基于科學本質觀的化學教學思路設計

李連雙

【摘要】培養學生適當理解科學本質是科學教育的目標之一。實現這一目標的關鍵是理科教師要設計出促進學生科學本質理解的教學活動，科學本質教學思路設計應以建構主義為哲學基礎以探究性教學為基本活動方式，以顯性和反思性活動為基本教學策略。具體思路是：將科學本質理解作為顯性教學目標：設計具有認識論水平的教學主題；顯性區別觀察和推論；注重知識的產生方式；進行反思性評價活動；在作業中關注科學本質。

【關鍵詞】科學本質 教學思路 教學設計

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）01-0158-01

化學教學思路，是指化學教師根據化學教學內容，為達到教學目標而構想的教學方式、程序和過程，是對課堂教學如何落實學習目標的宏觀教學思考，對于教學活動設計具有指導作用。教學基本思路形成的認知方式是：以學習目標為基本結構，整合教學內容的認知分析和已有知識或經驗的分析，形成落實學習目標的宏觀教學思路。教學基本思路的表述結構一般是，前半句表述教學活動方式，后半句表述所指的學習目標。正確而清晰的化學教學思路，不僅能使教師的授課有條不紊、自然流暢，還可以幫助學生更好地掌握知識和運用知識解決問題，而且能使學生學會科學的思維方法，提高思維能力。

1.促進學生科學本質理解的教學設計理論

當代科學本質觀的哲學范式是建構主義。建構主義認為：科學知識的獲得是科學家根據現有的理論（原有知識）來建構科學知識，建構主義強調科學知識是暫時性的、主觀的、建構性的，它會不斷地被修正和推翻。因此，當代科學本質觀的基本內涵可以概括為：科學認識的對象是客觀的，科學認識活動的過程不是一個簡單的“拷貝”或“反映”，而是一個認識主體對客體的作用過程。在這個作用過程中，認識主體的已有經驗或背景起著重要的作用。科學認識活動是以事實為基礎的，但事實本身并不是科學，科學定律的產生范式是歸納式；科學理論的產生范式是建構式，科學認識的結果并不是純粹客觀的，包含有人的想象性和創造性。正因為在認識的成分中，不完全是客觀的，其中含有人的主觀性。所以科學認識是相對合理的，有時甚至是錯誤的，所以科學知識具有暫定性本質。

2.教學思路設計案例

“化學”鍵是化學教學的重要內容。其中蘊涵著豐富的科學本質內容。現以“化學鍵”為例，說明如何進行促進學生科學本質理解的教學設計。

2.1為什么許多物質參與化學反應需要一定的能量（如加熱、通電或點燃）驅動

[事實]水分解生成氫氣和氧氣需要通電。

[推論]通電是為水的分解提供所需的能量，說明水分子內的氫氧原子之間存在著強烈的相互作用。

[化學鍵定義]分子或晶體中兩個或多個原子（離子）之間的強烈的相互吸引作用。

2.2物質構成的進一步研究——原子之間是如何作用構成物質分子的

從原子結構角度考慮的依據：化學鍵是原子之間的相互作用，如果能夠從原子結構的角度對于化學鍵進行進一步的解釋，就更能說明原子結構理論的合理性。

（1）對氯化鈉形成過程的考察

[事實推論]氯化鈉晶體由氯離子和鈉離子構成。

[解釋]原子之間通過電子得失形成較為穩定的離子，陰陽離子之間通過靜電作用形成離子鍵。

（2）對氯化氫分子形成過程的考察。

[事實推論]氯化氫以分子形式存在。

[解釋]原子之間通過共用電子對，即形成共價鍵使原子達到較為穩定的結構。

2.3化學反應的本質是什么

[解釋問題]

（1）氫氣在氧氣中點燃生成穩定的水。

要點：氫氣和氧氣都能夠單獨較為穩定的存在。是因為氫氣中氫原子之間存在著強的相互作用，即有化學鍵。氧氣中的氧原子之間也存在著強的相互作用，即有化學鍵。點燃條件用于破壞氫—氫、氧—氧之間的作用。反應容易進行，說明氫—氧之間的作用強于氫—氫、氧—氧之間的作用。

（2）對氧氣在氯氣中點燃生成較為穩定的氯化氫進行類似的解釋。

（3）對氮氣和氫氣在高溫高壓下生成較為穩定的氨氣進行類似性解釋。

[小結]化學反應中物質變化的實質是舊化學鍵斷裂新化學鍵的生成。

2.4為什么化學反應伴隨有能量變化

[推論基礎]破壞化學鍵需要吸收能量。

[推論]形成化學鍵就會放出能量。

[解釋]化學反應伴隨有能量變化是因為有化學鍵的斷裂和化學鍵的形成。如果一個化學反應形成化學鍵放出的熱量大于破壞化學鍵吸收的能量，則這個化學反應為放熱反應；如果一個化學反應形成化學鍵放出的能量小于破壞化學鍵吸收的能量，則這個化學反應為吸熱反應。

2.5化學鍵理論為什么是合理的

[強調化學鍵知識的產生方式]

（1）化學鍵是我們不能觀察到的，只是通過物質反應需要能量來間接推論出原子之間存在著作用。將這種作用定義為化學鍵。化學鍵是我們根據事實建構的知識。

（2）離子鍵和共價鍵是我們在原子結構知識基礎之上。即從原子趨向于形成較為穩定的結構這一角度提出的解釋離子化合物和共價化合物的建構性知識。

[強調化學鍵知識的合理性]

（1）化學鍵概念是以事實為基礎提出來的。

（2）化學鍵理論是建立在原子結構理論基礎上提出的。

（3）化學鍵理論能夠解釋和預測一些物質的性質。

（4）化學鍵理論能夠解釋化學反應的本質。

2.6作業設計

按照教學目標，可以設計以下作業：

（1）描述CaCl2、Br2中原子之間的作用。

（2）解釋在點燃條件下氫氣在氯氣中燃燒放出熱量。

（3）原子間強烈的相互作用叫做化學鍵。你能觀察到原子之間的相互作用嗎？你相信原子之間存在作用嗎？請說明理由。

（4）你認為化學鍵知識合理嗎？請給出你的觀點。

參考文獻：

[1]劉知新主編.化學教學論.北京：高等教育出版社，1999

[2]賀湘善主編.基礎教育現代教學基本功·中學化學卷.北京：首都師范大學出版社，1997

[3]袁維新.科學的本質與科學素質教育.課程教材教法.2004（7）

[4]孫可平，鄧小麗.理科教育展望[M].上海：華東師范大學出版社，2002，126