演繹法在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
——以漢弗萊·戴維的研究發(fā)現(xiàn)為例

(哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱 150025)

演繹法是從理論知識過渡到實(shí)踐操作的過程，學(xué)生在對所學(xué)化學(xué)知識進(jìn)行深入研究分析后，在化學(xué)實(shí)踐活動中對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，這樣的教學(xué)方法能夠強(qiáng)化學(xué)生的記憶并在實(shí)驗(yàn)過程中獲取更多的新知識，不斷豐富自己的知識層面[1]。同時(shí)也符合奧蘇貝爾接受學(xué)習(xí)理論中提到的有意義學(xué)習(xí)。有意義學(xué)習(xí)發(fā)生的心理機(jī)制是意義的同化，即新知識代表的觀念與原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的適當(dāng)觀念相互聯(lián)系、相互作用，以理解新知識的意義。已有的知識則起到了一種固定的作用[2]。因此，教師在教授演繹法時(shí)必須考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和已有的知識水平，才能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

一、運(yùn)用戴維演繹法的史實(shí)進(jìn)行化學(xué)探究的步驟

化學(xué)史是記錄化學(xué)研究發(fā)展的歷史。在素質(zhì)教育的背景下，將化學(xué)史適當(dāng)引入化學(xué)教學(xué)中，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，進(jìn)而深刻理解和掌握化學(xué)知識。

本論文通過分析戴維關(guān)于發(fā)現(xiàn)“接觸理論”不足的研究，總結(jié)出演繹法在化學(xué)史中的作用，進(jìn)而應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中。

以漢弗萊·戴維運(yùn)用演繹法取得成就為例，分析演繹法對化學(xué)發(fā)展的影響及化學(xué)探究的過程。演繹法在化學(xué)教學(xué)中分為六個(gè)步驟：第一步，創(chuàng)設(shè)情境；第二步，劃分小組；第三步，教師提出問題；第四步，小組討論；第五步，學(xué)生運(yùn)用演繹法進(jìn)行學(xué)習(xí)；第六步，反饋。

二、化學(xué)教學(xué)中運(yùn)用戴維演繹法的案例分析

第一步,創(chuàng)設(shè)情境。教師整理戴維的主要成就，以歷史資料的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生先閱讀學(xué)習(xí)戴維發(fā)現(xiàn)一氧化二氮可以用于麻醉和戴維發(fā)現(xiàn)鋅銀疊層產(chǎn)生電流的真正原因的資料，并詳細(xì)講述發(fā)現(xiàn)的過程。此過程運(yùn)用了演繹法。

第二步，劃分小組。每個(gè)小組研究一個(gè)成就，并查找相關(guān)資料。可以一個(gè)小組研究戴維發(fā)現(xiàn)一氧化二氮可以用于麻醉，另一個(gè)小組研究戴維發(fā)現(xiàn)鋅銀原電池產(chǎn)生電流的真正原因。

第三步，教師提出問題。學(xué)生根據(jù)教師給出的資料和自己查閱的資料總結(jié)出演繹法的應(yīng)用。

第四步，小組討論?？偨Y(jié)出運(yùn)用演繹法的一般模式。教師引導(dǎo)分析戴維是怎樣運(yùn)用演繹法的，即戴維在一定的理論基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，了解演繹法最新論點(diǎn)，然后內(nèi)化，并在實(shí)踐中總結(jié)不同的觀點(diǎn)得出新的結(jié)論。

第五步，學(xué)生運(yùn)用演繹法進(jìn)行學(xué)習(xí)。教師在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上講解具體內(nèi)容。

第六步，反饋。學(xué)生通過回答預(yù)先設(shè)計(jì)的問題，反饋所學(xué)內(nèi)容。

本文選用人教版高中化學(xué)必修一第四章第四節(jié)中的最后一個(gè)課時(shí)“硝酸的氧化性”進(jìn)行案例分析，讓學(xué)生運(yùn)用演繹法自主探究。在教學(xué)中直接呈現(xiàn)硝酸與銅的反應(yīng)方程式。由于這兩個(gè)反應(yīng)類型屬于氧化還原反應(yīng)，學(xué)生可以運(yùn)用氧化還原的規(guī)律，推出硝酸的氧化性。這類學(xué)習(xí)屬于下位的學(xué)習(xí)，又譯成類屬的學(xué)習(xí)，即新習(xí)得的知識歸于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)部分已有的較廣的概念。根據(jù)奧蘇伯爾在探究過程中“逐漸分化原則”，下位的學(xué)習(xí)比上位的學(xué)習(xí)更簡單些。

