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摘 要:隐性规律教学是习题教学的重要组成部分,目前普遍存在忽视科学方法教育等教学问题。而隐性规律若以自然科学方法论为理论依据组织教学,则不仅可深化学生对隐性规律的理解,而且能有效地训练学生科学方法,培养学生科学素质。
关键词:隐性规律 科学方法训练 自然科学方法论 隐性方式
规律性的知识即属于科学的基本概念、基本原理,是从许多复杂现象中抽象出来的具有共性的规律,有一定的稳定性,具有较为广泛的迁移作用。中学化学中的规律性知识是中学化学基础性知识的核心部分。笔者认为,中学化学中的规律性知识可依据来源不同分为显性和隐性两部分;教材中以科学的概念、原理和定律等形式被确定下来的知识属于显性规律,而隐形规律是指教材中没有直接表述而蕴藏在教材或习题中的那部分带有规律性的知识内容。前者是中学化学规律性知识中的主体部分,有明确的教学目标,是硬性任务;而后者通常须由教师在教学实践中自觉地去发掘、提炼,虽然没有明确的教学目标,表面上看是软性任务,但因其是中学化学规律性知识内容的重要构成之一,实质上仍是硬性任务。重结论轻过程、重知识轻方法是规律性知识教学长期普遍存在的片面教学思想,在习题隐性规律的教学中表现的尤为突出。这种教学方法的弊端正如爱因斯坦所说:“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前,读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难清楚地理解全部情况”。这种教学模式,由于省略了再发现过程,忽略了科学方法教育,长期如此必然导致学生在学习上形成只求结论,不重视结论的形成过程;只知要规律,不会主动获取等不良习惯。在当前正在进行的新一轮课程教材改革中,科学方法教育较之以往受到了很大重视, 但实际教学中科学方法教育仍然处于被忽视的地位。在现行的科学方法教育中,相对而言较为重视以实验为手段以显性规律为素材,而以习题中隐性规律为素材以理论研究为手段却很少见,基本处于被忽视的状态。究其原因主要是习题中隐性规律及其科学方法的教育功能都是隐藏着的,均需经过挖掘才能显化。这不仅在客观上有相当难度,同时对教师自身科学素养也有较高要求。本人的教学实践表明,隐性规律虽然不是化学家研究发现的,但具有规律的共性,与显性规律一样,具有潜在的科学方法教育功能;对隐性规律的挖掘和理解是训练学生科学方法,培养学生科学素质的一条不可忽视的重要途径。那么中学化学教学中为什么要对学生进行科学方法教育,以及以隐性规律为素材怎样对学生进行科学方法的训练呢？下面就围绕这两个问题结合自身实践谈谈本人的粗浅思考与初步尝试。
1、科学方法的教育价值
科学方法是人们在科学研究中所遵循的途径和所运用的各种方式及手段的总称。是从大量科学的发现和发明的过程中抽取出来,是进行科学创造的方法,也是学生认识化学知识的最基本的方法。
随着科学技术的飞速发展,知识与信息的急剧增长,科学方法对培养现代人才的教育功能也显得日益突出。首先科学方法是获得科学知识的手段,学生掌握了科学方法,就能更深刻地理解和更牢固地记忆科学知识,提高学习效率;其次,科学方法作为正确的思维和行为方式,蕴含着极大的智力价值。科学方法与科学知识相比,具有更大的稳定性和普遍的适用性,能在相当长的时间内对多种学科、多科学习起作用。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式,其智力水平就会大大提高。事实表明,学生掌握了科学方法就能借助它,去解决一些新问题,能在科学知识不断更新中,运用科学方法进行再学习,继续获得新知识,甚至进行发现、发明和创新;特别是科学方法还是将化学知识转化为能力的有效桥梁和纽带,即化学知识的教育价值通常要借助于科学方法才能得以实践。因此从一定意义上讲科学方法的教育价值是理科（化学）学科特有教育价值的集中体现,落实科学方法教育理应成为化学教育的一项重要任务。
