在初中化學學科領域內,化學史是非常重要的教學資源,能對學生的概念理解、實驗原理探究、學科實踐應用能力產生深遠的影響。在全面培養初中生的化學觀念、科學思維、科學探究實踐、科學態度責任核心素養的過程中,教師應將化學史作為鍛煉學生學習思維的關鍵。在滲透和聯系化學史的過程中,初中化學教師可以以情景再現等方式創設教學情境,開展高效教學。
一、化學史概述
化學史,是化學知識系統的歷史化描述,是漫長的人類社會發展、自然環境探索成果。化學史能夠形象地描述化學知識的客觀認識與積累過程,并對化學學科的歷史發展過程、化學思想的演變過程進行高度概括。化學史與人類社會的發展史密不可分,其豐富的知識系統、表現形式,均決定了其不可替代的教育價值。
化學史能夠激勵學習者勇于質疑權威,將學科概念與理論知識的認知過程總結梳理出來。在引入化學史有關概念原理的過程中,學習者能夠從追求真理的角度形成批判性思維。化學知識系統與學科理論的探索發現過程,有利于學生掌握科學研究的基本方法與思路。在引入化學史相關資料的過程中,學生能夠從化學家的實驗探究精神中汲取端正的學習態度與責任感。
化學史是化學學科知識體系的濃縮和高度概括結果,能夠從學習者的角度客觀認識到科學研究的發展規律。在連接化學家與實驗原理的過程中,教師可以從化學史的前沿發展領域篩選出相應的案例資料,引領學生從化學史中積極發現知識體系存在的不足。
二、化學史的育人價值
在新課程標準中,化學史是實現學科育人價值的主要資源,其育人價值集中體現在啟發智力、培育品德、強化審美意識等層面上。在化學學科領域內,理論與實踐知識的積累是一個長期的發展過程,此過程中會迸發出較多科學研究的靈感與創新思維。
在師生共同研討化學史的過程中,教師可以以啟發式教學、探究式教學、合作教學方法為主,引導學生從化學家故事、實驗探究活動中形成獨立的科學研究思路。為充分發揮化學史的育人價值,初中化學教師可以依據學科層次、領域層次與跨領域層次,發展學生的科學探究思維等核心素養能力。
在詳細劃分化學史知識系統的過程中,初中化學教師可以從物質性質與應用、物質組成與結構、物質的化學變化三個主要主題領域入手,將化學實驗和社會實踐活動作為探究價值、學習方法的載體。
不論是化學家的故事,還是實驗與歷史脈絡,均能夠客觀地表現出科學發展規律。化學史是學生拓寬學習視野的重要資源,在聯系化學史的過程中塑造良好品德與科學精神,并將科學審美與社會責任感呈現在課堂學習中。
三、化學史的主要載體
在初中化學課堂上,化學史的主要載體集中體現在化學故事、化學實驗、化學脈絡等層面上,深刻影響著學生對科學研究的整體認知和理解。
在眾多耳熟能詳的化學故事中,學生能夠將化學家的科學探索與發展過程,與自己的認知學習過程進行對比,以此勉勵自己不怕困難、勇于挑戰更多化學問題。不論是古代、近代還是現代的化學故事,均會影響學生的學科認知水平。根據我國古代化學工藝的主要成就,如商代的青銅器、春秋時期的冶鐵技術、四大發明中的造紙術與火藥,這些都是引領初中生全面建構化學知識系統的重要切入點。
通過近現代的諸多化學實驗項目,初中生能夠在教師的帶領下將物理變化、化學變化的性質差異,作為認知建構與合作探究學習的基礎。在延伸和聯系化學史的過程中,初中化學教師可以將傳統文化、學科發展史、科學研究態度等內容,作為鼓勵學生挑戰科學研究課題的關鍵,將化學史以鏈接、再現、融入等多種方式,呈現在教學情境和實驗課題中,借鑒化學史發展學生的核心素養能力與品格。
四、化學史在初中化學教學中的應用意義
(一)理解化學概念與原理
在初中化學課堂教學活動中,部分學生對化學史產生了刻板印象,因此不利于深入理解化學概念與基本原理。在引申到化學史的過程中,初中化學教師應該遵循學生的認知發展規律,按照化學發展的時間與空間維度,立體化呈現學科概念與實驗原理之間的邏輯關系。根據近代的化學史資料,初中生能夠將分子與原子的基本概念等知識點關聯在一起,并通過設計化學實驗等方式驗證所提出的猜想與問題。
