二、化学教学的综合方法

1. 发现教学法及其改良

发现教学法又称探究法，指的是由学生通过广泛阅读、观察自然、设计实验、思考讨论或研究其它材料独立探究，自行“发现”知识，概括结论的一种教学方法体系。

美国教育家布鲁纳是发现法的积极倡导者。他在 60 年代初发表的《发现的法则》一文中曾指出：“发现并不限于寻求人类尚未知晓的东西，确切地说，它包括着自己的头脑亲自获得知识的一切方法。”①布鲁纳竭力主张从教育的角度对科学家的发现过程进行“改编”，如对原发现过程予以剪辑， 对原发现过程的“坡度”（难度）加以平易化，精简发现过程中的歧途等， 使之成为一般学生也能学习的、有一定难度的“再发现”途径。通过改编， 学生的学习过程不一定按原科学发现史的路线进行，但必须突出从感性到理性的知识形成思路。尽管从不同角度研究发现法者众多，发现的模式也因学科、内容、学生不同而有差异，但对发现过程的特征已基本达成共识：

1. 教师选定一个或几个原理或相对重要的结论，确定有待“发现” 的目标；

2. 创设问题情境，其难度应适合学生的现有水平但又必须付出一定的努力方可解决；

3. 学生带着问题有意识地观察具体事物，学习有关材料，完成有关实验，将片面的知识逐步组合，以形成可能的假设；

4. 沿着假设提供的方向进一步探究，推测可能的答案；

5. 引导学生通过评价、论证、优选和检验，得出合理的结论，再经

① 吴文侃主编，比较教学论，北京：人民教育出版社，1996 年版，第 280 页。

过补充和修正，使其精确化。

**评注：**发现法使学生扮演了“发现者”的角色，投身于探求对他们来说是尚未知晓的知识，在发现过程中掌握学科的基本结构，形成学科研究的态度和方法。显然，这一过程十分艰难但富于挑战性，它能最大限度地发挥学生的主观能动性和创造性，充分发掘智慧潜力，激发学生的学习兴趣，发展学生的思维品质和积极进取的精神。

但是，发现法在世界各国风靡一时后受到了强烈的抨击，连布鲁纳本人也认为发现法的“适用性肯定是有限的”。美国学者克拉克和斯塔尔在《中学教学法》一书中给出了十分客观的评价：“如果完全由学生自己去重新发现和重新创造知识，那么教学的效率就未免太低了。发现教学法的关键在于为学生提供尽可能多的情况，认他们能够根据具体情况，运用归纳和演绎的逻辑思维，从所掌握的资料中作出推论。”①实践也表明，发现法花费时间多，随机性大，不利于正常安排教学过程；必须提供给学生完成自由“发现” 的各类图书资料和仪器药品，耗资相当可观；教师因水平所限难以设计好各种发现过程，加上主导作用上的限制，客观上无法驾驭学生的再发现进程， 容易使学生走向歧路。在低年级使用发现法，更难获得较好的效果。

十余年来，发现法对国内化学教育界的影响甚大，一度纷纷效仿，很快因受国情所限转向对发现法改良模式的研究和运用。例如，局部探求法、引导发现法等在化学教学中得到了广泛的重视，其应用价值远大于发现法。

明确提出局部探求法的首推前苏联教学论专家斯卡特金等人。①他们认为，局部探求重在分解、引导，即教师将研究活动分成若干个阶段，引导学生分步去探索，通过独立解决一系列容易的小问题，最终组合起来解决基本问题。这样，既能在教师的引导下走学习的“捷径”，同时又能保证学生独立地运用知识解决问题；既吸取了发现法的思想，又拓宽了发现法的适用面，是化学教学中值得肯定和发扬的方法。

例如，“氯气与水反应”是高中化学“氯气”一节的重点，但教材中却以寥寥几字“强制”引出，不利于学生理解和运用这一反应。如将内容适当分解，设置若干问题逐步“逼进”，从反应物开始根据现象推测生成物直至确认，即构成局部探求法：

