基于核心素養的HPS教學模式探索

薛琴

[摘? ?要]在高中化學課堂教學中引入HPS教學模式，以教材知識發生和發展的歷史過程中所蘊含的科學思維方法、科學精神為基礎，依據學習目標和學生發展水平，有機地滲透有關歷史、哲學、社會等方面的內容，促進學生內化科學研究的批判性思維，并在此基礎上形成正確的科學態度，提升素養。

[關鍵詞]HPS教學模式;核心素養;氯及其化合物

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0076-03

多年來，升學考試的壓力加劇了教育的功利性，課堂教學往往強調對考點和試題的熟練和規范性解答，缺乏對科學本質的更深層次的思考。在新課程改革倡導培養學生化學學科核心素養的大背景下，教師在教學中除了要注重化學知識教學的邏輯順序，強調知識的科學性和系統性，還要建立化學與社會生活、科學發展以及其他知識之間的聯系，重視化學在技術發展和社會應用中的道德問題，真正做到立德樹人。這充分體現了化學學科核心素養的育人價值。

HPS是“科學史（History of Science）、科學哲學（Philosophy of Science）以及科學社會學（Sociology of Science）”的英文縮寫，HPS教學模式是把科學史、科學哲學、科學社會學的有關內容納入中小學理科課程中，以期提高科學教育的質量，促進學生對科學本質的理解的一種新的教學模式。在高中化學課堂教學中引入HPS教學模式，可促進學生內化科學研究的判性思維，并在此基礎上形成正確的科學態度，提升學科核心素養。下面以《氯及其化合物》的教學為例，探討HPS教學模式在高中化學課堂教學中的具體應用。

《氯及其化合物》是人教版必修1第二章第二節的內容。在此之前，學生已經在第一章學習了氧化還原反應和離子反應的基本理論。本節可運用這兩種理論及觀點預測并解釋氯及其化合物的性質。氯是一種典型的非金屬元素，具有多種化合價。氯元素及其化合物與學生生活密切相關。教學中教師可以以氯的化合物的實際應用為起點，在應用中體現性質。從生活實際走進化學，可拉近化學與學生的距離，同時幫助學生建立認識化學物質的基本模型：結構決定性質，性質反映結構，性質決定用途。這就是“宏觀辨識與微觀探析”這一化學學科核心素養的具體體現。《氯及其化合物》這一節的教學內容與化學學科核心素養各個方面的緊密聯系如表1所示。

片段一：由潔廁靈和84消毒液不能混用導入新課

播放一段新聞視頻：潔廁靈和84消毒液混用導致的意外中毒死亡事故。

教師與學生共同研究和探討潔廁靈和84消毒液的成分以及反應原理。

教師首先給出預先查找好的資料：潔廁靈，經pH試紙檢測顯酸性，證明含有H+;用硝酸酸化后的硝酸銀檢測，有白色沉淀產生，證明含有Cl-。從市場購買的潔廁靈是黃色液體，呈黃色是因為廠家在生產中添加的香精和色素。因此，潔廁靈就是添加了香精和色素的鹽酸溶液。關于84消毒液，由于學生還沒有學過NaClO的性質，暫時無法根據性質推測84消毒液的成分，所以教師直接給出商品標簽揭示其成分（次氯酸鈉，化學式：NaClO）。

演示實驗：將少量潔廁靈和84消毒液倒入大試管中，并立即塞緊膠塞。觀察實驗：反應劇烈，并產生黃綠色氣體。請學生上講臺，用扇嗅法聞氣味并描述。

接著，讓學生分組討論反應原理。事實上，不少學生都有潔廁靈和84消毒液不能混用的生活常識，還有一部分學生知道產生的黃綠色氣體是Cl2。教師可以適時引導學生嘗試從化合價的角度來分析該反應發生的原理，并用離子方程式表示。學生討論：由潔廁靈中的Cl-，到反應生成的Cl2，化合價升高了，一定有其他元素的化合價降低了。[NaClO]中Cl元素的化合價是+1價。結合上一節氧化還原反應中學到的知識，可知這是一個Cl元素的倒歧化反應。寫出離子方程式的初稿：Cl- + ClO- → Cl2↑，教師引導學生根據電荷平衡和元素守恒完成缺項離子方程式的書寫，最終得出反應方程式：2H++Cl- + ClO- = Cl2↑+ H2O。

評析：“良好的開端是成功的一半。”能否將學生的注意力吸引并使其投入到課堂學習中決定著一節課教學效果的好壞。狹義的導入是創設真實的教學情境，吸引學生的注意力，讓他們主動參與到教學中來，通常是課堂開始五分鐘內的重要教學步驟。而廣義的導入，貫穿課堂教學的始終，它能引起并啟發學生的積極思考，是教學重難點突破的前奏。

