化學(xué)教學(xué)中滲透科學(xué)方法的幾條途徑

耿雁冰 吳瑛

摘要： 科學(xué)方法是科學(xué)素質(zhì)的構(gòu)成要素之一，科學(xué)方法教育是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)性學(xué)力、發(fā)展性學(xué)力和創(chuàng)造能力的需要，是全面提高學(xué)生素質(zhì)、保證學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的需要。化學(xué)教學(xué)中科學(xué)方法的滲透可以從新課引入、方案設(shè)計(jì)、化解生成、單元復(fù)習(xí)等四個(gè)方面進(jìn)行。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)教學(xué)； 科學(xué)方法； 方法教育

文章編號(hào)： 1005-6629（2018）7-0054-04 中圖分類號(hào)： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

科學(xué)方法起源于科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，既具有實(shí)踐性又具備理性內(nèi)涵。從教育實(shí)踐看，中學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方法的過程，通常是由無意識(shí)，潛意識(shí)，朦朧意識(shí)發(fā)展到清晰意識(shí)、自覺意識(shí)；由獲得科學(xué)方法的印象、形成感性的經(jīng)驗(yàn)，逐步發(fā)展到形成理性的認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成對(duì)科學(xué)方法的喜愛，形成科學(xué)方法意識(shí)，形成應(yīng)用科學(xué)方法的技能和能力[1]。

吳俊明教授等認(rèn)為應(yīng)該結(jié)合我國中學(xué)教育國情實(shí)際，把科學(xué)方法教育分散、融合在整個(gè)課程中，并且在不同的教學(xué)階段，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行討論和小結(jié)，避免科學(xué)方法跟研究對(duì)象分離，使之容易被學(xué)生接受。

初中化學(xué)探究的過程是學(xué)生尋求答案的過程，更是學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)發(fā)生、培養(yǎng)探究能力的過程。在此過程中，科學(xué)方法的作用不容小覷。科學(xué)方法不應(yīng)是教師灌輸給學(xué)生的一個(gè)生硬的名詞，而應(yīng)該是學(xué)生在研究問題時(shí)能夠運(yùn)用的利器。合理地運(yùn)用科學(xué)方法是科學(xué)探究得以順利進(jìn)行并取得成果的保證，學(xué)生只有真正掌握了科學(xué)方法，才能具備獨(dú)立解決問題的能力。如何讓科學(xué)方法成為學(xué)生思考問題時(shí)的習(xí)慣手段，是每一位教師應(yīng)該認(rèn)真思考的問題。教師在教學(xué)過程中要善于抓住時(shí)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法意識(shí)，循序漸進(jìn)、

逐步滲透、讓科學(xué)方法生根發(fā)芽。在教學(xué)實(shí)踐過程中，筆者就如何尋找滲透科學(xué)方法教育的契機(jī)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法教育，作了一些嘗試與思考。

1 新課教學(xué)引入時(shí)的科學(xué)方法滲透

案例1 “分子、原子”第一課時(shí)

教師進(jìn)行品紅擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)時(shí)，拿出兩個(gè)燒杯。

