淺談高中化學(xué)必修課程中美育素材的發(fā)掘*
--以人教版化學(xué)必修第一、二冊為例

2024-01-11 06:03:48肖冬菊

安徽教育科研 2023年36期

肖冬菊

(肥東縣第二中學(xué) 安徽合肥 231600)

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,主要是從原子、分子等微觀層面研究物質(zhì),用化學(xué)符號描述物質(zhì),在各個領(lǐng)域創(chuàng)造物質(zhì),概括來說化學(xué)學(xué)科的主要研究對象是物質(zhì)。因此,化學(xué)課程中的核心美育素材主要是物質(zhì)美,從“認(rèn)識物質(zhì)之美”到“創(chuàng)造物質(zhì)之美”過程中,涉及物質(zhì)微觀世界的結(jié)構(gòu)美、宏觀世界的形態(tài)美以及實驗美、規(guī)律美、史實美和社會美。

為了提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),普通高中化學(xué)必修課程設(shè)計了五個主題:化學(xué)科學(xué)與實驗探究、常見的無機(jī)物及其應(yīng)用、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律、簡單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用、化學(xué)與社會發(fā)展。這些主題的設(shè)置意在幫助學(xué)生更好地理解和掌握化學(xué)知識,并將其應(yīng)用于生活中。教師應(yīng)該充分利用各種美育素材,將其融入課堂教學(xué)中,不僅傳授化學(xué)學(xué)科知識,更要深入學(xué)生的心靈世界,讓他們在美育、文化和情感方面得到全面發(fā)展。

一、化學(xué)科學(xué)與實驗探究--實驗之美

在第二冊教材學(xué)習(xí)中,我們將進(jìn)行一項重要的實驗,即簡易電池的設(shè)計與制造。我們將通過研究原有電池的結(jié)構(gòu),來學(xué)習(xí)如何更好地利用這些知識來解決問題。通過小組討論和設(shè)計方案,我們選擇了一些生活中常見的物品,如蘋果、檸檬、橘子、食鹽水、銅片、鐵釘和鉛筆芯,電子音樂卡和發(fā)光二極管等,并利用簡單的實驗操作,探索化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的神奇奧秘,體驗化學(xué)實驗的魅力。

二、常見的無機(jī)物及其應(yīng)用--物質(zhì)之美

在高中化學(xué)課程中,我們會探討各種常見的無機(jī)元素,這些元素可能是金屬或非金屬。具體可歸納為:1.鈉、鈉的氧化物--氧化鈉和過氧化鈉、鈉鹽、碳酸鈉和碳酸氫鈉;2.鐵、鐵的氧化物--氧化亞鐵和氧化鐵以及四氧化三鐵,鐵的氫氧化物--氫氧化鐵和氫氧化亞鐵、鐵鹽和亞鐵鹽;3.氯氣、次氯酸和氯離子;4.氮的氧化物--一氧化氮和二氧化氮、硝酸、氨氣和銨鹽;5.硫、硫的氧化物--二氧化硫和三氧化硫、硫酸和硫酸鹽。對于其性質(zhì)的了解主要根據(jù)物質(zhì)的類別和主要元素的價態(tài),即價類二維圖去學(xué)習(xí),研究這些物質(zhì)如何被廣泛應(yīng)用于日常生產(chǎn)、生活以及對自然環(huán)境的潛在危害等。面對如此紛繁復(fù)雜的物質(zhì),很多高一學(xué)生覺得這部分化學(xué)知識零散、涉及反應(yīng)多,很難記憶。我們可以通過多種方式展示物質(zhì)美,如實物展示、播放圖片和視頻,以幫助學(xué)生更好地理解化學(xué)物質(zhì)所具有的各種美,包括它們的結(jié)構(gòu)、顏色、形態(tài)和反應(yīng)。這樣,他們就能夠在一個充滿樂趣和驚喜的環(huán)境中,更加熱衷于探索和研究這些美麗的物質(zhì),并且培養(yǎng)出對它們的濃厚興趣。

在我們介紹物質(zhì)時,我們可以用優(yōu)美的文字來營造出一種美好的氛圍:鈉是一種銀白色的、質(zhì)地柔軟的單質(zhì),當(dāng)它在空氣中燃燒時,會發(fā)出黃色的火焰,形成一種淡黃色的固體;當(dāng)鈉與水反應(yīng)時,我們可以將其現(xiàn)象歸納為“浮熔游響紅”;而氯氣與氫氣反應(yīng)時,會產(chǎn)生安靜燃燒的現(xiàn)象,呈現(xiàn)蒼白色的火焰。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“安靜”和“蒼白色”,引導(dǎo)學(xué)生去感受那種獨(dú)特的意境之美。氫氧化鐵制取實驗中,制得的氫氧化亞鐵會發(fā)生一系列變化,其從白色迅速變化為灰綠色,隨后又變?yōu)槟G色,最終變成紅褐色。這一系列的顏色變化,在帶給學(xué)生視覺上的沖擊的同時,極大引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。像這些化學(xué)上所具有的獨(dú)特變化美,數(shù)不勝數(shù),關(guān)鍵在于教師要有發(fā)掘美的意識。

