基于化学史驱动的高中化学教学策略研究

杨微

化学史对学生学习化学具有积极作用。教师应当围绕化学学科历史，进一步挖掘课本中的化学史资料，引导与启发学生认识和理解化学概念、了解化学原理的形成与发展，从而激发学生的求知欲，让学生在兴趣驱使下积极参与化学实验及实践活动，灵活利用所学知识解决实际问题，经历从知识学习到实际应用的完整过程，不断地构建并完善现有的化学知识体系。化学史在高中化学教学中的应用，应当体现出“灵活多变”“高效互动”“丰富多彩”等特点。教师既要借助化学史引领学生又好又快地掌握化学知识，又要结合化学史资源、素材等设计形式多样的化学教学活动，让学生在了解化学家探索科学奥秘的思维历程、化学学科发展历史的过程中理解并内化化学知识、掌握科学方法，更要进一步通过化学史在化学教学中的运用与渗透，加强学科核心素养培育工作，落实立德树人根本任务，为学生接下来的学习奠定基础。

一、聚焦概念知识，追溯史料，布置学习任务

预习是高效课堂必不可少的“前奏”。然而，大多数情况下，大部分教师并没有在学生预习阶段提出具体的要求，或是提出的具体要求过于传统———提前简单地看下课本就成，以致学生预习动力不足，也难以理解预习的作用，长此以往，就未能养成良好的预习习惯。鉴于此，下面以“水溶液中的离子反应与平衡”这一单元的概念知识为例，阐述利用化學史料辅助学生预习化学、教师开展化学概念教学的有效策略。

（一）基于化学史料，布置预习任务

化学概念大多数比较抽象，而“水溶液中的离子反应与平衡”这一单元的概念不仅抽象，还涉及多个领域，如电离平衡涉及电离理论、电解质、电离、电导性的概念及其含义，还有水的电离和溶液的pH、酸碱特性等。在各小节知识讲解前，教师应当布置与概念知识相关的预习任务，引导学生在课前完成预习任务、初步熟悉所要学习的化学概念，为在课堂有目的地学习奠定基础。

例如，在“电离平衡”课堂教学前，教师可以围绕这一节所涉及的化学概念，查阅、下载相关的化学史料，设计相关的预习任务，让学生养成收集并利用史料学习化学概念的好习惯。为此，笔者设计并安排了以下任务：

（1）复习化学平衡、电解质相关概念。

（2）查找并梳理“电离理论”的发展史，认识“电离理论”的由来、核心观念。

（3）结合发展史去解读电离平衡、电导性等相关概念。这样一来，学生们就能在阅读教师所推送的资料时，或是自己检索资料的过程中，学习新知识，通过预习进行查漏补缺，并锻炼搜集能力、信息处理能力，为终身学习奠定良好基础。

（二）追溯史料，高效理解化学概念

化学概念看似简单，但实际上化学概念的形成、发展是十分曲折的。在化学发展史上，不乏为了验证化学概念或是证明某种观念而献出生命的化学家，而且化学概念从形成、探索到验证，再到推广与认可，往往都会掀起一场关于科学观念、科学发展的革命。而这与学生认识化学、形成化学概念，进而学会运用化学概念认识世界、解决问题的过程是极为相似的———都是观念、思想与认知的转变。鉴于此，教师应在化学概念的讲解中，主动引入化学家探索化学概念的故事，通过追溯史料来落实立德树人这一根本任务，帮助学生借助化学史料快速理解化学概念，由此促进学生化学素养的形成与发展。例如，在“电离平衡”课堂上，通过完成预习任务，大部分学生已经初步了解“电离理论”，对相关概念形成了初步认识。为了加深学生对化学概念的理解，教师可以利用PPT或是微课视频，将电离理论的发展史直观地呈现在学生面前：

法拉第在“关于电的研究中”首次提出了“电解质”并诠释了其概念，即电解质是在电流作业下能够变成阴、阳离子传导电流的物质。他主张“不通电的情况下，电解质是不分离”的观点，也是化学史上最初关于电解质的权威观念。这一观念因为法拉第的名气和权威得到当时化学家的普遍认可与支持。

