书城科普读物动手做实验丛书--化学实验教学改革指导
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第20章 化学实验教学方法的创新(5)

假说实验教学法的基本教学程序及其在化学教学中的应用假说实验教学法的基本教学程序可简明地表示为:提出问题-提出假说(即对结论的预想)-对所持假说(或预想)的理论依据进行讨论-演绎推理,并用实验检验推论-得出结论。现以“增大反应物的浓度对化学平衡有何影响”这一课题为例进行具体说明。

(1)提出问题教师应根据本节课的教学目的、内容和要求,向学生明确而具体地提出所要认识和解决的问题。教师要切记不应向学生提出过于笼统的问题,如“增大浓度对化学平衡有何影响”,因为“增大浓度”是一个不明确的说法,不易定向学生思路。教师最好是结合具体实例向学生提问,如对FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(血红色)+3KCl反应来说,增大反应物FeCl3或KSCN的浓度,此平衡向何方移动?提出问题后,教师应有意识地组织学生就与该问题有关的背景知识进行回顾复习。如,什么是化学平衡移动?此反应的化学平衡常数的表达式是什么?什么是有效碰撞?等等,以便为解决问题做好准备。

(2)提出假说为了有效利用有限的课时,提出假说这一步一般由教师来完成。就上述问题,教师应给出三种假说:①平衡向正反应方向移动(溶液颜色加深);②平衡不移动(溶液颜色不变);③平衡向逆反应方向移动(溶液颜色变浅)。然后,教师要引导学生回忆已有的经验、事实或理论,开动脑筋,力求把已知的知识和该问题联系起来,进而从三种假说中选择一个自己认为正确的假说。与此同时,教师要认真统计持三种不同假说的人数,以便从总体上把握学生的认识状况。

(3)对所持假说的理论依据进行讨论教师提出假说后,不仅要求学生慎重地选择一种假说,而且还要让他们充分运用以往的知识和经验来论证自己所持的假说,以此培养学生的判断能力、逻辑推理能力和语言表达能力。

在讨论中,学生各抒己见,都想尽力说服跟自己观点不同的学生。当然,若讨论中觉得自己的理由不充分,观点不可靠,那就应改变自己的观点。这时,教师应记下改变观点的人数。

应当注意的是,同一假说,其依据的事实或理论可能不尽相同。如上述实例,有的同学依据平衡常数表达式推理出第一种假说是正确的,有的学生运用分子有效碰撞概念,也论证了第一种假说的正确性。

(4)演绎推理,并用实验检验推论当讨论进行到持不同观点的学生都不能说服对方时,开始做实验。其实,实验并非是直接检验假说,而是检验由假说演绎出来的推论。倘若某些学生认为“增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动”这一假说是正确的话,那么,可以演绎出“增大FeCl3或KSCN溶液的浓度,溶液的颜色将加深”这一推论。实验只要证实或否定这个推论,那么也就相当于证实或否定了该假说。所以,这里的实验是判别性的,它只能支持一种假说。

(5)得出结论对于上述平衡体系,若实验事实恰好与上述推论相一致,这就证实了上述假说是正确的,而其余的假说则被否定,亦即是错误的。与此同时,这一假说(增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动)也自然地上升为理论。因这个结论是被实验所证实的,所以,学生更加信服,记忆也倍加深刻。随后,教师再从理论上、从微观的角度上对这一结论进行深入剖析。这样,学生就不仅知其然,而且也知其所以然,最终达到形成科学概念、认识化学规律的目的。

当然,学生的认识至此并没有完结,还需在日后的学习实践中不断巩固和提高。

假说实验教学法的理论基础(1)假说实验教学法的基本教学程序符合科学认识论假说-实验方法是科学研究中形成科学概念、科学理论的基本科学方法。科学认识的基本程序是:提出问题-提出解决问题的假说(即普遍陈述)-演绎推理(即单称陈述)-用实验检验假说(即用单称陈述检验普遍陈述)——形成科学概念、原理。可见,假说实验教学法的基本教学程序与科学研究的认识程序是基本一致的。可以说,假说实验教学法是假说-实验方法在理科教学中的具体运用。

(2)假说实验教学法顺应了理科(包括化学)教学特征实验可谓是理科教学的生命。

理科教学的目的不仅在于使学生掌握基本的科学概念、原理、定律,同时还要培养他们科学的能力、态度和科学的世界观。这些目的的实现都离不开实验。假说实验教学法的主要目的正在于谋求学生认识最基本的科学概念、原理、定律,让他们自己动脑,带着对问题的假说或预想,以实验为中心来解决问题,以获得正确的科学知识。换言之,假说实验教学法对科学认识的基本立场是:任何科学的认识只有依靠实验的验证才能被承认。这一基本立场与理科教学最基本的特征恰好是一致的。

