基于化學(xué)史的科學(xué)探究教學(xué)嘗試

金新華

摘要：對(duì)原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)容教學(xué)進(jìn)行了兩種教學(xué)設(shè)計(jì)的對(duì)比，提出可以化學(xué)史為線索進(jìn)行原子結(jié)構(gòu)探究教學(xué)的有效嘗試，并深度剖析了原子結(jié)構(gòu)探究教學(xué)的新價(jià)值。

關(guān)鍵詞：化學(xué)史；科學(xué)探究；原子結(jié)構(gòu)

文章編號(hào)：1008-0546（2014）03-0063-02 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、問(wèn)題的提出

新課程的基本理念之一是讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過(guò)程，在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過(guò)程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中，逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力[1]。對(duì)于原子結(jié)構(gòu)內(nèi)容的教學(xué)，知識(shí)的結(jié)論較為簡(jiǎn)單，傳統(tǒng)教學(xué)往往側(cè)重于知識(shí)點(diǎn)的傳授，學(xué)生往往處于識(shí)記、練習(xí)的被動(dòng)接受狀態(tài)。其實(shí)對(duì)于看不見(jiàn)摸不著的微觀粒子的研究，我們可以充分運(yùn)用化學(xué)史，帶領(lǐng)學(xué)生回到200多年前，沿著科學(xué)家的足跡體驗(yàn)探究原子構(gòu)成的歷程，力圖在指導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究過(guò)程、掌握科學(xué)研究方法和科學(xué)態(tài)度方面進(jìn)行有效突破。

二、情景再現(xiàn)

2013年江蘇省南通市初中化學(xué)優(yōu)秀課評(píng)比內(nèi)容是人教版第三單元課題2《原子結(jié)構(gòu)（第一課時(shí)）》，評(píng)比主題是基于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科觀念的初中化學(xué)課堂教學(xué)，來(lái)自各縣市區(qū)的11 位老師展示了兩種側(cè)重點(diǎn)截然不同的教學(xué)方案設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)一：介紹知識(shí)，掌握原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)內(nèi)容。

通過(guò)復(fù)習(xí)舊知：原子是化學(xué)變化中的最小粒子，提出問(wèn)題：原子究竟能不能再分？然后投影原子彈爆炸視頻以及結(jié)合書(shū)本圖片，引導(dǎo)分析得出原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再通過(guò)表格、數(shù)據(jù)引導(dǎo)分析原子內(nèi)部有關(guān)粒子的等量關(guān)系，進(jìn)而引導(dǎo)分析了核外電子的分層排布規(guī)律以及得失電子形成離子的相關(guān)知識(shí)，最后進(jìn)行練習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)。

設(shè)計(jì)二：追溯歷史，探究體驗(yàn)原子構(gòu)成的歷程。

片段一：實(shí)心球模型的建立與應(yīng)用，初步了解模型構(gòu)建的過(guò)程。1803年道爾頓提出了原子的實(shí)心球模型，運(yùn)用實(shí)心球模型解釋化學(xué)變化中的最小粒子是原子。通過(guò)電解水及分子、原子概念的學(xué)習(xí)，學(xué)生能用實(shí)心球模型解釋很多化學(xué)變化的過(guò)程和特征。

片段二：西瓜模型的建立和應(yīng)用，參與模型的建構(gòu)及發(fā)現(xiàn)不足。通過(guò)演示摩擦起電實(shí)驗(yàn)，提出電子的存在，引導(dǎo)分析原子中存在帶負(fù)電的電子，進(jìn)而否定了實(shí)心球模型。這與以下化學(xué)史實(shí)不謀而合：1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，提出了原子結(jié)構(gòu)西瓜模型，認(rèn)為電子嵌在原子中如同西瓜籽嵌在西瓜中一樣。

片段三：行星模型的建立和應(yīng)用，嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先學(xué)生游戲：①展示一圓板，用玉米粒正對(duì)圓板投擲，觀察玉米粒的走向。②展示一呼啦圈，在其中間用細(xì)線掛一鉤碼，然后用玉米粒正對(duì)其投擲，仔細(xì)觀察所有玉米粒的運(yùn)動(dòng)情況。其次教師介紹1911年盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)，感悟α粒子運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化的原因，根據(jù)以上現(xiàn)象，引導(dǎo)分析原子的結(jié)構(gòu)。

三、教學(xué)分析

本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容屬于“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”主題中的“微粒構(gòu)成物質(zhì)”，課程標(biāo)準(zhǔn)只要求“知道原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的”，內(nèi)容相對(duì)單一淺顯。從本節(jié)課教育教學(xué)價(jià)值出發(fā)，應(yīng)全面、深入地挖掘微粒觀構(gòu)建、科學(xué)思維方法體驗(yàn)、科學(xué)態(tài)度培養(yǎng)等方面的功能。從課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，兩種教學(xué)設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)完全不一樣，教學(xué)的實(shí)際效果差異是明顯的。對(duì)比兩種教學(xué)設(shè)計(jì)有以下啟發(fā)：

