“猜想与假设”在高中化学教学中的应用

高智玉

一、“猜想与假设”在高中化学教学中的重要性

人类对自然的认识需要不断地猜想与假设，正如牛顿所说：没有大胆的猜想，就没有伟大的发现。“猜想与假设”作为高中化学教学中基本的教学方法，对于培养学生的综合能力有着极其重要的作用。首先，“猜想与假设”发展了学生的思维能力，学生必须对问题进行有效地逻辑分析和推理，为了解决问题而结合自己的认识从自己的角度提出各种猜想，有效促进了思维的灵活性。其次，“猜想与假设”为探究学习建立了主线，建立了问题与实践之间的桥梁，在学生的思维方向和实验设计中起到了导向的作用，使学生可以围绕一定的中心进行展开。另外，“猜想与假设”确立了学生的主体地位，一切课堂活动都从学生的思维出发，激励了学生对课堂的积极参与、合作与交流，诱导了更深层次的分析探究、想象对比，促使学生制定更为严密科学的解决方案，全面实现了学生能力的提升。

二、“猜想与假设”在高中化学教学中的应用策略

1.化学情境中的“猜想与假设”诱导思考，探索发现

课堂情境的创建，有效激发了学生的好奇心与求知欲，促进了学生的思维跳跃。在教学中，教师可以选择学生熟悉的事物，将生活中的一些情境演变为课堂上的实验模拟，让学生在直观的化学情境中给学生以启发和暗示，积极调动原有的认知和思维活动，从而在观察中提出自己的猜想与假设，对结果进行预测，诱导学生深层探索，积极发现。

比如在学习有关“原电池的工作原理”时，教师就可以利用实验来创设情境，通过学生对实验的观察，诱导学生发现其中的问题，调动学生的思维，激发学生的探索意识。

实验情境：

实验1：将锌片、铜片分别插入盛有稀硫酸的水槽中，观察实验现象？

实验2：将锌片和铜片利用导线进行连接后，插入盛有稀硫酸的水槽中，观察实验现象？

实验吸引了学生的积极观察，在实验1中，学生可以观察到锌片上有气泡，而铜片上无现象；实验2中，学生可以观察到锌片上没有气泡但逐渐溶解，而铜片上却有大量的气泡生成。学生结合自己的原有认知：锌片会与稀硫酸反应放出氢气，而铜片不会与稀硫酸反应。显然，学生可以利用自己的认知解决实验1，而不能解释实验2，这就引起了学生激烈的讨论，逐渐形成了几个疑惑的问题：

学生疑问：

疑问1：实验2中，铜片上为什么会有气体生成？

疑问2：氢离子是如何在铜片上得到电子而生成氢气的？

每个学生都想知道这其中的原因，有的学生还引入了物理学中的电势差，从而对问题建立了新的猜想与假设，尝试解决新的问题。

猜想与假设：锌片和铜片利用导线进行连接以后，在锌片与铜片之间可能形成了电势差，使得电子由锌片向铜片移动，氢离子在铜片上得到电子从而生成氢气。

这样的假设为学生思考指明了方向，学生们开始自主地讨论如何来验证自己的猜想，各自积极地出谋划策设计方案，最终学生得出了设计验证实验的关键：只要能够证明锌片与铜片之间的导线中有电流产生就可以。学生选择了“电流表”来检验其中产生的电流，建立了如图1所示的实验，非常明显地证明了自己的猜想，学生兴奋地不由自主地鼓起掌来。

课堂情境吸引了学生的观察与思考，而猜想与假设结合了学生对以往知识的运用、创新和突破，实现了利用旧知猜想发现新知的愿望，使得“原电池”的概念在学生的大脑中生动形成，学生对课程的理解既轻松又深刻。

2.意外生成中的“猜想与假设”，顺势而导，探索本质动态的课堂随时有意外生成，引导学生合理探究才是解决意外生成的最好方式。在教学中，教师要善于捕捉意外生成，引导学生结合实验条件、药品、装置和操作进行探究，从自己的角度对实验中出现的异常现象进行猜想与假设，从而诱导学生的思维，激励学生利用积极的心态面对意外，探索意外之后的化学本质。