師： 同學(xué)們，這兩個(gè)燒杯里，一杯是涼水，一杯是熱水，我分別向其中加入少量品紅，請(qǐng)大家觀察現(xiàn)象。

生1： 兩個(gè)燒杯里的水慢慢都變紅了。

生2： 熱水的燒杯里，品紅擴(kuò)散得快些。

隨后的教學(xué)中，學(xué)生很容易理解，在受熱的情況下，分子能量增大，運(yùn)動(dòng)速率加快。

在進(jìn)行探究教學(xué)時(shí)如果從中間教起，教的是結(jié)論，學(xué)的是技巧，而從開頭教起，則教的是思維，收獲的是智慧。此時(shí)，我們最好的選擇就應(yīng)該是幫助學(xué)生構(gòu)建一個(gè)符合其認(rèn)知能力的思維框架，借此來將無形轉(zhuǎn)化為有形，利用直觀現(xiàn)象將隱性的科學(xué)方法顯現(xiàn)。學(xué)生接觸化學(xué)不久，盡管在物理中已經(jīng)接觸到對(duì)比實(shí)驗(yàn)這一科學(xué)方法，但仍然不能完全理解，更談不上遷移使用。所以教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將這一方法預(yù)設(shè)其中，讓學(xué)生形成這一前概念，為之后氨氣分子運(yùn)動(dòng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)搭建理解的梯子，學(xué)生就能易于理解幾個(gè)步驟背后所蘊(yùn)含的方法。這一考慮適應(yīng)了學(xué)生的發(fā)展水平，既易于被學(xué)生接受和掌握，又有利于學(xué)生完成認(rèn)知任務(wù)，從而形成科學(xué)的世界觀，形成科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成良好的非智力品質(zhì)[2]，而在這個(gè)過程中，哪怕僅僅是細(xì)小的改動(dòng)，也可以成功滲透科學(xué)方法。

2 探究方案設(shè)計(jì)中的科學(xué)方法滲透

案例2 教師在向少量NaOH溶液中通入少量CO2之后，請(qǐng)學(xué)生觀察現(xiàn)象，并提出問題： NaOH溶液也是堿溶液，是否也能與CO2反應(yīng)？

經(jīng)過討論之后，學(xué)生認(rèn)為之前探究二氧化碳能否與水反應(yīng)利用了幾朵石蕊浸泡而成的干燥的紫色紙花，他們覺得此次這個(gè)實(shí)驗(yàn)也要借助其他的試劑或者儀器。

教師點(diǎn)評(píng)并繼續(xù)提供信息： CO2與NaOH溶液反應(yīng)的原理和CO2與Ca（OH）2溶液反應(yīng)的原理一樣，即CO2+2NaOHNa2CO3+H2O，Na2CO3可溶于水且溶液呈堿性。

甲同學(xué)： 可以借鑒二氧化碳與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，證明變化后的物質(zhì)不同于反應(yīng)物，它是一種新物質(zhì)，利用反應(yīng)前NaOH溶液呈堿性，反應(yīng)后Na2CO3溶液呈中性的特點(diǎn)，用酚酞試液來探究。

乙同學(xué)： 老師剛才提到Na2CO3溶液也呈堿性，用酚酞證明新物質(zhì)不可靠。我們組也是抓住新物質(zhì)的特點(diǎn)，只是我們打算用稀鹽酸來證明新物質(zhì)。

丙同學(xué)： 首先我們同意乙同學(xué)的方案，但是我們還有一種方法，我們是借鑒了書本117頁二氧化碳溶解性實(shí)驗(yàn)的裝置，也就是利用軟質(zhì)塑料瓶形狀的變化，說明二氧化碳是真正的反應(yīng)物，從而說明該反應(yīng)是能進(jìn)行的。

教師點(diǎn)評(píng)： 同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)方案的切入點(diǎn)找得非常好，從反應(yīng)物的減少或消失、新物質(zhì)的產(chǎn)生這兩個(gè)角度來設(shè)計(jì)。而且很好地借鑒了前面所學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，說明同學(xué)們有一定的知識(shí)遷移能力。但設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案必須符合科學(xué)性，要求設(shè)計(jì)的方案必須嚴(yán)密，不能有漏洞；符合操作的可行性，利用我們現(xiàn)有的儀器、藥品在較短時(shí)間內(nèi)完成；符合實(shí)驗(yàn)的可觀察性，現(xiàn)象要明確，這樣得出的結(jié)論才具備可靠性。剛才第三組的方案還有些漏洞，同學(xué)們能發(fā)現(xiàn)并且彌補(bǔ)嗎？

經(jīng)過討論，學(xué)生找出了這一漏洞： NaOH溶液中本身有水，而二氧化碳能溶于水。進(jìn)而又進(jìn)一步完善了這個(gè)方案，設(shè)計(jì)了二氧化碳溶于水、通入NaOH溶液的對(duì)比試驗(yàn)。

