化学史教学资源包开发模型的构建

宗国庆+陈红+杨彦彦

摘要：文章构建了化学史资源包开发模型，并以“化学能与电能”一节为例对模型进行了系统而具体的阐发。 该模型既可给一线化学教师进行化学史资源开发提供理论指导，又对我国当前化学史教学走出困境产生裨益，从而推动我国化学史教育教学迈向新的台阶。

关键词：化学史教学资源包；开发模型；化学能与电能

文章编号：1008-0546（2017）02-0008-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.002

一、问题的提出

化学史教育教学的重要作用和价值已被广大化学教师所认可，并且体现在课程标准和化学教材的变化中。但实际中学化学史教学状况不容乐观，存在诸多问题。如：化学史教学地位边缘化、教学功能片面化以及教学形式单一化；中学化学教师化学史功能认知和教学实践相偏离。教师自身化学史知识不足以及直接运用于课堂的化学史教学资源的匮乏是导致这一问题的两个重要原因。基于上述分析，进行化学史教学资源包开发，构建开发模型，既可给一线化学教师进行化学史资源开发提供理论指导，又对我国当前化学史教学走出困境产生裨益，从而推动我国化学史教育教学迈向新的台阶。

二、化学史教学资源包开发模型

本文中的化学史教学资源包是指满足化学史课堂教学需要的具体化、系统化的化学史资源集合。主要包括：化学史素材、教学设计、习题与课件等资源类型。

该模型自上而下按照教学准备阶段（前4步）、教学实施阶段（第5步）和教学评价阶段（第6步）的课堂教学顺序与流程组织。即使在第2步“收集与整理化学史素材”各分支间，也有着相应的时间顺序（第4步“化学史教学设计”各分支间同样含有时间顺序），即首先进行素材收集，然后对收集的素材加以甄选，最后是素材编写与整理。需要说明的是，第3步“选择化学史设计理论”包含三条分支，三者并无时间先后顺序，只是一种简单的并列。由第6步“评价、反思与改进”结果改进整体模型，包括素材选取是否得当、理论模式是否契合，教学设计是否顺畅，教学实施是否有效等，形成系列动态循环，层层循环往复，直到教学目标实现，循环终止。 下面以“化学能与电能”的化学史资源开发为例，对该模型进行具体阐发。

三、“化学能与电能”化学史教学资源包的开发

1. 选择主题

选择一定的问题有目的地进行化学史资源包开发。最好选择具有一定时间跨度和发展历程的问题，如此便于进行后续资源包的开发。笔者选取人教版《化学1》第二章第二节“化学能与电能”作为资源开发的主题。

2. 收集、甄选与整理“化学能与电能”相关化学史素材

素材的收集、甄选与整理是化学史资源开发的一部分，同时也是整个资源包完成的基础。

（1）素材收集

素材收集应注意两方面问题：①根据课程标准和教学目标，多渠道收集化学史素材。②收集能够引起学生认知冲突和共鸣的化学史素材。

（2）素材甄选

素材收集后，需要对其进行甄别、选择。因为记录化学史的书籍、文献浩如烟海，各有侧重。有的书籍侧重化学发现、发展（如丁绪贤，《化学史通考》；柏廷顿，《化学简史》）；有的书籍侧重化学家生平与发现（如：山冈望，《化学史传》）；有的书籍侧重某国或某段时期化学史（如郭保章，《中国化学史》、《20世纪化学史》；李约瑟，《中国科学技术史第五卷：化学及相关技术》）；有的书籍侧重于化学史的哲学分析（如张嘉同，《化学哲学》；中国自然辩证法研究会化学化工专业组、化学哲学基础编委会，《化学哲学基础》）。即使对于同一化学史实的发生时间和优先权，各著作、文献也不尽相同。所以需要进行甄别、比较与考证。一线教师进行实际化学史开发与教学时，由于时间和精力有限，因此综合各权威化学史书籍和文献中的观点是避免烦琐化学史考证的一个捷径。

