“猜想與假設”在高中化學教學中的應用

高智玉

一、“猜想與假設”在高中化學教學中的重要性

人類對自然的認識需要不斷地猜想與假設，正如牛頓所說：沒有大膽的猜想，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)。“猜想與假設”作為高中化學教學中基本的教學方法，對于培養(yǎng)學生的綜合能力有著極其重要的作用。首先，“猜想與假設”發(fā)展了學生的思維能力，學生必須對問題進行有效地邏輯分析和推理，為了解決問題而結合自己的認識從自己的角度提出各種猜想，有效促進了思維的靈活性。其次，“猜想與假設”為探究學習建立了主線，建立了問題與實踐之間的橋梁，在學生的思維方向和實驗設計中起到了導向的作用，使學生可以圍繞一定的中心進行展開。另外，“猜想與假設”確立了學生的主體地位，一切課堂活動都從學生的思維出發(fā)，激勵了學生對課堂的積極參與、合作與交流，誘導了更深層次的分析探究、想象對比，促使學生制定更為嚴密科學的解決方案，全面實現(xiàn)了學生能力的提升。

二、“猜想與假設”在高中化學教學中的應用策略

1.化學情境中的“猜想與假設”誘導思考，探索發(fā)現(xiàn)

課堂情境的創(chuàng)建，有效激發(fā)了學生的好奇心與求知欲，促進了學生的思維跳躍。在教學中，教師可以選擇學生熟悉的事物，將生活中的一些情境演變?yōu)檎n堂上的實驗模擬，讓學生在直觀的化學情境中給學生以啟發(fā)和暗示，積極調動原有的認知和思維活動，從而在觀察中提出自己的猜想與假設，對結果進行預測，誘導學生深層探索，積極發(fā)現(xiàn)。

比如在學習有關“原電池的工作原理”時，教師就可以利用實驗來創(chuàng)設情境，通過學生對實驗的觀察，誘導學生發(fā)現(xiàn)其中的問題，調動學生的思維，激發(fā)學生的探索意識。

實驗情境：

實驗1：將鋅片、銅片分別插入盛有稀硫酸的水槽中，觀察實驗現(xiàn)象？

實驗2：將鋅片和銅片利用導線進行連接后，插入盛有稀硫酸的水槽中，觀察實驗現(xiàn)象？

實驗吸引了學生的積極觀察，在實驗1中，學生可以觀察到鋅片上有氣泡，而銅片上無現(xiàn)象；實驗2中，學生可以觀察到鋅片上沒有氣泡但逐漸溶解，而銅片上卻有大量的氣泡生成。學生結合自己的原有認知：鋅片會與稀硫酸反應放出氫氣，而銅片不會與稀硫酸反應。顯然，學生可以利用自己的認知解決實驗1，而不能解釋實驗2，這就引起了學生激烈的討論，逐漸形成了幾個疑惑的問題：

學生疑問：

疑問1：實驗2中，銅片上為什么會有氣體生成？

疑問2：氫離子是如何在銅片上得到電子而生成氫氣的？

每個學生都想知道這其中的原因，有的學生還引入了物理學中的電勢差，從而對問題建立了新的猜想與假設，嘗試解決新的問題。

猜想與假設：鋅片和銅片利用導線進行連接以后，在鋅片與銅片之間可能形成了電勢差，使得電子由鋅片向銅片移動，氫離子在銅片上得到電子從而生成氫氣。

這樣的假設為學生思考指明了方向，學生們開始自主地討論如何來驗證自己的猜想，各自積極地出謀劃策設計方案，最終學生得出了設計驗證實驗的關鍵：只要能夠證明鋅片與銅片之間的導線中有電流產(chǎn)生就可以。學生選擇了“電流表”來檢驗其中產(chǎn)生的電流，建立了如圖1所示的實驗，非常明顯地證明了自己的猜想，學生興奮地不由自主地鼓起掌來。

課堂情境吸引了學生的觀察與思考，而猜想與假設結合了學生對以往知識的運用、創(chuàng)新和突破，實現(xiàn)了利用舊知猜想發(fā)現(xiàn)新知的愿望，使得“原電池”的概念在學生的大腦中生動形成，學生對課程的理解既輕松又深刻。

2.意外生成中的“猜想與假設”，順勢而導，探索本質動態(tài)的課堂隨時有意外生成，引導學生合理探究才是解決意外生成的最好方式。在教學中，教師要善于捕捉意外生成，引導學生結合實驗條件、藥品、裝置和操作進行探究，從自己的角度對實驗中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進行猜想與假設，從而誘導學生的思維，激勵學生利用積極的心態(tài)面對意外，探索意外之后的化學本質。

