历史线和知识线融合的化学史教学设计*

左 玉，王慧芳，张亚楠，王佩巾，李鹏鸽

(太原师范学院化学系，山西 晋中 030619)

教育教学改革的不断深化对教师和学生的要求逐步提高，如在教学过程中应不断推动思想政治教育课程的建设，促进学生核心素养的发展，实现立德树人的目标[1]。化学史作为基础学科的结合体，不仅记载了诸多影响人类发展历程的重要知识，还展现出了当时的文化背景以及化学家为科学做贡献的人文精神，化学史的学习能帮助学生了解学科发展的整个过程。因此，本文构建了历史线和知识线融合的化学史教学模式，并基于此模式开展了两线相融的化学史教学设计。相信这样的教学不仅有助于学生清楚知识的发展历程，完善自身的知识体系，还能激发学生的创造热情，引导学生进一步探索科学思想和科学方法，促进学生核心素养的发展。

1 历史线和知识线融合的教学模式

1.1 历史线的教学模式

历史线的教学模式是教师在教材分析和学情分析的基础上选择适合学生心理结构和认知发展的化学史料，再将这些打磨好的化学史料组成一条明晰的教学主线——历史线，揭示化学概念与理论的产生与演变进程、化学家们的思维智慧和他们面对棘手问题时的精神态度[2]。当然，在深入挖掘每一个化学史料时，教师要利用层次化的问题引起学生的疑问，让学生积极地加入组内讨论，能够在同伴交流和思维碰撞的过程中感受合作学习的快乐，共同完成有意义的学习任务，以此激发学生的创造热情，锻炼学生的团队协作能力。最后通过串联化学史料，使学生明白知识之间的紧密关系，逐步理解科学本质，灵活地解决实际问题，培养学生的科学态度与社会责任。

图1 历史线的教学模式

1.2 知识线的教学模式

知识线教学模式的构建是通过分析教材内容和学生的真实情况后确定具体的教学方法，即启发讲授法和分组讨论法，它们不仅能活跃学生的思维，挖掘学生的潜能，还能拉近师生之间的距离，促进生生之间的交谈，增强教学效果。该模式是以知识线为教学主线，以“提出问题-探析问题-猜想假设-推理验证-获得结论”五部分为主要的教学活动，以学生领会知识和素养提升为最终目标，最后教师和学生同步进行教学评价，复盘教学过程中的亮点和缺点，量化教学效果，提供有价值的建议，为下一次教学做好充分的准备[3]。

图2 知识线的教学模式

1.3 两线融合的教学模式

鉴于以上两种教学模式的局限性，本文构建了以启发式教学理论和学科核心素养为基石的历史线和知识线融合的教学模式，带领学生回溯理论知识的产生背景和发展过程，掌握学科知识的内在本质，觉察化学家开展研究的切入点，形成勇于尝试、不惧困难和追求极致的科学态度，也便于更快地解决学生的知识盲点和障碍点[4]。该模式将历史线和知识线有效融合，通过对化学史料的挖掘抛出有意义的问题，让学生置于探索知识的真实环境中，展开小组讨论和师生交谈，并通过揣摩预测、设计方案、解释验证、掌握知识等教学活动，培养学生的学科核心素养。最后以总结归纳的方式帮助学生理清化学知识脉络，习得科学方法，汲取科学精神；利用课后习题与思考题来检测学生的知识应用能力，实现知识到能力的逾越。

图3 两线融合的教学模式

2 历史线和知识线融合的化学史教学设计

本文以构建的两线融合的教学模式为基础，从教学分析、确定教学目标、确定教学策略、确定教学方法、教学过程以及教学评价六个方面开展历史线和知识线融合的化学史教学设计。

2.1 教学分析

教材分析是开展教学设计的第一步，教师要充分解析教材内容，清楚教材的地位，并依据关键知识的类型和特点确定课型；此外，也要明确教材的重难点，挖掘知识背后隐藏的化学史料，分析史料是否适合学生的认知发展特点，如果适合的话，要考虑如何选择史实内容、如何呈现出真实且完整的化学史，才能让学生更好地吸收核心内容，确保达到很好的教学成效[5]。除了分析教材，也要从学生的已知点、发展点和障碍点三个维度着手进行学情分析。即教师首先要清楚地知道学生已经掌握的基本知识和基本技能，了解不同层级的学生的实际能力和思维习惯，明确课前学生可执行的学习任务；然后思考学生在了解了化学家的人生经历或者参与实验探究过程后，能够在知识、能力、方法和态度方面获得哪些发展；最后要预想学生在学习过程中会碰到的障碍和陷阱，针对不同情况设计有效的教学方案，促使学生掌握重难点知识和科学的学习方法，更快地剖析问题并解决问题。此外，教师可通过课前与学生谈话、问卷分析等方式来知晓学生的需求和障碍点，更精准地达到教学目标。

