王思雨 翟宏菊 鄭鑫宇 張志林

摘?要：化學(xué)史是化學(xué)教學(xué)中的重要情景素材，對于學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的培育發(fā)揮著重要作用?；瘜W(xué)史融入化學(xué)教學(xué)中，具有增添學(xué)習(xí)趣味，加強知識理解，拓展科學(xué)思維及培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)的價值意蘊，本文以“元素周期表”為例，滲透化學(xué)史進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，在探索周期表編制的過程中，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地。

關(guān)鍵詞：化學(xué)史；化學(xué)核心素養(yǎng)；高中化學(xué)教學(xué)；元素周期表

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）中指出，要全面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，注重以“素養(yǎng)為本”教學(xué)的落實［1］?！缎抡n標(biāo)》從五個維度凝練了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，并在“情景素材建議”中均體現(xiàn)出化學(xué)史教育的內(nèi)容，建議將化學(xué)史教育滲透到中學(xué)化學(xué)課堂中，倡導(dǎo)化學(xué)課程應(yīng)該與人類探索自然規(guī)律的歷程和化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢相結(jié)合，將其中所蘊含的思想和精神以不同的方式滲透給學(xué)生，有利于學(xué)生對新課標(biāo)中所倡導(dǎo)的化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵有更深層次的了解，從而將素養(yǎng)目標(biāo)內(nèi)化于心［2］，促進(jìn)化學(xué)核心素養(yǎng)的提升，其本質(zhì)是推動了化學(xué)課程與學(xué)生的人文底蘊和核心素養(yǎng)培養(yǎng)上的雙向并重。

1?化學(xué)史的內(nèi)涵與價值

化學(xué)史是人們在漫長的社會實踐中對化學(xué)知識探究的歷史，反映了化學(xué)知識的動態(tài)生成過程，折射出先輩的科學(xué)思維、精神與態(tài)度［3］?；瘜W(xué)史是化學(xué)教學(xué)中必不可少的素材，它既是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的歷程，又是對化學(xué)研究者理想信念、民族情懷和社會責(zé)任感的體現(xiàn)，通過化學(xué)史的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生透過歷史素材，看到其發(fā)展歷程，從而加深對化學(xué)知識的認(rèn)識理解，進(jìn)而提高其內(nèi)在的學(xué)科發(fā)展素養(yǎng)。

2?基于化學(xué)史教育的重要性

2.1?增添學(xué)習(xí)的趣味性

傳統(tǒng)的化學(xué)學(xué)科往往注重概念和教材內(nèi)容的講授，而教師只注重學(xué)科知識的傳授，這樣的教學(xué)方式枯燥乏味，導(dǎo)致學(xué)生失去化學(xué)學(xué)習(xí)中原有的樂趣，降低了學(xué)習(xí)積極性。因此，要將化學(xué)史實靈活地穿插融入教學(xué)過程中，在化學(xué)史的滲透過程中，教師通過引導(dǎo)學(xué)生回顧一些有趣的歷史故事，在歷史長河中講述知識，吸引學(xué)生注意力的同時讓他們在興趣中學(xué)習(xí)，從而激發(fā)對于化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，并為學(xué)生探索未知的世界注入動力。

2.2?加強知識的理解

高中化學(xué)所涉及的教學(xué)內(nèi)容中某些知識具有較深的理論性，這些知識晦澀難懂，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生們往往難以理解，將化學(xué)史作為背景材料穿插在教學(xué)過程中，使學(xué)生站在歷史的視角學(xué)習(xí)前人對于化學(xué)概念和理論的探索過程和演化過程。接著在教師講授指導(dǎo)下，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生了解化學(xué)知識內(nèi)容是如何產(chǎn)生的，又要應(yīng)用到哪里去，把對理論性知識的“排斥”轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)知識的動力，促進(jìn)學(xué)生對于化學(xué)知識的理解及掌握。

2.3?拓展科學(xué)思維

規(guī)律不是憑空想象的，而是科學(xué)家們經(jīng)過長期探索與總結(jié)形成，化學(xué)史素材反映出人們探求自然規(guī)律的漫長和艱辛，體現(xiàn)了先輩探索實踐、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神［4］，在高中化學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中穿插化學(xué)史實，有利于培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義思想，對于高中生化學(xué)知識的儲備和思維拓展具有潛在作用。同時，通過培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中注重探究的過程，轉(zhuǎn)換他們的思考方式，提高對學(xué)科知識的分析、應(yīng)用能力，使其科學(xué)思維能力得到提升。

