基于化學史的科學探究教學嘗試

金新華

摘要：對原子結構的內容教學進行了兩種教學設計的對比，提出可以化學史為線索進行原子結構探究教學的有效嘗試，并深度剖析了原子結構探究教學的新價值。

關鍵詞：化學史；科學探究；原子結構

文章編號：1008-0546（2014）03-0063-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、問題的提出

新課程的基本理念之一是讓學生有更多的機會主動地體驗探究過程，在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度，獲得科學的方法，在“做科學”的探究實踐中，逐步形成終身學習的意識和能力[1]。對于原子結構內容的教學，知識的結論較為簡單，傳統教學往往側重于知識點的傳授，學生往往處于識記、練習的被動接受狀態。其實對于看不見摸不著的微觀粒子的研究，我們可以充分運用化學史，帶領學生回到200多年前，沿著科學家的足跡體驗探究原子構成的歷程，力圖在指導學生體驗科學研究過程、掌握科學研究方法和科學態度方面進行有效突破。

二、情景再現

2013年江蘇省南通市初中化學優秀課評比內容是人教版第三單元課題2《原子結構（第一課時）》，評比主題是基于培養學生學科觀念的初中化學課堂教學，來自各縣市區的11 位老師展示了兩種側重點截然不同的教學方案設計。

設計一：介紹知識，掌握原子結構的基礎內容。

通過復習舊知：原子是化學變化中的最小粒子，提出問題：原子究竟能不能再分？然后投影原子彈爆炸視頻以及結合書本圖片，引導分析得出原子的內部結構，再通過表格、數據引導分析原子內部有關粒子的等量關系，進而引導分析了核外電子的分層排布規律以及得失電子形成離子的相關知識，最后進行練習，鞏固所學知識。

設計二：追溯歷史，探究體驗原子構成的歷程。

片段一：實心球模型的建立與應用，初步了解模型構建的過程。1803年道爾頓提出了原子的實心球模型，運用實心球模型解釋化學變化中的最小粒子是原子。通過電解水及分子、原子概念的學習，學生能用實心球模型解釋很多化學變化的過程和特征。

片段二：西瓜模型的建立和應用，參與模型的建構及發現不足。通過演示摩擦起電實驗，提出電子的存在，引導分析原子中存在帶負電的電子，進而否定了實心球模型。這與以下化學史實不謀而合：1897年，湯姆生發現了電子，提出了原子結構西瓜模型，認為電子嵌在原子中如同西瓜籽嵌在西瓜中一樣。

片段三：行星模型的建立和應用，嘗試設計實驗驗證。首先學生游戲：①展示一圓板，用玉米粒正對圓板投擲，觀察玉米粒的走向。②展示一呼啦圈，在其中間用細線掛一鉤碼，然后用玉米粒正對其投擲，仔細觀察所有玉米粒的運動情況。其次教師介紹1911年盧瑟福的α粒子散射實驗，感悟α粒子運動發生變化的原因，根據以上現象，引導分析原子的結構。

三、教學分析

本節課的教學內容屬于“物質構成的奧秘”主題中的“微粒構成物質”，課程標準只要求“知道原子是由原子核和核外電子構成的”，內容相對單一淺顯。從本節課教育教學價值出發，應全面、深入地挖掘微粒觀構建、科學思維方法體驗、科學態度培養等方面的功能。從課堂教學現場來看，兩種教學設計的側重點完全不一樣，教學的實際效果差異是明顯的。對比兩種教學設計有以下啟發：

1. 學生地位不同

設計一中，學生大部分時間處于傾聽、接受、記錄、練習的狀態。學生成為接受知識的容器，其思維方式主要是識記。設計二中，學生沿著科學家的足跡經歷科學探究的歷程，主動體驗發現問題、實驗探究、分析解釋、建立新模型、解決問題的過程。3個模型、3個階段是學生從“聽眾”逐步轉變為“主人”，結合化學史體驗了科學探究的歷程，學生的參與程度、思維深度得到加強。

2. 教師作用不同

設計一中，教師是知識的權威，將書本知識源源不斷地傳授給學生。設計二中，教師由知識的傳授者變成了學生科學探究的組織者、學生學習的幫助者。教師由“演員”轉為“導演”，由“一線”退居到“二線”。

3. 學科觀念不同

設計一中，教師以學科知識作為課堂的關鍵內容，將學科知識的傳授作為課堂教學的中心任務，化學學科的教學變成化學學科知識的總和。而設計二以化學史為線索，讓學生經歷科學探究的過程，課堂教學的重點已經不是純粹基礎知識和技能的教學，而是科學研究過程和方法的體驗和學習。

四、教育價值

通過對《原子結構》兩種教學設計進行分析，我們可以發現以傳授知識為中心的設計抓住了學科知識而忽視了學生的活動，忽視了學生能力的培養、興趣的激發及科學方法的訓練。以化學史為線索的科學探究設計既重視了學科知識又重視學生發展的新型教學設計，實現了原子結構教學的新價值。

1. 微粒觀建構的方法價值：目前人們對微觀粒子的認識都是來自于對宏觀現象的推測，透過現象看本質進行猜想，用模型進行形象化思維有助于學生對原子結構的理解[2]。以原子結構模型發現過程為線索，通過還原、再現歷史上科學家的試驗場景，引用有關素材、進行實驗體驗等環節，親身體驗原子結構模型的建立、修正、完善的過程。讓學生充分體會到觀察、發現問題是科學研究的開始，設計實驗進行驗證分析是關鍵，得出結論再對現象作出合理解釋是目的，這是模型建構的基本過程。

2. 微粒觀建構的學科價值：對于紛繁復雜的化學反應，尤其是微觀粒子的建構，不管是教師生動形象的講解，很多學生仍然不能確認其客觀存在。只有學生真正理解認識了微觀粒子的真實存在，才能理解化學變化的實質。讓學生認識到質子、中子、核外電子的存在，學生才能更好地認識離子的存在，才能更好地理解化學變化。

3. 情感、態度激發的價值：學生遇到科學家們經歷的問題會變得很興奮，學生解決了科學家經歷的問題后，有了很大的成就感。同時以化學史為線索，帶領學生經歷科學家探索的過程，能再現人類認識微觀世界的歷史，使得學生對科學精神有了更深切的體會和感悟。

總之，對于“原子結構”這一比較抽象的概念，我們可以從化學史中挖掘素材，讓學生和科學家研究的情景相同，也就可以讓學生像科學家一樣進行思考，在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012：3

[2] 北京教育科學研究院基礎教育教學研究中心.初中化學學科主題教學案例研究[M].北京：首都師范大學出版社，2009：164-167endprint