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【摘要】如何将化学学科中的不自觉的科学方法的教育转化为一种有意识的科学方法教育,如何在教材中挖掘科学方法教育的内容,如何进行设计设计,本文进行了探讨。
【关键词】化学;教学设计
Shallow talk the teaching design of method education of chemistry science
Tian Shi-yun
【Abstract】How chemistry academics in of not aware of self of science method of education conversion for a kind of have intention to know of science method education, how in the teaching material scoop out science method education of contents, how carry on a design design, this text carried on study.
【Key words】Chemistry;Teaching design
科学方法教育是科学素质教育的重要内容,方法被认为是产生知识的知识。如何在教材中去寻找科学方法教育的相关内容呢?我们就需要知道化学科学方法产生的基本途径。
1. 化学科学方法产生的基本途径
(1)新的概念理论的建立,必然伴生科学方法。
自从有人类以来就有燃烧现象,但对燃烧的认识却晚得多,有关燃烧的学说就更晚。人们观察燃烧的现象:有些物质燃烧后只留下少量的灰烬,有些物质燃烧后的质量有所增加。这引起了人们的种种猜测:有的人把火看成热和干的化身;有的人把火看成从物体中出来的神秘东西。波义耳认为火是实实在在的具有重量的“火微粒”构成的物质元素。植物燃烧火素散失到空气中,而金属燃烧时与火微粒结合,变成更重的灰烬。之后,德国化学家施塔尔﹙Stahl G.E.1660-1734﹚提出了燃素学说,认为一切与燃烧有关的化学变化,都是由于物体吸收燃素和释放燃素的过程。燃素学说在当时几乎用来解释所有的化学现象,获得了许多化学家的支持和赞同。燃素学说在化学领域起支配作用长达一百年。随着科学的发展,由于没有分离出燃素,越来越多的化学事实无法得到解释。1773年,瑞典化学家舍勒﹙Scheele,C.W.1742-1786﹚制得了氧气,但遗憾的是他坚信燃素学说,并没有认识氧气。1774年,拉瓦锡作了著名的金属煅烧实验:他将锡和铅分别密封在曲颈瓶中,在加热前后都精确地称量,发现瓶和煅灰的总质量并未改变。当他打开瓶子后,空气冲进瓶内,这时瓶与煅灰的总重量增加了。通过反复的实验,最后提出了燃烧的氧化学说。从燃素说到氧化说,有实验的方法,借助于天平进行定量的实验,采用以量求质的方法,而不是以前的单纯测定物质的质量、密度等物理量,这在化学发展史上具有重要的意义。
(2)对于同一事物而言,沿着纵向或横向发展过程中的转折过渡处一定存在着方法。
1803年英国化学家道尔顿﹙Dalton 1766-1844﹚提出了原子学说,他认为物质是由原子构成的,这些原子是微小的不可分割的实心球体,同种原子的性质和质量都相同。道尔顿发表原子学说的第二年,化学家盖•吕萨克提出了气体化合定律。他提出了一个新的假说:“在同温同压下,相同体积的不同气体含有相同数目的原子。”而道尔顿坚决反对这个假说,因为原子学说认为不同元素的原子的大小不同,重量也不同,因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的原子。阿佛加德罗仔细考察了二者的分歧所在,提出了分子假说。他认为原子是参加化学反应的最小质点,分子则是游离态单质或化合物能独立存在的最小质点。分子由原子构成,单质分子由相同元素的原子构成,化合物的分子则由不同元素的若干原子构成。他还修正了盖•吕萨克的假说,认为“在同温同压下,相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”从道尔顿的原子学说到阿佛加德罗的分子假说是原子概念的进一步发展,其间包含着分析、推理、假说等科学方法。
(3)不同的事物之间建立联系或者发生关系时,常常伴生某些科学方法。
水在通以直流电时会分解生成氢气和氧气,能否将它们按某种方式又转化为水;电能转化成化学能,能否将化学能转化成电能,这就涉及分析、综合与逆向猜想等方法,经过反复实验,最终实现逆向转化,就是实证。
