试论高中化学新教材教学中学生科学方法的培养

内容摘要：教育实践证明，作为能产生知识的“知识”的科学方法，在人类的学习过程中，远比知识的掌握重要。与原教材相比，现行高中化学新教材（人教社，试验修订版）根据学生的认知规律，针对不同的教学内容，构建了更为丰富的科学方法体系，藉此培养和提高学生的科学素质。本文就如何以新教材为载体，对培养学生的科学方法提出笔者的一些想法和建议。
　　
　　关键词：化学史认知规律化学实验研究性学习
　　
　　一、充分挖掘化学史的教学价值，确立基本科学方法观
　　
　　我国著名化学家傅鹰先生说过：“化学可以给人以知识，化学史更可以给人以智慧”。新编高中化学教材采用资料、阅读等方式增加了如“金属钾的发现”、“氯气的发现”、“原子结构模型的演变”、“元素周期律的发现”等有关化学史内容。教学中，适时适度地把这些内容融入课堂，可以使教学不只局限于现有知识本身的静态结果，还可以追溯到它的来源和动态演变，揭示出反映在认识过程中的科学态度和科学思想，使学生学到发展知识和运用知识的科学方法。
　　
　　例如，在“元素周期表”的教学中，可指导学生先研究德贝莱纳的“三元素组”、迈尔的“六元素组”、纽兰兹的“八音律”，在此基础上，再研究门捷列夫发现“元素周期律”的过程。这种让学生象科学家那样从未知开始研究与学习的教学过程，可以有效地让学生从中体验科学家大胆创新、勇于探索、坚持实践、实事求是的科学态度，学会用联系和发展的唯物辩证法观点去认识客观事物，指导学习和处理面临的问题，从中体会正确的科学方法对研究化学的重要意义。
　　
　　二、遵循学生认知规律，分阶段指导基本科学方法
　　
　　新编高中化学教材是以适应素质教育为宗旨，以新编《化学教学大纲》为依据，吸收近年来我国中学化学教改的成功经验，按有利于学生身心健康发展和未来社会对人才的要求编写而成的；从教材设置的内容及能力培养目标来看，充分考虑了学生的年龄特点和已有的认知结构。因此，在教学中，我们应遵循学生的认知发展规律，认真研究教材所蕴涵的能力要素，分阶段指导和培养学生的基本科学方法。
　　
　　例如，“碱金属元素”、“卤族元素”二节内容的编写，新教材采用了事实—分析—推论—实验验证—结论的科学方法模式。即通过实验和观察，将实验现象和数据等资料加以分析，找出一些规律性知识，并根据这些规律性的知识和物质的内在联系等进一步对一些物质的性质作出推论和预测，当这些推论和预测经过实验多次论证后，便可将其中的正确部分上升为理论。这种训练模式有助于培养学生的思维能力和自学能力，也为元素周期律和物质结构等知识的导出奠定了基础。
　　
　　再如，第六章“硫和硫的化合物环境保护”的编写，由于该章内容已由“律前知识”变为“律后知识”，因而整章的编写也相应从归纳法转变为演绎法。体现了在“元素周期律”理论指导下，由一般到个别的科学方法模式，即按氧族元素——二氧化硫——硫酸的顺序学习本章内容。
　　
　　三、完善实验教学体系，丰富和活化学生的科学方法
　　
　　化学是一门以实验为基础的自然学科。与旧教材相比，新编教材更突出化学实验在教学中的作用和地位，更关注学生在实验中的参与性、研究性和创造性。新教材在继承和保留旧教材部分演示实验和学生实验的同时，通过设置边讲边实验、趣味实验和家庭小实验等方式，鼓励和激发学生对实验的兴趣。教学中，我们应根据教学内容和教学进度，充实和完善相关的实验教学体系，丰富和活化学生的科学方法。
　　
　　1.实验探究法新教材针对化学概念抽象、难懂的特点,编写时通过增加或改变实验呈现方式的方法，引导学生通过动手实验、观察现象、分析变化等过程，亲身体验知识的发生、发展过程，从中学会发现问题、分析问题、解决问题的能力。例如，《碱金属》第一节“钠”的有关性质就由原先的演示实验改为边讲边实验，让学生在教师预设的实验流程和启发引导中，感悟这种可切割金属的性质；再如，“离子反应”概念的导出，教材通过新增的环环相扣的三个演示实验，让学生通过对实验的观察与思考，自己归纳出BaCl2溶液和CuSO4溶液之间进行的反应实质上就是Ba2+和SO42-之间的反应。这种变“师讲生听”为“学生自主”或“师生互动”的实验探究方法，正是新教材贯彻培养的科学方法模式之一。
