核心素养视角下化学史在初中化学教学中的应用策略

文/东莞市可园中学 陈泽林

《义务教育化学课程标准（2022年版）》指出“义务教育化学课程的最重要教育价值与育人功能是发展学生核心素养”。化学史是落实化学课程育人功能与发展学生化学核心素养的良好载体，在初中化学教学中融入化学史，有助于发展“具有对物质世界及其变化的好奇心、探究欲和审美情趣；热爱科学，逐步形成崇尚科学、严谨求实、大胆质疑、追求真理、反对伪科学的科学精神及勇于克服困难的坚毅品质”的“科学态度与责任”等核心素养；挖掘教材中的化学史，循着科学家的足迹，像科学家那样研究与思考，有助于增加学生对知识的深刻认识与理解。

一、教学中融入化学史，助力发展化学核心素养

1.激发与维持学生学习化学的兴趣

课堂教学中将化学史制作成引生入胜的故事，发展对物质世界的好奇心、想象力和探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣。如在“酸的指示剂”教学中，可以引入：波义耳把盐酸溅到紫罗兰的花瓣上，改变了花瓣的颜色从而发现“酸碱指示剂”。又如在“金属的化学性质”教学中可以引入：人类社会是如何由石器时代进入到青铜器时代，又通过怎样的契机进入铁器时代，为什么在100 多年前才开始利用铝；我国出土的文物中，为什么青铜器保存较好，铁器完全腐蚀或者锈迹斑斑；门捷列夫发现了元素周期表，俄国沙皇为什么奖励他一个铝制的奖杯等。

2.培养学生家国情怀及责任担当

课堂教学中引入我国化学家在化学发展中的贡献，培养学生民族自豪感，增强为实现中华民族伟大复兴和推动社会进步而勤奋学习的责任感，发挥“课程思政”落实立德树人，引领学生树立正确的价值观。如在原子分子的教学中，如果只引用道尔顿等的原子学说，学生会以为我国科学家在原子分子的研究中无所建树。应该适当介绍早在春秋战国时期，《庄子·天下篇》中就记载了关于物质是否无限可分的哲学思想：一尺之棰（一根木棍），日取其半（每天取一半），万世不竭（永远可以取下去）。

3.培养学生追求真理的科学精神

追求真理道理往往是进阶的、曲折的，化学史有助于学生“像科学家一样还原知识的产生过程”，有助于培养学生严谨求实的科学态度，培养学生敢于提出并坚持自己的见解、勇于修正或放弃错误观点、反对伪科学的科学精神。如在“空气成份”部分，引入拉瓦锡发现氧气历史，因为否认“燃素说”而被送上断头台。在“质量守恒”部分；引入拉瓦锡与质量守恒定律的化学史，体会定量实验和基于实验事实的科学推理对化学科学发展的重要性；引入英国物理学家瑞利发现从氮的化合物中分离出来的氮气和从空气中分离出来的氮气在密度上有微小的差异，但他并没有放弃这微小的差异，经过不断的努力，终于在1894 年与化学家莱姆赛合作发现了氩。

4.促进知识建构，培养科学思维与化学观念

在化学教学中，如直接了当地告诉学生现成的化学知识，则缺少让学生体验科学家应用科学思维研究化学的过程，错失培养学生科学思维等机会，缺失让学生体验化学观念的形成机会。如在原子结构教学中，我们可再现科学家应用科学思维与方法研究原子结构的历史：道尔顿是如何想到物质是由原子构成的；汤姆生是如何发现电子从而证明原子内部还存在其他粒子，从而创建“枣糕”原子模型；卢瑟福是如何通过“α 粒子散射实验”发现原子核，创建“行星运动模型”；查德威克是如何发现了中子，完善了卢瑟福的原子模型。

5.促进科学本质理解，培养学生科学探究与实践能力

《课程标准》明确提出“利用科学家探索原子结构的科学史实，启发学生根据实验现象，学习运用类比、推理、模型等思维方法认识原子的结构，了解科学家严谨求实的科学态度，增进对科学本质的理解”。如以下蕴含科学探究本质的化学史：原子结构的发现历程就揭示了从实验事实到构建模型、再从新的实验事实中不断修订完善的科学研究方法；拉瓦锡研究空气组成的历程，蕴含了如何运用复杂的仪器以及有毒的液态金属汞作为研究工具，以及对于容器内物质质量变化的思考；在拉瓦锡之前对空气做研究的舍勒和普利斯特里没有取得突破性的认识，他们错误的地方在哪里？

