以“钠”为例谈科学探究中观察能力的提升
让思维在观察中升华——以“钠”为例谈科学探究中观察能力的提升
文/陈亨淦
摘 要：科学探究是新课程背景下每个教师尤其是理科教师熟悉的名词，是新化学课程标准提倡的重要理念之一。探究式学习是科学探究一种重要的学习方式，观察是思维的起点，是思维能力的基础，是解题的关键点。针对苏教版化学教材中“观察与思考”“活动与探究”等栏目的实施体会，从观察情境的创设、思考方向的引导、观察情境的延伸、化学思维的升华等角度谈谈高中化学观察能力的提升。
关键词：探究式学习；观察能力；思维能力
一、提升观察能力的教育心理学依据和政策要求
《现代汉语词典》（第五版）对“观察”的解释为“仔细察看（事物或现象），如观察地形、观察动静、观察问题”。所谓观察能力，是指人认识客观事物的某些属性和特征的能力。
观察是有目的的知觉，是一种高级心理机能，是积极适应和改造环境的心理形式。维果茨基提出的“最近发展区”认为个体心理发展有两种水平：在现实独立活动中所达到的解决问题的水平和在有指导的情况下凭借成人的帮助所达到的解决问题的水平。这两种水平之间的差距就是个体的最近发展区。根据布鲁纳的认知心理学，观察中存在一个认知过程，观察是通过认知、获得意义和意向形成认知的过程，观察是认知结构的组织和重新组织。所以，它强调学生的发现。原苏联著名教育家苏霍姆林斯基曾这样评价：“如果说复习是学习之母，那么观察就是思考和认识知识之母”。教学经验表明：观察能力强的学生，通常对事物的感知迅速、准确、完整，善于抓住客观事物最主要、最基本的特征，且在单位时间内观察到的事物多在学习上表现出积累的知识丰富。而观察能力弱的学生，往往对事物感知的速度缓慢，甚至视而不见，听而不闻，表现在学习上大多是成绩较差。
《普通高中化学课程标准》和《考试说明》要求学生接受、吸收、整合化学信息，融会贯通图形、图表、实验现象、实物、模型等观察能力；对自然界和社会生活中化学详细分析、获取信息、加工等能力；从试题新信息中提取实质内容、重组为新知识的能力；分析和解答能力、实验与探究能力。从学生、教师和科学家的各个方面来看，科学探究是一种多方面的活动。这种活动包括观察、提出问题、从书籍和其他各种信息来源中查找自己已经知道的知识、设置研究计划、通过实验证据复习已学知识、对问题进行回答和说明并与别人交流结果。显然。观察是基础，没有认真细致的观察，科学探究将失去生命。
高品质的观察是一种从多角度认识事物的习惯。高品质的观察能全面地认识事物的内部与外部之间、某事物同他事物之间多种多样的联系，对逻辑思维能力的提高有着十分重要的意义。“同中求异”和“异中求同”的思考习惯是高品质观察的常见体现形式，是将相同事物进行比较，找出其中在某个方面的不同之处，将相同的事物区别开来，对不同的事物进行比较，找出其中在某个方面的相同之处，将不同的事物归纳起来。
二、高品质观察能力的培养策略
经过义务教育九年级化学的学习，绝大多数学生已经有了一定的观察能力。提升高中生的观察能力，是化学教学中必须完成的重要任务之一。观察是思维的起点，是思维能力的基础，是解题的关键点。高中化学十分重视运用化学实验手段理解和接受有关知识和概念，揭示化学反应规律、探究物质的性质与变化，对观察能力提出了更高的要求。有了更高品质的观察能力，化学实验中的分析、推理、演绎和评价等才能得以实施，解题训练时也将更加严谨、完美。
以苏教版高中化学必修《化学1》专题二《从海水中获得的化学物质》第二单元《钠、镁及其化合物》的第一节《金属钠的性质与应用》之“观察与思考”栏目内容为例，谈谈科学探究过程中观察能力的提升。
1.充分利用好“观察与思考”“活动与探究”等栏目
高中化学教材中“观察与思考”栏目的功能是通过展示的实验、模型、图表中蕴涵的深刻化学道理，帮助学生开启化学思维，核心是要求学生动眼、动口、动脑，推理得出有关结论。教师可以演示实验，通过观察、思考现象产生的原因，不断提高学生观察、分析、概括等思维能力。“观察与思考”要求教师认真准确地完成演示实验并确保实验的成功，同时引导学生认真观察并同步记录实验现象，然后让学生独立思考或交流讨论，找出现象产生的原因或推出相关结论，师生通过“对话”补充完善，从而明确其中的化学道理。
