張靈麗

（蘇州市振華中學(xué)校 江蘇蘇州 215000）

一、問(wèn)題的提出及對(duì)策

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：執(zhí)行黨的教育方針，實(shí)現(xiàn)立德育人的根本任務(wù)，培養(yǎng)有理想、有能力、有責(zé)任的新人。［1］教育不僅只是傳授知識(shí)與技能的手段，更是鑄造德行，浸潤(rùn)思想文化，培育價(jià)值觀念和個(gè)性化能力的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是國(guó)家課程和課程標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要渠道。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是讓學(xué)生獲得知識(shí)，培養(yǎng)技能和人格，提升綜合素養(yǎng)的手段。［2］筆者在初中化學(xué)教學(xué)中，嘗試以實(shí)驗(yàn)為載體，浸潤(rùn)社會(huì)責(zé)任，踐行學(xué)科育人理念。

1.弘揚(yáng)愛國(guó)精神

模仿侯德榜制蘇打，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情感，部分教學(xué)環(huán)節(jié)如下：

【教師】課前布置同學(xué)查閱資料，了解侯德榜制純堿的經(jīng)歷。

【學(xué)生】舊中國(guó)企業(yè)高價(jià)從國(guó)外購(gòu)買純堿，民族化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展舉步維艱。經(jīng)過(guò)五年的探索，侯德邦和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)2000多個(gè)樣本分析，經(jīng)過(guò)500多個(gè)循環(huán)實(shí)驗(yàn)，穩(wěn)定了具體的工藝流程。新工藝將鹽的回收率從70%提高到96%，并將沒(méi)有用的氯化鈣轉(zhuǎn)化為氯化銨。他還無(wú)私地向世界宣布了制堿技術(shù)，贏得了國(guó)際化學(xué)界的贊揚(yáng)和尊重。

【教師】說(shuō)說(shuō)你聽完這段文字的感想。

【學(xué)生】侯氏制堿法提升了文化自信，增強(qiáng)了我們的家國(guó)情懷，侯德榜的事跡激勵(lì)我們砥礪前行，勇于創(chuàng)新，為國(guó)爭(zhēng)光。

【師生合作實(shí)驗(yàn)】操作過(guò)程如下：配制飽和食鹽水，加熱濃氨水制備氨氣，向飽和食鹽水中通氨氣，一邊加熱濃氨水，一邊晃動(dòng)平底燒瓶，讓氨氣和飽和食鹽水充分接觸，通氨氣過(guò)程中，為防止燒瓶里氣壓過(guò)大，間歇打開尾氣處理處的彈簧夾，釋放少量氣體到尾氣處理的燒杯里，以緩沖燒瓶?jī)?nèi)的壓力。氨氣緩慢地進(jìn)入飽和食鹽水中，大約半小時(shí)后，向飽和氨鹽水中通二氧化碳（用大理石和稀鹽酸制備二氧化碳），讓二氧化碳緩慢持續(xù)地通入氨鹽水中，大約半小時(shí)之后，看到燒瓶底部有固體析出，經(jīng)檢驗(yàn)產(chǎn)物為碳酸氫鈉晶體。具體如圖1、圖2所示。

圖1 模擬侯德榜制純堿

圖2 燒瓶里的碳酸氫鈉晶體

設(shè)計(jì)意圖：首先，學(xué)生的愛國(guó)情愫、自豪感提升；其次，一名理科教師，堅(jiān)守住對(duì)學(xué)科的熱愛，并把這種熱愛傳遞給學(xué)生，只有學(xué)生保持住學(xué)科興趣，才能保證學(xué)好這門課程的熱情和動(dòng)力，將來(lái)才更有可能投入到化學(xué)的研究中，人類社會(huì)的進(jìn)步，需要更多的化學(xué)工作者來(lái)改變；最后，該實(shí)驗(yàn)的成功是經(jīng)歷多次失敗后，不斷總結(jié)改進(jìn)的成果，磨煉不懼失敗的決心和行動(dòng)，成為有責(zé)任、有擔(dān)當(dāng)?shù)膶W(xué)生。

