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        教科書化學(xué)史料選用特點(diǎn)及其導(dǎo)學(xué)功能比較例談

        2016-04-29 00:00:00張冰峰

        摘 要

        通過對義務(wù)教育階段課程標(biāo)準(zhǔn)以及不同版本教科書中化學(xué)史選用和作用的比較分析,歸納了教科書選用化學(xué)史實(shí)的一些編寫特點(diǎn)。結(jié)合教學(xué)實(shí)際,建議在教學(xué)時(shí)要善于挖掘化學(xué)史料中隱含的教育元素, 有機(jī)融合化學(xué)史教育,充分發(fā)揮化學(xué)史的教學(xué)導(dǎo)學(xué)作用,以期達(dá)到“勵(lì)志育人,增智添慧”的目的。

        關(guān)鍵詞

        化學(xué)史料 教育元素 導(dǎo)學(xué)功能 比較研究

        查閱《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》,并沒有關(guān)于要進(jìn)行化學(xué)史教育的課標(biāo)要求,若搜索“化學(xué)史”或“科學(xué)史”關(guān)鍵詞,在三萬多字的“課程標(biāo)準(zhǔn)”正文中,只出現(xiàn)過三處:一處是要求運(yùn)用有關(guān)探索原子結(jié)構(gòu)的科學(xué)史實(shí),使學(xué)生了解科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;另兩處要求在創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境中要運(yùn)用化學(xué)史實(shí)等??梢姡瘜W(xué)史在初中化學(xué)教學(xué)中的作用僅限于情感維度目標(biāo)和課堂的情境創(chuàng)設(shè)。但是通過對現(xiàn)行義務(wù)教育教科書的比較發(fā)現(xiàn),“化學(xué)史”也已成為化學(xué)教科書中重要的組成部分,突出表現(xiàn)為各種化學(xué)史料選用量明顯增加,不再是一些點(diǎn)綴性質(zhì)的逸聞趣事,更不是嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)科知識外加的一味“調(diào)味劑”,其承載著的教育教學(xué)功能也突出彰顯,充分體現(xiàn)了新課程培養(yǎng)學(xué)生具有科學(xué)和人文素養(yǎng)的育人理念。

        1. 化學(xué)史料素材選用特點(diǎn)比較分析

        為方便著文與分析,本文以現(xiàn)行的義務(wù)教育階段的人教版、滬教版、魯教版三種教科書為分析對象,僅以有具體人物、事實(shí)、成果以及影響力等四個(gè)要素俱全作為標(biāo)準(zhǔn)所選擇的一類化學(xué)史料,不包括一些古代的發(fā)明和近代的科技成果(如C60的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展史)等。具體選用的化學(xué)史料匯總表如下(見表1):

        三種教科書選用的化學(xué)史料中涉及古、今、中、外等各類科學(xué)家、化學(xué)家約23人,史料涉及宏觀物質(zhì)性質(zhì)認(rèn)知,微觀粒子認(rèn)識發(fā)展,元素規(guī)律發(fā)現(xiàn),科技創(chuàng)造發(fā)明等。三種教科書密切結(jié)合三維目標(biāo)選擇化學(xué)史料,且選擇數(shù)量非常接近,人教版9例,滬教版8例,魯教版9例,其中都選用的相同化學(xué)史料就有6例,分別是空氣成分的發(fā)現(xiàn)、人類對原子的認(rèn)識、元素周期表的發(fā)展歷程、質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)、酸堿指示劑的發(fā)現(xiàn)、侯氏制堿法等史料。

        三種教科書雖然都選取了6例相同的化學(xué)史料,但陳述內(nèi)容詳略差異較大。魯教版用49頁大篇幅介紹了元素周期表的發(fā)展歷程,且更為詳盡。從19世紀(jì)初元素種類的不斷發(fā)現(xiàn)開始,到1817年的德國化學(xué)家德貝萊納發(fā)現(xiàn)的“三元素組”的規(guī)律性,1862年法國科學(xué)家尚古多按相對原子質(zhì)量遞增排列方式,1864年英國化學(xué)家紐蘭茲發(fā)現(xiàn)的“元素八音律”規(guī)律,1869年俄國化學(xué)家門捷列夫依據(jù)已知的63種元素相對原子質(zhì)量遞增順序排列,得到的第一張?jiān)刂芷诒恚欢?913年美國科學(xué)家莫斯雷按原子的質(zhì)子數(shù)對元素進(jìn)行排序得到的元素周期表,更好地體現(xiàn)了元素性質(zhì)周期性的變化規(guī)律。

        教師在備課時(shí),盡量廣泛閱覽,尤其可以借鑒不同版本上對同一化學(xué)史料的表述,以便修正或補(bǔ)充,這有利于學(xué)生知識的科學(xué)建構(gòu)。