化学教学中的科学方法教育主要有:观察方法（包括测量和记录）、实验方法（包括测定、实验条件的控制和记录）、资料和事实的处理方法（包括表格化、方程式化和线图化等）、科学抽象方法（包括表征性抽象和原理性抽象）、模型方法和假设方法。
2、化学教学中科学方法训练的策略
2.1一个理论依据
中共中央、国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中精辟地指出:“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维的习惯”。这为各科课堂教学指明了改革方向,因此按照各学科本质及其科学研究方法进行各学科教育已成为学科教学论发展的趋势。而把教学活动置于科学理论的指导下,根据自然科学方法论有目的、有步骤地对学生进行科学方法训练、培养学生能力是化学教育现代化的重要标志。
自然科学方法论是关于自然科学研究方法的规律性理论,其基本过程一般为:发现和明确要解决的问题→收集有关的资料和数据→分析、研究、处理资料和数据→发现规律性形成结论（Ⅰ）或发现和明确要解决的问题→收集有关的资料和数据→提出假说（几种可能性）→验证假说（得出肯定或否定的结果）→发现规律性形成结论（Ⅱ）。这个基本过程也就是科学方法训练的基本步骤。科学方法训练的步骤和过程与认识论相一致,既包括感性认识阶段,又包括理性认识阶段。其中,收集有关资料和数据是感性认识阶段;而分析、研究、处理资料及数据是抽象、概括、推理、判断的过程,是认识上的第—个飞跃;发现规律性,得出结论是理性认识阶段。上述基本步骤又可具体化为12项具体方法:⑴收集有关资料、数据过程:①观察,②实验,③实验条件控制,④测定,⑤记录;⑵分析处理资料、数据过程:⑥资料和数据处理,⑦分类,⑧科学抽象;⑶发现规律性、得出结论的过程:⑨发现规律性,⑩模型化,⑾提出假说,⑿检验假设。当然,学生在解决化学问题时,不可能事事都遵循上述12项具体方法和步骤去执行,不仅有时数量上有增减,而且顺序和步骤也常有变化,但是这并不妨碍我们对学生进行自然科学方法论的教育和训练。在具体教学中,要根据具体内容进行选择。
在化学教学中,以自然科学方法论为依据组织教学,就是让学生按照化学家认识世界的方法从事学习,学会独立地提出问题、独立地判断问题、独立地思考问题、独立地分析和解决问题。指导学生坚持用这种方法和规律去研究化学问题,能使学生受到科学方法的系统训练,使他们学会研究与探索的方法,逐步提高解决化学问题的能力,从而提高学生的科学素质。
2.2两种基本方式
一般地说,科学方法教育有“隐性”和“显性”两种方式。隐性方式是“用反映科学认识基本过程的科学方法的一般程式去组织对科学知识的概念、规律、原理的教学过程,使学生的认识过程模拟科学研究过程。但教学过程中并不明确地去揭示所采用的科学方法一般程式的原理、各阶段具体方法的名称和有关知识”。显性方式是在“进行科学方法教育时,明确指出这种科学方法的名称,传授有关该方法的知识,揭示方法的形成,操作过程,说明原理。教师公开宣称进行科学方法的教育,学生处于有意识地接受科学方法知识的状态”。隐性方式重在使学生感受科学方法,受到科学方法的启蒙和熏陶,初步体会到科学研究的方法和策略。这种方式适合学生对这种方法的感性认识不足时,或者这种方法对所研究的问题并不占主要地位时使用。显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略。这种方式适合于在学生对这种科学方法的感性认识较丰富的前提下,有目的有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用。
