歷史積淀與現代科技融合的初三化學復習研究

摘" " " 要""“實際生產分析”在各地中考題中均為重點，也是初三化學復習的重點，旨在考查學生解決實際問題的能力，研究發現此類問題主要素材為歷史積淀和現代科技，是具有重要價值與功能的教學素材與教學設計來源。在初三化學復習教學中應充分重視、應用、設計“實際生產分析”類教學過程，將歷史積淀與科技發展帶入教學、引領教學，從而使學生激發學習興趣，發展化學學科核心素養，提高化學成績。

關 鍵 詞 初三化學" 復習教學" 歷史積淀" 現代科技" 化學學科核心素養

韓建豐，高凌蕊.歷史積淀與現代科技融合的初三化學復習研究[J].教學與管理，2023（34）：41-44.

《中國學生核心素養》明確提出人文底蘊與科學精神結合，在學校教育教學中滲透中華優秀傳統文化、提升文化軟實力對于國家人才培養目標實現的重要性。在“雙減”和“五育并舉”課程改革背景下，化學學科中涉及的歷史人文內容育人功能與價值十分突出，相關內容的學習增加了學生的歷史積淀和人文底蘊；隨著現代化進程的推進，我國科技發展日新月異，科學技術為化學課堂內容帶來了豐富素材，助力學生科學精神的發展。只有學生對祖國文化有堅定的信心，才能獲得堅持堅守的從容，鼓起奮發進取的勇氣，煥發創新創造的活力[1]。兩者結合促進學生“發展核心素養”的落實，即具備適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力[2]。因而應將促進學生的興趣、美的感受、歷史文化、現代技術發展等與化學課堂深度融合（如圖1）。

一、歷史積淀與現代科技融于化學學科教學的價值

《義務教育階段化學課程標準（2022年版）》和《普通高中化學課程標準（2017年版2022年修訂）》要求化學學科課程內容落實弘揚我國的優秀傳統文化、科技發展成果，體現新時代中國特色社會主義教育思想，實現課程育人目標。在化學教學中應該有機融入社會主義核心價值觀、中華優秀傳統文化、中國現代科技發展進步等重點教育內容，激發學生社會責任感、創新精神、實踐能力，提升學生化學學科核心素養。“人文底蘊”包括“人文積淀、人文情懷、審美情趣”，科學精神包括“理性思維、批判質疑、勇于探究”。“課程標準”和“中國學生發展核心素養”指向的歷史積淀和現代科技與化學課堂可以有機融合為一體，既能豐富化學課堂又能落實課程方案。

1.歷史積淀融入化學教學

《齊民要術》關注農事，《夢溪筆談》《天工開物》關注工業，《神農本草經》《本草綱目》關注醫藥。這些與化學科學息息相關的古籍全面記述了中國古代農業和手工業生產技術、醫術的發展。其中化學知識豐富多彩，為我們展現了古人對“化學科學”的認識水平和對“格物致知”的追求。朱砂、青蒿素、水楊酸等可以引導學生開展對中醫藥學中大量的無機和有機化學物質的思考；玻璃制作、金屬冶煉、煉丹術可以引導學生結合金屬與非金屬元素及其化合物復習、基本實驗裝置與實驗操作方法復習對化學概念進行提升；食鹽的開采與加工，蔗糖的加工，酒、醋和醬的釀造可以幫助學生進一步熟悉無機工業生產、有機合成路線設計相關化學觀念。這些蘊含人文情懷的素材是初高中化學教學的良好補充。應積極引導學生將化學知識與歷史積淀結合解釋生產生活問題、落實化學學科核心素養。例如請學生結合“靈丹妙藥”這一成語感受中國化學史。素材為：丹劑起源于先秦時期，至今已有兩千多年的歷史，先民在采礦和冶金技術的基礎上用各種礦物原料精心燒煉“靈丹妙藥”，一次次的實驗探究促使了我國煉丹術的發展。而煉丹術對全人類的科學發明產生極大的推動作用，積累了大量的藥物、冶金及化學的基礎知識，得到了許多自然界不存在的化合物，是最早的化學實驗探索，開創了化學科學。縱觀化學史和人類文明史，中國傳統文化對世界產生了極其深遠的影響。

