历史积淀与现代科技融合的初三化学复习研究

摘      要  “实际生产分析”在各地中考题中均为重点，也是初三化学复习的重点，旨在考查学生解决实际问题的能力，研究发现此类问题主要素材为历史积淀和现代科技，是具有重要价值与功能的教学素材与教学设计来源。在初三化学复习教学中应充分重视、应用、设计“实际生产分析”类教学过程，将历史积淀与科技发展带入教学、引领教学，从而使学生激发学习兴趣，发展化学学科核心素养，提高化学成绩。

关 键 词 初三化学  复习教学  历史积淀  现代科技  化学学科核心素养

韩建丰，高凌蕊.历史积淀与现代科技融合的初三化学复习研究[J].教学与管理，2023（34）：41-44.

《中国学生核心素养》明确提出人文底蕴与科学精神结合，在学校教育教学中渗透中华优秀传统文化、提升文化软实力对于国家人才培养目标实现的重要性。在“双减”和“五育并举”课程改革背景下，化学学科中涉及的历史人文内容育人功能与价值十分突出，相关内容的学习增加了学生的历史积淀和人文底蕴；随着现代化进程的推进，我国科技发展日新月异，科学技术为化学课堂内容带来了丰富素材，助力学生科学精神的发展。只有学生对祖国文化有坚定的信心，才能获得坚持坚守的从容，鼓起奋发进取的勇气，焕发创新创造的活力[1]。两者结合促进学生“发展核心素养”的落实，即具备适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力[2]。因而应将促进学生的兴趣、美的感受、历史文化、现代技术发展等与化学课堂深度融合（如图1）。

一、历史积淀与现代科技融于化学学科教学的价值

《义务教育阶段化学课程标准（2022年版）》和《普通高中化学课程标准（2017年版2022年修订）》要求化学学科课程内容落实弘扬我国的优秀传统文化、科技发展成果，体现新时代中国特色社会主义教育思想，实现课程育人目标。在化学教学中应该有机融入社会主义核心价值观、中华优秀传统文化、中国现代科技发展进步等重点教育内容，激发学生社会责任感、创新精神、实践能力，提升学生化学学科核心素养。“人文底蕴”包括“人文积淀、人文情怀、审美情趣”，科学精神包括“理性思维、批判质疑、勇于探究”。“课程标准”和“中国学生发展核心素养”指向的历史积淀和现代科技与化学课堂可以有机融合为一体，既能丰富化学课堂又能落实课程方案。

1.历史积淀融入化学教学

《齐民要术》关注农事，《梦溪笔谈》《天工开物》关注工业，《神农本草经》《本草纲目》关注医药。这些与化学科学息息相关的古籍全面记述了中国古代农业和手工业生产技术、医术的发展。其中化学知识丰富多彩，为我们展现了古人对“化学科学”的认识水平和对“格物致知”的追求。朱砂、青蒿素、水杨酸等可以引导学生开展对中医药学中大量的无机和有机化学物质的思考；玻璃制作、金属冶炼、炼丹术可以引导学生结合金属与非金属元素及其化合物复习、基本实验装置与实验操作方法复习对化学概念进行提升；食盐的开采与加工，蔗糖的加工，酒、醋和酱的酿造可以帮助学生进一步熟悉无机工业生产、有机合成路线设计相关化学观念。这些蕴含人文情怀的素材是初高中化学教学的良好补充。应积极引导学生将化学知识与历史积淀结合解释生产生活问题、落实化学学科核心素养。例如请学生结合“灵丹妙药”这一成语感受中国化学史。素材为：丹剂起源于先秦时期，至今已有两千多年的历史，先民在采矿和冶金技术的基础上用各种矿物原料精心烧炼“灵丹妙药”，一次次的实验探究促使了我国炼丹术的发展。而炼丹术对全人类的科学发明产生极大的推动作用，积累了大量的药物、冶金及化学的基础知识，得到了许多自然界不存在的化合物，是最早的化学实验探索，开创了化学科学。纵观化学史和人类文明史，中国传统文化对世界产生了极其深远的影响。

2.现代科技融入化学教学

自20世纪量子力学、物理化学和现代实验技术成熟后化学科学成为了一个广泛、复杂的学科，复杂的现代科技和理论是学科支撑。现代化学的研究、应用和发展是综合性探索过程，化学教学应紧密结合现代科技发展，特别是中国化学家、科学家们为化学发展贡献的力量，帮助学生认识到化学科学的重要作用和学习、研究的方法之一为在化学课堂中融入合适的现代科技内容。