(4)理论用于实践解决实际问题时,其具体方式和具体过程本身就具有了方法的意义。
如质量守恒定律用于研究给定质量的反应物在理论上的最大产量;氧化还原反应中的电荷守恒原理,当它用于解决这类问题的特定对象时,也就成为了演绎式的解题方法。尤其是当新的理论得以建立时,往往会引起科学思维方法的根本性变革。
化学科学方法教育的主要途径是化学课堂教学。科学方法教育要与常规的课堂教学融为一体,以具体的教学内容为依据,采用不同的教学方法,训练不同的科学方法,体现现代教学论思想,依据自然科学方法论来设计教学过程。首先,要以学生为中心组织教学,启发学生自主探究、自主学习;其次,要运用以实验为基础,以问题为中心的化学探究模式。
2. 化学科学方法教育教学设计的基本程序
由于科学方法知识在化学教材中并未直接给出,但却隐含在教材的知识体系中。由此,在进行课堂教学设计时要先深入钻研教材,挖掘其中蕴涵的科学方法论思想,在此基础上确定科学方法教育的内容。在教学设计中要注意科学方法教育的层次性设计,结合具体的化学教学内容,需要分析所要落实的科学方法的性质、教学的阶段、内容载体,确定好科学方法教育的目标层次,以便课堂教学中具体实施。科学方法教育的实施与具体的教学设计有非常密切的关系,如果具体的教学设计策划得好,就有利于在教学过程中实施科学方法教育。因此,要实施科学方法教育还必须认真思考如何根据教材的特点将教学过程设计得更便于进行科学方法教育。也就是如何将科学方法教育有效的融入教学中去,这是我们应该认真研究和实践探索的问题。从理论上讲,科学方法教育应当采用开放性的多样化形式,既有课堂又有课余,既有校内又有校外,既有传输式学习又包括研究性学习。由于在当前条件下,课堂教学仍是基本的教育方式,因此,我们重点探讨科学方法教育的课堂教学设计,其基本程序如下:
(1)确定教材的类型。
确定教材属于概念型、规律型、化学史型、实验型、应用型﹙包含习题﹚中的哪一种?
(2)分析挖掘教材中的科学方法因素。
分析教材,看典型的科学方法存在于教学内容和教学过程的何处?明确新知识如何产生、新旧知识如何联系、实验如何设计、结论如何归纳概括、规律如何抽象、习题如何解答等等。并收集相关的化学史料,融合到教材中去。
(3)确定科学方法教育的重点内容。
化学是一门实验科学,实验是科学方法教育的重要途径,应该贯穿在化学教学的始终。由于化学知识和教学要求的差异性以及教学条件的局限性,在特定教学单元或课时教学中往往只能涉及某些典型的科学方法,因此,应当突出方法教育的重点内容。
(4)制订科学方法教育的教学目标。
科学方法目标与常规教学目标要进行融合,应在常规教学中渗透科学方法教育,而不是割裂开来,把科学方法教育弄成硬贴上去的标签。化学教学中科学方法教育的目标内容包括两个层面:一是科学认识的一般过程,由感性到理性,由事实到规律,即提出问题→收集有关资料和事实→分析、处理和研究资料事实﹙或者提出假说、验证假说﹚→发现规律→应用;二是科学认识过程的方法,结合中学化学教学实际主要涉及观察方法﹙含测量、记录方法﹚、实验方法﹙含测定、实验条件的控制﹚、比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、模型方法、假说方法、数学方法等。
(5)教学检测。
教学检测是反馈信息、总结工作的重要方式,是科学方法教育的重要环节。对科学方法教育的小结或检测宜采用随堂,通常不采用专门考评,否则可能会导致学生的反感。一般情况下,应当通过比较隐蔽和比较自然的方式进行。在适当的教学阶段,也可采用比较集中或典型的测评方法以检测教育效果。
收稿日期:2010-10-08
【关键词】化学;教学设计
Shallow talk the teaching design of method education of chemistry science
Tian Shi-yun
【Abstract】How chemistry academics in of not aware of self of science method of education conversion for a kind of have intention to know of science method education, how in the teaching material scoop out science method education of contents, how carry on a design design, this text carried on study.
