基于化學研究方法建構的教學優化

林立霞+張賢金

摘要：高一作為高中化學教學的起始階段，教師很有必要引導學生掌握正確的學習、研究化學科學的方法。通過蘇教版《化學1》專題1的教學實例，探討分類法、定量研究法、實驗法、模型法等化學研究方法建構的教學優化路徑。

關鍵詞：分類法；定量研究法；實驗法；模型法；教學優化

文章編號：1008-0546（2014）11-0005-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.002

美國未來學家阿爾文·托夫勒（Alvin Toffler）曾經指出：“未來的文盲將不是目不識丁的人，而是不知道如何學習的人。”教師的職責就是教會學生如何學習。如何實施更有效的教學培養出會學習的人呢？高一作為系統性學習化學科學的起始階段，教師不僅要教會學生科學文化知識，更重要的是教會學生科學的研究方法，高中化學蘇教版的編者也有同樣的意圖。《化學1》專題1的教材編寫非常巧妙，不到40頁的內容就已經把化學的核心理念呈現給師生。明線介紹了高中化學的基本知識和應用工具，暗線安排三個單元分別闡述了分類觀、計量觀、實驗觀、微粒觀和化學價值觀等化學基本觀念，并意圖使學生領會研究化學的科學方法，如分類法、定量研究法、實驗法、模型法等。本文以蘇教版《化學1》專題1為例，結合教學實踐，探討化學研究方法建構的教學優化路徑。

一、分類法的教學建構

在教學中發現有些學生孤立地學習知識，當學好一個知識塊后就將它束之高閣，不去聯系，更不會去應用它，結果單元測試時成績還不錯，但是稍微一綜合就一塌糊涂了。例如，問學生“二氧化硫屬于哪一類物質”，多數學生都會答“酸性氧化物”，但如果問學生“二氧化硫和氫氧化鈉反應生成什么”，哪怕是在一學期結束時，還是會有不少學生會寫成硫酸鈉和水。因為他們僅僅學到了如何分類，而未關注學習分類的目的是什么，因此不會應用分類法結合反應規律來書寫反應方程式，而是憑感覺猜測反應產物。

在新一輪的教學中，筆者采用了“三步曲”教學法進行教學，即“為什么要學習物質的分類——如何分類——分類的應用實例”，成效顯著。在教學過程中，直接地告訴學生，我們學習物質的分類不是為了“分類”而“分類”，僅僅學會怎樣分類是遠遠不夠的，還要學會應用，如物質性質的推斷等。在“三步曲”教學過程中，“為什么要學習物質的分類”以教師講授法為主要教學形式。“如何分類”的教學則是以創設情境讓學生在討論中進行，學生在互相啟發中發現了可以從多角度對物質進行分類，這不僅能更全面地認識物質的分類、體現了化學中的哲學思想，還培養了學生的思維能力，實現了三維教學目標。“分類的應用實例”教學可以編制練習讓學生體驗應用分類方法的成就感。教材P4的“問題解決”就是一個很好的例子。分類方法是研究化學的一種基本方法，除了可以對成千上萬種的物質進行分類之外，還運用于其他許多方面，例如變化多端的物質間的轉化反應。由于學生在初中已掌握四種基本反應類型，因此在“化學反應的分類”的教學過程中，只需要復習初中知識來進一步領會分類的研究方法。然后通過多角度看待問題引出從化學反應過程中元素的化合價是否發生變價對化學反應進行分類。

通過分類法的教學建構，把初中知識的“經驗性”上升到高中的“理論性”，把初中知識的“散亂性”上升到高中“系統性”，實現了初高中的銜接。

二、定量研究法的教學建構

化學科學發展離不開定量研究。定量的研究方法，是在定性的基礎上精確地對事物的屬性進行深度的、量化的表達。例如，我們常常通過燃燒法分析某有機物的組成，通過燃燒現象分析即可推測出是否含碳、氫元素，但是否含氧元素、以及各元素的組成就只有依賴于定量分析了；化學反應中的定量更是重要，參與反應的物質的質量關系不同、濃度不同時，發生反應快慢和反應的產物都可能不同……化學研究的每個方向都需要定量研究法，使研究結果深刻、精確。定量研究法是化學發展為一門科學的重要標志。下面以《化學1》專題1的第一單元為例，闡述定量思維方法的教學建構。

