西藏高中化学教学中引入科学思维方法的教学设计——以“钠的氧化物”教学设计为例

◆盛兵



西藏高中化学教学中引入科学思维方法的教学设计
——以“钠的氧化物”教学设计为例

◆盛兵

一、科学思维方法在化学教学中的重要性

科学思维方法的教育关系到国家和民族未来人才的培养，其重要性不言而喻。科学思维方法在化学等自然学科的教学中有着非常重要的作用，对于教师而言，学习和探索科学思维方法在教学中的应用，可以促使他们及时革新教学内容和教学方法，全面提高教学质量和教学效果；对学生而言，可以使学生尽可能掌握科学思维的方法和学习方法，养成良好的思考习惯，还可以使学生学会用科学的思维方式解决自身学习、日常生活中遇到的问题。

化学科学探究的本质，就是培养学生用科学的思维方法获取化学学科知识。在高中化学教学实践中，要培养学生通过感知觉独立获取信息的能力，即在化学实践活动中通过观察对化学实验现象产生直接认识；要培养学生在大脑中对有用的信息进行储存形成记忆的能力；要逐步培养学生对化学反应的实验现象和数据进行分析、综合、概括等科学思维活动的能力，在此基础上探讨并思考化学反应本质的规律，最终目的是形成创造性思维的能力。

二、西藏高中化学教学存在的问题

尽管内地教学的变革随着时代向前发展，在最新的教学理念的指导下也涌现出了多种教学模式，但在现行教育体制下，科学思维方法的教育还没有引起各级学校足够的重视，中西部地区的学校尤其严重。由于多种原因，西藏高中化学课堂教学也存在不少的问题：首先，课堂教学主要是以高考为导向，是由教师主导的教学，老师讲，学生学，一切为了考试，学生是被动地接受，其主体地位未能得到充分体现；其次是教师课堂教学的惯性使然，在长期的高考导向下，学校成绩的压力，家长和社会的期待，使得教师讲课就是为考试服务，课堂上传授的是如何理解、记忆化学核心知识点和解题方法；最后是大环境的因素，内地西藏班招生的扩大，留下的学生基础差，学习主动性不足，自学能力缺乏，动手能力差，化学实验教学主要是通过类似“照方抓药”的活动方式，在教师限定的框里有限地进行探究活动，这样不能真正培养学生的科学思维方法，因此，要在课堂中实施科学思维方法的教学难度相当大。当然，还有一些其他因素影响着科学思维方法的教育，比如学校教育的目标是本科率和重本率，这在很大程度上限制了课堂教学活动，违背教育的客观规律，学校教育的根本目的不是本科率和重本率，而是要培养具有科学思维能力的学生，让学生自己在有限的空间、时间范围内发现更多、学到更多。

三、西藏高中化学教学中引入科学思维方法的实践探索

刘润清教授在《上课的五个层次》中谈到，一堂英语课的五个境界由低到高应该为：“information—facts—knowledge—wisdom—philosophy”，即充满信息——尽量让信息都是事实——把事实放在一个系统中成为知识——让知识充满智慧——最高境界是把智慧上升到哲学。借鉴这五个层次，在高中化学课堂教学中，我们应让学生从充满信息的事实中获取知识，逐步探索化学科学的本质，形成科学的思维方法。前三个层次是用观察等方法把信息和事实放在化学学科系统中使其成为知识，是进行科学思维的前提，后两个层次是在学习了一定的知识之后上升到独立思维的高度，是科学思维的关键。

化学是西藏学生喜欢的学科，尤其是藏文班的学生，对实验课特别感兴趣，听课的专注度高，对实验现象十分好奇，也能提出一些有质量的问题，因此，化学教师应根据学生的情况设计教学过程，潜移默化地渗透科学思维方法教育，引导学生进行科学思维，最终养成科学思维的习惯。那么，西藏高中化学课堂教学如何培养学生的科学思维呢？下面以“钠的氧化物”教学设计为例来说明化学科学思维方法教学实践的具体过程。

（一）科学思维方法教学的困难分析

从初中升上来的高一学生，他们还停留在初中学习方式里，基本能够接受教材中具体而显性的知识，学生的认知能力层次相对较低，决定了隐藏于其中的化学反应本质和的思维方法需要化学教师有意识地引导他们去挖掘。当然，对于西藏的学生来说，在具体的知识上进行深层次的思考是很困难的，要求教师在课程标准、教材知识内容和学生认知基础上进行分析，创设适合于西藏本地学生的教学设计，引导学生在掌握教材具体知识的基础上，发挥学生的主观能动性，积极参与科学思维活动，只有这样，才能促进学生科学思维的发展。

（二）由教学内容、学生的实际情况确立教学目标，设计教学方法

“钠的氧化物”的知识目标是了解氧化钠和过氧化钠的主要性质和用途；方法目标是能通过实验探究实验认识钠的氧化物的性质，并通过感知觉直观获取事实材料（如实验现象和数据等），知道化学实验是研究认识化学物质的重要途径；思维目标是学会利用已有的知识对事实材料进行分析、比较、概括和综合，培养学生的逻辑思维和想象力。西藏高中学生对于具体而显性知识的认识比较轻松，相对于更深层次的思维方法知识，则需要在课堂教学中加以引导。在“钠的氧化物”课堂教学中，教学方法以探究为主，层层递进，让学生积极参与到实验中，观察实验现象，由学生讨论、归纳并总结，真正让学生体会探究学习、自主学习和合作学习的乐趣。

