作者： 孙幸¹，黄劲嵩²，李惠云³，李玲¹ 单位： ¹湖北大学化学化工学院，²武汉市汉铁高级中学，³阳泉市第二中学校 发表期刊与时间： 《化学教学》，2023年第12期
一、 研究的学术背景与目的
本文是一项教学实践研究，并非单一的原创科学实验研究，属于案例研究（Case Study）。该研究立足于高中化学教学领域，旨在探索如何将HPS（History, Philosophy and Sociology of Science，科学史、科学哲学和科学社会学）教育模式融入高中化学的单元整体教学实践中，以落实《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出的培养学生核心素养的要求。课程标准明确指出，要引导学生通过探索物质及其变化的历史来形成化学观念，并倡导实施发展核心素养的单元教学，以帮助学生构建完整的知识体系。
当前，“氯及其化合物”这一课题的教学多停留在单课时授课，缺乏单元整体设计的实践，且未能有效渗透诸如“透过现象看本质”、“实践-认识-实践”以及辩证地看待问题等哲学思想。为弥补这一教学实践空白，本文研究者以“氯及其化合物”单元为例，进行了基于HPS教学模式的创新性单元教学设计。其根本目的在于，通过将化学史和科学哲学作为教学载体，引导学生理解科学知识的动态生成过程，培养学生的辩证思维、科学探究能力及社会责任感，最终提升学生的化学学科核心素养，并为其他元素化合物知识的教学提供可借鉴的参考范式。
二、 研究的核心观点与设计框架
本研究的核心观点是：将HPS教育模式与单元教学深度融合，能够有效地在化学教学中同时实现知识建构、能力培养与哲学思维启迪的多重目标。论文围绕如何将这一理念转化为可操作的实践，详细阐述了其设计理念、内容分析、教学流程与评价方案，其论述逻辑严密，层层递进。主要观点可归纳为以下几点：
1. 确立“双线交织”的单元设计理念
论文的首要观点是，单元教学设计应整合HPS模式与课标要求，构建“双线交织”的教学框架。单元教学是连接宏观课程与微观课时的桥梁，要求教师对教学内容进行重组与整合。研究者认为，HPS教育以史为鉴，能够体现科技与社会发展的联系。因此，本案例创造性地提出了以化学史为“明线”、以学科知识为“暗线”的设计理念。明线是“氯及其化合物的发现史和应用史”，它作为教学情境，将科学家舍勒、贝托莱、台耐特、戴维等人的研究故事串联起来，使课堂充满历史感与探索氛围。暗线则是“氯及其化合物的性质”，包括其物理性质、化学性质（如与金属、水、碱的反应）、价态转化规律等学科核心知识。两条线索交织并行，使得学生在跟随历史人物进行探究时，自然而然地融汇和掌握学科知识，同时以哲学视角审视知识的动态生成，感悟科学的争论、更替与发展。
2. 系统整合历史、哲学与社会学维度的三方面内容分析
研究者强调，实施HPS教学模式的前提是对教学内容进行多维度深度分析。本研究从科学史实、科学哲学和社会应用三个层面对“氯及其化合物”进行了细致梳理： * 科学史实梳理（表1）： 研究者系统厘清了从13世纪炼金术士偶然发现，到1774年舍勒的正式研究，经1785年贝托莱、1789年台耐特、1809年盖·吕萨克，直至1810年戴维确证氯气为单质，再到1915年哈伯用于战争，以及21世纪的广泛应用，这一跨越数百年的完整史实脉络。强调每个历史节点都与其特定的社会背景（如“燃素说”盛行、工业革命需求、第一次世界大战）紧密相连。 * 科学哲学分析（表2）： 这是本研究的理论创新点。研究者将化学知识、核心素养与哲学观念进行了系统对标。例如，从氯的原子结构解析其性质，体现了“宏观辨识与微观探析”素养及“现象与本质的对立统一”观；从“燃素说”到“氧化学说”再到氯元素的最终确认，体现了“证据推理与模型认知”素养及“事物是变化发展的”哲学观；设计实验验证氯气性质，则是“科学探究与创新意识”素养与“实践-认识-实践”这一认识论规律的体现；而辩证看待含氯物质的社会价值和危害，则直指“科学态度与社会责任”素养及“辩证法”思想。这种将具体知识与哲学思辨相关联的分析，为教学中培育哲学思维提供了清晰的路径。