本單元概念多、理論性強而且十分抽象，對于僅僅接受初三化學掃盲教學的高一新生而言，覺得難是很正常的，那么我們如何使它的難度值降到最低呢？

1. 從學生的已有知識儲備和生活經驗入手，讓學生自我生成概念

初中更注重宏觀上物質的性質，而對微粒觀的要求相對較低，因此，可以在上新課前復習什么是微觀粒子，為后續學習做好鋪墊。生活中我們常常遇到體積較小但數量巨大的事物，比如大米、粉筆、奶粉等，計數時常用到集合思想而使其成為一袋大米、一盒粉筆、一罐奶粉等，使用和交易時都更為便利。那么對于更為微小、數量更為龐大的微觀粒子而言，我們用同樣的辦法處理，引出“物質的量”概念。

2. 運用類比的方法建構概念

列出學生已知的計量物理量和單位，如長度（米）、時間（秒）、質量（克）等后，指出“物質的量”也是國際7個基本物理量之一，它的單位是“摩爾”，用來表征微觀粒子數目的多少。再類比于國際米原器，講“1mol”的涵義，很容易讓學生明白，它并沒有什么深刻的內涵，僅僅是人們達成的一種共識、統一的規定而已。又類比于一盒粉筆有30根，那么“1mol”有多少個微粒？如此運用類比的方法，將抽象的概念通俗化，易于被學生接受。

3. 在單元結束時，構建網絡圖，使學生充分理解引入概念的意義

通過圖1，學生很直觀地明白物質的量是聯系宏觀性質和微觀粒子的橋梁。可以再編制一些習題讓學生熟練應用，可以達成較好的教學效果。

三、實驗法的教學建構

實驗對于化學研究而言，正如羽翼于飛鳥，劃槳于輕舟。因此，作為教師有必要幫助學生建構科學的實驗方法。蘇教版必修1專題1的第二單元循著科學家研究化學物質的一般思路介紹物質的分離與提純、物質的定性檢驗、定量分析等實驗方法。筆者認為在理解這些實驗方法的基礎上，更重要的是讓學生體會科學家的研究思路和方法。因此，在實施教學時，就按照教材的順序進行。實驗教學時注意以下兩個方面：

1. 多做探究性的實驗

盡量不要把實驗設計成驗證性的，那樣會抑制學生的活躍思維，完全沿著教師的預設發展。而應多引導學生發現問題，并指導學生自己設計實驗探究、解決問題，可以培養學生創新能力。例如，做苯與溴水的萃取實驗時，可以增設一個實驗——探究苯與水的溶解性和密度大小的實驗，學生可以在很直觀的感受中得出結論，比起教師直接告訴學生結論并記下要更有趣、更深刻。

2. 實驗現象有記錄、有分析

學校條件許可的情況下，應盡可能多安排分組實驗，讓每個學生都有機會動手操作，指導學生細致觀察實驗現象并如實記錄，結合理論知識分析、討論。

四、模型法的教學建構

模型法是一種重要的科學思維方法，往往可以實現化復雜為簡單、化抽象為具體。在化學的科學研究過程中也是常用的一種科學方法。例如，化學物質的宏觀性質取決于微觀結構，而微觀的結構摸不著、看不見，借助模型化方法可以輕松理解。因此，很有必要幫助學生建構模型化思維方法。下面以必修1專題1的第三單元“人類對原子結構的認識”為例，闡述模型化思維方法的教學建構。

在教材內容處理上，筆者把“原子結構模型的演變”作為本節的重點教學內容，講述從公元前5世紀哲學家思辨中的原子結構到近代化學科學家運用科學思維方法——模型法研究原子結構的歷程，帶領學生沿著科學家的足跡感受什么是原子結構模型及模型法的優越性。在這個過程中學生的科學本質觀也能得到很好的發展。

在教學手段上，筆者借助多媒體教學幫助學生形成具象的模型。模型通常可分為物質模型和思想模型。物質模型是用物質實體仿照原型而復制的物件。如原子結構模型、分子的比例和模型球棍模型、晶體的緊密堆積模型等。物質模型生動直觀，看得見、摸得著。思想模型是客觀事物在人的頭腦中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符號、圖表等形式體現出來，如原子結構示意圖、化學方程式、碰撞理論、化學平衡中恒壓或恒容容器等。思想模型簡明、扼要，能夠集中反映事物的主要方面，使復雜問題簡單化。在“原子結構模型的演變”教學過程中，借助多媒體展示道爾頓的原子實模型—湯姆生的葡萄干面包式模型—盧瑟福的行星模型—波爾的量子力學模型，每一種模型的出現總能引起學生的一片驚嘆，把微觀世界看不見、摸不著的原子具象地呈現在學生的面前，不僅幫助學生形象地構建了原子結構模型，還活躍了課堂教學氛圍，激發了學習興趣。當學生在腦海里里已經形成了原子結構的物質模型后，再輔以原子結構示意圖的思想模型教學，那么，學生掌握原子的結構是水到渠成的事了。