有很多愛國(guó)主義教育的經(jīng)典案例，適用于初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。比如，在做蛋白質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，引出我國(guó)科學(xué)家吳憲的事跡：我國(guó)于1965年合成的結(jié)晶牛胰島素，是世界上第一次、用人工的方法合成的、有生命活力的蛋白質(zhì)。吳憲早年就讀于麻省理工和哈佛大學(xué)，以優(yōu)異的成績(jī)獲得博士學(xué)位，他提出的血糖測(cè)定方法，被后人稱為“福林-吳”法，如果沒(méi)有這個(gè)方法，胰島素的發(fā)現(xiàn)就會(huì)受阻。［3］再比如，自從2019年底我國(guó)新冠肺炎暴發(fā)后，以鐘南山、張文宏為代表的我國(guó)醫(yī)學(xué)工作者為國(guó)為民的奉獻(xiàn)精神，鼓勵(lì)年輕人努力學(xué)習(xí)，報(bào)效祖國(guó)。

2.浸潤(rùn)奉獻(xiàn)精神

科學(xué)研究是枯燥的，初次進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，會(huì)新鮮好奇，但是當(dāng)同一個(gè)過(guò)程要經(jīng)歷成千上萬(wàn)次，就會(huì)枯燥氣餒，即便面臨無(wú)數(shù)次的失敗，仍有許多科研人員為了科學(xué)付出一切，這種不計(jì)名利的奉獻(xiàn)精神，永遠(yuǎn)都是年輕人尊重和學(xué)習(xí)的楷模。

在學(xué)習(xí)從大豆中提取油脂的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)己烷溶解豆油提取豆油的原理，引入屠呦呦提取青蒿素的教學(xué)。教學(xué)片斷如下：

【資料】青蒿素是針狀結(jié)晶，無(wú)色，幾乎不溶于水，可溶于乙醚、乙醇、微溶于冷石油醚等有機(jī)溶劑，易溶于丙酮、苯、氯仿和乙酸乙酯，熔點(diǎn)是156-157°C，受熱不穩(wěn)定。

【教師】可以選擇什么溶劑來(lái)提取青蒿素呢？

【學(xué)生】有機(jī)溶劑。

【教師】傳統(tǒng)的提取方法目前主要是有機(jī)溶劑提取。提取青蒿素的實(shí)驗(yàn)條件：室溫下，浸提12天以上，能將青蒿素比較完全地提取出來(lái)，恒溫浸提條件為：溫度40°C，每天更換石油醚，接連提取5天，可以將青蒿素全部地浸提出。攪拌提取，轉(zhuǎn)速600 r/min，恒溫在45°C，提取3小時(shí)，得到最大收率，高達(dá)99%的提取率［4］。

【教師】查找文獻(xiàn)，尋找答案：為了提取青蒿素，屠呦呦團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程？

【學(xué)生分享資料】2015年，屠呦呦在85歲高齡時(shí)，獲得諾貝爾獎(jiǎng)，因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)了青蒿素治療瘧疾的新方法。她的團(tuán)隊(duì)成員李國(guó)橋，將瘧疾患者的血液注射到自己體內(nèi)感染瘧疾，只為測(cè)試針灸治療瘧疾的效果，連續(xù)使用針灸4天，陷入生命險(xiǎn)境才停止。屠呦呦帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)親自試藥，經(jīng)過(guò)190次失敗后，在第191次，采用乙醚低溫提取，通過(guò)改變提取溫度，獲得青蒿素。

【教師】說(shuō)說(shuō)你聽完上述文獻(xiàn)的感想。

【學(xué)生1】發(fā)現(xiàn)青蒿素，體現(xiàn)了屠呦呦團(tuán)隊(duì)對(duì)科學(xué)探究的執(zhí)著、沉浸、頑強(qiáng)、不怕失敗的奉獻(xiàn)精神。

【學(xué)生2】屠呦呦是我們的榮耀，屠呦呦是首個(gè)我國(guó)教育體系下培養(yǎng)的諾貝爾科學(xué)類獲獎(jiǎng)?wù)?，體現(xiàn)了我國(guó)教育的實(shí)力，也體現(xiàn)了我國(guó)人民的智慧和才能。

