基于化學史事件的課堂教學實踐

楊寶權

[摘 要] 化學史由眾多的歷史事件串成，是進行化學教育教學的寶貴資源。“溶液的酸堿性”課題不僅具有歷史價值更有現實意義——是學生后續學習的重要基礎。通過以歷史事件的進程為主線進行教學設計，展現在教學中全面、準確、合理地使用化學史事件的方式；并提出平衡化學史教育理想與“應試”教學現實的折中，使化學史融入課堂具有生命力，實現三維目標的全面達成。

[關鍵詞] 化學史事件；教學設計；溶液酸堿性

化學史中具有科學、人文和審美的重要內容，我國著名的化學家傅鷹先生曾說過：化學給人以知識，化學史則給人以智慧。研究也表明：化學史教育有利于激發學習化學的興趣，有利于掌握科學研究方法，有利于培養創新能力，有利于形成健康的人格，有助于培養學生勤奮、刻苦的科學探究品質[1]。由于化學史特有的知識價值和精神價值，自有科學教育以來，在課堂教學中進行化學史教育一直得到關注，進入21世紀更是產生了多種教學流派，諸如HPS教育[2]、HIV模式[3]、HOC-NOS教學模式[4]等，但在中學階段化學史教育與課堂教學的融合，在實踐層面還是差強人意，對化學史實的處理有的是作為化學故事宣講或作花瓶點綴而流于形式、也有的則過于詳細而顯得繁瑣，這些做法都使化學史與課堂教學割裂而無法真正有機融合，使化學史進入課堂教學“叫好而不叫座”。因此多年來，筆者努力探索利用化學史在課堂教學中滲透科學本質觀并落實化學知識的方式與途徑。本文以滬教版九年級教材中的“溶液的酸堿性”為載體，設計了一節將化學史事件與教學內容有機融合的教學方案，以供同行斧正。

一、設計的依據

（一）教學的現狀分析

溶液的酸堿性對生產和生活有十分重要的影響。“溶液酸堿性”教學中常見的思路可概括為：創設問題情境→（根據碳酸能使紫色石蕊試液變紅）提出紫色石蕊試液→學生動手實驗→基于現象歸納總結→提出另一種指示劑：無色酚酞試液→學生動手實驗→基于現象歸納總結→強化練習→講波義耳發現指示劑的故事（與學生互動）。這其中也有部分教師將“波義耳發現指示劑”的歷史故事作為情境引入紫色石蕊試液的教學，從中可以發現化學老師都了解化學史在教學中的作用，并有意識地將化學史設計進自己的課堂教學中。但上述無論哪種處理方式，都只是將這一歷史事件當作課堂教學的花絮（或一個片段），沒有能夠充分挖掘化學史負載的價值。查閱資料發現沈兆剛老師也曾利用波義耳發現指示劑的過程展開教學設計[5]，但其只是一節實驗課設計，即教學過程中偏重于實驗的探究而對于知識的落實與強化體現不多，同時設計中對波義耳研究指示劑的前因與后續也沒能有效地利用。

以上教學現狀的存在，究其原因，一方面是教者迫于升學應試的壓力，教學中著重于知識的智力價值和應用價值，而對其背后的情意價值卻無暇關注或主動放棄；另一方面則是化學史與課堂教學的融合還缺乏有效的手段，目前國內存在的化學史教學流派（上述提及）大多超越了中學教育強化應試的現實（國外引進的方法尤甚），其提出的教學手段無法施行于現在的課堂教學中。有感于此，筆者對本課時內容基于“波義耳發現指示劑”的歷史事件進行重新設計，將這一歷史事件改編成引人入勝的故事，使之貫穿于課堂教學的始末，并統領著化學知識的學習，意欲在“仰望星空”與“腳踏實地”之間走出一條創新之路。

