從新舊教材變遷看學生科學思維的發展

【教學背景】

化學的教學內容與方法不斷得到更新與優化，從而滿足了人們對教育的新要求，尤其是化學方程式的教學。怎樣通過對教學內容的設計與落實來引導學生樹立科學思維，促進學生分析問題與解決問題能力的培養，已經成為教師研究的焦點。本文以上海教育出版社全國版初中化學教材為例，用案例分析的方法來論述化學方程式教學在新舊教材變遷的情況下，怎樣促進學生科學思維的發展。

上海教育出版社出版的全國版初中化學教材編寫過程中充分考慮學生認知特點及科學素養發展需要，從內容上看更加重視以生為本的教學模式，突出通過情境創設、探究式學習等方式來促進學生對知識的理解及運用。尤其在化學方程式教學上，教材注重知識點聯系實際生活，促使學生通過對化學方程式書寫、配平及運用進行獨立探索。

化學方程式教學作為初中化學課程的一個重要組成部分，不僅涉及化學符號與反應規律的識記與應用，還需要對學生邏輯思維與分析能力進行訓練。教材更注重培養學生的自主探究與問題解決能力，特別是如何指導學生認識化學方程式書寫的原理與反應規律，促使他們在邏輯推理、批判性思維等多方面得到提高。

為此，以“化學方程式”為例，淺析如何從教學設計、課堂實施以及評價反思等方面來促使學生形成科學思維。深入探究新課程背景下應如何對學生的科學思維能力進行有效培養。

【教學設計】

以“化學方程式”這一課題為主線，重點分析了教材是怎樣通過科學、合理的教學設計來促進學生科學思維的形成與發展。化學方程式作為化學學習中的一個重點內容，不僅是化學反應的符號化表達，還是學生認識化學反應實質與規律的一種重要手段。怎樣通過化學方程式教學來發展學生的邏輯思維與科學素養就成了本文的核心內容。

（一）教育的目標設定

1.要求學生深刻理解化學方程式的基本概念、掌握書寫方法、能巧妙應用配平原則。基于此，學生要能用化學方程式表達各類常見化學反應過程，深刻認識質量守恒定律的具體表現及應用。

2.教師要運用多樣化的教學方法，如自主探究、合作學習以及實驗操作，培養學生發現學習中存在問題的能力、提出合理假設、設計科學實驗、分析實驗數據、總結實驗規律等科學探究能力。這些途徑可以使學生循序漸進地提高科學思維與實踐操作能力。

3.教師要通過多種教學活動，激發學生對化學的學習興趣及好奇心，并幫助他們建立科學嚴謹、勇于創新的學習態度。與此同時，以團隊合作學習為手段來培養學生的合作意識與責任感，讓學生學會互相支持、共同促進，進而在學習的過程中營造積極的學習氛圍。

（二）教學過程中的重點和難點

教學重點：了解化學方程式概念及書寫規范是學好化學的根本，而掌握化學方程式配平方法是解決化學反應中難點的關鍵。化學方程式既可以表達反應物及生成物類型，又可以體現其數量關系。熟練掌握化學方程式書寫及配平技巧對深刻理解化學反應的實質是十分重要的。

教學難點：了解化學方程式后面化學反應本質及質量守恒定律對提升學生邏輯推理能力、批判性思維能力等都很有幫助。對化學方程式進行深入剖析，能使學生較好地把握化學反應發生的內在機理，了解反應物是怎樣轉化成生成物的，各元素與原子之間守恒關系是怎樣存在于這個過程中的。這一認識既有利于學生對化學的進一步研究，又提高了學生的科學素養，讓學生更嚴謹地思考問題、分析問題。學生經過對化學方程式的不斷實踐與運用，能夠逐漸形成嚴謹的邏輯推理能力并學習怎樣由已知信息導出未知結論。與此同時，批判性思維能力發展還與化學方程式理解密不可分。學生要學會懷疑并驗證化學反應是否正確，這樣才能養成科學探究、獨立思考的良好習慣。