“活动与探究”栏目的功能是引领学生积极投身实践活动，在“做中学”的自主探究中享受发现的快乐，核心是倡导“自主探究学习”，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，是落实新课程三维目标体系中“过程与方法目标”的最佳学习方式。“活动与探究”要求教师在实施课堂教学之前进行充分的准备，尽可能多地想到各种可能出现的情况（如，是否有人把金属钠投入盐酸中，钠投入氯化铁有什么现象？），要全面研究活动内容和学生的实际水平，从而确定活动探究的开放程度，还要特别注意在过程中的角色地位是“主导”，切记把更多的时间留给学生。
2.创设更人性化的观察情境
演示实验重要的作用是引导学生有目的地观察，把握观察对象的主要特征，明确发生变化的过程，比较发生变化的条件，从中找出产生结果的原因与变化条件的关系，悟出科学道理。可以将教材栏目的内容做成观察计划（如下表），并将教材处理成边讲边实验，让学生进行有效分工，保证人人参与课堂、主动探究、合作完成并主动获得知识。进行观察时，要明确观察目的、任务，提出具体的观察要求，指导观察的顺序和观察的内容。同时，把要思考的问题附上，使学生在观察中思考，在思考中观察，并及时做详细的观察记录。
3.引入实验习题使观察成为思维的桥梁
观察经常表现为“求同找异法”（同中求异或异中求同），通过找出其同类事物之间的异同，并分析其间的关系，其意义在于提高观察者的观察分析、思考、概括、归纳能力。
例：某同学设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法，使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、安全、现象明显、有趣味性，实验装置如右图所示。
实验时，往100 mL的大试管中先加入40 mL煤油，取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞（这时胶管夹处于关闭状态），通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。
（1）实验前怎样检验该装置的气密性__________________。
（2）金属钠投入煤油后的现象是_____________________。
（3）加入水后金属钠的现象是_______，原因是_________。
（4）大试管中溶液颜色的变化是________________。
（5）装置中液面的变化分别是：大试管中_________；长颈漏斗中_______。
（6）简述检验产生气体是否是氢气的方法。
4.延伸探究，使思维在观察中升华
观察的过程是“积极的情感体验”，课外的科学探究容易使学生在探究过程中获得积极的情感体验，拉近学生与化学的距离，注重培养学生解决实际问题的能力。
例：探究金属钠与硫酸铜溶液的反应。
情境创设：根据金属活动性顺序表，在氢以前的金属能将排在氢以后的金属从盐溶液中置换出来。那么钠与盐溶液能否发生反应呢？
活动与探究：设计实验研究钠与硫酸铜溶液反应的过程，写出反应的化学方程式或离子方程式，描述反应现象。总结金属钠与酸溶液、某些盐溶液反应的规律。再思考（同中求异）：你的结论与其他人的不一样吗？为什么？
有人说“让观察与思考成为习惯，创新便成为自然。”这句话中抓住了创新思维的两个关键因素——观察与思考。思考应以观察为基础，观察又必须是带着思考的观察，两者是和谐统一的，尤其要使其成为习惯。新课程下的高中化学教学，应该指导学生高品质地观察，给学生提供更多思考的机会和条件，引导他们真正进入思考，让他们的思维在观察中升华。
（作者单位 福建省福州市第三中学） 《以“钠”为例谈科学探究中观察能力的提升》
