优化课堂教学设计 培养学生科学本质观

【摘要】 21世纪创新型人才培养重在观念的更新。培养学生科学本质观是学生科学素养的核心目标，实现这一目标的关键重在教学实践中的引领和指导，本文以《化学键》一课为例，从更新教学设计角度进行实践探索，以促进学生对科学本质观理解为出发点，以形成和发展学生的科学本质观为目标，旨在探求化学教学发展新路，为创新型人才培养服务。

【关键词】 科学本质观 化学键 教学设计

【中图分类号】 G642.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-067X（2014）09-020-02

在科技发展日新月异的今天，培养学生科学素养势在必行。科学本质作为科学素养的核心内容之一却鲜为人知。科学本质探讨的是科学本体论的问题，它要回答“科学是什么”它是所有科学研究者以及科学教育者和学习者在接触科学时首先要面对的问题。科学本质阐明了科学所具有的基本特征，是人们对科学本质属性的正确认识。虽然目前大多数科学家对科学素养、科学本质有不一样的理解，但是帮助学生形成科学本质观已成为共识。在国务院颁布的《全民科学素养行动计划纲要》和新课程标准中，都把发展学生对科学的本质理解作为目标之一。

化学学科作为自然科学的具体学科，在拥有自然科学的共性同时有其自身的特性。就其科学本质而言主要有几个方面：1.化学学科是以实验为基础、以经验为主的本质；2.化学学科的观察、推理和理论本质；3.化学学科的创造性和想象性本质；

4.化学学科的暂定性本质。但是在化学教学中多注重“双基”教学，重视的是知识本身而常忽视化学知识的产生方式和过程，导致学生知其然不知其所以然，无视知识的“来龙去脉”，断章取义地学习和掌握，对化学学科本质理解缺少根基，缺少掌握化学学科的科学的态度、科学的精神、科学的方法。本文仅以人教版必修2第一章第三节《化学键》一课为例，以探究式教学为基本教学活动方式，显性、反思性教学为基本策略，以科学探索的精神、批判继承的态度和创造性的构建为方法，在认识化学键的过程中培养学生的科学本质观。

以下是《化学键》一课教学过程的设计：

1. 引课

问题：在标准大气压下，水的三态变化是十分容易发生的物理变化，但当H2O加热到2000摄氏度或电解时将分解成O2和H2，这时需要更多地能量。水的三态变化改变的是分子间的距离，那么后者也是距离的改变吗？

2. 化学键探究过程

[介绍]词典中“键”主要用作轴和轴上零件之间的固定以及传递扭矩或者是固定门闩的金属棍。

[提出问题]说出你对化学键的理解。

[学生提出假设]化学键是原子间的相互吸引。

[简介]在大约16世纪，化学家一直认为原子之间的相互作用只有引力。把这种力量叫做化学亲和力。

[事实]发现H2O分子中H和O之间有一定的距离，如果只有引力那么就不会有距离。

[推论]这种相互作用包括引力和斥力。

[学生得到结论]化学键：分子内部或某些晶体中相邻原子强烈的相互作用。

[讨论交流]化学键是否能观察到？

[显性话语]化学键是不能观察到的，是根据化学反应有时需要能量或者化学反应自身能产生能量来推断出原子间应该有强烈的相互作用力，从而构建出化学键理论。今天讲的化学键理论是科学家根据大量的客观事实，通过大胆想象合理构建的理论。

设计意图：探究性教学是促进学生科学本质理解的必要条件。学生的科学学习活动应该与科学家的认识活动同构。科学本质的充分通过生活中的“键”作为新知识的载体，学生更容易理解新概念。

3. 离子键探索过程

[实验]分组做NaCl制取实验。

[提出问题]微观角度如何分析？

[学生提出假设]Cl原子和Na原子反应时，Cl原子夺取Na原子的一个电子，形成相应的离子，然后离子之间相互作用，生成NaCl.

[学生验证假设]根据原子结构式，Cl原子最外层有7个电子，而Na原子最外层有1个电子，都不是稳定结构，Cl原子容易得到电子，而Na原子容易失去电子，所以形成了NaCl.

