论化学教学中学生结论能力的培养_化学反应论文

论化学教学中学生得出结论能力的发展,本文主要内容关键词为:结论论文,能力论文,化学论文,学生论文,教学中论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

此次基础教育化学课程改革,一个引人注目的变化是大力“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式”(注:中华人民共和国教育部制定,全日制义务教育化学课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2001:3,10,1),“发展科学探究能力”(注:中华人民共和国教育部制定,全日制义务教育化学课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2001:3,10,1),并“将科学探究作为课程改革的突破口”(注:中华人民共和国教育部制定,全日制义务教育化学课程标准(实验稿).北京:北京师范大学出版社,2001:3,10,1)。将科学探究引入化学课程及其教学中,这在我们国家还是第一次,具有非常重要的意义,必将对深化我国的化学课程及其教学改革产生重大而深远的影响。因此,本文拟就化学教学中学生得出结论能力的发展做些探讨。

1 发展学生的得出结论能力是一项重要的化学教学目标

1.1 发展科学探究能力是化学教学的“中介性”目标

新的义务教育化学课程,将提高学生的科学素养作为化学课程的主旨和根本性目标,并将这一总目标划分成“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等3个维度。要完成这3个维度的目标,达到促进学生科学素养发展的目的,就必须通过一定的载体或活动来体现。载体或活动很多,但科学探究是一种更为有效的活动。

作为载体的科学探究,不仅仅承载“过程与方法”这一个维度的目标;它实际上承载的是3个维度的目标。正因为如此,科学探究的开展一定要结合具体的化学知识与技能的教学来进行,而不宜单独为了科学探究而科学探究;科学探究成为科学素养与3个维度目标之间的纽带和桥梁,学生科学探究能力的高与低,对落实提高学生科学素养的目标至关重要。因此,发展科学探究能力是一个中介性、过程性和形成性目标。

1.2 得出结论能力是科学探究能力的重要组成部分

化学教学中的科学探究,包含了提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等8个要素,这8个要素之间的关系如图1所示。从图中可以看出,得出结论是科学探究的一个构成要素,得出结论能力是科学探究能力的重要组成部分。

正是基于发展科学探究能力与提高学生的科学素养、得出结论能力与科学探究能力之间的关系,我们认为,得出结论能力是一个重要的化学教学目标。

2 化学教学中的结论及其含义

所谓“结论”,是指从推理的前提中推出的结果,是对事物做出的总结性判断。从这一定义中可以看出:

2.1 结论是一个判断

所谓判断,就是肯定或否定某种事物的存在,或指明某种事物是否具有某种属性的陈述。如,“铁能够跟氧发生化学反应”,“蔗糖溶液中含有蔗糖分子”,“酸能跟碱发生中和反应”等。作为结论的判断,既可以是单称判断,也可以是全称判断。

图1 科学探究构成要素关系图

案例1:化学实验教学中结论的3种判断形式

【形式1】铁(单称)能够跟氧气(单称)发生化学反应。

【形式2】铁(单称)能够跟酸(全称)发生化学反应。

【形式3】酸(全称)能够跟碱(全称)发生中和反应。

2.2 结论是一个总结性判断

并不是所有的判断都是结论,只有那些对形成判断的过程有一定概括和总结的判断,才能称为结论。如,“同一种物质在同一种溶剂中的溶解能力与温度有关”,这是一个判断,这种判断的形成是在对通过实验和观察所获得的实验事实进行归纳、概括的基础上得出的,因而,它属于总结性判断,是结论。

2.3 结论的得出是以一定的事实和证据为基础的

没有作为基础的事实和证据,也就无所谓结论。作为得出结论基础的事实和证据,一定要具有客观性、真实性和准确性。化学实验教学中的证据,还尤其强调具有可重复性。只有在真实、可靠证据的基础上得出的结论,才科学、可信。

