在高中化學(xué)探究教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維能力

周振杰

摘 要 探究教學(xué)是培養(yǎng)科學(xué)思維能力的重要方法。通過對(duì)探究活動(dòng)與科學(xué)思維能力的關(guān)系以及高中化學(xué)探究教學(xué)的現(xiàn)狀問題進(jìn)行分析，提出進(jìn)一步在化學(xué)探究教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)思維的方法策略——重視原始問題和策略性知識(shí)的探究教學(xué)。

關(guān)鍵詞 高中化學(xué)；探究教學(xué)；科學(xué)思維能力；原始問題；策略性知識(shí)

引言

科學(xué)探究活動(dòng)是科學(xué)教育中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段。化學(xué)教育是科學(xué)教育的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起科學(xué)思維方法的傳授和科學(xué)知識(shí)體系建立的責(zé)任。老一輩化學(xué)家、教育家戴安邦教授在1989年提出：“只傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)的化學(xué)教育是片面的，全面的化學(xué)教學(xué)要求既傳授化學(xué)知識(shí)和技術(shù)，更訓(xùn)練科學(xué)方法和思維，還培養(yǎng)科學(xué)精神和品德。”[1]學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在教師指導(dǎo)下進(jìn)行探究活動(dòng)，訓(xùn)練由實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問題，使各項(xiàng)智力因素皆得以發(fā)展，是實(shí)施全面化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式。2001年開始的基礎(chǔ)教育課程改革，倡導(dǎo)“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。”[2]因此，了解化學(xué)探究的過程和方法，并能將化學(xué)學(xué)科思維能力的訓(xùn)練融于探究教學(xué)中，是每一位化學(xué)老師應(yīng)盡的義務(wù)。

一、科學(xué)探究的一般過程

科學(xué)探究是認(rèn)識(shí)世界、研究規(guī)律并用于指導(dǎo)解決問題的過程。化學(xué)是科學(xué)的組成部分，化學(xué)探究與其他學(xué)科一樣，都必須遵循一定的科學(xué)探究途徑。在化學(xué)課程的起始學(xué)段，就要了解科學(xué)探究的流程方法，并在后續(xù)的學(xué)習(xí)中進(jìn)行應(yīng)用。[3]其中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)探究活動(dòng)的中心環(huán)節(jié)，是啟迪思維和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)。

戴安邦教授歸納了科學(xué)探究的過程主要包括五個(gè)步驟：收集事實(shí)、提出假說、進(jìn)行驗(yàn)證、成立理論、持續(xù)發(fā)展。與九年級(jí)化學(xué)教科書略有不同的是，戴安邦教授認(rèn)為由于事物不斷發(fā)展變化和科學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)，科學(xué)探究需要多輪次漸進(jìn)式進(jìn)行；而交流與表達(dá)則可以在探究過程的任何一個(gè)環(huán)節(jié)中隨時(shí)進(jìn)行。

盡管以學(xué)習(xí)或科研為目的的科學(xué)探究在形式上有所不同，但具備如下共同的特點(diǎn)：1、問題是科學(xué)探究的關(guān)鍵，決定了活動(dòng)的方向；2、科學(xué)探究不是簡(jiǎn)單的推理預(yù)測(cè)，需要邏輯與想象的融合；3、科學(xué)是建立在真實(shí)證據(jù)的基礎(chǔ)上；4、科學(xué)探究是連接已知和未知的橋梁；5、科學(xué)探究受到人為因素的影響而無法絕對(duì)客觀，但應(yīng)該盡可能地減少誤差或偏見，需要自我檢查和他人的幫助。

二、化學(xué)科學(xué)思維的形成

物質(zhì)世界復(fù)雜多樣，化學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，從物質(zhì)變化的表象中探索微觀本質(zhì)，歸納經(jīng)驗(yàn)規(guī)律并用于解決實(shí)際問題。問題的起源是從物質(zhì)表象及其變化過程現(xiàn)象的觀察，獲得感性認(rèn)識(shí)而來，再運(yùn)用概括、判斷、推理等抽象思維獲取本質(zhì)的、微觀的理性認(rèn)識(shí)，提出概念假說。在收集證據(jù)對(duì)概念假說進(jìn)行驗(yàn)證的過程中，去偽純真，并確立概念理論。最后，在持續(xù)地運(yùn)用概念理論解決問題和反思評(píng)價(jià)中，對(duì)概念理論進(jìn)行完善。

