西藏高中化學教學中引入科學思維方法的教學設(shè)計
——以“鈉的氧化物”教學設(shè)計為例

◆盛兵

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西藏高中化學教學中引入科學思維方法的教學設(shè)計
——以“鈉的氧化物”教學設(shè)計為例

◆盛兵

一、科學思維方法在化學教學中的重要性

科學思維方法的教育關(guān)系到國家和民族未來人才的培養(yǎng)，其重要性不言而喻?？茖W思維方法在化學等自然學科的教學中有著非常重要的作用，對于教師而言，學習和探索科學思維方法在教學中的應(yīng)用，可以促使他們及時革新教學內(nèi)容和教學方法，全面提高教學質(zhì)量和教學效果；對學生而言，可以使學生盡可能掌握科學思維的方法和學習方法，養(yǎng)成良好的思考習慣，還可以使學生學會用科學的思維方式解決自身學習、日常生活中遇到的問題。

化學科學探究的本質(zhì)，就是培養(yǎng)學生用科學的思維方法獲取化學學科知識。在高中化學教學實踐中，要培養(yǎng)學生通過感知覺獨立獲取信息的能力，即在化學實踐活動中通過觀察對化學實驗現(xiàn)象產(chǎn)生直接認識；要培養(yǎng)學生在大腦中對有用的信息進行儲存形成記憶的能力；要逐步培養(yǎng)學生對化學反應(yīng)的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進行分析、綜合、概括等科學思維活動的能力，在此基礎(chǔ)上探討并思考化學反應(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、西藏高中化學教學存在的問題

盡管內(nèi)地教學的變革隨著時代向前發(fā)展，在最新的教學理念的指導下也涌現(xiàn)出了多種教學模式，但在現(xiàn)行教育體制下，科學思維方法的教育還沒有引起各級學校足夠的重視，中西部地區(qū)的學校尤其嚴重。由于多種原因，西藏高中化學課堂教學也存在不少的問題：首先，課堂教學主要是以高考為導向，是由教師主導的教學，老師講，學生學，一切為了考試，學生是被動地接受，其主體地位未能得到充分體現(xiàn)；其次是教師課堂教學的慣性使然，在長期的高考導向下，學校成績的壓力，家長和社會的期待，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、記憶化學核心知識點和解題方法；最后是大環(huán)境的因素，內(nèi)地西藏班招生的擴大，留下的學生基礎(chǔ)差，學習主動性不足，自學能力缺乏，動手能力差，化學實驗教學主要是通過類似“照方抓藥”的活動方式，在教師限定的框里有限地進行探究活動，這樣不能真正培養(yǎng)學生的科學思維方法，因此，要在課堂中實施科學思維方法的教學難度相當大。當然，還有一些其他因素影響著科學思維方法的教育，比如學校教育的目標是本科率和重本率，這在很大程度上限制了課堂教學活動，違背教育的客觀規(guī)律，學校教育的根本目的不是本科率和重本率，而是要培養(yǎng)具有科學思維能力的學生，讓學生自己在有限的空間、時間范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多、學到更多。

三、西藏高中化學教學中引入科學思維方法的實踐探索

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

化學是西藏學生喜歡的學科，尤其是藏文班的學生，對實驗課特別感興趣，聽課的專注度高，對實驗現(xiàn)象十分好奇，也能提出一些有質(zhì)量的問題，因此，化學教師應(yīng)根據(jù)學生的情況設(shè)計教學過程，潛移默化地滲透科學思維方法教育，引導學生進行科學思維，最終養(yǎng)成科學思維的習慣。那么，西藏高中化學課堂教學如何培養(yǎng)學生的科學思維呢？下面以“鈉的氧化物”教學設(shè)計為例來說明化學科學思維方法教學實踐的具體過程。

（一）科學思維方法教學的困難分析

從初中升上來的高一學生，他們還停留在初中學習方式里，基本能夠接受教材中具體而顯性的知識，學生的認知能力層次相對較低，決定了隱藏于其中的化學反應(yīng)本質(zhì)和的思維方法需要化學教師有意識地引導他們?nèi)ネ诰?。當然，對于西藏的學生來說，在具體的知識上進行深層次的思考是很困難的，要求教師在課程標準、教材知識內(nèi)容和學生認知基礎(chǔ)上進行分析，創(chuàng)設(shè)適合于西藏本地學生的教學設(shè)計，引導學生在掌握教材具體知識的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學生的主觀能動性，積極參與科學思維活動，只有這樣，才能促進學生科學思維的發(fā)展。