**问题 1：**仔细观察新鲜氯水的颜色，小心闻其气味，你能得出有关氯气和氯水的何种物理性质？（氯气可溶于水，新鲜氯水呈浅黄绿色，有 C12 的刺激性气味，说明氯水中含 Cl2 分子。）

**问题 2：**在氯水中滴入几滴紫色石蕊溶液，有何现象？将氯水滴在红色布条上，有何现象？

在氯水中滴入几滴 AgNO3 溶液后，再滴入数滴稀 HNO3，有何现象？

① 吴文侃主编，比较教学论，北京：人民教育出版社，1996 年版，第 283 页。

① ［苏］斯卡特金主编，赵维贤等译，中学教学论，北京：人民教育出版社，第 237 页。

由此可说明氯气有什么性质？（氯水具有酸性；可能有漂白作用；其中含有 Cl-，即有盐酸生成。）

**问题 3：**将红色布条投入干燥的氯气瓶中，有何现象？能证实什么结论？

（证实干燥的 Cl2 无漂白性，氯水有漂白性。）

**问题 4：**请观察氯水光照分解放出气泡的演示实验［1-6］。当用别的实验证明气泡里的气体是氧气，你能否推测出氯气溶于水起反应的其它生成物？（盐酸不能分解出氧，故另一种生成物中一定有氧原子；如将 Cl2 分子写成 ClCl，H2O 分子写成 HOH，另一种生成物可能是次氯酸 HOCl，分子式通常写成 HClO）。

**问题 5：**请设计一实验证实 HClO 的分解反应与实验［1-6］的结果相同， 从而肯定反应 Cl2＋H2O=HCl＋HClO。

可见，引导发现法强调发现过程中教师的指导作用，减少发现活动的自发性、无序性，使学生少受挫折，从而降低发现的难度。就具体形式而言， 有结合化学实验、通过问题思维和组织课堂讨论等多种模式的引导发现，在实践中均已获得较好的效果，值得提倡。

1. 程序教学法及其改良

程序教学法，是指使用程序教材或其他媒体进行学习的一种“自动化” 的教学方法体系。

行为主义心理学为程序教学法提供了理论基础。在美国心理学家斯金纳

（B.F.Skinner）等人的努力下，程序教学法体系逐步完善。他们认为，人类的学习是一种有序的行为过程，复杂学习由许多简单的学习构成。由于直接尝试复杂行为成功的机会甚微，可以从相关的简单行为开始。随着简单任务的顺利完成并得以强化，继而可以指向稍为复杂的任务并获成功，如此循序渐进，直至最终完成复杂的任务为止。据此思路，他们提出了“小步子” 和“及时强化”等原则，并研制了教学机器和程序教材。这些机器和教材具有小步子的逻辑顺序、学生作答后直接给出反馈和自定学习进度等特征。常见的教学程序有两种，即早期的直线式和后期的分支式。

1. 直线式：将教材由浅入深地作直线排列，分成许多连续的小步子， 逐渐呈现问题，学生回答正确或错答纠正后进入下一步，不许随意跳步。直线式又由构造回答和选择回答两种内在模式，类似于填空题和选择题。

2. 分支式：将学习材料分成内容较多、步子较大的逻辑单元，编成主干程序。每一单元内部均有相应的测验检查知识的落实情况，当学完一个单元并测验全部正确，即沿主干前进至下一单元，学习步子就大；测验有误的学生则转入某一具有预备知识或同质测验题的分支程序，学习后返回主干上的原单元并重新作答，直至全部答对止。由于分支的出现，学习步子变小。

例如，用字母 A 代表“元素”，B 代表“分子的形成”，C 代表“化合价”，D 代表“化合物化学式书写”；A→D 表示从学习“元素”开始至掌握“化合物化学式书写”的整个过程；R 表示测验全部正确，E 表示测验有误，