2.2 确定教学目标

教学目标是化学史教学设计的起点，也是教学实施的落脚点。一般从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度展开。任何化学概念的建立和原理的提出都需要经历漫长而曲折的过程，在这个过程中化学家会不断地提出问题、分析问题，再通过做实验或重复研究验证自己的想法，从中汲取或成或败的经验，最终解决了一些棘手的问题，创立新的化学理论。可见，化学家获取化学知识的过程积淀了较多的思维智慧和人文精神，值得学生学习和借鉴。通过两线相融的化学史教学，能够引导学生回溯科学发展的曲折历程，思考解决问题的方法，学习化学家的科学思想和科学精神[6]。由于化学史的资源丰富多样，所以两线相融的化学史教学也具备多重的情感价值，不仅能增强学生对化学世界的理解力和感受力，引导学生辨别真伪，学会多维度地理解知识，还能培养学生的爱国情怀、实证精神和精益求精的做事态度，使学生怀有一份对科学的尊重和敬意。

2.3 确定教学策略

为了丰富化学史课堂，激发学生的创作潜能，教师可以在课前给学生安排一些实操任务，并按照学生的特点和兴趣，将他们分成小组，组内成员共同设计相关化学史料的呈现方式(如微课、动画、手绘插画、海报和微型实验等)，在课上由小组代表负责讲演其内容[7]。通过小组代表呈现出的化学史，创设问题情境，引导学生手脑并用，主动参与小组讨论，发掘问题，大胆猜测和假设，然后分析问题，不断探究问题的本质，获取真知[8-9]。

化学实验是化学教学的重要组成部分。教师可以结合学生的知识水平和学校的教学条件，筛选出一些合适的、与实验相关的化学史料，然后在课上重现历史上化学家做过的实验，引导学生开展实验探究，或者将化学家的实验思路与自己的研究角度相结合进行调整，再做相同的、类似的或者创新性的实验，或许会有不一样的发现；最后对比实验成果，总结方法与经验[10]。学生不仅在实验探究中理解了重要概念，亲身体会了科学发现的波折历程，还能领悟化学家的科研方法和科学思维，养成耐心细致和不断进取的学习态度。

2.4 确定教学方法

教师在选用教学方法时，不仅要考虑自身的教学习惯、能力与经验，契合化学学科特点、教学目标与教学过程，还要考虑班风学风与学生的学习特点。对于两线相融的化学史教学，本文选用启发讲授法和分组讨论法开展教学。启发讲授法是为了改善学生的被动学习状态，鼓励学生在课前自觉预习所学内容，完成老师布置的任务，利用现有的资源主动挖掘化学史料，利用现阶段的知识和技能设计化学史料的呈现方式，发挥自身的创造力；在课上调动学生的主观能动性，抓住时机巧妙设疑和点拨，讲解难点并强调重点，培养学生解决问题的能力和探索精神，发展学生的核心素养。课后，也可布置一些有意义的问题，给学生留足思考的时间，培养学生的放射思维[11]。分组讨论法是为了提高学生的课堂参与度，提供更多师生交流和生生交流的机会，训练学生的批判质疑精神、团队合作能力和思辨能力，让学生学会学习；通过与组内同学讨论、交流想法，拓展自己分析问题的思路，保持积极开放的心态，获取真知。

2.5 教学过程

两线融合的化学史教学围绕历史发展线和知识递进线展开，两条线相互交织，紧密结合，共同构成完整的化学史课堂。化学史课堂以学生展现化学史料和分组讨论问题为主要的教学活动，其中教师通过提问的方式引发学生思考，组织学生共同探讨史实或者设计实验方案，挖掘化学史实中隐含的关键性知识，逐渐深入化学知识的本质，理清知识的发展脉络。在实际教学中，由于化学史的内容和类型有所不同，教师可依据实际情况适当地调整教学活动，使学生在完成学习任务的过程中获得真知。