[得到结论]从电子角度总结NaCl形成的过程是电子的转移的过程。

[动画]从分子、原子角度展示NaCl形成过程。

[学生得到结论]从化学键的角度去分析化学反应的实质，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。

[构建离子键定义]离子键定义：带相反电荷离子之间的作用力叫做离子键。

设计意图：通过实验引出化学键之一 ――离子键。从原子结构入手让学生自主探究学习氯化钠形成过程，使学生掌握科学探究的方法，理解化学键理论是建立在原子结构上的理论。

4. 共价键探索过程

[复习]H原子和Cl原子结构和电子式。

[讨论]H2、Cl2的形成过程。

[学生提出假设]H原子的最外层有一个电子，两个H之间正好是两个电子，并且得出两电子为共同拥有。

[推论]存在共用电子对。

[练习]电子式写出Cl2的形成过程。写出HCl的形成过程。

[分析]Cl2中的共用电子对和HCl中的共用电子对有什么不同？

[提出假设]Cl2分子中的共用电子对在两原子中间，HCl中的共用的共用电子对应该偏向Cl.

[学生验证假设]在Cl2分子中由于都是Cl原子所以共用电子对应该在中间，而HCl分子不同，根据H一般显+1价、Cl一般显-1价，所以应该偏向Cl原子一方。

[得出结论]Cl的得电子能力比H强，所以电子偏向它的那一边。

[构建共价键定义]像HCl分子这样，原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。

设计意图：通过引导学生建构共价键的概念，培养学生的科学想象能力。在分析H2的电子式和HCl的电子式的同时渗透了极性共价键和非极性共价的有关知识。以知识迁移的方式，引导学生探究得到H2、Cl2、HCl的形成过程，所以更加理解极性共价键和非极性共价键等相关概念。

5. 探究化学键是否科学

[事实]N2是空气中的主要成分，N2的结构很稳定，要想使1mol的N2断键需要945.8KJ的能量。

[提出问题]为什么要想让N2断键需要很多能量？请从化学键角度加以解释。

[学生提出假设]一个N与另一个N组成共用电子对，并且组成三个共用电子对。

[学生得出结论]由于N2有三组共用电子对，化学性质稳定。所以断键很困难。

[教师验证假设]化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成。由于N2分子中有三个共用电子对，所以断键很难，需要很多能量。

[反思]化学键为什么是科学的呢？

[显性话语]化学键理论，是科学家根据大量的实验事实，进行合理推论，构建出来的理论，不是科学家关在实验室里随心所欲闭门造车的结果，化学需要创造和想象，但是要符合客观事实。化学键理论之所以科学，是因为它的预测性和解释性。它可以预测和解释某些物质的性质，也可解释某些化学反应。

设计意图：学生对化学键有了一定的认知，但是在化学键是否科学上存在着疑惑。利用氮气难断键为学生创设情境，使学生利用化学键理论亲自解释和判断某些物质的性质，充分理解化学键理论存在的必要性。

6. 反思性教学过程

[介绍]自十七、十八世纪以来由对化学亲和力到19世纪的斥力，再到20世纪的电子发现后对化学键的系统认识。著名的柯塞尔离子键理论、路易斯的共价学说、鲍林的轨道杂化理论、价层电子对互斥理论以及后来的配位场理论和金属键理论据和新的实验事实，旧的理论就会被突破，新的理论就会生成。

[作业]请大家结合化学键内容教学谈谈你的想法。

设计意图：介绍化学键发展过程以理解科学的暂定性本质和创造性、想象性本质。教师应该锻炼学生突破传统思维，培养学生批判的精神。不盲目崇拜权威、提高学生发散性思维能力。

7. 教学反思

在《化学键》一课的设计和实施中，由以往教学的重知识传承转变为重视知识形成过程的探索，利用学生的生活经验创设情境产生感性认识为基础，通过NaCl的形成过程实验引出化学键之一――离子键，探究式教学活动方式构建出离子键等相关概念，通过H2和Cl2的形成过程的逻辑想象领会共用电子对的存在，进而构建共价键等相关概念，以N2难断键的科学事实为素材说明化学键的解释性和预测性，最后以化学史上化学键构建过程中科学家的探寻过程说明化学键的暂定性本质。

诚然，培养学生科学本质观是一个长期的过程，要求我们教育工作者，在平时生活中自身就应该学习有关科学本质的相关知识，在日常教学活动中有意识的培养学生科学的态度、科学的精神、科学的方法。促进学生对科学本质的理解，培养学生正确科学本质观。

[ 参 考 文 献 ]

[1]袁维新科学本质理论基本观点与范畴[J].科学学研究，2010（28）：809.

[2]徐珊珊.化学师范生的科学本质观的调查研究[D].东北师范大学硕士论文，2011：4.

[3]梁永平.促进学生科学本质理解的教学设计[J].化学教学，2008（9）：5.

[4]刘大椿自然辨证法概论[M].北京：中国人民大学出版社，2004：230.