则具有分支的一种可能的学习程序设计如图 4—1。

图 4-1 “化学式书写”的分支学习程序

分支程序的内部结构比较复杂，往往取决于错答的具体类型，以下给出一个片断（图 4—2）：

图 4-2 分支学习程序的内部结构

**评注：**程序教学法学习目标明确，内容按学科逻辑体系有序编排，分解难点，使学习变得更为容易。同时，由于反馈即时，强化恰当，便于因人而异自定步调和迅速地校正错误，对以个别化方式的知识教学极为有效。从教学技术的角度看，程序教学法推动了课堂教学设计和计算机辅助教学（CAI） 的蓬勃兴起。

但是，程序教学法的弊端也比较明显。例如，学生的学习并非按机械的、刻板的模式进行，产生的错误也各种各样，难以一一预料，因而编制一份完美的学习程序工程浩大，教师难以承受；程序教学适合于处理比较简单的知识和技能，对理论知识，尤其是需要通过复杂的思维活动方可掌握的原理和

规律，程序化并不见效；学生按部就班学习程序，较少改变学习的方式和顺序，缺乏人际之间的相互作用，初期的积极反应难以持续，不利于激发学生的兴趣和良好的情感，难以培养学生的创造性思维。许多国家在不少学科、不同的年龄阶段尝试过程序教学法，对该法的效用提出过质疑，他们发现应在预料之中的一系列结论（如有助于认知任务的教学、有助于调节学生差异、有助于培养学生的独立性等），均未得到证实。甚至指望通过程序教学减轻教师繁杂事务的良好愿望也因频繁地检查教材、修改不恰当的程序等工作而未能实现。国内一些学校的实验也因课本篇幅大、程序设计困难等原因而未能推广。

虽然程序教学法不乏局限，但其中包含的许多合理因素和教学论思想

（如自定进度、即时反馈等）值得借鉴。美国学者凯勒（F.Keller）提出的自定进度法及以后推出的微型课程法等，都是在程序教学法的基础上改造而成的。国内的化学教育工作者十分重视将启发性要素融入程序教学中，既根据知识的逻辑发展程序编写教材，又要体现学生掌握知识技能以及与能力发展相应的心理程序；既精心规划和选择教学目标以分解学习内容，界定学习行为，使学生明了自己的学习水平，又重视教师多方面的启发引导。在这方面已取得了不少成功的经验。

广西师范大学“中学化学程序启发教学”课题组从改革教材入手，融程序化与启发式为一体，使之适于教师指导下学生读（阅读）、做（实验）、练（练习）、议（讨论）、讲（教师精讲）、反馈（当时知道学习结果）、检测目标和评价等各种活动环节的优化组合。在知识的逻辑程序和学生的心理程序的结合上有如下特征：①

1. 教材内容的呈现，尽可能从中学生所熟悉的环境和事物入手，由近及远，由浅入深，由现象到本质；

2. 把比较抽象和概括性强的知识进行合理的分解，以降低其难度， 然后分层演练，逐步推进；

3. 从实验出发，按照现象——因果——应用——解疑的顺序依次展开和压缩；

4. 不断地把知识连“点”成“线”，连“线”织“网”，使之广泛迁移和运用，从而逐步形成有序的认识结构。

在程序设计上，为了便于学生“读”，以适当的“跨步”连接内容；为了便于学生“做”，增加了边讲边实验；为了适应导读、思考和讨论需要， 程序之间适当插入“想一想”、“议一议”、“观察与思考”等指导语；为了“练”和“及时反馈”，学完一个或几个程序后配置一定的练习并核对答案；为了便于检测目标和评价教学，分层次列出知识点对应的学习目标，并与练习相配套；为了点明学习关键，突破学习难点，指导学习方法，引发学