最后，布置一項特殊的作業——要求學生課后利用身邊的事物（如橡皮泥、各種小球等）制作原子結構模型，不僅能進一步加深所學的知識，培養學生的動手能力和想象能力，還有助于培養將有限的課堂學習延長到無限的課外學習的良好學習習慣。

綜上所述，分類法、定量研究法、實驗法、模型法是化學科學的重要研究方法，也是學生學習化學的重要方法。高中化學課程標準和高中化學教科書著力強調化學研究方法的重要性，并將其很好地體現在教科書的編寫中。一線化學教師在教學實踐中如何將課程標準和教科書的編寫思路轉化為自己的教學思路，從而實現教學的優化，是一個值得進一步思考和研究的問題。

參考文獻

[1] 張洪英.高中化學教學中實施科學方法教育的探索[D].蘇州：蘇州大學，2008

[2] 劉慧.高中化學教學中學生分類觀的建構研究[D].濟南：山東師范大學，2013

[3] 韓曉麗，楊民富，李廣洲.化學中的模型及其教學啟示[J].化學教與學，2010，（4）

1. 多做探究性的實驗

盡量不要把實驗設計成驗證性的，那樣會抑制學生的活躍思維，完全沿著教師的預設發展。而應多引導學生發現問題，并指導學生自己設計實驗探究、解決問題，可以培養學生創新能力。例如，做苯與溴水的萃取實驗時，可以增設一個實驗——探究苯與水的溶解性和密度大小的實驗，學生可以在很直觀的感受中得出結論，比起教師直接告訴學生結論并記下要更有趣、更深刻。

2. 實驗現象有記錄、有分析

學校條件許可的情況下，應盡可能多安排分組實驗，讓每個學生都有機會動手操作，指導學生細致觀察實驗現象并如實記錄，結合理論知識分析、討論。

四、模型法的教學建構

模型法是一種重要的科學思維方法，往往可以實現化復雜為簡單、化抽象為具體。在化學的科學研究過程中也是常用的一種科學方法。例如，化學物質的宏觀性質取決于微觀結構，而微觀的結構摸不著、看不見，借助模型化方法可以輕松理解。因此，很有必要幫助學生建構模型化思維方法。下面以必修1專題1的第三單元“人類對原子結構的認識”為例，闡述模型化思維方法的教學建構。

在教材內容處理上，筆者把“原子結構模型的演變”作為本節的重點教學內容，講述從公元前5世紀哲學家思辨中的原子結構到近代化學科學家運用科學思維方法——模型法研究原子結構的歷程，帶領學生沿著科學家的足跡感受什么是原子結構模型及模型法的優越性。在這個過程中學生的科學本質觀也能得到很好的發展。

在教學手段上，筆者借助多媒體教學幫助學生形成具象的模型。模型通常可分為物質模型和思想模型。物質模型是用物質實體仿照原型而復制的物件。如原子結構模型、分子的比例和模型球棍模型、晶體的緊密堆積模型等。物質模型生動直觀，看得見、摸得著。思想模型是客觀事物在人的頭腦中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符號、圖表等形式體現出來，如原子結構示意圖、化學方程式、碰撞理論、化學平衡中恒壓或恒容容器等。思想模型簡明、扼要，能夠集中反映事物的主要方面，使復雜問題簡單化。在“原子結構模型的演變”教學過程中，借助多媒體展示道爾頓的原子實模型—湯姆生的葡萄干面包式模型—盧瑟福的行星模型—波爾的量子力學模型，每一種模型的出現總能引起學生的一片驚嘆，把微觀世界看不見、摸不著的原子具象地呈現在學生的面前，不僅幫助學生形象地構建了原子結構模型，還活躍了課堂教學氛圍，激發了學習興趣。當學生在腦海里里已經形成了原子結構的物質模型后，再輔以原子結構示意圖的思想模型教學，那么，學生掌握原子的結構是水到渠成的事了。

最后，布置一項特殊的作業——要求學生課后利用身邊的事物（如橡皮泥、各種小球等）制作原子結構模型，不僅能進一步加深所學的知識，培養學生的動手能力和想象能力，還有助于培養將有限的課堂學習延長到無限的課外學習的良好學習習慣。