【學(xué)生3】中醫(yī)文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)、奧秘?zé)o窮，我們要盡力去探索和鉆研中醫(yī)藥的精華。

【學(xué)生4】屠呦呦的創(chuàng)新無(wú)畏精神，值得我們尊敬學(xué)習(xí)。

【學(xué)生6】屠呦呦團(tuán)隊(duì)以身試藥，執(zhí)著奉獻(xiàn)的精神深深震撼了我。

【教師】對(duì)科學(xué)的執(zhí)著、勤奮、踏實(shí)和無(wú)私奉獻(xiàn)是屠呦呦成功的根本。

設(shè)計(jì)意圖：青蒿素的拓展教學(xué)，將愛國(guó)、奉獻(xiàn)、求真、創(chuàng)新等社會(huì)責(zé)任貫穿于教學(xué)中，塑造青少年的必備品質(zhì)。提煉鼓舞人心的科學(xué)內(nèi)涵和學(xué)科育人理念應(yīng)當(dāng)滲透在日常教學(xué)中。

3.提升文化自信

中國(guó)文化博大精深。我國(guó)古代的許多科學(xué)技術(shù)與化學(xué)有密切的關(guān)系，在世界上影響深遠(yuǎn)，需要深入挖掘和傳授。

帶領(lǐng)學(xué)生做銅畫的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)入金屬和鹽溶液置換反應(yīng)的學(xué)習(xí)，引入中國(guó)化學(xué)史的教學(xué)。教學(xué)片斷如下：

【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)操作：在培養(yǎng)皿里放一張濾紙，將硫酸銅飽和溶液和氯化鈉溶液倒在濾紙，浸濕濾紙，取一顆鋅粒放在濾紙上，用表面皿蓋上，靜置一段時(shí)間。［5］每位同學(xué)畫出來(lái)的銅畫都不一樣，如圖3-5所示。

圖3 “龍蝦”銅畫

圖4 “松樹”銅畫

圖5 “襯衫”銅畫

【教師】你知道實(shí)驗(yàn)的原理嗎？

【學(xué)生】金屬和鹽溶液發(fā)生了置換反應(yīng)。

【教師】不僅有鹽溶液和金屬的置換，還有平衡移動(dòng)理論、氧化還原反應(yīng)、鹽的水解、原電池、配合物等。［6］

【教師】查找文獻(xiàn)，了解中國(guó)古代的煉銅技術(shù)。

【學(xué)生1】殷商的青銅器。

【學(xué)生2】秦漢時(shí)期有：“白青得鐵，即化為銅?！?/p>

【學(xué)生3】三國(guó)、隋朝有：“石膽……燒至變白色者真”（硫酸銅晶體加熱分解。）

【學(xué)生4】唐宋有：“土綠紅銀法”（汞與少量水放入鐵釜中加熱沸騰，投入膽礬，鍋鐵將其置換出來(lái)，生成銅汞合金。［7］）

【教師】查文獻(xiàn)，挖掘中國(guó)古代的化學(xué)工藝。

【學(xué)生5】公元1075年，北宋偉大科學(xué)家沈括在《沈存中良方》中記載了“秋石”及制煉方法。從人的尿液中提取出雄激素，我國(guó)在11世紀(jì)，甚至更早的時(shí)候就做到了。［8］這是世界上最早關(guān)于提取性激素的記載。

【學(xué)生6】三國(guó)-隋朝時(shí)期，蒸餾膽礬制硫酸：“煉石膽取精華法?！蔽覈?guó)硫酸鹽的發(fā)現(xiàn)與硫酸的制備早于西方至少1個(gè)世紀(jì)。［7］

【學(xué)生7】世界煉鋅的發(fā)源地是中國(guó)。

【學(xué)生8】在秦漢時(shí)期已經(jīng)使用草木灰，稱碳酸鈉為鹵堿。

【學(xué)生9】我國(guó)古代的絲綢、玉器、瓷器、金屬制品、牙雕、筆墨紙硯、釀酒技術(shù)名揚(yáng)海內(nèi)外。大英博物館前十名的鎮(zhèn)館之寶中，其中三件是我國(guó)的陶瓷花瓶、敦煌壁畫、中國(guó)最早的絹畫《女士箴圖》。