① 唐力等著，中学化学程序启发教学，南宁：广西教育出版社，1994 年版，第 85～87 页。

生讨论，教师必须“精讲”。精讲的素材，主要来源于练习反馈和教师通过辅导、检查、提问等方式获取的有关信息。

经过 10 多年的不懈探索，化学程序启发教学实验扩大到 20 个省（市、

自治区）的近 300 所中学，在理论与实践的结合上开辟了一条符合中国国情的程序化与启发式融合的教材教法同步改革的新路子。

1. 问题情境教学法

问题情境教学法又称问题教学法，是指教师根据教学需要，从教材入手提出一定的问题，激起学生的认知冲突，引导学生深入思考，通过问题的解决达到理解和掌握知识的一种教学方法体系。

问题教学法以问题导入新课，又以问题作为主线展开教学，并通过解决问题来串联知识技能和方法，因而创设问题情境是实施问题教学法的关键。值得强调的是，问题情境不同于问题或通常意义上的习题，两者有质的区别。在化学教学中，问题或习题是以化学语言（术语、符号、图形等）和辅助性文字构成的，它仅反映出已知条件和有待发现的未知结果之间的某种关系，不涉及解题者的任何信息（思维水平、心理状态等）。问题情境则不然， 它不仅包含已知与未知的关系，还必须体现解题者的参与，考虑他们解题过程中心理状态的变化。具体而言，问题情境应具有三个要素，即未知的结论、思维动机、学生的知识和能力。

我们认为，难度适当而又有助于学生形成“心求通而未得”的认知冲突的化学问题，是构成问题情境的最佳素材。由于激化了学生意识中的矛盾， 驱使学生有指向地积极探索，从而使教学过程得以顺利完成。

化学教学中创设问题情境的途径有多种：

1. 通过观察自然现象形成问题情境。自然界的许多变化充满神奇色彩，蕴含着丰富的化学知识，但对学生而言却是一个个解不开的“谜”。这些“谜”对学生有极大的诱惑力，激励他们去探索其中的奥秘。例如，学习碳酸盐性质时，引导学生观察溶洞中奇特的钟乳石和石笋，考察下陷的石灰岩层，强烈的感受和刺激凝成一个急待解决的问题：这一切究竟与怎样的化学反应有关？又如，学习 CO 的性质时，引导学生回忆从小就熟悉的一个“怪” 现象：烧开的水不小心溅泼在煤炉的火焰上，炉火不但没有减弱，反而窜出一股火苗使得燃烧更旺，这又是什么原因呢？

2. 通过演示实验形成问题情境。精心设计的演示实验，往往带给学生惊奇、不解和矛盾，促使学生迅速调整自己的认知结构，结合实验现象进行科学思维。实践证明，演示实验取材丰富，现象真实，启迪性强，极易唤起学生的求知欲，是化学教学中最为成功的问题情境。例如，将铜丝置于酒精灯外焰上加热，铜丝表面出现黑色；再将铜丝向内移至（触）灯芯位置， 片刻后铜丝表面由黑转红。操作上的微小变化，竟导致两种截然不同的现象！这是为什么？又如，在引出“胶体”概念之前，教师先问：KI 溶液与AgNO3 溶液混合生成什么？学生无一例外地认定有黄色的 AgI 沉淀生成；继

而演示：将 8～10 滴 0.01 摩/升的 AgNO3 溶液滴入 0.01 摩/升的 KI 溶液 10 毫升中，振荡，得到浅黄色液体。学生大为不解，与原有经验冲突，即构成问题情境：既然溶液中有 Ag+和 I -，必定反应生成 AgI，但为何又见不到沉淀呢？