        2. 教科書中化學(xué)史料導(dǎo)學(xué)功能的例舉分析

        據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析,開展化學(xué)史教育的功能或價(jià)值主要包括7個(gè)方面:①提高學(xué)習(xí)興趣;②加深對知識的理解;③理解并掌握化學(xué)發(fā)展的歷程;④形成科學(xué)思想,掌握科學(xué)方法;⑤培養(yǎng)人文精神;⑥培養(yǎng)科學(xué)精神;⑦設(shè)置教學(xué)情境。分析不同版本教科書中選擇“化學(xué)史料”,或作為學(xué)生學(xué)習(xí)的情景材料,或作為知識理論的證明素材等,目的都是為實(shí)現(xiàn)對學(xué)生“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度價(jià)值觀”的三維目標(biāo)的培養(yǎng),教師需深入挖掘史料中隱含的教育教學(xué)因素,并結(jié)合具體化學(xué)知識教學(xué)設(shè)計(jì),擇機(jī)滲透,發(fā)揮“導(dǎo)學(xué)”功能,以實(shí)現(xiàn)化學(xué)史教育的功能或價(jià)值。

        下面以“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)史實(shí)”為例,談?wù)勂鋵?dǎo)學(xué)功能的運(yùn)用。

        2.1 運(yùn)用史料情景,設(shè)問激趣導(dǎo)學(xué)

        激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)有效的學(xué)習(xí)情景。有些化學(xué)知識的學(xué)習(xí)需要了解其產(chǎn)生的“前身”,而許多化學(xué)事實(shí)就是其前身來源的最好情景。如人教版在課題“質(zhì)量守恒定律”第二小節(jié)中,有一段文字描述:“1774年拉瓦錫的精確定量氧化汞加熱分解實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和沒有改變”,緊接教科書用“這難道是巧合嗎?”作為設(shè)問,教師則順勢“導(dǎo)學(xué)”,引入新課,啟發(fā)學(xué)生對化學(xué)變化中質(zhì)量的關(guān)系的猜想與思考,激發(fā)學(xué)生動(dòng)手探究的欲望,達(dá)到“悱憤”狀態(tài)。

        2.2 適時(shí)給予史料,啟迪思維導(dǎo)學(xué)

        滬教版在課題“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”中,運(yùn)用“活動(dòng)與探索”方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律,在“收集證據(jù)”環(huán)節(jié),以“查閱資料”的方式給予了如下三段資料:

        1673年英國化學(xué)家波義耳的“在敞口容器中加熱金屬,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后容器中的物質(zhì)質(zhì)量增加了”的實(shí)驗(yàn);

        1777年拉瓦錫在密閉容器中研究氧化汞的分解與生成中各物質(zhì)質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)的“質(zhì)量相等”實(shí)驗(yàn),以及其得出的“質(zhì)量守恒定律”結(jié)論;

        后來,人們用先進(jìn)的測量儀器,大量的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)了拉瓦錫結(jié)論的正確性。

        教科書要求學(xué)生認(rèn)真閱讀上述史實(shí)并思考回答兩個(gè)問題:“你有什么想法?”“你能得出什么結(jié)論?”

        分析可知,滬教版這種編排的意圖是把“化學(xué)史料”作為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)過程的一個(gè)材料,通過閱讀引發(fā)深入思考,培養(yǎng)學(xué)生多種能力。通過探索可知,其中所隱含的信息主要有兩點(diǎn):其一,化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量是守恒的,也已被實(shí)驗(yàn)證實(shí),學(xué)生要相信并接受“質(zhì)量守恒定律”;其二,實(shí)驗(yàn)中的“質(zhì)量是否守恒”現(xiàn)象與容器的“敞口”“密閉”有很大關(guān)系;這些“想法或結(jié)論”信息對學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路具有很好的啟迪作用。

        2.3 剖析史料信息,適時(shí)滲透導(dǎo)學(xué)

        化學(xué)史料中所呈現(xiàn)的一些科學(xué)真理的發(fā)現(xiàn)過程隱含著許多信息,認(rèn)真挖掘,能很好地指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)再創(chuàng)新。魯教版教科書關(guān)于“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)簡史”的介紹就是很好的例證。

        魯教版教科書詳細(xì)介紹了1673年的波義耳的敞口容器中的“質(zhì)量增加”實(shí)驗(yàn)和1777年拉瓦錫密閉容器中的“質(zhì)量守恒”實(shí)驗(yàn),還插入介紹了1756年俄國化學(xué)家羅蒙諾夫的密閉容器的“質(zhì)量守恒”實(shí)驗(yàn),其中特別介紹了俄國化學(xué)家羅蒙諾夫只是用金屬錫做實(shí)驗(yàn),雖然他反復(fù)實(shí)驗(yàn),得到相同的“質(zhì)量守恒”結(jié)果,但卻未引起科學(xué)界的注意。而介紹拉瓦錫時(shí)卻特別強(qiáng)調(diào)他運(yùn)用了更精確的稱量儀器,用多種金屬與非金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并總結(jié)出當(dāng)時(shí)的“物質(zhì)不滅定律”。

