胡 慧 沈理明

（1蘇州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)部 江蘇蘇州 215123；2江蘇省前黃高級中學(xué)國際分校 江蘇常州 213161）

化學(xué)雙語微型課程之《元素，文明和你》的教學(xué)實(shí)踐

胡 慧1，2沈理明1??

（1蘇州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)部 江蘇蘇州 215123；2江蘇省前黃高級中學(xué)國際分校 江蘇常州 213161）

作者編寫了《元素，文明和你》化學(xué)雙語教學(xué)微型課程教材，以使學(xué)生了解化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)的先后順序，體會化學(xué)與其他自然學(xué)科的相互聯(lián)系，明白化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)過程中新儀器、新方法和新理論的重要作用，感受人類在這個(gè)過程中表現(xiàn)出的創(chuàng)造力、堅(jiān)持不懈和勇于探索未知的精神。文中闡述了《元素，文明和你》化學(xué)雙語教學(xué)微型課程的實(shí)踐,包括教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)過程以及教學(xué)評價(jià)的實(shí)施等。

化學(xué)；雙語教學(xué)；微型課程；元素發(fā)現(xiàn)史；教學(xué)實(shí)踐

雙語教學(xué)曾經(jīng)是課程開發(fā)的熱點(diǎn)，但一直以來都是以常規(guī)課程（包括必修課程和選修課程）的形式出現(xiàn)在學(xué)校中，以微型課程為載體的研究尚少。筆者開發(fā)了化學(xué)雙語教學(xué)微型課程［1］，以期為高中化學(xué)雙語教學(xué)課提供新的課程形式，也同時(shí)為微型課程的實(shí)踐提供具有參考價(jià)值的案例。

筆者編寫了《元素，文明和你》化學(xué)雙語教學(xué)微型課程教材、整合課程資源、完成教學(xué)設(shè)計(jì)，選擇了蘇州市某四星級高中高一學(xué)生實(shí)施課程內(nèi)容并評價(jià)課程效果。經(jīng)了解學(xué)生已學(xué)過幾種重要元素及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用，清楚元素與元素之間存在著一定的聯(lián)系和規(guī)律，還對原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了初步認(rèn)識，了解過元素周期表的歷史，但因?yàn)榛瘜W(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)所限，教材上缺少化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史的介紹。因此學(xué)生一般不了解這段歷史，也不太能理解科學(xué)家們孜孜不倦追尋新元素的原因和這其中的艱辛困苦?！对兀拿骱湍恪返闹饕獌?nèi)容是引導(dǎo)學(xué)生簡單重溫元素發(fā)現(xiàn)的過程。以下闡述《元素，文明和你》的教學(xué)實(shí)踐。

一、教學(xué)目標(biāo)

知識與能力：了解元素發(fā)現(xiàn)的七個(gè)時(shí)期和科學(xué)家發(fā)現(xiàn)元素背后的故事，引導(dǎo)學(xué)生從故事中獲得經(jīng)驗(yàn)，并嘗試用英文表達(dá)七個(gè)時(shí)期、常用元素、實(shí)驗(yàn)儀器和自己的感受；了解元素命名的來源。

過程與方法：通過18世紀(jì)前后相關(guān)理論的名稱，思考“說”與“學(xué)說”的區(qū)別；通過了解不同時(shí)期發(fā)展的三大前提條件，學(xué)生能真正理解實(shí)驗(yàn)儀器、方法和理論決定著各個(gè)時(shí)期發(fā)現(xiàn)元素的不同本質(zhì)；通過英文科技文閱讀和分析提升科學(xué)素養(yǎng)。

情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)證據(jù)在化學(xué)發(fā)展中的重要性；從元素發(fā)現(xiàn)史和元素的利用中理解科學(xué)家們孜孜不倦的精神以及尋找和創(chuàng)造新元素的原因，并嘗試表達(dá)對此的想法。

二、教材內(nèi)容呈現(xiàn)

《元素、文明和你》就是借鑒英國IGCSE化學(xué)教材的編寫形式［2］，用一整章的內(nèi)容來敘述元素發(fā)現(xiàn)的歷史。以從上至下的時(shí)間軸形式形象具體地展現(xiàn)元素發(fā)現(xiàn)簡史，時(shí)間軸左邊對應(yīng)著新發(fā)現(xiàn)的元素的年份，右邊則是相對應(yīng)的元素發(fā)現(xiàn)時(shí)期，時(shí)期則經(jīng)過文獻(xiàn)［3］查證確定，通過一小段文字簡單介紹該時(shí)期特點(diǎn)，最后介紹化學(xué)元素符號文化，通過表格呈現(xiàn)不同元素符號及命名的歷史淵源。

