“猜想與假設(shè)”在高中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐與探索

宋新好

“猜想與假設(shè)”是創(chuàng)新的開端，是學(xué)生結(jié)合了自己的感知、認(rèn)知、情感和經(jīng)驗(yàn)得出的對(duì)事物的一種認(rèn)識(shí)與看法，這是學(xué)生學(xué)習(xí)中的一項(xiàng)不可或缺的品質(zhì)。那么，如何在高中化學(xué)的教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生這種優(yōu)良的品質(zhì)呢？本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，淺談一些經(jīng)驗(yàn)與看法，以期能夠引起大家的討論與關(guān)注，為課堂教學(xué)提供新思路。

一、創(chuàng)設(shè)情境，生發(fā)“猜想與假設(shè)”的意識(shí)

自由的思想是學(xué)生猜想與假設(shè)的基礎(chǔ)，教師要了解自己學(xué)生的實(shí)際情況，為學(xué)生提供一個(gè)良好的課堂環(huán)境，以解放學(xué)生的思想，消除學(xué)生思維上的緊張感、畏懼感，鼓勵(lì)學(xué)生大膽進(jìn)行猜想，積極進(jìn)行表達(dá)，從而激發(fā)學(xué)生樂(lè)于猜想、敢于批判的精神。

比如在學(xué)習(xí)有關(guān)“金屬之間的置換”時(shí)，往往會(huì)通過(guò)金屬活動(dòng)順序表來(lái)判斷金屬與金屬之間的置換反應(yīng)，讓學(xué)生對(duì)“前面的金屬可以置換后面的金屬”進(jìn)行記憶，而這個(gè)規(guī)律僅僅指一般情況下成立，教師就可以讓學(xué)生利用自身的知識(shí)和能力去猜想與假設(shè)，找出其中的特殊之處。

猜想與假設(shè)：鉀、鈣、鈉三種金屬不可以與排在金屬活潑性順序表中后面金屬的鹽反應(yīng)制備金屬單質(zhì)。

有的學(xué)生并不認(rèn)同，認(rèn)為只要其金屬性強(qiáng)就都可以置換。持不同觀點(diǎn)的學(xué)生各持己見，爭(zhēng)論地非常激烈，教師就可以順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生說(shuō)出自己的猜想方案，學(xué)生利用金屬鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)，來(lái)證明不能置換，其原因就是鈉單質(zhì)會(huì)先與水反應(yīng)，然后再與硫酸銅中的銅離子發(fā)生置換反應(yīng)，最終生成銅單質(zhì)和鈉離子。但實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)確是鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和氫氣，此時(shí)生成的鈉離子已經(jīng)不具備置換銅離子的能力，因此學(xué)生的這種假設(shè)或者猜想就是錯(cuò)誤的。

二、融入情感，激活“猜想與假設(shè)”的興趣

1.同構(gòu)化學(xué)史，塑造學(xué)生主動(dòng)探究的科學(xué)能力

學(xué)生是不是愿意對(duì)遇到的問(wèn)題積極的展開猜想和假設(shè)，與學(xué)生的批判思維能力的高低有著密切的關(guān)系，而化學(xué)史便是提升批判思維水平的重要方法。無(wú)論是“燃素說(shuō)”還是“氧化說(shuō)”，無(wú)論是原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”、“行星模型”還是“電子云模型”都可以很好地提升學(xué)生在猜想和假設(shè)方面的批判思維水平。

2.利用“反例”提升學(xué)生關(guān)注問(wèn)題、敢于批判的意識(shí)

所說(shuō)的“反例”，在這里說(shuō)的是學(xué)習(xí)的知識(shí)很難用于分析現(xiàn)實(shí)中遇到的具體情況。比如：分析金屬鈉處于熔融形態(tài)下可以置換活潑金屬鉀（Na+KClNaCl+K）的緣由；分析活潑金屬鈉不可以置換出CuSO4溶液里的銅的緣由。使學(xué)生從另外的方向來(lái)分析問(wèn)題，轉(zhuǎn)變固有的知識(shí)所需要的條件，也可承認(rèn)固有的概念來(lái)對(duì)反例做出全新的詮釋，可以幫助學(xué)生建立敢于批判的意識(shí)。

三、科學(xué)引導(dǎo)，學(xué)會(huì)“猜想和假設(shè)”的方法

1.通過(guò)演繹法提出并確立假設(shè)

