基于化學概念原理的科學本質教學模式初探

　　幫助學生適當理解科學本質是科學教育的重要目標之一，也是培養學生科學素養的核心成分之一。化學教育作為科學教育的一個重要分支，理應承載科學本質教育任務，主動幫助學生樹立科學本質基本觀念。為了更好地完成科學教育中的科學本質教育任務，本文在已構建的科學本質內涵體系的基礎上，提出了以化學概念原理為載體的科學本質教學模式——CCP-NOS教學模式，希望借此可以為一線教師更好地實施科學本質教學提供一些幫助。
　　一、科學本質的內涵體系
　　雖然世界各國的科學哲學家、史學家、社會學家和教育家對于科學本質的具體內涵一直存在爭議，但筆者還是嘗試以“科學活動”為主線，以真實性、可接受性、完整性和認識論為原則，圍繞科學活動的發生、過程、方法、結果、評價和主體六個方面，構建了一套立體式、全方位的科學本質內涵體系，以期引起我國科學本質教育工作者和研究者的關注并進一步研究。
　　二、基于化學概念原理的科學本質教學模式
　　通常，中學化學核心知識可以歸納為元素化合物內容和概念原理內容兩類。其中，化學概念原理（chemical concept principle）因其具有抽象性、概括性、邏輯性、思想性、解釋性和預見性等特點，歷來被當作科學本質教學的最佳內容。以此為基礎，本文提出了集化學概念原理特點和科學本質觀念于一身的科學本質教學新模式——CCP-NOS教學模式。
　　1.CCP-NOS教學模式的構成與程序
　　CCP-NOS教學模式的構成與程序可用圖1表示如下。
　　（1）提取問題
　　本環節屬于思維定向階段，主要解決“問什么”的問題。它不僅是教師使用CCP-NOS教學模式的首要環節，也是該模式中教師唯一需要單獨在課前完成的環節。本環節的主要目的，就是希望教師能夠在課前備課時，通過仔細分析“課題內容”，準確提取出本課題“化學概念原理”揭示的根本問題。
　　（2）呈現問題
　　本環節屬于思維啟動階段，主要解決“怎么問”的問題。“呈現問題”環節是CCP-NOS教學模式給學生從事科學探究活動提供方向和強大動力的關鍵環節。本環節的主要目的，就是希望教師能夠通過問題情境的合理創設，幫助學生明確本課題的探索方向，激發學生的好奇心，為學生持續探索提供強大動力。
　　雖然教學活動和科學活動的啟動都始于“中心問題”的提出和明確，然而與啟動科學活動不同的是教學活動的啟動更加需要注重事例材料的趣味性、新穎性、直觀性和可感知性，更加注重學生好奇心和興趣的激發，更加注重學生積極情感和思維活動運行氛圍的營造。
　　（3）原理構建
　　本環節屬于思維運行階段，主要解決“怎樣解決和解決結果是什么”的問題。它是CCP-NOS教學模式的核心環節。通常，化學概念原理的構建有兩條途徑。
　　途徑Ⅰ：分析推理→提出假說→事實驗證→科學表述。具體過程如圖2所示。
　　①依據舊知識，提出新猜想
　　問題明確以后，教師要鼓勵學生根據已有知識，運用邏輯推理，對問題可能的答案提出大膽的猜想和假說；教師要利用各種手段，激發學生運用猜想和假說解決實際問題的欲望，增強他們的信心。
　　②化學史料，間接驗證（或設計實驗，直接驗證）
　　提出猜想與假說后，教師要引導學生綜合運用各種手段獲取信息以證實或證偽自己的猜想。教學內容不同，證實或證偽的方式也就不同。對化學概念原理而言，主要存在化學史和實驗探究兩種方式。
　　化學史料，間接驗證
　　由于化學史能更加真實、豐富地反映化學家的學術生涯和化學科學的演變過程，因此，化學史在科學本質教育中的重要作用受到研究者的廣泛重視。在這一環節，教師的具體做法是：首先介紹與學生提出的猜想和假說相類似的、早期化學家的思想與實例，作為學生研究的參照系；然后舉例說明當時其他化學家的不同觀念；最后引導學生討論或探索這些觀念產生的背景、條件，使學生認識到化學概念原理的歷史背景和來龍去脈，從而證實或證偽自己所做的猜想和假說。