例如，以碳排放中的现代科技为素材：高效的CO2捕集和封存技术会为我国2060年实现“碳中和”目标作出巨大贡献。将CO2从排放物中分离出来的方法主要分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收主要是用甲醇（液体）、活性炭、沸石等。化学吸收主要使用氨水、钙基吸收剂等。钙基吸收过程如图2[3]。

分离后的CO2可以用来制取甲醇（CH3OH）。2020年10月，中科院李灿院士团队的全球首套“千吨级液态太阳燃料合成示范项目”在兰州通过国家现场考核。其技术路径是：第一步采用光伏发电把光变成能量，第二步电解水制氢，第三步在固溶体双金属氧化物催化剂作用下二氧化碳加氢产生甲醇和水。这一模拟自然光合作用的“液态阳光”生产甲醇技术将是我国实现碳达峰、碳中和的一个重要路径，并为全球应对气候变化提供切实可行的中国方案、中国智慧。

二、初三化学复习中渗透人文素养和科学精神的策略

采取科学的复习方法，最大限度地提高学生学习兴趣和复习效率，这是进一步落实化学学科核心素养、初高衔接和提高成绩的关键。复习过程中极易出现认识误区，认为应多讲、多练、多考，只要学生上课多、做题广、练得勤就能达到教学目标。教师在这样的思想指导下复习课变成老师“讲”学生“听”的满堂灌满堂练，通常会导致讲得多而学生听得厌，课堂气氛沉闷[4]。重复的机械训练不能很好地提升学生素质，不利于学生终身发展所需要的学习能力的形成。以实际生产分析为例，在各省各地中考中均有此类问题的考查，但得分率不佳，可见简单的机械记忆和刷题并不能对学生的成绩有大的提升。深度学习的发生才是课堂有效性高的表现，是学科核心素养落地的重要路径[5]。“深度学习”是基于“理解”的学习方式，学生应对“知识”进行系统、深入分析，理解知识的本质与逻辑，以“比较、分析、概括和归纳”方法构建结构化的知识系统。开发人文素养和科学精神融合的“生产实际分析”专题复习应充分调动学生学习兴趣，带动学生开展研究和探究，促进学生深度学习的发生。

1.以精彩的历史积淀素材带动学生研究“生产实际分析”

《梦溪笔谈·杂志二》中记载了用“苦泉水”制取铜的方法：“挹其水熬之，则成胆矾，烹胆矾则成铜；熬胆矾铁釜，久之亦化为铜。”这一则史料记录了我国古代两种冶铜工艺，其流程如图3。

结合素材可以将设问指向明确的复习内容，如写出“铁釜”中发生反应的化学方程式（  ），若在实验室中从硫酸铜溶液中分离出硫酸铜晶体的操作过程为：①加热蒸发到饱和；②降温析出晶体；③（  ）；生产生活中铁釜易锈蚀，请猜想并写出一种前辈先民们防止生锈的方法（  ）。这3个设问分别从化学反应方程式书写、化学实验操作、钢铁生锈原理及防锈等知识内容出发，借助古籍中我国古代工业的发展状况及成就，提升学生兴趣的同时蕴含丰富的初三化学知识，学生在积极解答的同时需要调动较多的必备知识和关键能力及综合素质，如“简单文言文阅读和理解”“对工业流程图的理解”等。

2.以丰富的现代科技推动学生探究“生产实际分析”

我国化工企业利用“侯氏制碱法”生产纯碱的部分工艺流程如图4。

设问为：操作Ⅰ的名称是（  ）；“侯氏制碱法”中，向饱和氨盐水中通入足量的CO2，反应的化学方程式为（  ）；操作Ⅱ是向氯化铵混合溶液中加入NaCl粉末，使NH4Cl结晶析出，不采用直接加热蒸干得到氯化铵的原因是（  ）。侯氏制碱法是我国近代著名科学家、杰出化学家侯德榜先生的杰出贡献。当时世界上主流制碱法为索尔维制碱法，其独享制碱技术成果采取了严密的保密措施，封锁了新技术，其具体生产工艺为外国公司垄断，侯德榜先生在工艺设计、材料选择、设备挑选和安装等方面攻克了无数难关，一直在研究和改良的过程中，直至生命的最后一刻。更加令人敬佩的是，侯德榜把所有技术公布于世，让全世界人民共享侯德榜制碱法的科技成果，从而提升了世界人民生活水平[6]。这是值得我们所有人敬佩和学习的一位伟大化学家，在化学教学中应大力弘扬侯先生的事迹，激励学生的学习热情，从而增强学生的科学探究和创新意识，激发学生的家国情怀和社会责任感。