（三）采用的教學手段

運用啟發式教學，以精心設計問題為導向，以生動形象的情境創設為載體，以具體的實驗操作為手段，以卓有成效的小組討論為載體，誘導學生積極參與學習過程。這既可以激發學生的學習興趣，又可以促使他們深入理解化學方程式，養成科學思維。這樣才能使學生在實際操作與互動討論過程中逐漸把握化學反應的實質，培養其分析問題、解決問題的技能，使其在科學探究之路上越走越遠。

【教學過程】

（一）引入環節

初始階段，教師精心制作和播放了以“蠟燭燃燒”整個過程為內容的生動錄像。視頻中詳細展示了蠟燭從點燃到完全燃燒的每個步驟，通過高清的畫面，將燃燒過程中產生的煙霧和水滴現象放大給學生看。錄像結束時，教師不急著解釋，只是給全班學生提出一些有啟發性，意在引發學生思考、探討的問題。

“你見過蠟燭燃燒的情況嗎？”

“燃燒時，蠟燭質量是否會改變？若改變，是上升還是下降？”

人們在觀察蠟燭燃燒的過程中會發現一些有趣的現象。蠟燭火焰呈鮮艷橙黃色是由于燃燒時產生光和熱量。火焰形狀一般呈錐形，底寬、尖細。火焰中心部位溫度最低，四周火焰溫度較高。當蠟燭燃燒時，蠟燭表面漸漸熔化，生成液態蠟。這些液態蠟順著蠟燭表面往下流，最后滴在蠟燭底部或承接蠟油的容器上。蠟燭在燃燒過程中也有少量煙霧產生，其原因是蠟燭在溫度較高時燃燒不充分而產生細小的固體顆粒。另外，蠟燭在燃燒過程中有輕微噼啪聲。噼啪聲是蠟燭內氣泡因溫度過高而斷裂引起的。

通過這兩方面的提問，教師巧妙激發學生的好奇心并引導學生對燃燒時產生的化學反應進行深刻反思。在學生積極回答這些問題的過程中，教師進一步引導他們思考：“由于我們已對這些現象進行過觀測，能否通過科學的手段對這一變化進行精確的描述與記錄？”

在這一階段，教師向學生解釋化學方程式是一種用于描述化學反應的符號化表示方式。通過展示一個具體的化學方程式，即“C2H5OH+O2→CO2+H2O”，教師向學生解釋了該方程的含義以及各個符號的具體應用。在此過程中，教師特別強調化學方程式書寫的規律，其中包括怎樣正確書寫反應物與生成物、怎樣保證方程式平衡等。同時，教師還詳細解釋了每個符號所代表的具體意義，如“C2H5OH”代表乙醇，“O2”代表氧氣，“CO2”代表二氧化碳，“H2O”代表水。這樣學生才能對化學方程式的構造及意義有更深入的了解，以便將來能熟練應用這一重要化學工具進行學習。

（二）探究環節

教師把學生分為幾個組，每一組都發一份實驗材料，并提供一份詳盡的實驗指導書。教師要求學生按照指導書中的具體內容，依序進行“鎂條被燒壞了”以及“鋅和稀硫酸發生化學反應”的相關實驗操作。在做實驗時，學生要認真觀察和細致地記錄反應現象，如產生氣體的類型，產生熱量的多少和顏色變化。