3. 设计结合HPS融合模式“六阶段”的完整教学流程
论文提出，本单元教学流程借鉴HPS孟克和奥斯本融合模式的“六阶段”操作步骤，并将其重组为四个课时的教学活动（图1），形成了一个从历史情境进入，通过科学探究理解知识，最终回归历史反思的闭环。 * 第一阶段（课时1）：进入情境与引出问题。 学生通过展示史料、角色扮演等形式，重现氯气发现前奏及舍勒时代的研究情境，指出研究问题。 * 第二阶段（课时2）：引导探究与进行实验。 围绕“氯水的漂白性”和“次氯酸的性质”两个核心活动展开。学生依据贝托莱等人的历史结论，设计并实施实验进行检验，如利用84消毒液和浓盐酸简易制取氯气，探究干燥氯气与氯水的漂白差异，并通过数字化实验探究次氯酸光照分解产物（如图3所示，分析pH、氯离子浓度和氧气体积分数变化曲线），最终运用氧化还原反应理论书写化学方程式，从本质上理解漂白原理。这个过程中，学生实验、数字化实验等现代手段被用来验证或质疑历史结论，实现了“验证历史”与“自主探究”的结合。 * 第三阶段（课时3）：回顾历史与总结转。 引导学生分析从贝托莱的“含氧化物”到戴维用电解法证实氯为单质的科学转折，总结知识转变。 * 第四阶段（课时4）：反思评价与联系社会。 师生共同回顾氯气在第一次世界大战中作为化学武器的历史，并组织学生讨论。学生能从“应用决定性质善恶”、“知识发展需大量事实依据和批判精神”等角度发表深刻感悟，从而形成辩证的价值观和科学态度。
4. 构建与教学目标匹配的“教-学-评”一体化评价体系
为推动教学目标的达成，研究者制定了一份详尽的《课堂活动表现评价表》（表3），落实“教-学-评”一体化观念。该评价表将学业质量要求、单元教学目标和具体的课堂活动表现评价内容进行了一一对应，从水平1到水平3，层层递进。评价内容不仅涵盖知识掌握（如列举、书写方程式、描述现象），更强调高阶能力（如预测、设计实验方案、分析微观本质、建构认知模型）和价值观念（如辩证看待社会价值、参与议题讨论）。在教学实践反思部分，研究者通过评价反馈发现了教学中的难点，例如，多数学生在分析次氯酸分解的数字化实验图像时存在困难，以及仅有少数学生能成功建构“先分步后综合”的认知模型来书写氯气与氢氧化钠溶液反应的方程式。这些基于评价的发现，为后续教学的改进指明了方向，凸显了评价对教学的反拨作用。
三、 研究的意义与实践价值
本研究的显著价值在于其提供了一个将理论教学模式与具体教学内容结合的可操作范式。它不仅展示了如何通过深挖化学史来创设引人入胜的探究情境，更重要的是，它示范了如何将抽象的科学哲学观念，如“实践是检验真理的唯一标准”、“对立统一”和“发展观”，巧妙地内化于具体的化学实验、推理分析和历史反思活动中。在教学层面，它打破了单一课时的局限，通过单元整体设计构建了更具系统性和逻辑性的学习体验，有效促进了学生知识结构的网络化。在评价层面，其开发的与教学目标高度匹配的评价量表，为一线教师实现精准教学和有效评价提供了实用工具。此项研究为推动从知识传授向素养导向的化学教学转型，特别是为如何在学科教学中实现育人的根本目标，提供了富有启发性的实践智慧和理论依据。