◆盛兵

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西藏高中化學(xué)教學(xué)中引入科學(xué)思維方法的教學(xué)設(shè)計(jì)
——以“鈉的氧化物”教學(xué)設(shè)計(jì)為例

◆盛兵

一、科學(xué)思維方法在化學(xué)教學(xué)中的重要性

科學(xué)思維方法的教育關(guān)系到國家和民族未來人才的培養(yǎng)，其重要性不言而喻。科學(xué)思維方法在化學(xué)等自然學(xué)科的教學(xué)中有著非常重要的作用，對(duì)于教師而言，學(xué)習(xí)和探索科學(xué)思維方法在教學(xué)中的應(yīng)用，可以促使他們及時(shí)革新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，全面提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果；對(duì)學(xué)生而言，可以使學(xué)生盡可能掌握科學(xué)思維的方法和學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成良好的思考習(xí)慣，還可以使學(xué)生學(xué)會(huì)用科學(xué)的思維方式解決自身學(xué)習(xí)、日常生活中遇到的問題。

化學(xué)科學(xué)探究的本質(zhì)，就是培養(yǎng)學(xué)生用科學(xué)的思維方法獲取化學(xué)學(xué)科知識(shí)。在高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，要培養(yǎng)學(xué)生通過感知覺獨(dú)立獲取信息的能力，即在化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中通過觀察對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生直接認(rèn)識(shí)；要培養(yǎng)學(xué)生在大腦中對(duì)有用的信息進(jìn)行儲(chǔ)存形成記憶的能力；要逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、綜合、概括等科學(xué)思維活動(dòng)的能力，在此基礎(chǔ)上探討并思考化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的規(guī)律，最終目的是形成創(chuàng)造性思維的能力。

二、西藏高中化學(xué)教學(xué)存在的問題

盡管內(nèi)地教學(xué)的變革隨著時(shí)代向前發(fā)展，在最新的教學(xué)理念的指導(dǎo)下也涌現(xiàn)出了多種教學(xué)模式，但在現(xiàn)行教育體制下，科學(xué)思維方法的教育還沒有引起各級(jí)學(xué)校足夠的重視，中西部地區(qū)的學(xué)校尤其嚴(yán)重。由于多種原因，西藏高中化學(xué)課堂教學(xué)也存在不少的問題：首先，課堂教學(xué)主要是以高考為導(dǎo)向，是由教師主導(dǎo)的教學(xué)，老師講，學(xué)生學(xué)，一切為了考試，學(xué)生是被動(dòng)地接受，其主體地位未能得到充分體現(xiàn)；其次是教師課堂教學(xué)的慣性使然，在長期的高考導(dǎo)向下，學(xué)校成績的壓力，家長和社會(huì)的期待，使得教師講課就是為考試服務(wù)，課堂上傳授的是如何理解、記憶化學(xué)核心知識(shí)點(diǎn)和解題方法；最后是大環(huán)境的因素，內(nèi)地西藏班招生的擴(kuò)大，留下的學(xué)生基礎(chǔ)差，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足，自學(xué)能力缺乏，動(dòng)手能力差，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是通過類似“照方抓藥”的活動(dòng)方式，在教師限定的框里有限地進(jìn)行探究活動(dòng)，這樣不能真正培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，因此，要在課堂中實(shí)施科學(xué)思維方法的教學(xué)難度相當(dāng)大。當(dāng)然，還有一些其他因素影響著科學(xué)思維方法的教育，比如學(xué)校教育的目標(biāo)是本科率和重本率，這在很大程度上限制了課堂教學(xué)活動(dòng)，違背教育的客觀規(guī)律，學(xué)校教育的根本目的不是本科率和重本率，而是要培養(yǎng)具有科學(xué)思維能力的學(xué)生，讓學(xué)生自己在有限的空間、時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多、學(xué)到更多。

三、西藏高中化學(xué)教學(xué)中引入科學(xué)思維方法的實(shí)踐探索

劉潤清教授在《上課的五個(gè)層次》中談到，一堂英語課的五個(gè)境界由低到高應(yīng)該為：“information—facts—knowledge—wisdom—philosophy”，即充滿信息——盡量讓信息都是事實(shí)——把事實(shí)放在一個(gè)系統(tǒng)中成為知識(shí)——讓知識(shí)充滿智慧——最高境界是把智慧上升到哲學(xué)。借鑒這五個(gè)層次，在高中化學(xué)課堂教學(xué)中，我們應(yīng)讓學(xué)生從充滿信息的事實(shí)中獲取知識(shí)，逐步探索化學(xué)科學(xué)的本質(zhì)，形成科學(xué)的思維方法。前三個(gè)層次是用觀察等方法把信息和事實(shí)放在化學(xué)學(xué)科系統(tǒng)中使其成為知識(shí)，是進(jìn)行科學(xué)思維的前提，后兩個(gè)層次是在學(xué)習(xí)了一定的知識(shí)之后上升到獨(dú)立思維的高度，是科學(xué)思維的關(guān)鍵。

