《追寻科学的足迹：化学史探究》教学设计方案
教学基本信息
- 课题名称： 追寻科学的足迹：化学史探究
- 所属学科： 化学
- 适用学段： 高中（可调整应用于初中）
- 课时安排： 1-2课时（可根据内容深度和学生活动情况调整）
- 授课教师： [教师姓名]
教学理念与指导思想
本教学设计秉持“以学生为中心”和“核心素养导向”的理念，化学史不应仅仅是化学家生平和重大发现的罗列，而应被视为一部生动的、充满曲折与思辨的科学探索史，通过引导学生重演关键的历史探究过程，旨在：
（图片来源网络，侵删）
- 揭示知识的建构性： 让学生理解化学概念、定律和理论并非一蹴而就，而是在实验、辩论、质疑和修正中逐步完善的。
- 培养科学思维： 重点训练学生的证据推理、模型认知、批判性思维和创新意识。
- 渗透科学精神： 让学生感受科学家的求实、严谨、怀疑、合作和奉献精神，理解科学与社会、文化的互动关系。
- 激发学习兴趣： 将抽象的化学知识与引人入胜的历史故事、人物命运相结合，变被动接受为主动探究。
教学目标
根据《普通高中化学课程标准》，结合本课内容，设定以下三维目标：
-
知识与技能：
- 了解： 知道炼金术/炼丹术、燃素说、原子-分子论、元素周期律等化学发展史上的关键节点和代表性人物（如波义耳、拉瓦锡、道尔顿、阿伏伽德罗、门捷列夫等）。
- 理解： 能够解释燃素说与氧化说的核心观点及其历史意义；能简述原子-分子论建立的过程，并理解其对化学学科的奠基作用。
- 应用： 能够运用历史发展的眼光，分析一个化学概念（如“元素”、“原子”）的内涵是如何演变的。
-
过程与方法：
- 史料分析： 通过阅读、分析历史文献片段、实验记录等一手或二手史料，提取有效信息，形成自己的观点。
- 角色扮演/辩论： 通过模拟历史人物（如“燃素说支持者”与“氧化说支持者”）的辩论，体验科学争议的本质，学习从不同角度看待问题。
- 问题解决： 重现历史上的经典实验（如拉瓦锡的汞燃烧实验），体验科学探究的过程，学习控制变量、分析现象、得出结论的科学方法。
- 合作探究： 以小组为单位，共同完成探究任务，培养团队协作与沟通能力。
-
情感态度与价值观：
（图片来源网络，侵删）- 感受科学精神： 体会拉瓦锡的严谨求实、道尔顿的坚韧不拔、门捷列夫的敢于创新等科学品质，树立严谨求实的科学态度。
- 理解科学本质： 认识到科学是一个不断发展的、自我修正的动态过程，任何理论都只是对自然现象的暂时、近似的解释。
- 激发学习热情： 认识到化学在推动人类文明进步中的巨大作用，增强对化学学科的好奇心和探究欲。
教学重难点
-
教学重点：
- 原子-分子论的建立过程。 这是近代化学的开端，是理解物质结构的基础。
- 科学探究精神的渗透。 通过具体历史案例，让学生内化科学的思维方式。
-
教学难点：
- 对科学理论演进的深层理解。 帮助学生超越“今是昨非”的简单评判，理解旧理论在特定历史条件下的合理性与局限性，以及新理论是如何继承和超越旧理论的。
- 将历史故事与化学知识进行有效关联。 避免化学史教学变成“历史课”，确保其服务于化学概念和原理的深化理解。
教学方法与手段
- 主要方法： 探究式学习、史料分析法、情境教学法、小组合作学习法。
- 教学手段：
- 多媒体课件： 包含关键人物画像、历史图片、实验模拟动画、时间轴等。
- 史料卡片： 提炼波义耳、拉瓦锡等人的原始论述或实验数据。
- 实验视频/模拟软件： 展示无法在课堂重现的经典实验（如拉瓦锡的实验）。
- 白板/黑板： 用于学生小组展示、讨论和构建知识网络。
教学过程设计
(一) 导入新课 (约5分钟) —— 设疑激趣，穿越时空
- 情境创设： 展示一幅古希腊哲学家亚里士多德的四元素说（土、气、水、火）图片，和一张现代元素周期表。
- 提出问题：
- “同学们，从左到右，人类的认知发生了怎样翻天覆地的变化？”
- “我们今天熟知的‘元素’概念，古人又是如何理解的？这个概念是如何一步步演变成今天这个样子的？”
- 引出课题： “就让我们一起乘坐时光机，穿越几千年的历史长河，去追寻化学这门科学的足迹，探寻知识背后的故事。”
(二) 新课讲授与探究活动 (约30分钟) —— 重演历史，思辨求真
（图片来源网络，侵删）
从“炼金术”到“科学化学”的黎明——波义耳的贡献
- 活动1：史料辨析
- 教师展示史料： 波义耳在《怀疑的化学家》中的片段：“……我所说的元素，是指……那些原始的、简单的、完全纯净的物质……它们不能由其他任何物质构成，也不能相互构成。”
- 学生任务： 小组讨论，“波义耳的‘元素’定义与亚里士多德的‘四元素说’最根本的区别是什么？”
- 教师引导与总结： 强调波义耳首次将化学从炼金术的神秘主义和哲学思辨中解放出来，确立了以实验为基础、以物质为研究对象的科学化学方向。
