化學探究教學策略之“假說—驗證”

摘 要: 本文論述了化學“假說—驗證”探究教學策略的含義、教學意義、教學應用和教學實施方式，并就有組織、有計劃、長期性實施這種教學策略進行了意義解讀和例證，最后例舉了一個教學實錄。

關鍵詞: 化學教學 “假說—驗證”探究教學策略 教學實錄

1.“假說—驗證”策略的概述

“假說—驗證”探究教學策略是指應用假說方法進行組織教學和實施探究的一種教學策略，其目的是以“假說—驗證”的教學方式來引導“假說—驗證”的學習方式。

1.1假說方法及其教學意義

假說是指人們以一定的經驗材料和已知的事實為依據，或以已有的科學理論和技術為指導，對未知的事實或現象的原因及其規律所作的一種有一定推測性或假定性的說明方式。它是經驗材料和科學理論之間的一座橋梁，科學的發展離不開假說，學習科學知識也經常需要假說。假說方法的教育意義主要體現在以下幾個方面:①幫助學生正確理解科學研究，并進行了科學方法教育;②幫助學生養成一種科學有效的思維方式，并提高了解決問題的能力;③幫助學生構建性習得化學知識?；瘜W教學中經常用到的猜想、假設、設想等雖然和假說在含義上或程度上不盡相同，但所遵循的思維方式是基本相同的，故教師可以從設想、假設、猜想等形式開始培養學生的這種思維方式，使學生慢慢地掌握假說方法。

1.2“假說—驗證”在化學教學中的作用和應用

1.2.1解釋現象或規律

在化學概念形成、基本理論學習、性質規律探究和其它實踐活動的過程中，學生經常會碰到與自己已有的認知相矛盾的現象或事實，此時，往往可以借助假說方法來作出預測，然后實施驗證。如:學生在驗證氯水酸性的過程中發現了試紙褪色的現象，學生用已有的知識是無法解釋這個現象的，此時教師就可以引導學生作出假設:是Cl、HO、HCl、HClO中的哪一種使試紙漂白褪色了呢?然后進行逐個驗證排除，最后只有HClO有可能性。為了進一步確證是HClO引起的，就必須再設計新的實驗進行驗證。類似的情況在化學教學中是很多的。

1.2.2提出新的實驗和觀測方向

當原有的方法或手段被證偽時或者原有的方法和手段不能完全解決問題時，學生就必須作出新的選擇和預測，此時，新的假說就能發揮作用了。

1.2.3預見物質的結構和性質

在物質性質探究學習的過程中，學生往往要進行適當的預測，包括結構和性質兩方面。如:在學習NH的性質時，我們不妨可以從噴泉實驗開始，引申出兩個問題:問題一:為什么NH易溶于水?問題二:為什么NH的水溶液顯堿性?第一個問題與NH的分子極性有關，可以假設NH分子是立體結構的而不是平面結構的，這是假說一。其次，NH分子的極性不會超過HCl的分子極性，但為什么NH的溶解度比HCl大呢?這說明還可能有其它的原因，由此提出假說二:NH與水之間有新的分子間作用力或者NH與水發生了反應。至于為什么其溶液顯堿性，則可以從影響水的電離平衡角度去假設。

1.3“假說—驗證”的教學基本環節和實施方式

1.3.1.1教學基本環節

提出假說。有五種常用的提出假說的方法:類比提出假說、歸納提出假說、演繹提出假說、經驗公式法提出假說、直覺思維法提出假說。學生應根據不同的問題特點和已經掌握的事實材料情況，從自己的思維方式出發，提出假說。我們在教學時，應該依據提出假說的不同方法來組織教學。

1.3.1.2驗證假說。驗證假說的方法可分為直接驗證法和間接驗證法，也可分為實驗驗證法(M)和理論驗證法(N)。下面是我在研究中總結出來的幾種驗證假說的方法，教師可參照這些方法來組織教學。

直接驗證法:假說M或N

間接驗證法:方法一:假說A等價于推論B，則利用M或N證明了B即驗證了A。方法二:假說A有一個必要條件B，利用M或N，如果B被證偽，則A錯誤。方法三:假說A有一個充分條件B，利用M或N，如果B被證實，則A正確，如果B被證偽，則A錯誤。方法四:利用M或N，反證法。