在探究過程中可以直接根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出兩個(gè)方程式：銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和二氧化氮和水；銅和稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和一氧化氮。根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律，進(jìn)一步分析化學(xué)方程式，由于元素的化合價(jià)發(fā)生升降變化，能夠推斷出這兩個(gè)反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。進(jìn)一步得出規(guī)律：升失氧，元素的化合價(jià)升高失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；降得還，化合價(jià)降低獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。

分析銅與濃硝酸的變化：銅由零價(jià)變成正二價(jià)，化合價(jià)升高，失去電子，是氧化反應(yīng)，因此銅是還原劑。濃硝酸鹽中氮元素由正五價(jià)變成正四價(jià)，化合價(jià)降低，得到電子，因此濃硝酸是氧化劑，從而得出濃硝酸具有氧化性。

此過程運(yùn)用了演繹法，從氧化還原的角度分析推出硝酸的氧化性，同時(shí)也深化了對氧化還原的理解。學(xué)生通過學(xué)習(xí)戴維怎樣運(yùn)用演繹法得出結(jié)論，學(xué)習(xí)演繹法有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的能力，為學(xué)習(xí)戴維發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生電流的真正原因和探究銅鋅原電池的實(shí)質(zhì)打下基礎(chǔ)。首先，在中學(xué)化學(xué)選修四，學(xué)習(xí)原電池時(shí)，重點(diǎn)就是讓學(xué)生知道原電池的基本原理，學(xué)生頭腦中已有了金屬知識的基礎(chǔ)，再學(xué)習(xí)電化學(xué)，能夠?yàn)樵姵氐倪M(jìn)一步學(xué)習(xí)和以后電解原理的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。其次，原電池理論是電化學(xué)的基礎(chǔ)，但是，學(xué)生理解時(shí)仍存在一定的困難，無法理解為什么會產(chǎn)生電流，在學(xué)習(xí)這段時(shí)我們可以引入化學(xué)史，戴維發(fā)現(xiàn)鋅銀疊層產(chǎn)生電流的真正原因，可以有效地幫助學(xué)生理解原電池產(chǎn)生電流的真正原因，而且在中學(xué)課堂講解原電池時(shí)采用的最為基礎(chǔ)的例子就是銅鋅原電池，引入戴維的發(fā)現(xiàn)會使學(xué)生更加感興趣，激發(fā)學(xué)生繼續(xù)研究的熱情，此部分也就不會那么枯燥無味，邊看化學(xué)史故事邊理解理論形成的過程，使學(xué)生在腦海中慢慢建立理論——鋅銅產(chǎn)生電流的主要原因是鋅和銅的氧化還原作用。以這樣的史實(shí)引入使學(xué)生很容易接受，而不是排斥，而且能夠加深記憶，便于后續(xù)學(xué)習(xí)。

在引入戴維研究發(fā)現(xiàn)的過程時(shí)，教師可以通過故事層層遞進(jìn)。首先，要講述戴維在其他科學(xué)家得出接觸理論結(jié)論的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)取、專研，反復(fù)運(yùn)用這個(gè)理論進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)接觸理論的不足，他提出接觸不只是電流產(chǎn)生的原因，電流產(chǎn)生的主要原因是電堆中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)用演繹法得出此結(jié)論。然后，講述在發(fā)現(xiàn)這個(gè)理論的基礎(chǔ)上演繹出新的接觸理論。運(yùn)用這個(gè)理論，繼續(xù)研究鋅和銅兩個(gè)金屬片之間產(chǎn)生電流的真正原因，探究實(shí)驗(yàn)過程中兩個(gè)金屬片之間不存在氧氣，也就是不是氧氣的原因。反復(fù)探究后得出結(jié)論，鋅和銅產(chǎn)生電流的主要原因是鋅和銅的氧化還原作用。原電池是電化學(xué)的基礎(chǔ)，以戴維的史實(shí)引入教學(xué)中，讓歷史故事吸引學(xué)生，使他們學(xué)習(xí)戴維運(yùn)用的研究方法，運(yùn)用演繹法推出結(jié)論。

