在高中化學探究教學中培養科學思維能力

周振杰

摘 要 探究教學是培養科學思維能力的重要方法。通過對探究活動與科學思維能力的關系以及高中化學探究教學的現狀問題進行分析，提出進一步在化學探究教學中培養科學思維的方法策略——重視原始問題和策略性知識的探究教學。

關鍵詞 高中化學；探究教學；科學思維能力；原始問題；策略性知識

引言

科學探究活動是科學教育中實現創新人才培養的重要手段?；瘜W教育是科學教育的重要組成部分，應當承擔起科學思維方法的傳授和科學知識體系建立的責任。老一輩化學家、教育家戴安邦教授在1989年提出：“只傳授化學知識和技術的化學教育是片面的，全面的化學教學要求既傳授化學知識和技術，更訓練科學方法和思維，還培養科學精神和品德。”[1]學生作為學習的主體，在教師指導下進行探究活動，訓練由實驗解決化學問題，使各項智力因素皆得以發展，是實施全面化學教育的一種最有效的教學形式。2001年開始的基礎教育課程改革，倡導“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力?！盵2]因此，了解化學探究的過程和方法，并能將化學學科思維能力的訓練融于探究教學中，是每一位化學老師應盡的義務。

一、科學探究的一般過程

科學探究是認識世界、研究規律并用于指導解決問題的過程。化學是科學的組成部分，化學探究與其他學科一樣，都必須遵循一定的科學探究途徑。在化學課程的起始學段，就要了解科學探究的流程方法，并在后續的學習中進行應用。[3]其中，化學實驗是整個探究活動的中心環節，是啟迪思維和培養創新能力的基礎。

戴安邦教授歸納了科學探究的過程主要包括五個步驟：收集事實、提出假說、進行驗證、成立理論、持續發展。與九年級化學教科書略有不同的是，戴安邦教授認為由于事物不斷發展變化和科學知識的增長，科學探究需要多輪次漸進式進行；而交流與表達則可以在探究過程的任何一個環節中隨時進行。

盡管以學習或科研為目的的科學探究在形式上有所不同，但具備如下共同的特點：1、問題是科學探究的關鍵，決定了活動的方向；2、科學探究不是簡單的推理預測，需要邏輯與想象的融合；3、科學是建立在真實證據的基礎上；4、科學探究是連接已知和未知的橋梁；5、科學探究受到人為因素的影響而無法絕對客觀，但應該盡可能地減少誤差或偏見，需要自我檢查和他人的幫助。

二、化學科學思維的形成

物質世界復雜多樣，化學以實驗為基礎，從物質變化的表象中探索微觀本質，歸納經驗規律并用于解決實際問題。問題的起源是從物質表象及其變化過程現象的觀察，獲得感性認識而來，再運用概括、判斷、推理等抽象思維獲取本質的、微觀的理性認識，提出概念假說。在收集證據對概念假說進行驗證的過程中，去偽純真，并確立概念理論。最后，在持續地運用概念理論解決問題和反思評價中，對概念理論進行完善。

化學中的概念是理性認識的初級產物，描述物質及反應的內在屬性。如，元素、原子、純凈物、混合物、單質、化合物、電解質、氧化還原、離子反應等概念，就是從本質上對宏觀的物質性質、反應進行概括。而由概念出發，對性質、反應的內在與外在聯系進一步判斷和推理，則可以得到定律和理論學說。例如，由單質、化合物、化學反應等概念，推理分析得到質量守恒定律；由極性分子、非極性分子等概念，對極性分子、非極性分子之間的聯系進行分析，得出相似相溶規則（學說）等等。

可見，化學學科知識體系是，通過科學探究過程，由大量的化學實驗事實和由事實分析歸納而來的化學理論共同構成的。化學教育要求學生能夠具備化學科學思維能力，應當在化學探究教學中按照科學的過程和思路進行教學，在潛移默化的學習過程中得到科學思維和方法的訓練。最終，學生能夠獨立獲取新知識，具備分析問題、解決問題的能力。

三、重視策略性知識，提升科學思維能力

在現代認知心理學將知識分為：陳述性知識（是什么）、程序性知識（怎么辦）和策略性知識（如何認識“是什么”和找到“怎么辦”）?？茖W思維方法本質上屬于策略性知識，對學習的過程起到監控和調節作用，指導學生如何學習，如何思考問題，是學生獨立獲取知識并能運用知識分析、解決問題的基礎。重視探究活動中的策略性知識教學，能提升學生的科學思維能力。策略性知識內隱于陳述性知識和程序性知識的探究活動中，需要按照科學的思路和方法來進行教學。

首先，策略性知識的掌握需要三個階段：了解階段、轉化階段、策略熟練應用階段。[3]對于有難度的探究活動，老師可以先示范探究活動的完整過程，特別是展示自己遇到問題的思維全過程——如何推理預測、設計方案、分析現象以及反思評價。例如，定量分析的滴定法。老師先以“如何測定氫氧化鈉的物質的量濃度”為案例，推理分析測定氫氧化鈉物質的量濃度的原理，設計方案并選擇合適的儀器藥品，根據現象進行定量分析，反思過程誤差和評價方案的可靠性。那么學生在探究滴定法的遷移應用時，如“氫氧化鈉滴定硫酸”、“高錳酸鉀滴定草酸”、“碘量法測定SO32—濃度”等，就能模仿轉化，從而最終掌握滴定法這種定量分析方法。

其次，在既要傳授探究活動的大策略，也要關注每個環節的小策略（比格策略分類法）。上述的滴定法探究教學中，除了要遵循一般的探究活動流程（大策略）外，也要關注每一個步驟中具體問題的解決策略（小策略）。比如，如何選擇滴定的原理、如何根據原理選擇合適的指示劑、誤差如何分析等等。

總結

“冰凍千里非一日之寒”，具有良好科學思維能力的人才不是一蹴而就的，需要在教學過程中不斷訓練和培育而來。利用探究教學來實現科學思維能力的培養是化學教育的一個重要教學目標。認清科學思維在化學探究活動中的形成過程，.在高中化學探究教學中如何滲透對科學思維能力的培養和科學知識體系的建立，仍需要我們不斷努力，探索前行。

（作者單位：福建省長樂第一中學）