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      “猜想與假設”在高中化學教學中的應用

      2015-07-13 07:28:07高智玉
      中學化學 2015年5期
      關鍵詞:鋅片稀硫酸銅片

      高智玉

      一、“猜想與假設”在高中化學教學中的重要性

      人類對自然的認識需要不斷地猜想與假設,正如牛頓所說:沒有大膽的猜想,就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)。“猜想與假設”作為高中化學教學中基本的教學方法,對于培養(yǎng)學生的綜合能力有著極其重要的作用。首先,“猜想與假設”發(fā)展了學生的思維能力,學生必須對問題進行有效地邏輯分析和推理,為了解決問題而結合自己的認識從自己的角度提出各種猜想,有效促進了思維的靈活性。其次,“猜想與假設”為探究學習建立了主線,建立了問題與實踐之間的橋梁,在學生的思維方向和實驗設計中起到了導向的作用,使學生可以圍繞一定的中心進行展開。另外,“猜想與假設”確立了學生的主體地位,一切課堂活動都從學生的思維出發(fā),激勵了學生對課堂的積極參與、合作與交流,誘導了更深層次的分析探究、想象對比,促使學生制定更為嚴密科學的解決方案,全面實現(xiàn)了學生能力的提升。

      二、“猜想與假設”在高中化學教學中的應用策略

      1.化學情境中的“猜想與假設”誘導思考,探索發(fā)現(xiàn)

      課堂情境的創(chuàng)建,有效激發(fā)了學生的好奇心與求知欲,促進了學生的思維跳躍。在教學中,教師可以選擇學生熟悉的事物,將生活中的一些情境演變?yōu)檎n堂上的實驗模擬,讓學生在直觀的化學情境中給學生以啟發(fā)和暗示,積極調動原有的認知和思維活動,從而在觀察中提出自己的猜想與假設,對結果進行預測,誘導學生深層探索,積極發(fā)現(xiàn)。

      比如在學習有關“原電池的工作原理”時,教師就可以利用實驗來創(chuàng)設情境,通過學生對實驗的觀察,誘導學生發(fā)現(xiàn)其中的問題,調動學生的思維,激發(fā)學生的探索意識。

      實驗情境:

      實驗1:將鋅片、銅片分別插入盛有稀硫酸的水槽中,觀察實驗現(xiàn)象?

      實驗2:將鋅片和銅片利用導線進行連接后,插入盛有稀硫酸的水槽中,觀察實驗現(xiàn)象?

      實驗吸引了學生的積極觀察,在實驗1中,學生可以觀察到鋅片上有氣泡,而銅片上無現(xiàn)象;實驗2中,學生可以觀察到鋅片上沒有氣泡但逐漸溶解,而銅片上卻有大量的氣泡生成。學生結合自己的原有認知:鋅片會與稀硫酸反應放出氫氣,而銅片不會與稀硫酸反應。顯然,學生可以利用自己的認知解決實驗1,而不能解釋實驗2,這就引起了學生激烈的討論,逐漸形成了幾個疑惑的問題:

      學生疑問:

      疑問1:實驗2中,銅片上為什么會有氣體生成?

      疑問2:氫離子是如何在銅片上得到電子而生成氫氣的?

      每個學生都想知道這其中的原因,有的學生還引入了物理學中的電勢差,從而對問題建立了新的猜想與假設,嘗試解決新的問題。

      猜想與假設:鋅片和銅片利用導線進行連接以后,在鋅片與銅片之間可能形成了電勢差,使得電子由鋅片向銅片移動,氫離子在銅片上得到電子從而生成氫氣。

      這樣的假設為學生思考指明了方向,學生們開始自主地討論如何來驗證自己的猜想,各自積極地出謀劃策設計方案,最終學生得出了設計驗證實驗的關鍵:只要能夠證明鋅片與銅片之間的導線中有電流產(chǎn)生就可以。學生選擇了“電流表”來檢驗其中產(chǎn)生的電流,建立了如圖1所示的實驗,非常明顯地證明了自己的猜想,學生興奮地不由自主地鼓起掌來。

      課堂情境吸引了學生的觀察與思考,而猜想與假設結合了學生對以往知識的運用、創(chuàng)新和突破,實現(xiàn)了利用舊知猜想發(fā)現(xiàn)新知的愿望,使得“原電池”的概念在學生的大腦中生動形成,學生對課程的理解既輕松又深刻。

      2.意外生成中的“猜想與假設”,順勢而導,探索本質動態(tài)的課堂隨時有意外生成,引導學生合理探究才是解決意外生成的最好方式。在教學中,教師要善于捕捉意外生成,引導學生結合實驗條件、藥品、裝置和操作進行探究,從自己的角度對實驗中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象進行猜想與假設,從而誘導學生的思維,激勵學生利用積極的心態(tài)面對意外,探索意外之后的化學本質。