可見，方法總是和一定的任務(wù)聯(lián)系著的，為了讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)科學(xué)方法的主體，教師需要精心地設(shè)置活動(dòng)的情景和任務(wù)，組織學(xué)生討論和設(shè)計(jì)完成任務(wù)的方法，交流有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，并適時(shí)從不同層次做好方法的總結(jié)。思維方式是科學(xué)研究活動(dòng)方式和科學(xué)方法的核心成分，在認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的過程中，主體獲得的感性材料只有通過思維加工才可能上升為理性認(rèn)識(shí)，也才能真正地、更好地把握研究對(duì)象。

上述案例中，由于初中學(xué)生靈活運(yùn)用科學(xué)方法的能力尚顯不足，教師便通過與學(xué)生的對(duì)話來尋找他們思維的盲點(diǎn)，然后在關(guān)鍵處給予適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥，激發(fā)出學(xué)生的智慧火花。在傾聽和尊重學(xué)生觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，

教師引導(dǎo)學(xué)生的研究一步步向前推進(jìn)，形成完整的方案。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程，對(duì)學(xué)生而言便是靈活運(yùn)用方法的過程?？茖W(xué)探究會(huì)不斷激起學(xué)生的好奇，讓學(xué)生產(chǎn)生為什么的懸念，是進(jìn)行科學(xué)方法教育的極佳時(shí)機(jī)。使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)知識(shí)與科學(xué)過程和方法的相互作用，就是提倡學(xué)生親自做科學(xué)，也就是親自進(jìn)行科學(xué)探究。做科學(xué)是進(jìn)行科學(xué)方法教育的最有效的手段和途徑，方案設(shè)計(jì)作為探究教學(xué)過程中的重要一環(huán)，其中滲透的科學(xué)方法無疑有著重要的意義。

3 化解意外生成時(shí)的科學(xué)方法滲透

案例3 教師在“碳的單質(zhì)”的一節(jié)的教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)用活性炭吸附紅墨水中顏料的實(shí)驗(yàn)中，過濾出來的紅墨水，顏色較之前并沒有明顯變淡。

教師提出：“實(shí)驗(yàn)吸附時(shí)間比較短，現(xiàn)象不是很明顯。同學(xué)們認(rèn)為應(yīng)該怎么辦？”

大多數(shù)同學(xué)說重新來一遍，同時(shí)做個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即便是吸附時(shí)間短，變化不明顯，也可以通過對(duì)比看出。教師按照學(xué)生的建議用一杯沒有過濾的紅墨水做對(duì)比，實(shí)驗(yàn)取得了比較好的效果。

試驗(yàn)總結(jié)時(shí)，教師問，通過實(shí)驗(yàn)除了證明表現(xiàn)出活性炭有吸附性之外，在實(shí)驗(yàn)方法上同學(xué)們還獲得了什么收獲？還有哪些疑惑？

學(xué)生1： 現(xiàn)象不明顯時(shí)可以兩組同時(shí)進(jìn)行，對(duì)比的時(shí)候看得很明顯。

學(xué)生2： 其實(shí)老師的實(shí)驗(yàn)好像也有一點(diǎn)問題。

教師連忙追問他問題在哪里。

學(xué)生2： 在過濾的時(shí)候，你沒有交代清楚濾紙會(huì)不會(huì)把顏色吸收過濾掉。所以，老師要過濾的話，應(yīng)該是同時(shí)過濾不加活性炭的紅墨水和加活性炭的紅墨水。

教師不禁對(duì)這位同學(xué)豎起了大拇指……

課堂教學(xué)需要教師在認(rèn)真研讀教材，仔細(xì)研究學(xué)生的基礎(chǔ)上進(jìn)行精心預(yù)設(shè)，然而課堂是個(gè)多維度的教學(xué)空間，其中存在著許多不可控的變量，所以課堂實(shí)際的生成往往會(huì)與最初的預(yù)設(shè)產(chǎn)生差異。教師面對(duì)這樣的情況，需要做的不是逃避，而是用科學(xué)的眼光、智慧的方法去最大化地挖掘其內(nèi)在的價(jià)值。