比如在学习有关“影响反应速率的因素”时，有这样一道探究题：利用金属铝分别与稀盐酸、稀硫酸反应，探究铝与酸反应时反应速率的快慢。教师利用了边实验边猜想的方式进行学习。

实验情境：

实验1：将相同大小、形状相同的铝片分别放入2 mol/L稀盐酸、0.5 mol/L稀硫酸中，观察实验现象。

学生观察到铝片与稀盐酸反应要比与稀硫酸反应剧烈，放出氢气的速率快。学生便从反应的本质进行分析，对造成这种实验现象的原因进行猜想。

猜想与假设：铝与酸反应的实质是铝与溶液中氢离子的反应，稀盐酸中氢离子的浓度大，故反应速率快。

实验2：将相同大小、形状相同的铝片分别放入1 mol/L稀盐酸、0.5 mol/L稀硫酸中，观察实验现象。

实验并没有像预想的那样反应速率相同，还是稀盐酸与铝反应产生的氢气剧烈，反应速率快。这令学生感到非常的意外，铝片和氢离子浓度完全一样了，唯一不同的就是氯离子与硫酸根离子，这让学生拥有了其他的猜想。

猜想与假设：氯离子、硫酸根离子可能影响反应速率，氯离子具有促进作用，硫酸根离子具有抑制作用。

实验3：在铝与1 mol/L稀盐酸中加入少量硫酸钠固体，观察实验现象；在铝与0.5 mol/L稀硫酸中加入少量氯化钠固体，观察实验现象。

“意外”让学生有了新的发现，唤起了强烈的求知欲，积极主动地找不同、寻根本，从而在相互比较中有了新发现，发现了知识的新大陆，学生体验到了猜想与假设的魅力，进一步增强了自己的探究能力。

3.方法渗透中的“猜想与假设”，理性思考，探索创新

学生在化学学习中，更注重方法的渗透和思想的领悟，利用“猜想与假设”可以实现学生对原有知识的整合，从而进行理性思考积极创新。在化学的教学中，学生只有对演绎法、类比联想法、归纳法等科学方法进行熟练掌握，才能使学生的猜想与假设更具有科学性、合理性和逻辑性。

比如在学习有关“乙醇的结构式”时，学生通过定性分析、定量分析得出了乙醇的分子式为：C2H6O，教师就可以让学生对乙醇的结构式进行猜想，得出乙醇所有可能的结构。

猜想与假设：根据价键理论，可以得出两种乙醇的可能结构式：

猜想并不能使学生直接建立实验进行验证，教师要适时地组织学生进行合作讨论，让学生对这两种结构式进行观察，利用对比法找出其中的相同与不同，利用假设法设计实验与猜想结果。

实验方案：将1 mol乙醇与足量的金属钠进行反应，收集生成氢气。

猜想与假设：根据氢原子所处的环境不同，假如是结构式Ⅰ，则可能收集到0.5 mol或2.5 mol或3 mol氢气；假如是结构式Ⅱ，则只能收集到3 mol氢气。

在实验的指引下，学生收集得到了0.5 mol氢气，顺利得到了乙醇的结构式。同时也掌握了碳四价理论，对乙醇的结构与性质有了更深层的认识。

猜想与假设使学生学会了分析、对比和逻辑推理，逐步渗透了化学学习的科学思维，向学生证明了猜想与假设能力的重要性，提高了学生的综合能力。

三、结束语

“猜想与假设”给严谨的课堂注入了轻松的元素，成就了一种解放思想、自由联想的课堂新模式。这种看似“天马行空”的联想课堂给学生创造了更多的挖掘自己才能的机会和良好的探究环境，抓住学生的个性特点，利用不同的思维对化学表现进行观察、分析、类比、归纳，融进学生对知识的亲身体验和实践探究，学生会在享受美好课堂的过程中，不断地自我否定、改进、再否定、再改进，最终实现对知识的深刻理解与运用，形成正确的情感、态度和价值观。

（收稿日期：2015-01-30）