1、科學方法教育的實施新課程高中化學必修教學中科學方法教育的實施以人教版化學2（必修）中苯的教學為例課程高中化學必修課程是全體學生的共同基礎，其目的是為了進一步提高全體學生的科學素養，并為學生學習其他相關學科課程和化學選修課程提供基礎。所以，高中化學必修課程中化學知識的邏輯性和系統性有所弱化，聯系社會的知識和知識的應用相對較強。而為了提高學生的科學探究能力，對培養學生科學方法的要求則沒有放松，在認識化學科學的主題下就有“認識實驗、假說、模型、比較、分類等科學方法對化學研究的作用”的明確要求。知識是能力和方法的支架，知識的掌握對能力和方法的形成具有促進作用。為此“知識弱化了，怎樣培養能力和方法”的問

2、題擺在了我們面前。本文擬以人教版化學2（必修）中苯的教學為例，分析新課程高中化學必修教學中實施科學方法教育的策略。1教材分析人教版化學2（必修）第三章有機化合物的框架為：顯然，教科書按課程標準的要求，沒有考慮有機化學本身的內在邏輯體系，而是以典型有機物的學習為切入點，介紹其基本的結構、主要性質以及在生產、生活中的應用，較少涉及到有機物的類概念和它們的性質（如烯烽、芳香烽、第1頁醇類、竣酸等），讓學生在初中有機物常識的基礎上，能進一步從結構的角度，加深對有機物和有機化學的整體認識。為了學習同系物和同分異構體的概念，也只簡單介紹了烷燒的結構特點和主要性質，沒有涉及烷燒的系統命名等內容。苯是有機化合

3、物第二節介紹的第二種有機物，教科書主要介紹了苯的物理性質、分子結構及化學性質中的燃燒、取代和加成等性質，其重點和難點是苯的分子結構和性質。2學生分析2.1學科知識方面由于受課程標準及教科書的限制，學生在學習苯的有關知識之前，結合甲烷與烷燒及乙烯等基本知識的學習，了解了碳碳單鍵、碳碳雙鍵的結構特征，以及甲烷等烷燒的取代反應和乙烯的氧化、加成反應等特征反應，并且以烷燒為例了解了同系物和同分異構體的基本概念，對烷燒同系物物理性質的遞變性和化學性質的相似性也有所認識。進行苯的教學時，要以學生已有知識為基礎，注意新知識與已有知識之間的聯系，引導學生運用已經學習過的知識來推測和學習苯分子的結構和性質。2.

4、2科學方法方面由于化學教育中科學方法教育的目標包括科學認識的一般過程和科學認識過程的方法兩個層面。人教版新課程高中化學必修教科書在著力構建化學知識體系的同時，力圖從這兩個層面構建符合高中學生探究能力發展需要的科學方法體系。一是通過教科書中不同欄目的設計，體現科學認識的一般過程；二是重視科學認識過程方法的滲透。這些科學方法大致可以分為三個層次：第一個層次是化學學科內的特殊方法，如物質的分離和提純方法、化學性質的試驗方法等；第二層次是科學研究的一般方法，包括獲取事實材料的觀察、實驗等方法，加工事實材料的邏輯方法、假說方法、模型方法等；第三層次是哲學方法，如唯物辯證法、系統方法等。有機化合物在化學2

5、（必修）中列第三章，從章節的數量看，學生已經學完了必修課程的3/4,已經基本達到了“認識實驗、假說、模型、比較、分類等科學方法對化學研究的作用”的要求，所以，在苯的教學中，要充分挖掘科學方法教育的因素，促進學生在運用科學方法探究苯的知識的過程中，進一步加深對有關科學方法的認識，提高科學探究的能力。3教學設計學習任務一：用文獻方法了解苯的發現和來源學習活動1:交流課前就“苯的發現和來源”查閱的有關資料。學習活動2:在教師的帶領下，總結苯的發現和主要來源。設計意圖：(1)雖然文獻法不是化學教學活動中獲得事實材料的主流方法，但適當安排文獻方法的運用，能使學生體驗獲得事實材料的多種途徑。(2)創設學生

6、感興趣的情境，使他們從一個輕松的話題“苯的發現和來源”入手，愉快地進入新的學習任務之中。學習任務二：運用觀察方法認識苯的主要物理性質學習活動1:通過對苯的觀察，感知苯的顏色、狀態、氣味等物理性質，并從記憶中搜尋嗅到苯的氣味的生活情景。學習活動2:通過觀察苯與水(為了便于觀察，可在水中加一滴墨水)的混合實驗，感知苯的密度和水溶性等物理性質,并討論分離苯與水的方法。學習活動3:在教師的帶領下，總結苯的主要物理性質，知道苯是一種重要的有機溶劑。設計意圖：觀察是獲取事實材料的主要方法，在科學研究中居于十分重要的地位。對苯的顏色、狀態、氣味的直接感知屬于自然觀察，通過與水的混合實驗感知苯的密度和水溶性屬

7、于實驗觀察。這些觀察活動教科書都沒有安排，但它們能使學生對苯的相關物理性質留下深刻印象，值得教師的重視和研究。學習任務三：用假說方法確定苯分子的組成學習活動1:根據通常情況下烷燒的狀態與分子中碳原子數的關系，估計苯分子中碳原子數的取值范圍。學習活動2:閱讀教師提供的信息，推測苯分子的組成。信息法國化學家熱拉爾等人首先確定苯的相對分子質量為78。學習活動3:通過比較C6H6J乙烯分子中碳的質量分數，預測苯在空氣中燃燒時的現象。學習活動4:通過觀察演示實驗(用玻棒瓶取苯在酒精燈上點燃)，進一步確認苯分子的組成。設計意圖：(1)假說是人們根據已有的知識對于所研究的事物或現象所做的初步解釋，它是在人們