在案例3中，教師原本期待著實(shí)驗(yàn)早點(diǎn)結(jié)束，學(xué)生知道活性炭具有吸附性就好了，但是實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)了意外，教師作為一個(gè)尊重事實(shí)、講究方法的身體力行的人，意識(shí)到這是一個(gè)求之不得的教育時(shí)機(jī)，應(yīng)充分利用這一生成的價(jià)值，所以，在第一次失敗后，教師又嘗試了第二次，而且更在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行了科學(xué)方法的總結(jié)。教師的引導(dǎo)能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到： 科學(xué)方法并非空中樓閣，它扎根于現(xiàn)實(shí)，是探尋真理途中必不可少的至寶。這樣，既兼顧了對(duì)事實(shí)與科學(xué)的尊重，又讓學(xué)生展開了對(duì)方法的簡單回顧，使學(xué)生在無形中感受到了科學(xué)方法的廣泛運(yùn)用，使課堂價(jià)值得到了提升。

4 單元復(fù)習(xí)教學(xué)中的科學(xué)方法滲透

案例4 教師投影了一張拉瓦錫研究空氣成分的實(shí)驗(yàn)裝置圖，請(qǐng)同學(xué)描述一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

生1： 拉瓦錫把汞放在密閉的容器里連續(xù)加熱了12天，然后發(fā)現(xiàn)容器內(nèi)空氣差不多減少了1/5，后來繼續(xù)研究，發(fā)現(xiàn)減少的1/5就是氧氣的體積。

師： 結(jié)合這位同學(xué)的回答，聯(lián)想到我們之前的學(xué)習(xí)，我們知道，任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都有三個(gè)要素： 作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的物質(zhì)體系；適當(dāng)?shù)膬x器裝置和必要的安全措施；合理的實(shí)驗(yàn)步驟和規(guī)范的操作技術(shù)等。這一點(diǎn)在我們以后的學(xué)習(xí)中也要注意并逐漸領(lǐng)會(huì)。

之后投影對(duì)應(yīng)反饋練習(xí)：

某校研究性學(xué)習(xí)小組查閱史料時(shí)發(fā)現(xiàn)： 早在300多年前，英國化學(xué)家波義耳在一個(gè)敞口容器中加熱一種金屬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后質(zhì)量增加了，由此得出反應(yīng)前后質(zhì)量不守恒。之后，俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫在密閉玻璃瓶內(nèi)燃燒金屬，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后質(zhì)量不變，由此得出反應(yīng)前后質(zhì)量守恒。這兩位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)相似，為何結(jié)論不同？該學(xué)習(xí)小組沿著科學(xué)家的足跡進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)你完成以下相關(guān)內(nèi)容：

（1） 交流討論： 兩位科學(xué)家得出不同的結(jié)論究竟與哪些實(shí)驗(yàn)因素有關(guān)呢？

（2） 提出假設(shè)： 若用同種金屬容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩位科學(xué)家得出不同的結(jié)論，主要原因可能是什么？

在隨后的質(zhì)量守恒定律微觀解釋中，教師又結(jié)合了水的組成發(fā)現(xiàn)這一例子；在進(jìn)行方程式計(jì)算時(shí)，教師又結(jié)合拉瓦錫發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律編制了習(xí)題。