化学科学方法教育作为一门隐性课程,隐性教育是非常重要的。尤其在初中阶段,科学方法教育通常不作显性处理。但到高中阶段,显性教育就显得比较重要,因为高中化学教育的主要目的之一是培养学生能力。“对能力弱者提供一个策略比他们自生一个策略好”,“学科内容只有在经过系统学习,使学生掌握经过整理的系统知识时,才能培养起进行思维活动的能力”,所以教师在教学过程中,必须对典型的化学科学方法在恰当时机加以显化,才能更好地达到教育之目的。所以化学科学方法教育需要隐性教育与显性教育相结合,在不同阶段对不同内容各有侧重。
显性教育与隐性教育常常是相互交叉的,不能因为在这里采取隐性方式就一点显性内容都不敢提,隐性起步、及时显化是科学方法教育的特点。当某一方法在某一知识教学法中达到“呼之欲出”的程度时,就应及时进行显性教育。也不能因为要采取显性方式就系统地讲述科学方法知识,显性方式的精髓在于点到为止,适可而止。科学方法的学习,在强调师生教学自觉性的同时,就像著名科学家杨振宁所说:“学习有两种方法,一个办法是按部就班的;一个办法是渗透性的” 。“很多东西是在不知不觉中,经过一个长时间的接触,就自己也不知道什么时候已经懂了” 。隐性教育是显性教育的基础,显性教育是隐性教育的飞跃,在化学科学方法教育中,二者的紧密结合是科学方法教育的基本模式。
3、以隐性规律为素材训练学生科学方法的教学程序示例
以隐性规律为素材,依据自然科学研究基本过程常用的两种型式,科学方法训练的教学程序对应也有两种,一种是以事实的收集及其归纳为主要内容的程序Ⅰ,另一种是以假说及其验证为主要内容的程序Ⅱ。现分别示例如下:
3.1程序Ⅰ示例
3.1.1 隐性规律及其内容
元素周期表中相邻元素原子序数差值的规律:⑴同周期左右相邻元素原子序数的差值恒为1;⑵同族上下相邻元素原子序数的差值等于相邻周期中上一周期里容纳的元素数目（ⅠA、ⅡA）或下一周期里容纳的元素数目（除ⅠA、ⅡA外其余各族）。
3.1.2隐性规律教学的基本程序
⑴提出问题:同周期左右相邻元素原子序数的差值为定值,恒为1,那么同族上下相邻元素原子序数差值是多少,是否也恒定？
⑵明确问题:①出示启发性习题:A、B两种元素,A的原子序数是a,A、B所在周期的元素种类分别是m和n。⑴若A、B同在ⅠA族且B在A的上一周期时,B的原子序数为＿;当B在A的下一周期时,B的原子序数为＿。⑵略[类似⑴,不同的是ⅠA族换成ⅦA族]。 ②问题具体化:同族相邻元素原子序数的差值与对应相邻的两个周期中哪一个周期里容纳的元素数目有关,内在联系怎样？
⑶收集与处理有关的数据:选取具有代表性的主族及两组相邻周期作为研究对象。
⑷分析、归纳数据,发现规律性并得出结论:同一主族相邻周期元素原子序数的差值等于上一周期容纳的元素数目（ⅠA、ⅡA）或下一周期容纳的元素数目（ⅢA→ⅦA）。
⑸应用:①研究方法的运用与差值规律的完善（科学方法显化）选择研究对象时,在相邻周期中,为什么说第3、4周期与第5、6周期这两组具有代表性？如果用同样的研究方法探究副族、第Ⅷ族和0族中相邻元素原子序数的差值规律,你认为具有代表性的相邻周期是哪几组？结论又如何？如果把先后得出的两个结论合并,形成完整的周期表中同族上下相邻元素原子序数的差值规律,这个规律又该如何表述？②差值规律的运用:适用题型为不同元素间原子序数的互求（对应试题略）。
3.2 程序Ⅱ示例
3.2.1 隐性规律及其内容