2.現代科技融入化學教學

自20世紀量子力學、物理化學和現代實驗技術成熟后化學科學成為了一個廣泛、復雜的學科，復雜的現代科技和理論是學科支撐。現代化學的研究、應用和發展是綜合性探索過程，化學教學應緊密結合現代科技發展，特別是中國化學家、科學家們為化學發展貢獻的力量，幫助學生認識到化學科學的重要作用和學習、研究的方法之一為在化學課堂中融入合適的現代科技內容。

例如，以碳排放中的現代科技為素材：高效的CO2捕集和封存技術會為我國2060年實現“碳中和”目標作出巨大貢獻。將CO2從排放物中分離出來的方法主要分為物理吸收法和化學吸收法。物理吸收主要是用甲醇（液體）、活性炭、沸石等。化學吸收主要使用氨水、鈣基吸收劑等。鈣基吸收過程如圖2[3]。

分離后的CO2可以用來制取甲醇（CH3OH）。2020年10月，中科院李燦院士團隊的全球首套“千噸級液態太陽燃料合成示范項目”在蘭州通過國家現場考核。其技術路徑是：第一步采用光伏發電把光變成能量，第二步電解水制氫，第三步在固溶體雙金屬氧化物催化劑作用下二氧化碳加氫產生甲醇和水。這一模擬自然光合作用的“液態陽光”生產甲醇技術將是我國實現碳達峰、碳中和的一個重要路徑，并為全球應對氣候變化提供切實可行的中國方案、中國智慧。

二、初三化學復習中滲透人文素養和科學精神的策略

采取科學的復習方法，最大限度地提高學生學習興趣和復習效率，這是進一步落實化學學科核心素養、初高銜接和提高成績的關鍵。復習過程中極易出現認識誤區，認為應多講、多練、多考，只要學生上課多、做題廣、練得勤就能達到教學目標。教師在這樣的思想指導下復習課變成老師“講”學生“聽”的滿堂灌滿堂練，通常會導致講得多而學生聽得厭，課堂氣氛沉悶[4]。重復的機械訓練不能很好地提升學生素質，不利于學生終身發展所需要的學習能力的形成。以實際生產分析為例，在各省各地中考中均有此類問題的考查，但得分率不佳，可見簡單的機械記憶和刷題并不能對學生的成績有大的提升。深度學習的發生才是課堂有效性高的表現，是學科核心素養落地的重要路徑[5]。“深度學習”是基于“理解”的學習方式，學生應對“知識”進行系統、深入分析，理解知識的本質與邏輯，以“比較、分析、概括和歸納”方法構建結構化的知識系統。開發人文素養和科學精神融合的“生產實際分析”專題復習應充分調動學生學習興趣，帶動學生開展研究和探究，促進學生深度學習的發生。

1.以精彩的歷史積淀素材帶動學生研究“生產實際分析”

《夢溪筆談·雜志二》中記載了用“苦泉水”制取銅的方法：“挹其水熬之，則成膽礬，烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。”這一則史料記錄了我國古代兩種冶銅工藝，其流程如圖3。

結合素材可以將設問指向明確的復習內容，如寫出“鐵釜”中發生反應的化學方程式（" ），若在實驗室中從硫酸銅溶液中分離出硫酸銅晶體的操作過程為：①加熱蒸發到飽和；②降溫析出晶體；③（" ）；生產生活中鐵釜易銹蝕，請猜想并寫出一種前輩先民們防止生銹的方法（" ）。這3個設問分別從化學反應方程式書寫、化學實驗操作、鋼鐵生銹原理及防銹等知識內容出發，借助古籍中我國古代工業的發展狀況及成就，提升學生興趣的同時蘊含豐富的初三化學知識，學生在積極解答的同時需要調動較多的必備知識和關鍵能力及綜合素質，如“簡單文言文閱讀和理解”“對工業流程圖的理解”等。

2.以豐富的現代科技推動學生探究“生產實際分析”

