宗國慶+陳紅+楊彥彥
摘要:文章構(gòu)建了化學(xué)史資源包開發(fā)模型,并以“化學(xué)能與電能”一節(jié)為例對模型進(jìn)行了系統(tǒng)而具體的闡發(fā)。 該模型既可給一線化學(xué)教師進(jìn)行化學(xué)史資源開發(fā)提供理論指導(dǎo),又對我國當(dāng)前化學(xué)史教學(xué)走出困境產(chǎn)生裨益,從而推動我國化學(xué)史教育教學(xué)邁向新的臺階。
關(guān)鍵詞:化學(xué)史教學(xué)資源包;開發(fā)模型;化學(xué)能與電能
文章編號:1008-0546(2017)02-0008-05 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.02.002
一、問題的提出
化學(xué)史教育教學(xué)的重要作用和價(jià)值已被廣大化學(xué)教師所認(rèn)可,并且體現(xiàn)在課程標(biāo)準(zhǔn)和化學(xué)教材的變化中。但實(shí)際中學(xué)化學(xué)史教學(xué)狀況不容樂觀,存在諸多問題。如:化學(xué)史教學(xué)地位邊緣化、教學(xué)功能片面化以及教學(xué)形式單一化;中學(xué)化學(xué)教師化學(xué)史功能認(rèn)知和教學(xué)實(shí)踐相偏離。教師自身化學(xué)史知識不足以及直接運(yùn)用于課堂的化學(xué)史教學(xué)資源的匱乏是導(dǎo)致這一問題的兩個(gè)重要原因?;谏鲜龇治觯M(jìn)行化學(xué)史教學(xué)資源包開發(fā),構(gòu)建開發(fā)模型,既可給一線化學(xué)教師進(jìn)行化學(xué)史資源開發(fā)提供理論指導(dǎo),又對我國當(dāng)前化學(xué)史教學(xué)走出困境產(chǎn)生裨益,從而推動我國化學(xué)史教育教學(xué)邁向新的臺階。
二、化學(xué)史教學(xué)資源包開發(fā)模型
本文中的化學(xué)史教學(xué)資源包是指滿足化學(xué)史課堂教學(xué)需要的具體化、系統(tǒng)化的化學(xué)史資源集合。主要包括:化學(xué)史素材、教學(xué)設(shè)計(jì)、習(xí)題與課件等資源類型。
該模型自上而下按照教學(xué)準(zhǔn)備階段(前4步)、教學(xué)實(shí)施階段(第5步)和教學(xué)評價(jià)階段(第6步)的課堂教學(xué)順序與流程組織。即使在第2步“收集與整理化學(xué)史素材”各分支間,也有著相應(yīng)的時(shí)間順序(第4步“化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)”各分支間同樣含有時(shí)間順序),即首先進(jìn)行素材收集,然后對收集的素材加以甄選,最后是素材編寫與整理。需要說明的是,第3步“選擇化學(xué)史設(shè)計(jì)理論”包含三條分支,三者并無時(shí)間先后順序,只是一種簡單的并列。由第6步“評價(jià)、反思與改進(jìn)”結(jié)果改進(jìn)整體模型,包括素材選取是否得當(dāng)、理論模式是否契合,教學(xué)設(shè)計(jì)是否順暢,教學(xué)實(shí)施是否有效等,形成系列動態(tài)循環(huán),層層循環(huán)往復(fù),直到教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn),循環(huán)終止。 下面以“化學(xué)能與電能”的化學(xué)史資源開發(fā)為例,對該模型進(jìn)行具體闡發(fā)。
三、“化學(xué)能與電能”化學(xué)史教學(xué)資源包的開發(fā)
1. 選擇主題
選擇一定的問題有目的地進(jìn)行化學(xué)史資源包開發(fā)。最好選擇具有一定時(shí)間跨度和發(fā)展歷程的問題,如此便于進(jìn)行后續(xù)資源包的開發(fā)。筆者選取人教版《化學(xué)1》第二章第二節(jié)“化學(xué)能與電能”作為資源開發(fā)的主題。
2. 收集、甄選與整理“化學(xué)能與電能”相關(guān)化學(xué)史素材
素材的收集、甄選與整理是化學(xué)史資源開發(fā)的一部分,同時(shí)也是整個(gè)資源包完成的基礎(chǔ)。
(1)素材收集
素材收集應(yīng)注意兩方面問題:①根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)目標(biāo),多渠道收集化學(xué)史素材。②收集能夠引起學(xué)生認(rèn)知沖突和共鳴的化學(xué)史素材。
(2)素材甄選