1. 结合化学史实创设问题情境。化学史充满艰辛曲折，留下了无数凝聚着智慧的成果。当年化学家探索发现过程中的一系列“？”，为今天的教学提供了极为生动的素材。例如，以下的叙述和问题有助于认识苯的结构：1825 年，化学家从煤气中发现苯 C6H6，此后苯的分子结构一直困扰着许多化学家，德国的凯库勒是其中之一。他和同时代的其他化学家一样，反复思考了含有双键、叁键的各种可能的链烃，但均因与苯的性质迥然不同（如苯不与酸性高锰酸钾溶液反应）而否定。到 1864 年冬，凯库勒终于悟出了一个新奇而又简单的设想，并且被一系列的实验所证实。据他事后描述，这是在“炉旁打瞌睡时的梦境”中产生的。苯究竟是一个怎么样的结构呢？又如，通过以下问题引出 CH4 的四面体结构：1874 年，荷兰化学家范霍夫指出： 若组成分子的诸原子都处于同一平面，那么碳原子的四个价键将指向彼此相互垂直的四个不同方向上，像 CH2（R1）2 这样的甲烷衍生物就应该有两个异

构体，即 和 。但实验发现，CH2（R1）2 只有一种性质完全一样的甲烷二代物，无异构体。［12］这说明碳的价键有何特征？

1. 利用学生意想不到的错误设置问题情境。在学生练习或测验的错误中，有一类是凭经验“想当然”的结果，往往因自信而不多思索便予以认定。这一方面说明学生的知识尚不完备，同时也表明他们有潜在发展的可能性，这类错误自然也就转变为设置最佳问题情境的一种标志。学生事后一旦发现肯定的结论与事实相悖时，“出乎意料”的惊讶感油然而生，他们迫切希望找到充足的理由去否定自我，而此时恰好又是进行问题教学的最适宜的时机。例如，Al3+遇 NaHCO3 溶液或 Na2S 溶液，均发生“双水解”，而 Fe3+ 遇 NaHCO3 溶液也同样“双水解”，因此不少学生有理由认为 Fe3+与 Na2S 溶液的反应也类同。实验都表明，该反应并不按“双水解”的历程进行，无气体 H2S 生成。这其中的缘由何在？又如，硫燃烧时的主要产物是 SO2，但也有少量 SO3 生成，现取等量的硫分别置于盛有氧气、空气的两个集气瓶中燃烧，设生成的 SO3 的体积百分比分别为 a 和 b。不少学生根据“纯氧中 O2 浓度大”立即推出 a＞b 的结论。当告知实验事实是：前者 SO3 含量占 2％～3

％，后者占 5％～6％。学生的思维集中于一个问题：支配这一“反常”现象的内在规律是什么？

1. 利用学生对某一问题的不同看法设置问题情境。在学习过程中，

学生常常自发或受教师启发就某一问题提出自己的看法，有时甚至展开激烈的争议，教师在鼓励学生充分发表意见的同时，引导他们从正、反两方面冷静地进行思考，从不同观点的矛盾冲突中领悟化学知识的内涵。例如，学生就浓 H2SO4 是否具有“两性”各持异议，两种意见明显对立：肯定的一方认为，浓 H2SO4 既能与碱反应，又能与酸（如 H2S）反应；否定的一方认为，浓H2SO4 与酸反应不具有普遍性，且所发生的不是复分解反应。究竟哪一种意见正确呢？又如，就 12C 的原子量数值改变（如将其相对标准定为 24）是否影响 CO 的摩尔质量、气体摩尔体积等化学量的数值，学生的看法各执一方， 从中引出问题：两者之间究竟具有一种怎样的关系呢？

1. 通过提出假说、检证假说的方法形成问题情境。假设是一种推测， 有证实或证伪的两种可能，从而调动学生的智慧潜力去探索。当找到一个反例否定假说时，无疑也为完整地形成某种知识奠定了基础。例如，在研究丁烷的性质和组成时，人们发现有另一种组成和分子量完全相同的有机物，但性质却有差异，如前者的熔、沸点和密度值都比后者大。由此引出问题：你能否解释其中的原因？启发学生提出假说：根据熔、沸点等物理数据推测两者分子间排列的紧密程度不同，前者容易排紧，而后者较疏一些。这种紧密程度似乎又与分子结构有关：前者可能为直链结构，后者可能具有支链结构。进一步再问：有何事实可以支持或推翻上述假说？