我國化工企業利用“侯氏制堿法”生產純堿的部分工藝流程如圖4。

設問為：操作Ⅰ的名稱是（" ）；“侯氏制堿法”中，向飽和氨鹽水中通入足量的CO2，反應的化學方程式為（" ）；操作Ⅱ是向氯化銨混合溶液中加入NaCl粉末，使NH4Cl結晶析出，不采用直接加熱蒸干得到氯化銨的原因是（" ）。侯氏制堿法是我國近代著名科學家、杰出化學家侯德榜先生的杰出貢獻。當時世界上主流制堿法為索爾維制堿法，其獨享制堿技術成果采取了嚴密的保密措施，封鎖了新技術，其具體生產工藝為外國公司壟斷，侯德榜先生在工藝設計、材料選擇、設備挑選和安裝等方面攻克了無數難關，一直在研究和改良的過程中，直至生命的最后一刻。更加令人敬佩的是，侯德榜把所有技術公布于世，讓全世界人民共享侯德榜制堿法的科技成果，從而提升了世界人民生活水平[6]。這是值得我們所有人敬佩和學習的一位偉大化學家，在化學教學中應大力弘揚侯先生的事跡，激勵學生的學習熱情，從而增強學生的科學探究和創新意識，激發學生的家國情懷和社會責任感。

3.以教學促進學生理解“實際生產分析”

中考明確要求在化學考試內容中滲透對社會主義核心價值觀和中國傳統文化內容的考查，因而擴大選材范圍突出地域特色、貼近生活注重實踐等試題增多。“實際生產分析”題基于真實化學生產的工藝流程、技術、設備等信息，結合學生的認知水平及素養能力，考查學生的化學學科核心素養發展情況，屬于化學中考題的重難點。結合考查方向、方式和方法，可以得出“實際生產分析”素材主要來源于兩個方面：歷史積淀（中華優秀傳統文化）和現代科技（我國近現代科技和工業生產發展）。將“題”變為“課堂探究”，能切實增強課堂教學實效，提高學生學習興趣，發展其核心素養，實現學生的可持續發展。如以海水資源的開發利用為素材組織課堂教學，將題目變為“問題串”的形式，幫助學生在探究中深入對“實際生產分析”進行理解，在解決實際問題中建立結構化知識體系，加深對化學學科本質的認知（如圖5）。

開發專題教學時應創建情境激發學生學習熱情：我國在海水淡化領域取得了豐碩研究成果。因海水中含有大量鹽類，所以海水淡化并不容易，在研究領域海水淡化是重要課題。我國研制的一種海水淡化裝置只允許水分子透過，阻止鹽類透過，采用該裝置淡化海水可分別獲得濃鹽水和淡水[7]。組織教學過程中教師應充分展示“實際生產”對人類發展的重要價值：淡水資源關系到人類命脈。海水淡化的研究為我們提供了一條科技改變世界的路，中學生應關注社會、生活和科技發展。已知在海水進入淡化裝置前需要進行預處理而除去大部分鈣鹽和鎂鹽，科研人員采用的方法是加入碳酸鈉，請說說這么做的原理并用化學方程式表示。

具有合適臺階的問題可以促進學生深度學習的發生：獨立分析后進行書寫落實。由對復分解反應相關知識的回憶想到碳酸鈣為沉淀，通過復分解反應生成沉淀而除去鈣鹽。教師的問題指向“除去大部分鈣鹽和鎂鹽”，判斷氯化鎂也應該和碳酸鈉發生復分解反應，依據復分解反應發生條件“生成沉淀或氣體、水”判斷碳酸鎂也應為沉淀。課堂中應注重情境素材對學生思維拓展的價值：“只允許水分子透過，阻止鹽類透過”這一科研成果還可以用于哪些方面？多視角認識的學習過程促進學生化學思維的形成：（A同學）可以硬水軟化，我們平時生活中用“煮沸”的方法，可以用科研成果直接將硬水變為軟水；（B同學）可以處理污水，我們生活和生產有很多廢水污水，應該可以用此技術進行一定程度的處理使危害降低。

有效課堂的前提是學生為主體的知識結構化系統化建構過程真實發生。教師可采取提供資料的形式幫助學生提升對陌生信息的整合與應用能力，在此過程中完成知識結構的自主整合。工廠淡化海水后得到的濃鹽水和淡水中鹽類物質含量，見表1。國家規定居民生活用水中鹽類物質總含量≤500mg·L-1，計算并推斷所得淡水中鹽類總含量。該工廠一套淡化裝置每小時產生濃鹽水300L，其中含有NaCl的質量。