1.3.2教學實施方式

由五種提出假說的方法和五種驗證假說的方法，進行組合，就可以有二十五種“假說—驗證”的教學實施方式，這就為化學教學中“假說—驗證”的實施提供了廣闊的選擇空間，能更靈活地適應豐富多樣的化學教學實際。

2.“假說—驗證”探究教學策略的教學安排

科學方法教育是化學新課程的重要目標之一，教師采用“假說—驗證”教學策略的最終目的是使學生學會“假說—驗證”的學習方式，思考和解決問題的方式，最終提高學習能力和解決問題的能力。一次或者隨機地應用“假說—驗證”的教學策略是很難達到這樣的目的的，因此，教師有必要對“假說—驗證”教學策略作出有計劃、合理性的教學安排，對學生進行長期的、循序漸進的“假說—驗證”方法的教育，形成一種相對穩定的教學方式。下面是我針對新課程高中化學必修①和②(蘇教版)作出的關于“假說—驗證”教學策略的教學安排。

注:A層次:體驗化學中的科學方法及其價值，并能初步結合科學方法來學習化學知識。

B層次:初步了解某些典型的化學中的科學方法，知道其特點、應用范圍和基本操作程序，能初步養成應用該科學方法的學習方式。

3.“假說—驗證”探究教學策略的教學實錄

課題:苯酚。

教學目標:①理解苯酚的結構、性質及其關系;②學會運用“演繹—歸納”的“假說—驗證”方法來學習苯酚的化學性質;③初步養成“假說—驗證”的學習方式。

教學策略:“演繹—歸納”的“假說—驗證”探究策略。

教學過程:

[問題提出]在觀察總結了苯酚的物理性質后，提問:苯酚有哪些化學性質?怎么去探究苯酚的化學性質?

[問題分析與假設提出]可以從有機物的結構去分析和推測有機物的化學性質，思路如下:

苯環—苯的化學性質—取代和加成—假設—實驗驗證—結論

羥基—乙醇和乙酸的化學性質—假設—實驗驗證—結論

假設1:苯酚不與溴水反應。

假設2:苯酚不與酸性KMnO溶液反應。

假設3:苯酚可以和鈉反應。

假設4:苯酚不能和NaOH反應。

[實驗驗證與討論]實驗結果初步表明:

苯酚的羥基具有酸性，但其酸性的強弱程度需要進一步探究。

苯酚能和濃溴水反應，是加成還是取代，有待進一步討論。

苯酚溶液能使酸性KMnO溶液褪色，但是羥基和苯環都不能單獨解釋，其原因有待討論。

[再探究]①驗證其酸性是否比HCO強(往NaCO溶液中加入苯酚溶液，或者往苯酚鈉溶液中通入CO)，如果強，還可以進一步用NaSO驗證。②可以通過檢測苯酚溶液和濃溴水(少量)反應體系反應前后的pH變化來判斷是發生了加成還是取代反應，如果pH值有明顯降低，則發生取代反應，否則，發生加成反應。③苯酚容易被空氣中的氧氣氧化，也容易被酸性KMnO溶液氧化，這說明苯酚具備一定的還原性，通過閱讀討論，知道原因是:苯環和羥基的相互影響使得羥基容易被氧化成羰基(部分類似于乙醇被氧化為乙醛)。

[歸納綜合]通過以上問題的解決，我們已經對苯酚的化學性質有了一定的認識，但還是局部和零碎的，為了能上升到對苯酚化學性質的整體認識，請同學們進一步閱讀、討論，并進行歸納和綜合。

[結論]①取代反應:苯酚能發生取代反應(在苯環上)，但與苯的取代反應有所區別，比苯容易進行取代，這是羥基影響了苯環(活化了苯環)，表現在試劑不同(濃溴水和液溴)，反應條件不同，取代上去的溴原子個數也不同。②加成反應:和苯類似，也能和H在一定條件下發生加成反應。還原性:由于受苯環的影響，羥基變得容易被氧化了，其羥基的還原性比乙醇和乙酸中羥基的還原性要強得多。弱酸性:由于苯環的影響，其羥基上的氫原子更容易電離了，表現出弱酸性，比HCO酸性弱。苯酚的化學性質取決于其中的苯環、羥基及其相互作用。