實驗期間，教師巡回引導，適時回答學生的提問，鼓勵學生相互探討，交流觀察結果。教師也特別強調實驗安全的意義，保證學生在操作時注意安全。

實驗之后，教師讓各組學生呈現實驗成果，試著使用文字描述、化學符號等形式來表達化學反應過程及結果。教師也鼓勵學生在做實驗時提出疑問與困惑，以便進一步探討回答。

（三）講解環節

學生做完實驗后，出示自己的實驗結果。教師組織討論，目的是帶領學生深入探究實驗中所觀測到的現象。這樣，教師就會幫助學生逐漸建立化學反應和化學方程式的內在聯系。

然后，教師對化學方程式這一概念進行詳細的解釋，其中包括它的定義、書寫方法和怎樣正確地表示化學反應過程。教師特別強調了質量守恒定律在化學方程式配平中的重要性，并通過一系列具體的例子，如“2H2+O2→2H2O”和“Cu+2AgNO3→Cu（NO3）2+2Ag”，引導學生思考反應物和生成物的數量關系。

教師還教授學生如何運用代數方法來配平化學方程式，確保反應物和生成物的原子數量在反應前后保持一致。另外，教師尤其強調化學方程式書寫法則，其中包括反應物與生成物化學符號的適當書寫，化學式的標準表達與下標的適當運用。通過這些細致的說明與實例演示，學生在熟練掌握化學方程式書寫技巧的同時，也能深刻地理解化學反應的實質與規律。

（四）練習環節

為了幫助學生較好地掌握化學方程式的配平方法，教師精心設計了由簡單到復雜的習題。這類練習題既包含基本化學方程式的書寫，也涉及一些比較復雜的配平問題。通過這些習題，學生逐步加深對化學方程式配平技能的認識與運用。學生做習題時，如有什么疑難問題，都可分組討論，相互交流思想，解決問題。教師在一旁給予必要的引導與幫助，以保證學生順利解題，加深學生對知識點的掌握。為了進一步激發學生的學習興趣，增強課堂的互動性，教師專門開設了“挑戰題”。這類挑戰題需要學生在規定時間內做完，在組間展示、競賽。這樣，學生既可以體會到挑戰的快樂，又可以在演示與比拼過程中進一步鞏固與加深對化學方程式配平原理的認識，同時鍛煉邏輯推理能力，培養團隊合作精神。

（五）總結提升

課程結束時，教師精心布置一環，供學生深刻反思、綜合歸納。教師讓學生主動分享自己這節課的學習體驗與心得體會，從而對所學內容進行深入的鞏固與了解。學生熱情很高，都發表了自己對化學方程式書寫與配平問題的認識，并詳細地敘述了實驗與練習中所碰到的難點及所采用的解決辦法。

教師仔細傾聽每位學生的陳述，詳細評價反饋學生的成績。教師特別強調這堂課的中心內容主要有化學方程式的基本概念與書寫規范、怎樣利用質量守恒定律配平、科學思維在實際化學反應過程中的運用等。教師進一步強調，學生應當高度重視這些關鍵知識點，因為它們對于理解和掌握化學反應具有至關重要的作用。學生經過這種反思與總結后，在鞏固已學知識的同時，科學思維能力與解題能力也得到提升。

【課堂實錄】

教師：各位同學，我們今天要研究一個很重要的問題，就是化學方程式書寫與配平。先看一個錄像，觀察蠟燭的燃燒情況。

（播放視頻）

教師：看過錄像后你是怎么想的？當蠟燭燃燒時你會發現哪些現象呢？

學生1：蠟燭熔化，冒出幾股黑煙。

學生2：玻璃罩內還凝結著少量水滴。

教師：非常棒！每個人都進行了認真的觀察。那么這些現象表明什么呢？蠟燭質量是否改變？

學生3：由于蠟油的滴落和煙霧的奔涌，蠟燭質量發生改變。

教師：是啊，蠟燭燃燒時的確有質量變化，即化學反應。我們能不能把這一反應過程用科學的方法表達出來？例如，我們剛剛說過，蠟燭燃燒會產生二氧化碳，同時也會產生水分。

學生4：是否使用化學符號？

教師：是的，化學方程式是一種簡單的化學反應表達方法。如“C2H5OH+O2→CO2+H2O”，這就是一個化學反應的表示方法。下面，我們就做幾個實驗更進一步地認識化學反應的實質。