一场“燃”遍欧洲的争论——燃素说与氧化说的对决
- 活动2：角色扮演辩论
- 背景介绍： 简述燃素说的核心内容（燃素说：物质燃烧 = 释放燃素）及其在当时能解释的现象（如木柴越烧越少）。
- 分组： 将学生分为“燃素说支持者”和“氧化说支持者”（拉瓦锡方）。
- 提供证据：
- 燃素方证据： 金属煅烧后增重（“燃素”有负质量？）、木柴燃烧后灰烬变轻。
- 氧化方证据： 拉瓦锡实验的关键数据（密闭容器中，锡与空气反应，总质量不变，增加的空气质量=金属增加的质量）。
- 辩论开始： 围绕“金属燃烧后为什么会增重？”这一核心问题展开辩论。
- 教师总结：
- 肯定燃素说： 承认燃素说在一段时间内能“自圆其说”，是科学认识过程中的重要一步。
- 揭示科学革命： 指出拉瓦锡的伟大之处在于定量研究和建立质量守恒定律，用更精确的实验和更合理的模型（氧化说）取代了旧的、有缺陷的理论，强调定量研究是近代化学的标志。
构建微观世界的蓝图——原子-分子论的百年接力
- 活动3：时间轴梳理与小组探究
- 教师展示： 原子-分子论建立的时间轴（道尔顿原子论 → 阿伏伽德罗分子假说 → 康尼查罗确定分子论）。
- 小组探究任务：
- 阅读“道尔顿的困惑”： 道尔顿根据定比定律提出原子论，但无法解释“倍比定律”（如CO和CO₂），为什么？
- “假如我是阿伏伽德罗”： 基于道尔顿的困境，小组讨论并提出“分子”的假说来解释。
- 关键点引导： 原子 vs. 分子（能否独立存在？化学变化的最小单位是原子还是分子？）
- 全班交流与教师点拨： 总结出原子-分子论的核心要点，并强调科学进步需要继承、质疑与修正。
(三) 课堂小结与升华 (约5分钟) —— 提炼思想，启迪未来
- 学生自主总结： 请学生用三个关键词概括本节课最大的收获。（实验、定量、继承与超越、怀疑精神……）
- 教师升华：
- “回顾化学史，我们看到的是一部人类用智慧不断探索、不断纠错的史诗，从波义耳的‘元素’，到拉瓦锡的‘氧化’，再到道尔顿的‘原子’，每一个概念的飞跃，都凝聚着科学家的勇气、智慧和坚持。”
- “化学史告诉我们，科学没有终点，今天我们学习的所有知识，都可能被未来的你们所发展和完善，希望同学们能像历史上的化学家一样，保持好奇心，勇于提问，敢于挑战，成为科学未来的探索者。”
(四) 布置作业 (约5分钟) —— 拓展延伸，个性发展
- 基础作业（必做）： 制作一张“化学史大事记”时间轴，并标注出你认为最重要的三个事件及其理由。
- 拓展作业（选做，三选一）：
- 人物传记： 选择一位你最感兴趣的化学家（如居里夫人、侯德榜等），查阅资料，写一篇500字的小传，突出其科学精神。
- 实验重现： 查找并整理一个你感兴趣的化学史实验（如氧气的发现），尝试用现代语言描述其操作步骤和科学原理。
- 思辨短文： 以“如果没有拉瓦锡，世界会怎样？”为题，写一篇短文，探讨科学发现对社会发展的深远影响。
板书设计
（采用提纲式和思维导图式相结合的设计）
| 追寻科学的足迹：化学史探究 |
|---|
| 科学化学的诞生：波义耳 |
| - 标志： 定义“化学元素”（实验、物质） |
| - 意义： 摆脱哲学思辨，确立科学精神 |
| 定量研究的胜利：燃素说 vs 氧化说 |
| - 燃素说： 解释了部分现象，但有根本缺陷（负质量） |
| - 氧化说： 拉瓦锡 → 定量实验 → 质量守恒 |
| - 核心启示： 实验是检验真理的唯一标准 |
| 微观世界的蓝图：原子-分子论 |
| - 道尔顿 (原子论)： 解释了定比定律，但遇倍比定律瓶颈 |
| - 阿伏伽德罗 (分子假说)： 解决了道尔顿的困惑 |
| - 核心启示： 科学是继承、质疑与超越的过程 |
| 核心素养升华 |
| - 科学精神： 严谨、求实、怀疑、创新 |
| - 科学本质： 动态发展、自我修正 |
教学反思
本教学设计力求打破传统化学史教学的模式,通过多样化的学生活动，将历史学习深度融入化学学科素养的培养中，在实际教学中，需要注意：
- 史料选择： 史料宜精不宜多，要能精准服务于教学目标，并易于学生理解，对于复杂史料，教师应做好充分的铺垫和解释。
- 时间把控： 探究活动是亮点但也最耗时，教师需根据课堂实际情况灵活调整，确保核心教学目标的达成。
- 学生参与度： 要关注所有学生，特别是性格内向的学生，通过小组分工、鼓励性评价等方式，确保每个学生都能参与到思考和讨论中来。
- 与现代化学的联系： 在讲解历史概念后，要及时与教材中的现代概念进行对比和联系，帮助学生构建完整的知识体系，避免“两张皮”现象，讲完“燃素”后，立刻联系到“氧化还原反应”的本质。
