直觀教學(xué)法在化學(xué)理論課教學(xué)中的巧妙運(yùn)用

歷 晶，齊艷娟，劉亞玲

理論性知識(shí)內(nèi)容是高中理科教學(xué)中一個(gè)非常重要的組成部分，它具有抽象概括的特點(diǎn)和較嚴(yán)密的邏輯性，蘊(yùn)含豐富的方法與情意價(jià)值，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要知識(shí)載體。

理論課的教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力為主，而這種能力的形成需要以一定的感性認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，為此理論課的教學(xué)需要直觀，但不是用的越多越好，過多地使用直觀教學(xué)會(huì)剝奪訓(xùn)練學(xué)生抽象思維能力的機(jī)會(huì)，降低理論課的教學(xué)價(jià)值。以化學(xué)為例，化學(xué)理論往往涉及微觀的、抽象的、內(nèi)隱的問題，學(xué)生面對這些問題時(shí)就可能遇到理解上的困難，缺乏學(xué)習(xí)的興趣，此時(shí)恰是運(yùn)用直觀教學(xué)的最好時(shí)機(jī)。

1 巧妙運(yùn)用直觀法，微觀的問題宏觀化

把微觀問題宏觀化的方式主要有兩種。一種是直接直觀，即原型的宏觀模擬或類比。例如，幫助學(xué)生理解影響物質(zhì)體積的微觀因素時(shí)，可以用球類的堆積作類比；講述氣體摩爾體積時(shí)，給學(xué)生展示22.4L的體積模型；講“物質(zhì)的量”引入的意義時(shí)，教師運(yùn)用語言讓學(xué)生體會(huì)“數(shù)米?！睍r(shí)的困惑，形成“集合體”的意識(shí)，進(jìn)而引入一個(gè)新的物理量——物質(zhì)的量。這樣的直觀方式能有效幫助學(xué)生理解和記憶。另一種是間接直觀，即運(yùn)用與微觀問題相關(guān)的宏觀現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生思考，在探尋本質(zhì)原因或?qū)で蟊举|(zhì)解釋的過程中，逐漸認(rèn)識(shí)并理解微觀問題。例如，以醋酸為例講“弱電解質(zhì)的電離特點(diǎn)”時(shí)，需要學(xué)生認(rèn)識(shí)到醋酸不完全電離。如何讓學(xué)生意識(shí)到這樣一個(gè)微觀的問題呢？這就需要把微觀的問題宏觀化。有的教師采用小燈泡實(shí)驗(yàn)，根據(jù)燈泡明暗度的差異引發(fā)學(xué)生思考物質(zhì)導(dǎo)電能力差異的原因，進(jìn)而從宏觀現(xiàn)象深入至電離問題；有的老師讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，同時(shí)向30ml 0.1mol·L-1的鹽酸和醋酸中加入0.5g鎂粉（盛裝在氣球中），觀察氣球的變化，通過分析氣球大小差異、變化快慢差異的原因，進(jìn)而獲得有關(guān)電離差異的本質(zhì)問題；還有的教師組織學(xué)生測定0.1 mol·L-1醋酸和0.1 mol·L-1鹽酸的PH值，根據(jù)測定值計(jì)算HCl和CH3COOH溶液中氫離子濃度，最后根據(jù)酸濃度和氫離子濃度的關(guān)系分析二者電離的差異。這樣的直觀方式與直接直觀相比，更利于學(xué)生微粒觀和抽象思維的形成與發(fā)展。

2 巧妙運(yùn)用直觀法，抽象的問題形象化

抽象問題往往要求學(xué)生通過高水平的復(fù)雜思維活動(dòng)來認(rèn)識(shí)事物，而學(xué)生在認(rèn)識(shí)事物時(shí)存在知覺優(yōu)先的特點(diǎn)，形象思維是最基本的思維活動(dòng)。所以教學(xué)中遇到抽象的問題必須給學(xué)生提供足夠的感性資料和活動(dòng)機(jī)會(huì)，否則學(xué)生容易因?yàn)槿鄙俑行圆牧隙y以開展思維活動(dòng)。

