美育視域下的高中化學(xué)課堂教學(xué)重構(gòu)的研究
——以“元素周期表和元素周期律”為例

陸 艷

（上海市閔行區(qū)教育學(xué)院 上海 200241）

一、問(wèn)題的提出

“美育”很容易被誤解為只是藝術(shù)、人文課程承擔(dān)的育人任務(wù)，其實(shí)它是“五育并舉五育融合”中必不可少的一環(huán)，沒(méi)有美育，就不可能有完整的教育。當(dāng)今高中化學(xué)課程中美育實(shí)施的情況怎樣？筆者通過(guò)微信群讓本區(qū)化學(xué)教師隨機(jī)發(fā)送“高中化學(xué)學(xué)科美育現(xiàn)狀調(diào)查”表給所在班級(jí)學(xué)生，最后回收問(wèn)卷964份，結(jié)果匯總?cè)绫?。了解到大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為當(dāng)前化學(xué)教材具有科學(xué)美感，但化學(xué)老師在教學(xué)中很少提出科學(xué)美目標(biāo)，在日常的教學(xué)中偶有涉及科學(xué)美知識(shí)，但在介紹化學(xué)概念和原理時(shí)，很少指出其蘊(yùn)含的內(nèi)在規(guī)律美，很少設(shè)置與化學(xué)學(xué)科美相關(guān)的作業(yè)和評(píng)價(jià)。由此可見(jiàn)，化學(xué)學(xué)科美育的實(shí)施現(xiàn)狀并不樂(lè)觀。

表1 高中化學(xué)學(xué)科美育實(shí)施現(xiàn)狀調(diào)查（表格數(shù)據(jù)是百分率）

化學(xué)學(xué)科美育是科學(xué)美育在化學(xué)學(xué)科中的實(shí)踐應(yīng)用，是美學(xué)教育和學(xué)科知識(shí)教育的融合?！渡虾Ｊ兄袑W(xué)化學(xué)學(xué)科德育教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)》中也明確要求學(xué)生學(xué)會(huì)欣賞化學(xué)美［1］。科學(xué)美育是培養(yǎng)科學(xué)創(chuàng)新人才的有效方法，也是實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)與人文素養(yǎng)相融合的理想途徑［2］。筆者以上海科學(xué)技術(shù)出版社出版的必修第一冊(cè)第四章第1節(jié)“元素周期表和元素周期律”這一課題為例，通過(guò)有意識(shí)地組織教學(xué)、有計(jì)劃地活動(dòng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行美育視域下的課堂教學(xué)重構(gòu)，逐步實(shí)現(xiàn)“真善美”的和諧統(tǒng)一。

二、美育視域下的高中化學(xué)課堂教學(xué)重構(gòu)

1.課堂教學(xué)重構(gòu)路徑

筆者參考徐杰華等［3］提出的化學(xué)美育教學(xué)設(shè)計(jì)流程，構(gòu)建了美育視域下的高中化學(xué)課堂教學(xué)重構(gòu)路徑（如圖1）:研讀課標(biāo)教材——分析學(xué)生學(xué)情——定位教學(xué)目標(biāo)——遴選美育素材——重構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)施——落實(shí)美育育人——評(píng)價(jià)反思完善。

圖1 美育視域下的高中化學(xué)課堂教學(xué)重構(gòu)路徑

2.教學(xué)背景分析

（1）課程標(biāo)準(zhǔn)和教材解讀

該教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)有三部分:元素周期表、元素周期律和元素周期表的應(yīng)用，對(duì)應(yīng)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中“必修課程”的“主題3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律”，內(nèi)容要求是［4］:知道元素周期表的結(jié)構(gòu)；認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)與元素在元素周期表中位置的關(guān)系；結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)呈周期性變化的規(guī)律，建構(gòu)元素周期律；體會(huì)元素周期律（表）在學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)與科學(xué)研究中的重要作用。

（2）學(xué)生認(rèn)知與心理分析

不同階段的學(xué)生有不同的認(rèn)知水平和心理特征，只有本著循序漸進(jìn)、因材施教的原則，才能將育人目標(biāo)落到實(shí)處。高中階段是學(xué)生向成人過(guò)渡的重要階段，學(xué)生的心智水平在高度發(fā)展，直覺(jué)和觀察水平的穩(wěn)定性和持久性已有很大提高，記憶力也是人發(fā)展的最佳時(shí)期，思維抽象概況性提高，情緒情感更豐富［5］，利用好這些認(rèn)知和心理特點(diǎn)，進(jìn)行審美意識(shí)培養(yǎng)、審美觀念滲透、審美方法教育，有助于以美養(yǎng)德、以德育魂。