片段二：通過化學史揭示氯氣的發現歷程，展現科學家的研究精神及勤于鉆研、嚴謹求實的科學態度

創設歷史情境：1774年，瑞典化學家舍勒用鹽酸與軟錳礦（主要成分為MnO2）一起加熱時，產生了一種刺鼻的、使人肺部極度難受的黃綠色氣體。舍勒發現這種氣體溶于水后，藍色石蕊試紙碰到它會先變紅后褪色。由于這種氣體是從鹽酸中冒出來的，于是舍勒（燃素論的支持者）將其命名為“脫燃素鹽酸”。舍勒最終未能確認這種氣體。后來法國化學家貝托雷把這種氣體的水溶液放在太陽下，發現它發生了“分解”，居然產生了鹽酸，放出了氧氣，于是他干脆將這種氣體命名為“氧化鹽酸”。貝托雷最終也未能確認這種氣體。英國化學家戴維用伏打電堆使電流通過“氧化鹽酸”，結果發現電流不能使它“分解”。“它會不會是一種單質呢？”戴維大膽地設想。經過反復實驗后，1810年戴維終于確認氯氣是一種單質，于是他把這種氣體命名為“氯”，取“綠色”之意。從1774年舍勒發現氯氣到1810年戴維確認氯是一種新的元素，中間經歷了36年之久[1]。

評析：化學史教育的目的不是為了宣揚某個化學家，將其神化，讓學生覺得化學家遙不可及，而是讓學生認識到化學家也是平常人，由于那個時代科技發展的局限性，他們在探索過程中走了很多彎路，錯過很多發現。最終他們之所以仍取得一定的成就，主要是因為他們對科學有著強烈的興趣和執著的追求，有著勤于鉆研、嚴謹求實的科學態度和不達目的不罷休的韌勁。化學史教育結合人類探索物質及其變化的歷史與化學科學發展的趨勢，引導學生進一步學習化學的基本原理和方法，并形成化學學科的核心觀念。

片段三：辨析氯氣的“功”與“過”，提升學生的社會責任感

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的一門基礎學科。化學不僅與經濟發展、社會文明的關系密切，也是材料科學、生命科學、環境科學、能源科學、信息科學等現代科學技術的重要基礎。化學在促進人類文明可持續發展方面發揮著日益重要的作用，是揭示元素到生命奧秘的核心力量[2]。美國科普作家蕾切爾·卡遜的《寂靜的春天》一書中，描繪了工業文明所帶來的負面影響。從積極意義上看，它推動了現代環保主義的發展，然而，也引發了人們對工業文明的抵制，尤其是對化學工業及其產品的誤解。彼時從事化學研究、化學產業和化學教育的人，更多地選擇少發聲甚至不發聲，這使人們對化學產生了誤解。這種趨勢醞釀成一種社會情緒，最終形成對化學學科的偏見[3]。

如第一次世界大戰期間，氯氣作為世界上第一種化學武器不光彩地登上了歷史的舞臺。1915年4月22日，在比利時弗蘭德省的伊普爾，德軍率先向英法聯軍的陣地釋放了氯氣。在短短5分鐘內，他們釋放了約180噸氯氣，造成英、法軍隊共有15 000多人中毒，其中1/3的人喪命。氯氣在一戰的戰場上臭名昭著，惡貫滿盈。加上潔廁靈和84消毒液的混用造成了生活中的一些悲劇，以及不斷報道的環境污染事件，使得圍繞著化學物質安全性的誤導性言論層出不窮。這樣的報道在指出生活中處處有化學的同時，也在妖魔化化學。

那么，該如何理性地看待化學呢？教師可以在教學中多引入化學的“正面”歷史，如1908年美國開始使用氯氣消毒自來水，后來，這種消毒方式逐漸為各國所采用。從此，公共飲用水的衛生得到了保障，與飲用水有關的各種疾病開始遠離人類。可以說，使用氯氣消毒自來水拯救了無數人的生命。除此之外，在化學工業上氯氣還用于生產次氯酸鈉、三氯化鋁、三氯化鐵、漂白粉、溴素、三氯化磷等無機化工產品，還用于生產有機氯化物，如氯乙酸、環氧氯丙烷、一氯代苯等，也用于生產氯丁橡膠、塑料及增塑劑，用于生產合成洗滌劑的原料烷基磺酸鈉和烷基苯磺酸鈉等。在電子工業中，高純氯氣主要用于干刻、光導纖維、晶體生長、熱氧化等。包括氯及其化合物在內的許多化學物質都有著廣泛的應用，它們無時無刻不在改變著我們的生活。

評析：化學對人類文明做出了重大貢獻，可是人們對化學的誤解卻越來越深，一提到化學就會想到蘇丹紅、三聚氰胺、毒奶粉等公共事件。在實際教學中，教師應當多選取積極正向的素材創設情境，教育學生辯證地看待化學的功與過。既不過分夸大化學的神奇，也不過分渲染化學的“可怕”，引導學生積極面對與化學有關的社會問題，培養學生的社會責任感、參與意識和決策能力。

可見，基于化學學科核心素養的HPS教學需要緊密聯系公共生活。化學與我們的生活息息相關，但相關的公共事件中有不少的非理性成分，這也說明了提高公民化學素養的必要性。雖然我們無法要求所有人都能用化學的視角來分析和看待問題，但化學教師要從自身做起、從課堂教學做起，盡個人所能，影響一批又一批的學生，當整個社會中具有正確的化學觀的人越來越多時，化學教育也就實現了通過教書育人改造社會的目的。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 白建娥，劉聰明.化學史點亮新課程[M].北京：清華大學出版社，2012：32-33.

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

[3]? 趙華，劉前樹.理解化學，選擇化學[J].化學教與學，2020（5）：2-6.

（責任編輯 張 簡）