美育視域下的高中化學課堂教學重構的研究
——以“元素周期表和元素周期律”為例

陸 艷

（上海市閔行區教育學院 上海 200241）

一、問題的提出

“美育”很容易被誤解為只是藝術、人文課程承擔的育人任務，其實它是“五育并舉五育融合”中必不可少的一環，沒有美育，就不可能有完整的教育。當今高中化學課程中美育實施的情況怎樣？筆者通過微信群讓本區化學教師隨機發送“高中化學學科美育現狀調查”表給所在班級學生，最后回收問卷964份，結果匯總如表1。了解到大多數學生認為當前化學教材具有科學美感，但化學老師在教學中很少提出科學美目標，在日常的教學中偶有涉及科學美知識，但在介紹化學概念和原理時，很少指出其蘊含的內在規律美，很少設置與化學學科美相關的作業和評價。由此可見，化學學科美育的實施現狀并不樂觀。

表1 高中化學學科美育實施現狀調查（表格數據是百分率）

化學學科美育是科學美育在化學學科中的實踐應用，是美學教育和學科知識教育的融合?！渡虾Ｊ兄袑W化學學科德育教學指導意見》中也明確要求學生學會欣賞化學美［1］?？茖W美育是培養科學創新人才的有效方法，也是實現科學素養與人文素養相融合的理想途徑［2］。筆者以上?？茖W技術出版社出版的必修第一冊第四章第1節“元素周期表和元素周期律”這一課題為例，通過有意識地組織教學、有計劃地活動設計，進行美育視域下的課堂教學重構，逐步實現“真善美”的和諧統一。

二、美育視域下的高中化學課堂教學重構

1.課堂教學重構路徑

筆者參考徐杰華等［3］提出的化學美育教學設計流程，構建了美育視域下的高中化學課堂教學重構路徑（如圖1）:研讀課標教材——分析學生學情——定位教學目標——遴選美育素材——重構設計實施——落實美育育人——評價反思完善。

圖1 美育視域下的高中化學課堂教學重構路徑

2.教學背景分析

（1）課程標準和教材解讀

該教材內容結構有三部分:元素周期表、元素周期律和元素周期表的應用，對應《普通高中化學課程標準（2017版）》中“必修課程”的“主題3:物質結構基礎與化學反應規律”，內容要求是［4］:知道元素周期表的結構；認識元素性質與元素在元素周期表中位置的關系；結合有關數據和實驗事實認識元素性質呈周期性變化的規律，建構元素周期律；體會元素周期律（表）在學習元素化合物知識與科學研究中的重要作用。

（2）學生認知與心理分析

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

（3）單元教學目標

①認識元素周期表，理解周期、族等概念，理解周期表的外在美是由內在結構所決定；通過元素周期表的發展史，感悟科學家的人格魅力和科學品質；同時通過創意周期表繪制，提升小組合作及創新思維，進一步感悟周期表的美。

②通過數據處理和實驗探究，發現元素性質的變化規律，感悟性質遞變之美；并通過理論分析與實驗驗證，形成證據推理意識，能用化學語言簡練表述并建構元素周期律的認知模型，感悟化學語言和理論凝練之美。

③通過元素周期表對發現新元素和尋找新材料、探索物質世界、改善人類生活的指導作用，體會到周期表的應用美、創造美；通過徐光憲院士在稀土領域的貢獻，進一步感悟中國科學家精神；通過發現美，感悟美和創造美，提升家國情懷、社會擔當和國際視野。

（4）美育資源分析

元素周期表（律）是世界公認的研究化學世界的有力工具。它不僅指出了研究元素性質的科學方法，還充分體現了“結構決定性質”的化學觀念，蘊含了辯證唯物主義從量變到質變的客觀規律，同時它被世界公認為科學美學的典型代表。如元素周期表外在形式和內在結構、規律的簡明美、和諧美；理論建構中證據分析和邏輯推理美；元素性質符合規律的情理之中美以及例外元素所帶來的意外美；實驗現象的新奇變化美；團隊合作交流的社會美；元素周期表發展過程中科學家不畏艱險持之以恒的科學精神美，以及目前科學研究領域元素周期表仍在發揮巨大作用的應用美和創造美。