拉乌尔是最先认识到“电解质在不通电的情况仍旧存在某种程度上离解”这一性质的。其在研究“稀溶液的依数性”时，在法拉第电解质的概念上提出了新的猜想。不过，由于法拉第名气大于他，且法拉第是电领域的权威，因此拉乌尔的观念并没有在当时得到认可与重视，反而被其他科学家所排斥、反对。

阿伦尼乌斯在毕业研究中，展开了大量的实验，并基于实验结果在毕业论文中提出了电解质的“导电性”，打破了法拉第的权威，让其他科学家们认识到，权威并不一定是对的。“在水中，电解质溶液会自发地、大量地离解成正、负离子”的观念也在奥斯特瓦尔德和范特霍夫的支持、帮助下得到了学界的认可，“电离理论”才真正被世人采纳。现今教材中的“电离理论”也是由此而来。

借助这些史料，引导学生体会拉乌尔猜想不被认可、被权威压制的艰辛，感受阿伦尼乌斯敢于打破权威的勇气和实践精神。通过了解“电解质”“电离”“电离理论”概念的形成过程，帮助学生树立严谨、端正的科学态度，学会尊重他人的科学成果，形成正确学习科学知识的观念。

二、围绕科学探究，以史为据，驱动学生探索新知

科学探究是学生学习化学不可或缺的过程，也是学生探索新知、巩固所学的关键途径。以史为据，主张的是让学生在了解科学家曾经做过的实验，并在此基础上将化学知识与教学目标融合起来，引领学生在探索、实验中测试，一个一个问题地进行猜想与验证，从而激活学生的思维与调动其学习的积极性，让其在不断地思考与实验中得出最终的答案与结论。下面以“化学平衡常数”为例，阐述如何以史为据，让学生们拥有自主设计与实验的能力，达到预期的教学目标与效果。

（一）创设实验情境，引发学生思考

化学平衡常数，是化学反应研究中的重要概念、参数与工具。在工业实际生产中，化学平衡常数具有十分重要的作用。鉴于此，教师应当根据新课标所提出的“借鉴科学发展中获得理论的方法，重建教学单元主题呈现的顺序和方式，体现学科的思想或知识发展内涵”要求，从化学平衡常数的由来、发展以及应用入手，规划“工业生产中的化学平衡常数”主题活动，将工业生产实践与化学课本知识、学生生活实际联系起来，引导学生在情境中主动探索、构建关于化学平衡常数的知识体系，认识到化学平衡常数的概念内涵、实际价值。例如，课堂上，教师可以利用电子白板导入肥皂的生产视频，启发学生思考：化学平衡常数和平衡转化率都能定量地衡量反应的限度，为什么工业上更看重化学平衡常数而不是平衡转化率呢？为什么不能将“平衡转化率”简单地视为一种计算方法？随后，导入数学家古德贝格和化学家瓦格用实验确立了“质量作用定律”的内容，并用分子碰撞理论证明反应速率与有效质量（即浓度）的关系的化学史料，让学生借助化学史料进一步认识与理解化学平衡常数的由来与发展，初步建立关于“化学平衡常数”的概念，为后续实验探究奠定基础。

（二）通过材料阅读，设计与展开实验

在数学家古德贝格和化学家瓦格关于化学平衡常数史料的基础上，引导学生聚焦工业上制备氢气的重要途径。如，由在800℃时，K=１，化学反应１和化学反应２的起始浓度不同，引出关于化学平衡常数的核心问题———“如果反应１和反应２达到平衡的时间相同，工业上选择哪种投料方式所获得的生产效率更高？”最初的时候，大部分学生都没有反应过来，未能运用化学平衡常数来分析、解决这一问题。

此时，笔者利用思维导图或是微课视频，向学生展示“化学反应速率”“化学亲和力”“平衡移动的经验规则，即勒夏特列原理”“质量作用定律”“化学平衡常数”这些概念的由来以及内在联系的关系，引领学生认识勒夏特列、范特霍夫等科学家们是如何一点一点探索出化学平衡常数，推导出“化学平衡与标准吉布斯自由能变之间关系式”的相关化学史，并让学生置身于该情境之中，从初始平衡浓度、“等效平衡”观念以及平衡转化率之间的关系入手，探討在一定温度下化学反应1与化学反应2之间平衡转化率的计算。