（3）素材整理

最后需要对收集、甄选后的素材进行整理，理出化学素材清晰、完整的发展脉络，其中体现一定的科学历程、科学精神和科学本质。力求为学生展现真实“立体”的化学史内容。

在上述思想的指导下，收集、甄选与整理“化学能与电能”所需化学史素材——“放电之争与伏打电池的发明”。“放电之争与伏打电池的发明”是一段很有趣的化学史实，学生从中不仅可以了解科学家详细的探究过程与方法，同时也可以学习原电池原理。该段素材蕴含着探索性、实证性、公开性和非权威性等科学本质，有利于培养学生的科学素养、科学精神，加深对科学本质的理解。该段素材的发展脉络如下：

伽伐尼发现“生物电”→伏打对“生物电”的质疑→伏打发现电流的成因→伏打设计出最早的原电池——“伏打电池”。

3. 选择“化学能与电能”化学史教学设计理论

化学史素材经过整理应用于课堂前，需要经过精心的教学设计。 目前化学史教学设计有两种主流理论：HPS教学设计理论和IHV教学设计理论。 本文主要以HPS和IHV两种理论为主进行论述。

这两种化学史教学设计理论模式均具有一系列较为完善的实施环节、应用范围、优势与不足。应根据学生实际和教学内容特点，灵活选择适合的教学设计理论。比如运用HPS理论时，知识点要贯穿于化学史教学整堂课中，因此丰富化学史料且包含科学家探究过程的课例，与HPS理論契合，例如氯气、探究苯结构等内容。“放电之争与伏打电池的发明”包含伽伐尼与伏打诸多化学问题的探究、运用的实验方法、得出的实验结果以及结果的解释。若运用IHV理论，师生难以在15分钟内展现所有素材。综上分析，本节比较适合运用HPS理论进行教学设计。

4. “化学能与电能”化学史教学设计

确定化学史教学设计理论后，就需要结合学生学情和教学目标要求，灵活运用该理论程序进行教学设计。同时，还需要综合运用相应的化学史课件和化学史习题，才能更好地促进化学素材的呈现、教学目标的达成以及教学效果的检测与巩固。具体论述如下：

（1）“化学能与电能”化学史教学设计

①学情分析

本节学习之前，学生已经学习了氧化还原反应一些知识，知道金属的活动性顺序、离子反应和电解质的电离等内容。生活中学生对电和电池熟悉，对电能也有一定认识。但是对电究竟从何而来，如何转化等问题的认识尚不清晰、深刻。所以基于学生已有认知经验，通过学习化学家发现原电池的历程，学生可以很好地达成课程标准所规定的“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”目标。

②教学目标

根据《普通高中化学课程标准》（实验）[1]：“举例说明化学能与电能的转化关系及其应用”，再结合其他教学材料，得出本节教学目标如下：

知识与技能目标

1. 知道原电池是一种将化学能转化为电能的装置。

2. 了解原电池的工作原理。

过程与方法目标

1. 通过相关原电池化学史的学习，体会科学家探究的艰辛的历程。

2. 通过原电池的探究过程，学习实验、假说等科学方法，发展实验探究能力。

情感态度与价值观目标

通过本节化学史的学习，体会科学发展与生成的本质，逐步养成大胆质疑、严谨求实、积极探索、勇于创新的科学精神。

③教学重难点

重点：了解原电池的工作原理和发展历程。

难点：了解原电池的工作原理，从本质上认识原电池是一种化学能转化为电能的装置。

④教学过程（2） 编写“化学能与电能”化学史习题

对课堂教学效果进行评价的最直接的方式就是习题。按照需要考查的内容，化学史习题可分为两类：①以化学史为背景材料，考查化学史以外的知识。②考查化学史本身知识。化学史习题类型主要有：选择题、填空题、简答题、实验题、科技写作和实践等。本节以“化学能与电能”为例，设置如下习题供参考。

①选择题

（2011福建高考）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板作为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是（ ）

