基于核心素养的HPS教学模式探索

薛琴

[摘   要]在高中化学课堂教学中引入HPS教学模式，以教材知识发生和发展的历史过程中所蕴含的科学思维方法、科学精神为基础，依据学习目标和学生发展水平，有机地渗透有关历史、哲学、社会等方面的内容，促进学生内化科学研究的批判性思维，并在此基础上形成正确的科学态度，提升素养。

[关键词]HPS教学模式;核心素养;氯及其化合物

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）32-0076-03

多年来，升学考试的压力加剧了教育的功利性，课堂教学往往强调对考点和试题的熟练和规范性解答，缺乏对科学本质的更深层次的思考。在新课程改革倡导培养学生化学学科核心素养的大背景下，教师在教学中除了要注重化学知识教学的逻辑顺序，强调知识的科学性和系统性，还要建立化学与社会生活、科学发展以及其他知识之间的联系，重视化学在技术发展和社会应用中的道德问题，真正做到立德树人。这充分体现了化学学科核心素养的育人价值。

HPS是“科学史（History of Science）、科学哲学（Philosophy of Science）以及科学社会学（Sociology of Science）”的英文缩写，HPS教学模式是把科学史、科学哲学、科学社会学的有关内容纳入中小学理科课程中，以期提高科学教育的质量，促进学生对科学本质的理解的一种新的教学模式。在高中化学课堂教学中引入HPS教学模式，可促进学生内化科学研究的判性思维，并在此基础上形成正确的科学态度，提升学科核心素养。下面以《氯及其化合物》的教学为例，探讨HPS教学模式在高中化学课堂教学中的具体应用。

《氯及其化合物》是人教版必修1第二章第二节的内容。在此之前，学生已经在第一章学习了氧化还原反应和离子反应的基本理论。本节可运用这两种理论及观点预测并解释氯及其化合物的性质。氯是一种典型的非金属元素，具有多种化合价。氯元素及其化合物与学生生活密切相关。教学中教师可以以氯的化合物的实际应用为起点，在应用中体现性质。从生活实际走进化学，可拉近化学与学生的距离，同时帮助学生建立认识化学物质的基本模型：结构决定性质，性质反映结构，性质决定用途。这就是“宏观辨识与微观探析”这一化学学科核心素养的具体体现。《氯及其化合物》这一节的教学内容与化学学科核心素养各个方面的紧密联系如表1所示。

片段一：由洁厕灵和84消毒液不能混用导入新课

播放一段新闻视频：洁厕灵和84消毒液混用导致的意外中毒死亡事故。

教师与学生共同研究和探讨洁厕灵和84消毒液的成分以及反应原理。

教师首先给出预先查找好的资料：洁厕灵，经pH试纸检测显酸性，证明含有H+;用硝酸酸化后的硝酸银检测，有白色沉淀产生，证明含有Cl-。从市场购买的洁厕灵是黄色液体，呈黄色是因为厂家在生产中添加的香精和色素。因此，洁厕灵就是添加了香精和色素的盐酸溶液。关于84消毒液，由于学生还没有学过NaClO的性质，暂时无法根据性质推测84消毒液的成分，所以教师直接给出商品标签揭示其成分（次氯酸钠，化学式：NaClO）。

演示实验：将少量洁厕灵和84消毒液倒入大试管中，并立即塞紧胶塞。观察实验：反应剧烈，并产生黄绿色气体。请学生上讲台，用扇嗅法闻气味并描述。

接着，让学生分组讨论反应原理。事实上，不少学生都有洁厕灵和84消毒液不能混用的生活常识，还有一部分学生知道产生的黄绿色气体是Cl2。教师可以适时引导学生尝试从化合价的角度来分析该反应发生的原理，并用离子方程式表示。学生讨论：由洁厕灵中的Cl-，到反应生成的Cl2，化合价升高了，一定有其他元素的化合价降低了。[NaClO]中Cl元素的化合价是+1价。结合上一节氧化还原反应中学到的知识，可知这是一个Cl元素的倒歧化反应。写出离子方程式的初稿：Cl- + ClO- → Cl2↑，教师引导学生根据电荷平衡和元素守恒完成缺项离子方程式的书写，最终得出反应方程式：2H++Cl- + ClO- = Cl2↑+ H2O。

评析：“良好的开端是成功的一半。”能否将学生的注意力吸引并使其投入到课堂学习中决定着一节课教学效果的好坏。狭义的导入是创设真实的教学情境，吸引学生的注意力，让他们主动参与到教学中来，通常是课堂开始五分钟内的重要教学步骤。而广义的导入，贯穿课堂教学的始终，它能引起并启发学生的积极思考，是教学重难点突破的前奏。