（三）“钠的氧化物”教学设计

科学思维方法的教育就是让学生积极主动参与实验活动并努力形成科学的思维和学习方法。在教学设计过程中，一个有吸引力的问题是学生积极参与思维活动的催化剂，能促使学生积极主动地思考更深层次的问题，有利于学生把具体知识内化，上升到学科思维方法的知识层面上，潜意识的养成科学思维的习惯。针对于“钠的氧化物”的教学内容和学生的实际情况，设计了各个阶段的教学情境、问题和教学活动。

设置情境，激发兴趣：

情境1：展示在深海中作业的潜水员的图片。

问题1：潜水员的呼吸面具是如何供氧的？

活动与交流：供氧剂供氧

教师导入新课：要想弄清楚供氧剂如何提供氧气，学习完“钠的氧化物”知识后大家就会明白了。

【预备知识——Na2O】

1.氧化钠的物理性质：白色固体

2.请结合P55的交流与思考，写出Na2O与水、HCl、CO2反应的化学方程式

Na2O与水反应：Na2O+H2O=2NaOH

Na2O与HCl反应：Na2O+2HCl=2NaCl+H2O

Na2O与CO2反应：Na2O+CO2=Na2CO3

思考与交流：碱性氧化物的定义？Na2O是碱性氧化物吗？

（此环节基于学生已有的知识，回忆碱性氧化物的定义，并能判断氧化钠的属性。）

第二阶段：设置悬疑，打开思维之门

情境2：用PPT展示两张图片，一张是消防员用水灭火，一张是演习用CO2灭火；

问题2：图片说明水和CO2可以灭火，那么水可以生火吗？CO2可以点火吗？

活动：化学趣味小魔术（由学生在教师的指引下操作完成）

魔术1滴水生火

魔术2吹气生火

交流与思考：魔术1说明水与某物质反应放出大量的热，达到了脱脂棉的着火点；魔术2说明了人呼出的CO2也与某物质反应并放出大量的热，达到了脱脂棉的着火点。

教师解疑：回顾初中燃烧的定义和条件，说明这种能与水和二氧化碳反应放出大量热的物质就是过氧化钠。（这一环节能极大地颠覆学生已有的认知，使学生能够辩证地看待事物，激发学生探索未知的兴趣，能够促使学生打开思维的大门。）

第三阶段：科学探究，引导学生大胆猜想

情境3：Na2O2与水的反应

假设与猜想：Na2O2与水的反应的产物是什么？（教材P55，指导学生完成实验3-5）

理论猜想：根据质量守恒定律，由学生讨论得出其产物有两种可能一是Na2O2+H2O→NaOH + H2，另一是Na2O2+H2O→NaOH+O2。

教师释疑：在这两种可能中，我们分析元素化合价的变化，由氧化还原反应本质知道，一个氧化还原反应中不可能出现化合价只降不升的，因此，第一种可能是不对的。

由学生归纳实验现象得出相应的结论：

现象：解释：

（1）有大量的气泡产生→反应剧烈，有气体生成

（2）带火星的木条复燃→产生气体是O2

（3）试管外壁发热→反应放热

（4）加酚酞，溶液呈红色→有碱性物质生成

结论：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

问题3：Na2O和Na2O2与水反应都生成NaOH，所以Na2O和Na2O2都是碱性氧化物吗？

科学探究：在上述探究实验中，溶液加酚酞出现红色，振荡后红色褪去，为什么？

思考与交流：师生共同探讨并设计实验，最后探究得出原因（方程式由教师给出）：Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2），2H2O2==2H2O+O2↑（H2O2是中间产物，具有漂白性）。

（此环节创设科学探究实验，在探究过程中发现不同，引发争议，激发学生进一步深入探究实验的兴趣。）

情境4：Na2O2与CO2反应

假设与猜想：反应产物是什么？

实验设计的思路如图：

CO2的制取装置→Na2O2与CO2反应装置→产物检验装置

现象与结论：

淡黄色固体变成白色固体，U型管外壁发热2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑

问题4：从氧化还原角度分析Na2O2与CO2的反应方程式，你能得出什么结论？

（此设计目的在于引导学生如何设计实验，在设计过程中要考虑实验先后顺序以及注意的事项等，培养了学生的逻辑思维能力）

第四阶段：对比分析，归纳总结

用列表的形式对比氧化钠与过氧化钠相关性质，并提出问题：有人认为干燥的CO2不与Na2O2反应，请你设计实验来证明？指导学生根据情境4的思路来设计实验，探讨可能出现的问题。（此环节主要是让学生在比较、综合的基础上全面认识钠的氧化物的性质，在实验探究的基础上养成科学思维的习惯。）

（四）教学反思

本节课主要解决的问题是让学生在实验探究活动中学会如何获取知识，如何利用已有的知识解决科学探究过程中遇到的问题，以及在解决问题的过程中如何用科学的思维方法内化所学的化学知识，其主要思路是：提出问题→引发猜想→思考与交流→归纳与总结，建构学生科学思维的认知程序。

四、小结

在高中化学教学活动中让学生能够学会独立获取事实材料（或称之为具体知识），并能对获取的信息进行分析与综合、总结与归纳等科学思维。科学思维方法教学的目的是鼓励和引导学生在获取事实性知识基础上促进技能方法和思维方法的发展，指导学生有目的操作科学实验探究，做好观察和记录，并促使学生有针对性讨论出现的问题，让学生科学实验探究中尊重事实和学会质疑，从科学的角度客观、正面地认识相关的化学知识和技能，促进学生有效思考，养成科学思维的习惯。

作者单位：西藏拉萨中学

责任编辑：胡萍

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