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文/陈亨淦
摘 要：科学探究是新课程背景下每个教师尤其是理科教师熟悉的名词，是新化学课程标准提倡的重要理念之一。探究式学习是科学探究一种重要的学习方式，观察是思维的起点，是思维能力的基础，是解题的关键点。针对苏教版化学教材中“观察与思考”“活动与探究”等栏目的实施体会，从观察情境的创设、思考方向的引导、观察情境的延伸、化学思维的升华等角度谈谈高中化学观察能力的提升。
关键词：探究式学习；观察能力；思维能力
一、提升观察能力的教育心理学依据和政策要求
《现代汉语词典》（第五版）对“观察”的解释为“仔细察看（事物或现象），如观察地形、观察动静、观察问题”。所谓观察能力，是指人认识客观事物的某些属性和特征的能力。
观察是有目的的知觉，是一种高级心理机能，是积极适应和改造环境的心理形式。维果茨基提出的“最近发展区”认为个体心理发展有两种水平：在现实独立活动中所达到的解决问题的水平和在有指导的情况下凭借成人的帮助所达到的解决问题的水平。这两种水平之间的差距就是个体的最近发展区。根据布鲁纳的认知心理学，观察中存在一个认知过程，观察是通过认知、获得意义和意向形成认知的过程，观察是认知结构的组织和重新组织。所以，它强调学生的发现。原苏联著名教育家苏霍姆林斯基曾这样评价：“如果说复习是学习之母，那么观察就是思考和认识知识之母”。教学经验表明：观察能力强的学生，通常对事物的感知迅速、准确、完整，善于抓住客观事物最主要、最基本的特征，且在单位时间内观察到的事物多在学习上表现出积累的知识丰富。而观察能力弱的学生，往往对事物感知的速度缓慢，甚至视而不见，听而不闻，表现在学习上大多是成绩较差。
《普通高中化学课程标准》和《考试说明》要求学生接受、吸收、整合化学信息，融会贯通图形、图表、实验现象、实物、模型等观察能力；对自然界和社会生活中化学详细分析、获取信息、加工等能力；从试题新信息中提取实质内容、重组为新知识的能力；分析和解答能力、实验与探究能力。从学生、教师和科学家的各个方面来看，科学探究是一种多方面的活动。这种活动包括观察、提出问题、从书籍和其他各种信息来源中查找自己已经知道的知识、设置研究计划、通过实验证据复习已学知识、对问题进行回答和说明并与别人交流结果。显然。观察是基础，没有认真细致的观察，科学探究将失去生命。
高品质的观察是一种从多角度认识事物的习惯。高品质的观察能全面地认识事物的内部与外部之间、某事物同他事物之间多种多样的联系，对逻辑思维能力的提高有着十分重要的意义。“同中求异”和“异中求同”的思考习惯是高品质观察的常见体现形式，是将相同事物进行比较，找出其中在某个方面的不同之处，将相同的事物区别开来，对不同的事物进行比较，找出其中在某个方面的相同之处，将不同的事物归纳起来。
二、高品质观察能力的培养策略
经过义务教育九年级化学的学习，绝大多数学生已经有了一定的观察能力。提升高中生的观察能力，是化学教学中必须完成的重要任务之一。观察是思维的起点，是思维能力的基础，是解题的关键点。高中化学十分重视运用化学实验手段理解和接受有关知识和概念，揭示化学反应规律、探究物质的性质与变化，对观察能力提出了更高的要求。有了更高品质的观察能力，化学实验中的分析、推理、演绎和评价等才能得以实施，解题训练时也将更加严谨、完美。
以苏教版高中化学必修《化学1》专题二《从海水中获得的化学物质》第二单元《钠、镁及其化合物》的第一节《金属钠的性质与应用》之“观察与思考”栏目内容为例，谈谈科学探究过程中观察能力的提升。
1.充分利用好“观察与思考”“活动与探究”等栏目
高中化学教材中“观察与思考”栏目的功能是通过展示的实验、模型、图表中蕴涵的深刻化学道理，帮助学生开启化学思维，核心是要求学生动眼、动口、动脑，推理得出有关结论。教师可以演示实验，通过观察、思考现象产生的原因，不断提高学生观察、分析、概括等思维能力。“观察与思考”要求教师认真准确地完成演示实验并确保实验的成功，同时引导学生认真观察并同步记录实验现象，然后让学生独立思考或交流讨论，找出现象产生的原因或推出相关结论，师生通过“对话”补充完善，从而明确其中的化学道理。
