以蘇教版為例談高中化學教學的方法

新課程旨在進一步提高學生的科學素養，進一步培養學生的科學探究能力。而能力既依賴于知識，更依賴于方法。蘇教版高中化學新教材在幫助學生建構學科知識體系的同時，也力圖建構符合學生發展需求的科學方法體系。

科學方法是人們認識客觀世界而采取的各種手段和途徑。新教材以“化學是一門中心的、實用的、創造性的科學”為核心科學思想，將科學素養與人文素養有機整合，將知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三者和諧統一。新教材中強調的科學方法主要是指對所有學生發展都具有非常重要價值的科學研究的一般方法，主要包括獲取經驗性材料（或科學事實）的方法和理性思維的方法兩大方面。

一、獲取經驗性材料的方法

1.觀察法

觀察法是指人們在自然發生的條件下，通過感官或借助于儀器，有目的、有計劃地考察研究對象，從而獲得經驗性材料的方法。觀察法是科學研究的一種基本方法，是有目的、有計劃的認知活動。因此，觀察時要有明確的目的和計劃，要多思考、多提問，要多交流、多討論，要及時記錄、有時還需要測量，要全面細致和實事求是。新教材中的觀察法主要包括觀察實驗、觀察模型、觀察圖表等方面。如化學反應速率概念的學習，必修教材中要求學生觀察并比較等物質的量濃度的Na2CO3溶液和NaHCO3溶液與等濃度的鹽酸反應的情況；選修教材中要求學生觀察H2O2溶液在室溫下分解時c（H2O2）與時間（t）的變化及N2O5在四氯化碳溶液中發生分解反應時N2O5、NO2、O2三者濃度與時間的變化，通過比較、分析、計算、歸納出化學反應速率的概念和表示方法。又如同分異構體概念的學習，必修教材中要求學生觀察戊烷的三種結構模型和分子組成為C2H6O的兩種有機物（乙醇和二甲醚）的球棍模型及結構式；選修教材中要求學生觀察三組有機分子結構：①分子式為C4H10的烷烴②分子式為C4H8的烯烴③乳酸，在學習了解戊烷的三種同分異構體的基礎上，對同分異構現象（碳鏈異構、順反異構、對映異構）有更新的認識，對同分異構體概念有更深的理解。觀察法從現象到本質、從具體到抽象、從特殊到一般的學習，有利于學生經驗的不斷豐富和認知的不斷發展。

2.實驗法

實驗法是指人們從自然現象中提取所期望的東西，是在觀察的基礎上探索規律的主要方法，實驗是學生學習化學知識、解決生產和生活中的實際問題的重要途徑。新教材改變了傳統的教師演示實驗和學生實驗要求明確的特點，以實驗建議、信息提示、思路啟迪、技術支持等方式增強了實驗的選擇性、自主性、開放性和創造性，增加了學生自主、合作、探究的機會，使學生在實驗中既有獨立思考、又有集體協作，既有個人發現、又有共同分享。在實驗的設計和內容的呈現方式上巧妙地滲透了科學實驗的對比思想和控制變量的思想，如溶液、膠體在光照下的現象對比，溴水在加入四氯化碳前后溶液中的現象對比等生動的實驗事實不僅激發了學生學習化學的興趣，也提升了學生的實驗素養。又如反應熱的測量，新教材中假設溶液的比熱與水的比熱相等，溶液的密度與水的密度相等，忽略量熱計的比熱，根據溶液溫度升高的數值來計算反應熱的大小，強調了控制變量的思想，啟發學生在科學研究中、探索僅靠觀察所看不到的未知的過程中，必須對研究對象進行人為控制或施加某種影響。實驗中控制變量的思想在選修教材《實驗化學》中有更充分和真實的體現，強調化學反應總是在一定條件下進行，突出人在科學研究中主觀能動性的獨立性和有限性，使學生充分認識化學學科的特點和運用實驗法的基本要求。

3.調查法

調查法是科學研究常用的方法，調查時需要明確調查的目的和調查對象，制定合理的調查方案，采取合理的調查方式，記錄、整理和分析調查結果。新教材指導學生初步了解和學會基本的調查方法，如原子晶體在工農業生產和科學研究中的重要應用，各種維生素的生理、營養功能和溶解性，紡織品的品種、性能和價格，減少大氣中二氧化碳的含量的建議和利用二氧化碳為人類服務的方案，居室空氣中污染物的來源及危害，家用燃料的燃燒效率以及水的飲用等化學知識的學習，要求學生查閱資料、訪問、咨詢、試驗來獲取感性認識，并能進一步上升為理性認識，使學生的體驗有效轉化為經驗。

4.模擬法

在科學研究中，有時不能對研究對象直接進行控制，需要設計和構想研究對象的替代物，通過研究替代物來獲取經驗性材料，這種方法稱為模擬法。如氯化鈉在水中的電離過程、氯化鈉中離子鍵的形成、熔融氯化鈉通電前后離子的運動、氧化鎂的形成過程及分子碰撞等微觀過程，新教材引領并要求教師能用動畫模擬的方法來展開教學；對映異構、晶體結構等一些抽象的知識內容，可采用比較手的鏡像、乒乓球的堆積來展開教學。模擬法可幫助學生從宏觀的角度來認識微觀世界，從具體形象的角度來理解所學的知識。