（二）由教學內(nèi)容、學生的實際情況確立教學目標，設(shè)計教學方法

“鈉的氧化物”的知識目標是了解氧化鈉和過氧化鈉的主要性質(zhì)和用途；方法目標是能通過實驗探究實驗認識鈉的氧化物的性質(zhì)，并通過感知覺直觀獲取事實材料（如實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)等），知道化學實驗是研究認識化學物質(zhì)的重要途徑；思維目標是學會利用已有的知識對事實材料進行分析、比較、概括和綜合，培養(yǎng)學生的邏輯思維和想象力。西藏高中學生對于具體而顯性知識的認識比較輕松，相對于更深層次的思維方法知識，則需要在課堂教學中加以引導。在“鈉的氧化物”課堂教學中，教學方法以探究為主，層層遞進，讓學生積極參與到實驗中，觀察實驗現(xiàn)象，由學生討論、歸納并總結(jié)，真正讓學生體會探究學習、自主學習和合作學習的樂趣。

（三）“鈉的氧化物”教學設(shè)計

科學思維方法的教育就是讓學生積極主動參與實驗活動并努力形成科學的思維和學習方法。在教學設(shè)計過程中，一個有吸引力的問題是學生積極參與思維活動的催化劑，能促使學生積極主動地思考更深層次的問題，有利于學生把具體知識內(nèi)化，上升到學科思維方法的知識層面上，潛意識的養(yǎng)成科學思維的習慣。針對于“鈉的氧化物”的教學內(nèi)容和學生的實際情況，設(shè)計了各個階段的教學情境、問題和教學活動。

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？

活動與交流：供氧劑供氧

教師導入新課：要想弄清楚供氧劑如何提供氧氣，學習完“鈉的氧化物”知識后大家就會明白了。

【預(yù)備知識——Na2O】

1.氧化鈉的物理性質(zhì)：白色固體

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

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)基于學生已有的知識，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可以點火嗎？

活動：化學趣味小魔術(shù)（由學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，達到了脫脂棉的著火點；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，達到了脫脂棉的著火點。

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)能極大地顛覆學生已有的認知，使學生能夠辯證地看待事物，激發(fā)學生探索未知的興趣，能夠促使學生打開思維的大門。）

第三階段：科學探究，引導學生大膽猜想

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，指導學生完成實驗3-5）

理論猜想：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，由學生討論得出其產(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的變化，由氧化還原反應(yīng)本質(zhì)知道，一個氧化還原反應(yīng)中不可能出現(xiàn)化合價只降不升的，因此，第一種可能是不對的。

由學生歸納實驗現(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？

科學探究：在上述探究實驗中，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)計實驗，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)科學探究實驗，在探究過程中發(fā)現(xiàn)不同，引發(fā)爭議，激發(fā)學生進一步深入探究實驗的興趣。）

情境4：Na2O2與CO2反應(yīng)

假設(shè)與猜想：反應(yīng)產(chǎn)物是什么？

實驗設(shè)計的思路如圖：

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

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)計目的在于引導學生如何設(shè)計實驗，在設(shè)計過程中要考慮實驗先后順序以及注意的事項等，培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力）

第四階段：對比分析，歸納總結(jié)

用列表的形式對比氧化鈉與過氧化鈉相關(guān)性質(zhì)，并提出問題：有人認為干燥的CO2不與Na2O2反應(yīng)，請你設(shè)計實驗來證明？指導學生根據(jù)情境4的思路來設(shè)計實驗，探討可能出現(xiàn)的問題。（此環(huán)節(jié)主要是讓學生在比較、綜合的基礎(chǔ)上全面認識鈉的氧化物的性質(zhì)，在實驗探究的基礎(chǔ)上養(yǎng)成科學思維的習慣。）

（四）教學反思

本節(jié)課主要解決的問題是讓學生在實驗探究活動中學會如何獲取知識，如何利用已有的知識解決科學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的思維方法內(nèi)化所學的化學知識，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)學生科學思維的認知程序。

四、小結(jié)

在高中化學教學活動中讓學生能夠?qū)W會獨立獲取事實材料（或稱之為具體知識），并能對獲取的信息進行分析與綜合、總結(jié)與歸納等科學思維?？茖W思維方法教學的目的是鼓勵和引導學生在獲取事實性知識基礎(chǔ)上促進技能方法和思維方法的發(fā)展，指導學生有目的操作科學實驗探究，做好觀察和記錄，并促使學生有針對性討論出現(xiàn)的問題，讓學生科學實驗探究中尊重事實和學會質(zhì)疑，從科學的角度客觀、正面地認識相關(guān)的化學知識和技能，促進學生有效思考，養(yǎng)成科學思維的習慣。

作者單位：西藏拉薩中學

責任編輯：胡萍

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