化學教學中滲透科學方法的幾條途徑

耿雁冰 吳瑛

摘要： 科學方法是科學素質的構成要素之一，科學方法教育是培養學生基礎性學力、發展性學力和創造能力的需要，是全面提高學生素質、保證學生可持續發展的需要。化學教學中科學方法的滲透可以從新課引入、方案設計、化解生成、單元復習等四個方面進行。

關鍵詞： 化學教學； 科學方法； 方法教育

文章編號： 1005-6629（2018）7-0054-04 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

科學方法起源于科學實踐活動，既具有實踐性又具備理性內涵。從教育實踐看，中學生學習科學方法的過程，通常是由無意識，潛意識，朦朧意識發展到清晰意識、自覺意識；由獲得科學方法的印象、形成感性的經驗，逐步發展到形成理性的認識，并在此基礎上進一步形成對科學方法的喜愛，形成科學方法意識，形成應用科學方法的技能和能力[1]。

吳俊明教授等認為應該結合我國中學教育國情實際，把科學方法教育分散、融合在整個課程中，并且在不同的教學階段，引導學生對科學方法進行討論和小結，避免科學方法跟研究對象分離，使之容易被學生接受。

初中化學探究的過程是學生尋求答案的過程，更是學生經歷知識發生、培養探究能力的過程。在此過程中，科學方法的作用不容小覷。科學方法不應是教師灌輸給學生的一個生硬的名詞，而應該是學生在研究問題時能夠運用的利器。合理地運用科學方法是科學探究得以順利進行并取得成果的保證，學生只有真正掌握了科學方法，才能具備獨立解決問題的能力。如何讓科學方法成為學生思考問題時的習慣手段，是每一位教師應該認真思考的問題。教師在教學過程中要善于抓住時機，培養學生的科學方法意識，循序漸進、

逐步滲透、讓科學方法生根發芽。在教學實踐過程中，筆者就如何尋找滲透科學方法教育的契機，對學生進行科學方法教育，作了一些嘗試與思考。

1 新課教學引入時的科學方法滲透

案例1 “分子、原子”第一課時

教師進行品紅擴散實驗時，拿出兩個燒杯。

師： 同學們，這兩個燒杯里，一杯是涼水，一杯是熱水，我分別向其中加入少量品紅，請大家觀察現象。

生1： 兩個燒杯里的水慢慢都變紅了。

生2： 熱水的燒杯里，品紅擴散得快些。

隨后的教學中，學生很容易理解，在受熱的情況下，分子能量增大，運動速率加快。

在進行探究教學時如果從中間教起，教的是結論，學的是技巧，而從開頭教起，則教的是思維，收獲的是智慧。此時，我們最好的選擇就應該是幫助學生構建一個符合其認知能力的思維框架，借此來將無形轉化為有形，利用直觀現象將隱性的科學方法顯現。學生接觸化學不久，盡管在物理中已經接觸到對比實驗這一科學方法，但仍然不能完全理解，更談不上遷移使用。所以教師在教學設計時應將這一方法預設其中，讓學生形成這一前概念，為之后氨氣分子運動的對比實驗搭建理解的梯子，學生就能易于理解幾個步驟背后所蘊含的方法。這一考慮適應了學生的發展水平，既易于被學生接受和掌握，又有利于學生完成認知任務，從而形成科學的世界觀，形成科學精神、科學態度，養成良好的非智力品質[2]，而在這個過程中，哪怕僅僅是細小的改動，也可以成功滲透科學方法。

2 探究方案設計中的科學方法滲透

案例2 教師在向少量NaOH溶液中通入少量CO2之后，請學生觀察現象，并提出問題： NaOH溶液也是堿溶液，是否也能與CO2反應？

經過討論之后，學生認為之前探究二氧化碳能否與水反應利用了幾朵石蕊浸泡而成的干燥的紫色紙花，他們覺得此次這個實驗也要借助其他的試劑或者儀器。

教師點評并繼續提供信息： CO2與NaOH溶液反應的原理和CO2與Ca（OH）2溶液反應的原理一樣，即CO2+2NaOHNa2CO3+H2O，Na2CO3可溶于水且溶液呈堿性。

甲同學： 可以借鑒二氧化碳與水反應的實驗設計原理，證明變化后的物質不同于反應物，它是一種新物質，利用反應前NaOH溶液呈堿性，反應后Na2CO3溶液呈中性的特點，用酚酞試液來探究。

