基于化学研究方法建构的教学优化

林立霞+张贤金

摘要：高一作为高中化学教学的起始阶段，教师很有必要引导学生掌握正确的学习、研究化学科学的方法。通过苏教版《化学1》专题1的教学实例，探讨分类法、定量研究法、实验法、模型法等化学研究方法建构的教学优化路径。

关键词：分类法；定量研究法；实验法；模型法；教学优化

文章编号：1008-0546（2014）11-0005-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.002

美国未来学家阿尔文·托夫勒（Alvin Toffler）曾经指出：“未来的文盲将不是目不识丁的人，而是不知道如何学习的人。”教师的职责就是教会学生如何学习。如何实施更有效的教学培养出会学习的人呢？高一作为系统性学习化学科学的起始阶段，教师不仅要教会学生科学文化知识，更重要的是教会学生科学的研究方法，高中化学苏教版的编者也有同样的意图。《化学1》专题1的教材编写非常巧妙，不到40页的内容就已经把化学的核心理念呈现给师生。明线介绍了高中化学的基本知识和应用工具，暗线安排三个单元分别阐述了分类观、计量观、实验观、微粒观和化学价值观等化学基本观念，并意图使学生领会研究化学的科学方法，如分类法、定量研究法、实验法、模型法等。本文以苏教版《化学1》专题1为例，结合教学实践，探讨化学研究方法建构的教学优化路径。

一、分类法的教学建构

在教学中发现有些学生孤立地学习知识，当学好一个知识块后就将它束之高阁，不去联系，更不会去应用它，结果单元测试时成绩还不错，但是稍微一综合就一塌糊涂了。例如，问学生“二氧化硫属于哪一类物质”，多数学生都会答“酸性氧化物”，但如果问学生“二氧化硫和氢氧化钠反应生成什么”，哪怕是在一学期结束时，还是会有不少学生会写成硫酸钠和水。因为他们仅仅学到了如何分类，而未关注学习分类的目的是什么，因此不会应用分类法结合反应规律来书写反应方程式，而是凭感觉猜测反应产物。

在新一轮的教学中，笔者采用了“三步曲”教学法进行教学，即“为什么要学习物质的分类——如何分类——分类的应用实例”，成效显著。在教学过程中，直接地告诉学生，我们学习物质的分类不是为了“分类”而“分类”，仅仅学会怎样分类是远远不够的，还要学会应用，如物质性质的推断等。在“三步曲”教学过程中，“为什么要学习物质的分类”以教师讲授法为主要教学形式。“如何分类”的教学则是以创设情境让学生在讨论中进行，学生在互相启发中发现了可以从多角度对物质进行分类，这不仅能更全面地认识物质的分类、体现了化学中的哲学思想，还培养了学生的思维能力，实现了三维教学目标。“分类的应用实例”教学可以编制练习让学生体验应用分类方法的成就感。教材P4的“问题解决”就是一个很好的例子。分类方法是研究化学的一种基本方法，除了可以对成千上万种的物质进行分类之外，还运用于其他许多方面，例如变化多端的物质间的转化反应。由于学生在初中已掌握四种基本反应类型，因此在“化学反应的分类”的教学过程中，只需要复习初中知识来进一步领会分类的研究方法。然后通过多角度看待问题引出从化学反应过程中元素的化合价是否发生变价对化学反应进行分类。

通过分类法的教学建构，把初中知识的“经验性”上升到高中的“理论性”，把初中知识的“散乱性”上升到高中“系统性”，实现了初高中的衔接。

二、定量研究法的教学建构

化学科学发展离不开定量研究。定量的研究方法，是在定性的基础上精确地对事物的属性进行深度的、量化的表达。例如，我们常常通过燃烧法分析某有机物的组成，通过燃烧现象分析即可推测出是否含碳、氢元素，但是否含氧元素、以及各元素的组成就只有依赖于定量分析了；化学反应中的定量更是重要，参与反应的物质的质量关系不同、浓度不同时，发生反应快慢和反应的产物都可能不同……化学研究的每个方向都需要定量研究法，使研究结果深刻、精确。定量研究法是化学发展为一门科学的重要标志。下面以《化学1》专题1的第一单元为例，阐述定量思维方法的教学建构。