        上述史實(shí)中蘊(yùn)含著很多的信息:

        (1)實(shí)驗(yàn)是否“質(zhì)量守恒”與實(shí)驗(yàn)體系的密封性關(guān)系密切。

        (2)俄國羅蒙諾夫只用一種物質(zhì)做實(shí)驗(yàn),雖然反復(fù)“質(zhì)量守恒”,但仍然具有偶然性,只能成為一個(gè)事實(shí)結(jié)果,而不能上升成為一個(gè)結(jié)論或一個(gè)定律,所以這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)并沒有引起科學(xué)界的注意。

        (3)拉瓦錫運(yùn)用更精確的稱量儀器實(shí)驗(yàn),讓實(shí)驗(yàn)分析從定性到定量,更具說服力;用多種金屬與非金屬反應(yīng)做實(shí)驗(yàn),結(jié)論更具廣泛性;能對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行總結(jié)提升成為一個(gè)“定律”并積極著書推介,對化學(xué)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn),所以拉瓦錫成為“質(zhì)量守恒定律”發(fā)現(xiàn)的“標(biāo)志”人物。

        (4)從時(shí)間上分析:1673年、1756年、1777年三個(gè)時(shí)間的實(shí)驗(yàn),時(shí)間跨越百年甚至更長,充滿著過程的艱辛與享受、假說的否定與肯定、理論的質(zhì)疑和贊賞,表明化學(xué)理論定律的發(fā)現(xiàn)過程是曲折的,但還是在不斷前行完善中。

        從上述分析可以發(fā)現(xiàn),這段化學(xué)史料中涵蓋的“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”三個(gè)維度多層次的教育因素信息,教師應(yīng)該在“導(dǎo)學(xué)”中擇機(jī)滲透,充分發(fā)揮信息的教育功效。

        2.4 搭建史實(shí)支架,引導(dǎo)探究導(dǎo)學(xué)

        魯教版關(guān)于“質(zhì)量守恒定律”的學(xué)習(xí)是采用了“科學(xué)探究”活動(dòng)方式。教材沒有提供“現(xiàn)成”的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方案,而是讓學(xué)生從提供的20多種實(shí)驗(yàn)儀器、試劑和“鹽酸與大理石反應(yīng)、氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液、白磷與空氣中的氧氣燃燒”三個(gè)實(shí)驗(yàn)原理中,自由選擇原理、選擇儀器和藥品,并獨(dú)立設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),并分析得出“質(zhì)量守恒定律”的結(jié)論。教科書在此節(jié)的最后以 “多識一點(diǎn)” 欄目形式較詳細(xì)地介紹了“質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)簡史”,作為拓展學(xué)習(xí)資料,完成學(xué)生的知識體系建構(gòu)。

        但在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn),運(yùn)用原教材的編排設(shè)計(jì)思路進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和導(dǎo)學(xué),過程很不流暢,分析原因,發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榇隧?xiàng)活動(dòng)的探究開放度極大。學(xué)生在具體設(shè)計(jì)時(shí)要跨越三關(guān):

        第一關(guān):如何從三個(gè)反應(yīng)中選擇一個(gè)作為探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理?其中的難點(diǎn)是學(xué)生如何厘清三種反應(yīng)原理的本質(zhì)差異是什么?每個(gè)反應(yīng)與探究質(zhì)量定律的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)異同點(diǎn)是什么?

        第二關(guān):選定反應(yīng)原理后,如何選擇藥品與儀器?此時(shí)學(xué)生的困難是要對教科書提供的20多種藥品與儀器的作用進(jìn)行分析,如試管夾,塑料袋或氣球,放大鏡,細(xì)線等有何作用?只有弄清這些儀器的作用,才能科學(xué)合理的選擇實(shí)驗(yàn)儀器,并組裝實(shí)驗(yàn)裝置。

        第三關(guān):需要收集怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)證據(jù)?科學(xué)的結(jié)論需要科學(xué)的現(xiàn)象與證據(jù),因此特別需要學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前對實(shí)驗(yàn)有效證據(jù)的預(yù)測,即需觀察到怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或收集哪些實(shí)驗(yàn)證據(jù)等。在此基礎(chǔ)上還需考慮怎樣讓反應(yīng)在安全的前提下發(fā)生,尤其是定量實(shí)驗(yàn)中需要注意的操作步驟與細(xì)節(jié)等。

        可見教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力要求極高,學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的表現(xiàn)為無思路或混亂,不知道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要達(dá)到的目的,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成敗的判斷依據(jù)是什么,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中影響因素是什么?也就是說,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺少方向性,思路無序而無法作為。因此,可以利用書中提供的化學(xué)史料,挖掘其中可以發(fā)揮的“導(dǎo)學(xué)”功能因素,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué),過程如下:

        (1)創(chuàng)設(shè)問題情境:運(yùn)用多媒體創(chuàng)設(shè)情境并提問:“在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量守恒嗎?”