有机同系列含碳质量分数极限的规律:有机同系列含碳质量分数的极限等于其系差的含碳质量分数。
3.2.2 隐性规律教学的基本程序
⑴发现问题:①计算烷烃、炔烃、苯及其同系物含碳质量分数的极限;②经比较结果发现问题:烷烃、炔烃、苯及其同系物这三类不同的烃含碳质量分数的极限为什么彼此相同呢？
⑵收集资料:所有烯烃、乙炔与苯、乙酸与甲醛这三组分别具有相同的含碳质量分数。其内在原因相同,均是由于它们分别具有相同的最简式,并且每组含碳质量分数等于各自最简式的含碳质量分数。
⑶提出假设:由类比可联想到,这三类烃通式取极限时应具有相同的最简式,并且含碳质量分数的极限等于取极限时所得最简式的含碳质量分数。
⑷验证假设:①逐一推导出当n→+∞时这三类烃的最简式,发现都一样;②比较三类烃含碳质量分数的极限与最简式中含碳质量分数,发现两者相同。从而证明假设成立。
⑸得出结论:烷烃、炔烃、苯及其同系物含碳质量分数的极限均等于通式取极限所得最简式（CH2）的含碳质量分数。
⑹提出新假设:三类烃通式取极限所得最简式是CH2,而它们各自的系差也是CH2,这个相同是偶然的巧合,还是具有必然的规律性呢？如果存在规律性,那么是否所有有机同系列含碳质量分数的极限都等于其系差的含碳质量分数呢？
⑺验证新假设:①用一般求极限的方法逐一计算教材中系差为CH2 的所有其它各类有机物如二烯烃、饱和一元醇等含碳质量分数的极限,发现均与系差CH2含碳质量分数相同;②用一般先求通式再取极限的方法计算同步练习中二例系差不同且不是CH2的有机同系列含碳质量分数的极限,并与对应系差的含碳质量分数作比较,发现对应相等（对应试题略）。从而证明新假设成立。
⑻得出规律:规律内容见前述
⑼应用:开始时,要求学生采用常规方法与直接运用所得规律两种方法,求解同一道有机同系列含碳质量分数极限的计算题,以使学生深切地感受发现规律的作用。
最后小结时应挑明,在学习过程中由“同”生疑,据“同”联想即敏锐地发现问题并提出问题在发现该规律过程中具有的重要作用（科学方法显化）。
4、几点体会
⑴隐性规律由于教材中没有现成的表述,未知性强,因而较之显性规律更具有探索性,更能逼真地模拟科学研究。
⑵为确保科学方法训练能有效的开展,其中一个重要的基本条件就是事前必须让学生在知识、方法等基础性方面准备充分,否则就能因准备性知识存在缺陷导致个别环节出现障碍,影响到对整个问题的分析综合、研究总结,从而妨碍发现规律性。
⑶一般说规律性知识本身的特点决定了获取规律的方法即不同性质内容的隐性规律发现的方法可能不尽相同,因此利用隐性规律训练学生科学方法时,要依据其原有的发现方法选择适宜的教学程序,须指明的是并非所有隐性规律都适宜用文中介绍的两种程序,如用数学推导法发现的隐性规律,其教学程序就不能硬性地按科学研究的基本过程来设计,而应该按照其固有的发现方法进行。在确定科学方法训练内容时,还应该确定重点,不必追求系统和完整。
⑷学生的探究活动,虽然按照科学研究的一般过程,运用科学方法进行,但与科学研究活动是有区别的,在探究的内容、方式方法和探究的程度等方面,都要受到学生的知识基础、能力发展水平和身心发展规律的制约。学生主体的这种不成熟性,决定了他们还不能成为完全独立的探究主体,探究活动还需在教学的情境下,在教师的组织引导下,有目的有计划地进行。教师的作用是“引导”,是帮助学生顺利进行探究活动,使之逐步成为真正独立的探究活动的主体。
当前的课程教材改革标志着我国中学的科学方法教育进入了一个新的时期。在化学教学中,我们要积极探索实施科学方法教育的途径和方法,有意识地经常对学生进行科学方法的教育,培养学生的科学态度和科学方法,全面提高学生的科学素养。同时促进自身化学教育观念的变革,使科学方法教育逐步提高到新的水平。