　　設計實驗，直接驗證
　　教師引導學生圍繞自己的猜想與假說進行實驗設計，鼓勵學生充分利用化學實驗的研究功能，自主實踐探究。在探究過程中，教師要融入其中，及時給予學生必要的幫助和指導。
　　③歸納總結，分析推理，構建原理（概念）
　　通過學習化學史料或探究相關實驗，教師引導學生對研究結論進行分析、抽象，將零碎的實驗事實系統化、條理化，將部分事物的特點向整體事物深化、推演，進而進行歸納、總結和概括，最終得出某一原理（概念）。
　　途徑Ⅱ：收集事實→歸納總結→分析推理→科學表述。具體過程如圖3。
　　與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ只是將第一環節（收集事實環節）與第三環節（分析推理環節）進行了互換，具體過程基本一致，在此就不在贅述。
　　（4）原理（概念）評價
　　本環節屬于反思評價階段，主要回答“解決的怎么樣”的問題。通常，我們通過以下兩個問題的討論來實現化學概念原理的評價。
　　①合理嗎？
　　通過“原理構建”環節，學生會獲得一些結果。教師要引導學生對這些結果以小組內討論和小組間討論兩種形式進行交流；要鼓勵學生發表、解釋自己科學活動的成果，傾聽、質疑他人的成果；要幫助學生樹立既敢于堅持正確，又勇于放棄或修正錯誤的科學觀念。
　　②你信嗎？
　　經過交流討論，學生的意見會基本一致。教師要有意引導學生對自身（或其他同學）認知建構的過程，以及歷史上化學家思考探索的過程再次進行反思和評價，從而使自己更加堅定地相信“化學概念原理”的合理性。
　　（5）原理應用
　　本環節屬于強化鞏固階段，主要回答“解決這一問題有什么用”的問題。它是CCP-NOS教學模式的收獲階段。在本環節，教師需要按照化學概念原理的功能設置一些問題，組織學生應用已探索歸納出的概念原理解決生產、生活中的實際問題。
　　2.實施CCP-NOS教學模式時的注意事項
　　（1）精心選擇主題內容
　　教學模式的構建為教師有效地設計教學活動提供了幫助，但是教學模式不是固定不變的、不是萬能的，不可能適用于中學所涉及到的全部的化學概念原理的教學。因此，有效實施CCP-NOS教學模式的前提，就是從眾多化學概念原理中選擇最適合該模式的主題內容。
　　（2）教師要具有較強的課堂教學組織能力
　　CCP-NOS教學模式本身所具有的特點決定了教師必須擁有較強的課堂教學組織能力。該模式的主要特點包括：①學生課堂參與程度大，大多數教學活動都需由學生獨立或合作完成；②學生參與的積極性和主動性直接決定著該教學模式實施的成敗；③該教學模式中所涉及到的活動多為實驗探究、討論、總結、解釋與反思等松散型教學活動，難以組織和管理。學生能否積極、主動、真實地參與課堂教學活動，能否按照一定的方向在一定時間內優質地完成教師布置的教學任務（討論、總結、反思等），所有這些都要求教師具有較強的課堂教學組織能力。
　　（3）教師講課要生動形象、富有邏輯性
　　化學概念原理具有嚴密的科學性和很強的邏輯性，都是高度抽象、概括的知識，學生較難理解。針對以上特點，教師要：①盡可能采用比喻、實驗、模型等富于形象性的教學方法，啟發學生的抽象思維，化難為易，引導學生從認識的感知階段飛躍到理性階段；②盡力使原理的導出和講解富于邏輯推理論證，以利于學生真正理解原理的基本內容。而要使原理的講解富于邏輯推理論證，關鍵要做到兩點：一是要充分運用已知的事實和原理；二是要善于引導、發展學生的邏輯思維和想象力。
　　參考文獻
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