本单元概念多、理论性强而且十分抽象，对于仅仅接受初三化学扫盲教学的高一新生而言，觉得难是很正常的，那么我们如何使它的难度值降到最低呢？

1. 从学生的已有知识储备和生活经验入手，让学生自我生成概念

初中更注重宏观上物质的性质，而对微粒观的要求相对较低，因此，可以在上新课前复习什么是微观粒子，为后续学习做好铺垫。生活中我们常常遇到体积较小但数量巨大的事物，比如大米、粉笔、奶粉等，计数时常用到集合思想而使其成为一袋大米、一盒粉笔、一罐奶粉等，使用和交易时都更为便利。那么对于更为微小、数量更为庞大的微观粒子而言，我们用同样的办法处理，引出“物质的量”概念。

2. 运用类比的方法建构概念

列出学生已知的计量物理量和单位，如长度（米）、时间（秒）、质量（克）等后，指出“物质的量”也是国际7个基本物理量之一，它的单位是“摩尔”，用来表征微观粒子数目的多少。再类比于国际米原器，讲“1mol”的涵义，很容易让学生明白，它并没有什么深刻的内涵，仅仅是人们达成的一种共识、统一的规定而已。又类比于一盒粉笔有30根，那么“1mol”有多少个微粒？如此运用类比的方法，将抽象的概念通俗化，易于被学生接受。

3. 在单元结束时，构建网络图，使学生充分理解引入概念的意义

通过图1，学生很直观地明白物质的量是联系宏观性质和微观粒子的桥梁。可以再编制一些习题让学生熟练应用，可以达成较好的教学效果。

三、实验法的教学建构

实验对于化学研究而言，正如羽翼于飞鸟，划桨于轻舟。因此，作为教师有必要帮助学生建构科学的实验方法。苏教版必修1专题1的第二单元循着科学家研究化学物质的一般思路介绍物质的分离与提纯、物质的定性检验、定量分析等实验方法。笔者认为在理解这些实验方法的基础上，更重要的是让学生体会科学家的研究思路和方法。因此，在实施教学时，就按照教材的顺序进行。实验教学时注意以下两个方面：

1. 多做探究性的实验

尽量不要把实验设计成验证性的，那样会抑制学生的活跃思维，完全沿着教师的预设发展。而应多引导学生发现问题，并指导学生自己设计实验探究、解决问题，可以培养学生创新能力。例如，做苯与溴水的萃取实验时，可以增设一个实验——探究苯与水的溶解性和密度大小的实验，学生可以在很直观的感受中得出结论，比起教师直接告诉学生结论并记下要更有趣、更深刻。

2. 实验现象有记录、有分析

学校条件许可的情况下，应尽可能多安排分组实验，让每个学生都有机会动手操作，指导学生细致观察实验现象并如实记录，结合理论知识分析、讨论。

四、模型法的教学建构

模型法是一种重要的科学思维方法，往往可以实现化复杂为简单、化抽象为具体。在化学的科学研究过程中也是常用的一种科学方法。例如，化学物质的宏观性质取决于微观结构，而微观的结构摸不着、看不见，借助模型化方法可以轻松理解。因此，很有必要帮助学生建构模型化思维方法。下面以必修1专题1的第三单元“人类对原子结构的认识”为例，阐述模型化思维方法的教学建构。

在教材内容处理上，笔者把“原子结构模型的演变”作为本节的重点教学内容，讲述从公元前5世纪哲学家思辨中的原子结构到近代化学科学家运用科学思维方法——模型法研究原子结构的历程，带领学生沿着科学家的足迹感受什么是原子结构模型及模型法的优越性。在这个过程中学生的科学本质观也能得到很好的发展。

在教学手段上，笔者借助多媒体教学帮助学生形成具象的模型。模型通常可分为物质模型和思想模型。物质模型是用物质实体仿照原型而复制的物件。如原子结构模型、分子的比例和模型球棍模型、晶体的紧密堆积模型等。物质模型生动直观，看得见、摸得着。思想模型是客观事物在人的头脑中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符号、图表等形式体现出来，如原子结构示意图、化学方程式、碰撞理论、化学平衡中恒压或恒容容器等。思想模型简明、扼要，能够集中反映事物的主要方面，使复杂问题简单化。在“原子结构模型的演变”教学过程中，借助多媒体展示道尔顿的原子实模型—汤姆生的葡萄干面包式模型—卢瑟福的行星模型—波尔的量子力学模型，每一种模型的出现总能引起学生的一片惊叹，把微观世界看不见、摸不着的原子具象地呈现在学生的面前，不仅帮助学生形象地构建了原子结构模型，还活跃了课堂教学氛围，激发了学习兴趣。当学生在脑海里里已经形成了原子结构的物质模型后，再辅以原子结构示意图的思想模型教学，那么，学生掌握原子的结构是水到渠成的事了。