乙同學： 老師剛才提到Na2CO3溶液也呈堿性，用酚酞證明新物質不可靠。我們組也是抓住新物質的特點，只是我們打算用稀鹽酸來證明新物質。

丙同學： 首先我們同意乙同學的方案，但是我們還有一種方法，我們是借鑒了書本117頁二氧化碳溶解性實驗的裝置，也就是利用軟質塑料瓶形狀的變化，說明二氧化碳是真正的反應物，從而說明該反應是能進行的。

教師點評： 同學們設計方案的切入點找得非常好，從反應物的減少或消失、新物質的產生這兩個角度來設計。而且很好地借鑒了前面所學的實驗方案，說明同學們有一定的知識遷移能力。但設計一個實驗方案必須符合科學性，要求設計的方案必須嚴密，不能有漏洞；符合操作的可行性，利用我們現有的儀器、藥品在較短時間內完成；符合實驗的可觀察性，現象要明確，這樣得出的結論才具備可靠性。剛才第三組的方案還有些漏洞，同學們能發現并且彌補嗎？

經過討論，學生找出了這一漏洞： NaOH溶液中本身有水，而二氧化碳能溶于水。進而又進一步完善了這個方案，設計了二氧化碳溶于水、通入NaOH溶液的對比試驗。

可見，方法總是和一定的任務聯系著的，為了讓學生成為學習科學方法的主體，教師需要精心地設置活動的情景和任務，組織學生討論和設計完成任務的方法，交流有關經驗，并適時從不同層次做好方法的總結。思維方式是科學研究活動方式和科學方法的核心成分，在認識研究對象的過程中，主體獲得的感性材料只有通過思維加工才可能上升為理性認識，也才能真正地、更好地把握研究對象。

上述案例中，由于初中學生靈活運用科學方法的能力尚顯不足，教師便通過與學生的對話來尋找他們思維的盲點，然后在關鍵處給予適當的點撥，激發出學生的智慧火花。在傾聽和尊重學生觀點的基礎上，

教師引導學生的研究一步步向前推進，形成完整的方案。設計實驗的過程，對學生而言便是靈活運用方法的過程。科學探究會不斷激起學生的好奇，讓學生產生為什么的懸念，是進行科學方法教育的極佳時機。使學生經歷科學知識與科學過程和方法的相互作用，就是提倡學生親自做科學，也就是親自進行科學探究。做科學是進行科學方法教育的最有效的手段和途徑，方案設計作為探究教學過程中的重要一環，其中滲透的科學方法無疑有著重要的意義。

3 化解意外生成時的科學方法滲透

案例3 教師在“碳的單質”的一節的教學中，發現用活性炭吸附紅墨水中顏料的實驗中，過濾出來的紅墨水，顏色較之前并沒有明顯變淡。

教師提出：“實驗吸附時間比較短，現象不是很明顯。同學們認為應該怎么辦？”

大多數同學說重新來一遍，同時做個對比實驗，即便是吸附時間短，變化不明顯，也可以通過對比看出。教師按照學生的建議用一杯沒有過濾的紅墨水做對比，實驗取得了比較好的效果。

試驗總結時，教師問，通過實驗除了證明表現出活性炭有吸附性之外，在實驗方法上同學們還獲得了什么收獲？還有哪些疑惑？

學生1： 現象不明顯時可以兩組同時進行，對比的時候看得很明顯。

學生2： 其實老師的實驗好像也有一點問題。

教師連忙追問他問題在哪里。

學生2： 在過濾的時候，你沒有交代清楚濾紙會不會把顏色吸收過濾掉。所以，老師要過濾的話，應該是同時過濾不加活性炭的紅墨水和加活性炭的紅墨水。

教師不禁對這位同學豎起了大拇指……

課堂教學需要教師在認真研讀教材，仔細研究學生的基礎上進行精心預設，然而課堂是個多維度的教學空間，其中存在著許多不可控的變量，所以課堂實際的生成往往會與最初的預設產生差異。教師面對這樣的情況，需要做的不是逃避，而是用科學的眼光、智慧的方法去最大化地挖掘其內在的價值。

在案例3中，教師原本期待著實驗早點結束，學生知道活性炭具有吸附性就好了，但是實驗時出現了意外，教師作為一個尊重事實、講究方法的身體力行的人，意識到這是一個求之不得的教育時機，應充分利用這一生成的價值，所以，在第一次失敗后，教師又嘗試了第二次，而且更在實驗結束時進行了科學方法的總結。教師的引導能夠幫助學生認識到： 科學方法并非空中樓閣，它扎根于現實，是探尋真理途中必不可少的至寶。這樣，既兼顧了對事實與科學的尊重，又讓學生展開了對方法的簡單回顧，使學生在無形中感受到了科學方法的廣泛運用，使課堂價值得到了提升。