(3)假说实验教学法体现了教学过程的社会性教学过程的本质是学生的科学认识过程,而科学认识具有社会性。假说实验教学法可以使全体学生共同参与同一课题的解决过程,这可以使每位学生都有机会与权力发表自己的见解,同时还可以培养学生的协作意识。这就是说它体现了“教学民主化”、“科学认识社会化”的思想。

假说实验教学法在化学教学中的意义(1)它充分体现了“教为主导、学为主体”的教学原则在运用该方法进行教学时,教师的主要任务是提出问题,提供可供学生选择的几种假说,定向并激发学生思维。

学生不仅要慎重地选择假说,而且还要讨论选择的依据的合理性,直至通过实验来解决问题。

(2)它遵循了学生的思维规律和认知特点,极大地调动了全体学生的学习热情和学习的积极性,提高了学生的求知欲学生既动脑又动手,课堂气氛十分活跃。因为任何人都渴望实验能证实自己的观点,所以学生对实验这一关键环节特别感兴趣。运用这种方法能使学生在较短的时间里获得印象极为深刻的基本的化学概念和原理。

(3)化学教学的目的不仅在于向学生传授化学概念、原理和定律,同时还应使他们掌握获得化学知识的过程和方法,培养他们科学的探究能力和态度,树立科学的世界观因为假说实验教学法实质上是由假说、实验等科学方法以及讨论等教学方法所构成的科学的认识过程,所以,运用该方法组织教学无疑有助于上述诸项目的实现。

(4)科学认识是无止境的任何理论只有在长期的实践中不断接受检验,才能日趋完善和发展。恩格斯指出:“只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说”。这句名言不仅高度评价了假说方法在自然科学发展中的地位和作用,同时也表明了科学真理的相对性。所以,该方法有助于培养学生科学态度,使之树立起正确的科学观。

(5)与科学研究的基本程序相比较,该方法非常重视学生对提出假说的理论依据的讨论这不仅可以克服学生草率或盲目地选择假说的倾向,而且还可以提高学生的语言表达能力。另外,对假说所依据的理论进行讨论的过程,其实也是由感性认识向理性认识飞跃的抽象思维过程,因此,这里所说的“讨论”与学生的逻辑推理能力的成长和提高紧密地联系着。

理解和应用假说实验教学法应注意的几个问题(1)就基本教学过程而言,假说实验教学法与问题解决教学法有相似的地方,但二者也有着本质的区别虽说两种方法都有“提出问题”这个环节,但是,问题解决教学法中所说的“问题”主要是指生活中的实际问题。而假说实验教学法所提及的“问题”则主要指科学中的理论问题。换言之,假说实验教学法主要适用于化学基本概念和理论课的教学。学生通过对概念、原理等理性问题的认识和解决过程的训练,可以有效地提高他们的解题能力。

(2)假说实验教学法不仅仅是一种教学方法,它还代表着一种教学模式或一类认识程序,亦即演绎主义认识论通常教学中所遵循的认识论大都属于归纳主义认识论(或教学模式),即提出问题-通过观察实验收集感性事实和现象-归纳、概括和抽象-得出结论。当然,这两种认识论都是教学所必须的,但也应当认识到,两种认识论的教育价值是不尽相同的。众所周知,实验在认识过程中的作用是多方面的,它既可以用于收集感性事实和现象来为理性认识的形成奠定基础,也可以借助其收集的事实和现象来检验假说。实验作用的多样性决定其教育价值的多样性。化学教育作为以实验为基础的教育,理应全面认识和充分发挥实验应有的教育价值。

(3)任何实验都是一定条件下的实验,因此,通过实验所证实的假说的正确性也是有条件的、相对的在下结论(定义)时,一定要指明其适用条件。如“增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动”这个结论,只有在温度、压强、催化剂等其他外界条件不变时才成立。因此,在“得出结论”的教学环节中,教师一定要注意培养学生谨慎下定义的科学态度和良好习惯。

(4)提出假说的过程是理性认识过程因此,对于初中生来讲,完成提出假说的过程是很困难的,即使是高中生也并非易事。为了有效而顺利地完成教学,这一环节一般由教师完成。如果把这个环节交给学生来完成的话,最好还是选择学生素质好的班级,并且教师应给予适当的引导。