化學(xué)發(fā)展史就是一部科學(xué)方法論發(fā)展史，在化學(xué)教學(xué)中結(jié)合教學(xué)內(nèi)容介紹化學(xué)科學(xué)發(fā)展的史料，將化學(xué)概念、定律的歷史發(fā)展過程展現(xiàn)給學(xué)生，不僅可以使學(xué)生領(lǐng)略到科學(xué)家的人格魅力，還可以使學(xué)生了解歷史事實(shí)之中所隱含的假說、驗(yàn)證、分析、推理等思維方法和科研方法，作為學(xué)生學(xué)習(xí)的范例，潛移默化地培養(yǎng)科學(xué)的思維模式，啟發(fā)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法。通過史料切入，讓學(xué)生親自參與了解科學(xué)知識(shí)產(chǎn)生及其科學(xué)研究過程，不但使學(xué)生深入了知識(shí)的學(xué)習(xí)，更深化了科學(xué)研究的思維過程，不但讓學(xué)生理解了其中隱含的各種思維方法，更受到科學(xué)方法和嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的熏陶，從而認(rèn)識(shí)到科學(xué)方法在化學(xué)發(fā)明、發(fā)現(xiàn)中的重要作用，以及應(yīng)該怎樣應(yīng)用科學(xué)方法去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。這正是科學(xué)教育重視培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來生活的能力和素質(zhì)的體現(xiàn)。

科學(xué)方法的學(xué)習(xí)不是一次兩次涉及就能完成的，為了使學(xué)生達(dá)到某種科學(xué)方法的習(xí)得要求，需要精心的設(shè)計(jì)，力求具有典型性，以及適當(dāng)?shù)姆磸?fù)、變式和梯度。在化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合具體的化學(xué)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，分析所要落實(shí)的科學(xué)方法的性質(zhì)、教學(xué)的階段、內(nèi)容載體，確定好科學(xué)方法教育的目標(biāo)層次，以便在課堂教學(xué)中具體實(shí)施。初中化學(xué)教材在進(jìn)行到“質(zhì)量守恒定律”之前編寫了若干化學(xué)史料，在教學(xué)中，我們也會(huì)剖析其中蘊(yùn)含的科學(xué)方法，但不成體系。上述案例中，教師利用單元復(fù)習(xí)教學(xué)的機(jī)會(huì)，把空氣中氧氣含量的測(cè)定、水的組成、質(zhì)量守恒定律等幾個(gè)重要的化學(xué)事件串聯(lián)起來，在為學(xué)生講述歷史事件的過程中，又一次深入理解其中的科學(xué)方法。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)中，不但讓學(xué)生回憶化學(xué)事件，而且還將其他類似蘊(yùn)含科學(xué)原理、科學(xué)方法的化學(xué)事件作為反饋練習(xí)，更加拓展了學(xué)生的視野，豐富了科學(xué)方法的教育，體會(huì)到教授化學(xué)科學(xué)知識(shí)時(shí)，要讓學(xué)生充分體驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)要經(jīng)歷感性到理性的科學(xué)認(rèn)識(shí)過程。

培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)方法意識(shí)的過程是一個(gè)日積月累的過程，需要師生共同不懈的努力。在此期間，教師必須具備創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)時(shí)機(jī)的能力、把握時(shí)機(jī)的敏銳和利用好時(shí)機(jī)的智慧，在探究過程中為學(xué)生營造學(xué)習(xí)科學(xué)方法的氛圍，機(jī)智應(yīng)對(duì)課堂的動(dòng)態(tài)生成，讓學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境下，自覺自愿地運(yùn)用巧妙的方法克服一個(gè)又一個(gè)難題，借助成功體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。當(dāng)學(xué)生沉浸在學(xué)以致用、學(xué)有所用的快樂中時(shí)，主動(dòng)運(yùn)用科學(xué)方法解決問題的意識(shí)和理念也將慢慢在他們的心中生根發(fā)芽、茁壯成長。

參考文獻(xiàn)：

[1]王后雄. 中學(xué)化學(xué)科學(xué)方法教育的內(nèi)容和教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 教育理論與實(shí)踐， 2005， （2）： 61～63.

[2]吳俊明. 中學(xué)化學(xué)中的科學(xué)方法教育與課程教材改革[J]. 化學(xué)教育， 2002， （7）： 6.