【Key words】Chemistry;Teaching design
科学方法教育是科学素质教育的重要内容,方法被认为是产生知识的知识。如何在教材中去寻找科学方法教育的相关内容呢?我们就需要知道化学科学方法产生的基本途径。
1. 化学科学方法产生的基本途径
(1)新的概念理论的建立,必然伴生科学方法。
自从有人类以来就有燃烧现象,但对燃烧的认识却晚得多,有关燃烧的学说就更晚。人们观察燃烧的现象:有些物质燃烧后只留下少量的灰烬,有些物质燃烧后的质量有所增加。这引起了人们的种种猜测:有的人把火看成热和干的化身;有的人把火看成从物体中出来的神秘东西。波义耳认为火是实实在在的具有重量的“火微粒”构成的物质元素。植物燃烧火素散失到空气中,而金属燃烧时与火微粒结合,变成更重的灰烬。之后,德国化学家施塔尔﹙Stahl G.E.1660-1734﹚提出了燃素学说,认为一切与燃烧有关的化学变化,都是由于物体吸收燃素和释放燃素的过程。燃素学说在当时几乎用来解释所有的化学现象,获得了许多化学家的支持和赞同。燃素学说在化学领域起支配作用长达一百年。随着科学的发展,由于没有分离出燃素,越来越多的化学事实无法得到解释。1773年,瑞典化学家舍勒﹙Scheele,C.W.1742-1786﹚制得了氧气,但遗憾的是他坚信燃素学说,并没有认识氧气。1774年,拉瓦锡作了著名的金属煅烧实验:他将锡和铅分别密封在曲颈瓶中,在加热前后都精确地称量,发现瓶和煅灰的总质量并未改变。当他打开瓶子后,空气冲进瓶内,这时瓶与煅灰的总重量增加了。通过反复的实验,最后提出了燃烧的氧化学说。从燃素说到氧化说,有实验的方法,借助于天平进行定量的实验,采用以量求质的方法,而不是以前的单纯测定物质的质量、密度等物理量,这在化学发展史上具有重要的意义。
(2)对于同一事物而言,沿着纵向或横向发展过程中的转折过渡处一定存在着方法。
1803年英国化学家道尔顿﹙Dalton 1766-1844﹚提出了原子学说,他认为物质是由原子构成的,这些原子是微小的不可分割的实心球体,同种原子的性质和质量都相同。道尔顿发表原子学说的第二年,化学家盖•吕萨克提出了气体化合定律。他提出了一个新的假说:“在同温同压下,相同体积的不同气体含有相同数目的原子。”而道尔顿坚决反对这个假说,因为原子学说认为不同元素的原子的大小不同,重量也不同,因而相同体积的不同气体不可能含有相同数目的原子。阿佛加德罗仔细考察了二者的分歧所在,提出了分子假说。他认为原子是参加化学反应的最小质点,分子则是游离态单质或化合物能独立存在的最小质点。分子由原子构成,单质分子由相同元素的原子构成,化合物的分子则由不同元素的若干原子构成。他还修正了盖•吕萨克的假说,认为“在同温同压下,相同体积的不同气体具有相同数目的分子。”从道尔顿的原子学说到阿佛加德罗的分子假说是原子概念的进一步发展,其间包含着分析、推理、假说等科学方法。
(3)不同的事物之间建立联系或者发生关系时,常常伴生某些科学方法。
水在通以直流电时会分解生成氢气和氧气,能否将它们按某种方式又转化为水;电能转化成化学能,能否将化学能转化成电能,这就涉及分析、综合与逆向猜想等方法,经过反复实验,最终实现逆向转化,就是实证。
(4)理论用于实践解决实际问题时,其具体方式和具体过程本身就具有了方法的意义。
