胡 慧 沈理明

（1苏州大学化学化工学部 江苏苏州 215123；2江苏省前黄高级中学国际分校 江苏常州 213161）

化学双语微型课程之《元素，文明和你》的教学实践

胡 慧1，2沈理明1∗∗

（1苏州大学化学化工学部 江苏苏州 215123；2江苏省前黄高级中学国际分校 江苏常州 213161）

作者编写了《元素，文明和你》化学双语教学微型课程教材，以使学生了解化学元素发现的先后顺序，体会化学与其他自然学科的相互联系，明白化学元素发现过程中新仪器、新方法和新理论的重要作用，感受人类在这个过程中表现出的创造力、坚持不懈和勇于探索未知的精神。文中阐述了《元素，文明和你》化学双语教学微型课程的实践,包括教学目标的确定、教学过程以及教学评价的实施等。

化学；双语教学；微型课程；元素发现史；教学实践

双语教学曾经是课程开发的热点，但一直以来都是以常规课程（包括必修课程和选修课程）的形式出现在学校中，以微型课程为载体的研究尚少。笔者开发了化学双语教学微型课程［1］，以期为高中化学双语教学课提供新的课程形式，也同时为微型课程的实践提供具有参考价值的案例。

笔者编写了《元素，文明和你》化学双语教学微型课程教材、整合课程资源、完成教学设计，选择了苏州市某四星级高中高一学生实施课程内容并评价课程效果。经了解学生已学过几种重要元素及其化合物的性质和应用，清楚元素与元素之间存在着一定的联系和规律，还对原子的内部结构有了初步认识，了解过元素周期表的历史，但因为化学教学学时所限，教材上缺少化学元素发现史的介绍。因此学生一般不了解这段历史，也不太能理解科学家们孜孜不倦追寻新元素的原因和这其中的艰辛困苦。《元素，文明和你》的主要内容是引导学生简单重温元素发现的过程。以下阐述《元素，文明和你》的教学实践。

一、教学目标

知识与能力：了解元素发现的七个时期和科学家发现元素背后的故事，引导学生从故事中获得经验，并尝试用英文表达七个时期、常用元素、实验仪器和自己的感受；了解元素命名的来源。

过程与方法：通过18世纪前后相关理论的名称，思考“说”与“学说”的区别；通过了解不同时期发展的三大前提条件，学生能真正理解实验仪器、方法和理论决定着各个时期发现元素的不同本质；通过英文科技文阅读和分析提升科学素养。

情感、态度与价值观：领悟实验证据在化学发展中的重要性；从元素发现史和元素的利用中理解科学家们孜孜不倦的精神以及寻找和创造新元素的原因，并尝试表达对此的想法。

二、教材内容呈现

《元素、文明和你》就是借鉴英国IGCSE化学教材的编写形式［2］，用一整章的内容来叙述元素发现的历史。以从上至下的时间轴形式形象具体地展现元素发现简史，时间轴左边对应着新发现的元素的年份，右边则是相对应的元素发现时期，时期则经过文献［3］查证确定，通过一小段文字简单介绍该时期特点，最后介绍化学元素符号文化，通过表格呈现不同元素符号及命名的历史渊源。

三、教学流程

按照元素发现时间顺序分为古代元素时期（即实用时期）、炼金术时期和近现代元素时期，重点分析近现代元素时期内不同阶段的理论、仪器和方法的不断升级和创新(见表1)。

四、教学过程

1.第一阶段——课堂导入

设计构想：让学生将元素符号与歌曲歌词联系起来，促进发散思维的形成，引入主题；更感性地了解一些元素知识，为正式进入讨论做思想铺垫；希望学生能在课后保持兴趣，延续阅读。

表1 元素发现时期

［情景设置］This is the periodic table，（由于学生不知道周期表的英文表达，所以直接PPT展示英文版周期表，学生就能理解the periodic table的意思就是元素周期表。）and another version one which is made up of the song lyric from Lady Gaga.Can you guess it？ Actu⁃ally，you can find that this song lyric is filled with ele⁃ment symbols，So today we’ll have a trip to discover ele⁃ments.（由美国流行天后Lady Gaga的歌曲改编而成的元素周期表版引出本节课的主题，让学生尝试唱出这个版本的“元素周期表”，增加师生互动，减少距离感和陌生感。）

［播放视频］First，Let’s watch a documentary from BBC——THE HISTORY OF CHEMISTRY.（播放英国BBC电视台纪录片《化学史》第一集开头片段，视频中比较具有感官刺激性的画面能有效提高学生的兴趣和专注度，视频中的中文翻译能降低学生的学习负荷，确保学生顺利进入下一阶段。）