参考文献:
[1]陈耀亭,刘知新,等.中学化学教材教法[M].北京师范大学出版社.1987.6
[2]杨美秀.科学探究成为化学课堂学习方式的思考[J].中学化学教学参考,2002,(8-9)
[3]曹昭全,等.物理科学方法教育的基本方式和途径[J].中学物理教学参考,1999,(6)
关键词:隐性规律 科学方法训练 自然科学方法论 隐性方式
规律性的知识即属于科学的基本概念、基本原理,是从许多复杂现象中抽象出来的具有共性的规律,有一定的稳定性,具有较为广泛的迁移作用。中学化学中的规律性知识是中学化学基础性知识的核心部分。笔者认为,中学化学中的规律性知识可依据来源不同分为显性和隐性两部分;教材中以科学的概念、原理和定律等形式被确定下来的知识属于显性规律,而隐形规律是指教材中没有直接表述而蕴藏在教材或习题中的那部分带有规律性的知识内容。前者是中学化学规律性知识中的主体部分,有明确的教学目标,是硬性任务;而后者通常须由教师在教学实践中自觉地去发掘、提炼,虽然没有明确的教学目标,表面上看是软性任务,但因其是中学化学规律性知识内容的重要构成之一,实质上仍是硬性任务。重结论轻过程、重知识轻方法是规律性知识教学长期普遍存在的片面教学思想,在习题隐性规律的教学中表现的尤为突出。这种教学方法的弊端正如爱因斯坦所说:“结论几乎总是以完成的形式出现在读者面前,读者体会不到探索和发现的喜悦,感觉不到思想形成的生动过程,也很难清楚地理解全部情况”。这种教学模式,由于省略了再发现过程,忽略了科学方法教育,长期如此必然导致学生在学习上形成只求结论,不重视结论的形成过程;只知要规律,不会主动获取等不良习惯。在当前正在进行的新一轮课程教材改革中,科学方法教育较之以往受到了很大重视, 但实际教学中科学方法教育仍然处于被忽视的地位。在现行的科学方法教育中,相对而言较为重视以实验为手段以显性规律为素材,而以习题中隐性规律为素材以理论研究为手段却很少见,基本处于被忽视的状态。究其原因主要是习题中隐性规律及其科学方法的教育功能都是隐藏着的,均需经过挖掘才能显化。这不仅在客观上有相当难度,同时对教师自身科学素养也有较高要求。本人的教学实践表明,隐性规律虽然不是化学家研究发现的,但具有规律的共性,与显性规律一样,具有潜在的科学方法教育功能;对隐性规律的挖掘和理解是训练学生科学方法,培养学生科学素质的一条不可忽视的重要途径。那么中学化学教学中为什么要对学生进行科学方法教育,以及以隐性规律为素材怎样对学生进行科学方法的训练呢？下面就围绕这两个问题结合自身实践谈谈本人的粗浅思考与初步尝试。
1、科学方法的教育价值
科学方法是人们在科学研究中所遵循的途径和所运用的各种方式及手段的总称。是从大量科学的发现和发明的过程中抽取出来,是进行科学创造的方法,也是学生认识化学知识的最基本的方法。
随着科学技术的飞速发展,知识与信息的急剧增长,科学方法对培养现代人才的教育功能也显得日益突出。首先科学方法是获得科学知识的手段,学生掌握了科学方法,就能更深刻地理解和更牢固地记忆科学知识,提高学习效率;其次,科学方法作为正确的思维和行为方式,蕴含着极大的智力价值。科学方法与科学知识相比,具有更大的稳定性和普遍的适用性,能在相当长的时间内对多种学科、多科学习起作用。学生一旦将科学方法内化为自己的思维和行为方式,其智力水平就会大大提高。事实表明,学生掌握了科学方法就能借助它,去解决一些新问题,能在科学知识不断更新中,运用科学方法进行再学习,继续获得新知识,甚至进行发现、发明和创新;特别是科学方法还是将化学知识转化为能力的有效桥梁和纽带,即化学知识的教育价值通常要借助于科学方法才能得以实践。因此从一定意义上讲科学方法的教育价值是理科（化学）学科特有教育价值的集中体现,落实科学方法教育理应成为化学教育的一项重要任务。