（3）單元教學(xué)目標(biāo)

①認(rèn)識(shí)元素周期表，理解周期、族等概念，理解周期表的外在美是由內(nèi)在結(jié)構(gòu)所決定；通過(guò)元素周期表的發(fā)展史，感悟科學(xué)家的人格魅力和科學(xué)品質(zhì)；同時(shí)通過(guò)創(chuàng)意周期表繪制，提升小組合作及創(chuàng)新思維，進(jìn)一步感悟周期表的美。

②通過(guò)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)元素性質(zhì)的變化規(guī)律，感悟性質(zhì)遞變之美；并通過(guò)理論分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成證據(jù)推理意識(shí)，能用化學(xué)語(yǔ)言簡(jiǎn)練表述并建構(gòu)元素周期律的認(rèn)知模型，感悟化學(xué)語(yǔ)言和理論凝練之美。

③通過(guò)元素周期表對(duì)發(fā)現(xiàn)新元素和尋找新材料、探索物質(zhì)世界、改善人類生活的指導(dǎo)作用，體會(huì)到周期表的應(yīng)用美、創(chuàng)造美；通過(guò)徐光憲院士在稀土領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，進(jìn)一步感悟中國(guó)科學(xué)家精神；通過(guò)發(fā)現(xiàn)美，感悟美和創(chuàng)造美，提升家國(guó)情懷、社會(huì)擔(dān)當(dāng)和國(guó)際視野。

（4）美育資源分析

元素周期表（律）是世界公認(rèn)的研究化學(xué)世界的有力工具。它不僅指出了研究元素性質(zhì)的科學(xué)方法，還充分體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，蘊(yùn)含了辯證唯物主義從量變到質(zhì)變的客觀規(guī)律，同時(shí)它被世界公認(rèn)為科學(xué)美學(xué)的典型代表。如元素周期表外在形式和內(nèi)在結(jié)構(gòu)、規(guī)律的簡(jiǎn)明美、和諧美；理論建構(gòu)中證據(jù)分析和邏輯推理美；元素性質(zhì)符合規(guī)律的情理之中美以及例外元素所帶來(lái)的意外美；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的新奇變化美；團(tuán)隊(duì)合作交流的社會(huì)美；元素周期表發(fā)展過(guò)程中科學(xué)家不畏艱險(xiǎn)持之以恒的科學(xué)精神美，以及目前科學(xué)研究領(lǐng)域元素周期表仍在發(fā)揮巨大作用的應(yīng)用美和創(chuàng)造美。

3.教學(xué)整體重構(gòu)設(shè)計(jì)思路

馬克思說(shuō)過(guò)，不懂音樂(lè)的耳朵，再美的音樂(lè)對(duì)它也沒(méi)有意義。美育視域下教學(xué)整體重構(gòu)要體現(xiàn)審美意識(shí)、審美能力的梯度性培養(yǎng)。借助布魯姆情感領(lǐng)域的五個(gè)層級(jí)目標(biāo)，正好從簡(jiǎn)單行為動(dòng)機(jī)到復(fù)雜的觀念接受，從具體的態(tài)度導(dǎo)向到抽象的信念確立［6］，可對(duì)應(yīng)美育視域下課堂重構(gòu)中不同的審美階段（見(jiàn)表2），反映了學(xué)生在認(rèn)知過(guò)程中價(jià)值觀念的逐步內(nèi)化，體現(xiàn)學(xué)科育人。

表2 布魯姆情感領(lǐng)域的目標(biāo)層級(jí)與對(duì)應(yīng)審美階段

上述審美階段根據(jù)美育素材可挖掘的育人價(jià)值靈活使用，凸顯“以情動(dòng)人以情育人”。本課整體設(shè)計(jì)思路（如表3）。

表3 整體重構(gòu)設(shè)計(jì)思路

4.美育視域下課堂教學(xué)策略及片段實(shí)錄

（1）創(chuàng)設(shè)美育情境，營(yíng)造教育氛圍

重視情境教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)方式、改變學(xué)習(xí)方式，是落實(shí)“立德樹人”的重要舉措。在進(jìn)行元素周期表教學(xué)時(shí)，提前將周期表掛在教室顯眼的位置，讓學(xué)生充分欣賞周期表的外在美，營(yíng)造教學(xué)美育氛圍。同時(shí)也為元素周期表的科學(xué)預(yù)見(jiàn)和創(chuàng)造美學(xué)習(xí)埋下伏筆。教材第108頁(yè)“化學(xué)史話”讓學(xué)生體會(huì)到科學(xué)家艱辛和堅(jiān)持，同時(shí)讓學(xué)生懂得世界是有規(guī)律的，規(guī)律是可以被認(rèn)識(shí)的辯證唯物主義觀點(diǎn)。

