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基于“文化化学”教学主张的学科德育案例研究

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[摘要]教育部颁布的《中小学德育工作指南》明确将文化育人作为落实德育工作的重要途径。在德育教育视域下,结合高中化学学科特点内容,对在化学教学中适当地渗透德育教育以更好地实现文化化学教学思想进行研究,提高化学学科德育效果。

[关键词]化学教学;育人模式;学科德育;以文化人

高中化学蕴含着非常丰富的内容,包括学科教育知识,如高中化学基本概念,基本理论的产生、发展和演变,化学工业的发展过程等,也涉及与化学学科相关的德育元素,如爱国主义、生命与健康、辩证唯物主义、科学态度和社会责任等,将这些德育元素细化到教学目标中是全面提高学生素质的需要。化学课程标准也建议在课堂教学中体现德育教育,彰显学科的人文性。但在课堂教学实施中很多教师往往以传递知识和技巧为主,对于这些知识是否有助于思维方式和价值观念的形成,是否有助于育人有所忽略。深圳刘英琦老师在教学实践探索中形成了化学“四层四环”育人模式[1](如图1所示),确立教“文化化学”的教学主张,提出以培养具有化学学科素养的文化人为目标,在传授化学学科知识的同时,让学生体会到化学学科的价值,感受到化学的美妙,并实现对学生之思维方式、行为习惯、价值观念的养成和文化品格的塑造。他的研究成果在多个省份进行了推广和实验,成效显著,也符合素养时代的要求。接下来笔者通过以下3个案例简要阐述将德育内容适当的渗入到教育教学中,以更好地实现文化化学教学思想。

一、学习科学家的感人事迹,弘扬科学创新精神和渗透爱国主义教育

2019年人教版普通高中教科书《化学必修第一册》第二章第一节“钠及其化合物”教材编排中的“科学史话”“研究与实践”两个栏目都提到侯德榜和侯氏制碱法。知识基于个人经验的起始性、模糊性认识,这就是“经验性理解”,作为初学者,教师可从与学生交谈开始设问我们为什么要生产纯碱?教师有技巧地设问,这通常就是教学的起点,基于学生的回答,教师再通过新信息的输入和设问促进学生思考。

教学中可提供如下信息:侯德榜从小家境贫寒,但读书十分刻苦,在美国哥伦比亚大学获得博士学位。以前我国所需纯碱需要进口,西方国家一边对我国实行商品倾销,一边进行技术封锁。经历过民国时期的老人曾经有过馒头吃不起,玻璃买不起的日子,一些以纯碱为原料的民族工业也不得不在关键时刻受制于人。毕业后侯德榜回到祖国,决心自己开发制碱新工艺,然而当时美国的很多机器明确标明不卖给中国,侯德榜只能在摸索中前行。虽然科研过程一波三折,但他揭开了索尔维制碱法的奥秘和创立了侯氏制碱法。这两种制碱法的相同之处都是向饱和食盐水中先通入足量的氨气,再通入过量的CO2,过滤得到碳酸氢钠晶体,再加热得到纯碱和CO2。但不同的是侯德榜创新地将制碱厂和合成氨厂联合起来,在氯化铵母液中不是加入石灰乳而是加入食盐和通入CO2,这样就可以同时得到纯碱和氯化铵两种重要的化工产品,提高了利用率又降低了成本,但他并没有把这一技术占为己有,而是让全世界共享这一科技成果。接着引导学生思考化学反应NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl在过滤掉NaHCO3后的滤液中主要有什么?结合不同温度下NH4Cl和NaCl在水中的溶解度,设问侯氏制碱法的创新之处是什么?这些问题揭示了化学现象的本质,回归到科学本质中去整合知识,促进学生本质性理解和结构化理解。

在教学实施过程中,笔者引入侯德榜早年刻苦求学经历,引入国内纯碱工业的发展情况,引入侯德榜将毕生心血投入到科学实验使民族化学工业迈出极为重要的一步,重点介绍侯氏制碱法的创新之处,学生不仅获得了知识,还收获了超越具体知识的“价值”,即了解到了科学家的创造性和伟大之处,体会到了侯德榜先生一系列丰功伟绩都是建立在刻苦求学的基础上,从而激发内在学习动力,意识到努力学习才能为科学创新打好基础,树立“天下兴亡,匹夫有责”的担当意识和大公无私的责任意识。在化学教学实施中,只有当教师真正理解知识的价值,才能准确的把握知识教学的意义。化学“四层四环”育人模式中的“结构与价值开发”指确定学习单元,挖掘教学价值,进行知识结构。纯碱的生产这部分知识的价值,在于可以将科学态度、社会责任、爱国主义素材有机结合,助力学生科学态度与社会责任核心素养的养成,使化学课堂在传授知识的同时更加富有人文色彩,促进德育教学目标的实现。

二、注重摒弃直观印象偏见,运用辩证方法形成对立统一观念

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》提出“素养为本”的教学理念,这种教学理念若从方法论视角审视,更应关注“批判与辩证”。化学科学的迅速发展一方面推动了社会的进步,另一方面也对健康、环境等方面造成了某些不利问题,但不能因此否定化学科学的发展。中学阶段是学生人生观、世界观、价值观形成的重要时期,为了避免学生孤立地、片面地看问题,有必要引导学生辩证地认识到化学的应用价值。例如学生在初三时初步学习了元素化合物的知识,初步了解了有关SO2的危害,这是学生对SO2性质的经验性理解。进入高中后,通过对元素化合物知识进行系统性学习,学生明白了虽然物质有毒,但同时它也是可以有用的,要辩证性的认识物质的价值,从文化性角度更深刻地理解化学学科。在学习SO2的性质时,首先多媒体呈现资料卡片:SO2遇水形成亚硫酸,而亚硫酸及其盐可引起人们支气管痉挛。如果食品中的SO2残留量超标,长期食用这类食品,对人体的肝、肾脏等有严重的损害,但当我们喝葡萄酒时,却发现葡萄酒的配料表中竟然有SO2。设问有毒的SO2为什么会出现在葡萄酒中,可以从哪些角度预测SO2的化学性质?接着展示如下资料:

(1)SO2通常作为保护剂添加到葡萄酒中,能杀死葡萄皮表面的杂菌。

(2)SO2是一种抗氧化剂,在保护酒液的天然水果特性的同时防止酒液老化。

(3)SO2使发酵时间延长,从而使葡萄汁中的杂质有时间沉降下来并除去。

(4)SO2溶于水后生成的亚硫酸有利于果皮中色素、酒石、无机盐等成分的溶解,可增加浸出物的含量和酒的色度。

以日常生活中的化学知识创设问题情境,认识SO2的危害以及在葡萄酒中所发挥的作用,让学生去查阅世卫组织关于葡萄酒中SO2含量和成人每天SO2吸入量的数据,推理成人每天葡萄酒摄入量的安全范围。在教学实施过程中,渗透食品安全、生命教育和辩证看待物质应用等学科德育目标,引导学生辩证地分析SO2的功与过,发展学生的学习能力,让学生认识到SO2在维护食品品质和安全等方面的作用,有效落实学科德育。

三、借助化学发展史,学习科研方法和感受科研精神。

著名化学家傅鹰先生曾经说过:“化学给人以知识,化学史给人以智慧。”原子的构成是科学世界观德育范畴里的重要教学内容,将科学的发展过程和知识的产生过程与课堂教学有机融合,不仅能够再现知识的动态演变过程,还能揭示知识背后所蕴含的思想与方法,进而实现知识的文化性理解。教师在备课过程中,要善于挖掘知识的教学价值,比如原子结构模型的发展演变史讲的是科学家在前人研究的基础上,发现以前的模型不对,敢于质疑重新发现,进一步在自己研究领域取得突破性进展,发现什么样的模型才真正符合事实,这部分知识的主要价值是让学生理解知识的产生具有阶段性和发展性。笔者在《原子结构》的教学实践中,设问了解原子结构为什么要认识核外电子的排布?设问的目的是让学生在思考和交流的过程中明确研究电子的重要性,即可以从电子的水平上研究物质的结构与性质,当学生明确了原子结构模型的重要性后,接着再让学生观看由学生提前录制的原子结构模型的发展演变史。此外笔者查看了网上录制的视频,发现视频讲的内容比较难,有的细节部分学生现在没法理解,所以有必要把语言简单精简,转化为学生能够理解的层次,原子结构的发现之旅简要如下:

1803年,道尔顿提出近代原子学说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体。1897年,汤姆逊发现了电子,1904年提出了原子是一个带正电荷的球,而电子均匀镶嵌在里面,又称葡萄干面包式模型。1911年卢瑟福提出了原子的行星模型,他认为原子的大部分体积是空的,而电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转,就像行星环绕太阳运转一样。1913年玻尔在卢瑟福的原子有核模型基础上,引入量子理论,提出了动态跃迁的原子结构理论,电子在原子核外一定轨道上绕核做圆周运动。1926年到1935年提出的电子云模型,是现代对电子运动采用概率统计的方法,对其在核外空间运动分布方式的形象描绘。

通过学习原子结构模型的发展演变史,可以看出人类对原子结构模型的认知是发展变化的,它与当时的社会和文化有关。原子结构的发展和完善这部分知识,重点是让学生理解原子是由核外电子和原子核组成,并为原子核外电子的能级分布以及用电子排布式表示原子核外电子的排布打下基础,让学生认识到研究核外电子分布和运动的重要性。其次在体会建构知识的过程中,启发学生思维方式的转变,形成正确的科学本质观。同时化学史的引入也潜移默化地让学生体会科学家的探究过程和探索未知的态度,引导学生学习敢于质疑,反思的科学精神,培养严谨求实的科学态度,认识科学总是在一次次的探索中不断前行。

杜威提出:“道德的目的是各科教学的共同的和首要的目的。”化学教学中如果没有德育就不能很好地实现文化育人。在高中化学教学中,我们应落实课程改革理念,践行化学学科德育,认识到自己不是一个简单的“授业解惑者”,更应该是一个“传道者”。在化学课上不仅需要讲授基本知识,而且还可以拓展讲解一些知识的研究发展历程,从激荡人心的事迹中领略到科学家们探索求知的态度以及不畏艰难的精神,这也时刻鼓舞着学生更加努力地对待学习。基于文化化学教学思想有助于我们更好地找到知识传授和德育教育的最佳结合点,更好地激发学生关注社会、热爱生活的积极情感,能真正的让学生体验到学习的价值和乐趣,更好的落实德育教育,提升学生的人文素养、文化意识、思维品质等,促进学生身心健康发展。

本文系深圳市教育科学规划2018年度课题“‘四层四环’育人模式促进青年教师专业能力发展的实践研究”研究成果(课题编号:YBFZ18161);广东省教育科学“十三五”规划课题“‘四层四环’育人模式提升学生化学学科核心素养的实践研究”(课题编号:2020YQJK117)阶段成果。

参考文献

[1]刘英琦.“文化化学”的教学主张与实践探索[J].中学化学教学参考,2022(01):1-5.

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