化學史能夠幫助學生理解化學概念與原理,并構建學科知識體系。在新課程與素質教育背景下,初中化學教師將化學史的有關資料直觀地展現在課堂上,引導學生在自主認知、獨立思考、深度學習等模式中探索化學學科的發展規律。化學史中隱含的概念知識原理,能夠促使學生對化學產生學習興趣,在創設情境、問題探究、小組實驗探討等互動環節中,教師應融入化學史資料,引導學生轉換宏觀和微觀化學世界的探究思路。
(二)培養學科核心素養
在初中化學教學活動中,培養學生的核心素養是新時代教育事業發展的必然要求。化學史教學與學科核心素養培養是相輔相成的關系,共同影響著學生在化學學科領域內的研學與個性化發展。
化學學科的核心素養主要涵蓋:宏觀辨識與微觀辨析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任。在引領學生構建化學學科知識體系的過程中,教師應以化學史為媒介,集中學生的注意力并激發其學習熱情。多數學生對化學家的故事比較感興趣,此時教師可以延伸到化學史這一維度,引領學生切換宏觀與微觀視角,將物質的化學變化、物質的化學性質等概念知識關聯在一起。
初中生的學科核心素養,是其必備品格與關鍵能力的表現形式,教師應引領學生拓展與化學史有關的學習資料,并在信息搜集、證據推理、資料分析等學習活動中培養核心素養能力。通過化學史的引入和延伸,初中生能夠客觀地認知學科發展規律與科學研究價值。
(三)培養批判思維與科學倫理意識
在初中化學教學活動中,教師可以將化學史作為培養學生批判思維、科學倫理意識的重要資源。部分學生對中外化學家的主要成就、人物小故事非常感興趣,但是并未將其融入課堂學習中。此時教師可以從批判性思維、科學倫理意識的教學目標入手,認識到促進學生認知發展的重要性與意義,將容易混淆的化學家、化學研究成果直觀展示在教學情境中,引領學生從思維導圖、微課課件中發現問題并勇于質疑,以全面了解國內外化學家質疑權威所得出的創新科研成果。
培養初中生的批判性思維與科學倫理意識,是促進化學科學研究與創新發展的重要驅動力。化學教師可以從化學家小故事、創新實驗設計等教學環節中,引領學生質疑與合理猜想。在設計實驗驗證猜想的過程中,學生可以借鑒于化學史中的故事情節,將元素周期律、元素周期表、天平、放射性元素等概念知識運用在實驗結論的推理與分析中。
五、基于化學史的初中化學教學策略
(一)導入化學家故事,激發學習興趣
在初中化學課堂上導入化學家的小故事,是激發學生學習興趣的關鍵,能夠有效拓寬學生的學習視野。
以人教版九年級上冊第一單元“走進化學世界”教學為例,化學教師可以從學科發展史、國內外經典的化學研究成果入手,引導學生從化學家的諸多小故事中,發現化學研究與實驗驗證之間的邏輯關系,如阿伏伽德羅提出了分子學說,道爾頓提出了近代原子學說,在其他學科領域內量子學說也非常流行,均會影響化學學科的研究與發展趨勢。
導入化學家小故事之后,多數學生能夠從故事情節、人物形象中探究發現物質的化學變化與基本性質有何種聯系。化學家能夠從實驗驗證的過程中,探究發現諸多原理與知識概念,教師則需要開展實驗教學,吸引學生主動參與到化學實驗設計、猜想驗證和結論推理等學習活動之中。導入化學家的小故事,能夠“濃縮”化學史的發展歷程,并有效提高學生的化學學習興趣與課堂互動積極性。
(二)通過實驗再現,理解概念原理
在初中化學課堂中,教師可以通過科學實驗、情景再現方式,引領學生深化理解化學概念與本質原理,形成客觀的科學研究與認知觀念。