2.4?培養(yǎng)化學(xué)核心素養(yǎng)

化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生通過化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力［1］，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展已成為化學(xué)教學(xué)最為關(guān)鍵的教學(xué)任務(wù)?；瘜W(xué)史寶庫包含了豐富多樣的內(nèi)容，蘊含著獨特且深遠(yuǎn)的教育價值理念，其中科學(xué)家們所表現(xiàn)出的開拓創(chuàng)新的科學(xué)精神，以及科學(xué)家們所運用的證據(jù)推理、宏微結(jié)合等探究方法與核心素養(yǎng)的五個維度十分契合。在化學(xué)教學(xué)過程中，將具有獨特育人價值的化學(xué)史素材融入其中，是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)必不可少的一部分。

3?教學(xué)設(shè)計

3.1?教材分析

《元素周期表》是新人教版高中化學(xué)必修第一冊第四章第一節(jié)《原子結(jié)構(gòu)與元素周期表》的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容具有一定的理論指導(dǎo)意義，學(xué)習(xí)本部分知識，既是對前面學(xué)習(xí)過的元素及其化合物知識的綜合、歸納、整理，又為元素周期律的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，在化學(xué)課程中具有獨特的承載作用。

3.2?學(xué)情分析

元素周期表在初中已有簡單的介紹，學(xué)生對元素周期表的大體結(jié)構(gòu)也有了一定的了解，也學(xué)會用周期表查找常見元素的相關(guān)知識，但對元素周期表的發(fā)展歷程沒有更深刻、全面的認(rèn)識，對元素位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系沒有更深的理解。

3.3?教學(xué)目標(biāo)

（1）了解周期表的編制過程，能從物質(zhì)的宏觀特征對其進(jìn)行分類；（2）通過學(xué)生編排元素周期表，學(xué)會推斷元素在周期表中的位置及其電子層結(jié)構(gòu)，逐步建構(gòu)“位”“構(gòu)”“性”認(rèn)識模型；（3）通過學(xué)習(xí)元素周期表發(fā)展歷程，領(lǐng)略科學(xué)家刻苦鉆研的科學(xué)態(tài)度，以此來引導(dǎo)自己的實踐，形成科學(xué)精神和創(chuàng)新意識。

3.4?教學(xué)流程

教學(xué)流程，見圖1。

3.5?教學(xué)設(shè)計

環(huán)節(jié)一：問題設(shè)疑，導(dǎo)入新課

［問題］同學(xué)們知道元素周期表是哪位化學(xué)家編制出來的嗎？元素之間有哪些規(guī)律？又存在著何種聯(lián)系？是否能對已發(fā)現(xiàn)的118種元素進(jìn)行有序排列或分類呢？

［過渡］大家都知道門捷列夫制作出世界上第一張元素周期表，做出了巨大貢獻(xiàn)，但他并不是唯一對元素周期表做出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，探索科學(xué)的道路從來都不是平坦的，往往都是站在巨人的肩膀上不斷探索。如果我們知道科學(xué)家如何編制元素周期表，那么上述問題就會迎刃而解，接下來我們通過探究活動和學(xué)習(xí)元素周期表的發(fā)展史（見表1）開展本節(jié)課的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)二：活動探究，引發(fā)思考

［教師］請同學(xué)們仔細(xì)閱讀課前做好卡片上的信息（見圖2）后，將這些卡片分組并說明你分組的依據(jù)。

［過渡］通過仔細(xì)觀看，可以知道每張卡片上都列出了名稱、符號、相對原子質(zhì)量以及核外電子排布，單質(zhì)的性質(zhì)和化合價等信息。我們應(yīng)怎樣梳理信息并將元素分組？

［學(xué)生］認(rèn)真討論，將卡片分組。

［教師］有的同學(xué)將氧氣和氯氣分為一組、溴單質(zhì)分為一組，這是按照單質(zhì)的狀態(tài)不同來進(jìn)行分組的，氧和氯是氣體，而溴是液體，剩下的鈉、硫、鉀、鈣等固體分為一組。還有其他同學(xué)說說自己是如何分組的嗎？

