促进“文化性理解”的“不饱和烃”单元教学

王茂力

摘要： 关注知识教育向文化教育的转向，分析文化性理解的内涵，认为形成文化性理解有利于建构更广阔、更完善的认知结构，是形成学科核心素养的有效途径。结合“不饱和烃”单元教学的案例和反思，提出四种促进文化性理解的课堂活动设计策略：能动参与知识发生、深度关联生活引发顿悟和思考、充分运用化学史、实践绿色化学思想。

关键词： 文化性理解； 不饱和烃； 单元教学

文章编号： 1005-6629（2023）02-0037-06    中图分类号： G633.8    文献标识码： B

1  问题的提出

一次随堂听课活动后，一位任教人文学科的同事饶有兴趣地聊起他听一节化学课的心态变化：坐进化学课堂，当年阴影即现，“学的东西多是有毒的，要不就会爆炸，为了应付考试，背的东西太多，方程式最烦人”。这时，上课教师拿出一个崇明本地产的未成熟的黄色奶油柿子和一个扎紧的食品塑料袋，从袋中取出一只香蕉和一个红得可爱的柿子，然后问大家，这两个柿子是同时从树上摘的，为何袋里的柿子红得快？教师把塑料袋一抖，接着说：“加速柿子成熟的物质就是制造这个食品塑料袋的原料！改变生产条件，这种物质还可生成制造防弹衣的材料喔！”同事从这“课堂引入”开始就被吸引，认认真真参与了一节课，这位“最烦方程式”者竟把乙烯聚合的方程式也记下来，并旁批：没有它，生活将很不同！

这样的课何以有如此魅力？它展示的不仅是物质领域知识，不是绝对物质化的狭义科学教学，而是充分挖掘了化学知识背后的人本价值，充满了“文化性”，因此能引起学习者的心理共鸣。笔者认为，充分挖掘知识背后的文化性设计为课堂活动，让学生深度参与而发展其文化性理解，是学科知识向学科素养转化的有效途径。

2  文化性理解的内涵

本文“文化性理解”的主要对象是指“化学学科理解”，该词首现于2017版课程标准，意为“对化学学科知识及其思维方式和方法的一种本原性、结构化的认识”［1］。刘英琦撰文将文化性理解作为化学学科理解中的最高层次。认为其核心是“人化”，主张教学要超越知识的“工具理性”观念和“符号表征”，要从知识教育向文化教育转向［2］。

“文化性”包含两个维度的指向：一是从广义的文化角度去理解，即不能局限于部分学科知识本身，应把人作为知识发生的起点和关注的终极，由知识关联到广义的人的文化形成更广阔、更完善的认知结构，包括科学文化（如循证求真、造福人类、理性创新、批判思维、宽容精神等）和人文文化（内涵极其丰富，多和人的生活、德性与精神世界相关）；二是将学习主体生成“化学学科理解”本身作为文化生成与发展的过程，而文化发生和发展的基本机制是能动性的实践［3］。这就启示我们进一步理解化学教学中挖掘知识背后的文化元素和设计具有文化承载力的学习活动的必要性。

需要指出的是，“文化性理解”并不是标新立异的一个新概念，而是隶属于核心素养形成与发展这个系统工程中的一个有机组成。素养与知识有本质的不同，素养的形成不能靠教师单向传递，学生素养发展的基本机制是“能动参与文化性活动”，必须在有文化介入的活动中，使公共知识［4］转为学生内化的知识，只有间接经验与直接经验之间出现互动与融合，形成文化性理解才会与素养发生关联。

3  促进“文化性理解”的单元教学实践——以“不饱和烃”为例

3.1  单元规划、主题选择

本文“不饱和烃”教学单元源自上科版高中化学新教材（2021年出版）必修第二冊第七章“常见的有机化合物”第2节“不饱和烃”，结合学情及教学需要而规划。所含学科知识有合理的归纳演绎逻辑结构，同时蕴含了丰富的文化性理解素材（见表1）。

3.2  促进文化性理解相关活动模式及典例分析

3.2.1  能动参与知识发生，促进文化性理解

分主题1  石油化工和煤化工

本分主题的学科知识主要为石油的成分、石油的分馏、煤的综合利用等，如仅停留在文本知识表面，想引起学生自觉关注都很勉强。若从文化性的视域逆向设计，挖掘文本知识背后的逻辑、观念、情感与价值，并基于问题解决设计活动，学生主动参与其中会使理解的层次更完整，更富有与人亲切融合的文化性。下文以“分馏塔的‘诞生’”为例。

