“發現學習” 在化學教學中的運用

李來成

摘 要： “發現學習”法是由布魯納提出的，是一種提高創新能力的教學方式。在中學化學教學中，運用“發現學習法”可以讓學生系統地接受科學思維方法，有利于促進學生創新能力和實踐能力的發展。

關鍵詞： “發現學習”法 化學教學 教學運用

全面的化學教育必須知識與能力并重，既要傳授系統的化學知識與技能，又要培養科學的思維方法，更要注重培養科學的精神品質。現行的應試教育中被教育者以聽為主，大部分地區的學校、教師存在只注重學生的成績，忽視培養學生能力的傾向。在教學的探究活動中由于學生的能力不同會延長教學時間而課時量有限知識量較多，為了節約時間很多教育者造成采用填鴨式、壓制性的教育方式，只灌知識而不教方法，導致學生在課堂上探究性學習時間少，久而久之學生學習的主動性、創造性都受到不同程度的限制，不能充分發揮聰明才智，造成部分學生高分低能的現象。在中學化學教學中采用“發現學習”法這種研究性學習，是一種較好的激發學生探究興趣，調動學生思維積極性的行之有效的教學方法，有利于培養學生的自學能力、創新能力和實踐能力。“發現學習”法是由美國心理學家布魯納提出的。布魯納認為：“發現，并不限于追求人類尚未知曉的事物，而應指人們利用自己的頭腦親自獲得知識的一切方法。”他認為，學生應該在教師的啟發引導下按自己觀察事物的特殊方式表現學科知識的結構，借助教師或教師提供的其他材料發現事物。布魯納強調說，發現是教育學生的主要手段。因此，在“發現學習”教學中，學生的學習過程是運用已有知識、經驗、能力，憑借實驗、媒體等手段，以自然科學方法論為依據，在教師指導下通過自己的大腦思考而獲得新知的過程。

化學是一門研究物質的組成、結構、性質及變化規律的自然科學。學生身處千姿百態的物質世界對自然規律充滿神秘感，這自然會激發學生的好奇心和探索欲望。我們應當把化學教學從主要傳授知識轉移到知識與能力并重上。化學史的教育是一條很好的途徑。我國化學家傅鷹教授曾說：“化學給人以知識，而化學史給人以智悠。”在“發現學習”教法中，可重演科學家創新活動，讓學生感受和體驗科學家在創新過程中的喜怒哀樂，可以有效地培養創新意識和創新精神，也可以埋下改造和發現新事物的伏筆。在化學教學中運用“發現學習”，可以使學生系統地接受科學思維方法的科學演練，同時尊重人的主體性，激發人的創造性的嶄新的教育理念和教育方式。

科學探究的基本途徑是：提出問題→猜想與假設→設計并進行實驗→分析并得出結論→評價與反思。在“發現學習”中課堂教學的一般程序為：

1.提出和明確使學生感興趣的問題、有邏輯意義的材料。

2.使學生對問題體驗到某種程度的不確定性，以激發探究欲望。

3.提供解決問題的各種假設。

4.協助學生收集和組織有關實驗可用于下結論的信息資料。

5.組織學生審查有關信息資料，得出應有結論。

6.引導學生運用分析思維去驗證結論，最終使問題得到解決。

總之，在整個問題的解決過程中，要求教師向學生提供材料，學生向教師提供搜集的資料，讓學生親自發現應得的結論或規律，成為發現者。如苯分子結構的發現。

（觀察感知）首先，拿出一瓶苯，讓學生通過觀察感知苯的物理性質，通過苯的燃燒分析苯含有碳元素。

（通過視頻資料、搜集的資料，感受苯的發現、研究歷程，激發探究欲望）法拉第于1825年發現一種新的碳氫化合物——“氫的重碳化合物”。隨后，法國化學家日拉爾等通過實驗發現苯僅有碳、氫兩種元素組成，其中碳元素的質量分數為92.3%，苯蒸氣的密度為相同條件下氫氣的39倍。你能確定苯的分子式嗎？學生通過計算得出苯的分子式為C6H6。隨即科學家又對苯分子的結構進行研究，19世紀有機化學剛發展起來，比較成熟的理論只有“碳四價學說”和“碳鏈學說”（首先讓學生了解這兩種學說）。根據這兩種學說及學生已知的烴的知識，學生可通過自己動手，拼出很多符合條件的結構，如C=C或C≡C的結構。因此，苯應具有不飽和烴的性質。