［學(xué)生1］我把鈉、鉀、鈣單質(zhì)分為一組，因為它們都是金屬，氧、硫、氯、溴單質(zhì)這些非金屬分為一組。

［學(xué)生2］我將氧元素和硫元素分為一組；氯元素和溴元素分為一組；鈉元素和鉀元素分為一組，這是依據(jù)元素最外層電子數(shù)相同所分組的，分組之后我還發(fā)現(xiàn)每組元素的化學(xué)性質(zhì)和元素化合價都是相似的。

［教師］通過以上同學(xué)的分組，我們知道元素之間存在著內(nèi)在聯(lián)系，可以采用不同的分類依據(jù)，元素就會有不同的分類情況。由表及里，逐漸深入微觀領(lǐng)域，以原子核外最外層電子數(shù)目作為分類依據(jù)時，就會越來越接近事物的本質(zhì)。

設(shè)計意圖：通過活動探究，提高學(xué)生的分析和邏輯思維能力，使學(xué)生認(rèn)識到事物之間是普遍聯(lián)系的，對事物的認(rèn)識是由表及里、由淺入深，從而認(rèn)識到事物的本質(zhì)。

環(huán)節(jié)三：講述史實，認(rèn)識元素周期表

［過渡］事實上元素周期表發(fā)現(xiàn)的過程中，科學(xué)家們也經(jīng)歷了和同學(xué)們一樣的思考路徑，科學(xué)家們在分類過程中逐漸地揭示出元素更本質(zhì)的特征，不斷地對元素周期表進(jìn)行修正，終于得到了我們現(xiàn)在所使用的元素周期表。

［拉瓦錫的化學(xué)元素表］1789年，法國化學(xué)家拉瓦錫在《化學(xué)概要》一書中提出了第一個元素分類表，將當(dāng)時發(fā)現(xiàn)的33種元素按照化學(xué)性質(zhì)分為了金屬元素、非金屬元素、氣體物質(zhì)和土質(zhì)物質(zhì)等四組。

［德貝萊納的“三元素組”］1829年，德國化學(xué)家德貝萊納分析了44種元素，將化學(xué)性質(zhì)相似的十五組元素分為了五組三元素組：鋰、鈉、鉀；氯、溴、碘；硫、硒、碲；鈣、鍶、鋇；錳、鉻、鐵。

［紐蘭茲的“八音律”］1865年，英國科學(xué)家紐蘭茲將元素按照相對原子質(zhì)量由小到大依次排序，形成了元素表格（見表2），在研究中他發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：當(dāng)元素按原子量遞增的順序排列起來時，每隔8個元素，元素的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)就會重復(fù)出現(xiàn)，就像音階里的八度一樣［5］，但是紐蘭茲只是機械地排列當(dāng)時所發(fā)現(xiàn)的元素，沒有考慮尚未發(fā)現(xiàn)的元素，更沒有指出元素之間的內(nèi)在規(guī)律。

［門捷列夫的元素周期表］1869年，俄國科學(xué)家門捷列夫經(jīng)過長期的研究繪制出了第一張元素周期表，在門捷列夫繪制的元素周期表中將元素按相對原子質(zhì)量由小到大的順序排列，并將化學(xué)性質(zhì)相似的元素放在一行［6］，同時他還預(yù)言了“類鋁”“類硅”“類硼”等未知元素的存在，并對它們的性質(zhì)進(jìn)行了預(yù)測，在門捷列夫繪制出元素周期表后，化學(xué)界掀起了一股發(fā)現(xiàn)新元素和研究無機化學(xué)理論的熱潮。

［教師］隨著技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，越來越多的元素被發(fā)現(xiàn)，目前為止，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)118種元素，元素周期表也逐漸演變成了如今這種形式，回看化學(xué)發(fā)展史，化學(xué)家們也在不斷地從多種角度尋找規(guī)律，他們都在對元素進(jìn)行有意識的分類，在處理綜合信息時，不同人有不同的思考角度，分類的依據(jù)也不同，只有當(dāng)分類的依據(jù)由表象到本質(zhì)，由宏觀到微觀時，我們才能越來越接近事物的本質(zhì)。

設(shè)計意圖：沿著科學(xué)家的腳步，體驗了元素周期表的編制過程，有助于學(xué)生們感受到科學(xué)家們崇尚創(chuàng)新、熱愛科學(xué)和不畏艱難的精神，培養(yǎng)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的核心素養(yǎng)；同時使學(xué)生們體會到化學(xué)史在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性。