必修第一冊教材第三章第一節(jié)《鐵及其化合物》,開篇用來自太空的隕石,色彩斑斕、氣勢磅礴的丹霞地貌,以及歷史文物戰(zhàn)國時期的鐵器3張圖片,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生對鐵及其化合物的性質(zhì)充滿好奇和期待。教師再通過視頻展示歷史上的鐵器:西周晚期的玉柄鐵劍、西漢的鐵鎧甲、“蒲津古渡”遺址的鐵牛、唐代鐵佛等,讓學(xué)生從歷史文物中感受鐵在人類歷史長河中發(fā)揮的巨大作用。還可以從自然界中五彩繽紛的鐵紅、鐵黃、綠礬等,以及生命中的補(bǔ)鐵劑等,讓學(xué)生去感受鐵及其化合物的無窮魅力,從而落實學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律--規(guī)律之美

100多種元素組成了千姿百態(tài)、繽紛復(fù)雜的物質(zhì)世界,而這些元素之間有何內(nèi)在聯(lián)系,又是如何相互結(jié)合形成多種多樣的物質(zhì)呢?為什么物質(zhì)結(jié)構(gòu)又會決定物質(zhì)性質(zhì)呢?《物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律》就是讓同學(xué)們通過探尋微觀世界去發(fā)現(xiàn)規(guī)律之美。

化學(xué)是一門包含了許多辯證思想的學(xué)科。通過對自然界中物質(zhì)及組成元素的研究,我們可以更好地理解其變化規(guī)律,并從中發(fā)掘出其內(nèi)在的聯(lián)系。在門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表之前,已有大量的化學(xué)家在研究元素之間的規(guī)律性。1789年,拉瓦錫首次提出了元素分類表,1892年,德貝賴納進(jìn)一步提出“三元素”。這些重大突破為研究元素性質(zhì)及規(guī)律提供了啟發(fā)性的幫助。元素周期表中豐富的化學(xué)史實,向?qū)W生展示了化學(xué)家們尋找化學(xué)規(guī)律所付出的艱辛。教學(xué)過程中教師要善于用化學(xué)史實美去襯托規(guī)律之美。

在課堂上,我們可以通過研究元素周期表中同主族、周期原子的電子層數(shù)、核電核數(shù)、原子半徑、主要價態(tài)變化規(guī)律,以及它們的金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律,來探索周期表中各元素之間的關(guān)系。這樣,學(xué)生就能夠更好地理解元素的特征,并通過實驗來發(fā)現(xiàn)它們的個性與共性。

化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒和能量守恒規(guī)律告訴我們能量不可能憑空消失,只能是從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。必修第二冊第六章第一節(jié)《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》,探究簡易電池的設(shè)計與制作,可以利用水果電池探究原電池的形成條件及影響電流大小相關(guān)因素。教師可以選擇蘋果、橙子、檸檬、香蕉、番茄等水果,準(zhǔn)備銅片、鋅片、鐵片、鎂片、石墨等材料,在探究電解質(zhì)類型和兩極材料的同時,繼續(xù)探究電極插入水果間的距離和深度對化學(xué)電池的影響。外電路在連接電流表的基礎(chǔ)上,再選擇串聯(lián)LED燈(發(fā)光二極管)或者音樂賀卡。通過常見的、熟悉的生活材料,讓同學(xué)們直觀感受到化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,再由水果電池的形成條件推導(dǎo)出形成原電池的條件,從簡單到復(fù)雜,從個例到規(guī)律,在探究內(nèi)容的同時,提高了實驗的趣味性,培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究能力。

四、簡單的有機(jī)化合物及其應(yīng)用--結(jié)構(gòu)之美

有機(jī)化學(xué)在日常生活中有著非常重要的地位,它為我們提供了改善生活質(zhì)量的可能。由于有機(jī)化合物復(fù)雜的結(jié)構(gòu),使得它們在元素組成相對單一的情況下,種類十分豐富。

甲烷是一種最基本的有機(jī)物,它由一個碳原子和四個氫原子構(gòu)成,具有正四面體的空間結(jié)構(gòu)。通過甲烷的球棍模型和空間填充模型,學(xué)生可以直觀地感受到有機(jī)物的美妙結(jié)構(gòu)。

