“科學史話”欄目在高中化學教學中的應用策略

周慧智

人教版高中化學必修新教材已在各地推廣使用。教材共設置了“課堂實驗”“方法導引”“科學史話”等14個主要欄目，欄目設置特色彰顯，為課堂教學提供了豐富的素材，這些欄目有序分布在各章節的教學內容中，教師應該挖掘、理解和運用教材特點，更好地培養和發展學生的化學學科思維，提升學生的化學學科素養。科學史是高中化學教學內容的一部分，是化學學科文化的傳承，“科學史話”欄目如何在高中化學教學中合理應用就顯得非常有意義。

一、必修教材中的“科學史話”內容及價值1.新課標對“科學史”的要求

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》首先整體上在課程基本理念中提出了要在課堂教學中“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”。然后在相關主題中以“學習活動建議”“情境素材建議”“學業要求”三個角度具體化提出了學生在“科學史”上的要求。例如必修內容1 “化學科學與實驗探究”中，學習活動建議“查閱化學發展中重大事件的有關資料”，學業要求中提出教學目標：學生“能列舉化學科學發展的重要事件，說明其對推動社會發展的貢獻，能說出其中的創新點”，情境素材建議“有關化學發現的故事：電離理論的建立、元素周期表的發展、……”這些學習活動建議、情境素材建議或學業要求上的內容都是旨在引導學生了解科學史，并以化學的視角看社會的進步和發展。

2.“科學史話”的價值

（1）引導學生理解化學學科知識的形成與發展

必修教材中有電離理論、氧化還原理論的建立過程、元素周期律（表）的發現與發展史、苯分子的結構和原子結構模型的建立過程等，這些科學史素材充分展現了化學知識、化學原理、化學規律的形成與發展，在課堂教學時，合理將這些“科學史話”穿插在化學學習中，不僅能讓學生了解相關化學知識的發展線索，又能加深對相關化學知識的理解與運用，并且還滲透了學生“科學探究與創新意識”和“證據推理與模型認知”等化學學科核心素養的培養。

（2）引導學生發展“科學態度與社會責任”核心素養

氯氣的發現、元素周期表的創建等科學史素材淋漓盡致地展現了科學家在進行科學研究時嚴謹求實的科學態度;不懼權威敢于質疑、崇尚真理的科學追求;克服困難勇于付出的科學精神。讓學生在學習化學知識、形成化學思維的過程中，了解這些感人的科學史，學習科學家的科學精神與態度，對發展學生“科學態度與社會責任”核心素養將會起到催化劑的效果。

（3）引導學生認識化學學科的研究價值與應用

關于結晶牛胰島素的人工合成、尿素的人工合成、工業合成氨等科學史充分展現了化學學科為人類做出的突出貢獻，突出了化學學科的社會價值，揭示了“化學——人類社會進步的關鍵”這句話的內涵。將這些科學史融入課堂教學，能讓學生明確化學學科對人類進步所做出的突出貢獻，感受化學學科的自然魅力，真正認識化學學科的研究價值與應用，幫助學生建立化學學習的自信，增強其社會責任感。

（4）引導學生樹立正確的價值觀

關于侯德榜和侯氏制堿法的“科學史話”是最好的增強學生愛國主義和民族精神教育的歷史素材。愛國正是學生的必備品格。當今的化學教育應擔負起推動人類命運共同體建設的責任，在課堂教學中，合理將古今中外相關的科學史融合到化學知識的形成與發展過程中，構建國際理解的科學史坐標系，有利于引導學生滲透國際理解素養的培育。

二、高中化學教學中“科學史話”的應用策略

1.通過以“科學史話”為線索的教學，構建新化學知識形成和發展體系

在課堂教學中，某些理論性比較強的化學知識，例如氧化還原反應理論，由于抽象化色彩偏重，直接講述概念，學生采取的學習方法則是囫圇吞棗式的死記硬背模式，難以順利構建知識體系。根據建構主義學習理論，在已有的認知基礎上，循序漸進、層層深入地進行新知識的學習，才能真正構建新的知識體系。科學史上，一種化學理論的建立總是多位科學家一層層不斷深入地研究才形成一種相對成熟的理論知識。所以教師在這些抽象的理論性較強化學知識的教學中，可以以“科學史話”中相關化學知識的形成與發展過程為線索，設計相關問題，啟發學生結合已有的知識進行思考，引導學生體會知識的形成、模型的建構、證據的獲取，最終構建新的化學知識體系。案例1 “氧化還原反應”教學。學生在初中對氧化還原反應概念有一定了解，但大多是碎片化、模糊化的。而學生卻非常熟悉兩個化學反應：

O2+2Cu△2CuO

H2+CuO△Cu+H2O

如圖1所示，根據 “科學史話”中氧化還原反應概念的發展為元線索，展開氧化還原反應理論的教學。

1774年，法國化學家拉瓦錫提出燃燒的氧化學說后，人們把物質與氧結合的反應叫做氧化反應，把氧化物失去氧的反應叫做還原反應。

↓

1852年，英國化學家弗蘭克蘭提出化合價的概念，人們把化合價升高的反應叫做氧化反應，把化合價降低的反應叫做還原反應。↓

1897年，英國物理學家湯姆孫發現了電子，人們把化合價升降與原子最外層電子的得失或共用聯系起來，將原子失去電子或電子對偏離的過程叫做氧化反應，把原子得到電子或電子對偏向的過程叫做還原反應。

以“氧化還原反應概念的發展”為線索，結合學生已有化學知識進行教學設計，可以讓學生在體會氧化還原反應概念的發展和形成過程中，從“氧元素的得失”→“化合價升降” →“電子得失或電子對偏移”一步步地深化對氧化還原反應概念的認識與理解，構建氧化還原反應中的核心概念，同時感受科學家為追求真理所進行的不懈努力。