【教師】聽完以上同學(xué)的介紹，你們有什么感想？

【學(xué)生】非常震驚！雖然化學(xué)這門科學(xué)是從西方引入到我國(guó)的，但中國(guó)古代的化學(xué)工藝也有很高的成就！好自豪啊！

【教師】查找文獻(xiàn)，了解我國(guó)古往今來(lái)的化學(xué)家及其貢獻(xiàn)。

【學(xué)生9】黑火藥是唐朝的孫思邈發(fā)明創(chuàng)造的，造紙術(shù)是東漢蔡倫發(fā)明的。

【學(xué)生10】在煉丹術(shù)、煉金術(shù)上葛洪造詣很深，《本草綱目》是明朝李時(shí)珍的杰作。

【學(xué)生11】范旭東是近代中國(guó)化工之父，我國(guó)第一家制堿廠、精鹽廠、制鋁廠、合成氨工廠、硫酸銨廠、化學(xué)肥料廠都是他創(chuàng)辦的。［7］

【學(xué)生12】中國(guó)放射化學(xué)之父楊承宗，分離出鏷233、錒227，手工合成原子彈鈾原料2.5噸。［7］

【教師】請(qǐng)同學(xué)們整理，畫出一張我國(guó)從古至今的化學(xué)工藝的思維導(dǎo)圖。學(xué)生畫的思維導(dǎo)圖如圖6所示。

圖6 我國(guó)化學(xué)史思維導(dǎo)圖

設(shè)計(jì)意圖：由實(shí)驗(yàn)引入，學(xué)生查閱資料，分享中國(guó)化學(xué)史和化學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)家胸懷祖國(guó)、服務(wù)人民的愛國(guó)精神，提升化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，加深理解化學(xué)知識(shí)，建立文化自信，增加民族自豪感。更重要的是，從古到今，默默付出的中國(guó)化學(xué)家應(yīng)得到尊重和學(xué)習(xí)。

4.涵育堅(jiān)毅品格

教育要承載兩個(gè)目的：求知和做人。在探究溶液的導(dǎo)電性時(shí)，和學(xué)生一起測(cè)溶液的電導(dǎo)率。教學(xué)片斷如下：

【教師】研究離子種類、濃度、溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響因素。選用20種溶質(zhì)配制溶液，測(cè)溶液的電導(dǎo)率，每種溶質(zhì)配15種不同濃度的溶液（從0.1 mol·L-1遞增到1.5 mol·L-1），每種溶液測(cè)3次，另外，測(cè)Ba（OH）2溶液和H2SO4溶液反應(yīng)的電導(dǎo)率的變化、H2SO4溶液和BaCl2溶液反應(yīng)、CH3COOH溶液和NaOH溶液反應(yīng)等的電導(dǎo)率變化。

【實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷】300次計(jì)算，300次精確稱量，300次溶解，900次洗容量瓶（兩次自來(lái)水沖洗，一次蒸餾水沖洗），300次測(cè)電導(dǎo)率，3000次數(shù)據(jù)記錄，1200次洗滌傳感器的探頭。

【實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄】以上數(shù)據(jù)是第一部分的實(shí)驗(yàn)，第二部分的實(shí)驗(yàn)是測(cè)9組物質(zhì)反應(yīng)過(guò)程中導(dǎo)電率的變化。50 mL的液體，必須要逐滴加（每毫升約20滴，50 mL的總滴數(shù)為1000），每組實(shí)驗(yàn)耗時(shí)4-5小時(shí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有4組數(shù)據(jù)有問(wèn)題，重新配液返工。有的實(shí)驗(yàn)甚至做十幾次，有的物質(zhì)溶解度很小，無(wú)法配出濃溶液，比如，常溫下Ba（OH）2的溶解度不大，多次嘗試后，0.025 mol/L的Ba（OH）2溶液才是澄清的，有的物質(zhì)常溫下溶解得很慢，要加熱才能慢慢溶解，比如硫酸鈉。師生寒暑假和平時(shí)的節(jié)假日基本都在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，時(shí)間跨度一年半，部分實(shí)驗(yàn)照片如圖7-12所示。