環(huán)節(jié)四：知識講解，鞏固提升

［教師］根據(jù)上節(jié)課原子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，總結(jié)1～20號元素在元素周期表中的排列規(guī)律。

［學(xué)生］元素按照核電荷數(shù)由小到大的順序依次排列，元素在周期表中的順序即原子序數(shù)等于核電荷數(shù)，電子層數(shù)相同的元素排在同一橫行，并且周期的序數(shù)等于該行元素原子的電子層數(shù)；除稀有氣體所在的零族外，同一縱列的元素最外層電子數(shù)相同，并且最外層電子數(shù)與族序數(shù)相同。

［教師］觀看教材附表中的元素周期表，思考總結(jié)元素周期表的結(jié)構(gòu)。

［學(xué)生］在教師指導(dǎo)下總結(jié)出每一橫行稱為一個周期，每一縱列稱為一個族；元素周期表有七個周期，前三周期稱為短周期，其他周期稱為長周期；族包括主族、副族和零族，族序數(shù)用羅馬數(shù)字表示，主族元素的族序數(shù)后標(biāo)A，副族元素在族序數(shù)后標(biāo)B（除第Ⅷ族）。

［練習(xí)］科學(xué)家用鈣離子撞擊放射性元素锫（Bk），產(chǎn)生了質(zhì)子數(shù)為117的超重元素Ts。Ts的原子結(jié)構(gòu)示意圖（見圖3），試判斷它在元素周期表中的位置。

設(shè)計意圖：通過對知識的梳理講解，逐步建構(gòu)“位”“構(gòu)”“性”認(rèn)識模型，培養(yǎng)學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)，以有針對性的習(xí)題練習(xí)結(jié)尾，利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

3.6?教學(xué)反思

“元素周期表”教學(xué)設(shè)計呈現(xiàn)出許多版本，然而，在新教材教學(xué)內(nèi)容重組下，尤其是對化學(xué)史的應(yīng)用，可以使學(xué)生能更好地了解“元素周期表”的編寫過程，本節(jié)教學(xué)設(shè)計中將化學(xué)史素材和教材內(nèi)容有機融合使學(xué)生對“元素周期表”的編制歷程有了更深入的了解，以化學(xué)史為主線，使學(xué)生身臨其境地體會到科學(xué)家編制周期表的進(jìn)程，以促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)精神、創(chuàng)新精神和核心素養(yǎng)。

結(jié)語

化學(xué)史是化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分，它呈現(xiàn)給學(xué)生豐富多樣的化學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生探索未知的動力，在化學(xué)課程中深層次地引領(lǐng)學(xué)生從歷史發(fā)展角度去學(xué)習(xí)化學(xué)知識，在化學(xué)教育中以化學(xué)史為切入點，能夠有效提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，從而實現(xiàn)“素養(yǎng)為本”教學(xué)理念的達(dá)成。

參考文獻(xiàn)：

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［3］劉貝貝，嚴(yán)文法.基于化學(xué)史學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)價值的教學(xué)設(shè)計——以新人教版必修第一冊“電解質(zhì)的電離”為例［J］.化學(xué)教學(xué)，2021（09）：5155.

［4］董麗敏，單連偉，吳澤.基于課程思政的化學(xué)課程教學(xué)融入化學(xué)史的重要性［J］.教育教學(xué)論壇，2021（44）：142145.

［5］張娟，姜建文.基于化學(xué)史的“元素周期表”教學(xué)設(shè)計［J］.化學(xué)教育（中英文），2017，38（17）：7581.

［6］龔賢，顧紅霞.基于學(xué)科理解的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計——以“元素周期表”為例［J］.化學(xué)教與學(xué)，2022（19）：4045+54.

基金項目：吉林師范大學(xué)2021年職業(yè)教育與成人教育教學(xué)研究課題（5號）

作者簡介：王思雨（2001—?），女，滿族，遼寧撫順人，碩士研究生在讀，研究方向：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）。

*通訊作者：翟宏菊（1973—?），女，漢族，吉林四平人，博士，碩士生導(dǎo)師，研究方向：學(xué)科教學(xué)（化學(xué)）、無機化學(xué)。