2.4 结论具有相对性

虽然结论是一个总结性判断,但是,这并不是说结论就是一个概括程度最高、适用范围最广、统摄能力最强的判断。事实上,结论是有层次性的,低层次的结论,相对于高层次的结论而言,就是证据。正因为如此,所以,结论不一定都是全称判断。

案例2:“酸能够跟金属发生化学反应”的结论

【第一层次的结论】

【结论1】盐酸(单称)能够跟锌(单称)发生化学反应。

【结论2】盐酸(单称)能够跟铝(单称)发生化学反应。

【结论3】盐酸(单称)能够跟铁(单称)发生化学反应。

【第二层次的结论】

【结论1】盐酸(单称)能够跟金属(全称)发生化学反应。

【结论2】硫酸(单称)能够跟金属(全称)发生化学反应。

【第三层次的结论】

【结论】酸(全称)能够跟金属(全称)发生化学反应。

3 化学教学中的结论的多种具体表现形式

化学教学中的结论有多种具体表现形式,见表1。

表1 化学教学中的“结论”的具体表现形式

表1中的结论,不仅有化学实验事实、化学基本概念、化学规律(定律)、化学实验操作,而且还有化学基本观念、科学方法、情感态度与价值观。这表明,化学教学中“结论”的含义已经发生了变化,不再仅仅是过去意义上的认知方面的结论,而且,还包括在观念、情感、态度与价值观方面的各种感受、感悟和体会等。

需要指出的是,虽然猜想与假设也是一种判断,也要依据一定的事实和证据,但它们还不能称之为结论。因为,猜想与假设只能算做证据与结论之间的一种“过渡态”,只有经过证明是正确的猜想与假设,才能称为结论。

4 化学教学中结论的得出

通过实验观察获得的实验事实,通过查阅、调查等获得的证据,并不等于探究的结论或解释。要想得出结论,还应在对所收集的事实和证据进行整理的基础上,运用一定的科学逻辑方法,通过进一步的分析、论证才能得出。化学教学中得出结论的方法,概括起来主要有比较、分类、归纳和概括,以及体验等。

4.1 比较与分类

比较是指区别对象之间的共同点和不同点的一种科学逻辑方法。按照区别的方式,可以将比较分为共同点比较和不同点比较。共同点比较是指通过比较2个或2个以上对象而认识其共同点的一种方法,即异中求同。这种比较能使人们认识到表面相异的对象之间的共同点。不同点比较是指通过比较2个或2个以上对象而认识其不同点的一种方法,即同中求异。这种比较能使人们认识到表面相似的对象之间的不同点。

案例3:对化学实验事实的共同点和不同点比较

【实验1】将5g氯化铵溶解在盛有5mL水的试管中,感觉温度的变化情况。

【实验2】将5g消石灰溶解在盛有5mL水的试管中,感觉温度的变化情况。

【实验事实1】【实验1】中的试管温度降低。

【实验事实2】【实验2】中的试管温度升高。

通过比较,可以发现【实验事实1】和【实验事实2】的共同点是:都有温度的变化;不同点是:一个温度降低,一个温度升高。

所谓分类是指根据事物的共同点和不同点,把事物区分为不同种类的一种科学逻辑方法。按照事物大的共同点把事物分成大类,再按大类中各事物的次一级共同点,把事物分成次一级类。据此,就可以将事物分成不同等级的类系统。按照对事物本质的揭示程度,可以将分类分成现象分类和本质分类。现象分类是指根据事物的外部特征和外部联系所进行的一种分类,一般来说,分类都是从现象分类开始的。本质分类是指根据事物的本质特征和内部联系所进行的一种分类。