教师：（介绍石油的基本成分，与生活域熟悉之物关联，如：C3～C4的烷烃可做液化石油气，C5～C12的烷烃可做汽油，C17～C21的烷烃为凡士林，可以作为口红的基材……）

为何从石油发现到大规模应用相隔那么多年？为何不直接使用石油呢？

学生：以前只将石油看成是一个整体，不知道里面有丰富的化学成分。分离后能各显神通，全部混在一起则无法利用了。

教师：讨论如何将石油中的成分分离，说出原理、方法和主要仪器。

学生1：石油中成分互溶，分离互溶的物质可以用蒸馏的方法。需用蒸馏烧瓶、冷凝管等。

教师：大家对此有什么想法吗？

学生2：石油中宝贝多多，成分复杂，各自对应的沸点也多，用蒸馏烧瓶效率太低。

学生1：加热装置可调控温度，需要什么物质就根据其沸点调整需要的温度好了。

学生3：哪怕温度可以控制，但是蒸馏烧瓶只有一个产品出口，一次只能收集到一个温度（沸点）对应的物质，太慢了。

学生1：那就一次收集一种，慢点就慢点，有啥？

（其余学生哄笑，认为工业中不考虑效率是不切实际的）

教师：同学1提出的蒸馏烧瓶，虽然效率低，但是毕竟能起到分离的作用，同学3的质疑亦有道理。大家试从这两位同学的发言中，结合有利于生产之处，分组讨论一下，设计一个更高效的办法。

学生4：蒸馏烧瓶的一个出口太少，我们决定多加几个“嘴巴”。

教师：具体说说看，加在哪里，依据是什么。

学生4：在蒸馏烧瓶的颈上，从下到上多制作几个出口。依据是蒸馏时，蒸馏烧瓶从下到上，温度是不一样的，这样沿竖直方向多加几个出口，就可以同时对应多个蒸气冷凝的温度（沸点），不就可以同时出来多个东西了？（其余同学静默片刻后，鼓掌赞赏这种改良）

教师：这个改良创新是将“数个蒸馏装置合一”，非常高效。目前的石油工业，分离石油成分的工艺的确采用了这种思路。多步蒸馏即称为“分馏”，只是不会用这么简单微型的设备而已，而是将其放大称为分馏塔（展示图片介绍分馏塔）。

（学生颇感自豪）

学生通过分享石油古代发现史，并思考为何直到今天才大加利用，对化学发展与人类生活的关系有了更深的认识。讲解石油成分时，课件中不仅出现了“液化石油气”“汽油”“凡士林”等字样，还紧随其后附上了“水煮肉片”“××跑车”“××口红”等精美图片，并非为了追求花哨，而是利用美学等文化性元素，设法将学科知识与现代文化生活、精神世界相关联。

基于文化的产生源于实践，教师创设了让学生主动参与设计（虽然是虚拟）分馏装置的活动：批判评价蒸馏烧瓶的优缺点，然后改良仪器以达到高能效的绿色化目的，最后展示出的“分馏塔”就不是一个孤立的、被告知的知识点，而是烙上了学生的实践印记，并具有一定的文化性理解层次。

3.2.2  深度關联生活，引发顿悟和思考，促进文化性理解

分主题2  乙烯

以“乙烯的还原性和加成”为例，

通常学习乙烯的还原性时，一般以乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色为例，然后给出一个局限于学科知识中的应用：鉴别乙烷和乙烯，意图对此知识予以强化。实践中却发现，学生很难由此而对乙烯的还原性产生较深印象。原因是上述的知识和应用只停留在狭义学科知识域的弱联系层次，没有和人的心理发生作用，缺乏文化性理解产生的机会。

笔者在讲解乙烯的还原性之后，用图片展示了与番茄红素相关的保健产品开发热卖情况，接着提供一则材料（如图1），

番茄红素被称之为“植物黄金”，具有很强的抗氧化功能，常用作抗氧化保健食品的原料。成熟的红色植物果实中含量较高，尤以番茄、胡萝卜、西瓜、木瓜及番石榴等中更为丰富。

教师：上述的水果或蔬菜皆是公认的健康果蔬，具有“抗氧化防衰老”功能，而番茄红素的存在则是背后的真正原因。试用已有的化学知识解释番茄红素为何有此本领？

（学生茫然）

教师：还需要什么信息？

学生：需要知道番茄红素的分子结构。

教师：提供资料如图2。

学生：（观察片刻后豁然开朗，自信地发言）刚才学习的乙烯有还原性，是碳碳双键这种结构决定的，而番茄红素分子中含多个碳碳双键，理应具有较强的还原性，可以和氧化剂作用，所以能抗氧化……