8、對于該事物或現象的原因沒有全面認識的情況下作曲的推測，所以假說需要驗證真偽。假說屬于認識創新方法，是科學探究的核心要素。學生對假說方法的認識，需要在科學教育活動中多次的體驗和不斷的深化。(2)本節學習任務是在改造教科書呈現方式的基礎上設計的，目的是給學生增加體驗假說方法的機會。發現問題一一苯分子的組成是怎樣的？提由假說一一苯常溫下是液體，分子中的碳原子數應該大于第5頁5;如果碳原子數為5,則氫原子數為7812X5=18,超過飽和時所需的2X5+2=12,所以苯的分子式只能是C6H6C6H6分子中碳的質量分數遠大于乙烯，乙烯在空氣中燃燒時火焰明亮伴有黑煙，苯在空氣中燃燒時黑煙應該更濃。實驗檢驗一

9、一苯燃燒時產生明亮的帶有濃煙的火焰（因燃燒時的黑煙會污染環境，不宜分組實驗）。得由結論一一苯的分子式是C6H6學習任務四：認識苯的凱庫勒式，感悟直覺思維的意義學習活動1:閱讀教師提供的信息和圖片，認識凱庫勒提由的苯的單雙鍵交替的環狀結構。信息德國化學家凱庫勒為了苯分子的結構，苦思冥想不得其解。1865年的一天夜晚，凱庫勒在書房里打起了瞌睡，夢見一個個原子跳躍而生，并且像蛇一樣盤繞卷曲。一會兒眼前的蛇銜住了自己的尾巴，并旋轉不停。凱庫勒從夢中驚醒，繪制由了苯分子中碳原子呈環狀排列的結構。為了保持碳的4價，凱庫勒又在環內加了3個雙鍵，得到了苯的凱庫勒式。或簡寫成德國化學家凱庫勒苯的凱庫勒式學習活動

10、2:從教師提供的上述信息中，感悟直覺思維對科學研究的意義。設計意圖：(1)由于學生只有甲烷與烷燒及乙烯等基本知識，對碳碳之間化學鍵的多樣性缺乏足夠的認識，他們難以猜想苯分子的可能結構，為此選擇了直接給由苯的凱庫勒式的策略。(2)直覺思維是非邏輯性的，它能打破常規思維定勢和邏輯規則的束縛，因而是創造性思維的重要形式。一個人的直覺是無法訓練由來的，它是研究者長期孜孜以求的結果。凱庫勒之所以能夠從夢中得到啟發，是由于他一直致力于分子結構的研究，才會夢其所思；同時他又懂得化合價的真正含義，才捕捉到了直覺形象。近年來，有文獻表明，苯的環狀結構是奧地利中學教師勞斯密特在1861年提由的，比凱庫勒的夢早了4

11、年。這一學習活動的設計，并不是要為誰論功,而是為了給由苯的環狀結構，同時引導學生感悟直覺思維的意義。學習任務五：用假說方法確定苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵學習活動1:根據乙烯的性質和苯的凱庫勒式，推測苯的性質。學習活動2:進行苯與澳水、酸性高鎰酸鉀溶液的混合實驗，得由苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵的結論(注意引導學生分析苯對澳水的萃取現象)。設計意圖：這一節的學習任務教科書原本就是按假說的模式編排的，這第7頁不僅能揭示苯的凱庫勒式存在的問題，而且能激發學生深入學習苯的結構和性質的興趣。發現問題一一苯的凱庫勒式是單雙鍵交替的環狀結構，其中的雙鍵與乙烯中的雙鍵類似嗎？提由假設一一如果苯分子中有與乙烯

12、類似的雙鍵，則苯也能使濱水或酸性高鎰酸鉀溶液褪色。實驗檢驗一一苯不能使濱水或酸性高鎰酸鉀溶液褪色。得由結論一一苯分子中沒有與乙烯類似的雙鍵。學習任務六：用模型方法認識苯分子的平面正六邊形結構學習活動1:觀察苯分子結構的比例模型，認識苯分子的獨特結構。學習活動2:根據教師提供的信息，進一步糾正凱庫勒式中的單雙鍵交替的環狀結構。信息苯的鄰位二氯取代物只有一種結構。設計意圖：(1)受課程標準要求的限制，必修教科書中沒有介紹共價鍵的鍵參數，所以用鍵參數等分析苯分子結構的特殊性宜留在選修5(有機化學基礎)中進行。(2)化學科學對微觀粒子結構及其變化的研究離不開模型方法。苯分子的比例模型屬于物理模型，它能

13、為學生直觀地展示苯分子的獨特結構。而苯的鄰位二氯取代物只有一種結構的信息，又能使學生加深對苯環結構特殊性的認識。學習任務七：用演繹方法完成苯的有關反應的化學方程式學習活動1:根據教師提供的信息，運用已有知識完成苯的取代和加成反應的化學方程式。信息1在一定條件下，苯能與澳、硝酸等物質發生取代反應，苯環上的氫原子分別被澳原子和硝基（-NO2取代后，生成澳苯（）和硝基苯（）o信息2在一定條件下，苯能與氫氣發生加成反應，生成環己烷（）。學習活動2:由苯的取代和加成等性質，體會其在化工生產中的應用。設計意圖：（1）受課程標準要求的限制，苯與澳、硝酸等取代反應的實驗操作暫不宜介紹，因此無法通過實驗現象抽象由相關的化學方程