实验为基础的探索法

现代化建设需要培养学生不但具有丰富扎实的基本知识和技能,还要具有善于学习、善于独立思考,举一反三,灵活运用知识去分析和解决问题的能力,以便成为创造型人才打下基础。我们在这一思想指导下提出了以实验为基础的引导探索法。

基本思想要求教师在教学时,不直接把现成结论告诉学生,而是根据教学目的要求和学生的认识规律,设计好探索方案,积极引导学生按照探索方案指出的路子,通过实验(或观察实验)、阅读、议论、研究、练习等多种途径和方法,探索知识和规律,发展各种能力,从而完成教学过程。其特点是从学生的认识规律和学科特点出发,使学生为主体与教师为主导,思维训练与获取知识有机结合,并通过引、探、练三结合的方式,使学生在课堂上生动、活泼、主动地进行学习。

做法要求

(1)课堂教学结构

以实验为基础的引导探索法的课堂教学结构一般是“启发质疑——实验探究——巩固开拓”

启发质疑是教师根据教材和教学目的要求,通过从旧教材中或从生产生活中提出与新教材有联系的、又富有启发性的问题,引起学生的好奇、怀疑、困难和矛盾,创设探究问题的情境,使学生明确学习目的,激发学生学习的内在动机。实验探究是在教师指引下学生做实验或观察教师的演示实验,边实验、边观察、边记录、掌握资料,并结合议论,探究问题,进行推论,概括出概念和原理,总结规律并通过基本练习,及时强化。巩固开拓就是进行系统的练习和讨论,让学生运用刚学到的知识解决一些实际问题。在练习和讨论中教师给予指导,并及时反馈,使刚学到的知识巩固提高、扩大知识应用面。

(2)几点基本要求

总结了四点基本要求:实验为基础,问题作引路,引探练结合,训练贯始终。

实验是基础,就是把实验贯穿于教学的全过程。

问题作引路,就是在教学中教师设计一系列难易适中,富有启发性的问题,把问题带进课堂,并在教学过程中适时地提出来,引导学生定向思考。如为了加深对一氧化碳的还原性的认识,在实验后,教师提出:为什么一氧化碳具有还原性而二氧化碳没有?为什么一氧化碳能燃烧而二氧化碳却能灭火?问题带进课堂既能在学生意识中创设探究问题的情境,激发学生学习的内在动机,培养学生学习兴趣和创造的愿望,又能起到路标作用,引导学生沿着符合逻辑的思路分析和研究,还能在学生思路堵塞、不知所措时,起到点拨作用。但教师提的问题应抓住教材重点、难点;有思考性;内容难易适中,既要有一定难度,又要符合学生知识水平;文字简明,问答范围明确;要有系统。

引、探、练结合,是指每完成一个新内容的学习,都应把教师的设问引导、原型启发、质疑、解惑总结规律与学生的实验观察,阅读讨论,练习与训练(主要是思维方法)结合起来,每节课都结合学习内容安排一定数量的系统练习(包括课本80%以上的练习题)。整节内容学习完毕有一个系统的练习,以加深理解,拓展思路。

训练贯始终。训练贯穿于课堂教学的始终,主要是提出问题时要有计划的设问引导,启发学生质疑,又重视原型启发,引导学生释疑;在研究问题,分析问题,解决问题时,引导学生独立思考,并在类比、比较、分析、综合、抽象概括、判断推理中,学习和掌握知识,训练学生的思维方法。

教学效果

(1)学生的双基和能力都有较显着的提高(统计表从略)

实验班的学生提出问题,研究问题风气较浓,如学生看到各种自然现象往往能提出为什么,并能联系一些化学知识自发进行讨论和分析,××中学实验班部分学生还在第二学期应用学过的化学知识,主动帮助附近的制药厂处理污水,把该厂排出含铜离子量较高的污水处理为含铜离子量符合国家标准的污水,受到环卫部门的表扬。

(2)学生的学习兴趣有较大的提高

由于这种教法能较好地调动学生学习积极性,学生学习化学兴趣很高,对照班的学生很多要求老师用实验班的方法上课。在实验班一些同学,过去不管哪科,上课总是精神不集中,老是坐不稳,考试成绩中等,但现在上化学课积极性很高,不开小差,讨论大胆发言,练习积极动笔动口,实验积极动手,考试成绩提高了,有些人在化学竞赛中还得了奖,学生反映:

“现在上课不想开小差,也不能开小差了。”

几点认识

(1)坚持教与学相结合