教师将“健康果蔬”这一常识的原因溯源作为活动情境，让学生进行学科深度解读，通过“碳碳双键”这一结构共性，将乙烯还原性和学生生活世界的距离拉近并与生命健康相关联，学生思维中势必会主动调用“结构决定性质，性质决定用途”的化学学科特有文化，对乙烯（碳碳双键）还原性的理解已然具有了“文化性”。

再如乙烯和氢气的加成，在课堂上通常作为乙烯加成的方程式练习素材而已，然而该知识点背后蕴含着和环境、生命、健康相关联以及体现现代科学文化的人本价值。重油裂化所得裂化汽油，含有较多烯烃，燃烧时产生的黑烟会污染环境，而“乙烯可与氢气加成”这一知识，则可得出解此难题之良方——对裂化汽油加氢处理得到加氢汽油［5］。课后教师提供与氢化植物油相关的阅读材料，让学生体会现代化学的两面性，以及在人本思想影响下，化学知识正用于对人类福祉的贡献。

3.2.3  充分利用化学史，促进文化性理解

分主题3  乙炔和苯

基于进阶学习，此版新教材（必修第二册）中关于乙炔和苯的学科知识所用笔墨很少，仅作为不饱和烃种类的补充。笔者亦赞同在必修阶段没有必要苛求学科知识结构的完整性。因此在设计中没有聚焦于乙炔和苯的化学性质与实验，而是挖掘乙炔、聚乙炔和苯的相关化学发现史、利用史、社会价值及其中的科学哲学文化。课前，小组根据教师提示的信息收集相关资料，在课堂中分享与讨论（见表2）。

本案例是笔者进行文化性理解相关实践的一个比较大胆的尝试。整个活动的直接关注点并不是学科知识，而是充分利用化学史，挖掘知识背后的活生生的人，他们研究过程中的灵感、发现、顿悟、挫折、隐忍、合作、坚持以及他们的发现对人类划时代的影响，在对导电性塑料的较完整的叙事中，把相关化学知识作为叙事不可或缺的部分穿插其中。

课后对学生的访谈中，得到了较一致的反馈：上这样的课更像体验一个有情节、有意义的化学故事，更能启发人，孤立的化学知识变得有了感情色彩，更“人化”。

3.2.4  实践绿色化学思想，促进文化性理解

分主题4  一种高分子材料——塑料

塑料在生活中能起正、反两面作用，利用学科知识，进行绿色化人本思想实践，是促进学生文化性理解的优质素材。下文以“乙烯的聚合”为例。

乙烯的聚合在课堂中采取游戏的方式将微观过程宏观展现：全班同学每个人以乙烯分子自居（学习乙烯时，教师作过将肚子和紧扣的双手当作乙烯碳碳双键的比喻），教师发出“开始断键”口令时，每人双手松开，达到“反应过渡状态”，再下口令“成键”，学生和相近的同学拉手相连，十秒后，教师下口令“停止反应，保持不动”。然后请“链端”的同学开始报数，得到的结果是，每条链上的人数并不相同，而且发现处于链端同学的未拉手的手也没有闲着，要么握着笔，要么拿着书……

这个游戏过程不仅充满了人文乐趣，还促使学生对“聚合物是混合物”有了具象的理解以及对“聚合物的链端又如何”的必然追问产生合理的猜想。

教师：刚才从微观模型和宏观演绎（游戏）知道了聚乙烯、聚丙烯这类高分子材料，大家能不能说出一些聚乙烯、聚丙烯产品？

学生：（照着书念）农用薄膜、食品袋……

教师：生活中做个有心人，其实最近防疫中的诸多用品多由它们制造（课件中展现对应场景的图片），比如防护衣是以聚乙烯为原料制作，口罩比以前的棉纱口罩轻薄很多，防护效果也更好，中间关键一层就是由“聚丙烯”制作，采样用的咽拭子可不是“棉签”，其头部也是聚乙烯制作的。