比如在學習有關“影響反應速率的因素”時，有這樣一道探究題：利用金屬鋁分別與稀鹽酸、稀硫酸反應，探究鋁與酸反應時反應速率的快慢。教師利用了邊實驗邊猜想的方式進行學習。

實驗情境：

實驗1：將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入2 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中，觀察實驗現(xiàn)象。

學生觀察到鋁片與稀鹽酸反應要比與稀硫酸反應劇烈，放出氫氣的速率快。學生便從反應的本質進行分析，對造成這種實驗現(xiàn)象的原因進行猜想。

猜想與假設：鋁與酸反應的實質是鋁與溶液中氫離子的反應，稀鹽酸中氫離子的濃度大，故反應速率快。

實驗2：將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入1 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中，觀察實驗現(xiàn)象。

實驗并沒有像預想的那樣反應速率相同，還是稀鹽酸與鋁反應產(chǎn)生的氫氣劇烈，反應速率快。這令學生感到非常的意外，鋁片和氫離子濃度完全一樣了，唯一不同的就是氯離子與硫酸根離子，這讓學生擁有了其他的猜想。

猜想與假設：氯離子、硫酸根離子可能影響反應速率，氯離子具有促進作用，硫酸根離子具有抑制作用。

實驗3：在鋁與1 mol/L稀鹽酸中加入少量硫酸鈉固體，觀察實驗現(xiàn)象；在鋁與0.5 mol/L稀硫酸中加入少量氯化鈉固體，觀察實驗現(xiàn)象。

“意外”讓學生有了新的發(fā)現(xiàn)，喚起了強烈的求知欲，積極主動地找不同、尋根本，從而在相互比較中有了新發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了知識的新大陸，學生體驗到了猜想與假設的魅力，進一步增強了自己的探究能力。

3.方法滲透中的“猜想與假設”，理性思考，探索創(chuàng)新

學生在化學學習中，更注重方法的滲透和思想的領悟，利用“猜想與假設”可以實現(xiàn)學生對原有知識的整合，從而進行理性思考積極創(chuàng)新。在化學的教學中，學生只有對演繹法、類比聯(lián)想法、歸納法等科學方法進行熟練掌握，才能使學生的猜想與假設更具有科學性、合理性和邏輯性。

比如在學習有關“乙醇的結構式”時，學生通過定性分析、定量分析得出了乙醇的分子式為：C2H6O，教師就可以讓學生對乙醇的結構式進行猜想，得出乙醇所有可能的結構。

猜想與假設：根據(jù)價鍵理論，可以得出兩種乙醇的可能結構式：

猜想并不能使學生直接建立實驗進行驗證，教師要適時地組織學生進行合作討論，讓學生對這兩種結構式進行觀察，利用對比法找出其中的相同與不同，利用假設法設計實驗與猜想結果。

實驗方案：將1 mol乙醇與足量的金屬鈉進行反應，收集生成氫氣。

猜想與假設：根據(jù)氫原子所處的環(huán)境不同，假如是結構式Ⅰ，則可能收集到0.5 mol或2.5 mol或3 mol氫氣；假如是結構式Ⅱ，則只能收集到3 mol氫氣。

在實驗的指引下，學生收集得到了0.5 mol氫氣，順利得到了乙醇的結構式。同時也掌握了碳四價理論，對乙醇的結構與性質有了更深層的認識。

猜想與假設使學生學會了分析、對比和邏輯推理，逐步滲透了化學學習的科學思維，向學生證明了猜想與假設能力的重要性，提高了學生的綜合能力。

三、結束語

“猜想與假設”給嚴謹?shù)恼n堂注入了輕松的元素，成就了一種解放思想、自由聯(lián)想的課堂新模式。這種看似“天馬行空”的聯(lián)想課堂給學生創(chuàng)造了更多的挖掘自己才能的機會和良好的探究環(huán)境，抓住學生的個性特點，利用不同的思維對化學表現(xiàn)進行觀察、分析、類比、歸納，融進學生對知識的親身體驗和實踐探究，學生會在享受美好課堂的過程中，不斷地自我否定、改進、再否定、再改進，最終實現(xiàn)對知識的深刻理解與運用，形成正確的情感、態(tài)度和價值觀。

（收稿日期：2015-01-30）