二、理性思維的方法

1.分析和綜合

分析是將研究對象的整體分解為若干部分、要素、階段和層次，并分別加以研究的方法。分析可分為定性分析、定量分析、因素分析、可逆分析、結構分析和元過程分析等諸多方面。如學習氯氣的性質，可從物理性質和化學性質兩方面來分析，物理性質又可從顏色、狀態、氣味、密度、溶解性和熔沸點等方面來分析，化學性質又可從氯氣與金屬、非金屬、水、堿、鹽溶液等角度來定性分析。又如學習分散系時，可從溶液、膠體、懸濁液和乳濁液等分散質微粒直徑的大小來定量分析。再如學習有機物的推斷和合成時，可從有機物的結構角度來分析，定性和定量相結合來分析。從近代科學到現代科學，一個基本特點就是把事物分成一段段、一層層地去研究。如果分析得當，可窺一斑而見全豹，如果分析不當，容易導致只見樹木不見森林。綜合是指把研究對象的各個部分或各個方面聯系起來考察，從整體上去認識和把握研究對象的方法。如學習影響化學反應速率和化學平衡的因素時，可從濃度、溫度、壓強、催化劑等幾個方面聯系起來分析研究化學反應的快慢和反應進行的程度。根據事物發展、變化的特點可以靈活地運用分析和綜合的方法，明確分析是綜合的基礎，綜合是分析的發展，二者是相互依存、相互滲透、甚至是相互轉化的。

2.歸納與演繹

歸納是從特殊事實中概括出一般原理或規律，而演繹是根據一類事物都有的一般屬性、關系、本質來推斷這類事物的個別事物所具有的屬性、關系和本質，歸納和演繹是一對思維方向相反的推理形式和思維方法。化學是一門以實驗為基礎的學科，大量的化學知識的學習是在觀察、實驗的基礎上運用歸納而完成的，而知識的運用和新知識的學習可以通過演繹來實現，從特殊到一般、從一般到特殊是學習化學的重要思想方法。如門捷列夫發現元素周期律是運用歸納法的典型事例，新教材中引導學生學習元素周期律也是采用了歸納的方法，而學習蓋斯定律及應用則是采用了演繹的方法。化學平衡常數的建立采用了歸納法，而以后的電離平衡常數的學習則采用了演繹的方法。新教材的設計可謂煞費心思，一方面尊重科學事實和科學發展的歷史，另一方面遵循學生的認知發展規律和符合學生身心發展的特點。

歸納與演繹各有優勢，也各有有限性，二者是互為補充、相輔相成的。從近代科學到現代科學，以觀察（實驗）——歸納為主的方法逐漸讓位于以假說——演繹為主的方法。現代科學從總體上來說，已經不是處在經驗材料的收集階段，而是處于高度的理論概括和演繹的階段。人們能夠憑借數學、計算機等工具來提出假說，然后演繹出理論體系或具體推論，再通過觀察和實驗來檢驗。因此，在應用假說——演繹法時，仍需要以經驗歸納法做補充，以一定的實驗事實為依據。

3.比較與類比

比較是找出研究對象的同一性和差異性，是一種學生應知應會的基礎思維方法。新教材中廣泛采用了比較的方法，如四種無機化學基本反應類型比較、兩種鹽（NH4Cl、CH3COONa）水解過程比較、碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質比較、防止鋼鐵的腐蝕方法比較、化學鍵類型的比較、晶體中原子的堆積方式比較、1mol氣體的體積與一只籃球的體積比較、晶胞與晶體的關系與磚塊與墻的關系比較、合成有機玻璃的兩種路線比較、工業生產異丙苯的兩種工藝流程比較等多種比較，運用表格、圖型、實物、模型等多種比較方式，來幫助引導學生在求同、求異的過程中，建立新舊知識的內在聯系，加深對所學知識的本質理解。又如大理石與鹽酸的反應，比較你與其他同學的實驗結果，如有差異，分析產生差異的可能原因。亞硝酸鈉的鑒別，在你和同學設計的各種實驗方案中，哪一種最簡便、實驗效果最好？如上問題的設計，引導學生進行自主、合作學習，有利于學生經驗的交流、情感的溝通、思維的碰撞及能力的提升。