最后，布置一项特殊的作业——要求学生课后利用身边的事物（如橡皮泥、各种小球等）制作原子结构模型，不仅能进一步加深所学的知识，培养学生的动手能力和想象能力，还有助于培养将有限的课堂学习延长到无限的课外学习的良好学习习惯。

综上所述，分类法、定量研究法、实验法、模型法是化学科学的重要研究方法，也是学生学习化学的重要方法。高中化学课程标准和高中化学教科书着力强调化学研究方法的重要性，并将其很好地体现在教科书的编写中。一线化学教师在教学实践中如何将课程标准和教科书的编写思路转化为自己的教学思路，从而实现教学的优化，是一个值得进一步思考和研究的问题。

参考文献

[1] 张洪英.高中化学教学中实施科学方法教育的探索[D].苏州：苏州大学，2008

[2] 刘慧.高中化学教学中学生分类观的建构研究[D].济南：山东师范大学，2013

[3] 韩晓丽，杨民富，李广洲.化学中的模型及其教学启示[J].化学教与学，2010，（4）

1. 多做探究性的实验

尽量不要把实验设计成验证性的，那样会抑制学生的活跃思维，完全沿着教师的预设发展。而应多引导学生发现问题，并指导学生自己设计实验探究、解决问题，可以培养学生创新能力。例如，做苯与溴水的萃取实验时，可以增设一个实验——探究苯与水的溶解性和密度大小的实验，学生可以在很直观的感受中得出结论，比起教师直接告诉学生结论并记下要更有趣、更深刻。

2. 实验现象有记录、有分析

学校条件许可的情况下，应尽可能多安排分组实验，让每个学生都有机会动手操作，指导学生细致观察实验现象并如实记录，结合理论知识分析、讨论。

四、模型法的教学建构

模型法是一种重要的科学思维方法，往往可以实现化复杂为简单、化抽象为具体。在化学的科学研究过程中也是常用的一种科学方法。例如，化学物质的宏观性质取决于微观结构，而微观的结构摸不着、看不见，借助模型化方法可以轻松理解。因此，很有必要帮助学生建构模型化思维方法。下面以必修1专题1的第三单元“人类对原子结构的认识”为例，阐述模型化思维方法的教学建构。

在教材内容处理上，笔者把“原子结构模型的演变”作为本节的重点教学内容，讲述从公元前5世纪哲学家思辨中的原子结构到近代化学科学家运用科学思维方法——模型法研究原子结构的历程，带领学生沿着科学家的足迹感受什么是原子结构模型及模型法的优越性。在这个过程中学生的科学本质观也能得到很好的发展。

在教学手段上，笔者借助多媒体教学帮助学生形成具象的模型。模型通常可分为物质模型和思想模型。物质模型是用物质实体仿照原型而复制的物件。如原子结构模型、分子的比例和模型球棍模型、晶体的紧密堆积模型等。物质模型生动直观，看得见、摸得着。思想模型是客观事物在人的头脑中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符号、图表等形式体现出来，如原子结构示意图、化学方程式、碰撞理论、化学平衡中恒压或恒容容器等。思想模型简明、扼要，能够集中反映事物的主要方面，使复杂问题简单化。在“原子结构模型的演变”教学过程中，借助多媒体展示道尔顿的原子实模型—汤姆生的葡萄干面包式模型—卢瑟福的行星模型—波尔的量子力学模型，每一种模型的出现总能引起学生的一片惊叹，把微观世界看不见、摸不着的原子具象地呈现在学生的面前，不仅帮助学生形象地构建了原子结构模型，还活跃了课堂教学氛围，激发了学习兴趣。当学生在脑海里里已经形成了原子结构的物质模型后，再辅以原子结构示意图的思想模型教学，那么，学生掌握原子的结构是水到渠成的事了。

最后，布置一项特殊的作业——要求学生课后利用身边的事物（如橡皮泥、各种小球等）制作原子结构模型，不仅能进一步加深所学的知识，培养学生的动手能力和想象能力，还有助于培养将有限的课堂学习延长到无限的课外学习的良好学习习惯。