3.教學整體重構設計思路

馬克思說過，不懂音樂的耳朵，再美的音樂對它也沒有意義。美育視域下教學整體重構要體現審美意識、審美能力的梯度性培養。借助布魯姆情感領域的五個層級目標，正好從簡單行為動機到復雜的觀念接受，從具體的態度導向到抽象的信念確立［6］，可對應美育視域下課堂重構中不同的審美階段（見表2），反映了學生在認知過程中價值觀念的逐步內化，體現學科育人。

表2 布魯姆情感領域的目標層級與對應審美階段

上述審美階段根據美育素材可挖掘的育人價值靈活使用，凸顯“以情動人以情育人”。本課整體設計思路（如表3）。

表3 整體重構設計思路

4.美育視域下課堂教學策略及片段實錄

（1）創設美育情境，營造教育氛圍

重視情境教學、優化教學方式、改變學習方式，是落實“立德樹人”的重要舉措。在進行元素周期表教學時，提前將周期表掛在教室顯眼的位置，讓學生充分欣賞周期表的外在美，營造教學美育氛圍。同時也為元素周期表的科學預見和創造美學習埋下伏筆。教材第108頁“化學史話”讓學生體會到科學家艱辛和堅持，同時讓學生懂得世界是有規律的，規律是可以被認識的辯證唯物主義觀點。

片段一:第1課時“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上演化出來的。門捷列夫的偉大不僅在于對化學專業做出了不可磨滅的貢獻，而且公認在科學美學占一席之地。

［學生活動1］感悟并發現周期表的外在美。

［學生回答］元素周期表獨特的“凹”形結構，大致兩邊對稱，屬于美學中的對稱美；當然，其左右并非完全對稱，鑭系、錒系分表列出，體現了對稱與均衡。在這種對稱和均衡中，給人穩定的美感；其次，周期表通過深淺不一的綠色，來區分金屬和非金屬，同時用紅框圈出過渡元素，這屬于美學上的色調協調美。

［學生活動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？

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

［講述］它們自帶節奏感和韻律感，如同音樂中的哆來咪。這是人類智慧的結晶，經歷了無數科學家前仆后繼地努力。

［學生活動3］觀看微視頻“化學史話”元素周期表的發展，并發表感悟。

［講述］世界是有規律的，規律是可以被認識的，但是認識過程是漫長而曲折的。就個體而言，認識是有限的，但只要通過一代代人持續不斷的努力，人類的認識又是無限的。

（2）融合多學科教學，拓展美育視野

化學作為一門中心學科和基礎學科，需加強與其他學科的聯系，同時美育也需要融合多學科教學，其融合的內容、融合的深度和方式都有助于優化教學效果，拓展美育視野。教學中可充分發揮計算機軟件在處理數據、作圖等方面的獨特優勢；如第2課時“周期性”的理解，教師就借助計算機輔助教學，完成數據處理、圖形繪制，不僅將抽象知識變得直觀，而且讓學生明白，選擇合適的科學方法至關重要；第3課時，教師可以布置創意周期表的繪制、科學小論文撰寫，要求學生結合美術、生物、地理等學科知識，去發現元素周期表的應用美、創造美。

片段二:第2課時“表述元素周期律的美”

［講述］這是部分元素的電子層數、最外層電子數、主要化合價和原子半徑的數據。

［學生活動］利用電子表格軟件在PAD 上繪制其柱狀圖并展示、小結規律。

［投影］展示部分學生作品。

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

（3）挖掘實驗教學美，落實科學素養

化學實驗是化學家創造性活動的源頭［7］。利用好化學實驗的美，有助于落實科學知識和技能，培養學生的科學方法和思維，進一步提升科學素養；如第2課時學生通過事實證據和實驗探究，建構元素周期律，形成證據推理和科學探究的基本思路。實驗過程中，可感悟玻璃儀器的精巧美，鈉、鎂、鋁單質的形態美，與水反應變幻莫測的現象美，以及嫻熟流暢的操作美。同時，實驗是在理性指導下，圍繞預設目的展開的，要想規范合理，且得出可靠結論，都要符合實驗背后的理論支撐。這其實是一種科學的理性美。最后學生用化學語言進行證據分析、邏輯推演、簡練表述，形成“結構決定性質”的化學觀念，又是一種科學表述之美。實驗過程還有同伴之間的合作精神；實驗可能由于鎂條沒有處理干凈導致實驗失敗再次重做蘊藏著實事求是、不畏艱難的科學精神美。

片段三:第2課時“表述元素周期律的美”

