论文摘要：在中学化学课堂教学中,学生所观察到都是一些比较浅显的现象,所以在观察的同时,通过简单推理就可能得出现象背后的本质。其实在科学研究中,有很多复杂的现象,人们并不是一下子就能分析出隐藏在背后的本质,而是需要在观察后,再慢慢分析,细细琢磨、孜孜地思考才能揭开其神秘的面纱。
本文选自《化学教育杂志》化学教学刊物。主要围绕化学基础学科，交流教育、教学经验和研究成果，开展关于课程、教材教法、实验技术的讨论，介绍化学和化学教学理论的新成就，报道国内外化学教育改革的进展和动向。
观察的深刻性是衡量观察能力强弱的重要标志之一。俗语“外行看热闹,内行看门道”,说的就是观察深刻性的问题。“看热闹”的通常总是被光怪陆离的表象所吸引,而“看门道”的却能透过这些表象挖掘出隐含于其中的规律或本质来。在化学教学中,“看热闹”与“看门道”的同时出现并不鲜见。例如将一瓶集满氯气的集气瓶让学生进行观察,就会得到两种不同的回答:
(1)氯气是一种黄绿色的具有刺激性气味的气体;
(2)氯气是一种黄绿色的具有刺激性气味的气体,密度比空气大。
明显地可以看出上述两者观察的深刻性是有差异的,第二种回答说明该同学在观察时不仅用感官在观察,而且思维也介入了其中:集气瓶装有密度比空气小的气体要倒放,以防止气体逸出,但装有氯气的集气瓶正放在桌上,说明氯气的密度比空气大。可见思考是观察的“第三只眼睛”,思考将观察引向了深入,观察也因思考而变得深刻。本文拟就在化学课堂教学中增强学生观察中思考的意识,以及如何入手对观察时获得的信息进行思考等方面作一些的探讨。
1 学生在观察中思考的三个基本条件
1.1 和谐融洽的课堂氛围
在师生关系、生生关系和谐的课堂氛围中,孩子们总是热情高涨,畅所欲言,不会害怕因问题回答错误而受批评,也不会害怕因为思维的天马行空而受到同学的讥笑。在这样的课堂中,学生观察各种现象,也才。会是客观真实的。曾经听过一节课,在课堂上老师布置了一个小实验:用两节干电池、两根铜导线电解饱和食盐水。应该说创意不错。但当问及观察到了什么现象时,好多学生都说阴、阳极都产生了大量气泡。明显看出学生的回答是在揣摩老师的意思,在他们心里,电解氯化钠饱和溶液理应两极都会产生气体,所以宁可不相信自己的眼睛,而违心地说出了这样的现象。其实此时Cl-根本不放电,在阳极上,是Cu失去电子变成了Cu2+,所以我们看到的现象应该是阳极溶液变成蓝绿色。人本主义学家罗杰斯认为:创造性个体没有心理防御,从而能够充分体验环境[1]。在师生关系硬冷、缺乏民主氛围的课堂中,孩子的观察思考回答等一系列学习活动都可能发生畸变。
1.2 追本溯源的探究意识
对各种现象熟视无睹,没有由表及里、追本溯源的意识,是观察能力肤浅的内在原因。因此,在课堂上不断强化学生根据现象探究本质的意识,形成较为强烈的“观察-思考联接”是将学生观察能力引向深入的重要条件。比如根据铁丝在纯氧中燃烧,火星四射,没有产生火焰,引导学生探究铁的沸点高还是低;用手可以将镁带折断,引导学生推究镁有什么物理性质等等。只要是能引起学生思考的哪怕是很细微的现象,都可以提取出来,激发学生探究现象背后折射出来的物质的性质,如此学生的探究意识必然会得到加强。
1.3 观察的目的和计划意识
观察的目的和计划意识,是提升观察深刻性的基石。观察目的性强的学生,在观察前对将要观察的对象,总习惯性地作一些必要的推测,比如观察金属钠与水反应的实验,首先作如下推测:(1)可能与铁一样,沉在水底,没有任何现象;(2)因为比较活泼,可能直接与水反应,从而在表面产生一些气泡等,然后有目的地观察自己预测的这些现象能否出现,并对各种可能及时地做出分析。这样观察就不可能将注意力弥散在一些无关的事物上。另外,对将要获得哪方面信息、怎样才能获得这些信息做一些必要的计划,是对观察对象获得全面认识的基础,惟其如此,也才能对现象的本质做出更为科学的解释。
2 在观察中思考的常用方式
2.1 在观察中联想
善于联想的人总能将曾经观察到的与当前观察到的相似或相反的现象联系起来,使得当前的观察变得丰富、厚重,并从中得到启示,从而加强对事物性质的理解。本文开头讲述的有同学回答出氯气的密度比空气大,其实也可以是一种联想的结果:由装有氯气的集气瓶联想到装有氢气的集气瓶,发现两者的不同,从而得出了比其他回答更为深刻的结论。课堂上注意暗示学生进行相似的、相反的、接近的或因果的联想,是将学生的观察引向深入的重要途径。比如,观察到溶液颜色变红,指导学生进行相似或因果的联想:酚酞滴入碱性溶液中、Fe3+滴入KSCN溶液中、SO2与品红混合物受热分解等;进行相反联想:氨水酚酞混合物加热、氢氧化镁酚酞热溶液冷却、品红通入SO2或氯水等漂白性的溶液、F-离子滴入[Fe(SCN)6]3-溶液中等;进行接近联想:酚酞滴入过氧化钠中、石蕊试液滴入氯水中先变红后褪色等等。这样不仅使学生观察问题更深刻,而且化学的学习会变得非常灵活,对学生在解决问题中提取知识带来很大的帮助[2]。
