“猜想與假設(shè)”在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

高智玉

一、“猜想與假設(shè)”在高中化學(xué)教學(xué)中的重要性

人類對自然的認(rèn)識需要不斷地猜想與假設(shè)，正如牛頓所說：沒有大膽的猜想，就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)。“猜想與假設(shè)”作為高中化學(xué)教學(xué)中基本的教學(xué)方法，對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力有著極其重要的作用。首先，“猜想與假設(shè)”發(fā)展了學(xué)生的思維能力，學(xué)生必須對問題進(jìn)行有效地邏輯分析和推理，為了解決問題而結(jié)合自己的認(rèn)識從自己的角度提出各種猜想，有效促進(jìn)了思維的靈活性。其次，“猜想與假設(shè)”為探究學(xué)習(xí)建立了主線，建立了問題與實(shí)踐之間的橋梁，在學(xué)生的思維方向和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中起到了導(dǎo)向的作用，使學(xué)生可以圍繞一定的中心進(jìn)行展開。另外，“猜想與假設(shè)”確立了學(xué)生的主體地位，一切課堂活動(dòng)都從學(xué)生的思維出發(fā)，激勵(lì)了學(xué)生對課堂的積極參與、合作與交流，誘導(dǎo)了更深層次的分析探究、想象對比，促使學(xué)生制定更為嚴(yán)密科學(xué)的解決方案，全面實(shí)現(xiàn)了學(xué)生能力的提升。

二、“猜想與假設(shè)”在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

1.化學(xué)情境中的“猜想與假設(shè)”誘導(dǎo)思考，探索發(fā)現(xiàn)

課堂情境的創(chuàng)建，有效激發(fā)了學(xué)生的好奇心與求知欲，促進(jìn)了學(xué)生的思維跳躍。在教學(xué)中，教師可以選擇學(xué)生熟悉的事物，將生活中的一些情境演變?yōu)檎n堂上的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，讓學(xué)生在直觀的化學(xué)情境中給學(xué)生以啟發(fā)和暗示，積極調(diào)動(dòng)原有的認(rèn)知和思維活動(dòng)，從而在觀察中提出自己的猜想與假設(shè)，對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，誘導(dǎo)學(xué)生深層探索，積極發(fā)現(xiàn)。

比如在學(xué)習(xí)有關(guān)“原電池的工作原理”時(shí)，教師就可以利用實(shí)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)情境，通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察，誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)其中的問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生的探索意識。

實(shí)驗(yàn)情境：

實(shí)驗(yàn)1：將鋅片、銅片分別插入盛有稀硫酸的水槽中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)2：將鋅片和銅片利用導(dǎo)線進(jìn)行連接后，插入盛有稀硫酸的水槽中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

實(shí)驗(yàn)吸引了學(xué)生的積極觀察，在實(shí)驗(yàn)1中，學(xué)生可以觀察到鋅片上有氣泡，而銅片上無現(xiàn)象；實(shí)驗(yàn)2中，學(xué)生可以觀察到鋅片上沒有氣泡但逐漸溶解，而銅片上卻有大量的氣泡生成。學(xué)生結(jié)合自己的原有認(rèn)知：鋅片會與稀硫酸反應(yīng)放出氫氣，而銅片不會與稀硫酸反應(yīng)。顯然，學(xué)生可以利用自己的認(rèn)知解決實(shí)驗(yàn)1，而不能解釋實(shí)驗(yàn)2，這就引起了學(xué)生激烈的討論，逐漸形成了幾個(gè)疑惑的問題：

學(xué)生疑問：

疑問1：實(shí)驗(yàn)2中，銅片上為什么會有氣體生成？

疑問2：氫離子是如何在銅片上得到電子而生成氫氣的？

每個(gè)學(xué)生都想知道這其中的原因，有的學(xué)生還引入了物理學(xué)中的電勢差，從而對問題建立了新的猜想與假設(shè)，嘗試解決新的問題。

猜想與假設(shè)：鋅片和銅片利用導(dǎo)線進(jìn)行連接以后，在鋅片與銅片之間可能形成了電勢差，使得電子由鋅片向銅片移動(dòng)，氫離子在銅片上得到電子從而生成氫氣。

這樣的假設(shè)為學(xué)生思考指明了方向，學(xué)生們開始自主地討論如何來驗(yàn)證自己的猜想，各自積極地出謀劃策設(shè)計(jì)方案，最終學(xué)生得出了設(shè)計(jì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：只要能夠證明鋅片與銅片之間的導(dǎo)線中有電流產(chǎn)生就可以。學(xué)生選擇了“電流表”來檢驗(yàn)其中產(chǎn)生的電流，建立了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)，非常明顯地證明了自己的猜想，學(xué)生興奮地不由自主地鼓起掌來。

課堂情境吸引了學(xué)生的觀察與思考，而猜想與假設(shè)結(jié)合了學(xué)生對以往知識的運(yùn)用、創(chuàng)新和突破，實(shí)現(xiàn)了利用舊知猜想發(fā)現(xiàn)新知的愿望，使得“原電池”的概念在學(xué)生的大腦中生動(dòng)形成，學(xué)生對課程的理解既輕松又深刻。