片段二：通过化学史揭示氯气的发现历程，展现科学家的研究精神及勤于钻研、严谨求实的科学态度

创设历史情境：1774年，瑞典化学家舍勒用盐酸与软锰矿（主要成分为MnO2）一起加热时，产生了一种刺鼻的、使人肺部极度难受的黄绿色气体。舍勒发现这种气体溶于水后，蓝色石蕊试纸碰到它会先变红后褪色。由于这种气体是从盐酸中冒出來的，于是舍勒（燃素论的支持者）将其命名为“脱燃素盐酸”。舍勒最终未能确认这种气体。后来法国化学家贝托雷把这种气体的水溶液放在太阳下，发现它发生了“分解”，居然产生了盐酸，放出了氧气，于是他干脆将这种气体命名为“氧化盐酸”。贝托雷最终也未能确认这种气体。英国化学家戴维用伏打电堆使电流通过“氧化盐酸”，结果发现电流不能使它“分解”。“它会不会是一种单质呢？”戴维大胆地设想。经过反复实验后，1810年戴维终于确认氯气是一种单质，于是他把这种气体命名为“氯”，取“绿色”之意。从1774年舍勒发现氯气到1810年戴维确认氯是一种新的元素，中间经历了36年之久[1]。

评析：化学史教育的目的不是为了宣扬某个化学家，将其神化，让学生觉得化学家遥不可及，而是让学生认识到化学家也是平常人，由于那个时代科技发展的局限性，他们在探索过程中走了很多弯路，错过很多发现。最终他们之所以仍取得一定的成就，主要是因为他们对科学有着强烈的兴趣和执着的追求，有着勤于钻研、严谨求实的科学态度和不达目的不罢休的韧劲。化学史教育结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势，引导学生进一步学习化学的基本原理和方法，并形成化学学科的核心观念。

片段三：辨析氯气的“功”与“过”，提升学生的社会责任感

化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用的一门基础学科。化学不仅与经济发展、社会文明的关系密切，也是材料科学、生命科学、环境科学、能源科学、信息科学等现代科学技术的重要基础。化学在促进人类文明可持续发展方面发挥着日益重要的作用，是揭示元素到生命奥秘的核心力量[2]。美国科普作家蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》一书中，描绘了工业文明所带来的负面影响。从积极意义上看，它推动了现代环保主义的发展，然而，也引发了人们对工业文明的抵制，尤其是对化学工业及其产品的误解。彼时从事化学研究、化学产业和化学教育的人，更多地选择少发声甚至不发声，这使人们对化学产生了误解。这种趋势酝酿成一种社会情绪，最终形成对化学学科的偏见[3]。

如第一次世界大战期间，氯气作为世界上第一种化学武器不光彩地登上了历史的舞台。1915年4月22日，在比利时弗兰德省的伊普尔，德军率先向英法联军的阵地释放了氯气。在短短5分钟内，他们释放了约180吨氯气，造成英、法军队共有15 000多人中毒，其中1/3的人丧命。氯气在一战的战场上臭名昭著，恶贯满盈。加上洁厕灵和84消毒液的混用造成了生活中的一些悲剧，以及不断报道的环境污染事件，使得围绕着化学物质安全性的误导性言论层出不穷。这样的报道在指出生活中处处有化学的同时，也在妖魔化化学。

那么，该如何理性地看待化学呢？教师可以在教学中多引入化学的“正面”历史，如1908年美国开始使用氯气消毒自来水，后来，这种消毒方式逐渐为各国所采用。从此，公共饮用水的卫生得到了保障，与饮用水有关的各种疾病开始远离人类。可以说，使用氯气消毒自来水拯救了无数人的生命。除此之外，在化学工业上氯气还用于生产次氯酸钠、三氯化铝、三氯化铁、漂白粉、溴素、三氯化磷等无机化工产品，还用于生产有机氯化物，如氯乙酸、环氧氯丙烷、一氯代苯等，也用于生产氯丁橡胶、塑料及增塑剂，用于生产合成洗涤剂的原料烷基磺酸钠和烷基苯磺酸钠等。在电子工业中，高纯氯气主要用于干刻、光导纤维、晶体生长、热氧化等。包括氯及其化合物在内的许多化学物质都有着广泛的应用，它们无时无刻不在改变着我们的生活。

评析：化学对人类文明做出了重大贡献，可是人们对化学的误解却越来越深，一提到化学就会想到苏丹红、三聚氰胺、毒奶粉等公共事件。在实际教学中，教师应当多选取积极正向的素材创设情境，教育学生辩证地看待化学的功与过。既不过分夸大化学的神奇，也不过分渲染化学的“可怕”，引导学生积极面对与化学有关的社会问题，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。

可见，基于化学学科核心素养的HPS教学需要紧密联系公共生活。化学与我们的生活息息相关，但相关的公共事件中有不少的非理性成分，这也说明了提高公民化学素养的必要性。虽然我们无法要求所有人都能用化学的视角来分析和看待问题，但化学教师要从自身做起、从课堂教学做起，尽个人所能，影响一批又一批的学生，当整个社会中具有正确的化学观的人越来越多時，化学教育也就实现了通过教书育人改造社会的目的。

[   参   考   文   献   ]

[1]  白建娥，刘聪明.化学史点亮新课程[M].北京：清华大学出版社，2012：32-33.

[2]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]  赵华，刘前树.理解化学，选择化学[J].化学教与学，2020（5）：2-6.

（责任编辑 张 简）