片段一:第1課時(shí)“感受元素周期表的美”。

［講述］眼前的這張周期表是在門捷列夫周期表的基礎(chǔ)上演化出來(lái)的。門捷列夫的偉大不僅在于對(duì)化學(xué)專業(yè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，而且公認(rèn)在科學(xué)美學(xué)占一席之地。

［學(xué)生活動(dòng)1］感悟并發(fā)現(xiàn)周期表的外在美。

［學(xué)生回答］元素周期表獨(dú)特的“凹”形結(jié)構(gòu)，大致兩邊對(duì)稱，屬于美學(xué)中的對(duì)稱美；當(dāng)然，其左右并非完全對(duì)稱，鑭系、錒系分表列出，體現(xiàn)了對(duì)稱與均衡。在這種對(duì)稱和均衡中，給人穩(wěn)定的美感；其次，周期表通過(guò)深淺不一的綠色，來(lái)區(qū)分金屬和非金屬，同時(shí)用紅框圈出過(guò)渡元素，這屬于美學(xué)上的色調(diào)協(xié)調(diào)美。

［學(xué)生活動(dòng)2］觀察并思考為什么周期表中有些元素排在一列，有些元素卻排在一行？

［學(xué)生回答］排在同一周期的元素電子層數(shù)相同，最外層電子數(shù)從左往右逐漸從1遞增到8。排在同一主族的元素最外層電子數(shù)相同，從上到下電子層數(shù)依次增加。

［講述］它們自帶節(jié)奏感和韻律感，如同音樂(lè)中的哆來(lái)咪。這是人類智慧的結(jié)晶，經(jīng)歷了無(wú)數(shù)科學(xué)家前仆后繼地努力。

［學(xué)生活動(dòng)3］觀看微視頻“化學(xué)史話”元素周期表的發(fā)展，并發(fā)表感悟。

［講述］世界是有規(guī)律的，規(guī)律是可以被認(rèn)識(shí)的，但是認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)而曲折的。就個(gè)體而言，認(rèn)識(shí)是有限的，但只要通過(guò)一代代人持續(xù)不斷的努力，人類的認(rèn)識(shí)又是無(wú)限的。

（2）融合多學(xué)科教學(xué)，拓展美育視野

化學(xué)作為一門中心學(xué)科和基礎(chǔ)學(xué)科，需加強(qiáng)與其他學(xué)科的聯(lián)系，同時(shí)美育也需要融合多學(xué)科教學(xué)，其融合的內(nèi)容、融合的深度和方式都有助于優(yōu)化教學(xué)效果，拓展美育視野。教學(xué)中可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)軟件在處理數(shù)據(jù)、作圖等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；如第2課時(shí)“周期性”的理解，教師就借助計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，完成數(shù)據(jù)處理、圖形繪制，不僅將抽象知識(shí)變得直觀，而且讓學(xué)生明白，選擇合適的科學(xué)方法至關(guān)重要；第3課時(shí)，教師可以布置創(chuàng)意周期表的繪制、科學(xué)小論文撰寫，要求學(xué)生結(jié)合美術(shù)、生物、地理等學(xué)科知識(shí)，去發(fā)現(xiàn)元素周期表的應(yīng)用美、創(chuàng)造美。

片段二:第2課時(shí)“表述元素周期律的美”

［講述］這是部分元素的電子層數(shù)、最外層電子數(shù)、主要化合價(jià)和原子半徑的數(shù)據(jù)。

［學(xué)生活動(dòng)］利用電子表格軟件在PAD 上繪制其柱狀圖并展示、小結(jié)規(guī)律。

［投影］展示部分學(xué)生作品。

［講述］隨著原子序數(shù)的遞增，元素的主要化合價(jià)、原子半徑和最外層電子數(shù)呈周期性變化。這非常巧妙地體現(xiàn)了循環(huán)的周期性，是我們化學(xué)理科特有的邏輯和周期美。