三、教學(xué)流程

按照元素發(fā)現(xiàn)時(shí)間順序分為古代元素時(shí)期（即實(shí)用時(shí)期）、煉金術(shù)時(shí)期和近現(xiàn)代元素時(shí)期，重點(diǎn)分析近現(xiàn)代元素時(shí)期內(nèi)不同階段的理論、儀器和方法的不斷升級和創(chuàng)新(見表1)。

四、教學(xué)過程

1.第一階段——課堂導(dǎo)入

設(shè)計(jì)構(gòu)想：讓學(xué)生將元素符號與歌曲歌詞聯(lián)系起來，促進(jìn)發(fā)散思維的形成，引入主題；更感性地了解一些元素知識，為正式進(jìn)入討論做思想鋪墊；希望學(xué)生能在課后保持興趣，延續(xù)閱讀。

表1 元素發(fā)現(xiàn)時(shí)期

［情景設(shè)置］This is the periodic table，（由于學(xué)生不知道周期表的英文表達(dá)，所以直接PPT展示英文版周期表，學(xué)生就能理解the periodic table的意思就是元素周期表。）and another version one which is made up of the song lyric from Lady Gaga.Can you guess it？ Actu?ally，you can find that this song lyric is filled with ele?ment symbols，So today we’ll have a trip to discover ele?ments.（由美國流行天后Lady Gaga的歌曲改編而成的元素周期表版引出本節(jié)課的主題，讓學(xué)生嘗試唱出這個(gè)版本的“元素周期表”，增加師生互動(dòng)，減少距離感和陌生感。）

［播放視頻］First，Let’s watch a documentary from BBC——THE HISTORY OF CHEMISTRY.（播放英國BBC電視臺紀(jì)錄片《化學(xué)史》第一集開頭片段，視頻中比較具有感官刺激性的畫面能有效提高學(xué)生的興趣和專注度，視頻中的中文翻譯能降低學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)荷，確保學(xué)生順利進(jìn)入下一階段。）

［師］If you are interested in these，I recommend you some extra-curricular reading.（課堂推薦學(xué)生課外閱讀《視覺之旅：神奇的化學(xué)元素》和觀看BBC《化學(xué)史》，為想深入學(xué)習(xí)的學(xué)生推薦《懷疑的化學(xué)家》、《化學(xué)哲學(xué)新體系》等經(jīng)典著作。）

2.第二階段——古代元素說

設(shè)計(jì)構(gòu)想：了解古代元素說的存在，思考古代元素說與近代學(xué)說之間的差別。

［情景設(shè)置］Back to our theme——discovering ele?ments.We have learnt the definition of element，who can try to explain it in English？

［引入］We know this definition，not because the textbook tell us it is the definition，however，we need to think over how this definition was found or created.

［中文介紹］公元前四百多年的實(shí)用時(shí)期，中西方哲學(xué)家都存在對物質(zhì)本質(zhì)的思考，包括中國的“陰陽五行說”和古希臘的“四元素說”；煉金術(shù)時(shí)期煉金術(shù)的發(fā)展推動(dòng)“燃素說”的產(chǎn)生；拉瓦錫的“氧化學(xué)說”開創(chuàng)了化學(xué)學(xué)科。

［師］思考理論中“說”與“學(xué)說”的區(qū)別。

［學(xué)生討論］有無實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以支撐理論是其本質(zhì)的區(qū)別。

3.第三階段——近現(xiàn)代元素發(fā)現(xiàn)時(shí)期

設(shè)計(jì)構(gòu)想：讓學(xué)生了解元素發(fā)現(xiàn)的不同時(shí)期的實(shí)驗(yàn)儀器、方法和理論對該時(shí)期產(chǎn)生的影響，體會科學(xué)家們在這個(gè)過程中表現(xiàn)出的創(chuàng)造性改變，并為此做出的巨大努力。

［提問］How to know that matters are made of cer?tain elements？ There must be some prerequisites to an?swer any question.For example，how to do，use which apparatus，and why we use this method.

［分析］當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法都是靠“四元素說”指導(dǎo)下的煉金術(shù)發(fā)展起來的。煉金術(shù)也要實(shí)驗(yàn)，也就有了各種原始實(shí)驗(yàn)儀器，如蒸餾瓶等等，以及加熱這種最簡單的實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)儀器和方法也有了，還缺什么呢？就像今天做實(shí)驗(yàn)的藥品有了，儀器有了，加熱的酒精燈也有了，還剩下什么要知道呢？是不是要知道怎么去做呢？那就是理論！Law of con?servation of mass.質(zhì)量守恒定律。那有了這些前提條件，就能知道物質(zhì)是由什么元素組成的了嗎？如果是你們，你們會怎么做。

［生］思考，回答。

［PPT展示］拉瓦錫就做了大家熟知的實(shí)驗(yàn)，燃燒加熱汞。這個(gè)實(shí)驗(yàn)不僅證偽了燃素說，還讓拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了新元素——氧。

［師］Could he discover oxygen by only one experi?ment？ Impossible！So he did amounts of similar experi?ments to prove his opinion.Finally，he concluded the ex?istence of oxygen depending on a lot of realities.And he created the oxygen theory which helped other chemists to discover more new elements.This is the chemical analy?sis age.