［师］If you are interested in these，I recommend you some extra-curricular reading.（课堂推荐学生课外阅读《视觉之旅：神奇的化学元素》和观看BBC《化学史》，为想深入学习的学生推荐《怀疑的化学家》、《化学哲学新体系》等经典著作。）

2.第二阶段——古代元素说

设计构想：了解古代元素说的存在，思考古代元素说与近代学说之间的差别。

［情景设置］Back to our theme——discovering ele⁃ments.We have learnt the definition of element，who can try to explain it in English？

［引入］We know this definition，not because the textbook tell us it is the definition，however，we need to think over how this definition was found or created.

［中文介绍］公元前四百多年的实用时期，中西方哲学家都存在对物质本质的思考，包括中国的“阴阳五行说”和古希腊的“四元素说”；炼金术时期炼金术的发展推动“燃素说”的产生；拉瓦锡的“氧化学说”开创了化学学科。

［师］思考理论中“说”与“学说”的区别。

［学生讨论］有无实验数据以支撑理论是其本质的区别。

3.第三阶段——近现代元素发现时期

设计构想：让学生了解元素发现的不同时期的实验仪器、方法和理论对该时期产生的影响，体会科学家们在这个过程中表现出的创造性改变，并为此做出的巨大努力。

［提问］How to know that matters are made of cer⁃tain elements？ There must be some prerequisites to an⁃swer any question.For example，how to do，use which apparatus，and why we use this method.

［分析］当时的实验仪器和实验方法都是靠“四元素说”指导下的炼金术发展起来的。炼金术也要实验，也就有了各种原始实验仪器，如蒸馏瓶等等，以及加热这种最简单的实验方法。实验仪器和方法也有了，还缺什么呢？就像今天做实验的药品有了，仪器有了，加热的酒精灯也有了，还剩下什么要知道呢？是不是要知道怎么去做呢？那就是理论！Law of con⁃servation of mass.质量守恒定律。那有了这些前提条件，就能知道物质是由什么元素组成的了吗？如果是你们，你们会怎么做。

［生］思考，回答。

［PPT展示］拉瓦锡就做了大家熟知的实验，燃烧加热汞。这个实验不仅证伪了燃素说，还让拉瓦锡发现了新元素——氧。

［师］Could he discover oxygen by only one experi⁃ment？ Impossible！So he did amounts of similar experi⁃ments to prove his opinion.Finally，he concluded the ex⁃istence of oxygen depending on a lot of realities.And he created the oxygen theory which helped other chemists to discover more new elements.This is the chemical analy⁃sis age.

［提问］接着化学元素发现史上出现了空白期，Why could chemists not continue to discover new ele⁃ments？Something wrong？有的时候，“错”的反义词不一定是“对”，也许是“新”（something new）。化学家们需要从其他科学家那吸取新知识。引出伏打电池、电解法和戴维的故事，引发学生的思考。

［师］The discover of sodium and potassium.这是钠和钾的英文表达，一开始命名时是以拉丁文命名的，首字母就是Na和K，因此钠和钾的符号沿用了原始的写法。This is the electrolysis age.More and more ele⁃ment were discovered by electrolysis.New method，new apparatus and new theory contributed to new discovery.

［提问］Why did those chemists insist on finding new elements？

［生］思考，回答。

［师］每发现一种新元素，人类的文明就更有目标的往前迈一步。比如，Li用在了现在的锂电池里，如果没有锂电池，你的手表不会这么小，计算器也不会这么小。比如Pd用在了现在很多化学反应里，作为催化剂。如果没有发现钯，很多反应都不会发生，就不能创造更多新物质。因此，新元素的发现总是给化学家们带来无比的兴奋。但是问题又来了，自电解时期发现了最后一个元素，Ru之后，no elements were found during 1844-1859.又是15年，没发现新元素。怎么办？同学们认为需要从哪里改进？How to find more and more elements？

［学生回答］We need new methods and apparatus！（需要新的仪器和方法！）

［分析］First，chemists discovered a phenomenon，flame reaction，by Bunsen lamp which was created by a chemist called Bunsen.Then，a physicist created prism.They found that there are seven colors of lights after sun⁃light passed through the prism.And different the lights caused by burning metal elements in Bunsen lamp would perform unique spectrums.（他们发现太阳光通过棱镜之后会分成七色光。不同的金属元素在本生灯上烧会呈现独特的光谱）。但是棱镜的精确度不够，因此科学家们尝试制造了新仪器，分光仪。（PPT展示原理）这时，如果你们是化学家，你们想怎么做？