化學(xué)是西藏學(xué)生喜歡的學(xué)科，尤其是藏文班的學(xué)生，對(duì)實(shí)驗(yàn)課特別感興趣，聽課的專注度高，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象十分好奇，也能提出一些有質(zhì)量的問題，因此，化學(xué)教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的情況設(shè)計(jì)教學(xué)過程，潛移默化地滲透科學(xué)思維方法教育，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維，最終養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。那么，西藏高中化學(xué)課堂教學(xué)如何培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維呢？下面以“鈉的氧化物”教學(xué)設(shè)計(jì)為例來說明化學(xué)科學(xué)思維方法教學(xué)實(shí)踐的具體過程。

（一）科學(xué)思維方法教學(xué)的困難分析

從初中升上來的高一學(xué)生，他們還停留在初中學(xué)習(xí)方式里，基本能夠接受教材中具體而顯性的知識(shí)，學(xué)生的認(rèn)知能力層次相對(duì)較低，決定了隱藏于其中的化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)和的思維方法需要化學(xué)教師有意識(shí)地引導(dǎo)他們?nèi)ネ诰?。?dāng)然，對(duì)于西藏的學(xué)生來說，在具體的知識(shí)上進(jìn)行深層次的思考是很困難的，要求教師在課程標(biāo)準(zhǔn)、教材知識(shí)內(nèi)容和學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，創(chuàng)設(shè)適合于西藏本地學(xué)生的教學(xué)設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生在掌握教材具體知識(shí)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，積極參與科學(xué)思維活動(dòng)，只有這樣，才能促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。

（二）由教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的實(shí)際情況確立教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)方法

“鈉的氧化物”的知識(shí)目標(biāo)是了解氧化鈉和過氧化鈉的主要性質(zhì)和用途；方法目標(biāo)是能通過實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)鈉的氧化物的性質(zhì)，并通過感知覺直觀獲取事實(shí)材料（如實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)等），知道化學(xué)實(shí)驗(yàn)是研究認(rèn)識(shí)化學(xué)物質(zhì)的重要途徑；思維目標(biāo)是學(xué)會(huì)利用已有的知識(shí)對(duì)事實(shí)材料進(jìn)行分析、比較、概括和綜合，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和想象力。西藏高中學(xué)生對(duì)于具體而顯性知識(shí)的認(rèn)識(shí)比較輕松，相對(duì)于更深層次的思維方法知識(shí)，則需要在課堂教學(xué)中加以引導(dǎo)。在“鈉的氧化物”課堂教學(xué)中，教學(xué)方法以探究為主，層層遞進(jìn)，讓學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由學(xué)生討論、歸納并總結(jié)，真正讓學(xué)生體會(huì)探究學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的樂趣。

（三）“鈉的氧化物”教學(xué)設(shè)計(jì)

科學(xué)思維方法的教育就是讓學(xué)生積極主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)并努力形成科學(xué)的思維和學(xué)習(xí)方法。在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，一個(gè)有吸引力的問題是學(xué)生積極參與思維活動(dòng)的催化劑，能促使學(xué)生積極主動(dòng)地思考更深層次的問題，有利于學(xué)生把具體知識(shí)內(nèi)化，上升到學(xué)科思維方法的知識(shí)層面上，潛意識(shí)的養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。針對(duì)于“鈉的氧化物”的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了各個(gè)階段的教學(xué)情境、問題和教學(xué)活動(dòng)。

設(shè)置情境，激發(fā)興趣：

情境1：展示在深海中作業(yè)的潛水員的圖片。

問題1：潛水員的呼吸面具是如何供氧的？

活動(dòng)與交流：供氧劑供氧

教師導(dǎo)入新課：要想弄清楚供氧劑如何提供氧氣，學(xué)習(xí)完“鈉的氧化物”知識(shí)后大家就會(huì)明白了。

【預(yù)備知識(shí)——Na2O】

1.氧化鈉的物理性質(zhì)：白色固體

2.請(qǐng)結(jié)合P55的交流與思考，寫出Na2O與水、HCl、CO2反應(yīng)的化學(xué)方程式

Na2O與水反應(yīng)：Na2O+H2O=2NaOH

Na2O與HCl反應(yīng)：Na2O+2HCl=2NaCl+H2O

Na2O與CO2反應(yīng)：Na2O+CO2=Na2CO3

思考與交流：堿性氧化物的定義？Na2O是堿性氧化物嗎？

（此環(huán)節(jié)基于學(xué)生已有的知識(shí)，回憶堿性氧化物的定義，并能判斷氧化鈉的屬性。）

第二階段：設(shè)置懸疑，打開思維之門

情境2：用PPT展示兩張圖片，一張是消防員用水滅火，一張是演習(xí)用CO2滅火；

問題2：圖片說明水和CO2可以滅火，那么水可以生火嗎？CO2可以點(diǎn)火嗎？

活動(dòng)：化學(xué)趣味小魔術(shù)（由學(xué)生在教師的指引下操作完成）

魔術(shù)1滴水生火

魔術(shù)2吹氣生火

交流與思考：魔術(shù)1說明水與某物質(zhì)反應(yīng)放出大量的熱，達(dá)到了脫脂棉的著火點(diǎn)；魔術(shù)2說明了人呼出的CO2也與某物質(zhì)反應(yīng)并放出大量的熱，達(dá)到了脫脂棉的著火點(diǎn)。

