新课程高中化学必修教科书中的科学方法体系
发布:佚名 时间:2010-1-20 9:33:00 来源:京翰教育中心 录入:杨 人气:367
【文字：
大 小】
由于“与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性。从这个意义上讲，学生掌握科学方法比掌握科学知识更重要。［1］”自上世纪末“以探究为基础”成为国际中小学科学课程改革的重要基本理念之一以来，科学方法也成了科学教育的主要目标。美国《国家科学教育标准》规定学校科学的目标要培养学生能“在进行个人决策之时恰当地运用科学的方法和原理”［2］，我国普通高中物理、化学、生物等学科的课程标准都有培养学生科学方法的相关要求，如“认识实验、假说、模型、比较、分类等科学方法对化学研究的作用”，生物课程标准更要求，“应当在设计教科书知识体系的同时，设计较完整的科学方法体系，将两者进行整合，使之形成有机的整体”。
由于化学教育中科学方法教育的目标包括科学认识的一般过程和科学认识过程的方法两个层面［3］。人教版新课程高中化学必修教科书（以下简称教科书）在着力构建化学知识体系的同时，力图从这两个层面构建符合高中学生探究能力发展需要的科学方法体系。一是通过教科书中不同栏目的设计，体现科学认识的一般过程：
二是重视科学认识过程方法的渗透。这些科学方法大致可以分为三个层次［4］：第一个层次是化学学科内的特殊方法，如物质的分离和提纯方法、化学性质的试验方法等；第二层次是科学研究的一般方法，包括获取事实材料的观察、实验等方法，加工事实材料的逻辑方法、假说方法、模型方法等；第三层次是哲学方法，如唯物辩证法、系统方法等。以下拟对其中第二层次的科学方法体系进行简要分析。
1 获取事实材料的方法
收集事实材料是科学研究的基础性工作，也是化学教学活动的重要环节。教科书所采用的获取事实材料的方法主要是观察法和实验法，同时也涉及了调查法和文献法。
1．1 观察法
观察法是人们有目的、有计划地通过感官或借助于仪器，对研究对象进行考察，从而获得有关事实材料的一种科学方法。观察在科学研究中居于十分重要的地位，正如门捷列夫所说的，“科学的原理起源于实验的世界和观察的领域，观察是第一步，没有观察就不会有接踵而来的前进”［5］。根据对研究对象是否进行人为的控制和干预，观察可以分为自然观察和实验观察。教科书安排的观察绝大多数属于实验观察，主要包括对物质物理性质实验现象的观察（如切去钠块一端的外皮后观察钠表面的光泽和颜色）、对物质化学性质实验现象的观察以及对揭示化学规律实验现象的观察等。另外，为了使获得的感性材料更为客观，并突破人的感官能力的局限，教科书还注意了其他仪器在观察中的运用，如用温度计测量盐酸与氢氧化钠溶液等反应过程中温度的变化、用电流表检测原电池装置中产生的电流、用酸度计测量水样的酸度等。
1．2 实验法
在科学研究中，事实材料的获取仅靠观察是不够的，许多情况下还需要通过实验，所以，实验是中学化学教学活动中获取事实材料的最基本方法。实验的目的是探索仅靠观察所看不到的未知。为了探索这样的未知，必须对研究对象进行人为控制或施加某种影响。由于具体的化学实验目的和要求不同，因而实验条件的控制方式也不尽相同，从所需控制的实验条件（因素）的多少来看，化学实验条件的控制方式有单因素控制和多因素控制两种情况。教科书中的实验则主要选取了单因素控制，即只对一种实验条件进行控制。如点燃使钠在空气中燃烧，加热使铁粉与水蒸汽反应等等。事实上，任何一个化学实验都包含多种实验条件。对此，教科书都采取了固定其他条件，而只改变一种实验条件控制的方法。如教科书探究温度对化学反应速率的影响时，虽然在双氧水中既加了具有催化作用的氯化铁溶液，又将试管放入水浴中（5 ℃左右的冷水和40℃左右的热水）改变了反应温度，但实验中控制了不同试管中的双氧水和氯化铁溶液的体积相等，改变的只是温度，所以该实验仍属于单因素控制。
在进行实验条件控制的过程中，为了能获得更为准确的事实材料，教科书还采用了对照实验的方法，对照的因素主要包括反应物和反应条件两大类。其中，不同反应物的对照实验是让一组物质参加同一反应，使学生从中获取不同反应物对应的实验现象，为比较该组物质的性质或形成有关化学规律提供事实材料。这类实验是教科书中对照实验的主体，包括碳酸钠和碳酸氢钠的性质、钠镁铝分别与水和酸的反应、乙醇和水与钠的反应等等。不同反应条件的对照实验则主要用于探究化学反应速率的影响因素。在对照实验的条件控制中，教科书主要采用加法原理，即人为增加某种影响因素，而在甲烷取代反应的实验中运用的则是减法原理，即“一支试管用黑纸包好”，人为地去除了“光”的因素，让学生获得“光”是该反应必备条件的事实材料。