2.2 在观察中分析
现象的背后,一定有其动因,在观察到某个问题后,将其可能的诱发因素加以整理、剖析、考量,最终确定产生的原因,这里就包含了一个分析的过程。分析的意义在于细致地寻找能够解决问题的主线,并以此解决问题[3]。例如:SO2是极易溶解于水的气体,20℃时1L水中能溶解40L气体。按说充满SO2的试管倒立在水槽中时,水面应立即上升并充满整个试管。但在实际操作中会发现,试管中的水面常常只上升一个很小的高度,就不会再上升了。这时指导学生进行分析:液面不上升可能有哪些原因?如果SO2确实已经充满了试管,为什么液面还不能上升?如何解决这个问题?在这种层层深入的分析下,学生容易得出由于试管中与SO2接触的水很少,于是局部达到了饱和状态,试管中其余的气体不能再继续溶解,液面也就无法上升的结论,并由此得出解决问题的办法是:轻轻晃动试管,使得上层SO2饱和溶液与下面的水进行混合,这样SO2就可以继续溶解了,水面也会随之上升,直至充满整个试管。
2.3 在观察中变换
苏子云:横看成岭侧成峰,远近高低各不同。观察同一个对象,如果从不同的角度观察,会看到不同的面貌,如此对该对象的认识也会更为全面、更为深刻。比如对于面心立方晶胞的模型,可以引导学生从正面观察、从侧棱方向观察、从体对角线方向观察、从面对角线方向观察等等,每一个角度都会有一个不同的景象,也都会有一个不同的规律,每多一个角度,学生对该晶胞的理解就深一层。当然多次变换角度观察,也不仅只适用于晶体模型这样的实物,对化学用语等抽象的化学符号也可以进行。比如过氧化钠与二氧化碳反应:2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑,用差量法计算,可以从气体物质的量差角度观察,可以从质量差的角度观察,也可以从气体的体积差的角度分析等。当然在观察中对同一观察对象不断变换角度进行观察,不仅能增强观察的深刻性,对提升学生观察的灵活性和全面性也有一定的作用。
2.4 在观察中归纳
哲学家黑格尔认为,培养观察力的最好方法是教他们在万物中寻求事物的“异中之同,或同中之异”,异中求同、同中求异说的就是归纳推理的过程。对于纷繁芜杂的各种表象,仅通过观察,只会给人茫然繁乱的感觉。此时如果发现了其中蕴含的些许的规律,总能给人豁然开朗之感。在课堂教学中,创设一系列可以进行求同、求异、剩余或共变等可以归纳的现象,从而增强学生根据现象,总结规律的能力。比如:用NaCl溶液、NaOH溶液、NaNO3溶液、NaHCO3溶液进行焰色反应。启发学生归纳:这几种不同的溶液,焰色反应都呈黄色,那这几种不同溶液中的共同因素是什么呢?——水、钠元素,众所周知,水在灼烧时是不可能产生黄色火焰的,因此钠元素的焰色反应为黄色,这就是求同思维。当然实际课堂教学中的求同求异观察训练设计并不总像上述的那么浅显,比如在盐类的水解中,首先让学生用pH试纸测定Na2CO3溶液、CH3COONa溶液、Na2S溶液、NH4Cl溶液、Cu(NO3)2溶液、(NH4)2SO4溶液的pH,总结盐溶液呈酸碱性的规律,再预测FeCl3溶液、(NH4)2SO4溶液、KNO3溶液、FeCl2溶液的酸碱性,就有一定的难度,因为在这个过程中必须先求同,在众多事例中找出产生相同现象的案例的共同点,再求异,找出产生不同现象的差异,抽象出基本规律,最终才能得出正确的结果。
另外,对观察所得到的信息进行整理、综合、判断等也是增强学生观察深刻性的有效手段,但其过程,与上述分析、归纳等有相似之处,故不再赘述。
当然,在中学化学课堂教学中,学生所观察到都是一些比较浅显的现象,所以在观察的同时,通过简单推理就可能得出现象背后的本质。其实在科学研究中,有很多复杂的现象,人们并不是一下子就能分析出隐藏在背后的本质,而是需要在观察后,再慢慢分析,细细琢磨、孜孜地思考才能揭开其神秘的面纱。比如第谷、开普勒通过两代人的努力才找出观察所得数据中的规律来。但无论是观察中还是观察后,无论观察所得的信息是简单还是复杂,想深刻地理解现象背后的“推手”,思考总是不可或缺的。
由此可见,思考之于观察,一如种子之于土壤,无论土壤多么肥沃、吸收了多么丰富的阳光雨露,但要开放出鲜艳美丽的花朵,还需要土壤中埋有一颗有生命的会思考的种子。只有观察中有了思考的意识,并习惯于在观察中用各种方法进行思考,对各种现象的理解才会慢慢石退玉露,渐于深刻。
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