　　
　　2.优化重组法对化学实验装置或实验方案加以改进、重组和优化，这是活化科学方法，提高学生科学素质的有效途径。从这一意义上讲，新教材本身就是一个典范，在许多内容的编写上都作了很好的示范和探索。例如，有关学生基本实验技能的训练，教材编写了以CuSO4晶体和NaOH溶液为原料制取CuO，并以自制的CuO作催化剂制取并收集O2的实验。让学生通过一个完整的制取和收集的实验过程，使以往较为零碎的、孤立的操作得以重组和优化，有效地形成关于基本操作的知识网络。
　　
　　因此，教学中我们应认真研究教材，引导学生对有关实验方案进行改进或优化，对装置中的仪器、药品进行变换或替代。例如，实验室用Zn和H2SO4制备H2，如果要加快反应的速率，则可从以下几方面考虑：（1）药品替代：用粗Zn替代纯Zn或用较浓H2SO4替代稀H2SO4；（2）改进反应条件：向反应液中加入少量CuSO4或对反应液稍加热；（3）优化装置：用启普发生器或相应装置代替简易装置。这种对实验多角度、多层次的优化设计与改进，可以使学生在讨论、比较改进方案的过程中不断优化思维，形成和提升科学方法。
　　
　　四、注重社会实践活动，在研究性学习中升华科学方法
　　
　　高中化学的研究性学习，是以学生独立活动为主的研究性学习行为，然而，由于受知识层次和认知水平的影响，学生的研究能力和研究方法必定会受到极大的扼制，这就要求教师及时地给予指导，促使他们在活动中升华科学方法。
　　
　　1.介绍研究的基本步骤，促使学生熟悉和掌握科学方法
　　
　　开设以研究性学习为主体的社会实践活动课程，其目的在于让学
　　
　　生在研究问题的过程中，熟悉和掌握科学方法。因此，向学生介绍选题和开展研究的步骤，就显得十分重要。不妨从以下几方面展开：（1）问题是如何提出来的？（2）解决这个问题有什么实际意义？（3）这个问题应该从何处着手分析？（4）解决这个问题有哪些基本方法？利用这些方法的理论和实践的根据是什么？（6）这些方法哪一种（或是否还有其它方法）比较简捷可行？（7）最后得到什么结论？它的意义及应用范围和条件如何？（8）还有哪些问题有待于进一步研究？学生按照这条思路去开展研究，就有章可循，易激发对问题的探究欲望，也会在探究的过程中学会思维，促进对科学方法的掌握和运用。
　　
　　2．创设民主、和谐的讨论氛围，让学生在交流中升华科学方法
　　
　　“倘若你有一个苹果，我也有一个苹果，而我们彼此交换这些苹果，那么，你和我仍然是各有一个苹果；但是，倘若你有一种思想，我也有一种思想，而我们彼此交流这些思想，那么，我们每个人都各有两种思想。”这是英国著名戏剧家、诺贝尔文学奖获得者萧伯纳的一句至理名言。它言简意赅却也入木三分地说明了“在交流中学习”的潜在价值。事实上，没有“百家争鸣”的局面，没有不同意见的交流、切磋，就不可能产生多姿多彩的思想，也不可能使科学方法得到升华。
　　
　　例如，在确定研究课题时，可让学生：（1）先根据自己的爱好、特长，拟订个人的研究课题，就研究的目的与步骤、过程与方法、可能遇到的困难、需要获得的帮助，提出初步方案；（2）组织学生分小组交流个人方案，并就每个方案的研究价值、研究时间、资料来源、实施难度等可行性问题开展讨论，遴选出小组的研究课题；（3）组织全班交流，由每个小组推出一位代表向全班介绍该组课题的内容与实施的设想，让全班同学评价该课题的可行性，教师及时地加以点评，引导全班学生修正和完善方案，直至定稿。通过这种多层次、多角度的讨论与交流，可以有效地拓宽学生的思维视野，升华对科学方法的理解和运用能力。
　　
　　当今时代，是一个以知识创新和知识迅速转化为技术引导经济主流的时代，面对迅速膨胀的知识总量和日益加快的知识更新，我们的教育基点是什么？是授予学生科学知识重要还是科学方法重要？我想答案是明确的。让我们以课程改革的实施和新教材的使用为契机，从学生科学方法的训练入手，为培养具有良好科学素质的未来人才而努力。