基于科学本质观的化学教学思路设计

李连双

【摘要】培养学生适当理解科学本质是科学教育的目标之一。实现这一目标的关键是理科教师要设计出促进学生科学本质理解的教学活动，科学本质教学思路设计应以建构主义为哲学基础以探究性教学为基本活动方式，以显性和反思性活动为基本教学策略。具体思路是：将科学本质理解作为显性教学目标：设计具有认识论水平的教学主题；显性区别观察和推论；注重知识的产生方式；进行反思性评价活动；在作业中关注科学本质。

【关键词】科学本质 教学思路 教学设计

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）01-0158-01

化学教学思路，是指化学教师根据化学教学内容，为达到教学目标而构想的教学方式、程序和过程，是对课堂教学如何落实学习目标的宏观教学思考，对于教学活动设计具有指导作用。教学基本思路形成的认知方式是：以学习目标为基本结构，整合教学内容的认知分析和已有知识或经验的分析，形成落实学习目标的宏观教学思路。教学基本思路的表述结构一般是，前半句表述教学活动方式，后半句表述所指的学习目标。正确而清晰的化学教学思路，不仅能使教师的授课有条不紊、自然流畅，还可以帮助学生更好地掌握知识和运用知识解决问题，而且能使学生学会科学的思维方法，提高思维能力。

1.促进学生科学本质理解的教学设计理论

当代科学本质观的哲学范式是建构主义。建构主义认为：科学知识的获得是科学家根据现有的理论（原有知识）来建构科学知识，建构主义强调科学知识是暂时性的、主观的、建构性的，它会不断地被修正和推翻。因此，当代科学本质观的基本内涵可以概括为：科学认识的对象是客观的，科学认识活动的过程不是一个简单的“拷贝”或“反映”，而是一个认识主体对客体的作用过程。在这个作用过程中，认识主体的已有经验或背景起着重要的作用。科学认识活动是以事实为基础的，但事实本身并不是科学，科学定律的产生范式是归纳式；科学理论的产生范式是建构式，科学认识的结果并不是纯粹客观的，包含有人的想象性和创造性。正因为在认识的成分中，不完全是客观的，其中含有人的主观性。所以科学认识是相对合理的，有时甚至是错误的，所以科学知识具有暂定性本质。

2.教学思路设计案例

“化学”键是化学教学的重要内容。其中蕴涵着丰富的科学本质内容。现以“化学键”为例，说明如何进行促进学生科学本质理解的教学设计。

2.1为什么许多物质参与化学反应需要一定的能量（如加热、通电或点燃）驱动

[事实]水分解生成氢气和氧气需要通电。

[推论]通电是为水的分解提供所需的能量，说明水分子内的氢氧原子之间存在着强烈的相互作用。

[化学键定义]分子或晶体中两个或多个原子（离子）之间的强烈的相互吸引作用。

2.2物质构成的进一步研究——原子之间是如何作用构成物质分子的

从原子结构角度考虑的依据：化学键是原子之间的相互作用，如果能够从原子结构的角度对于化学键进行进一步的解释，就更能说明原子结构理论的合理性。

（1）对氯化钠形成过程的考察

[事实推论]氯化钠晶体由氯离子和钠离子构成。

[解释]原子之间通过电子得失形成较为稳定的离子，阴阳离子之间通过静电作用形成离子键。

（2）对氯化氢分子形成过程的考察。

[事实推论]氯化氢以分子形式存在。

[解释]原子之间通过共用电子对，即形成共价键使原子达到较为稳定的结构。

2.3化学反应的本质是什么

[解释问题]

（1）氢气在氧气中点燃生成稳定的水。

要点：氢气和氧气都能够单独较为稳定的存在。是因为氢气中氢原子之间存在着强的相互作用，即有化学键。氧气中的氧原子之间也存在着强的相互作用，即有化学键。点燃条件用于破坏氢—氢、氧—氧之间的作用。反应容易进行，说明氢—氧之间的作用强于氢—氢、氧—氧之间的作用。

（2）对氧气在氯气中点燃生成较为稳定的氯化氢进行类似的解释。

（3）对氮气和氢气在高温高压下生成较为稳定的氨气进行类似性解释。

[小结]化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂新化学键的生成。

2.4為什么化学反应伴随有能量变化

[推论基础]破坏化学键需要吸收能量。

[推论]形成化学键就会放出能量。

[解释]化学反应伴随有能量变化是因为有化学键的断裂和化学键的形成。如果一个化学反应形成化学键放出的热量大于破坏化学键吸收的能量，则这个化学反应为放热反应；如果一个化学反应形成化学键放出的能量小于破坏化学键吸收的能量，则这个化学反应为吸热反应。

2.5化学键理论为什么是合理的

[强调化学键知识的产生方式]

（1）化学键是我们不能观察到的，只是通过物质反应需要能量来间接推论出原子之间存在着作用。将这种作用定义为化学键。化学键是我们根据事实建构的知识。

（2）离子键和共价键是我们在原子结构知识基础之上。即从原子趋向于形成较为稳定的结构这一角度提出的解释离子化合物和共价化合物的建构性知识。

[强调化学键知识的合理性]

（1）化学键概念是以事实为基础提出来的。

（2）化学键理论是建立在原子结构理论基础上提出的。

（3）化学键理论能够解释和预测一些物质的性质。

（4）化学键理论能够解释化学反应的本质。

2.6作业设计

按照教学目标，可以设计以下作业：

（1）描述CaCl2、Br2中原子之间的作用。

（2）解释在点燃条件下氢气在氯气中燃烧放出热量。

（3）原子间强烈的相互作用叫做化学键。你能观察到原子之间的相互作用吗？你相信原子之间存在作用吗？请说明理由。

（4）你认为化学键知识合理吗？请给出你的观点。

参考文献：

[1]刘知新主编.化学教学论.北京：高等教育出版社，1999

[2]贺湘善主编.基础教育现代教学基本功·中学化学卷.北京：首都师范大学出版社，1997

[3]袁维新.科学的本质与科学素质教育.课程教材教法.2004（7）

[4]孙可平，邓小丽.理科教育展望[M].上海：华东师范大学出版社，2002，126