（二）課標要求

在《義務教育化學課程標準（2011版）》中“一、科學探究”的“（三）學習基本的實驗技能”和“二、身邊的化學物質”的“（四）生活中常見的化合物”兩個二級主題中都要求學生“初步學會用酸、堿指示劑或pH試紙檢驗溶液的酸堿性”。在后一個二級主題的“活動與探究建議”中建議“試驗某些植物花朵汁液在酸性和堿性溶液中的顏色變化”；“本單元可供選擇的學習情景素材”中有：①生活中常見的酸性物質和堿性物質；②洗發劑、護發劑的酸堿性。[6]可以看出，課標對本節的主要學習要求，是認識溶液的酸堿性和初步學會用酸堿指示劑檢驗溶液的酸堿性，其重點是檢驗溶液的酸堿性的基本實驗技能。因此，在本節的教學中應重視給予學生充足的實踐時間與空間。

（三）教材分析

本課時是滬教版第七章第一節的內容[7]，這節課在本章中起著至關重要的承上啟下的作用。從“承上”角度分析：一是第六章剛學過溶液，學生對溶液有了一定的了解，而題目傳遞給學生的信息是對溶液的進一步學習，感覺上不陌生；二是內容貼近生活，學生已有一些直接經驗，且實驗簡單現象鮮明容易引發學生的學習興趣，進一步豐富學生對溶液的認識。而從“啟下”角度分析，“溶液的酸堿性”是初高中階段化學學習的重要內容，初中階段學生首次接觸酸堿性知識，在此基礎上，高中必修化學初步應用酸堿鹽知識學習電解質溶液的電離，而選修化學則在新的層面上學習酸堿性的定量計算、測量等，并運用溶液酸堿性知識對溶液中的反應進行深度地理論分析及計算。因此，教學過程中應考慮“溶液酸堿性”知識的基礎性和發展性。

二、設計的思路

基于以上思考與分析，在本課時的教學設計時，筆者利用“融入化學史”的方法搭建了課堂教學的框架，以化學史故事為線索將教學內容有效組織。在查閱大量資料的基礎上，充分利用波義耳發現酸堿指示劑的歷史素材：波義耳研究植物學、思考溶液酸堿性確定方法、發現酸堿指示劑過程等，從中截取了若干個片段，使之與教學內容妥當貼切，從而使課堂真實而感人。通過“我們愛思考”、“酸堿指示劑的發現”、“試紙的發現”、“酸堿指示劑在實踐中的應用”、“我們是未來的波義耳”等模塊的實施（具體流程見圖1），使課堂上學生的知識學習在生活的情境中、在化學史的推進中不斷深入，使學生完全融入了知識的發展歷程中。在這種精心建構的真實的課堂中，學生淺移默化地體會著知識的育智、育德、育美等價值，并將知識的諸多價值不斷地內化。同時，通過“回歸生活”的教學策略，充分挖掘、利用學生身邊的事物和生活現象使化學課堂鮮活起來。

三、教學過程

（一）學會思考

[師]日常生活中櫻桃、橙子、醋等這些物質吃起來有什么感覺？

[生]（齊答）酸

[師]酸味是酸性的一種反映，溶液除了酸性之外還有中性與堿性。

[師]氫氧化鈉溶液是化學實驗中常用的試劑，那它是顯酸性、堿性還是中性呢？該如何去測定？

[生]陷入了沉思（學生在預習的基礎上也可能提出一些方法）

【設計意圖】利用學生的生活經驗切入化學知識，引起學生的共鳴，用實際問題引導學生進一步地深入學習。

（二）酸堿指示劑的發現（酸堿指示劑與溶液的酸堿性）

[音頻]（講述）波義耳是17世紀英國化學家，當時他也遇到了同樣的問題。有一次他和朋友在倫敦郊外散步時，偶爾看到田間有人把泥土放入口中品嘗，那位朋友感到奇怪，便向波義耳詢問怎么回事。波義耳用自己淵博的知識做了介紹：農民用嘴嘗的方法了解土的酸堿性，以便進行適宜的耕種。恰巧這位朋友在醫院工作，便提到經常有農夫們到醫院請求治療由于品嘗土壤而造成的疾病。波義耳聽了后，深受觸動，打算研究一種鑒別土壤酸堿性的方法，從而幫助農民。

