借助化學史料 培育核心素養

李小芬

摘要：化學史料豐富多彩，蘊含多種教學功能，文章提出借助化學史料培育化學核心素養的五個方面：以史明志，情感共鳴，培育科學態度與社會責任素養;以史探理，感受創新，培育科學探究與創新意識素養;以史質疑，體驗過程，培育證據推理與模型認知素養;以史為鏡，尋求本質，培育宏觀辨識與微觀探析素養;以史為范，重視科研，培育變化觀念與平衡思想素養。

關鍵詞：化學史料;化學核心素養;教學設計

文章編號：1008-0546（ 2019）09-0019-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.09.005

化學史是自然科學發展史和人類文明發展史的重要組成部分，蘊含了大量科學探究過程及人文歷史背景[1]。利用化學史料，可以幫助學生了解在科學研究的漫漫長河中，今天所學的化學知識是如何形成的;感受科學家在面對困難時是如何思考和探究的。借助化學史料，可以有效促進學生核心素養的養成。

對比《普通高中化學課程標準（實驗版）》和《普通高中化學課程標準（2017年版）》關于化學史料的內容，筆者發現，2017年版的化學課標更加注重化學史育人功能的開發，不論在數量上還是在呈現形式上，都充分體現了化學史教育的重要性。

利用化學史料為載體，重構化學課堂，是推動學生主動發展核心素養的重要途徑，值得一線化學教師深思和踐行。

一、以史明志、情感共鳴，培育科學態度與社會責任素養

在化學史的發展過程中，有很多激勵人心的真實故事，教師可以圍繞教材中的一些核心概念，搜集歷史資料，設計一系列互動歷史故事，并用多媒體手段將材料融入化學教學中，不僅可以豐富課堂教學過程，更可以調動學生的學習熱情，培養科學態度與社會責任。

教學片斷：鹵代烴和DDT

化學史料：1939年，瑞士科學家米勒發現DDT具有優異的廣譜殺蟲作用，他因此獲得了1948年的諾貝爾生理學和醫學獎。但是，DDT這一歷史上最著名的有機氯殺蟲劑僅僅用了20年，便逐漸在全球范圍內遭到禁用，有人甚至認為這是一個發“錯”了的諾貝爾獎。人們發現，DDT相當穩定，能在自然界滯留較長時間，并可以通過食物鏈富集在動物體內，形成累積性殘留，給人體健康和生態環境造成不利影響。DDT事件留給人類的思考是深刻而長遠的。

討論：你們對這個歷史事件有何看法？

教學價值：科學技術是把雙刃劍，讓學生充分感受科學發展的道路布滿荊棘，教育學生要正確分析歷史事件，既可以學習科學家的科研精神，又可以學習科學家勇于承認錯誤、并進一步改進的人文品質。

二、以史探理、感受創新，培育科學探究與創新意識素養

重演科學史中的重要實驗或重大發展階段，學生可以體驗科學發展的實際過程。在教學設計中，教師可以采用先演繹再歸納的方式，利用教材和相關史實模擬歷史上的經典實驗和探究過程，然后得出知識理論。

教學片斷：苯環結構的探究

化學史料：19世紀歐洲許多國家都使用煤氣照明，煤氣通常是壓縮在桶里貯運，人們發現這種桶里總有一種油狀液體，但長時間無人問津。英國科學家法拉第花了整整五年時間從這種液體中提取到了一種無色油狀液體——苯。法拉第發現苯后，對苯的組成進行測定，發現苯僅由碳、氫兩種元素組成，其中碳的質量分數為92.3%，苯的相對分子質量為78，確定分子式為C6H6。

討論：從分子式來看，苯分子遠沒有達到飽和，那么，它的分子結構如何呢？

學生：可能含碳碳雙鍵或碳碳三鍵。

實驗：在試管中加一滴管苯，再加入5滴酸性高錳酸鉀溶液，充分振蕩，觀察現象。

結論：高錳酸鉀不褪色，說明沒有三鍵或雙鍵。

化學史料：當時科學家凱庫勒對苯分子中6個碳原子和6個氫原子的排布，曾先后考慮過幾十種排布法，但卻都經不起推敲，也解釋不了關于苯的實驗事實。1865年的一天晚上，在思考苯的結構時，不知不覺進入了夢鄉，朦朧中，他看到碳原子形成的長列像蛇一樣，突然間，蛇咬住了自己的尾巴，形成一個環狀……凱庫勒猛然驚醒了，受夢的啟發，凱庫勒迅速畫出了苯分子的結構，這就是流傳至今的凱庫勒式。

教學價值：利用此歷史材料進行苯環結構的教學，既可以體驗科學探究的過程和方法，又可以感受科學家對科學研究的敬業精神，同時也明白在科研之路上，沒有天才，有的只是科學家孜孜不倦的科研精神和永不言棄的毅力。

三、以史質疑、體驗過程，培育證據推理與模型認知素養

學習的過程，就是知識不斷擴展和提升的過程。科學教學的目標就是實現學生錯誤概念向科學概念的轉化。科學在其發展的歷史過程中，也不斷糾正和更新，所以科學史是幫助學生形成科學思維的有益資源。

教學片斷：原子結構的演變

化學史料：19世紀初道爾頓最先提出實心球模型一湯姆森于1897年開始研究陰極射線，發現金屬中都存在帶負電荷的粒子，即“電子”，提出新的模型，被稱為“葡萄干面包式”模型→盧瑟福于1907年利用鐳等放射性元素產生帶正電的α粒子，使其穿過鉛板的小孔，射向極薄的金箔，證明不是實心球體，并提出了原子內部電子繞原子核運動的行星模型→1913年，玻爾修正了原子模型，提出電子沿穩定軌道運動→1926年，薛定諤波動方程建立，提出現在原子結構的電子云概念。