2.通過以“科學史話”為載體的教學，發展“科學態度與社會責任”核心素養

化學是在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、轉化及其應用的基礎自然科學。它源于生產和生活實踐，并隨著社會的進步而不斷發展。化學學科發展到今天，已經形成了很多重要的理論，發現了很多重要物質，這些都是幾代科學家秉著不懼困難、敢于創新、勇于追求真理的科學精神與態度，不斷進行科學實踐研究才取得的優秀成果。在課堂教學中教師根據相關化學知識，以“科學史話”內容為載體，結合教材中其他欄目進行適當拓展，可以讓學生在學習化學知識的同時了解科學家們在化學研究中的奮斗事跡，培養“科學態度與社會責任”核心素養。

案例2 “元素周期表”教學。元素周期表的發現經歷了漫長的歷史過程，是多位科學家堅持不懈努力的結晶。教材“科學史話——元素周期表的發展”，比較完整地介紹了多位科學家在前人研究的基礎上質疑、探索、創新的歷程。實施課堂教學時，可以將科學史話欄目與教材“研究與實踐”欄目相結合，教學整體過程見表1。

學生在學習化學知識的過程中體會否定再否定從而達到不斷完善的過程，使知識內容與科學史話內容緊密相連，引導學生構建新化學知識的同時感受科學家們追求真理的科學精神與態度，幫助學生發展“科學態度與社會責任”核心素養。

3.通過以“科學史話”為重點的教學，突顯化學學科的價值

諾貝爾化學獎獲得者西博格指出：化學是人類進步的關鍵。今天的化學，與其他學科形成交叉和相互滲透，成為自然科學領域中一門“中心的、實用的和創造性的”基礎學科，在資源、材料、健康、環境等領域，化學發揮著越來越重要的作用。在課堂教學中，教師將化學為人類造福所做出的偉大貢獻的科學史話內容作為課堂教學的部

分重點，突出化學學科的價值與應用，將減弱一些新聞對化學的負面理解，增強學生學習化學的興趣和自信心。

案例3 “氮及其化合物”教學。教材“科學史話”內容為“合成氨”，合成氨是人類科學技術發展史上的一項重大成就。在“氮氣與氮的固定”教學時，可以圍繞科學史話設計四個問題進行重點分析，見表2。

“科學史話”中對哈伯和博施在合成氨上的介紹比較簡短，課堂教學任務完成后，可以布置調查研究任務：繼續查閱有關合成氨的科學史和最新研究進展。進一步引導學生認識化學學科的研究價值與應用，理解化學學科在自然學科領域中的重要地位，增強社會責任感。

4.通過以“科學史話”為題材的教學，發揮育人教學價值

化學學科核心素養包括必備品格和關鍵能力。愛國是學生的必備品格，國際理解則是學生的關鍵能力。化學課堂教學不應只是知識的學習，應該合理利用教材素材，同時培養學生的必備品格和關鍵能力，發揮科學史話欄目的育人教學價值，幫助學生樹立正確的價值觀。

侯氏制堿法是在中國人民最艱苦的八年抗戰中取得成功的，它反映了中國科學界的聰明智慧，不屈不撓攀登世界科學高峰的進取精神和改變當時落后工業面貌的自強不息的奮斗精神，這是育人的最佳素材。

案例4 “鈉及其化合物”中呈現了“科學史話——侯德榜和侯氏制堿法”，在圍繞“碳酸鈉和碳酸氫鈉”教學中，可以抓住科學史話，利用“研究與實踐——了解純堿的生產歷史”，進行三步曲教學，整體教學設計如圖2所示。

以“科學史話”為題材的教學過程，讓學生既學習新的化學知識，又極大增強了愛國主義和

民族精神教育。同時讓學生感受化學學科的魅力，體會化學對創造更多物質和精神財富、滿足人民日益增長的美好生活需要的重大貢獻。

科學家是有國家的，但科學無邊界，科學的發展應惠及全人類。教師可以利用“科學史話”作為視野的窗口，適當拓寬國際視野，引導學生樹立正確的價值觀。

例如“碳酸鈉和碳酸氫鈉”教學中，用“三步曲”實施教學后，可以繼續利用“研究與實踐——了解純堿的生產歷史”布置課后調查研究任務：了解路布蘭制堿法、索爾維制堿法的原理，結合侯氏制堿法比較三種制堿法所具有的優勢。

英國科學史家李約瑟曾提出：“中國曾長期在許多科技領域內居于世界領先水平，但是為何近代科學沒有在中國誕生呢？”中國近代化學研究落后是有深層次原因的，應認識到自身的不足，以謀求更好地發展道路。隨著現代化科學的發展，化學成果在世界范圍的傳播越來越迅速，全人類有機會共享新研究、新成果。

人教版高中化學必修新教材中“科學史話”欄目共有8個內容，本文在根據其與知識教學的相關性，以實際課堂教學中“科學史話”欄目應用的實例，展示了“科學史話”欄目的知識價值、學科價值、教學價值和素養價值。“科學史話”在高中化學教學中的具體應用，要依據化學知識的特點、科學史話本身內容、教學時間、教學對象等因素進行綜合分析后再選擇合適的策略融入課堂教學中。人教版新教材還提供了其他各種豐富的素材，教師應充分挖掘、理解和運用教材特點，將“科學史話”與其他素材有機結合融入課堂教學，更好地培養和發展學生的化學學科思維，提升學生的化學學科素養。

（收稿日期：2021-08-01）