2.意外生成中的“猜想與假設(shè)”，順勢而導(dǎo)，探索本質(zhì)動(dòng)態(tài)的課堂隨時(shí)有意外生成，引導(dǎo)學(xué)生合理探究才是解決意外生成的最好方式。在教學(xué)中，教師要善于捕捉意外生成，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件、藥品、裝置和操作進(jìn)行探究，從自己的角度對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進(jìn)行猜想與假設(shè)，從而誘導(dǎo)學(xué)生的思維，激勵(lì)學(xué)生利用積極的心態(tài)面對意外，探索意外之后的化學(xué)本質(zhì)。

比如在學(xué)習(xí)有關(guān)“影響反應(yīng)速率的因素”時(shí)，有這樣一道探究題：利用金屬鋁分別與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)，探究鋁與酸反應(yīng)時(shí)反應(yīng)速率的快慢。教師利用了邊實(shí)驗(yàn)邊猜想的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

實(shí)驗(yàn)情境：

實(shí)驗(yàn)1：將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入2 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生觀察到鋁片與稀鹽酸反應(yīng)要比與稀硫酸反應(yīng)劇烈，放出氫氣的速率快。學(xué)生便從反應(yīng)的本質(zhì)進(jìn)行分析，對造成這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因進(jìn)行猜想。

猜想與假設(shè)：鋁與酸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是鋁與溶液中氫離子的反應(yīng)，稀鹽酸中氫離子的濃度大，故反應(yīng)速率快。

實(shí)驗(yàn)2：將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入1 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)并沒有像預(yù)想的那樣反應(yīng)速率相同，還是稀鹽酸與鋁反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣劇烈，反應(yīng)速率快。這令學(xué)生感到非常的意外，鋁片和氫離子濃度完全一樣了，唯一不同的就是氯離子與硫酸根離子，這讓學(xué)生擁有了其他的猜想。

猜想與假設(shè)：氯離子、硫酸根離子可能影響反應(yīng)速率，氯離子具有促進(jìn)作用，硫酸根離子具有抑制作用。

實(shí)驗(yàn)3：在鋁與1 mol/L稀鹽酸中加入少量硫酸鈉固體，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；在鋁與0.5 mol/L稀硫酸中加入少量氯化鈉固體，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

“意外”讓學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)，喚起了強(qiáng)烈的求知欲，積極主動(dòng)地找不同、尋根本，從而在相互比較中有了新發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了知識的新大陸，學(xué)生體驗(yàn)到了猜想與假設(shè)的魅力，進(jìn)一步增強(qiáng)了自己的探究能力。

3.方法滲透中的“猜想與假設(shè)”，理性思考，探索創(chuàng)新

學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中，更注重方法的滲透和思想的領(lǐng)悟，利用“猜想與假設(shè)”可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生對原有知識的整合，從而進(jìn)行理性思考積極創(chuàng)新。在化學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生只有對演繹法、類比聯(lián)想法、歸納法等科學(xué)方法進(jìn)行熟練掌握，才能使學(xué)生的猜想與假設(shè)更具有科學(xué)性、合理性和邏輯性。

比如在學(xué)習(xí)有關(guān)“乙醇的結(jié)構(gòu)式”時(shí)，學(xué)生通過定性分析、定量分析得出了乙醇的分子式為：C2H6O，教師就可以讓學(xué)生對乙醇的結(jié)構(gòu)式進(jìn)行猜想，得出乙醇所有可能的結(jié)構(gòu)。

猜想與假設(shè)：根據(jù)價(jià)鍵理論，可以得出兩種乙醇的可能結(jié)構(gòu)式：

猜想并不能使學(xué)生直接建立實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，教師要適時(shí)地組織學(xué)生進(jìn)行合作討論，讓學(xué)生對這兩種結(jié)構(gòu)式進(jìn)行觀察，利用對比法找出其中的相同與不同，利用假設(shè)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與猜想結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)方案：將1 mol乙醇與足量的金屬鈉進(jìn)行反應(yīng)，收集生成氫氣。

猜想與假設(shè)：根據(jù)氫原子所處的環(huán)境不同，假如是結(jié)構(gòu)式Ⅰ，則可能收集到0.5 mol或2.5 mol或3 mol氫氣；假如是結(jié)構(gòu)式Ⅱ，則只能收集到3 mol氫氣。

在實(shí)驗(yàn)的指引下，學(xué)生收集得到了0.5 mol氫氣，順利得到了乙醇的結(jié)構(gòu)式。同時(shí)也掌握了碳四價(jià)理論，對乙醇的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有了更深層的認(rèn)識。

猜想與假設(shè)使學(xué)生學(xué)會了分析、對比和邏輯推理，逐步滲透了化學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)思維，向?qū)W生證明了猜想與假設(shè)能力的重要性，提高了學(xué)生的綜合能力。

三、結(jié)束語

“猜想與假設(shè)”給嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼n堂注入了輕松的元素，成就了一種解放思想、自由聯(lián)想的課堂新模式。這種看似“天馬行空”的聯(lián)想課堂給學(xué)生創(chuàng)造了更多的挖掘自己才能的機(jī)會和良好的探究環(huán)境，抓住學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，利用不同的思維對化學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行觀察、分析、類比、歸納，融進(jìn)學(xué)生對知識的親身體驗(yàn)和實(shí)踐探究，學(xué)生會在享受美好課堂的過程中，不斷地自我否定、改進(jìn)、再否定、再改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)對知識的深刻理解與運(yùn)用，形成正確的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。

（收稿日期：2015-01-30）