二、课堂教学各环节引入化学史的策略

在课堂教学不同环节，引入不同的化学史，可以达到意想不到的效果。以下介绍的是本人在不同的教学环节引入的不同化学史素材的策略。

1.预习环节引入化学史，激发学习的兴趣与欲望

如在《第十单元 课题1 常见的酸和碱》的课前预习，教师提供化学史《酸碱指示剂的发现》，激发学生学习兴趣和欲望。

预习提问1：波义耳不小心将盐酸溅到紫罗兰花的花瓣上，从而发现了酸碱指示剂。你认为波义耳发现酸碱指示剂是偶然还是必然？

预习提问2：你还知道哪些科学发现是偶然的？（举例：生物学家弗莱明没有放弃对发了霉的培养皿进行研究，从而发现了青霉素。）

预习提问3：你觉得从偶然的实验现象中获得真理需要具备什么样的品质？（解析：非常细心，能够发现实验现象中的不寻常之处；对科学有执着的求真精神；要善于思考，对每一点疑问都不放弃。）

2.突破环节引入化学史，启发思考的深度与广度

如下《第二单元课题1 空气》教学中引入化学史《拉瓦锡与氧化学说》，并提出相应思考性强的问题，激发学生思考的深度与广度。

教师提问1：从氧化汞中制取氧气的方法是拉瓦锡从普利斯特里的实验中学到的，为什么普利斯特里没有发现氧气？（解析：因为普利斯特里没有摆脱“燃素说”的束缚，在原有错误理论的基础上越走越远）

教师提问2：对比拉瓦锡获得氧气的原理和装置，你认为课本上的实验有哪些优点？（解析：装置更简单，操作更方便，实验药品对人和环境的污染更小）

教师提问3：（师生共同完成课本实验后的提问）拉瓦锡的实验和课本上的实验在原理上的共同点是什么？（解析：都是通过化学反应消耗装置内的氧气，使装置内压强减小）

教师提问4：你认为课本上的实验有什么缺点？（解析：红磷燃烧产生的白烟造成空气污染，实验操作过程中易造成误差）

教师提问5：你还有没有更好的想法可以改进课本实验？（展示改进装置图探讨预期现象及优点）

又如在《第三单元 课题2 原子的结构》中引入以下化学史，提出思考性强的问题：

教师介绍：人类对原子结构的认识历史

人类认识物质是按由宏观到微观、由表象到内在的逻辑顺序进行的，并形成了化学学科层面的物质观。人类研究原子结构是按照以下方法进行：

实验事实（发现电子）创建新的结构模型（枣糕模型）新的实验事实（α 粒子散射实验）创建新的结构模型（行星运动模型）……

教师提问1：从以上的科学史能学到哪些科学研究的思路？（解析：通过已有的实验结果创立假说，再通过新的实验事实佐证假说或者推翻原有假说，建立新的假说）

学生1：仔细阅读课本，描述原子的结构。教师提问2：你认为人类对于微观世界的认识全面了吗？还要在哪些方面继续研究？你还有那些疑惑？

3.探究环节引入化学史，加强获取信息及动手实践能力

以下案例展示如何在探究环节中，引入化学史加强学生获取信息及动手实践能力。

案例1.展示明代《天工开物》一书中描述了“煅烧石灰石制得生石灰”的片段。

教师提问：请你尝试根据书中的描述以及自己的知识总结，绘制一段可行的工业流程。

案例2.展示古代炼丹术及炼金术的器具等图片素材。

教师提问：请你根据这些古代的器具猜测它们的功能与现代的哪些仪器类似？

案例3.阅读文章《侯德榜与侯氏制碱法》。

教师提问：请你尝试根据文章中的描述以及自己的现有知识，绘制侯氏制碱法的工业流程。

4.在课后环节引入化学史，加强拓展性及维持兴趣

我校有类似《百师讲坛》的第二课堂活动，为了激发学生学习化学的兴趣，我在《百师讲坛》活动中融入了以下三方面化学史。

化学史上的化学实验，如：湿法炼铜、简易电池制作、酸碱指示剂的发现等。

化学史上的化学家，如：门捷列夫与元素周期表、拉瓦锡与氧化学说、道尔顿与阿伏伽德罗等。

化学史上的化学发展历程，如：化学仪器从炼金术和炼丹术到现代化学的演变、人类对原子结构的认识过程、空气及稀有气体的认识过程、前沿化学及化学的明天等。

化学学科的发展历经了人类几千年的不断努力，凝聚了许许多多科学家的汗水与智慧。化学教学中科学融入化学史，可以增加学生对人类探索客观世界的艰辛过程的了解，增强对科学的研究方法的理解，增强对未知领域的不断探索与发现的欲望。在核心素养的大背景下，化学史教学可以成为发展学生人文底蕴、科学态度、责任担当等素养的有力抓手，使学生成为具有科学精神、具有人文情怀以及健全人格的人。