化学教学中的科学方法教育主要有:观察方法（包括测量和记录）、实验方法（包括测定、实验条件的控制和记录）、资料和事实的处理方法（包括表格化、方程式化和线图化等）、科学抽象方法（包括表征性抽象和原理性抽象）、模型方法和假设方法。
2、化学教学中科学方法训练的策略
2.1一个理论依据
中共中央、国务院《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中精辟地指出:“要让学生感受、理解知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维的习惯”。这为各科课堂教学指明了改革方向,因此按照各学科本质及其科学研究方法进行各学科教育已成为学科教学论发展的趋势。而把教学活动置于科学理论的指导下,根据自然科学方法论有目的、有步骤地对学生进行科学方法训练、培养学生能力是化学教育现代化的重要标志。
自然科学方法论是关于自然科学研究方法的规律性理论,其基本过程一般为:发现和明确要解决的问题→收集有关的资料和数据→分析、研究、处理资料和数据→发现规律性形成结论（Ⅰ）或发现和明确要解决的问题→收集有关的资料和数据→提出假说（几种可能性）→验证假说（得出肯定或否定的结果）→发现规律性形成结论（Ⅱ）。这个基本过程也就是科学方法训练的基本步骤。科学方法训练的步骤和过程与认识论相一致,既包括感性认识阶段,又包括理性认识阶段。其中,收集有关资料和数据是感性认识阶段;而分析、研究、处理资料及数据是抽象、概括、推理、判断的过程,是认识上的第—个飞跃;发现规律性,得出结论是理性认识阶段。上述基本步骤又可具体化为12项具体方法:⑴收集有关资料、数据过程:①观察,②实验,③实验条件控制,④测定,⑤记录;⑵分析处理资料、数据过程:⑥资料和数据处理,⑦分类,⑧科学抽象;⑶发现规律性、得出结论的过程:⑨发现规律性,⑩模型化,⑾提出假说,⑿检验假设。当然,学生在解决化学问题时,不可能事事都遵循上述12项具体方法和步骤去执行,不仅有时数量上有增减,而且顺序和步骤也常有变化,但是这并不妨碍我们对学生进行自然科学方法论的教育和训练。在具体教学中,要根据具体内容进行选择。
在化学教学中,以自然科学方法论为依据组织教学,就是让学生按照化学家认识世界的方法从事学习,学会独立地提出问题、独立地判断问题、独立地思考问题、独立地分析和解决问题。指导学生坚持用这种方法和规律去研究化学问题,能使学生受到科学方法的系统训练,使他们学会研究与探索的方法,逐步提高解决化学问题的能力,从而提高学生的科学素质。
2.2两种基本方式
一般地说,科学方法教育有“隐性”和“显性”两种方式。隐性方式是“用反映科学认识基本过程的科学方法的一般程式去组织对科学知识的概念、规律、原理的教学过程,使学生的认识过程模拟科学研究过程。但教学过程中并不明确地去揭示所采用的科学方法一般程式的原理、各阶段具体方法的名称和有关知识”。显性方式是在“进行科学方法教育时,明确指出这种科学方法的名称,传授有关该方法的知识,揭示方法的形成,操作过程,说明原理。教师公开宣称进行科学方法的教育,学生处于有意识地接受科学方法知识的状态”。隐性方式重在使学生感受科学方法,受到科学方法的启蒙和熏陶,初步体会到科学研究的方法和策略。这种方式适合学生对这种方法的感性认识不足时,或者这种方法对所研究的问题并不占主要地位时使用。显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略。这种方式适合于在学生对这种科学方法的感性认识较丰富的前提下,有目的有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用。
