在溯源與創新中培育化學學科素養的根系

化學學科在高中教學體系中占據著舉足輕重的地位，是高中理科教學中的重要一環，是培育學生科學素養、邏輯思維和創新能力的關鍵學科，更是引導學生深入認識物質世界、探索自然規律的核心課程?；瘜W史是科學史的一部分，處處蘊含著科學發展的規律，是人類在漫長的化學實踐過程中積累的寶貴財富。

一、化學史對學科理解和學科素養的落地意義重大

將化學史有機地融人高中化學教學，對于深化學生對化學學科的理解、助力學生構建和形成化學學科核心素養具有不可忽視的重要意義。教師可通過講述生動的化學史故事，利用恰當的歷史資料對學科知識的發展進行溯源，實現從知識本位向素養本位的進階。借助歷史情境的構建，引領學生在學科發展的長河中自在遨游，在感知化學學科魅力和價值的過程中，將學習概念轉變為發現概念，使記憶知識轉變為探索知識、應用知識，實現從好奇心到求知欲的升華。通過還原重大科學發現的探索歷程，引導學生深切體會科學家們所經歷的艱辛、展現出的執著精神，促使學科核心素養落地。因此，深人研究化學史融人高中化學教學，具有十分重要的現實意義和實踐價值。

二、以化學史故事激發興趣，點燃創新思維火花

在高中化學教學中，激發學生學習興趣、培養學生創新思維是教學的重要目標之一。化學史中的每一個重大發現、每一次理論突破，背后都蘊含著科學家們的創新思維和勇于探索的精神，為實現這一教學目標提供了豐富的素材和有力的支撐。分子和原子的概念具有抽象性和不可觀測性?！对咏Y構模型的演變》教學中，教師可融入化學史，構建道爾頓、湯姆生、盧瑟福探索原子結構的情境，賦予學生“化學家”的身份，以揭開原子結構神秘面紗為任務，開展項目式學習，激發學生學習興趣。

【場景一】古人是如何認識原子的？ ① 公元前5世紀，中國的墨子曾提出物質微粒說，他稱物質的微粒為“端”，意思是不能再被分割的質點。 ② 古人在長久的觀察中發現，物質可以一分為二、二分為四是不是無限可分呢？ ③1789 年，拉瓦錫證明了質量守恒定律。 ④1799 年，普羅斯特在實驗中得出定比定律。 ⑤1803 年，道爾頓發現倍比定律，提出原子學說，構建實心球原子模型。

問題1：道爾頓是如何用定比定律和反比定律反推原子存在的？

【場景二】1897年，湯姆生進行陰極射線實驗，陰極射線在磁場中向正極偏轉，最終發現了電子，并測出其荷質比。

問題2：湯姆生的陰極射線實驗，對道爾頓的實心球體模型提出了怎樣的挑戰？對原子不可分理論造成何種沖擊？如果當時你是科學家，面對湯姆生發現電子的情況，你會如何構建新的原子結構模型？

【場景三】盧瑟福進行 ∝ 粒子散射實驗，發現絕大多數 ∝ 粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，只有少數 ∝ 粒子發生了較大偏轉。

問題3：湯姆生的棗糕模型是否可以解釋以上現象？ ∝ 粒子散射實驗說明原子有什么樣的結構特點？如果你是盧瑟福，你會構建怎樣的原子結構模型？

通過上述案例可見，原子結構模型的發展歷程堪稱一部生動鮮活的科學探索史詩。教師精心設置一系列歷史場景和步步進階的問題串，不僅能夠極大地激發學生的學習興趣、點燃學生的思維火花，促其學會從不同的角度去思考問題、解決問題，更能讓學生從科學家的研究歷程中，深刻體會到科學研究需要具備不斷質疑、勇于創新的科學態度，這與高中化學學科核心素養中“科學探究與創新意識”的要求高度契合。

三、借助化學史發展脈絡，深化抽象概念理解與科學態度養成

在激發興趣的基礎上，化學史還可幫助學生突破抽象概念的理解障礙。在教學中存在許多抽象概念，往往成為學生學習化學的障礙?；瘜W史的發展脈絡為學生理解抽象概念和養成科學態度提供了一條有效途徑。例如，《原電池》的教學設計可以巧妙地引入電池的發展歷程，使學生能夠更加深入地理解概念的本質和內涵。