［學生活動］設計實驗探究鈉、鎂、鋁金屬元素的金屬性強弱，交流完善實驗方案，完成實驗并填寫實驗報告。

［講述］在實驗中，鈉、鎂、鋁金屬與水反應現象美輪美奐，尤其是金屬鈉帶來的視覺沖擊。我們通過單質與水或酸反應的劇烈程度可以得出，同周期從左到右，隨著原子序數的遞增，元素的金屬性依次遞減。請用化學語言解釋原因。

［學生回答］略。

［小結］元素性質的遞變之美在于量變到質變的過程，是大量科學研究的結果，其本質是由于原子核外電子排布的規律性變化引起的?；瘜W史上，元素性質隨著原子序數的遞增而呈周期性變化，就叫元素周期律。簡明扼要、言簡意賅，這是科學理論之美，也體現了自然世界內部的和諧性。

（4）凸顯教師語言素養，助力美育教育

一個教師語言能力的高低，不僅影響教學任務和教學效果，還會影響學生的思維和能力發展，更會影響學生的思想、品格和身心健康。教學語言也是一門藝術，運用得當，效果就如虎添翼。教師的語言素養還包括語言的簡練、嚴謹、邏輯、節奏感、提問角度、組織方式，重難點的把握等。整個元素周期表教學語言應用得當，不僅讓學生對元素周期表的認識達到升華，還可以將學生帶到科學美育的最高理想:實現“真善美”統一的審美境界。

片段四:第3課時“元素周期表和周期律的創造美”

［引入］介紹布瓦博德朗首次發現新元素鎵卻被門捷列夫指出性質測定錯誤的故事。

［講述］當年門捷列夫依靠元素周期表預測了尚未發現的元素，同時指出一些測定數據不準確元素，留下的一段佳話。元素周期表是化學元素第一個科學分類法，它的作用遠不止這些。

［學生活動1］根據元素周期表中鎵元素位置推測其可能具有的化學性質。并根據教師提供的鎵的真實化學性質的資料庫，對比分析假設和真實性質差異的原因，感悟元素符合規律的意料之中性質和意料之外的性質。

［投影］展示閃鋅礦和鋁土礦圖片。

［學生活動2］思考目前鎵大多是從閃鋅礦和鋁土礦中提取，為什么？

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

［講述］你們聽說過稀土元素嗎，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？

［學生活動3］觀看微視頻“中國稀土之父”徐光憲院士，回答問題、發表感悟。

［學生回答］稀土元素是高精度領域必不可少的原料，我們國家一度被西方國家卡脖子。通過徐光憲院士和他的團隊夜以繼日地研究，終于打破了美日法等國的壟斷。這種矢志不渝、勇于創新的科學作風值得我們學習。在如今風云變幻的國際局勢中，我們更要奮發圖強、報效祖國！

［結語］門捷列夫將紛繁復雜的元素按照其特有的內在規律統一在表格中，這是人類歷史上首次將各元素從紛亂無章到井然有序的排列，被認為創造了化學史上的一個神話，同時元素周期表也被認為是科學美學的起點。它內容的豐富、規律的和諧、表述的簡潔、無窮的創造，猶如一件精雕細刻的工藝品，讓人回味無窮。元素周期表的學習，讓我們明白，“美”與“真”是統一的，藝術與科學并無不可逾越的鴻溝……”

（5）采用多元評價，融合美育智育

化學學科核心素養的落實需要學生的審美意識和能力?，F下學生由于學習和考試的壓力，已經越來越缺失對真實社會和大自然的審美。課堂上要將美育評價融入日常教學評價中，從情感態度、行為習慣、意志品質等方面進行自評和互評，充分發揮評價的激勵作用。這也有助于落實布魯姆情感領域的第五個層級“價值的性格化”，即將所學知識或情感，內化成自己情感態度的一部分，逐漸形成個人品格。

片段五:第3 課時“元素周期表和周期律的創造美”

［作業］寫一篇小論文談談元素周期表（律）在科學預測、尋找新材料、工農業生產等方面的應用”。評價目標如下（可自評可互評）（見表4）:

表4 “小論文”作業評價要點

目前我國美育正處在一個重要的提高、反思和發展階段，教師如何改變觀念、調整教育資源和教育重心配比，是亟待解決的問題［7］。發現美只需要慧眼和慧根，踐行美卻需要精湛的業務能力、高尚的個人品格、勇于探索和實踐的精神。期待更多的化學課堂營造出“知識與美育齊飛，科學共德育一色”的教育佳境。