演繹法是一個(gè)把普遍性運(yùn)用到特殊性的分析方法。利用化學(xué)理論分析提出設(shè)想和假設(shè)是這一學(xué)科猜想與假設(shè)的主要方式。化學(xué)教育里使用演繹法提出并確立假設(shè)通常有以下幾種方式。

（1）遵循和問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)（例如物質(zhì)結(jié)構(gòu)概念、化學(xué)反應(yīng)知識(shí)、平衡移動(dòng)概念等）分析確立假設(shè)。比如：依照乙醇的化學(xué)式以及同分異構(gòu)理論分析得出乙醇的結(jié)構(gòu)式應(yīng)該是：CH3-O-CH3或CH3CH2-OH；利用研究有機(jī)物分子式里的不飽和度（Q值），預(yù)計(jì)這個(gè)有機(jī)物可能會(huì)呈現(xiàn)的構(gòu)造與應(yīng)該具有的特性；遵循化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)分析一個(gè)反應(yīng)得到的生成物或者從生成物判斷反應(yīng)物等。

（2）依照和問(wèn)題相關(guān)的物質(zhì)構(gòu)成成分確立假設(shè)。比如：氯水漂白原理研究的設(shè)想，依照氯水的構(gòu)成成分與已經(jīng)掌握的知識(shí)確立：氯水之所以能夠漂白，主要因?yàn)槁人锏腃l2與水的作用生成的HClO。

（3）依照和問(wèn)題相關(guān)的變量確立假設(shè)。比如：在對(duì)氫氣與氯氣進(jìn)行光爆實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，

假設(shè)研究干擾氫氯光爆的要素，比如二者的體積比例、所需的光強(qiáng)等，確立最科學(xué)的實(shí)驗(yàn)的設(shè)想。

（4）依照和問(wèn)題相關(guān)的外部條件確立假設(shè)。比如：關(guān)于鐵怎么會(huì)生銹的問(wèn)題，啟迪學(xué)生根據(jù)鐵生銹所需的外部條件，如：空氣、濕度等，確立鐵出現(xiàn)生銹現(xiàn)象的種種設(shè)想。

2.通過(guò)歸納法提出并確立假設(shè)

歸納法即為一個(gè)通過(guò)對(duì)特定的現(xiàn)象進(jìn)行分析而得出的結(jié)論提升到一個(gè)普遍性的認(rèn)知規(guī)律的分析過(guò)程。比如：反應(yīng)之前與之后參與反應(yīng)的各部分的質(zhì)量總和會(huì)不會(huì)有什么不同呢？引導(dǎo)學(xué)生依照已經(jīng)掌握的相關(guān)理論知識(shí)，以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中一些學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，分析得到反應(yīng)結(jié)束后參與反應(yīng)的各部分質(zhì)量的總和的三個(gè)可能性，即增多、減小與不變。

3.通過(guò)類比法提出并確立假設(shè)

類比即為一個(gè)在某種條件下已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)證的理論運(yùn)用到和其相似條件中的方法?；瘜W(xué)的相關(guān)知識(shí)分類復(fù)雜，而且具有很強(qiáng)的相似性，而這一特征就促使類比法成為一個(gè)最為重要的方式之一。

（1）結(jié)構(gòu)方面：如，依照CH4分子的成分與空間構(gòu)造，判斷CCl4分子的大概的空間構(gòu)造。

（2）性質(zhì)方面：依照同主族元素構(gòu)成和特性存在相似點(diǎn)的特性，判斷同主族相關(guān)元素的構(gòu)造和特性等。

想讓學(xué)生科學(xué)地使用類比法確立假設(shè)，在教學(xué)過(guò)程中就必須對(duì)相關(guān)族群的事物進(jìn)行比較性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生能夠清楚地認(rèn)識(shí)到這些事物存在的相同點(diǎn)以及不同點(diǎn)。

4.運(yùn)用直覺(jué)、靈感、想象等方式確立假設(shè)

在化學(xué)學(xué)科的進(jìn)步歷程中，非邏輯思維要比邏輯思維更受人們的廣泛關(guān)注。居里夫人利用其直覺(jué)確立了新的假設(shè)；凱庫(kù)勒抓住了轉(zhuǎn)瞬即逝的靈感，依照夢(mèng)境里的情境，確立了苯分子的環(huán)狀構(gòu)造的假設(shè)。化學(xué)教育里，可以恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用這些非邏輯性的方法，激發(fā)并提升學(xué)生敢于通過(guò)非邏輯思維確立假設(shè)。