教師解疑：回顧初中燃燒的定義和條件，說明這種能與水和二氧化碳反應(yīng)放出大量熱的物質(zhì)就是過氧化鈉。（這一環(huán)節(jié)能極大地顛覆學(xué)生已有的認(rèn)知，使學(xué)生能夠辯證地看待事物，激發(fā)學(xué)生探索未知的興趣，能夠促使學(xué)生打開思維的大門。）

第三階段：科學(xué)探究，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想

情境3：Na2O2與水的反應(yīng)

假設(shè)與猜想：Na2O2與水的反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？（教材P55，指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)3-5）

理論猜想：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由學(xué)生討論得出其產(chǎn)物有兩種可能一是Na2O2+H2O→NaOH + H2，另一是Na2O2+H2O→NaOH+O2。

教師釋疑：在這兩種可能中，我們分析元素化合價(jià)的變化，由氧化還原反應(yīng)本質(zhì)知道，一個(gè)氧化還原反應(yīng)中不可能出現(xiàn)化合價(jià)只降不升的，因此，第一種可能是不對(duì)的。

由學(xué)生歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出相應(yīng)的結(jié)論：

現(xiàn)象：解釋：

（1）有大量的氣泡產(chǎn)生→反應(yīng)劇烈，有氣體生成

（2）帶火星的木條復(fù)燃→產(chǎn)生氣體是O2

（3）試管外壁發(fā)熱→反應(yīng)放熱

（4）加酚酞，溶液呈紅色→有堿性物質(zhì)生成

結(jié)論：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

問題3：Na2O和Na2O2與水反應(yīng)都生成NaOH，所以Na2O和Na2O2都是堿性氧化物嗎？

科學(xué)探究：在上述探究實(shí)驗(yàn)中，溶液加酚酞出現(xiàn)紅色，振蕩后紅色褪去，為什么？

思考與交流：師生共同探討并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，最后探究得出原因（方程式由教師給出）：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2），2H2O2==2H2O+O2↑（H2O2是中間產(chǎn)物，具有漂白性）。

（此環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，在探究過程中發(fā)現(xiàn)不同，引發(fā)爭議，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步深入探究實(shí)驗(yàn)的興趣。）

情境4：Na2O2與CO2反應(yīng)

假設(shè)與猜想：反應(yīng)產(chǎn)物是什么？

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路如圖：

CO2的制取裝置→Na2O2與CO2反應(yīng)裝置→產(chǎn)物檢驗(yàn)裝置

現(xiàn)象與結(jié)論：

淡黃色固體變成白色固體，U型管外壁發(fā)熱2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

問題4：從氧化還原角度分析Na2O2與CO2的反應(yīng)方程式，你能得出什么結(jié)論？

（此設(shè)計(jì)目的在于引導(dǎo)學(xué)生如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中要考慮實(shí)驗(yàn)先后順序以及注意的事項(xiàng)等，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力）

第四階段：對(duì)比分析，歸納總結(jié)

用列表的形式對(duì)比氧化鈉與過氧化鈉相關(guān)性質(zhì)，并提出問題：有人認(rèn)為干燥的CO2不與Na2O2反應(yīng)，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明？指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境4的思路來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探討可能出現(xiàn)的問題。（此環(huán)節(jié)主要是讓學(xué)生在比較、綜合的基礎(chǔ)上全面認(rèn)識(shí)鈉的氧化物的性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)上養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。）

（四）教學(xué)反思

本節(jié)課主要解決的問題是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中學(xué)會(huì)如何獲取知識(shí)，如何利用已有的知識(shí)解決科學(xué)探究過程中遇到的問題，以及在解決問題的過程中如何用科學(xué)的思維方法內(nèi)化所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，其主要思路是：提出問題→引發(fā)猜想→思考與交流→歸納與總結(jié)，建構(gòu)學(xué)生科學(xué)思維的認(rèn)知程序。

四、小結(jié)

在高中化學(xué)教學(xué)活動(dòng)中讓學(xué)生能夠?qū)W會(huì)獨(dú)立獲取事實(shí)材料（或稱之為具體知識(shí)），并能對(duì)獲取的信息進(jìn)行分析與綜合、總結(jié)與歸納等科學(xué)思維?？茖W(xué)思維方法教學(xué)的目的是鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生在獲取事實(shí)性知識(shí)基礎(chǔ)上促進(jìn)技能方法和思維方法的發(fā)展，指導(dǎo)學(xué)生有目的操作科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，做好觀察和記錄，并促使學(xué)生有針對(duì)性討論出現(xiàn)的問題，讓學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中尊重事實(shí)和學(xué)會(huì)質(zhì)疑，從科學(xué)的角度客觀、正面地認(rèn)識(shí)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)和技能，促進(jìn)學(xué)生有效思考，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

作者單位：西藏拉薩中學(xué)

責(zé)任編輯：胡萍

第一階段：引入新課