由此，学生通过这一启发，意识到在分析反应1与反应2的生产效率时，应当围绕平衡常数、原料成本以及CO的改变等因素，运用CO的利用效率来推导生产效率的高低，认清平衡转化率α与起始浓度、平衡浓度之间的关系：平衡转化率α＝（该反应物的起始浓度-该反应物的平衡浓度）/该反应物的起始浓度。该公式的计算应该在一定温度和一定起始浓度下展开，并围绕反应所处的条件来分析反应进行的限度，判断反应进行的方向，可以根据Qc与K的大小比较得出结论：即Qc＜K时，反应正向进行；Qc=K时，反应处于平衡状态；Qc＞K时，反应逆向进行。

三、聚焦学生认知，活用史料，突破教学重难点

化学教学中，诸多重难点知识令学生产生畏惧情绪。部分学生在遇到这些知识点时，往往缺乏学习主动性与积极性，越难的知识点就越不愿意学，不愿意学就更觉得这些知识非常难，从而陷入“死循环”。而任何科学理论的发展都是曲折向前的，不会因为难就停滞不前。在化学教学过程中，为了帮助学生突破教学重难点，教师应根据知识点的难易程度，结合学生的认知水平以及学习现状，找到学生的思维障碍，并通过导入化学史来帮助学生解决学习难点。下面以教学“盐类的水解”为例，探讨如何活用化学史料，帮助学生突破教学重难点。

首先，要解析教学重难点。这一节课的重难点一共有两个：一是盐在水溶液中电离的自发性；二是盐发生电离时能量的来源。从学生学习视角来看，想要突破教学重难点，就要让学生在电解质、电离概念的基础上，认识并了解盐在水中的离解现象以及离解能量的由来。最佳的途径就是从学生在九年级化学中所学的“酸和碱”以及“电离平衡”等知识与既有学习经验入手，根据“酸溶液中都含有氢离子，碱溶液中都含有氢氧根离子”的固有印象，将“盐类的水解”与“酸、碱、盐在水溶液中的电离”内容串联起来，聚焦电解质溶液导电性实验中关于水的电解以及溶液的pH，设计驱动性问题：稀强酸溶液中的氢离子来自哪里？浓强酸溶液中的氢离子来自哪里？如何认识盐类的水解的自发性以及电离过程中能量的来源？

然后，聚焦驱动性问题，借助信息技术与项目化学习流程，导入相关的化学史内容，驱动学生自主探索、解决问题，构建知识体系：利用PPT揭示英国化学家尼科尔森和卡里斯尔的推测“水溶液中是存在离子的”，格罗特斯和法拉第将水溶液中离子的来源归结于电流的作用，以及拉乌尔“盐分子解离不需要电流作用”等主张，展示格罗特斯提出的解释电解水现象示意图、德拜和休格尔的“离子氛”示意图，由此揭示盐溶液中各种离子的存在及由来，建立由离子构成的物质如氯化钠溶液的电离模型，加深学生对“盐的水解”概念、原理及形成的认识与理解。

最后，依托化学史设计学习素材以及测试题，构建“教、学、评”一体化模式。例如，在结束“盐的水解”课堂教学后，教师可将相关化学史融入课后习题之中，让学生根据史料，对“盐的水解”进一步提出预测或是假说。学生提出各种假说，如“盐的水解能源来自电离子本身或是与化学键之间的作用有关”“盐的水解在任何情况下都发生”，等等，教师可根据学生的看法、阐释等，评价学生的学习效果，进一步引导学生通过实验、实践来验证自己的观点，培养学生的科学探究与创新意识、学科素养。

四、结语

化学，对于不少高中生而言，是复杂、抽象和难懂的，他们在化学学习过程中会觉得比较吃力，容易产生畏难心理。若是教师仍旧采用传统的教学方式照本宣科地进行讲课，既无法消除学生对化学知识的畏难心理，也难以让学生体会到化学学习的乐趣。而化学史的运用，可以从化学知识的由来以及相关的科学家故事来拉近学生与化学之间距离，引领学生深入浅出地理解化学知识，同时，还能丰富化学课堂教学内容，进一步降低化学学习难度，从而提高化学教学质量。值得注意的是，教师要聚焦学生学习现状，将具体的教学内容导入化学史，让学生能恰到好处地借助化学史将抽象内容具象化、简单化，这样才能真正发挥化学史的教育价值，并落实新课标的要求，促进学生化学素养与学习能力同步提升。