化学科学方法教育作为一门隐性课程,隐性教育是非常重要的。尤其在初中阶段,科学方法教育通常不作显性处理。但到高中阶段,显性教育就显得比较重要,因为高中化学教育的主要目的之一是培养学生能力。“对能力弱者提供一个策略比他们自生一个策略好”,“学科内容只有在经过系统学习,使学生掌握经过整理的系统知识时,才能培养起进行思维活动的能力”,所以教师在教学过程中,必须对典型的化学科学方法在恰当时机加以显化,才能更好地达到教育之目的。所以化学科学方法教育需要隐性教育与显性教育相结合,在不同阶段对不同内容各有侧重。
显性教育与隐性教育常常是相互交叉的,不能因为在这里采取隐性方式就一点显性内容都不敢提,隐性起步、及时显化是科学方法教育的特点。当某一方法在某一知识教学法中达到“呼之欲出”的程度时,就应及时进行显性教育。也不能因为要采取显性方式就系统地讲述科学方法知识,显性方式的精髓在于点到为止,适可而止。科学方法的学习,在强调师生教学自觉性的同时,就像著名科学家杨振宁所说:“学习有两种方法,一个办法是按部就班的;一个办法是渗透性的” 。“很多东西是在不知不觉中,经过一个长时间的接触,就自己也不知道什么时候已经懂了” 。隐性教育是显性教育的基础,显性教育是隐性教育的飞跃,在化学科学方法教育中,二者的紧密结合是科学方法教育的基本模式。
3、以隐性规律为素材训练学生科学方法的教学程序示例
以隐性规律为素材,依据自然科学研究基本过程常用的两种型式,科学方法训练的教学程序对应也有两种,一种是以事实的收集及其归纳为主要内容的程序Ⅰ,另一种是以假说及其验证为主要内容的程序Ⅱ。现分别示例如下:
3.1程序Ⅰ示例
3.1.1 隐性规律及其内容
元素周期表中相邻元素原子序数差值的规律:⑴同周期左右相邻元素原子序数的差值恒为1;⑵同族上下相邻元素原子序数的差值等于相邻周期中上一周期里容纳的元素数目（ⅠA、ⅡA）或下一周期里容纳的元素数目（除ⅠA、ⅡA外其余各族）。
3.1.2隐性规律教学的基本程序
⑴提出问题:同周期左右相邻元素原子序数的差值为定值,恒为1,那么同族上下相邻元素原子序数差值是多少,是否也恒定？
⑵明确问题:①出示启发性习题:A、B两种元素,A的原子序数是a,A、B所在周期的元素种类分别是m和n。⑴若A、B同在ⅠA族且B在A的上一周期时,B的原子序数为＿;当B在A的下一周期时,B的原子序数为＿。⑵略[类似⑴,不同的是ⅠA族换成ⅦA族]。 ②问题具体化:同族相邻元素原子序数的差值与对应相邻的两个周期中哪一个周期里容纳的元素数目有关,内在联系怎样？
⑶收集与处理有关的数据:选取具有代表性的主族及两组相邻周期作为研究对象。
⑷分析、归纳数据,发现规律性并得出结论:同一主族相邻周期元素原子序数的差值等于上一周期容纳的元素数目（ⅠA、ⅡA）或下一周期容纳的元素数目（ⅢA→ⅦA）。
⑸应用:①研究方法的运用与差值规律的完善（科学方法显化）选择研究对象时,在相邻周期中,为什么说第3、4周期与第5、6周期这两组具有代表性？如果用同样的研究方法探究副族、第Ⅷ族和0族中相邻元素原子序数的差值规律,你认为具有代表性的相邻周期是哪几组？结论又如何？如果把先后得出的两个结论合并,形成完整的周期表中同族上下相邻元素原子序数的差值规律,这个规律又该如何表述？②差值规律的运用:适用题型为不同元素间原子序数的互求（对应试题略）。
3.2 程序Ⅱ示例
3.2.1 隐性规律及其内容
有机同系列含碳质量分数极限的规律:有机同系列含碳质量分数的极限等于其系差的含碳质量分数。
3.2.2 隐性规律教学的基本程序