1. 學(xué)生地位不同

設(shè)計(jì)一中，學(xué)生大部分時(shí)間處于傾聽(tīng)、接受、記錄、練習(xí)的狀態(tài)。學(xué)生成為接受知識(shí)的容器，其思維方式主要是識(shí)記。設(shè)計(jì)二中，學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡經(jīng)歷科學(xué)探究的歷程，主動(dòng)體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)探究、分析解釋、建立新模型、解決問(wèn)題的過(guò)程。3個(gè)模型、3個(gè)階段是學(xué)生從“聽(tīng)眾”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸魅恕保Y(jié)合化學(xué)史體驗(yàn)了科學(xué)探究的歷程，學(xué)生的參與程度、思維深度得到加強(qiáng)。

2. 教師作用不同

設(shè)計(jì)一中，教師是知識(shí)的權(quán)威，將書(shū)本知識(shí)源源不斷地傳授給學(xué)生。設(shè)計(jì)二中，教師由知識(shí)的傳授者變成了學(xué)生科學(xué)探究的組織者、學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者。教師由“演員”轉(zhuǎn)為“導(dǎo)演”，由“一線”退居到“二線”。

3. 學(xué)科觀念不同

設(shè)計(jì)一中，教師以學(xué)科知識(shí)作為課堂的關(guān)鍵內(nèi)容，將學(xué)科知識(shí)的傳授作為課堂教學(xué)的中心任務(wù)，化學(xué)學(xué)科的教學(xué)變成化學(xué)學(xué)科知識(shí)的總和。而設(shè)計(jì)二以化學(xué)史為線索，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，課堂教學(xué)的重點(diǎn)已經(jīng)不是純粹基礎(chǔ)知識(shí)和技能的教學(xué)，而是科學(xué)研究過(guò)程和方法的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)。

四、教育價(jià)值

通過(guò)對(duì)《原子結(jié)構(gòu)》兩種教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，我們可以發(fā)現(xiàn)以傳授知識(shí)為中心的設(shè)計(jì)抓住了學(xué)科知識(shí)而忽視了學(xué)生的活動(dòng)，忽視了學(xué)生能力的培養(yǎng)、興趣的激發(fā)及科學(xué)方法的訓(xùn)練。以化學(xué)史為線索的科學(xué)探究設(shè)計(jì)既重視了學(xué)科知識(shí)又重視學(xué)生發(fā)展的新型教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了原子結(jié)構(gòu)教學(xué)的新價(jià)值。

1. 微粒觀建構(gòu)的方法價(jià)值：目前人們對(duì)微觀粒子的認(rèn)識(shí)都是來(lái)自于對(duì)宏觀現(xiàn)象的推測(cè)，透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)進(jìn)行猜想，用模型進(jìn)行形象化思維有助于學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)的理解[2]。以原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)現(xiàn)過(guò)程為線索，通過(guò)還原、再現(xiàn)歷史上科學(xué)家的試驗(yàn)場(chǎng)景，引用有關(guān)素材、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)等環(huán)節(jié)，親身體驗(yàn)原子結(jié)構(gòu)模型的建立、修正、完善的過(guò)程。讓學(xué)生充分體會(huì)到觀察、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是科學(xué)研究的開(kāi)始，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證分析是關(guān)鍵，得出結(jié)論再對(duì)現(xiàn)象作出合理解釋是目的，這是模型建構(gòu)的基本過(guò)程。

2. 微粒觀建構(gòu)的學(xué)科價(jià)值：對(duì)于紛繁復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，尤其是微觀粒子的建構(gòu)，不管是教師生動(dòng)形象的講解，很多學(xué)生仍然不能確認(rèn)其客觀存在。只有學(xué)生真正理解認(rèn)識(shí)了微觀粒子的真實(shí)存在，才能理解化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到質(zhì)子、中子、核外電子的存在，學(xué)生才能更好地認(rèn)識(shí)離子的存在，才能更好地理解化學(xué)變化。

3. 情感、態(tài)度激發(fā)的價(jià)值：學(xué)生遇到科學(xué)家們經(jīng)歷的問(wèn)題會(huì)變得很興奮，學(xué)生解決了科學(xué)家經(jīng)歷的問(wèn)題后，有了很大的成就感。同時(shí)以化學(xué)史為線索，帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家探索的過(guò)程，能再現(xiàn)人類(lèi)認(rèn)識(shí)微觀世界的歷史，使得學(xué)生對(duì)科學(xué)精神有了更深切的體會(huì)和感悟。

總之，對(duì)于“原子結(jié)構(gòu)”這一比較抽象的概念，我們可以從化學(xué)史中挖掘素材，讓學(xué)生和科學(xué)家研究的情景相同，也就可以讓學(xué)生像科學(xué)家一樣進(jìn)行思考，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。

參考文獻(xiàn)

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