A. 水既是氧化剂又是溶剂

B. 放电时，正极上有氢气生成

C. 放电时OH-向正极移动

D. 总反应为：2Li+2H2O2LiOH+H2↑

设计思路：本题以最新科技发展为背景，考查化学史之外知识。在科学不断进步与发展的历程中，学生不仅可以了解一种新型电池，而且可以考查自身化学理论知识的掌握情况。

②简答题

Ⅰ. 为什么伽伐尼认为蛙腿的肌肉和神经里有“生物电”存在才使得青蛙腿痉挛？

Ⅱ. 伽伐尼认为在青蛙腿上发现的电流是“生物电”，伏打却认为其是“接触电”，简述伏打这样认为的原因。

Ⅲ. 伽伐尼和伏打在研究放电原理过程中有什么共同之处？

设计思路：帮助学生深入理解伽伐尼和伏打的科学探究过程，学习其中科学探究思维与方法。

③科技写作（任选一题）

Ⅰ. 丹尼尔电池是由英国人约翰·弗里德里克·丹尼尔与1836年研制出的早期电池。查找相关资料，分析丹尼尔电池与伏打电池相比所具有的优势，并说明丹尼尔电池在当代社会的应用情況。[2]

Ⅱ. 电池已经成为日常生活、学习与生活中的必用品之一，在带来便利的同时，也引发了诸多环境问题。请实地调查周边地区废旧电池的回收与再利用情况，写一篇调查报告。

设计思路：第Ⅰ题旨在帮助学生全面了解电池发展历程，通过比较，进一步体会科学生成性、探索性本质，培养自身敢于质疑、勇于创新的科学精神。第Ⅱ题旨在让学生在实际调查行动中，了解电池发展至今，给人类带来的利弊，体会科学技术的双重属性，进一步加深对于科学本质与价值的认识和理解。

3.制作“化学能与电能”化学史课件

课件是一种课堂辅助手段，以最直接的方式向学生展示教学过程。合理使用教学多媒体课件能为化学史教学锦上添花。多媒体课件不仅打破了化学史中的时间、空间隔阂，使得不同时代、不同地域的化学人物和化学发现得以共同展现，同时也可以直观还原和模拟久远的化学史料，学生进入化学历史场景中，体会一种“身临其境”的感觉。课件具体设计时，还应考虑如下问题。如界面设计（包括界面结构、布局）、背景设计（包括模板选择、字体和色彩运用）、元素设计（声音、图片、视频等的组合与运用）、内容设计（重点突出、详略得当）等。[3]如此，化学史教育教学功能便能得到进一步发挥与实现，化学史教学目标得以达成。

4. 实施教学设计

教师应根据学生实际情况和教学内容，灵活将预设的化学史教学设计（包括习题与课件）实施于化学史教学课堂。及时了解学生听讲反馈，撰写教学反思，为教学设计的改进做好准备。

5. 评价、反思与改进

通过课堂提问与习题检测等多种方式对学生的化学史学习进行评价，并结合学生听课反馈和教学反思，及时改进与调整化学史资源开发过程。包括素材选取是否得当、理论模式是否契合，教学设计是否顺畅，教学实施是否有效等。化学史资源开发就是在各环节不断的改进、完善与协同下，得以发挥化学史教育教学整体功能。

四、结束语

本资源包仅为一个教学参考，虽然立足于开发一线教师可直接用于课堂的化学史教学资源，但每一个地区教育情况与学生认知存在差异，教师应根据实际状况灵活调整。

孤立的化学史教学往往收效甚微，想要达到理想教学效果必然需要持续的化学史教学，这就要求化学史系列课程的开发。笔者带领研究团队对全套人教版高中化学教材进行了化学史资源的全面开发，并且创建了相关微信公众平台进行推广，如此期望能为我国化学史教学尽绵薄之力。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003：12

[2] （美）菲利普等著，王祖浩等译.化学概念与应用[M].杭州：浙江教育出版社，2008：638

[3] 杨波， 王建书.PowerPoint课件设计制作中的问题分析及改进对策[J].中国电化教育，2009（5）：77-78