發與教學時，由于時間和精力有限，因此綜合各權威化學史書籍和文獻中的觀點是避免煩瑣化學史考證的一個捷徑。

（3）素材整理

最后需要對收集、甄選后的素材進行整理，理出化學素材清晰、完整的發展脈絡，其中體現一定的科學歷程、科學精神和科學本質。力求為學生展現真實“立體”的化學史內容。

在上述思想的指導下，收集、甄選與整理“化學能與電能”所需化學史素材——“放電之爭與伏打電池的發明”。“放電之爭與伏打電池的發明”是一段很有趣的化學史實，學生從中不僅可以了解科學家詳細的探究過程與方法，同時也可以學習原電池原理。該段素材蘊含著探索性、實證性、公開性和非權威性等科學本質，有利于培養學生的科學素養、科學精神，加深對科學本質的理解。該段素材的發展脈絡如下：

伽伐尼發現“生物電”→伏打對“生物電”的質疑→伏打發現電流的成因→伏打設計出最早的原電池——“伏打電池”。

3. 選擇“化學能與電能”化學史教學設計理論

化學史素材經過整理應用于課堂前，需要經過精心的教學設計。 目前化學史教學設計有兩種主流理論：HPS教學設計理論和IHV教學設計理論。 本文主要以HPS和IHV兩種理論為主進行論述。

這兩種化學史教學設計理論模式均具有一系列較為完善的實施環節、應用范圍、優勢與不足。應根據學生實際和教學內容特點，靈活選擇適合的教學設計理論。比如運用HPS理論時，知識點要貫穿于化學史教學整堂課中，因此豐富化學史料且包含科學家探究過程的課例，與HPS理論契合，例如氯氣、探究苯結構等內容。“放電之爭與伏打電池的發明”包含伽伐尼與伏打諸多化學問題的探究、運用的實驗方法、得出的實驗結果以及結果的解釋。若運用IHV理論，師生難以在15分鐘內展現所有素材。綜上分析，本節比較適合運用HPS理論進行教學設計。

4. “化學能與電能”化學史教學設計

確定化學史教學設計理論后，就需要結合學生學情和教學目標要求，靈活運用該理論程序進行教學設計。同時，還需要綜合運用相應的化學史課件和化學史習題，才能更好地促進化學素材的呈現、教學目標的達成以及教學效果的檢測與鞏固。具體論述如下：

（1）“化學能與電能”化學史教學設計

①學情分析

本節學習之前，學生已經學習了氧化還原反應一些知識，知道金屬的活動性順序、離子反應和電解質的電離等內容。生活中學生對電和電池熟悉，對電能也有一定認識。但是對電究竟從何而來，如何轉化等問題的認識尚不清晰、深刻。所以基于學生已有認知經驗，通過學習化學家發現原電池的歷程，學生可以很好地達成課程標準所規定的“舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用”目標。

②教學目標

根據《普通高中化學課程標準》（實驗）[1]：“舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用”，再結合其他教學材料，得出本節教學目標如下：

知識與技能目標

1. 知道原電池是一種將化學能轉化為電能的裝置。

2. 了解原電池的工作原理。

過程與方法目標

1. 通過相關原電池化學史的學習，體會科學家探究的艱辛的歷程。

2. 通過原電池的探究過程，學習實驗、假說等科學方法，發展實驗探究能力。

情感態度與價值觀目標

通過本節化學史的學習，體會科學發展與生成的本質，逐步養成大膽質疑、嚴謹求實、積極探索、勇于創新的科學精神。

③教學重難點

重點：了解原電池的工作原理和發展歷程。

難點：了解原電池的工作原理，從本質上認識原電池是一種化學能轉化為電能的裝置。

④教學過程（2） 編寫“化學能與電能”化學史習題

對課堂教學效果進行評價的最直接的方式就是習題。按照需要考查的內容，化學史習題可分為兩類：①以化學史為背景材料，考查化學史以外的知識。②考查化學史本身知識。化學史習題類型主要有：選擇題、填空題、簡答題、實驗題、科技寫作和實踐等。本節以“化學能與電能”為例，設置如下習題供參考。

①選擇題

（2011福建高考）研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板作為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是（ ）