例如，在學(xué)習(xí)氧化還原反應(yīng)時(shí)，學(xué)生很難理解“氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移”，就可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)把問題形象化，在硫酸溶液中插入鋅棒和碳棒做電極，并連入電流表、開關(guān)。學(xué)生已知在容器中發(fā)生Zn+H2SO4=ZnSO4+H2的反應(yīng)，屬于氧化還原反應(yīng)。閉合開關(guān)，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)，說明有電流通過。沒有電源，定向移動(dòng)的電荷從何而來？進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的本質(zhì)特征，有了形象的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生理解起來更輕松。

在把抽象的問題形象化的過程中，語言直觀往往能收到更好的效果。例如，對“PH=5鹽酸稀釋1000倍，為什么PH值不等于8？”這個(gè)問題的解決通?？梢圆捎美碚撽U述、定量計(jì)算的方式，但這樣的方式并不能有效幫助學(xué)生的理解；如果讓學(xué)生思考“糖水無限稀釋能變成咸味嗎”[1]，學(xué)生會(huì)立即茅塞頓開。再如講催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：催化劑可加快反應(yīng)速度。教師馬上會(huì)追問，催化劑為什么能加快反應(yīng)速度呢？對于這個(gè)問題可以從理論上闡述，催化劑可改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)活化能，進(jìn)而增加活化分子百分?jǐn)?shù)和有效碰撞次數(shù)，故使化學(xué)反應(yīng)速度加快。但因理論十分抽象，學(xué)生難以理解和接受。有的教師用這樣一段語言化解學(xué)生理解上的難題：某一化學(xué)反應(yīng)像爬山一樣，只有少數(shù)身強(qiáng)力壯者才能爬過某一陡峭山峰，而老弱病殘者只好望山興嘆。但加入催化劑后，就像在山下開了一條隧道，進(jìn)而改變了過山路線，老弱病殘者可從隧道通過，能過山的人自然大大增加，就像加入催化劑后能參加反應(yīng)的分子大大增加一樣。[2]通過語言上的描述與引導(dǎo)，學(xué)生更容易理解催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速度的原理，且留下深刻印象。

3 巧妙運(yùn)用直觀法，內(nèi)隱的問題外顯化

任何知識(shí)都具有多維的教育價(jià)值，科學(xué)理論性知識(shí)的遷移價(jià)值和情意價(jià)值更為突顯，這是由于這類知識(shí)蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)思想、科學(xué)觀念，這些內(nèi)容對于提高學(xué)生科學(xué)思維能力至關(guān)重要。然而它們內(nèi)隱于知識(shí)中，不僅需要教師意識(shí)到其存在，更需要將這些內(nèi)隱的問題外顯化，才能對學(xué)生有所裨益。創(chuàng)造性地運(yùn)用直觀法，將理論課中內(nèi)隱的教育內(nèi)容外顯化，其核心思想是讓學(xué)生聽到、看到或體會(huì)到真實(shí)的化學(xué)知識(shí)形成過程，意識(shí)到、感受到或領(lǐng)悟到化學(xué)的本源性問題。

3.1 創(chuàng)造性地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)，是科學(xué)知識(shí)形成的根源。理論性知識(shí)具體包括規(guī)律、概念、理論解釋三種知識(shí)類型，從理論的形成過程看三者存在密切聯(lián)系[3]，即科學(xué)事實(shí)——經(jīng)驗(yàn)規(guī)律——提出或形成新概念——理論解釋，也就是說理論是在事實(shí)、規(guī)律、概念的基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展而來的。而科學(xué)實(shí)驗(yàn)為經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的形成提供必要的科學(xué)事實(shí)，是概念、解釋形成的基礎(chǔ)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究過程的縮影，是科學(xué)方法得以應(yīng)用的一種體現(xiàn)。理論課教學(xué)中創(chuàng)造性地運(yùn)用教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，能幫助學(xué)生體會(huì)理論的形成過程。

