運(yùn)用比較性思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神

張靜慧

摘 要：科學(xué)精神是核心素養(yǎng)的重要組成部分，科學(xué)精神包含理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等方面。比較性思維是人類思維的基本形式之一，是科學(xué)精神的一個方面。在化學(xué)教學(xué)中，運(yùn)用對比實驗、營造比較思維的氛圍，促進(jìn)學(xué)生比較理性思維的養(yǎng)成，有利于學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：比較性思維；科學(xué)精神；苯酚實驗

在“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”的構(gòu)成框架中，共包含文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、學(xué)會學(xué)習(xí)、健康生活、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)?？茖W(xué)精神是人們在長期的科學(xué)實踐活動中形成的共同信念、價值標(biāo)準(zhǔn)和行為規(guī)范的總稱。

目前，我們在化學(xué)教學(xué)中，存在人為地將“教書”與“育人”進(jìn)行分離的現(xiàn)象，認(rèn)為“育人”是德育部門的事?；瘜W(xué)課堂比較重視的往往是學(xué)生對于化學(xué)知識的獲取與掌握?；瘜W(xué)作為一門以實驗為基礎(chǔ)、重視實證、富有理論性和邏輯性的學(xué)科，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神應(yīng)擔(dān)負(fù)起義不容辭的責(zé)任。本文以《酚的性質(zhì)和應(yīng)用》一課的教學(xué)為例，探究運(yùn)用比較性思維，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神的教學(xué)實踐。

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容取自蘇教版選修5《有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)》專題4“烴的衍生物”，第二單元“醇、酚”。主要學(xué)習(xí)目標(biāo)是通過探究苯酚的物理性質(zhì)和典型化學(xué)性質(zhì)，感悟結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的科學(xué)規(guī)律，感悟基團(tuán)之間存在相互影響；了解苯酚在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，了解含酚廢水的污染情況和處理方法。通過對乙醇與苯酚、甲苯與苯酚的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)進(jìn)行對比，可以使學(xué)生將新舊知識聯(lián)系起來，有利于學(xué)生知識體系的建構(gòu)，有利于學(xué)生理解與掌握科學(xué)的原理與方法，

培養(yǎng)科學(xué)的思維方式。

二、教學(xué)設(shè)計

整節(jié)課圍繞以含酚廢水的檢測、處理為主線來展開，使課堂渾然一體。教師通過大量運(yùn)用圖片對比、實物展示對比、乙醇與苯酚的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對比、實驗對比，引導(dǎo)學(xué)生探究其中的異同及內(nèi)在原理，使學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用科學(xué)的思維方式來認(rèn)識事物、解決問題。

教師首先以兩張圖片引入新課，一張是關(guān)于苯酚用途的圖片，另一張是含酚廢水污染河道的網(wǎng)絡(luò)新聞截圖。通過兩張圖片對比介紹，使學(xué)生學(xué)習(xí)辯證地看待事物，具有理性思維。由酚的污染問題，引出含酚廢水的檢測方法，從而導(dǎo)出苯酚的性質(zhì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。將苯酚與以前學(xué)過的乙醇比較，讓學(xué)生討論苯酚的羥基可能具有的化學(xué)性質(zhì)；將苯酚和苯、甲苯的結(jié)構(gòu)比較，推測苯酚中的苯環(huán)可能發(fā)生的化學(xué)變化；通過一系列比較性實驗，對前面的推測加以驗證，并通過實驗現(xiàn)象對比，使學(xué)生對“有機(jī)物分子中基團(tuán)之間能相互影響”這一科學(xué)規(guī)律有直觀的認(rèn)識與初步理解。最后，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識，大膽嘗試，提出含酚廢水的處理方法。

本節(jié)課的實驗中，對比實驗一、二、三、四為學(xué)生分組實驗，五、六、七為教師演示實驗。同時，由于苯酚有毒，為了避免實驗過程中造成室內(nèi)環(huán)境的污染，在筆者大多數(shù)實驗（實驗一、二、四、五）中沒有采用常規(guī)的試管與滴管，而是借用了組內(nèi)一個同事研究的綠色化學(xué)實驗的創(chuàng)意，采用了醫(yī)院里的“真空采血管”代替試管，用一次性針筒加試劑，減少苯酚氣味在室內(nèi)的逸散。另外，為了貼近生活，增加趣味性，在CO2與澄清的C6H5ONa溶液反應(yīng)時，沒有用通常的實驗室制法制備CO2氣體，用的是加可口可樂來代替。

三、教學(xué)過程

（一）圖片對比，引入課題

教師在一張PPT上打出兩張圖：一張是苯酚滴耳液和苯酚軟膏、酚醛樹脂，介紹今天學(xué)習(xí)的苯酚是一種重要的化工原料，在制備藥品、合成纖維、電路開關(guān)等方面有廣泛用途。另一張是被含酚廢水污染變成“紅河”的新聞截圖。對比兩張圖片，我們得到信息，酚類物質(zhì)有用又有污染，從而引導(dǎo)學(xué)生理性地、辯證地、多角度地看待與評價事物。接著指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)酚的含義：酚是羥基與苯環(huán)（或其他芳環(huán)）碳原子直接相連的有機(jī)物。引導(dǎo)學(xué)生寫出苯酚的分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式。教師接著指出，人們要恰當(dāng)?shù)乩帽椒?，要檢測并處理含酚的廢水，就必須先了解苯酚的性質(zhì)。

（二）實驗對比，提升思維

1.對比實驗一：苯酚的物理性質(zhì)