A. 水既是氧化劑又是溶劑

B. 放電時，正極上有氫氣生成

C. 放電時OH-向正極移動

D. 總反應為：2Li+2H2O2LiOH+H2↑

設計思路：本題以最新科技發展為背景，考查化學史之外知識。在科學不斷進步與發展的歷程中，學生不僅可以了解一種新型電池，而且可以考查自身化學理論知識的掌握情況。

②簡答題

Ⅰ. 為什么伽伐尼認為蛙腿的肌肉和神經里有“生物電”存在才使得青蛙腿痙攣？

Ⅱ. 伽伐尼認為在青蛙腿上發現的電流是“生物電”，伏打卻認為其是“接觸電”，簡述伏打這樣認為的原因。

Ⅲ. 伽伐尼和伏打在研究放電原理過程中有什么共同之處？

設計思路：幫助學生深入理解伽伐尼和伏打的科學探究過程，學習其中科學探究思維與方法。

③科技寫作（任選一題）

Ⅰ. 丹尼爾電池是由英國人約翰·弗里德里克·丹尼爾與1836年研制出的早期電池。查找相關資料，分析丹尼爾電池與伏打電池相比所具有的優勢，并說明丹尼爾電池在當代社會的應用情況。[2]

Ⅱ. 電池已經成為日常生活、學習與生活中的必用品之一，在帶來便利的同時，也引發了諸多環境問題。請實地調查周邊地區廢舊電池的回收與再利用情況，寫一篇調查報告。

設計思路：第Ⅰ題旨在幫助學生全面了解電池發展歷程，通過比較，進一步體會科學生成性、探索性本質，培養自身敢于質疑、勇于創新的科學精神。第Ⅱ題旨在讓學生在實際調查行動中，了解電池發展至今，給人類帶來的利弊，體會科學技術的雙重屬性，進一步加深對于科學本質與價值的認識和理解。

3.制作“化學能與電能”化學史課件

課件是一種課堂輔助手段，以最直接的方式向學生展示教學過程。合理使用教學多媒體課件能為化學史教學錦上添花。多媒體課件不僅打破了化學史中的時間、空間隔閡，使得不同時代、不同地域的化學人物和化學發現得以共同展現，同時也可以直觀還原和模擬久遠的化學史料，學生進入化學歷史場景中，體會一種“身臨其境”的感覺。課件具體設計時，還應考慮如下問題。如界面設計（包括界面結構、布局）、背景設計（包括模板選擇、字體和色彩運用）、元素設計（聲音、圖片、視頻等的組合與運用）、內容設計（重點突出、詳略得當）等。[3]如此，化學史教育教學功能便能得到進一步發揮與實現，化學史教學目標得以達成。

4. 實施教學設計

教師應根據學生實際情況和教學內容，靈活將預設的化學史教學設計（包括習題與課件）實施于化學史教學課堂。及時了解學生聽講反饋，撰寫教學反思，為教學設計的改進做好準備。

5. 評價、反思與改進

通過課堂提問與習題檢測等多種方式對學生的化學史學習進行評價，并結合學生聽課反饋和教學反思，及時改進與調整化學史資源開發過程。包括素材選取是否得當、理論模式是否契合，教學設計是否順暢，教學實施是否有效等。化學史資源開發就是在各環節不斷的改進、完善與協同下，得以發揮化學史教育教學整體功能。

四、結束語

本資源包僅為一個教學參考，雖然立足于開發一線教師可直接用于課堂的化學史教學資源，但每一個地區教育情況與學生認知存在差異，教師應根據實際狀況靈活調整。

孤立的化學史教學往往收效甚微，想要達到理想教學效果必然需要持續的化學史教學，這就要求化學史系列課程的開發。筆者帶領研究團隊對全套人教版高中化學教材進行了化學史資源的全面開發，并且創建了相關微信公眾平臺進行推廣，如此期望能為我國化學史教學盡綿薄之力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003：12

[2] （美）菲利普等著，王祖浩等譯.化學概念與應用[M].杭州：浙江教育出版社，2008：638

[3] 楊波， 王建書.PowerPoint課件設計制作中的問題分析及改進對策[J].中國電化教育，2009（5）：77-78