【設計意圖】波義耳發明酸堿指示劑的背景介紹，將學生深深融入了真實的情境中，學生、波義耳、課堂融為一體。同時，學生也體會到了化學的社會價值、體會科學家們的人心之善、人性之美。

[多媒體]播放《波義耳與酸堿指示劑》Flash動畫的第一部分（主要內容為一天清晨波義耳偶然發現酸液使紫羅蘭的花瓣變紅了）。

[師]面對這樣的現象，假如你就是波義耳，你對“鹽酸使紫羅蘭的花瓣變紅色”會有哪些聯想？還想做哪些實驗？

[生]可能想到的問題：

1.其他酸溶液能否使紫羅蘭的花瓣變色？

2.鹽酸能不能使其他的花瓣變色？

3.其他的哪些溶液遇紫羅蘭的花瓣變色？

[師]那么波義耳當時對這個現象是怎么對待的呢？那么請同學繼續往下看。

[多媒體]播放“波義耳與酸堿指示劑”Flash動畫的第二部分（主要內容為波義耳對此進行的設想與探究）。

[師]我們與波義耳的想法是否相同？

[生]（齊答）相同

【設計意圖】“波義耳的偶然發現”創設了探究學習的情境，吸引了學生積極地參與，激發了學生思維的火花。讓學生學習并模仿科學家那樣思考與實驗，培養了科學的研究方法。將“波義耳的設想”與學生的想法比較，完善學生的思維方法；并利用“想法一致”的結果，激發學生進一步探究的信心。

[過渡]一個偶然的發現讓我們新奇而興奮。心動不如行動！就讓我們像波義耳那樣探究吧！

[生]小組合作完成實驗1——紫羅蘭汁液與白醋、汽水、食鹽水、肥皂水等反應

[課堂延伸]（學生實驗后興趣盎然，愛不釋手。教師乘勢提出）課后同學們可以用同樣的方法提取其他花的汁液，與家中的溶液實驗，觀察顏色的變化。

[多媒體]播放“波義耳與酸堿指示劑”Flash動畫的第三部分（主要內容為波義耳繼續發明了石蕊試液）。

[過渡]那么，石蕊試液在遇到不同溶液時會發生什么樣的變化呢？下面就請同學們繼續探究。

[生]小組合作完成實驗2——紫色石蕊試液與白醋、稀鹽酸；石灰水、氨水；食鹽水、蔗糖溶液等反應

[師]稀鹽酸、白醋是酸性溶液；氨水、石灰水是堿性溶液；食鹽水、蔗糖水是中性溶液。

歸納：紫色石蕊試液遇酸性溶液變成紅色，遇堿性溶液變成藍色，遇中性溶液不變色。

【設計意圖】“波義耳經過實驗探究最終發明石蕊試液過程”的概括性說明，學生體會了科學家的百折不撓、精益求精的意志品質。同時，將歷史知識、書本知識與生活知識進一步融合，從學科知識的角度進一步學習和掌握酸堿指示劑的作用。