類比是一種以比較為基礎的邏輯推理方法，是根據兩個研究對象的相同或相似方面來推斷它們在其他方面一致性的一種思維方法，是從特殊到特殊、一般到一般的一種非必然性推理。類比推理的學習活動就是將要學習的信息與已經掌握的信息進行聯系，表現在三個方面：①類比使學習者自動地搜索類似的已有信息；②類比激發學習者搜索自己認知結構中的類似信息；③學習者使用類比可以生成類似的信息。如在物質的量濃度知識的教學過程中，可啟發學生積極主動地把質量百分比濃度與物質的量濃度聯系起來，將相似的數量關系進行類比，從而加快、加深學生對新學知識的理解。又如學習了從海水中提取鎂后，可啟發學生從金屬活動性及金屬冶煉方法的角度來學習從鋁土礦中提取鋁、從自然界中獲取鐵和銅等知識內容。再如學習了工業上制備硫酸后，可啟發學生從制備原理與方法的角度來學習工業上制備硝酸，新教材中先后呈現的兩個流程圖給了我們以較好的啟示。總之，類比是提出化學假說的重要手段，是探索未知事物的重要途徑，是解決具體化學問題的有力武器。

4.聯想與想象

聯想是兩個或兩個以上表象的聯絡過程，想象是許多表象的融合形成新表現的過程。聯想和想象是形象思維的重要部分，是創造性思維的重要特征。原子結構模型的演變、科學家怎樣研究有機物等內容向學生介紹了科學家科學探究的過程和方法，不僅豐富了知識，開闊了眼界，更給予了學生聯想與想象的機會。在知識的學習過程中有何啟迪、受何啟發等一些開放性問題的設計，使學生的聯想與想象能力的培養成為了現實。

5.假說方法

假說是以一定的科學事實和科學原理為依據的關于未知事物及其規律所作出的一種假定性說明。假說是科學理論發展的必有階段，是科學研究的重要方法。假說的結論不一定正確，需要在進一步的研究中加以證實或證偽。如在學習影響酶催化活性的主要因素時，從實驗結果提出假說，而假說有待進一步的驗證，從而得出結論。從發現問題到提出假說，從驗證假說到得出結論，假說中常采用歸納與類比的方法。學生了解了假說方法，且在探究性學習中多次體會假說的意義。

6.數學方法

馬克思認為，一種科學只有在成功地運用了數學之后，才算達到了完善的地步。在化學教與學的過程中只有正確把握數學方法與化學問題的內在關聯，將化學問題抽象為數學問題，利用數形結合、對稱分析、等價轉化、分類討論、函數與方程、排列組合、不等式、極限等數學思想方法來解決實際的化學問題，才能使化學學科發展到新的層次和高度。如化學平衡常數（K）和電離平衡常數（Ka）的建立與應用，中和滴定中根據實驗數據繪制滴定曲線、研究滴定過程中的pH值的變化，同分異構體的分析與判斷，圖表數據的分析與處理等實際化學問題的解決無不在考查學生運用數學方法的能力。

7.模型方法

無論是在科學研究還是學習科學的過程中，模型方法都起著十分重要的作用。模型方法是以研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是以簡化和直觀的形式來顯示復雜事物或過程的手段。模型可分為物理模型、概念模型和數學模型三種。物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象特征的模型，如球棍模型、比例模型、結構模型、實物圖片、照片、示意圖、流程圖等。概念模型是指以文字表達來抽象概括出事物本質特征的模型，如元素周期律的概念模型（元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性的變化）。數學模型是指用來描述一個系統或它的性質的數學形式，如函數圖象中化學量之間的關系。

8.系統分析法

系統分析法是指在明確系統的邊界后，在分析系統組成要素、層次結構的基礎上，分析系統各組分間相互影響的定量關系，建立系統的數學模型，并利用計算機對系統結構進行優化，使系統具有功能整合作用的問題分析法，是一種現代的科學方法。限于高中學生的發展水平和需要，新教材并不要求學生掌握完整的系統分析法，而是重在領悟方法的思想，初步學會從系統的整體出發，如模塊學習、專題和單元學習等，分析整體與局部、部分與部分、整體與外部環境之間的相互關系。

新教材在建構科學方法體系的同時，充分考慮化學學科的特點，廣泛運用宏觀與微觀相結合、結構與性質相結合、定性與定量相結合、特殊和一般相結合等化學學科思想和方法，強調學以致用和可持續發展，將科學思想與科學方法融為一體，使化學學科成為科學思想和科學方法的載體。另外，新教材中蘊藏著世界是物質的、而物質的運動是永恒的，矛盾是對立統一的，事物是普遍聯系的，內因與外因共同影響事物的發展，量變會引起質變等豐富的哲學思想方法，有效指導著教學實踐活動，對學生的智能與情意發展也產生積極深遠的影響。

綜上所述，蘇教版高中化學新教材中的科學方法體系內容豐富，教材編寫者根據不同模塊的教學內容特點和學生認知規律進行了精心的設計。新教材中的科學方法，有些是專門介紹的，有些是滲透在字里行間的，有些是通過學生的活動來練習和運用的，有些則是讓學生在分析案例的過程中體會和領悟的。筆者撰寫本文，意在拋磚引玉，重在強調和突出過程與方法的教學，讓過程和方法的教學彰顯其無窮的魅力，使學生真正學會用化學的眼光和科學的思維去審視我們賴以生存的世界。

（作者單位：江蘇省淮安工業中等專業學校）