［提問］接著化學(xué)元素發(fā)現(xiàn)史上出現(xiàn)了空白期，Why could chemists not continue to discover new ele?ments？Something wrong？有的時(shí)候，“錯(cuò)”的反義詞不一定是“對”，也許是“新”（something new）。化學(xué)家們需要從其他科學(xué)家那吸取新知識。引出伏打電池、電解法和戴維的故事，引發(fā)學(xué)生的思考。

［師］The discover of sodium and potassium.這是鈉和鉀的英文表達(dá)，一開始命名時(shí)是以拉丁文命名的，首字母就是Na和K，因此鈉和鉀的符號沿用了原始的寫法。This is the electrolysis age.More and more ele?ment were discovered by electrolysis.New method，new apparatus and new theory contributed to new discovery.

［提問］Why did those chemists insist on finding new elements？

［生］思考，回答。

［師］每發(fā)現(xiàn)一種新元素，人類的文明就更有目標(biāo)的往前邁一步。比如，Li用在了現(xiàn)在的鋰電池里，如果沒有鋰電池，你的手表不會這么小，計(jì)算器也不會這么小。比如Pd用在了現(xiàn)在很多化學(xué)反應(yīng)里，作為催化劑。如果沒有發(fā)現(xiàn)鈀，很多反應(yīng)都不會發(fā)生，就不能創(chuàng)造更多新物質(zhì)。因此，新元素的發(fā)現(xiàn)總是給化學(xué)家們帶來無比的興奮。但是問題又來了，自電解時(shí)期發(fā)現(xiàn)了最后一個(gè)元素，Ru之后，no elements were found during 1844-1859.又是15年，沒發(fā)現(xiàn)新元素。怎么辦？同學(xué)們認(rèn)為需要從哪里改進(jìn)？How to find more and more elements？

［學(xué)生回答］We need new methods and apparatus?。ㄐ枰碌膬x器和方法?。?/p>

［分析］First，chemists discovered a phenomenon，flame reaction，by Bunsen lamp which was created by a chemist called Bunsen.Then，a physicist created prism.They found that there are seven colors of lights after sun?light passed through the prism.And different the lights caused by burning metal elements in Bunsen lamp would perform unique spectrums.（他們發(fā)現(xiàn)太陽光通過棱鏡之后會分成七色光。不同的金屬元素在本生燈上燒會呈現(xiàn)獨(dú)特的光譜）。但是棱鏡的精確度不夠，因此科學(xué)家們嘗試制造了新儀器，分光儀。（PPT展示原理）這時(shí)，如果你們是化學(xué)家，你們想怎么做？

［師］不同元素的光譜各不相同?；瘜W(xué)家們找來身邊的各種物質(zhì)做實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)兩種新元素Ga鎵，Ge鍺，還驗(yàn)證了門捷列夫在建立元素周期表的時(shí)候做的類鋁和類硅的預(yù)測。之后天文學(xué)家和化學(xué)家的合作在空氣中發(fā)現(xiàn)了新元素helium氦，源于希臘文，太陽神。后來化學(xué)家在地球上也發(fā)現(xiàn)了氖、氬、氪。This is the spectrum analysis age.Until now，we still use spectrum analysis.基于上面的分析，同學(xué)們認(rèn)為新方法的發(fā)明除了可以發(fā)現(xiàn)新元素，還能做什么呢？

［生］驗(yàn)證之前的發(fā)現(xiàn)的正誤。

［師］再次強(qiáng)調(diào)，不是說以前的人說什么，就是什么，獨(dú)立思考。真理是要不斷檢驗(yàn)的，也是經(jīng)得起不斷檢驗(yàn)的。

［師］這時(shí)新發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程加快了，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了X射線，并創(chuàng)造了新儀器。居里夫人發(fā)現(xiàn)了鐳Ra，意思就是放射性的意思，還有Po釙，以紀(jì)念她的祖國波蘭。之后化學(xué)家們也相繼發(fā)現(xiàn)了更多新元素。（PPT展示居里夫人實(shí)驗(yàn)室遺址照片，學(xué)生體會居里夫人的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的惡劣和危險(xiǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生不畏懼困難。）This is the radioactivity age.