案例4:对下述化学反应进行分类

【化学反应1】硫在氧气里的燃烧

【化学反应2】红磷在氧气里的燃烧

【化学反应3】铁丝在氧气里的燃烧

【化学反应4】铝箔在氧气里的燃烧

【化学反应5】蜡烛在氧气里的燃烧

对上述5个化学反应可以从不同角度进行分类。

【分类标准1】是不是化合反应:化学反应1、2、3、4为一类,都是化合反应。

【分类标准2】是不是氧化反应:化学反应1、2、3、4、5都是氧化反应。

【分类标准3】反应物的特点:化学反应1、2为一类,都是非金属跟氧的反应;化学反应3、4为另一类,都是金属跟氧的反应。

【分类标准4】是不是氧化还原反应:化学反应1、2、3、4为一类,都是氧化还原反应。

在上述4种分类中,第1、2、3种由于是根据反应物和生成物的种类多少或反应物的外部特征进行的划分,因而,属于现象分类;第4种由于是根据反应物和生成物的化合价的变化进行的划分,因而,属于本质分类。

从上述讨论可以看出,要想对化学物质及其变化进行分类,必须首先进行比较。因此,比较是分类的前提和基础。通过比较与分类,可以对所收集到的事实和证据进行初步的加工与整理。

4.2 归纳与概括

所谓归纳就是从个别的单称判断推导出一般性的全称判断的一种科学逻辑方法。根据归纳的对象是部分还是全体,可以将归纳分为完全归纳和不完全归纳。化学教学中大量运用的是不完全归纳。

案例5:化学教学中的完全归纳和不完全归纳

【完全归纳】对“碳的可燃性”的认识

实验事实1 石墨能在氧气里燃烧,生成二氧化碳气体;

实验事实2 金刚石能在氧气里燃烧,生成二氧化碳气体;

实验事实3 C[,60]能在氧气里燃烧,生成二氧化碳气体;

实验事实4 碳的单质只有石墨、金刚石和C[,60]3种同素异形体;

结论:碳能在氧气中燃烧,生成二氧化碳气体。

【不完全归纳】对“金属导电性”的认识

实验事实1 铜能导电;

实验事实2 铁能导电;

实验事实3 锌能导电;

实验事实4 铝能导电;

实验事实5 铜、铁、锌和铝都是金属;

结论:金属都能导电。

运用不完全归纳得出的结论,超出了归纳所依据的事实的范围,因此,结论具有“或然性”(可能是正确的)。受到各种条件的限制,人们不可能都穷尽所有的实验事实。因此,在一定的实验事实的基础上,大胆地进行推理和判断,也就成为科学探究不可缺少的环节。

为了解决不完全归纳的“或然性”问题,人们经常运用概括的方法,来扩大不完全归纳所得出的结论的适用范围。所谓概括是将不完全归纳得出的结论,由特定的、较小的范围,扩大到更普遍的、较大范围的一种科学逻辑方法。因此,概括的过程也是进一步收集证据,使不完全归纳的结论接受更大范围检验,增加其使用范围的过程。如,运用不完全归纳得出质量守恒定律以后,例举“镁条在空气中燃烧后,生成物的质量比原来镁条的质量增大”、“纸在空气中燃烧后化为灰烬,灰烬的质量比纸的质量小”的实验事实,通过对这些实验事实的解释来扩大质量守恒定律的适用范围。因此,对不完全归纳的结论进行概括的过程,也是收集证据,对证据进行解释的过程。

4.3 体验

对于化学实验教学中观念、情感态度与价值观方面的结论的得出,要运用“体验”的方法。所谓体验是指主体内在的历时性的知、情、意、行的亲历与验证。它是一种活动,更是一个过程,是生理与心理、感性与理性、情感与思想等方面复合交织的整体矛盾运动。

体验强调作为化学实验学习主体的学生,通过亲身经历科学探究过程,来自我体会、自我感悟。因此,体验是激发学生的探究兴趣,充分发挥学生的主体作用,促进每一名学生在科学素养的各个方面,尤其是情感、态度与价值观方面得到全面发展的重要途径和方法。