整個(gè)故事以自主探究資料的形式提供給學(xué)生，教師適當(dāng)提出問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)演繹法，并運(yùn)用于化學(xué)探究中。這個(gè)方法對已經(jīng)學(xué)習(xí)完必修知識的學(xué)生很重要。因?yàn)楹芏嗷A(chǔ)理論已經(jīng)掌握了，例如氧化還原理論，這個(gè)理論貫穿于高中化學(xué)學(xué)習(xí)的全過程，需要學(xué)生熟練運(yùn)用于化學(xué)知識的理解中，通過演繹法使知識完整地內(nèi)化。再如，明白了原電池的原理后，學(xué)生可以演繹出日常生活中的電池及金屬腐蝕的原因。同時(shí)，還能夠?yàn)橐院蟮碾娊庵R、電鍍知識的學(xué)習(xí)奠定一定的理論基礎(chǔ)。

三、總結(jié)

本文通過分析戴維一生中重要的研究結(jié)果，及運(yùn)用演繹法進(jìn)行科學(xué)研究的整個(gè)過程，即從發(fā)展了拉瓦錫的燃燒理論，到發(fā)現(xiàn)“接觸理論”不足，再到電解過程中物質(zhì)的傳輸作用。戴維具有積極進(jìn)取的精神，不斷學(xué)習(xí)前人經(jīng)驗(yàn)，并且勇于在實(shí)踐中探究其真理，在實(shí)驗(yàn)中敢于嘗試，無所畏懼，勇于為實(shí)驗(yàn)獻(xiàn)身。戴維在實(shí)驗(yàn)的過程中運(yùn)用了演繹法，從氧化還原的理論推出硝酸的氧化性，同時(shí)也深化了對氧化還原的理解。演繹法的引入體現(xiàn)了引課的最大價(jià)值。原電池是電化學(xué)的基礎(chǔ)，在教學(xué)中引入戴維的研究史實(shí)，不僅能夠引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)可以使學(xué)生掌握戴維的研究方法，運(yùn)用演繹法自主推出結(jié)論。從戴維演繹法的研究過程可以看出，其研究是在前人的理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的，但又不拘泥于現(xiàn)成的結(jié)論，這一點(diǎn)十分寶貴，這也啟示著我們在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中要在已有理論基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新，不斷探索化學(xué)領(lǐng)域的未解之謎。由于運(yùn)用演繹法是一個(gè)隱性的過程，在實(shí)際探究的過程中有時(shí)很難表達(dá)與運(yùn)用，這就需要我們有正確的態(tài)度，積極主動地對演繹法進(jìn)行探究。

在新一輪課程改革的背景下，要加強(qiáng)對學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，而在日常教學(xué)中不斷滲透化學(xué)史實(shí)介紹化學(xué)家勇于探索的精神，可以陶冶學(xué)生的情操，使他們自覺地學(xué)習(xí)戴維追求真理、積極進(jìn)取的精神，并且不斷學(xué)習(xí)前人的經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)習(xí)中勇于實(shí)踐，敢于嘗試，逐漸形成科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。

本文研究的是將演繹法運(yùn)用于教學(xué)中的嘗試，通過史實(shí)資料有意設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)背景，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后設(shè)計(jì)問題，指導(dǎo)學(xué)生合作探究戴維運(yùn)用演繹法的過程，進(jìn)而使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，教師再作分析指導(dǎo)。演繹法本身就是一種數(shù)學(xué)推理論證方法，在學(xué)生腦海中是有一定建構(gòu)的，只是沒有規(guī)范化地運(yùn)用到化學(xué)教學(xué)中。所以，這是本文的創(chuàng)新之處。將演繹法初步以化學(xué)研究的角度介紹給學(xué)生，可以開拓學(xué)生的思維，有利于培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力——推理論證能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。