      比如在學習有關“影響反應速率的因素”時,有這樣一道探究題:利用金屬鋁分別與稀鹽酸、稀硫酸反應,探究鋁與酸反應時反應速率的快慢。教師利用了邊實驗邊猜想的方式進行學習。

      實驗情境:

      實驗1:將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入2 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中,觀察實驗現(xiàn)象。

      學生觀察到鋁片與稀鹽酸反應要比與稀硫酸反應劇烈,放出氫氣的速率快。學生便從反應的本質進行分析,對造成這種實驗現(xiàn)象的原因進行猜想。

      猜想與假設:鋁與酸反應的實質是鋁與溶液中氫離子的反應,稀鹽酸中氫離子的濃度大,故反應速率快。

      實驗2:將相同大小、形狀相同的鋁片分別放入1 mol/L稀鹽酸、0.5 mol/L稀硫酸中,觀察實驗現(xiàn)象。

      實驗并沒有像預想的那樣反應速率相同,還是稀鹽酸與鋁反應產(chǎn)生的氫氣劇烈,反應速率快。這令學生感到非常的意外,鋁片和氫離子濃度完全一樣了,唯一不同的就是氯離子與硫酸根離子,這讓學生擁有了其他的猜想。

      猜想與假設:氯離子、硫酸根離子可能影響反應速率,氯離子具有促進作用,硫酸根離子具有抑制作用。

      實驗3:在鋁與1 mol/L稀鹽酸中加入少量硫酸鈉固體,觀察實驗現(xiàn)象;在鋁與0.5 mol/L稀硫酸中加入少量氯化鈉固體,觀察實驗現(xiàn)象。

      “意外”讓學生有了新的發(fā)現(xiàn),喚起了強烈的求知欲,積極主動地找不同、尋根本,從而在相互比較中有了新發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了知識的新大陸,學生體驗到了猜想與假設的魅力,進一步增強了自己的探究能力。

      3.方法滲透中的“猜想與假設”,理性思考,探索創(chuàng)新

      學生在化學學習中,更注重方法的滲透和思想的領悟,利用“猜想與假設”可以實現(xiàn)學生對原有知識的整合,從而進行理性思考積極創(chuàng)新。在化學的教學中,學生只有對演繹法、類比聯(lián)想法、歸納法等科學方法進行熟練掌握,才能使學生的猜想與假設更具有科學性、合理性和邏輯性。

      比如在學習有關“乙醇的結構式”時,學生通過定性分析、定量分析得出了乙醇的分子式為:C2H6O,教師就可以讓學生對乙醇的結構式進行猜想,得出乙醇所有可能的結構。

      猜想與假設:根據(jù)價鍵理論,可以得出兩種乙醇的可能結構式:

      猜想并不能使學生直接建立實驗進行驗證,教師要適時地組織學生進行合作討論,讓學生對這兩種結構式進行觀察,利用對比法找出其中的相同與不同,利用假設法設計實驗與猜想結果。

      實驗方案:將1 mol乙醇與足量的金屬鈉進行反應,收集生成氫氣。

      猜想與假設:根據(jù)氫原子所處的環(huán)境不同,假如是結構式Ⅰ,則可能收集到0.5 mol或2.5 mol或3 mol氫氣;假如是結構式Ⅱ,則只能收集到3 mol氫氣。

      在實驗的指引下,學生收集得到了0.5 mol氫氣,順利得到了乙醇的結構式。同時也掌握了碳四價理論,對乙醇的結構與性質有了更深層的認識。

      猜想與假設使學生學會了分析、對比和邏輯推理,逐步滲透了化學學習的科學思維,向學生證明了猜想與假設能力的重要性,提高了學生的綜合能力。

      三、結束語

      “猜想與假設”給嚴謹?shù)恼n堂注入了輕松的元素,成就了一種解放思想、自由聯(lián)想的課堂新模式。這種看似“天馬行空”的聯(lián)想課堂給學生創(chuàng)造了更多的挖掘自己才能的機會和良好的探究環(huán)境,抓住學生的個性特點,利用不同的思維對化學表現(xiàn)進行觀察、分析、類比、歸納,融進學生對知識的親身體驗和實踐探究,學生會在享受美好課堂的過程中,不斷地自我否定、改進、再否定、再改進,最終實現(xiàn)對知識的深刻理解與運用,形成正確的情感、態(tài)度和價值觀。

      (收稿日期:2015-01-30)

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