学生：被捅了这么多次，一直以为是棉花！

教师：棉花纤维对蛋白质的吸附力较强，采样所获不易脱落到溶剂中，而合成材料聚乙烯做成的“细毛刷”效果却很好，所以并非任何产品都是天然的好，合成材料有其大施拳脚之处。采用不同的生产条件得出的聚乙烯、聚丙烯产品性能差异很大，薄如蝉翼的保鲜膜和坚不可摧的防弹衣皆可由聚乙烯制备，口罩中间层和塑料保鲜盒则由聚丙烯而制。

学生：（交头接耳，迫不及待地相互交流）

教师：这类塑料被大量合理使用，对人类生活起到了很好的正面作用，然而对环境的影响亦不可忽视，最终也影响到了人类自身。大家通过课前的资料查询学习，知道有什么影響吗？

学生：白色污染。

教师：能否说一下自己对“白色污染”的理解。

学生：就是像聚乙烯、聚丙烯这种塑料，它们很稳定，不容易在短时间内自己分解掉，如果大量丢弃在自然界，会影响环境，比如会引起海洋生物误食，最终通过食物链影响人类。

教师：能不能从微观角度来解释一下这类塑料的稳定性。

学生：比如聚乙烯以碳碳单键连接，从烷烃的学习中就知道，碳碳单键是较稳定的键，不容易断裂，所以这类塑料很稳定。

教师：课后大家也可从键能大小的角度，去找找证据。目前科学家已经证实，这类塑料很难在短时间内进行分子层面的自分解，却可形成直径为数毫米到数微米的“微塑料”，进入生物圈，以至于目前已发现在人体血液中存在“微塑料”，引起了医学界的关注和担忧。那么如何应对白色污染，大家交流分享一下。

学生：少用塑料制品，“限塑令”就是一个有效举措。

学生：可以从源头上生产对环境友好的比较容易降解的塑料。

学生：分类回收垃圾，把回收塑料再利用。

学生：我们查到可以把回收塑料用于发电，加工成固体燃料。

教师：分析一下汽油等燃料油和聚乙烯的结构，有什么想法吗？

学生：感觉将聚乙烯的碳链剪短，结构就类似汽油了。就像重油裂化生产汽油的情形。

教师：观察敏锐，活学活用！这个工艺可以变废为宝，一旦大规模应用，将对人类环境贡献极大！但是目前大规模应用的却很少，为什么呢？

学生：加热分解塑料本身就需要很多燃料，这样就不划算了。

教师：那大家认为该工艺研究的方向如何？

学生：开发温和条件下就能起作用的催化剂。

一方面，在探索物质的应用时要注意对学生的兴趣和认知产生积极影响，举的例子如能对“常见之物”赋以新的视角与内涵，就能产生一种令人愉悦的顿悟感。另一方面，物质的开发与应用是基于“为人谋福”的科学文化本质，而在生产、使用物质时，是否会对社会、环境产生不良的后效应，化学又是如何基于绿色人本角度应对这些负面影响的……这种“探索物质结构、研究物质性质、开发生产应用、维护环境可持续”的物质学习认知模型必然与人、社会、环境相关联，有利于学生从绿色化的人本思想视角生成“文化性理解”。

4  相关思考

从上述案例中可以看到，文化性活动的开展与化学学科核心素养的生成本质上是一致的：把书本知识（公共知识）与学生认知范围内的社会问题、人类和民族的文化进程、学生的经验世界和成长充分沟通，认识化学学科的思维方式和知识价值。可见，促进文化性理解是形成学科核心素养的有效途径。

当教学预设目标包含促进文化性理解时，教师的视域就会更广阔：或从学科知识回溯至创造该学科知识的人、当时的文化背景、创造根源以及过程中显现出的人性，或延伸至具体应用的广阔空间。这当然对教师自身的文化素养提出了更高的要求。进行该单元教学设计时，一些本以为很局限、孤立的学科知识，通过交流或查阅后，方知其背后大有乾坤，可见教师需拥有开放的思想，不断去阅读、体验，进行终身学习。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018.

［2］刘英琦. “文化化学”的教学主张与实践探索［J］. 中学化学教学参考， 2022， （1）： 2.

［3］朱志江， 赵华. 理解化学文化  践行学科育人［J］. 化学教学， 2021， （5）： 3.

［4］陈佑清， 曹阳. 能动参与文化性活动： 学生素养发展的基本机制［J］. 课程·教材·教法， 2018， （12）： 80.

［5］赵温涛等. 有机化学（第六版）［M］. 北京： 高等教育出版社， 2020： 67.

［6］德里克·B. 罗威. 化学之书［M］. 重庆： 重庆大学出版社， 2019： 93.