3.以教学促进学生理解“实际生产分析”

中考明确要求在化学考试内容中渗透对社会主义核心价值观和中国传统文化内容的考查，因而扩大选材范围突出地域特色、贴近生活注重实践等试题增多。“实际生产分析”题基于真实化学生产的工艺流程、技术、设备等信息，结合学生的认知水平及素养能力，考查学生的化学学科核心素养发展情况，属于化学中考题的重难点。结合考查方向、方式和方法，可以得出“实际生产分析”素材主要来源于两个方面：历史积淀（中华优秀传统文化）和现代科技（我国近现代科技和工业生产发展）。将“题”变为“课堂探究”，能切实增强课堂教学实效，提高学生学习兴趣，发展其核心素养，实现学生的可持续发展。如以海水资源的开发利用为素材组织课堂教学，将题目变为“问题串”的形式，帮助学生在探究中深入对“实际生产分析”进行理解，在解决实际问题中建立结构化知识体系，加深对化学学科本质的认知（如图5）。

开发专题教学时应创建情境激发学生学习热情：我国在海水淡化领域取得了丰硕研究成果。因海水中含有大量盐类，所以海水淡化并不容易，在研究领域海水淡化是重要课题。我国研制的一种海水淡化装置只允许水分子透过，阻止盐类透过，采用该装置淡化海水可分别获得浓盐水和淡水[7]。组织教学过程中教师应充分展示“实际生产”对人类发展的重要价值：淡水资源关系到人类命脉。海水淡化的研究为我们提供了一条科技改变世界的路，中学生应关注社会、生活和科技发展。已知在海水进入淡化装置前需要进行预处理而除去大部分钙盐和镁盐，科研人员采用的方法是加入碳酸钠，请说说这么做的原理并用化学方程式表示。

具有合适台阶的问题可以促进学生深度学习的发生：独立分析后进行书写落实。由对复分解反应相关知识的回忆想到碳酸钙为沉淀，通过复分解反应生成沉淀而除去钙盐。教师的问题指向“除去大部分钙盐和镁盐”，判断氯化镁也应该和碳酸钠发生复分解反应，依据复分解反应发生条件“生成沉淀或气体、水”判断碳酸镁也应为沉淀。课堂中应注重情境素材对学生思维拓展的价值：“只允许水分子透过，阻止盐类透过”这一科研成果还可以用于哪些方面？多视角认识的学习过程促进学生化学思维的形成：（A同学）可以硬水软化，我们平时生活中用“煮沸”的方法，可以用科研成果直接将硬水变为软水；（B同学）可以处理污水，我们生活和生产有很多废水污水，应该可以用此技术进行一定程度的处理使危害降低。

有效课堂的前提是学生为主体的知识结构化系统化建构过程真实发生。教师可采取提供资料的形式帮助学生提升对陌生信息的整合与应用能力，在此过程中完成知识结构的自主整合。工厂淡化海水后得到的浓盐水和淡水中盐类物质含量，见表1。国家规定居民生活用水中盐类物质总含量≤500mg·L-1，计算并推断所得淡水中盐类总含量。该工厂一套淡化装置每小时产生浓盐水300L，其中含有NaCl的质量。

学生依据数据进行定量分析得出答案。在此基础上可以继续深化学生思考程度：淡化海水所得的浓盐水中含大量MgCl2，可用于制备金属镁，转化关系如图6。

问题串为：写出生成Mg（OH）2的反应方程式；浓盐水经过步骤1和2两步反应后又获得了MgCl2，设计这两步的目的是什么？镁在空气中燃烧发出耀眼白光，依据此现象可用镁制作什么？

三、教学启示

1.建构人文与科技导向的有效课堂

素养导向的教学改革指出新时代学生的培养目标是：有理想、有本领、有担当。新课标使育人目标更加科学和明确，据此可以充分提炼化学课程育人价值观，从而在化学课堂中落实立德树人的根本任务[8]。将中华优秀传统文化引入化学教学，提升学生的人文历史积淀是良好的教学情境创设素材；新时代背景下，中国科技发展凝聚了无数科学家的共同努力，将他们的故事、贡献变为“问题”“活动”，能够帮助学生沿着科学家的脚步体悟科学探究精神。人文与科技沁润下的化学教学助力课堂形成传承文化、创新发展的整体氛围，从而激发学生内驱力，更好地形成学生为主体的有效课堂。