（3）挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)美，落實(shí)科學(xué)素養(yǎng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)家創(chuàng)造性活動(dòng)的源頭［7］。利用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)的美，有助于落實(shí)科學(xué)知識(shí)和技能，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法和思維，進(jìn)一步提升科學(xué)素養(yǎng)；如第2課時(shí)學(xué)生通過(guò)事實(shí)證據(jù)和實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)元素周期律，形成證據(jù)推理和科學(xué)探究的基本思路。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可感悟玻璃儀器的精巧美，鈉、鎂、鋁單質(zhì)的形態(tài)美，與水反應(yīng)變幻莫測(cè)的現(xiàn)象美，以及嫻熟流暢的操作美。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)是在理性指導(dǎo)下，圍繞預(yù)設(shè)目的展開(kāi)的，要想規(guī)范合理，且得出可靠結(jié)論，都要符合實(shí)驗(yàn)背后的理論支撐。這其實(shí)是一種科學(xué)的理性美。最后學(xué)生用化學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行證據(jù)分析、邏輯推演、簡(jiǎn)練表述，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，又是一種科學(xué)表述之美。實(shí)驗(yàn)過(guò)程還有同伴之間的合作精神；實(shí)驗(yàn)可能由于鎂條沒(méi)有處理干凈導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗再次重做蘊(yùn)藏著實(shí)事求是、不畏艱難的科學(xué)精神美。

片段三:第2課時(shí)“表述元素周期律的美”

［學(xué)生活動(dòng)］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鈉、鎂、鋁金屬元素的金屬性強(qiáng)弱，交流完善實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)并填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

［講述］在實(shí)驗(yàn)中，鈉、鎂、鋁金屬與水反應(yīng)現(xiàn)象美輪美奐，尤其是金屬鈉帶來(lái)的視覺(jué)沖擊。我們通過(guò)單質(zhì)與水或酸反應(yīng)的劇烈程度可以得出，同周期從左到右，隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性依次遞減。請(qǐng)用化學(xué)語(yǔ)言解釋原因。

［學(xué)生回答］略。

［小結(jié)］元素性質(zhì)的遞變之美在于量變到質(zhì)變的過(guò)程，是大量科學(xué)研究的結(jié)果，其本質(zhì)是由于原子核外電子排布的規(guī)律性變化引起的?；瘜W(xué)史上，元素性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化，就叫元素周期律。簡(jiǎn)明扼要、言簡(jiǎn)意賅，這是科學(xué)理論之美，也體現(xiàn)了自然世界內(nèi)部的和諧性。

（4）凸顯教師語(yǔ)言素養(yǎng)，助力美育教育

一個(gè)教師語(yǔ)言能力的高低，不僅影響教學(xué)任務(wù)和教學(xué)效果，還會(huì)影響學(xué)生的思維和能力發(fā)展，更會(huì)影響學(xué)生的思想、品格和身心健康。教學(xué)語(yǔ)言也是一門藝術(shù)，運(yùn)用得當(dāng)，效果就如虎添翼。教師的語(yǔ)言素養(yǎng)還包括語(yǔ)言的簡(jiǎn)練、嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯、節(jié)奏感、提問(wèn)角度、組織方式，重難點(diǎn)的把握等。整個(gè)元素周期表教學(xué)語(yǔ)言應(yīng)用得當(dāng)，不僅讓學(xué)生對(duì)元素周期表的認(rèn)識(shí)達(dá)到升華，還可以將學(xué)生帶到科學(xué)美育的最高理想:實(shí)現(xiàn)“真善美”統(tǒng)一的審美境界。

片段四:第3課時(shí)“元素周期表和周期律的創(chuàng)造美”

［引入］介紹布瓦博德朗首次發(fā)現(xiàn)新元素鎵卻被門捷列夫指出性質(zhì)測(cè)定錯(cuò)誤的故事。

［講述］當(dāng)年門捷列夫依靠元素周期表預(yù)測(cè)了尚未發(fā)現(xiàn)的元素，同時(shí)指出一些測(cè)定數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確元素，留下的一段佳話。元素周期表是化學(xué)元素第一個(gè)科學(xué)分類法，它的作用遠(yuǎn)不止這些。