体验是一种具有浓厚个人色彩、反映学生个性和差异性的活动。如,虽然学生都进行了科学探究活动,但并不是每个学生都会有同样的感受,在感受的内容和感受的程度方面,都会有所不同,有的差异还很大。因此,体验的结果,并不像认知结果那样追求一致性和统一性,而是强调学生个体在科学探究活动全过程中的感受、感悟和体会、追求感受的多样性和体会的深刻性。

案例6:

一学生在亲历实验探究过程后,在其总结中写道:“原来科学研究这么不容易,科学真了不起!”“我以前就听说过科学的道路并不平坦,只有那些在崎岖的小路上不畏艰险、勇于攀登、坚忍不拔的人,才能征服最高的山峰。可是对于探索需要不屈不挠的科学精神这一点,今天通过这次挫折与失败,我才真正有些初步的感受和体验了。”“艰辛之后的成功更快乐,更迷人。”

“实验结果竟然与我们预期的差别这么大,怪不得老师告诉我们不能想当然地看问题。”“通过这次探究,我最大的感受是,多数人认为的不一定对,有时真理掌握在少数人的手里。”

5 发展学生得出结论能力的化学教学策略

5.1 通过具体的得出结论的过程,使学生认识到证据对得出结论的重要性

任何结论的得出,都离不开证据。因此,教师在教学中要注意引导学生通过各种途径,从多方面来收集有关证据,并在对证据进行整理、加工的过程中,认识证据对得出结论的重要性。化学教学中的证据可以是化学实验事实、化学史实,也可以是自然现象、生活经验,还可以是化学科学技术发展及其应用的重大成果、化学对个人和社会发展产生重要影响的事件等。收集证据的途径和方式很多,常见的有:观察和实验、查阅书刊和报纸、上网、实际调查、访问他人等。

案例7:化学教学中的证据

【示例1】铁能跟硫酸铜溶液发生化学反应。(基于化学实验事实的证据)

【示例2】“湿法炼铜”。(基于化学史实的证据)

【示例3】自燃现象。(基于自然现象的证据)

【示例4】菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制。(基于生活经验的证据)

【示例5】C[,60]的发现。(基于化学科学发展成就的证据)

【示例6】导电塑料。(基于化学科学应用的重大成果的证据)

【示例7】禁用含有PPA的药品。(基于与化学有关的影响个人生活的重大事件的证据)

5.2 通过积极的情感体验,使学生体会观念、情感态度与价值观也是结论的重要内容

传统化学教学只重视学生获得化学教学认知方面的结论,忽视学生在观念、情感态度与价值观方面的发展。因此,导致学生只注意化学知识与技能的学习,不注意科学过程与方法的掌握,轻视体验性结论的获得,结果造成学生的科学素养的畸形发展。为改变这一状况,教师在化学教学中,应通过各种科学探究活动,采用多种方式,使学生关注自己的情感体验,并成为促进学生主动学习和发展的动力。

在学生亲历科学探究活动过程中,他们既有成功的兴奋与喜悦,也有失败的困惑与伤感,这其中的许多感受和体验是他们形成正确的情感态度与价值观的重要基础。应该指出的是,无论是探究过程中的成功,还是挫折甚至失败,对学生都具有重要的教育价值。当然,教师应注意尽量在科学探究过程中给学生适当的帮助和引导,使多数探究活动能取得预期的效果,让学生尽可能多地体验到成功的喜悦,否则,问题探究不出结果,学生将会逐渐丧失探究的兴趣和信心。为此,教师应在科学探究过程中对学生的表现多从正面给予积极的鼓励,肯定的评价,使他们看到自己的进步,相信自己能学习,会学习,让他们体验自己在学习中的成就感、自我价值感和成功的自豪感。

5.3 通过具体的科学探究活动,学习得出结论的方法

得出结论能力是科学探究能力的重要组成部分,结论的得出要运用一定的科学方法。因此,教师在化学教学中,要有目的、有计划地通过具体的科学探究活动,使学生在学习化学基础知识和技能的同时,来学习得出结论的基本方法。

案例8:通过“蜡烛及其燃烧”的探究活动所得出的结论

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