以人教版九年級上冊第三單元“物質構成的奧秘”課堂教學為例,化學教師可以將分子學說、原子學說的提出者作為情境導入的主要內容,將化學家所完成的實驗項目作為情景再現的對象,將經典實驗作為學科概念引申、實驗原理探究的重點。在門捷列夫發明元素周期表的前后幾年,針對原子和分子學說的化學實驗層出不窮,關于這一化學史,教師可以引導學生將化學概念與實驗原理關聯在一起,根據元素周期表的前20個元素,與學生共同探討如何從分子、原子等微觀視角進行實驗探究,驗證前20個化學元素在分子量、原子個數層面上的變化規律。可見,實驗教學、情景再現等方式,是引領學生深化理解化學基本概念與實驗原理、構建知識系統的重要前提。
(三)通過角色扮演,理解化學史
在初中化學課堂中,教師應當鼓勵學生參與到角色扮演中,引導學生深化對化學史的全面理解。
以人教版九年級下冊第八單元“金屬和金屬材料”課堂教學為例,化學教師可以將生活中常見的金屬材料作為情境導入內容,將稀有金屬背后的化學史故事作為激發學習熱情的教學資源。我國偉大的化學家張青蓮,在20世紀精準測定了多種稀有金屬的原子量,并被國際原子量委員會采用為新標準,將鍺的原子量進行了修正,從原有的72.61±0.02改正到72.64±0.01。師生需要共同探討金屬與金屬材料的化學性質、物理性質差異,并將眾多稀有金屬的原子量數值,與元素周期表、元素周期律等化學史進行關聯分析。通過角色扮演,多數初中生能夠從化學家的視角,客觀地分析金屬物理性質與化學性質,在現實生產、科學研究領域的重要價值。角色扮演能夠讓學生直觀體驗化學史所延伸出的教學情境,深化對學科概念與實驗原理的認知和理解。
(四)利用媒體資源,引領深度學習
在初中化學教學活動中,教師可以利用媒體資源,引領學生在課堂上開展深度學習,并將化學史作為連接知識模塊的工具。
以人教版九年級下冊第十單元“酸和堿”課堂教學為例,化學教師可以將侯氏制堿法作為情境導入的化學史內容,將現實生活中常見的酸、堿物質作為實驗探究的知識基礎,與學生共同探索侯氏制堿法在化工生產和生活領域內的應用價值。充分利用信息技術,讓學生在教學情境中搭建完整的問題導學支架,并將導學案、思維導圖中的學習任務目標,與化學史中科學家的研究工作進行對比;利用媒體資源引領深度學習,讓學生將接觸到的酸類物質、堿類物質進行對比探究,從物質性質、化學變化過程中挖掘出概念知識與原理的內在聯系。初中生的化學深度學習過程與成果,均可以與化學史的實驗故事案例進行對比,使學生從化學實驗設計、猜想驗證過程中收獲知識經驗與實踐技能。
(五)設計探究任務,促進自主學習
在初中化學課堂上,教師可以依據化學史創新設計多種探究性學習任務,促進學生進行自主學習,從化學史中汲取知識和經驗。
以人教版九年級下冊第十二單元“化學與生活”課堂教學為例,化學教師可以以“屠呦呦的青蒿素”為例,佐證化學與生產生活存在密不可分的關系。在營養物質、人體健康和有機合成材料的應用等主題情境中,化學教師可以列舉古代、近代和現代化學的研究與發展案例,鼓勵學生自主設計探究性實驗,并在課堂上積極分享實驗成果與經驗心得。
為了有效促進學生的自主學習與實驗探究,初中化學教師可以將化學史中科學家的成功與失敗經驗作為對照,鼓勵學生勇于克服困難與挫折,引領學生將探究性任務中涉及的概念原理轉換成證據模型,并對照學科核心素養目標,樹立正確的科學研究觀念,將科學精神體現在實驗驗證等學習中。在化學史的科學研究背景下,初中化學教師應與學生共同探討生產生活領域的化學發展情況。
六、結語
綜上所述,在初中化學教學活動中,化學史是拓寬學生學習視野與眼界的重要資源。初中化學教師應當列舉化學史中的概念知識和實驗原理等內容,吸引學生走入化學世界,客觀探究原子、分子等微觀模型,創設適宜的化學教學情境,依據化學史展開討論,培養學生的關鍵能力與必備品格。