［學(xué)生活動(dòng)1］根據(jù)元素周期表中鎵元素位置推測(cè)其可能具有的化學(xué)性質(zhì)。并根據(jù)教師提供的鎵的真實(shí)化學(xué)性質(zhì)的資料庫(kù)，對(duì)比分析假設(shè)和真實(shí)性質(zhì)差異的原因，感悟元素符合規(guī)律的意料之中性質(zhì)和意料之外的性質(zhì)。

［投影］展示閃鋅礦和鋁土礦圖片。

［學(xué)生活動(dòng)2］思考目前鎵大多是從閃鋅礦和鋁土礦中提取，為什么？

［學(xué)生回答］周期表中，鎵和鋁、鎵和鋅都是相鄰元素。周期表中位置相近、性質(zhì)相似的元素在地殼中往往是伴生的。

［講述］你們聽(tīng)說(shuō)過(guò)稀土元素嗎，稀土元素通常指周期表中什么位置的元素？有什么重要作用？

［學(xué)生活動(dòng)3］觀看微視頻“中國(guó)稀土之父”徐光憲院士，回答問(wèn)題、發(fā)表感悟。

［學(xué)生回答］稀土元素是高精度領(lǐng)域必不可少的原料，我們國(guó)家一度被西方國(guó)家卡脖子。通過(guò)徐光憲院士和他的團(tuán)隊(duì)夜以繼日地研究，終于打破了美日法等國(guó)的壟斷。這種矢志不渝、勇于創(chuàng)新的科學(xué)作風(fēng)值得我們學(xué)習(xí)。在如今風(fēng)云變幻的國(guó)際局勢(shì)中，我們更要奮發(fā)圖強(qiáng)、報(bào)效祖國(guó)！

［結(jié)語(yǔ)］門捷列夫?qū)⒓姺睆?fù)雜的元素按照其特有的內(nèi)在規(guī)律統(tǒng)一在表格中，這是人類歷史上首次將各元素從紛亂無(wú)章到井然有序的排列，被認(rèn)為創(chuàng)造了化學(xué)史上的一個(gè)神話，同時(shí)元素周期表也被認(rèn)為是科學(xué)美學(xué)的起點(diǎn)。它內(nèi)容的豐富、規(guī)律的和諧、表述的簡(jiǎn)潔、無(wú)窮的創(chuàng)造，猶如一件精雕細(xì)刻的工藝品，讓人回味無(wú)窮。元素周期表的學(xué)習(xí)，讓我們明白，“美”與“真”是統(tǒng)一的，藝術(shù)與科學(xué)并無(wú)不可逾越的鴻溝……”

（5）采用多元評(píng)價(jià)，融合美育智育

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)需要學(xué)生的審美意識(shí)和能力?，F(xiàn)下學(xué)生由于學(xué)習(xí)和考試的壓力，已經(jīng)越來(lái)越缺失對(duì)真實(shí)社會(huì)和大自然的審美。課堂上要將美育評(píng)價(jià)融入日常教學(xué)評(píng)價(jià)中，從情感態(tài)度、行為習(xí)慣、意志品質(zhì)等方面進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的激勵(lì)作用。這也有助于落實(shí)布魯姆情感領(lǐng)域的第五個(gè)層級(jí)“價(jià)值的性格化”，即將所學(xué)知識(shí)或情感，內(nèi)化成自己情感態(tài)度的一部分，逐漸形成個(gè)人品格。

片段五:第3 課時(shí)“元素周期表和周期律的創(chuàng)造美”

［作業(yè)］寫一篇小論文談?wù)勗刂芷诒恚桑┰诳茖W(xué)預(yù)測(cè)、尋找新材料、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用”。評(píng)價(jià)目標(biāo)如下（可自評(píng)可互評(píng)）（見(jiàn)表4）:

表4 “小論文”作業(yè)評(píng)價(jià)要點(diǎn)

目前我國(guó)美育正處在一個(gè)重要的提高、反思和發(fā)展階段，教師如何改變觀念、調(diào)整教育資源和教育重心配比，是亟待解決的問(wèn)題［7］。發(fā)現(xiàn)美只需要慧眼和慧根，踐行美卻需要精湛的業(yè)務(wù)能力、高尚的個(gè)人品格、勇于探索和實(shí)踐的精神。期待更多的化學(xué)課堂營(yíng)造出“知識(shí)與美育齊飛，科學(xué)共德育一色”的教育佳境。