素材收集后,需要對其進(jìn)行甄別、選擇。因?yàn)橛涗浕瘜W(xué)史的書籍、文獻(xiàn)浩如煙海,各有側(cè)重。有的書籍側(cè)重化學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展(如丁緒賢,《化學(xué)史通考》;柏廷頓,《化學(xué)簡史》);有的書籍側(cè)重化學(xué)家生平與發(fā)現(xiàn)(如:山岡望,《化學(xué)史傳》);有的書籍側(cè)重某國或某段時(shí)期化學(xué)史(如郭保章,《中國化學(xué)史》、《20世紀(jì)化學(xué)史》;李約瑟,《中國科學(xué)技術(shù)史第五卷:化學(xué)及相關(guān)技術(shù)》);有的書籍側(cè)重于化學(xué)史的哲學(xué)分析(如張嘉同,《化學(xué)哲學(xué)》;中國自然辯證法研究會化學(xué)化工專業(yè)組、化學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)編委會,《化學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)》)。即使對于同一化學(xué)史實(shí)的發(fā)生時(shí)間和優(yōu)先權(quán),各著作、文獻(xiàn)也不盡相同。所以需要進(jìn)行甄別、比較與考證。一線教師進(jìn)行實(shí)際化學(xué)史開發(fā)與教學(xué)時(shí),由于時(shí)間和精力有限,因此綜合各權(quán)威化學(xué)史書籍和文獻(xiàn)中的觀點(diǎn)是避免煩瑣化學(xué)史考證的一個(gè)捷徑。
(3)素材整理
最后需要對收集、甄選后的素材進(jìn)行整理,理出化學(xué)素材清晰、完整的發(fā)展脈絡(luò),其中體現(xiàn)一定的科學(xué)歷程、科學(xué)精神和科學(xué)本質(zhì)。力求為學(xué)生展現(xiàn)真實(shí)“立體”的化學(xué)史內(nèi)容。
在上述思想的指導(dǎo)下,收集、甄選與整理“化學(xué)能與電能”所需化學(xué)史素材——“放電之爭與伏打電池的發(fā)明”?!胺烹娭疇幣c伏打電池的發(fā)明”是一段很有趣的化學(xué)史實(shí),學(xué)生從中不僅可以了解科學(xué)家詳細(xì)的探究過程與方法,同時(shí)也可以學(xué)習(xí)原電池原理。該段素材蘊(yùn)含著探索性、實(shí)證性、公開性和非權(quán)威性等科學(xué)本質(zhì),有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)精神,加深對科學(xué)本質(zhì)的理解。該段素材的發(fā)展脈絡(luò)如下:
伽伐尼發(fā)現(xiàn)“生物電”→伏打?qū)Α吧镫姟钡馁|(zhì)疑→伏打發(fā)現(xiàn)電流的成因→伏打設(shè)計(jì)出最早的原電池——“伏打電池”。
3. 選擇“化學(xué)能與電能”化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)理論
化學(xué)史素材經(jīng)過整理應(yīng)用于課堂前,需要經(jīng)過精心的教學(xué)設(shè)計(jì)。 目前化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)有兩種主流理論:HPS教學(xué)設(shè)計(jì)理論和IHV教學(xué)設(shè)計(jì)理論。 本文主要以HPS和IHV兩種理論為主進(jìn)行論述。
這兩種化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)理論模式均具有一系列較為完善的實(shí)施環(huán)節(jié)、應(yīng)用范圍、優(yōu)勢與不足。應(yīng)根據(jù)學(xué)生實(shí)際和教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn),靈活選擇適合的教學(xué)設(shè)計(jì)理論。比如運(yùn)用HPS理論時(shí),知識點(diǎn)要貫穿于化學(xué)史教學(xué)整堂課中,因此豐富化學(xué)史料且包含科學(xué)家探究過程的課例,與HPS理論契合,例如氯氣、探究苯結(jié)構(gòu)等內(nèi)容?!胺烹娭疇幣c伏打電池的發(fā)明”包含伽伐尼與伏打諸多化學(xué)問題的探究、運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)方法、得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)果的解釋。若運(yùn)用IHV理論,師生難以在15分鐘內(nèi)展現(xiàn)所有素材。綜上分析,本節(jié)比較適合運(yùn)用HPS理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。
4. “化學(xué)能與電能”化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)
確定化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)理論后,就需要結(jié)合學(xué)生學(xué)情和教學(xué)目標(biāo)要求,靈活運(yùn)用該理論程序進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。同時(shí),還需要綜合運(yùn)用相應(yīng)的化學(xué)史課件和化學(xué)史習(xí)題,才能更好地促進(jìn)化學(xué)素材的呈現(xiàn)、教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成以及教學(xué)效果的檢測與鞏固。具體論述如下:
(1)“化學(xué)能與電能”化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)
①學(xué)情分析
本節(jié)學(xué)習(xí)之前,學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)一些知識,知道金屬的活動性順序、離子反應(yīng)和電解質(zhì)的電離等內(nèi)容。生活中學(xué)生對電和電池熟悉,對電能也有一定認(rèn)識。但是對電究竟從何而來,如何轉(zhuǎn)化等問題的認(rèn)識尚不清晰、深刻。所以基于學(xué)生已有認(rèn)知經(jīng)驗(yàn),通過學(xué)習(xí)化學(xué)家發(fā)現(xiàn)原電池的歷程,學(xué)生可以很好地達(dá)成課程標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的“舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用”目標(biāo)。
②教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(實(shí)驗(yàn))[1]:“舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用”,再結(jié)合其他教學(xué)材料,得出本節(jié)教學(xué)目標(biāo)如下:
知識與技能目標(biāo)
1. 知道原電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
2. 了解原電池的工作原理。
過程與方法目標(biāo)
1. 通過相關(guān)原電池化學(xué)史的學(xué)習(xí),體會科學(xué)家探究的艱辛的歷程。
2. 通過原電池的探究過程,學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)、假說等科學(xué)方法,發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力。
情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)
通過本節(jié)化學(xué)史的學(xué)習(xí),體會科學(xué)發(fā)展與生成的本質(zhì),逐步養(yǎng)成大膽質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、積極探索、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。
③教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn):了解原電池的工作原理和發(fā)展歷程。
難點(diǎn):了解原電池的工作原理,從本質(zhì)上認(rèn)識原電池是一種化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
④教學(xué)過程(2) 編寫“化學(xué)能與電能”化學(xué)史習(xí)題
對課堂教學(xué)效果進(jìn)行評價(jià)的最直接的方式就是習(xí)題。按照需要考查的內(nèi)容,化學(xué)史習(xí)題可分為兩類:①以化學(xué)史為背景材料,考查化學(xué)史以外的知識。②考查化學(xué)史本身知識?;瘜W(xué)史習(xí)題類型主要有:選擇題、填空題、簡答題、實(shí)驗(yàn)題、科技寫作和實(shí)踐等。本節(jié)以“化學(xué)能與電能”為例,設(shè)置如下習(xí)題供參考。
①選擇題
(2011福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池,可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板作為電極材料,以LiOH為電解質(zhì),使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說法不正確的是( )
A. 水既是氧化劑又是溶劑
B. 放電時(shí),正極上有氫氣生成
C. 放電時(shí)OH-向正極移動
D. 總反應(yīng)為:2Li+2H2O2LiOH+H2↑
設(shè)計(jì)思路:本題以最新科技發(fā)展為背景,考查化學(xué)史之外知識。在科學(xué)不斷進(jìn)步與發(fā)展的歷程中,學(xué)生不僅可以了解一種新型電池,而且可以考查自身化學(xué)理論知識的掌握情況。
②簡答題
Ⅰ. 為什么伽伐尼認(rèn)為蛙腿的肌肉和神經(jīng)里有“生物電”存在才使得青蛙腿痙攣?
Ⅱ. 伽伐尼認(rèn)為在青蛙腿上發(fā)現(xiàn)的電流是“生物電”,伏打卻認(rèn)為其是“接觸電”,簡述伏打這樣認(rèn)為的原因。
Ⅲ. 伽伐尼和伏打在研究放電原理過程中有什么共同之處?