[師]紫色石蕊試液加入鹽酸后變紅色，是石蕊試液變色還是鹽酸變色？

[生]（齊答）石蕊試液變色

[師]因此，我們在實驗中可以用紫色石蕊試液的變色情況來指示溶液的酸堿性。人們把能檢驗溶液酸、堿性的指示劑，稱為酸堿指示劑。

[過渡]酸堿指示劑中有時也會使用無色酚酞試液。下面就請同學們繼續探究無色酚酞試液遇到酸性或堿性溶液的變色情況。

[生]小組合作完成實驗3——酚酞試液與白醋、稀鹽酸；石灰水、氨水；食鹽水、蔗糖溶液等反應

歸納：酚酞試液遇酸性、中性溶液不變色，遇堿性溶液變紅色。

【設計意圖】用實證研究的方式讓學生了解知識的內容（知識點），在教師的引導下自主構建形成知識線及知識網絡。

[師]氫氧化鈉溶液的酸堿性如何？怎樣檢驗？

[生]（個別回答）略

【設計意圖】不僅體現知識的應用，而且與課堂引入相呼應，使課堂渾然一體。

[師]生活中會用到很多液體，如洗潔精、潔廁靈、純堿、果汁、洗發液、護發素等，都有不同的酸堿性。請同學們利用石蕊試液或酚酞試液，測定肥皂水、純堿溶液、果汁、蒸餾水及你身邊的液體如飲料等的酸堿性，觀察記錄現象并寫下結論。

[生]小組合作完成實驗4——用指示劑檢驗溶液的酸堿性，并交流方法及結論

[師]從剛才的實驗可看出，我們能用酚酞檢驗果汁、蒸餾水的酸堿性嗎？為什么？

[生]（個別回答）不能，酚酞顯不變色可能是酸性或中性。

【設計意圖】從生活的層面學以致用，激起學生進一步學習的興趣，更讓學生從中體會到化學知識的價值。學生通過動手實驗，也體會了酸堿指示劑使用的特點和不足，為試紙的發明及以后測定方法的發明埋下伏筆。

（三）試紙的發明

[師]為使用方便，波義耳用一些浸液把紙浸透、烘干制成紙片，使用時只要在小紙片上滴有被檢測的溶液，紙片上就會發生顏色變化，從而顯示出溶液是酸性還是堿性。今天，我們使用的紅色石蕊試紙和藍色石蕊試紙就是根據波義耳的發現原理研制而成的。下面我們一起來體驗如何使用石蕊試紙測定溶液的酸堿性吧！

[生]小組合作完成實驗5——分別將石灰水、稀醋酸滴在藍色和紅色石蕊試紙的兩端

[師]請同學們根據實驗結果，總結石蕊試紙的使用適用對象。

[生]紅色石蕊試紙檢驗堿性溶液變藍色；藍色石蕊試紙檢驗酸性溶液變紅色。

【設計意圖】當課堂的高潮即將褪去，學生認為波義耳的研究已經結束時推出“試紙的發現”，不僅掀起了課堂探究學習的小高潮，也讓學生深切感受到科學研究無“終點”。同時，通過兩種試紙的同時使用，讓學生造成認知沖突，進而自我構建石蕊試紙的適用對象。

（四）酸堿指示劑在實踐中的應用

[師]實驗臺上有A、B、C三瓶無色溶液，分別是鹽酸、氯化鈉溶液、石灰水，但是標簽已經脫落。你能設計實驗來區別出這三種液體分別是什么溶液？

[生]設計實驗方案，討論后進行演示

[師]表演一個魔術：取一張事先準備的濾紙（事先筆者用玻璃棒沾取酚酞試液在濾紙上書寫“奇妙”漢字，晾干。），噴上某無色溶液，立即有紅色的“奇妙”顯現出來。

你們知道我使用的哪些溶液嗎？請試一試。

[生]學生猜想并進行實驗驗證。

【設計意圖】不僅從學科知識層面強化了指示劑的應用，而且提升了學生的實驗設計能力。另外，通過魔術表演，讓同學們感受化學的魅力。

（五）我是未來的波義耳

[師]這一節課，我們有哪些收獲呢？

[生]學生討論，從知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個方面去總結。

[師]同學們總結得非常好。通過觀察，我發現同學們對周圍的事物、現象有著強烈的好奇心、豐富的想象力和較強的科學探究能力，只要我們堅持不懈地努力，肯定會學有所成，我們就是未來的波義耳！