综上所述，分类法、定量研究法、实验法、模型法是化学科学的重要研究方法，也是学生学习化学的重要方法。高中化学课程标准和高中化学教科书着力强调化学研究方法的重要性，并将其很好地体现在教科书的编写中。一线化学教师在教学实践中如何将课程标准和教科书的编写思路转化为自己的教学思路，从而实现教学的优化，是一个值得进一步思考和研究的问题。

参考文献

[1] 张洪英.高中化学教学中实施科学方法教育的探索[D].苏州：苏州大学，2008

[2] 刘慧.高中化学教学中学生分类观的建构研究[D].济南：山东师范大学，2013

[3] 韩晓丽，杨民富，李广洲.化学中的模型及其教学启示[J].化学教与学，2010，（4）

1. 多做探究性的实验

尽量不要把实验设计成验证性的，那样会抑制学生的活跃思维，完全沿着教师的预设发展。而应多引导学生发现问题，并指导学生自己设计实验探究、解决问题，可以培养学生创新能力。例如，做苯与溴水的萃取实验时，可以增设一个实验——探究苯与水的溶解性和密度大小的实验，学生可以在很直观的感受中得出结论，比起教师直接告诉学生结论并记下要更有趣、更深刻。

2. 实验现象有记录、有分析

学校条件许可的情况下，应尽可能多安排分组实验，让每个学生都有机会动手操作，指导学生细致观察实验现象并如实记录，结合理论知识分析、讨论。

四、模型法的教学建构

模型法是一种重要的科学思维方法，往往可以实现化复杂为简单、化抽象为具体。在化学的科学研究过程中也是常用的一种科学方法。例如，化学物质的宏观性质取决于微观结构，而微观的结构摸不着、看不见，借助模型化方法可以轻松理解。因此，很有必要帮助学生建构模型化思维方法。下面以必修1专题1的第三单元“人类对原子结构的认识”为例，阐述模型化思维方法的教学建构。

在教材内容处理上，笔者把“原子结构模型的演变”作为本节的重点教学内容，讲述从公元前5世纪哲学家思辨中的原子结构到近代化学科学家运用科学思维方法——模型法研究原子结构的历程，带领学生沿着科学家的足迹感受什么是原子结构模型及模型法的优越性。在这个过程中学生的科学本质观也能得到很好的发展。

在教学手段上，笔者借助多媒体教学帮助学生形成具象的模型。模型通常可分为物质模型和思想模型。物质模型是用物质实体仿照原型而复制的物件。如原子结构模型、分子的比例和模型球棍模型、晶体的紧密堆积模型等。物质模型生动直观，看得见、摸得着。思想模型是客观事物在人的头脑中的抽象反映形式。思想模型可以用文字表述、符号、图表等形式体现出来，如原子结构示意图、化学方程式、碰撞理论、化学平衡中恒压或恒容容器等。思想模型简明、扼要，能够集中反映事物的主要方面，使复杂问题简单化。在“原子结构模型的演变”教学过程中，借助多媒体展示道尔顿的原子实模型—汤姆生的葡萄干面包式模型—卢瑟福的行星模型—波尔的量子力学模型，每一种模型的出现总能引起学生的一片惊叹，把微观世界看不见、摸不着的原子具象地呈现在学生的面前，不仅帮助学生形象地构建了原子结构模型，还活跃了课堂教学氛围，激发了学习兴趣。当学生在脑海里里已经形成了原子结构的物质模型后，再辅以原子结构示意图的思想模型教学，那么，学生掌握原子的结构是水到渠成的事了。

最后，布置一项特殊的作业——要求学生课后利用身边的事物（如橡皮泥、各种小球等）制作原子结构模型，不仅能进一步加深所学的知识，培养学生的动手能力和想象能力，还有助于培养将有限的课堂学习延长到无限的课外学习的良好学习习惯。

综上所述，分类法、定量研究法、实验法、模型法是化学科学的重要研究方法，也是学生学习化学的重要方法。高中化学课程标准和高中化学教科书着力强调化学研究方法的重要性，并将其很好地体现在教科书的编写中。一线化学教师在教学实践中如何将课程标准和教科书的编写思路转化为自己的教学思路，从而实现教学的优化，是一个值得进一步思考和研究的问题。

参考文献

[1] 张洪英.高中化学教学中实施科学方法教育的探索[D].苏州：苏州大学，2008

[2] 刘慧.高中化学教学中学生分类观的建构研究[D].济南：山东师范大学，2013

[3] 韩晓丽，杨民富，李广洲.化学中的模型及其教学启示[J].化学教与学，2010，（4）