如质量守恒定律用于研究给定质量的反应物在理论上的最大产量;氧化还原反应中的电荷守恒原理,当它用于解决这类问题的特定对象时,也就成为了演绎式的解题方法。尤其是当新的理论得以建立时,往往会引起科学思维方法的根本性变革。
化学科学方法教育的主要途径是化学课堂教学。科学方法教育要与常规的课堂教学融为一体,以具体的教学内容为依据,采用不同的教学方法,训练不同的科学方法,体现现代教学论思想,依据自然科学方法论来设计教学过程。首先,要以学生为中心组织教学,启发学生自主探究、自主学习;其次,要运用以实验为基础,以问题为中心的化学探究模式。
2. 化学科学方法教育教学设计的基本程序
由于科学方法知识在化学教材中并未直接给出,但却隐含在教材的知识体系中。由此,在进行课堂教学设计时要先深入钻研教材,挖掘其中蕴涵的科学方法论思想,在此基础上确定科学方法教育的内容。在教学设计中要注意科学方法教育的层次性设计,结合具体的化学教学内容,需要分析所要落实的科学方法的性质、教学的阶段、内容载体,确定好科学方法教育的目标层次,以便课堂教学中具体实施。科学方法教育的实施与具体的教学设计有非常密切的关系,如果具体的教学设计策划得好,就有利于在教学过程中实施科学方法教育。因此,要实施科学方法教育还必须认真思考如何根据教材的特点将教学过程设计得更便于进行科学方法教育。也就是如何将科学方法教育有效的融入教学中去,这是我们应该认真研究和实践探索的问题。从理论上讲,科学方法教育应当采用开放性的多样化形式,既有课堂又有课余,既有校内又有校外,既有传输式学习又包括研究性学习。由于在当前条件下,课堂教学仍是基本的教育方式,因此,我们重点探讨科学方法教育的课堂教学设计,其基本程序如下:
(1)确定教材的类型。
确定教材属于概念型、规律型、化学史型、实验型、应用型﹙包含习题﹚中的哪一种?
(2)分析挖掘教材中的科学方法因素。
分析教材,看典型的科学方法存在于教学内容和教学过程的何处?明确新知识如何产生、新旧知识如何联系、实验如何设计、结论如何归纳概括、规律如何抽象、习题如何解答等等。并收集相关的化学史料,融合到教材中去。
(3)确定科学方法教育的重点内容。
化学是一门实验科学,实验是科学方法教育的重要途径,应该贯穿在化学教学的始终。由于化学知识和教学要求的差异性以及教学条件的局限性,在特定教学单元或课时教学中往往只能涉及某些典型的科学方法,因此,应当突出方法教育的重点内容。
(4)制订科学方法教育的教学目标。
科学方法目标与常规教学目标要进行融合,应在常规教学中渗透科学方法教育,而不是割裂开来,把科学方法教育弄成硬贴上去的标签。化学教学中科学方法教育的目标内容包括两个层面:一是科学认识的一般过程,由感性到理性,由事实到规律,即提出问题→收集有关资料和事实→分析、处理和研究资料事实﹙或者提出假说、验证假说﹚→发现规律→应用;二是科学认识过程的方法,结合中学化学教学实际主要涉及观察方法﹙含测量、记录方法﹚、实验方法﹙含测定、实验条件的控制﹚、比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、模型方法、假说方法、数学方法等。
(5)教学检测。
教学检测是反馈信息、总结工作的重要方式,是科学方法教育的重要环节。对科学方法教育的小结或检测宜采用随堂,通常不采用专门考评,否则可能会导致学生的反感。一般情况下,应当通过比较隐蔽和比较自然的方式进行。在适当的教学阶段,也可采用比较集中或典型的测评方法以检测教育效果。
收稿日期:2010-10-08