“活动与探究”栏目的功能是引领学生积极投身实践活动，在“做中学”的自主探究中享受发现的快乐，核心是倡导“自主探究学习”，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，是落实新课程三维目标体系中“过程与方法目标”的最佳学习方式。“活动与探究”要求教师在实施课堂教学之前进行充分的准备，尽可能多地想到各种可能出现的情况（如，是否有人把金属钠投入盐酸中，钠投入氯化铁有什么现象？），要全面研究活动内容和学生的实际水平，从而确定活动探究的开放程度，还要特别注意在过程中的角色地位是“主导”，切记把更多的时间留给学生。
2.创设更人性化的观察情境
演示实验重要的作用是引导学生有目的地观察，把握观察对象的主要特征，明确发生变化的过程，比较发生变化的条件，从中找出产生结果的原因与变化条件的关系，悟出科学道理。可以将教材栏目的内容做成观察计划（如下表），并将教材处理成边讲边实验，让学生进行有效分工，保证人人参与课堂、主动探究、合作完成并主动获得知识。进行观察时，要明确观察目的、任务，提出具体的观察要求，指导观察的顺序和观察的内容。同时，把要思考的问题附上，使学生在观察中思考，在思考中观察，并及时做详细的观察记录。
3.引入实验习题使观察成为思维的桥梁
观察经常表现为“求同找异法”（同中求异或异中求同），通过找出其同类事物之间的异同，并分析其间的关系，其意义在于提高观察者的观察分析、思考、概括、归纳能力。
例：某同学设计出一种在隔绝空气下让钠与水反应的方法，使学生能仔细观察到各种实验现象。该方法简便、安全、现象明显、有趣味性，实验装置如右图所示。
实验时，往100 mL的大试管中先加入40 mL煤油，取绿豆粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞（这时胶管夹处于关闭状态），通过漏斗加满滴有酚酞的水。根据反应中观察到的现象，回答下列问题。
（1）实验前怎样检验该装置的气密性__________________。
（2）金属钠投入煤油后的现象是_____________________。
（3）加入水后金属钠的现象是_______，原因是_________。
（4）大试管中溶液颜色的变化是________________。
（5）装置中液面的变化分别是：大试管中_________；长颈漏斗中_______。
（6）简述检验产生气体是否是氢气的方法。
4.延伸探究，使思维在观察中升华
观察的过程是“积极的情感体验”，课外的科学探究容易使学生在探究过程中获得积极的情感体验，拉近学生与化学的距离，注重培养学生解决实际问题的能力。
例：探究金属钠与硫酸铜溶液的反应。
情境创设：根据金属活动性顺序表，在氢以前的金属能将排在氢以后的金属从盐溶液中置换出来。那么钠与盐溶液能否发生反应呢？
活动与探究：设计实验研究钠与硫酸铜溶液反应的过程，写出反应的化学方程式或离子方程式，描述反应现象。总结金属钠与酸溶液、某些盐溶液反应的规律。再思考（同中求异）：你的结论与其他人的不一样吗？为什么？
有人说“让观察与思考成为习惯，创新便成为自然。”这句话中抓住了创新思维的两个关键因素——观察与思考。思考应以观察为基础，观察又必须是带着思考的观察，两者是和谐统一的，尤其要使其成为习惯。新课程下的高中化学教学，应该指导学生高品质地观察，给学生提供更多思考的机会和条件，引导他们真正进入思考，让他们的思维在观察中升华。
（作者单位 福建省福州市第三中学） 《以“钠”为例谈科学探究中观察能力的提升》
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