［提問］元素周期表從1號到92號元素已經(jīng)發(fā)現(xiàn)得差不多了。How to find more and more elements？

［師］Create！自然界的元素發(fā)現(xiàn)完了，就人工造元素。（通過核裂變逆向思維創(chuàng)造核聚變理論，成就人工合成時(shí)期的輝煌。）1940年，在粒子加速器的幫助下，物理學(xué)家麥克米倫和亞貝森終于合成了人類第一個(gè)人工合成元素，Np镎，源于海王星Neptune。隨著人工合成元素的方法被推出，不斷有新元素被創(chuàng)造的消息傳出。目前為止，最新被國際化學(xué)學(xué)會認(rèn)定的是118號元素。

每結(jié)束一個(gè)時(shí)期，都要在板書時(shí)間軸上添加上這個(gè)時(shí)期的典型儀器、方法和理論，這樣越到后面的時(shí)期，學(xué)生就越能更好地對比出這些時(shí)期之間的不同。到最后，學(xué)生已經(jīng)能預(yù)測出我的板書中要添加什么，說明學(xué)生能很好地理解這節(jié)課的核心邏輯和理念。

4.第四階段——總結(jié)升華

設(shè)計(jì)構(gòu)想：僅僅知道知識并不能發(fā)揮最大的價(jià)值。零散的時(shí)期，匯聚到一條時(shí)間軸上，學(xué)生在這段看似簡單的元素發(fā)現(xiàn)史中掌握知識，更重要的是可以從歷史的進(jìn)程中學(xué)習(xí)利用知識的方法，用知識創(chuàng)造知識的方法。天平—電池—分光儀—X射線光譜儀—加速器、加熱法—電解法—光譜分析法—放射法—核聚變、氧化學(xué)說—電解理論—光譜分析理論—放射理論—核理論，一次次創(chuàng)新升級的背后都是一批批獨(dú)具批判精神和創(chuàng)新精神的人類推動(dòng)者文明的進(jìn)程。最后以培根的名言升華整節(jié)課——“讀書不是為了雄辯和駁斥，也不是為了輕信和盲從，而是為了思考和權(quán)衡”。

五、學(xué)生評價(jià)

本課結(jié)束后，向?qū)W生發(fā)放問卷收集對本節(jié)課內(nèi)容的評價(jià)和建議。關(guān)于元素周期表的國內(nèi)外比較，85%的學(xué)生認(rèn)為有必要，15%的學(xué)生認(rèn)為沒有必要；關(guān)于元素發(fā)現(xiàn)史的教學(xué)93%的學(xué)生認(rèn)為有必要，7%的學(xué)生認(rèn)為沒有必要；關(guān)于元素符號的來歷79%的學(xué)生認(rèn)為有必要，7%的學(xué)生認(rèn)為沒有必要，14%學(xué)生不確定。絕大部分學(xué)生對以上調(diào)查內(nèi)容的認(rèn)同表明了學(xué)生喜歡元素相關(guān)知識的拓展教學(xué)，側(cè)面反映出學(xué)生的需求及已有教材相關(guān)內(nèi)容的缺乏。

六、教師反思

根據(jù)教材內(nèi)容，再從文獻(xiàn)、視頻、圖片、詞匯、課外讀物、名人名言等方面搜集和優(yōu)選課程資源，整節(jié)課意圖讓學(xué)生了解發(fā)現(xiàn)元素的證據(jù)以及證據(jù)收集的過程，更重要的是學(xué)生能夠體會到在證據(jù)收集的過程中是哪些因素影響了證據(jù)成功地收集。英文的交流和西方科學(xué)文化的滲透使得整節(jié)課語言文化和化學(xué)文化相得益彰。同時(shí)元素命名和符號來源的學(xué)習(xí)穿插在各個(gè)時(shí)期中，這樣學(xué)生不僅了解了命名來源的知識，也凸顯了整堂課的教學(xué)設(shè)計(jì)主線。

［1］ 胡慧，沈理明，姚蘭.高中化學(xué)雙語教學(xué)微型課程的編制［J］.化學(xué)教育，2016，37（21）：9-16

［2］ Rose Maier Gallagher，Paul Ingram.Complete Chemistry for CambridgeIGCSE［M］.Oxford：OxfordUniversityPress，2011

［3］ 錢勝.元素發(fā)現(xiàn)的七個(gè)時(shí)期［J］.化學(xué)教育，2012（12）：89-93

1008-0546（2017）10-0021-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.008

?本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（批準(zhǔn)號B-b/2016/01/25）成果。

??通訊聯(lián)系人：lmshen@suda.edu.cn