［师］不同元素的光谱各不相同。化学家们找来身边的各种物质做实验，终于发现两种新元素Ga镓，Ge锗，还验证了门捷列夫在建立元素周期表的时候做的类铝和类硅的预测。之后天文学家和化学家的合作在空气中发现了新元素helium氦，源于希腊文，太阳神。后来化学家在地球上也发现了氖、氩、氪。This is the spectrum analysis age.Until now，we still use spectrum analysis.基于上面的分析，同学们认为新方法的发明除了可以发现新元素，还能做什么呢？

［生］验证之前的发现的正误。

［师］再次强调，不是说以前的人说什么，就是什么，独立思考。真理是要不断检验的，也是经得起不断检验的。

［师］这时新发现的进程加快了，物理学家发现了X射线，并创造了新仪器。居里夫人发现了镭Ra，意思就是放射性的意思，还有Po钋，以纪念她的祖国波兰。之后化学家们也相继发现了更多新元素。（PPT展示居里夫人实验室遗址照片，学生体会居里夫人的实验室环境的恶劣和危险，鼓励学生不畏惧困难。）This is the radioactivity age.

［提问］元素周期表从1号到92号元素已经发现得差不多了。How to find more and more elements？

［师］Create！自然界的元素发现完了，就人工造元素。（通过核裂变逆向思维创造核聚变理论，成就人工合成时期的辉煌。）1940年，在粒子加速器的帮助下，物理学家麦克米伦和亚贝森终于合成了人类第一个人工合成元素，Np镎，源于海王星Neptune。随着人工合成元素的方法被推出，不断有新元素被创造的消息传出。目前为止，最新被国际化学学会认定的是118号元素。

每结束一个时期，都要在板书时间轴上添加上这个时期的典型仪器、方法和理论，这样越到后面的时期，学生就越能更好地对比出这些时期之间的不同。到最后，学生已经能预测出我的板书中要添加什么，说明学生能很好地理解这节课的核心逻辑和理念。

4.第四阶段——总结升华

设计构想：仅仅知道知识并不能发挥最大的价值。零散的时期，汇聚到一条时间轴上，学生在这段看似简单的元素发现史中掌握知识，更重要的是可以从历史的进程中学习利用知识的方法，用知识创造知识的方法。天平—电池—分光仪—X射线光谱仪—加速器、加热法—电解法—光谱分析法—放射法—核聚变、氧化学说—电解理论—光谱分析理论—放射理论—核理论，一次次创新升级的背后都是一批批独具批判精神和创新精神的人类推动者文明的进程。最后以培根的名言升华整节课——“读书不是为了雄辩和驳斥，也不是为了轻信和盲从，而是为了思考和权衡”。

五、学生评价

本课结束后，向学生发放问卷收集对本节课内容的评价和建议。关于元素周期表的国内外比较，85%的学生认为有必要，15%的学生认为没有必要；关于元素发现史的教学93%的学生认为有必要，7%的学生认为没有必要；关于元素符号的来历79%的学生认为有必要，7%的学生认为没有必要，14%学生不确定。绝大部分学生对以上调查内容的认同表明了学生喜欢元素相关知识的拓展教学，侧面反映出学生的需求及已有教材相关内容的缺乏。

六、教师反思

根据教材内容，再从文献、视频、图片、词汇、课外读物、名人名言等方面搜集和优选课程资源，整节课意图让学生了解发现元素的证据以及证据收集的过程，更重要的是学生能够体会到在证据收集的过程中是哪些因素影响了证据成功地收集。英文的交流和西方科学文化的渗透使得整节课语言文化和化学文化相得益彰。同时元素命名和符号来源的学习穿插在各个时期中，这样学生不仅了解了命名来源的知识，也凸显了整堂课的教学设计主线。

［1］ 胡慧，沈理明，姚兰.高中化学双语教学微型课程的编制［J］.化学教育，2016，37（21）：9-16

［2］ Rose Maier Gallagher，Paul Ingram.Complete Chemistry for CambridgeIGCSE［M］.Oxford：OxfordUniversityPress，2011

［3］ 钱胜.元素发现的七个时期［J］.化学教育，2012（12）：89-93

1008-0546（2017）10-0021-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.10.008

∗本文系江苏省教育科学“十三五”规划重点课题（批准号B-b/2016/01/25）成果。

∗∗通讯联系人：lmshen@suda.edu.cn