四、積極探索，拓展“猜想與假設(shè)”的內(nèi)涵

1. 了解“猜想與假設(shè)”的形成途徑

學(xué)生學(xué)習(xí)新事物或者遇到思維障礙時(shí)，就會(huì)在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，調(diào)動(dòng)已有的知識(shí)、能力和經(jīng)驗(yàn)，不自覺(jué)的直覺(jué)、靈感和想象對(duì)事物進(jìn)行非邏輯性的猜測(cè)，或者利用比較、分類、歸納和演繹進(jìn)行邏輯推導(dǎo)，從而想要通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)本質(zhì)的挖掘、新知的學(xué)習(xí)。當(dāng)然，這種猜想與假設(shè)帶有一定的主觀性，要通過(guò)實(shí)踐操作來(lái)做驗(yàn)證。

2.提高猜想與假設(shè)的理論根據(jù)

猜想與假設(shè)并非胡思亂想，一定要依照大量的理論與實(shí)踐。所以，對(duì)化學(xué)學(xué)科理論、化學(xué)規(guī)律、特別是揭示化學(xué)本質(zhì)的內(nèi)容更應(yīng)該引起關(guān)注。要是學(xué)生明確了化學(xué)反應(yīng)之前與之后的元素構(gòu)成與數(shù)量是不發(fā)生變化的，本質(zhì)上就是舊鍵斷開和新鍵建立的過(guò)程，便很容易通過(guò)反應(yīng)物預(yù)測(cè)反應(yīng)得到的產(chǎn)物，也可以通過(guò)反應(yīng)得到的產(chǎn)物來(lái)分析參與反應(yīng)的物質(zhì)。通過(guò)對(duì)化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)知來(lái)確立猜想與假設(shè)，就能夠讓其更加的科學(xué)合理。

3.激勵(lì)學(xué)生勇于假設(shè)，敢于猜想

要使學(xué)生具備更強(qiáng)的發(fā)散性思維，首先，要具備假設(shè)與猜想的勇氣。這一點(diǎn)是形成發(fā)散思維多樣性的重要因素。同時(shí)，也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的創(chuàng)新性，例如，化學(xué)課堂上，教師會(huì)引導(dǎo)性的向?qū)W生發(fā)問(wèn)“我們還可以從哪個(gè)角度考慮？”“這道題還有沒(méi)其他的解決辦法？”等等，引導(dǎo)學(xué)生將思考方向、思考角度發(fā)散開來(lái)，幫助學(xué)生從事物的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)等方面進(jìn)行多元化假設(shè)、猜想、預(yù)測(cè)。

4.輔導(dǎo)學(xué)生形成系統(tǒng)的理論體系

從宏觀角度上看，每一項(xiàng)科學(xué)研究都是人類認(rèn)識(shí)自然、開發(fā)自然的過(guò)程。學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，對(duì)每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的假設(shè)和猜想，以及推理，從根本上來(lái)說(shuō)，是利用科學(xué)的理論體系去解決現(xiàn)實(shí)情況，整合現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的過(guò)程。這一過(guò)程不是浮于理論知識(shí)層面，而是對(duì)原有知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新整合，篩選。因此，理論知識(shí)結(jié)構(gòu)越是完備，積累的知識(shí)面也便更加寬泛，構(gòu)建的知識(shí)融合的框架更加堅(jiān)固，這就給大膽假設(shè)與猜想打下了良好的基礎(chǔ)。

總之，認(rèn)知層次的內(nèi)核是對(duì)固有知識(shí)、理論、經(jīng)驗(yàn)的積累，通過(guò)大腦的重組與編排，內(nèi)化為層次性較強(qiáng)知識(shí)結(jié)構(gòu)。所以，化學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程應(yīng)該注重溫故知新，培養(yǎng)學(xué)生形成新舊內(nèi)容的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，然后指導(dǎo)自身的實(shí)際操作。這樣，不僅能夠輔助學(xué)生搭建完整的知識(shí)理論體系，還能夠加強(qiáng)學(xué)生假設(shè)與構(gòu)想能力，從而幫助學(xué)生有效的解決日益更新的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

（收稿日期：2015-04-11）