4 單元復習教學中的科學方法滲透

案例4 教師投影了一張拉瓦錫研究空氣成分的實驗裝置圖，請同學描述一下這個實驗。

生1： 拉瓦錫把汞放在密閉的容器里連續加熱了12天，然后發現容器內空氣差不多減少了1/5，后來繼續研究，發現減少的1/5就是氧氣的體積。

師： 結合這位同學的回答，聯想到我們之前的學習，我們知道，任何一個實驗都有三個要素： 作為實驗對象的物質體系；適當的儀器裝置和必要的安全措施；合理的實驗步驟和規范的操作技術等。這一點在我們以后的學習中也要注意并逐漸領會。

之后投影對應反饋練習：

某校研究性學習小組查閱史料時發現： 早在300多年前，英國化學家波義耳在一個敞口容器中加熱一種金屬，結果發現反應后質量增加了，由此得出反應前后質量不守恒。之后，俄國化學家羅蒙諾索夫在密閉玻璃瓶內燃燒金屬，發現反應后質量不變，由此得出反應前后質量守恒。這兩位科學家的實驗相似，為何結論不同？該學習小組沿著科學家的足跡進實驗探究，請你完成以下相關內容：

（1） 交流討論： 兩位科學家得出不同的結論究竟與哪些實驗因素有關呢？

（2） 提出假設： 若用同種金屬容器進行實驗，兩位科學家得出不同的結論，主要原因可能是什么？

在隨后的質量守恒定律微觀解釋中，教師又結合了水的組成發現這一例子；在進行方程式計算時，教師又結合拉瓦錫發現質量守恒定律編制了習題。

化學發展史就是一部科學方法論發展史，在化學教學中結合教學內容介紹化學科學發展的史料，將化學概念、定律的歷史發展過程展現給學生，不僅可以使學生領略到科學家的人格魅力，還可以使學生了解歷史事實之中所隱含的假說、驗證、分析、推理等思維方法和科研方法，作為學生學習的范例，潛移默化地培養科學的思維模式，啟發學生掌握科學的研究方法。通過史料切入，讓學生親自參與了解科學知識產生及其科學研究過程，不但使學生深入了知識的學習，更深化了科學研究的思維過程，不但讓學生理解了其中隱含的各種思維方法，更受到科學方法和嚴謹科學態度的熏陶，從而認識到科學方法在化學發明、發現中的重要作用，以及應該怎樣應用科學方法去發現問題和解決問題。這正是科學教育重視培養學生適應未來生活的能力和素質的體現。

科學方法的學習不是一次兩次涉及就能完成的，為了使學生達到某種科學方法的習得要求，需要精心的設計，力求具有典型性，以及適當的反復、變式和梯度。在化學教學設計中，應結合具體的化學教學內容特點，分析所要落實的科學方法的性質、教學的階段、內容載體，確定好科學方法教育的目標層次，以便在課堂教學中具體實施。初中化學教材在進行到“質量守恒定律”之前編寫了若干化學史料，在教學中，我們也會剖析其中蘊含的科學方法，但不成體系。上述案例中，教師利用單元復習教學的機會，把空氣中氧氣含量的測定、水的組成、質量守恒定律等幾個重要的化學事件串聯起來，在為學生講述歷史事件的過程中，又一次深入理解其中的科學方法。教師在教學設計中，不但讓學生回憶化學事件，而且還將其他類似蘊含科學原理、科學方法的化學事件作為反饋練習，更加拓展了學生的視野，豐富了科學方法的教育，體會到教授化學科學知識時，要讓學生充分體驗認識化學知識要經歷感性到理性的科學認識過程。

培養學生科學方法意識的過程是一個日積月累的過程，需要師生共同不懈的努力。在此期間，教師必須具備創造和發現時機的能力、把握時機的敏銳和利用好時機的智慧，在探究過程中為學生營造學習科學方法的氛圍，機智應對課堂的動態生成，讓學生在輕松愉快的環境下，自覺自愿地運用巧妙的方法克服一個又一個難題，借助成功體驗激發學生的學習動力。當學生沉浸在學以致用、學有所用的快樂中時，主動運用科學方法解決問題的意識和理念也將慢慢在他們的心中生根發芽、茁壯成長。

參考文獻：

[1]王后雄. 中學化學科學方法教育的內容和教學設計[J]. 教育理論與實踐， 2005， （2）： 61～63.

[2]吳俊明. 中學化學中的科學方法教育與課程教材改革[J]. 化學教育， 2002， （7）： 6.