綜上所述，分類法、定量研究法、實驗法、模型法是化學科學的重要研究方法，也是學生學習化學的重要方法。高中化學課程標準和高中化學教科書著力強調化學研究方法的重要性，并將其很好地體現在教科書的編寫中。一線化學教師在教學實踐中如何將課程標準和教科書的編寫思路轉化為自己的教學思路，從而實現教學的優化，是一個值得進一步思考和研究的問題。

參考文獻

[1] 張洪英.高中化學教學中實施科學方法教育的探索[D].蘇州：蘇州大學，2008

[2] 劉慧.高中化學教學中學生分類觀的建構研究[D].濟南：山東師范大學，2013

[3] 韓曉麗，楊民富，李廣洲.化學中的模型及其教學啟示[J].化學教與學，2010，（4）

1. 多做探究性的實驗

盡量不要把實驗設計成驗證性的，那樣會抑制學生的活躍思維，完全沿著教師的預設發展。而應多引導學生發現問題，并指導學生自己設計實驗探究、解決問題，可以培養學生創新能力。例如，做苯與溴水的萃取實驗時，可以增設一個實驗——探究苯與水的溶解性和密度大小的實驗，學生可以在很直觀的感受中得出結論，比起教師直接告訴學生結論并記下要更有趣、更深刻。

2. 實驗現象有記錄、有分析

學校條件許可的情況下，應盡可能多安排分組實驗，讓每個學生都有機會動手操作，指導學生細致觀察實驗現象并如實記錄，結合理論知識分析、討論。

四、模型法的教學建構

模型法是一種重要的科學思維方法，往往可以實現化復雜為簡單、化抽象為具體。在化學的科學研究過程中也是常用的一種科學方法。例如，化學物質的宏觀性質取決于微觀結構，而微觀的結構摸不著、看不見，借助模型化方法可以輕松理解。因此，很有必要幫助學生建構模型化思維方法。下面以必修1專題1的第三單元“人類對原子結構的認識”為例，闡述模型化思維方法的教學建構。

在教材內容處理上，筆者把“原子結構模型的演變”作為本節的重點教學內容，講述從公元前5世紀哲學家思辨中的原子結構到近代化學科學家運用科學思維方法——模型法研究原子結構的歷程，帶領學生沿著科學家的足跡感受什么是原子結構模型及模型法的優越性。在這個過程中學生的科學本質觀也能得到很好的發展。

在教學手段上，筆者借助多媒體教學幫助學生形成具象的模型。模型通常可分為物質模型和思想模型。物質模型是用物質實體仿照原型而復制的物件。如原子結構模型、分子的比例和模型球棍模型、晶體的緊密堆積模型等。物質模型生動直觀，看得見、摸得著。思想模型是客觀事物在人的頭腦中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符號、圖表等形式體現出來，如原子結構示意圖、化學方程式、碰撞理論、化學平衡中恒壓或恒容容器等。思想模型簡明、扼要，能夠集中反映事物的主要方面，使復雜問題簡單化。在“原子結構模型的演變”教學過程中，借助多媒體展示道爾頓的原子實模型—湯姆生的葡萄干面包式模型—盧瑟福的行星模型—波爾的量子力學模型，每一種模型的出現總能引起學生的一片驚嘆，把微觀世界看不見、摸不著的原子具象地呈現在學生的面前，不僅幫助學生形象地構建了原子結構模型，還活躍了課堂教學氛圍，激發了學習興趣。當學生在腦海里里已經形成了原子結構的物質模型后，再輔以原子結構示意圖的思想模型教學，那么，學生掌握原子的結構是水到渠成的事了。

最后，布置一項特殊的作業——要求學生課后利用身邊的事物（如橡皮泥、各種小球等）制作原子結構模型，不僅能進一步加深所學的知識，培養學生的動手能力和想象能力，還有助于培養將有限的課堂學習延長到無限的課外學習的良好學習習慣。

綜上所述，分類法、定量研究法、實驗法、模型法是化學科學的重要研究方法，也是學生學習化學的重要方法。高中化學課程標準和高中化學教科書著力強調化學研究方法的重要性，并將其很好地體現在教科書的編寫中。一線化學教師在教學實踐中如何將課程標準和教科書的編寫思路轉化為自己的教學思路，從而實現教學的優化，是一個值得進一步思考和研究的問題。

參考文獻

[1] 張洪英.高中化學教學中實施科學方法教育的探索[D].蘇州：蘇州大學，2008

[2] 劉慧.高中化學教學中學生分類觀的建構研究[D].濟南：山東師范大學，2013

[3] 韓曉麗，楊民富，李廣洲.化學中的模型及其教學啟示[J].化學教與學，2010，（4）