化學(xué)中的概念是理性認(rèn)識(shí)的初級(jí)產(chǎn)物，描述物質(zhì)及反應(yīng)的內(nèi)在屬性。如，元素、原子、純凈物、混合物、單質(zhì)、化合物、電解質(zhì)、氧化還原、離子反應(yīng)等概念，就是從本質(zhì)上對(duì)宏觀的物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)進(jìn)行概括。而由概念出發(fā)，對(duì)性質(zhì)、反應(yīng)的內(nèi)在與外在聯(lián)系進(jìn)一步判斷和推理，則可以得到定律和理論學(xué)說。例如，由單質(zhì)、化合物、化學(xué)反應(yīng)等概念，推理分析得到質(zhì)量守恒定律；由極性分子、非極性分子等概念，對(duì)極性分子、非極性分子之間的聯(lián)系進(jìn)行分析，得出相似相溶規(guī)則（學(xué)說）等等。

可見，化學(xué)學(xué)科知識(shí)體系是，通過科學(xué)探究過程，由大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)和由事實(shí)分析歸納而來的化學(xué)理論共同構(gòu)成的。化學(xué)教育要求學(xué)生能夠具備化學(xué)科學(xué)思維能力，應(yīng)當(dāng)在化學(xué)探究教學(xué)中按照科學(xué)的過程和思路進(jìn)行教學(xué)，在潛移默化的學(xué)習(xí)過程中得到科學(xué)思維和方法的訓(xùn)練。最終，學(xué)生能夠獨(dú)立獲取新知識(shí)，具備分析問題、解決問題的能力。

三、重視策略性知識(shí)，提升科學(xué)思維能力

在現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)將知識(shí)分為：陳述性知識(shí)（是什么）、程序性知識(shí)（怎么辦）和策略性知識(shí)（如何認(rèn)識(shí)“是什么”和找到“怎么辦”）。科學(xué)思維方法本質(zhì)上屬于策略性知識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)的過程起到監(jiān)控和調(diào)節(jié)作用，指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)，如何思考問題，是學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)并能運(yùn)用知識(shí)分析、解決問題的基礎(chǔ)。重視探究活動(dòng)中的策略性知識(shí)教學(xué)，能提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。策略性知識(shí)內(nèi)隱于陳述性知識(shí)和程序性知識(shí)的探究活動(dòng)中，需要按照科學(xué)的思路和方法來進(jìn)行教學(xué)。

首先，策略性知識(shí)的掌握需要三個(gè)階段：了解階段、轉(zhuǎn)化階段、策略熟練應(yīng)用階段。[3]對(duì)于有難度的探究活動(dòng)，老師可以先示范探究活動(dòng)的完整過程，特別是展示自己遇到問題的思維全過程——如何推理預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)方案、分析現(xiàn)象以及反思評(píng)價(jià)。例如，定量分析的滴定法。老師先以“如何測(cè)定氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度”為案例，推理分析測(cè)定氫氧化鈉物質(zhì)的量濃度的原理，設(shè)計(jì)方案并選擇合適的儀器藥品，根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行定量分析，反思過程誤差和評(píng)價(jià)方案的可靠性。那么學(xué)生在探究滴定法的遷移應(yīng)用時(shí)，如“氫氧化鈉滴定硫酸”、“高錳酸鉀滴定草酸”、“碘量法測(cè)定SO32—濃度”等，就能模仿轉(zhuǎn)化，從而最終掌握滴定法這種定量分析方法。

其次，在既要傳授探究活動(dòng)的大策略，也要關(guān)注每個(gè)環(huán)節(jié)的小策略（比格策略分類法）。上述的滴定法探究教學(xué)中，除了要遵循一般的探究活動(dòng)流程（大策略）外，也要關(guān)注每一個(gè)步驟中具體問題的解決策略（小策略）。比如，如何選擇滴定的原理、如何根據(jù)原理選擇合適的指示劑、誤差如何分析等等。

總結(jié)

“冰凍千里非一日之寒”，具有良好科學(xué)思維能力的人才不是一蹴而就的，需要在教學(xué)過程中不斷訓(xùn)練和培育而來。利用探究教學(xué)來實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是化學(xué)教育的一個(gè)重要教學(xué)目標(biāo)。認(rèn)清科學(xué)思維在化學(xué)探究活動(dòng)中的形成過程，.在高中化學(xué)探究教學(xué)中如何滲透對(duì)科學(xué)思維能力的培養(yǎng)和科學(xué)知識(shí)體系的建立，仍需要我們不斷努力，探索前行。

（作者單位：福建省長(zhǎng)樂第一中學(xué)）