總結(jié)苯酚的物理性質(zhì)，思考苯酚在空氣中易變質(zhì)的原因，引出苯酚的化學(xué)性質(zhì)：苯酚具有還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。同時，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，苯酚自身沒有可以用以直接判定的明顯特征，那么，化學(xué)上用什么方法檢測苯酚呢？

2.對比實驗二：苯酚的顯色反應(yīng)

教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)結(jié)構(gòu)推測，苯酚可能還有什么化學(xué)性質(zhì)？

學(xué)生經(jīng)過討論得出，根據(jù)苯酚和乙醇中都含有羥基推測，苯酚的羥基有可能電離出H+；苯環(huán)上可能可以發(fā)生取代或加成反應(yīng)。根據(jù)假設(shè)，進(jìn)行實驗求證。

3.對比實驗三：苯酚中羥基的電離

教師總結(jié)：苯酚中羥基氫原子電離能力大于水，羥基受到苯環(huán)的影響變得易電離。苯酚水溶液顯弱酸性，酸性物質(zhì)往往可以和強(qiáng)堿性物質(zhì)反應(yīng)。學(xué)生推測：苯酚可以和強(qiáng)堿反應(yīng)。

4.對比實驗四：苯酚的弱酸性

由上述對比實驗，師生得出結(jié)論，苯酚有弱酸性，其酸性甚至比碳酸弱。教師介紹苯酚的別名：石炭酸。

5.對比實驗五：苯酚與濃溴水反應(yīng)

教師提問：如何確定苯酚與溴水發(fā)生的是取代反應(yīng)還是加成反應(yīng)？

學(xué)生分組討論，提出可行的檢驗方法：如果發(fā)生取代反應(yīng)的話，除了白色沉淀，有強(qiáng)酸HBr生成，而加成反應(yīng)只生成一種有機(jī)物?？梢酝ㄟ^測量反應(yīng)物和生成物的酸性變化，如果生成物酸性明顯變強(qiáng)，則發(fā)生了取代反應(yīng)，反之，則發(fā)生了加成反應(yīng)。

6.對比實驗六：測定苯酚與濃溴水反應(yīng)前后的pH值

教師將苯酚和甲苯的結(jié)構(gòu)對比，引出苯酚中的苯環(huán)受到羥基的影響，鄰、對位變得活潑，得出苯酚與溴水發(fā)生取代反應(yīng)的化學(xué)方程式。同時簡單介紹，和甲苯一樣，苯酚中的苯環(huán)與氫氣能發(fā)生加成反應(yīng)。

（三）前后對比，拓展應(yīng)用

回到前面問題：人們有哪些方法檢測與處理含苯酚的廢水？通過學(xué)生回答，教師總結(jié)：FeCl3和濃溴水均可以檢驗苯酚，F(xiàn)eCl3溶液更加靈敏。根據(jù)苯酚的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，學(xué)生提出了用萃取和用石灰中和的方法處理含酚廢水。

對比實驗七：含苯酚廢水的物理方法處理

教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀拓展材料，了解處理含酚廢水的主要方法：回收利用或降解處理為無毒的物質(zhì)。

（四）歸納整理，總結(jié)規(guī)律

最后，教師總結(jié)本節(jié)內(nèi)容：苯酚是一種重要的化工原料，酚的結(jié)構(gòu)特點是，苯環(huán)上直接連一個羥基。苯酚的物理性質(zhì)為無色晶體，久置空氣中顯淡紅色，常溫下在水中溶解度不大，與熱水互溶，有毒。苯酚的化學(xué)性質(zhì)有還原性、遇FeCl3溶液顯紫色的顯色反應(yīng)、弱酸性、與溴水取代生成2，4，6——三溴苯酚，與氫氣加成得到環(huán)己烷；苯酚的檢測與含酚廢水的處理方法。教師要求學(xué)生課后回憶本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程，總結(jié)“烴的衍生物”的研究途徑，并在后面的學(xué)習(xí)中加以運(yùn)用。

四、課后思考

教師對教育教學(xué)有自己的理解，讀懂并吃透教材、教參、課程標(biāo)準(zhǔn)等文本，才能根據(jù)自己的教學(xué)要求對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加工與再創(chuàng)造。

化學(xué)課堂就應(yīng)該是一個個學(xué)生參與探究過程的連環(huán)套，教師創(chuàng)設(shè)一個個問題情境，激發(fā)學(xué)生的思考、討論，學(xué)生運(yùn)用已有知識，大膽地提出自己的看法、理解與假設(shè)；根據(jù)假設(shè)，尋求有效的驗證方法，或做化學(xué)實驗，或查詢資料，得到結(jié)論，由現(xiàn)象到本質(zhì)，認(rèn)識逐步深入。學(xué)生在探究的過程中，也同時養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那笾獞B(tài)度，善于總結(jié)，勤于反思，互相合作。

充分運(yùn)用比較性思維的方法，有利于培養(yǎng)思維的靈活性和嚴(yán)密性。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用比較性實驗，不僅可以讓學(xué)生更多地體驗化學(xué)實驗探究過程，以激發(fā)學(xué)生的好奇心和想象力，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，使學(xué)生養(yǎng)成實證意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，勇于探究，敢于質(zhì)疑，尊重事實，崇尚真知。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪瑞林，杜悅.凝練學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng) 培養(yǎng)全面發(fā)展的人：中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究課題組負(fù)責(zé)人答記者問[J].

中國教育報，2016.

[2]盧彪.弘揚(yáng)科學(xué)精神，提高科學(xué)素養(yǎng)[J].高教論壇，2005（4）.

[3]袁強(qiáng).化學(xué)教學(xué)中科學(xué)思維方法的應(yīng)用實踐分析[J].教育界，2013（11）.

編輯 李琴芳