例如，“鹽類的水解”一節(jié)課的教學(xué)中首先需要學(xué)生獲得鹽的類型與其酸堿性的規(guī)律。這個(gè)規(guī)律的獲得可這樣設(shè)計(jì)：由碳酸鈉俗名純堿引出問題，鹽為何稱為堿，（推測）呈堿性嗎？——教師演示實(shí)驗(yàn)，測定碳酸鈉的酸堿性——問題：碳酸鈉是特例嗎？其他的鹽是否也會(huì)呈現(xiàn)不同的酸堿性？——學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，測定更多鹽的酸堿性，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)——深入問題：呈酸性的鹽有什么共同的特點(diǎn)，呈堿性的呢？——學(xué)生整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重新分類呈現(xiàn)，觀察特點(diǎn)——提示：鹽的構(gòu)成與它的酸堿性之間有什么規(guī)律可循？觀察分析獲得規(guī)律：強(qiáng)酸弱堿呈酸性，強(qiáng)堿弱酸呈堿性……。

演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分類與對比處理，這樣三個(gè)以實(shí)驗(yàn)為載體的活動(dòng)，讓學(xué)生經(jīng)歷了規(guī)律的獲得過程。

3.2 科學(xué)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)、圖表，讓學(xué)生在經(jīng)歷中學(xué)會(huì)科學(xué)方法

高中化學(xué)“氣體摩爾體積”的教學(xué)中，很多教師都會(huì)用表格為學(xué)生展示一組數(shù)據(jù)：表格中依次給出1mol不同氣體物質(zhì)、不同液體物質(zhì)和不同固態(tài)物質(zhì)的體積，讓學(xué)生看出1mol不同氣態(tài)物質(zhì)的體積規(guī)律。由于數(shù)據(jù)展示時(shí)已經(jīng)按照物質(zhì)的狀態(tài)將數(shù)據(jù)分好類，學(xué)生一眼就能觀察到氣體體積近似相等的規(guī)律?？茖W(xué)研究中處理數(shù)據(jù)經(jīng)常用到的比較、分類、分析、推理等科學(xué)方法在這樣的過程中毫無體現(xiàn)。教師應(yīng)該將這些數(shù)據(jù)隨機(jī)打亂后呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生經(jīng)歷觀察、分類、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程，進(jìn)而進(jìn)行分析、推理、假設(shè)，進(jìn)入后續(xù)的學(xué)習(xí)。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置圖

同樣是這個(gè)內(nèi)容的教學(xué)，還可以安排富有創(chuàng)新性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，例如東北師大附中王天慧老師的一節(jié)公開課中就運(yùn)用了如圖1所示的裝置，讓學(xué)生親自測量常溫常壓下0.001mol的O2、CO2、H2等不同氣體的體積（氣體的制備在三頸瓶中發(fā)生），通過對比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得規(guī)律。這樣的教學(xué)安排，不僅符合真實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù)的形成過程，更讓學(xué)生經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)法、觀察法、數(shù)據(jù)記錄法、比較法、歸納推理法等科學(xué)方法的運(yùn)用過程。

以上兩種直觀手段的恰當(dāng)運(yùn)用，讓內(nèi)隱在知識(shí)形成過程中的科學(xué)方法外顯，使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境的感覺，把自己放在科學(xué)規(guī)律形成的過程之中，這就使學(xué)生在積極主動(dòng)的氣氛中受到科學(xué)方法的教育，從中學(xué)習(xí)科學(xué)家從事科學(xué)研究的正確方法。

[1]劉成坤.化學(xué)教學(xué)挖掘教材能力價(jià)值的研究[J].學(xué)科教育，2002（3）：41-44.

[2]商明秀,周立榮,林莉.直觀性原則在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2008(3):79-80.

[3]歷晶，鄭長龍，婁延果.氣體摩爾體積教學(xué)邏輯評析[J].化學(xué)教育，2011（10）：23-27.