教學(xué)《認(rèn)識有機(jī)化合物》時,為了讓學(xué)生更好地了解有機(jī)物的空間結(jié)構(gòu),可以設(shè)計小組拼插活動。任選2個碳原子、3個碳原子以及4個碳原子,氫原子個數(shù)不限,盡可能多地拼插出不同的有機(jī)物。在活動中,同學(xué)們通過動手拼插,理解了有機(jī)化合物中碳的“四價”原則,即碳原子與碳原子之間可以形成共價單鍵、雙鍵和三鍵,碳原子之間的連接方式可以成鏈狀也可以成環(huán)狀,從而感受到有機(jī)物結(jié)構(gòu)的紛繁復(fù)雜,同時又能和諧共存。

洛希米特是一位杰出的奧地利化學(xué)家,他在《化學(xué)研究》一書中畫出了苯的環(huán)形分子結(jié)構(gòu)。凱庫勒曾經(jīng)閱讀過洛希米特的著作,他對洛希米特關(guān)于苯分子結(jié)構(gòu)的描述表示了極大的疑惑。洛希米特當(dāng)時將苯環(huán)描述成一個完美的圓形,凱庫勒在大量研究基礎(chǔ)上提出重要理論:碳的四價原則與碳原子能夠連接成鏈狀。關(guān)于苯分子的結(jié)構(gòu),在分析了大量的實驗事實之后,他提出了多種開鏈?zhǔn)降目赡芙Y(jié)構(gòu),但又因其與實驗事實不相符而被一一否定,直至1865年他終于思考出環(huán)鏈的形式是解決苯分子結(jié)構(gòu)難題的關(guān)鍵。這些充滿趣味的空間結(jié)構(gòu),教師在教學(xué)過程中要善于利用其中的美學(xué)價值,充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,從而去跨越學(xué)習(xí)中遇到的障礙。

學(xué)習(xí)《烴類有機(jī)物的空間結(jié)構(gòu)》時,通過烷烴代表物甲烷分子的正四面體、烯烴代表物乙烯分子的六原子共平面、芳香烴代表物苯分子中十二原子共平面,讓學(xué)生通過對比感受由相同元素組成的不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)差異,這種結(jié)構(gòu)的差異又決定了物質(zhì)性質(zhì)上的不同。學(xué)生在驚嘆有機(jī)世界奇妙獨(dú)特的同時,激發(fā)了發(fā)現(xiàn)物質(zhì)、創(chuàng)造物質(zhì)的欲望。

五、化學(xué)與社會發(fā)展--社會之美

所有人都生活在由化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的世界中。在高速發(fā)展的當(dāng)今社會,化學(xué)已經(jīng)成為滿足社會需要的中心學(xué)科,在提高人類生活水平、提供生活資源和保護(hù)環(huán)境等方面都有重要作用,極大促進(jìn)了人與自然的和諧相處。

化學(xué)在解決當(dāng)今社會面臨的能源問題、材料問題和技術(shù)問題方面都發(fā)揮著巨大作用。隨著科技發(fā)展的不斷推進(jìn),新型陶瓷材料的出現(xiàn),為人類帶來了更多的便利,其中包括高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷以及超導(dǎo)陶瓷等。它們都具有獨(dú)特的功能,為社會發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)。

可持續(xù)發(fā)展作為全球認(rèn)同的社會發(fā)展模式,與每個人息息相關(guān),當(dāng)然化學(xué)不辱使命地繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。人教版化學(xué)必修第二冊第八章,設(shè)置了有關(guān)化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容。化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中的基本理念之一就是,選擇具有基礎(chǔ)性和時代性的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容,要求充分利用學(xué)生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際,引導(dǎo)學(xué)生去關(guān)注人類面臨的與化學(xué)有關(guān)的社會問題以及解決方法,培養(yǎng)學(xué)生的高度社會責(zé)任感、參與問題解決的意識和問題決策的能力。化學(xué)核心素養(yǎng)意在幫助學(xué)生在形成化學(xué)學(xué)科思想和方法的基礎(chǔ)上,激勵其勇于創(chuàng)新,最后追求化學(xué)學(xué)習(xí)的更高層次價值,即科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。實際教學(xué)中,我們實地走訪社區(qū)的垃圾收集站和垃圾處理廠,選擇社會高度關(guān)注的垃圾分類處理作為真實的課堂教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建3R理念,結(jié)合所學(xué)化學(xué)知識,運(yùn)用3R理念解決復(fù)雜的實際問題,用真實情境引導(dǎo)學(xué)生走向深度學(xué)習(xí),從而落實學(xué)科素養(yǎng)。基于以上思考,生成了本單元的主題《化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展--3R理念下垃圾的分類處理》。通過化學(xué),讓垃圾這種人們只要談起就覺得骯臟無用的物品變成社會所需的再生資源。