【場景一】以“探秘電池的前世今生一從伏打電堆到現代電池”為項目主題，播放一段關于電池的發展和展望的視頻。

問題1：原電池的發展起源于伽伐尼在1780年的一次偶然發現。你如何看待伽伐尼在進行青蛙解剖實驗中提出的\"生物電\"現象？

【場景二】伏特經過反復的實驗和改進，成功發明了世界上第一個化學電池一一伏特電堆。

問題2：如何利用化學反應產生持續穩定的電流？設計一款高效穩定的原電池。

【場景三】完成以下項目任務。

任務一：探究銅鋅原電池的工作原理，分析其優缺點。

任務二：改進銅鋅原電池，設計并制作鹽橋原電池。

任務三：從溫度和電流強度兩個維度測試電池質量，分析其優缺點，進一步優化鹽橋原電池，設計并制作隔膜型原電池。

任務四：總結原電池的構成條件和工作原理，并應用于實際問題。

【場景四】任務回顧并小結電池發展史。通過完成任務過程與電池發展史的對比，讓學生體會科學研究的發展歷程，認識到科學在不斷試錯中得到發展，進而體會到成就感。

知識的生成需要情境，也就是知識的學習應在真實的情境中進行。電化學中化學史料的選擇與運用，有助于“單液原電池”“雙液原電池模型\"的建構，讓學生體會科學研究的發展歷程，感受科學在不斷試錯中得到發展，在證據推理與模型建構中體驗科學的研究過程，加深學科概念的理解和科學態度的養成。

四、依托化學史開展探究活動，提升科學思維與創新能力

以化學史為線索，以問題為導向，引導學生像科學家一樣思考問題、解決問題，體驗科學探究的過程，能夠有效提升學生的科學思維和創新能力。

《鈉及其化合物》是高中化學中重要的元素化合物知識板塊。《鈉的性質》教學中，教師可以通過講述鈉元素的發現歷程和科學家對其性質的探索過程，組織學生開展探究實驗，培養學生的科學思維和創新能力。

【場景一】1807年，英國化學家戴維通過電解熔融的氫氧化鈉，首次成功分離出金屬鈉。展示《戴維實驗室記錄》，創設安全警示情境，激發學生學習興趣，并引出本節課的主題一一鈉的性質探究。

問題1：鈉為何如此危險？它有哪些性質？通過學習鈉的化學性質，請撰寫一份《金屬鈉安全使用指南》。

問題2：補充介紹鈉的重要用途及現代工業制備金屬鈉的方法。為何戴維選擇電解熔融NaOH而非NaCl？

【場景二】演示實驗：鈉與水的反應。

問題3：觀察到哪些實驗現象？這些現象說明鈉具有哪些性質？

問題4：鈉與水反應產生的氣體是什么？請設計實驗方案進行驗證。

學生們通過討論，設計出不同的實驗方案。有的小組提出，用排水法收集產生的氣體，然后用點燃的方法檢驗氣體是否為氫氣。有的小組則提出，用帶火星的木條檢驗氣體是否為氧氣。還有的小組任務是檢驗溶液 pH 值。隨后，教師對學生的實驗方案進行點評和指導，并進行實驗驗證。

【場景三】實驗：鈉與 CuSO₄ 溶液的反應。

問題5：將鈉置于 CuSO₄ 溶液中，為何產生氣體和沉淀而非置換出銅？

【場景四】講述“戴維因汞中毒致健康受損”的案例，引導學生分析19世紀實驗防護缺失的原因和教訓，認識到實驗安全防護的重要性。

任務：分組討論和撰寫《金屬鈉安全使用指南》，要求包含儲存、取用、廢棄處理全流程規范。

通過這樣的探究活動，學生們不僅驗證了自己的假設，而且培養了科學思維能力和創新能力，落實了高中化學學科核心素養中“科學探究與創新意識”的培養目標。

化學史的應用場景和教育價值非常廣泛，在課堂中講好化學史故事、重走科學之路、回味概念變遷、再現歷史爭論、組織小組討論、開展探究活動等，都能引導學生在學習化學知識的同時，加深學科理解，培養創新思維和科學態度，為學生的未來發展奠定堅實的基礎。

（柳艷芳）