學生依據數據進行定量分析得出答案。在此基礎上可以繼續深化學生思考程度：淡化海水所得的濃鹽水中含大量MgCl2，可用于制備金屬鎂，轉化關系如圖6。

問題串為：寫出生成Mg（OH）2的反應方程式；濃鹽水經過步驟1和2兩步反應后又獲得了MgCl2，設計這兩步的目的是什么？鎂在空氣中燃燒發出耀眼白光，依據此現象可用鎂制作什么？

三、教學啟示

1.建構人文與科技導向的有效課堂

素養導向的教學改革指出新時代學生的培養目標是：有理想、有本領、有擔當。新課標使育人目標更加科學和明確，據此可以充分提煉化學課程育人價值觀，從而在化學課堂中落實立德樹人的根本任務[8]。將中華優秀傳統文化引入化學教學，提升學生的人文歷史積淀是良好的教學情境創設素材；新時代背景下，中國科技發展凝聚了無數科學家的共同努力，將他們的故事、貢獻變為“問題”“活動”，能夠幫助學生沿著科學家的腳步體悟科學探究精神。人文與科技沁潤下的化學教學助力課堂形成傳承文化、創新發展的整體氛圍，從而激發學生內驅力，更好地形成學生為主體的有效課堂。

2.促進初三化學復習深度學習的發生

創設真實且富有價值的歷史與科技結合的問題情境有利于學生化學學科核心素養的形成和發展[9]，在初三化學教學中具有重要價值。其突出作用為引領學生在真實情境中解決實際問題，引導學生置身其中從而引發自主的深度學習，變“死記硬背”記住知識為通過“解決問題”主動理解必備知識、形成關鍵能力。在“實際生產分析”的專題復習中融入歷史積淀，有利于帶領學生在“過去”中理解社會發展觀念，融入現代科技發展促進學生在“未來”中明確自身責任擔當，從而在此環境下自主建構正確的價值觀。

綜上所述，“實際生產分析”既是考題又是素材，其中包含的歷史積淀和現代科技決定它可“小題大用”。將“實際生產分析”充分應用于初三化學復習的課堂中，變為指向學科本質的學生研究，或將其逆向改編為一份完整的教學設計進行教學實踐，可擺脫復習課存在的機械性記憶或重復現象，提升學生學習興趣并提高成績，從而真正發展學生化學學科核心素養。

參考文獻

[1] 張兆端.正確認識和科學對待中華優秀傳統文化：論習近平的馬克思主義傳統文化觀[J].東北師大學報：哲學社會科學版，2017（01）：47-53.

[2] 劉慶昌.人文底蘊與科學精神：基于《中國學生發展核心素養》的思考[J].教育發展研究，2017，37（04）：35-41.

[3] 楊磊，于宏兵，王勝強，等.高溫下改性鈣基吸附劑固定床反應器從煙氣中捕捉二氧化碳（英文）[J].Chinese Journal of Chemical Engineering，2013，21（02）：199-204.

[4] 阿依努爾·買買提.淺談如何搞好初三化學中考復習[C]//教育部基礎教育課程改革研究中心.2019年中小學素質教育創新研究大會論文集，2019：30-31.

[5] 韓建豐，高凌蕊.基于四重表征的初三化學用語深度學習[J].教育與裝備研究，2023，39（08）：71-77.

[6] 王海珠，許巖楓.實業救國 科學興國：從館藏文獻、文物史料解讀侯德榜的科學家精神[J].文物天地，2023（01）：67-73.

[7] 王志，王宇新，王世昌.從海水淡化到能源技術的開拓創新天津大學海水淡化與膜技術研究中心發展歷程[J].膜科學與技術，2021，41（06）：288-297.

[8] 韓建豐，高凌蕊.義務教育化學新課標解讀與探討[J].中學化學，2023（03）：1-3.

[9] 韓梅，劉玲.高中化學教學中STSE情境教學的問題表征與優化策略[J].教學與管理，2022（28）：61-64.

【責任編輯" 郭振玲】