設(shè)計(jì)思路:幫助學(xué)生深入理解伽伐尼和伏打的科學(xué)探究過程,學(xué)習(xí)其中科學(xué)探究思維與方法。
③科技寫作(任選一題)
Ⅰ. 丹尼爾電池是由英國人約翰·弗里德里克·丹尼爾與1836年研制出的早期電池。查找相關(guān)資料,分析丹尼爾電池與伏打電池相比所具有的優(yōu)勢,并說明丹尼爾電池在當(dāng)代社會的應(yīng)用情況。[2]
Ⅱ. 電池已經(jīng)成為日常生活、學(xué)習(xí)與生活中的必用品之一,在帶來便利的同時(shí),也引發(fā)了諸多環(huán)境問題。請實(shí)地調(diào)查周邊地區(qū)廢舊電池的回收與再利用情況,寫一篇調(diào)查報(bào)告。
設(shè)計(jì)思路:第Ⅰ題旨在幫助學(xué)生全面了解電池發(fā)展歷程,通過比較,進(jìn)一步體會科學(xué)生成性、探索性本質(zhì),培養(yǎng)自身敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。第Ⅱ題旨在讓學(xué)生在實(shí)際調(diào)查行動中,了解電池發(fā)展至今,給人類帶來的利弊,體會科學(xué)技術(shù)的雙重屬性,進(jìn)一步加深對于科學(xué)本質(zhì)與價(jià)值的認(rèn)識和理解。
3.制作“化學(xué)能與電能”化學(xué)史課件
課件是一種課堂輔助手段,以最直接的方式向?qū)W生展示教學(xué)過程。合理使用教學(xué)多媒體課件能為化學(xué)史教學(xué)錦上添花。多媒體課件不僅打破了化學(xué)史中的時(shí)間、空間隔閡,使得不同時(shí)代、不同地域的化學(xué)人物和化學(xué)發(fā)現(xiàn)得以共同展現(xiàn),同時(shí)也可以直觀還原和模擬久遠(yuǎn)的化學(xué)史料,學(xué)生進(jìn)入化學(xué)歷史場景中,體會一種“身臨其境”的感覺。課件具體設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)考慮如下問題。如界面設(shè)計(jì)(包括界面結(jié)構(gòu)、布局)、背景設(shè)計(jì)(包括模板選擇、字體和色彩運(yùn)用)、元素設(shè)計(jì)(聲音、圖片、視頻等的組合與運(yùn)用)、內(nèi)容設(shè)計(jì)(重點(diǎn)突出、詳略得當(dāng))等。[3]如此,化學(xué)史教育教學(xué)功能便能得到進(jìn)一步發(fā)揮與實(shí)現(xiàn),化學(xué)史教學(xué)目標(biāo)得以達(dá)成。
4. 實(shí)施教學(xué)設(shè)計(jì)
教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況和教學(xué)內(nèi)容,靈活將預(yù)設(shè)的化學(xué)史教學(xué)設(shè)計(jì)(包括習(xí)題與課件)實(shí)施于化學(xué)史教學(xué)課堂。及時(shí)了解學(xué)生聽講反饋,撰寫教學(xué)反思,為教學(xué)設(shè)計(jì)的改進(jìn)做好準(zhǔn)備。
5. 評價(jià)、反思與改進(jìn)
通過課堂提問與習(xí)題檢測等多種方式對學(xué)生的化學(xué)史學(xué)習(xí)進(jìn)行評價(jià),并結(jié)合學(xué)生聽課反饋和教學(xué)反思,及時(shí)改進(jìn)與調(diào)整化學(xué)史資源開發(fā)過程。包括素材選取是否得當(dāng)、理論模式是否契合,教學(xué)設(shè)計(jì)是否順暢,教學(xué)實(shí)施是否有效等?;瘜W(xué)史資源開發(fā)就是在各環(huán)節(jié)不斷的改進(jìn)、完善與協(xié)同下,得以發(fā)揮化學(xué)史教育教學(xué)整體功能。
四、結(jié)束語
本資源包僅為一個(gè)教學(xué)參考,雖然立足于開發(fā)一線教師可直接用于課堂的化學(xué)史教學(xué)資源,但每一個(gè)地區(qū)教育情況與學(xué)生認(rèn)知存在差異,教師應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況靈活調(diào)整。
孤立的化學(xué)史教學(xué)往往收效甚微,想要達(dá)到理想教學(xué)效果必然需要持續(xù)的化學(xué)史教學(xué),這就要求化學(xué)史系列課程的開發(fā)。筆者帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)對全套人教版高中化學(xué)教材進(jìn)行了化學(xué)史資源的全面開發(fā),并且創(chuàng)建了相關(guān)微信公眾平臺進(jìn)行推廣,如此期望能為我國化學(xué)史教學(xué)盡綿薄之力。
參考文獻(xiàn)
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