（設計實驗方案，檢驗判斷是否正確，培養學生掌握科學研究的一般方法）這時學生會提出：用溴水或酸性高錳酸鉀溶液檢驗C=C或C≡C。這時可以讓學生親自動手實驗。分別在1ml苯中加入0.5ml酸性高錳酸鉀溶液和0.5ml溴水振蕩，觀察現象：苯中加入酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色不褪；苯中加入溴水，雖然出現分層但是橙色也不褪，說明沒有發生反應。由此可以得出結論：苯分子中無碳碳雙鍵和叁鍵。苯分子的結構到底是怎樣的？

此時，學生會產生思想上的困惑，學習興趣一下子激發出來。這時教師可充分利用他的主導作用進行點撥，介紹19世紀德國化學家凱庫勒《夢中的出現》趣聞，并澄清凱庫勒揭示苯的分子結構不是夢中的巧合，而是“日有所思，夜有所夢”，再加上對信息敏銳的捕捉力，根據自然科學方法探索發現的結果。對此，凱庫勒說：“我們應該會做夢！……那我們就可以發現真理……但不要在理智的檢驗之前，就宣布我們的夢。”

師生一起重演凱庫勒科學發現苯分子結構的過程，這時就出現這樣的一個結構。這個結構有它的優點，它能夠很好地解釋碳氫原子的結合關系。那它是不是正確的呢？這時老師可以誘導學生思考：很顯然這是一個有C=C的結構。而根據第一步兩個實驗的判斷，若有C=C的話，溴水或酸性高錳酸鉀溶液應該褪色。這與實驗現象不相符合，是不行的。到底怎樣的結構才是正確的呢？

此時學生的思維更活躍，可以提供數據讓其思考：苯分子中碳碳間鍵長1.40×10-10m，一般C-C的鍵鍵長約為1.54×10-10m；苯分子中碳碳鍵的鍵能介于C=C和C-C之間。此時就可以介紹現代物理方法（射線法、光譜法、偶極距的測定）證實了苯的分子結構是平面的正六邊形，苯分子沒有交替的單雙鍵，它是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的共價鍵，即為C≡C，將凱庫勒式發展和修正。在“發現學習”中學生逐步領會自然科學探究方法，當理論不能解釋事實時，可利用已有知識和經驗提出假說。

可以說，沒有假說，就沒有科學發現。而假說只有被實驗或現代科學技術測得的數據證實，才能成為理論。隨著科學的不斷發展，有的理論可能出現缺陷，理論就會被修正。學生由此會感悟知識不是固有的不變的原理，它始終有待再考察，再檢驗。這樣的學習形式有利于激活學生的思維，激勵學生主動探索知識，達到培養學生創新能力的目的。

其實這樣的發現學習方法在中學化學學習中有較多的運用。如有機化學分子存在同分異構現象，具體分子的結構式究竟是哪種結構呢？這時就可以讓學生設計實驗進行判斷。

支持學生的大膽猜想。心理學認為，猜想是人類寶貴的心理品質，世界上許多發明創造都源于人類的猜想。當然，要指導學生盡量把猜想建立在與現實相結合的基礎上，拒絕不切實際的空想。那么運用“發現學習”法教學中的優勢與不足表現在哪些方面呢？

優勢：有利于提高教師的教學能力和課堂駕馭能力，有利于激發學生的好奇心和探究未知事物的興趣，有利于調動學生的內在動機和學習積極性，最大限度為學生提供自由回旋的余地，有利于掌握知識體系和學習方法，有利于學生批判性和創造性思維發展，有利于知識、技能的鞏固和遷移。由于發現法需要學生具有相當的知識經驗和一定的思維發展水平。因此一般來說，學生的年級越高，越適宜使用發現法。

不足：發現法不是唯一的教學或學法，必須同其他方法一起使用，才能取得良好的效果。有些學科諸如文學、藝術不合適發現學習，有些學生不適合發現學習，發現法耗時不經濟，不宜在短時間內向學生傳授一定數量的知識和技能。對教師的知識素養和教學機智、技巧、耐心等要求很高，一般教師很難掌握，反而容易弄巧成拙。

限制：學生：忽視學生差異，給基礎較差、思維較慢的學生造成較大困難和較強的自卑感；教師：發現法的使用，還需要邏輯較嚴密的教材和具有較高水平的通曉本學科科學體系的教師。設計要求較高，對教師業務能力的要求較高，大面積推廣受到影響。

學習過程：忽視學習過程的基本特征，事實上并不需要事事發現。如果都使用，占時太多。

學生主要以學習間接經驗為主，不可能對一切知識都自我發現，但這種生氣勃勃、生動活潑的、富有成效的學習方式，就是讓學生時時有發現，處處有發現，有利于學生各種能力培養，使提高學生科學素養在漸進過程中水到渠成，為他們將來學習和工作打下良好的基礎。

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