问题情境的形成，是问题教学的良好开端，接踵而来的任务是教师通过组织学生对问题进行多角度的分析，找到合理的答案，从而改变学生思维活动的性质，促使学生的思维积极化和深刻化，从中也获取更多的化学知识。根据问题情境的不同来源，完成上述任务的具体方式有多种，但共同的步骤有：

1. 知识和经验方面的准备。包括确定以前的知识、经验和解题方式在当前场合下的可用性，根据问题的指向自学有关内容，熟练有关方法，整理有关信息等等。

2. 在学生的认知结构中形成解决认知冲突的一个或几个明晰的标准，作为判断的依据和出发点，找出解决问题的若干种可能的途径，并作出局部的论证。

3. 经综合论证后选定某种途径，运用逻辑方法和教学技巧，引导学生得出合乎事实的结论。

例如，上面曾提到的由铜丝在酒精灯上加热的演示实验构成的问题情境，因出现两种截然不同的现象而使学生产生认知冲突。面对这一情境，教师应把握时机，帮助学生及时确立判断的标准，形成良好的定势。

标准 1：此现象必由化学反应所引起，操作手法不同，反应也不同。标准 2：生成物的颜色变化必与 Cu 或 Cu 的化合物有关。

由此出发，构想可能的方案如下：

途径 1：铜丝在空气中加热生成黑色的 CuO，CuO 遇 H2 或 CO 还原出红色

的 Cu；

途径 2 ：黑色的 CuO 在高温下分解生成红色的 Cu2O ：

途径 3：新生成的黑色 CuO 氧化灯芯处的乙醇蒸气，还原得红色的 Cu； 继而对各种可能性作出论证：①

论证 1：一定量的 H2 或 CO 从何而来，在实验条件找不到答案，故第一种可能性难以成立；

论证 2：普通酒精灯加热达不到 CuO 分解的温度，且与铜丝在较高温时

（外焰位置）变黑色、在较低温时（灯芯位置）又转变成红色的事实相矛盾， 即排除第二种可能；

论证 3：新生成的 CuO 有较强的氧化性，有可能将乙醇在加热条件下氧化成乙醛或乙酸；重复实验，当观察到铜丝表面变红时，可闻到乙醛的刺激性气味，第三种可能得以证实。

通过上述分析，虽圆满地解决了实验现象引出的问题情境，但问题教学的过程到此仍未结束。学生必须在教师指导下回顾问题解决的历程，重温有关的知识，强化对化学反应方程式的理解和正确书写，掌握问题研究的一系列方法，并能创造性地应用于新的问题情境。

为便于教师应用，特将问题教学法的基本过程图示如下（见图 4—3）：

① 王祖浩、朱大辉，“迁移”教学方法论初探，杭州师范学院学报（自然科学版），1992 年，3：106。

图 4-3 问题教学法的实施过程

**评注：**问题教学法将学生应该掌握的知识以精心设计的问题形式出现， 而这种问题的明显特征是极易引发学生的认知冲突，因此有助于激起学生浓厚的学习兴趣，促使学生调动自己全部的知识和经验，改组原有的认知结构，并以高度集中的注意力和积极活跃的思维状态沉浸于解决问题的过程中，使学生的主动性得到充分的发挥。由于问题教学法结合具体的教学内容

（概念、原理、方法等）展开，以解决问题来带动基本知识的传授，因而在强化学生的探究意识和提高学生分析问题、解决问题能力的同时，较完整地掌握了重要的学科内容。在化学教学中值得大力提倡！

然而，问题教学法并非对所有的教学内容、任何教师和全部学生都有效，它往往适用于那些能引出多种假设、在理解上容易产生歧义和实验现象貌似“反常”的课题，教师应具备较高的专业水平和较强的逻辑思维能力， 学生应具有相当的知识经验和良好的非智力因素，在问题解决过程中表现出思维的灵活性、深刻性、独立性和批判性等品质。可见，问题教学法在某些场合使用有一定的局限性。