（學生動手做實驗，把現象記錄下來）

教師：同學們，請在做完實驗之后回到你們的座位上，咱們討論一下每個組的結果。哪個組第一個分享？

（A組展示結果）

A組的代表表示：在進行鎂條燃燒實驗時，我們觀察到鎂條在燃燒過程中釋放出明亮的白色光芒，并形成若干白色粉狀物質。在我們看來，這一過程可以被描述為“Mg+O2→MgO”的形式。

教師：很棒，大家都看到了A組的實驗成果。那么，其他組的學生是否也發現了別的現象或不一樣的觀點呢？

（學生探討、分享了不一樣的實驗觀察）

教師：那就來看怎樣正確地寫出這道化學方程式和用質量守恒定律進行配平。

（教師對化學方程式配平方法進行了細致的講解）

【案例分析】

在此次化學方程式教學過程中，教師通過多樣化的教學策略與方法成功培養學生的科學思維。視頻引入、提問引導等方式激發學生的學習興趣，幫助他們初步構建化學反應概念，從而為下文探究學習打下基礎。實驗操作使學生在實踐活動中感知并經歷化學反應過程，從而加深學生對化學方程式的認識。教師通過指導學生對實驗結果進行探討與共享，培養其觀察能力與團隊合作精神。教師通過講解化學方程式的書寫與配平，并結合學生實驗結果與疑問，指導學生對質量守恒定律進行理解與運用，有利于學生構建系統的知識框架，提高邏輯推理能力。形式多樣的練習題及挑戰活動不僅能鞏固學生對化學方程式的理解，還能提升其解題能力及學習熱情。

反思與總結有利于學生鞏固所學知識，并反思在學習過程中所獲得與欠缺之處，從而進一步加深學生對化學方程式的認識與科學思維。教材在設計上強調以學生為主體，以發展思維能力為目標。教師也更重視真實情境的創設，并通過多元化的教學方法來指導學生自主學習與探索，讓學生在領悟知識的過程中促進科學思維能力的提升。

【案例反思】

注重學生個體差異：實際教學中學生認知水平、學習能力等方面都有不同。部分學生在進行化學方程式配平時可能會遇到困難，所以，教師有必要多設計分層練習，并進行個性化指導，以幫助每位學生都能在自己原有基礎上有所成長。

加強實驗和理論相結合：教師要引導學生把實驗現象和化學理論聯系起來，以幫助學生建立更深的認識。比如，在闡述質量守恒定律的過程中，教師可結合實際案例來幫助學生深化對該理論的認識。

增加學生自主探索和討論機會：在教學活動中，教師應激勵學生提出疑問和假設，并通過自我探索和團隊合作的方式來解決這些問題。這樣既能培養學生的探究精神，又能促進其批判性思維與創新能力的發展。

【教學隨筆】

我在本次化學方程式教學實踐中深刻認識到培養科學思維的意義。化學不只是傳授知識，還能培養思維方式與科學素養。課堂中，我試圖從視頻引入、實驗操作和合作學習幾個方面來幫助學生建構科學的概念和促進思維能力的提升。

然而，在實際操作中，我也發現了許多挑戰。比如，怎樣均衡不同水平學生的學習需求、怎樣在有限的時間里引導他們深度思考、自主探究等，這些問題都值得我們進一步深思與完善。在今后的教學中，我將不斷探索更加行之有效的教學方法與策略，尤其是指導學生開展深度學習與自主探究。

我認為，只有不斷反思與完善，才能較好地培養學生的科學思維，讓其在今后的學習與生活中擁有堅實的科學素養與創新能力。在這一過程中，我必須不斷地對自身的教學方法進行調整與改進，以滿足學生的需求與教育發展的方向，從而更好地為學生的成長與成才給予支持與幫助。

（作者單位：淮安市東城開明中學）

編輯：溫雪蓮