圖7 藥品和儀器

圖8 電爐加熱溶解

圖9 學(xué)生配制溶液

圖10 配制的15種不同濃度的硫酸銅溶液

圖11 0.1 mol·L-1不同溶液電導(dǎo)率隨溫度的變化

圖12 0.025 mol·L-1的B（aOH）2溶液和0.025 mol·L-1的HCl溶液反應(yīng)的電導(dǎo)率曲線

【學(xué)生】為了一個(gè)數(shù)據(jù)，看一個(gè)結(jié)果，天天配溶液，好枯燥??！

【教師】實(shí)驗(yàn)不僅是腦力勞動(dòng)，更是體力勞動(dòng)，為了探索一個(gè)結(jié)論或論點(diǎn)，科學(xué)家需要測(cè)成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)，日復(fù)一日在實(shí)驗(yàn)室里勞作，但是千萬(wàn)次的操作，也不一定會(huì)有一絲希望的曙光?？蒲胁灰?，科學(xué)家更不易，沒(méi)有一顆淡泊寧?kù)o的心，沒(méi)有堅(jiān)忍不拔的毅力和獻(xiàn)身科學(xué)的精神，是很難堅(jiān)持的。但只要你一旦喜歡上它，專注于此，就不會(huì)覺得單調(diào)，反而是一種享受：享受在探索中帶來(lái)的不確定和挑戰(zhàn)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到科研的艱難，新時(shí)代的年輕人勇于做時(shí)代先鋒，敢于質(zhì)疑，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、求真務(wù)實(shí)、不怕困難、不怕孤獨(dú)、淡泊名利、永遠(yuǎn)攀登高峰、勇于爭(zhēng)先的創(chuàng)新精神。

5.質(zhì)疑批判精神

“科學(xué)地教學(xué)生真正的化學(xué)”。［9］在實(shí)驗(yàn)研究中培養(yǎng)學(xué)生好奇心和批判性，提高思維深度。

關(guān)于金屬的習(xí)題中，金屬和酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的圖形題有很多，例如，質(zhì)量相同的鋁、鋅、鎂、鐵和足量的稀HCl反應(yīng)，產(chǎn)生H2的總質(zhì)量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖13所示，則圖中a、b、c表示的金屬分別為：a 、b 、c 。

圖13 試題設(shè)計(jì)的曲線

這種題型的真實(shí)情況如何呢？帶領(lǐng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，教學(xué)片斷如下：

【教師】用相同質(zhì)量和形狀的鋁、鎂、鐵、銅、鋅和同樣濃度及體積的稀HCl反應(yīng)，用壓強(qiáng)傳感器測(cè)壓強(qiáng)的變化。

【學(xué)生】實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：如圖14和圖15所示，鋁、鋅、鐵真實(shí)的變化曲線和習(xí)題的圖形有很大的不同，只有鎂的反應(yīng)曲線有相似處，特別是對(duì)于鋁片，反應(yīng)開始緩慢，當(dāng)從鋁片表面去除氧化膜時(shí)，反應(yīng)速率迅速提高，鐵片的反應(yīng)速度很慢，足夠的酸能完全溶解金屬，鎂帶被完全溶解耗時(shí)短，而鐵片被完全溶解耗時(shí)長(zhǎng)。

圖14 Al和稀HCl反應(yīng)的壓強(qiáng)曲線

圖15 不同金屬與稀HCl反應(yīng)的壓強(qiáng)曲線

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)的科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和勇于追求科學(xué)真理的學(xué)科核心素養(yǎng)。［10］年輕人在學(xué)習(xí)中深思考，重探索，勇求知，堅(jiān)守文化自信，提高創(chuàng)新能力。

二、結(jié)語(yǔ)

在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感，實(shí)施學(xué)科育人，既是為學(xué)生培根鑄魂提供基本保證，也是實(shí)現(xiàn)立德樹人的有力手段，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)“激發(fā)興趣、獲取知識(shí)、求真循理”等綜合育人功能。［11］知識(shí)和文化教育的應(yīng)然狀態(tài)是將知識(shí)學(xué)習(xí)升華到理想和信仰培養(yǎng)的高層次。