教學價值：利用原子結構的演變過程為載體，讓學生感受到科學研究中不斷質疑并提出新方案的研究過程，認識到學無止境的科研路上，只要不斷鉆研，終會有新的突破;同時，讓學生堅定敢于質疑的科學探究精神，明確化學實驗的重要價值;體驗證據推理和模型認知的素養。

四、以史為鏡、尋求本質，培育宏觀辨識與微觀探析素養

奧斯本提出，應該讓學生參與歷史上科學家的問題解決過程，以此體會科學方法[3]。課堂上，教師可以利用歷史材料，鼓勵學生參與歷史問題的討論，并適時提出科學家研究過程的猜想，引導學生利用宏觀現象進行微觀探析。

教學片斷：化學反應的方向

化學史料：鈦被譽為“21世紀金屬”，廣泛應用于飛機、醫療等領域。第一次制得純凈的鈦在1910年，但早在1791年科學家就在金紅石礦物中發現了鈦元素。當時科學家們就設想通過以下兩步反應來制備鈦：

第一步：Ti02（s）+2Cl2（g） =TiCl4（1）+02（g）

第二步：TiCl4（l）+2Mg（s）=Ti（s）+2MgCl2（s）

然而，科學家們發現第一步反應在任何溫度下都不能向正向進行，于是他們意識到化學反應具有方向性。

討論l：如果你是18世紀的科學家，如何解釋制備鈦的第一步反應不能自發進行？

討論2：19世紀初的科學家們曾認為決定反應能否自發進行的因素就是反應熱。放熱反應可以自發進行，而吸熱反應則不能自發進行。你同意這種觀點嗎？

化學史料：1855年，克勞修斯首次大膽提出熵的概念（符號S），用來表示體系的混亂程度。1869年，德國化學家霍斯特曼在研究NH4Cl受熱分解過程時運用了熵的概念，指出這一過程和液體蒸發過程遵守同樣的規律即熵增有利于自發進行，把熵的概念首次推廣到化學反應領域。1878年，美國科學家吉布斯在大量理論研究的基礎上提出判斷化學反應方向的綜合判據：在一定的溫度和壓強下：△H-T△SO，反應非自發;△H-T△S=0，反應達平衡態。

討論3：經過討論，請同學們分析溫度、焓變和熵變對反應自發性的影響。

教學價值：認識到科學發展過程中，科學家也會陷入僵局，碰到暫時無法解決的難題，但是在追求真理的過程中，只要努力終將有所收獲。利用宏觀的現象，結合微觀的原理和本質，試圖找到解決問題的方法，最終會有重大的突破。對于學生而言，歷史是明鏡。循著科學家的腳步，感受科學的發展過程，將為今后的發展奠定基礎。

五、以史為范、重視科研，培育變化觀念與平衡思想素養

科學史融入課堂教學實踐并不是簡單的移植介紹過程，多角度分析并利用材料是教學的關鍵。在材料的收集和整理過程中，我們總會發現同一時期不同科學家研究同一個課題，并取得不同的成果。這些材料，可以經過恰當加工，然后運用到課堂教學中，促進學生積極思考，參與知識的構建與問題的解決，形成動態的、變化的知識觀，提升解決問題的能力。

教學片斷：合成氨的過程

化學史料：對比能斯特和哈伯的研究，猜想哈伯方案脫穎而出的原因[4]。

討論1：對比兩位科學家的方案，你覺得哪種更適合工業生產？

討論2：為什么增大壓強，有利于增加平衡氣中氨氣的含量？

教學價值：通過了解合成氨過程的艱辛和科學家研究的過程，讓學生體驗化學變化的條件，認識條件對化學反應速率和限度的影響;感受化學家嚴謹的科學態度、勇于挑戰的激情，體會科學團隊合作的重要性;學習科學家在解決實際問題時鍥而不舍的執著與富有創造性的思維過程。

六、總結反思

經過筆者的實踐，讓化學史融人課堂的教學，深受學生的喜歡，在實際的操作中，要注意以下幾個問題：

1.素材充分挖掘，體現功能價值

化學史的來源廣泛，有蘇教版化學教科書上的拓展視野欄目;有新課標（2017年版）中提到的學生活動、情境素材建議;有教學參考書上的案例賞析;更有各類化學核心期刊上的關于化學史教學的優秀論文等等。從時間的角度來說，可以選用古代化學史以弘揚傳統文化;也可以選用新增化學史以促進學科本質理解;更可以選用近現代史以認識科學發展現狀。只要教師能充分挖掘，合理利用，定能給學生一個全新的學習視角。

2.教師多讀多看，促進專業發展

化學史豐富多彩，這就要求教師多讀多看，不斷積累，才能正確理解教學內容，合理處理教學設計。若教師缺乏較高的學科素養，也就不能有效地利用化學史料進行教學，即使介紹相關史料，也不能充分發揮其功能。因此，化學教師需要加強學習修養，更新教育觀念，不斷彌補專業知識、提升創新能力，努力提高專業水平，成為不斷發展的優秀教師。

參考文獻

[1]徐勝龍.近二十年化學史教育的變遷及啟示[J].中學化學教學參考，2018（11）：34-36

[2] 中華人民共和國教育部，普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[3]孟獻華，倪娟.基于化學史的教學設計模型與應用[J].化學教育，2016（1）：74-81

[4] 白建娥，利用化學史進行素養為本的教學[J]中學化學教學參考，2018（10）：17-20