图4 化学史教学过程

2.6 教学评价

教师评价是为了结合理论和实践经验进一步改进化学史教学，促进历史线和知识线的有效融合，可从课前准备、课中执行、课后效果三个方面考虑。课前准备包括教材分析和学情分析，化学史料的选择，教学目标的制定等；课中执行包括化学史实的呈现方式，教学策略和方法的选择，课堂节奏和时间的把控，课堂检测效果，学生核心素养的建立等；课后效果包括学生对知识点的理解与消化情况，学生的课堂感受和求知欲，学生解决实际问题的能力等。教学评价不容小觑，需要教师认真考量，确保教学质量的提升[12]。

学生自我评价可以培养学生的反思习惯和精进好学的态度，强化学习效果，加深对知识的理解和记忆。其内容主要有知识、方法、能力和态度四个方面。从知识层面来看，评价内容是针对重难点知识的理解和应用，对拓展性知识的了解，以及对知识发展历程的清晰认知等；从方法层面来看，评价内容包括学习方法的掌握和科研方法的领会；从能力层面来看，评价内容有独立思考、解决问题、团队合作与创新能力等，当然这些能力并不是一蹴而就的，需要通过积极主动参加课堂活动来获得；从态度层面来看，评价内容主要是求学态度和科学精神，即在学习上是否脚踏实地，在科学探究上是否求真以及是否汲取到化学家的科学精神等。通过这四方面的评价，让学生更全面地了解自己的学习状态，有针对性地进行调整，提高学习效率。

2.7 教学举例

在“甲烷的结构”这一讲中，教师引导学生回顾有机物与无机物的异同点，再联系实际生活激发学生学习动力，鼓励学生发散思维。然后，教师提问“既然甲烷与我们的生活密切相关，那它是由什么元素组成的？”“同学们通过课前对化学史的预习发现了什么新大陆呢？”

第一组同学以故事的方式讲述了1776年意大利物理学家伏打与友人通过信件交流了甲烷的发现过程，并在黑板上大致画出伏打的实验过程。教师结合学生的表达内容引发疑问：“这种气体的燃烧与氢气的燃烧有什么异同？”学生代表回答问题，交换意见。此后，教师补充关键内容，即1790年奥斯汀发表的一份报告，提到甲烷和氢气的比重以及它们燃烧后的产物[13]。学生根据质量守恒定律预测甲烷的组成和性质，推出其分子式为CH4，具有还原性。

明白了甲烷的分子组成，那两种原子之间的连接方式是怎样的呢？下面继续跟随科学家的脚步一起探索甲烷的结构。第二组同学介绍了1808年道尔顿画出的化学史上第一个结构式，展示组员制作的“道尔顿结构”模型，但同学们觉得这个结构明显与它的分子式不对应，所以第三组同学解释了凯库勒在1857年提出的关于碳的化合价概念及其连接方式，还有四年后俄国布特列洛夫提出的“化学结构”的概念和结构与性质的关系[14]。此时，教师组织同学们依据前面几位科学家提出的概念，小组合作、集思广益，利用准备的道具设计甲烷可能的结构，而后由一位组员轮流上台展现成果，生生互评，教师给予反馈和指导。最后，第四组同学通过动画讲解范霍夫在1874年提出的碳的四面体结构学说，而他提出的结构已得到验证，正是甲烷的正确结构[15]。至此，同学们设计的结构的正确性一目了然，教师重新梳理甲烷结构的发展过程，引导学生要保持开放的心态，科学之路成功与失败并从，不可断然否定自己。然后播放甲烷与氯气反应的对照实验视频，同学们交流自己的心得体会，强化了“结构决定性质”的认识。

通过甲烷结构的发现史与核心知识的互融，学生不仅消除了对有机物概念的陌生感，还锻炼了动手能力和空间想象能力，增强了创造力和学习动力，也感受到了化学家们的独特思维和坚定信念。这种融合方式也会给教师的化学史教学实践带来新思考和新挑战，从而夯实了他们的教学基本功，提高了教师的教学设计能力。

3 结 语

本文构建了历史线和知识线融合的教学模式，从教学分析、教学目标、教学策略、教学方法、教学过程和教学评价六个方面开展了两线融合的化学史教学设计研究。研究发现，两线相融的教学模式不仅可以引导学生了解知识发展的来龙去脉，激发学生对化学学科的热爱，还能让学生学习化学家的科学研究方法和科学思想，帮助学生养成求真务实和精进好学的求学态度，进而培养学生的核心素养。