        (2)探究實(shí)驗(yàn)初步設(shè)計(jì):請學(xué)生根據(jù)教科書提供的實(shí)驗(yàn)試劑、儀器、反應(yīng)原理,獨(dú)立設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案。此環(huán)節(jié)讓學(xué)生獨(dú)立分析實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材及其與實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)的目的關(guān)系,教師沒有具體指導(dǎo)性提示,讓學(xué)生自由思考,不禁錮學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維,也許學(xué)生會有很多種方案,或成熟、或欠佳、或迷茫。

        (3)請學(xué)生閱讀“質(zhì)量守恒定律發(fā)現(xiàn)簡史”,并回答下列思考題:

        為什么波義耳的實(shí)驗(yàn)“質(zhì)量增加了”,而俄國羅蒙諾夫和拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)卻“質(zhì)量守恒”了?

        為什么羅蒙諾夫和拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)都“質(zhì)量守恒”,羅蒙諾夫沒有得出“質(zhì)量守恒定律”,而拉瓦錫卻總結(jié)出“質(zhì)量守恒定律”?

        圍繞“質(zhì)量守恒”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),選擇儀器組成的實(shí)驗(yàn)體系一定要密封嗎?你能總結(jié)出一些設(shè)計(jì)的思路嗎?

        還有哪些啟示?

        (4)繼續(xù)完善設(shè)計(jì)方案,在小組內(nèi)交流的基礎(chǔ)上選擇一種實(shí)驗(yàn)方案繼續(xù)完善,組內(nèi)合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

        (5)全班展示交流:選擇與其他小組不同原理的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行展示,分析實(shí)驗(yàn)成敗的原因,總結(jié)分析得出質(zhì)量守恒定律。

        (6)微觀守恒分析:引導(dǎo)學(xué)生從微觀表征層面分析質(zhì)量守恒的原因。

        (7)檢測、反饋。

        從以上導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)可以看出,在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)最需要幫助時(shí),不是教師的“說”道,而是讓化學(xué)史料中的信息來發(fā)揮導(dǎo)學(xué)作用,并通過閱讀化學(xué)史料材料,培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力,有效信息攝取能力和思維遷移能力。

        3. 結(jié)束語

        化學(xué)史實(shí)是優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,宋心琦教授認(rèn)為科學(xué)史料的教育作用“更應(yīng)當(dāng)著眼于科學(xué)素質(zhì)的培育和提高”,“但是在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中,由于受到課程學(xué)時(shí)的限制和應(yīng)試為主的影響,化學(xué)史料的選取存在著隨意性較大和教育價(jià)值取向狹窄等不盡人意之處”。對化學(xué)史料的整理、研究與教學(xué)被普遍忽視,化學(xué)史料好似教學(xué)中的“雞肋”被邊緣化或省略化,所以許多專家學(xué)者極力呼吁要加強(qiáng)化學(xué)史的教育,而這一切的轉(zhuǎn)變與落實(shí)關(guān)鍵在于教師。

        首先要提高教師化學(xué)史教育的意識與素養(yǎng);應(yīng)該重視化學(xué)史料的學(xué)習(xí),并作為對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)精神的核心理念熏陶和科學(xué)方法學(xué)習(xí)的載體;其次需要科學(xué)把握和落實(shí)新課程標(biāo)準(zhǔn)精神,進(jìn)一步探討、研究化學(xué)史料的教育功能,務(wù)必扭轉(zhuǎn)“重增智輕育人”教育觀念。在課堂教學(xué)中,或相互借鑒專業(yè)化學(xué)史實(shí)書籍和不同教科書中的化學(xué)史實(shí);或穿插講授,開設(shè)化學(xué)史專題講座;或組織化學(xué)史研究性課題活動(dòng)、舉行化學(xué)史案例分析討論會;或利用化學(xué)史編制習(xí)題等多種方式,挖掘化學(xué)史料中蘊(yùn)含的教育元素并潛移默化地融入教學(xué),加深對化學(xué)學(xué)科科學(xué)本質(zhì)的理解,促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)思想和方法,培養(yǎng)學(xué)生更高尚的人文精神和科學(xué)精神。

        (作者為江蘇省如皋市外國語學(xué)校教師)

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