⑴发现问题:①计算烷烃、炔烃、苯及其同系物含碳质量分数的极限;②经比较结果发现问题:烷烃、炔烃、苯及其同系物这三类不同的烃含碳质量分数的极限为什么彼此相同呢？
⑵收集资料:所有烯烃、乙炔与苯、乙酸与甲醛这三组分别具有相同的含碳质量分数。其内在原因相同,均是由于它们分别具有相同的最简式,并且每组含碳质量分数等于各自最简式的含碳质量分数。
⑶提出假设:由类比可联想到,这三类烃通式取极限时应具有相同的最简式,并且含碳质量分数的极限等于取极限时所得最简式的含碳质量分数。
⑷验证假设:①逐一推导出当n→+∞时这三类烃的最简式,发现都一样;②比较三类烃含碳质量分数的极限与最简式中含碳质量分数,发现两者相同。从而证明假设成立。
⑸得出结论:烷烃、炔烃、苯及其同系物含碳质量分数的极限均等于通式取极限所得最简式（CH2）的含碳质量分数。
⑹提出新假设:三类烃通式取极限所得最简式是CH2,而它们各自的系差也是CH2,这个相同是偶然的巧合,还是具有必然的规律性呢？如果存在规律性,那么是否所有有机同系列含碳质量分数的极限都等于其系差的含碳质量分数呢？
⑺验证新假设:①用一般求极限的方法逐一计算教材中系差为CH2 的所有其它各类有机物如二烯烃、饱和一元醇等含碳质量分数的极限,发现均与系差CH2含碳质量分数相同;②用一般先求通式再取极限的方法计算同步练习中二例系差不同且不是CH2的有机同系列含碳质量分数的极限,并与对应系差的含碳质量分数作比较,发现对应相等（对应试题略）。从而证明新假设成立。
⑻得出规律:规律内容见前述
⑼应用:开始时,要求学生采用常规方法与直接运用所得规律两种方法,求解同一道有机同系列含碳质量分数极限的计算题,以使学生深切地感受发现规律的作用。
最后小结时应挑明,在学习过程中由“同”生疑,据“同”联想即敏锐地发现问题并提出问题在发现该规律过程中具有的重要作用（科学方法显化）。
4、几点体会
⑴隐性规律由于教材中没有现成的表述,未知性强,因而较之显性规律更具有探索性,更能逼真地模拟科学研究。
⑵为确保科学方法训练能有效的开展,其中一个重要的基本条件就是事前必须让学生在知识、方法等基础性方面准备充分,否则就能因准备性知识存在缺陷导致个别环节出现障碍,影响到对整个问题的分析综合、研究总结,从而妨碍发现规律性。
⑶一般说规律性知识本身的特点决定了获取规律的方法即不同性质内容的隐性规律发现的方法可能不尽相同,因此利用隐性规律训练学生科学方法时,要依据其原有的发现方法选择适宜的教学程序,须指明的是并非所有隐性规律都适宜用文中介绍的两种程序,如用数学推导法发现的隐性规律,其教学程序就不能硬性地按科学研究的基本过程来设计,而应该按照其固有的发现方法进行。在确定科学方法训练内容时,还应该确定重点,不必追求系统和完整。
⑷学生的探究活动,虽然按照科学研究的一般过程,运用科学方法进行,但与科学研究活动是有区别的,在探究的内容、方式方法和探究的程度等方面,都要受到学生的知识基础、能力发展水平和身心发展规律的制约。学生主体的这种不成熟性,决定了他们还不能成为完全独立的探究主体,探究活动还需在教学的情境下,在教师的组织引导下,有目的有计划地进行。教师的作用是“引导”,是帮助学生顺利进行探究活动,使之逐步成为真正独立的探究活动的主体。
当前的课程教材改革标志着我国中学的科学方法教育进入了一个新的时期。在化学教学中,我们要积极探索实施科学方法教育的途径和方法,有意识地经常对学生进行科学方法的教育,培养学生的科学态度和科学方法,全面提高学生的科学素养。同时促进自身化学教育观念的变革,使科学方法教育逐步提高到新的水平。
参考文献:
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