[課外拓展]搜集各種花瓣、蔬菜等，按“自制酸堿指示劑”的方法試一試，并檢驗家中常見溶液的酸堿性。

【設計意圖】本環節是“波義耳發明酸堿指示劑”事件的終點，是本節課學習的終點；但也是學生探究學習的起點，利用歷史事件激勵著學生奮勇前行。

四、課后反思

歷史事件不是孤立的，它們的發生應是偶然中的必然，是科學家長期關注的結果。如果只注意事件本身，而沒有仔細分析其前因或跟進其后續情況，都不能稱為全面地把握歷史事件，那么對其利用只能是片面的，以至有不準確的危險。因此，教學設計中決定將采用某一歷史事件時，教師必須預先詳細學習這段歷史事件的全過程，包括其中的趣聞逸事，從整體把握事件的全景，使自己對這一教學素材的處理能夠高屋建瓴，游刃有余。但歷史事件是為教學服務的，我們的課堂不是化學史專門教學，因此對化學史素材的處理應避免全景式的介紹（不可能與沒有必要），在不損傷其歷史意蘊前提下，截取其中與教學密切相關的片段，并以其為主線串聯、鋪陳教學內容，這樣可以做到整體層次清晰，組織有序，使課堂凸顯真實而飽滿。

本節課筆者對“酸堿指示劑的發明”這一歷史事件進行藝術性處理，在全景把握的前提下，選擇在事件的發展中具有典型意義的節點，如波義耳與朋友的對話、不小心酸濺到了花等，同時將波義耳的探究過程濃縮，構成了教學的線索，引導著教學內容的展開。與此同時，將學生的學習與波義耳研究的進程交織起來，學生的情感融入了事件發展的進程，感受“我也可以做到”的樂趣，也避免了“英雄崇拜”的化學史觀[8]。學生跟隨著事件的發展，體會著化學中的至真、至善、至美。無論是波義耳發明指示劑的初衷，還是其在研究過程的百折不回、精益求精的精神都不斷地影響著、教育著學生。這種浸潤式的教育方式，悄無聲息地影響著學生的思維方式，改變著學生的觀念，從而落實了知識的教育價值。

毋庸諱言，現行紙筆應試的評價方式促使教師將教學重心放在“知識與技能”、“過程與方法”的落實上。因此，努力挖掘化學史中蘊藏的知識與方法成為化學史應用的重心，唯有如此，化學史在課堂教學中存在才有生命力。但對“情感·態度·價值觀”的眷顧仍應在教學中體現，在素養培養與知識落實間取得平衡是理想與現實的折中，二者不可偏頗，我們有理由相信只要合理地將化學史融入課堂教學，完全可以實現化學史所負載的情意價值、知識價值及科學價值。因此，本節課在引導學生體會大科學家波義耳所慮、所思、所做的同時，也強化著知識和方法的落實，如，利用實驗活動達成對操作技能的掌握；通過總結歸納與練習強化讓學生領會并掌握溶液酸堿性與指示劑變色的對應關系；以及學會利用酸堿指示劑鑒別溶液等。這也是本設計的突出之處。

[參 考 文 獻]

[1]關婷婷等.化學史教育的發展歷程及其教育功能[J].廣東化工，2005（11）.

[2]王玲莉，李廣洲.HPS教育對中學化學史教學的啟示[J].化學教育，2008（7）.

[3]鄧永財，李廣洲.IHV——化學史教育的新方法[J].化學教育，2006（12）.

[4]魏壯偉.基于化學史內容的科學本質教學模式初探[J].內蒙古師范大學學報（教育科學版），2009（8）.

[5]沈兆剛.與波義耳同行——“溶液的酸堿性”的教學設計與專家點評[J].中學化學教學參考，2009（4）.

[6]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[7]王祖浩，王磊.義務教育教科書：九年級化學（下冊）[M].上海：上海教育出版社，2014.

[8]袁振東.化學史教育中常見的弊端[J].中學化學教學參考，2008（12）.

（責任編輯：張華偉）