演绎法在高中化学教学中的应用
——以汉弗莱·戴维的研究发现为例

(哈尔滨师范大学，哈尔滨 150025)

演绎法是从理论知识过渡到实践操作的过程，学生在对所学化学知识进行深入研究分析后，在化学实践活动中对其进行实验论证，这样的教学方法能够强化学生的记忆并在实验过程中获取更多的新知识，不断丰富自己的知识层面[1]。同时也符合奥苏贝尔接受学习理论中提到的有意义学习。有意义学习发生的心理机制是意义的同化，即新知识代表的观念与原有的认知结构中的适当观念相互联系、相互作用，以理解新知识的意义。已有的知识则起到了一种固定的作用[2]。因此，教师在教授演绎法时必须考虑学生的认知水平和已有的知识水平，才能达到预期目标。

一、运用戴维演绎法的史实进行化学探究的步骤

化学史是记录化学研究发展的历史。在素质教育的背景下，将化学史适当引入化学教学中，能够激发学生学习化学的兴趣，进而深刻理解和掌握化学知识。

本论文通过分析戴维关于发现“接触理论”不足的研究，总结出演绎法在化学史中的作用，进而应用于化学教学中。

以汉弗莱·戴维运用演绎法取得成就为例，分析演绎法对化学发展的影响及化学探究的过程。演绎法在化学教学中分为六个步骤：第一步，创设情境；第二步，划分小组；第三步，教师提出问题；第四步，小组讨论；第五步，学生运用演绎法进行学习；第六步，反馈。

二、化学教学中运用戴维演绎法的案例分析

第一步,创设情境。教师整理戴维的主要成就，以历史资料的形式呈现给学生，让学生先阅读学习戴维发现一氧化二氮可以用于麻醉和戴维发现锌银叠层产生电流的真正原因的资料，并详细讲述发现的过程。此过程运用了演绎法。

第二步，划分小组。每个小组研究一个成就，并查找相关资料。可以一个小组研究戴维发现一氧化二氮可以用于麻醉，另一个小组研究戴维发现锌银原电池产生电流的真正原因。

第三步，教师提出问题。学生根据教师给出的资料和自己查阅的资料总结出演绎法的应用。

第四步，小组讨论。总结出运用演绎法的一般模式。教师引导分析戴维是怎样运用演绎法的，即戴维在一定的理论基础上进行研究，了解演绎法最新论点，然后内化，并在实践中总结不同的观点得出新的结论。

第五步，学生运用演绎法进行学习。教师在学生自主学习的基础上讲解具体内容。

第六步，反馈。学生通过回答预先设计的问题，反馈所学内容。

本文选用人教版高中化学必修一第四章第四节中的最后一个课时“硝酸的氧化性”进行案例分析，让学生运用演绎法自主探究。在教学中直接呈现硝酸与铜的反应方程式。由于这两个反应类型属于氧化还原反应，学生可以运用氧化还原的规律，推出硝酸的氧化性。这类学习属于下位的学习，又译成类属的学习，即新习得的知识归于学生认知结构部分已有的较广的概念。根据奥苏伯尔在探究过程中“逐渐分化原则”，下位的学习比上位的学习更简单些。

在探究过程中可以直接根据实验得出两个方程式：铜和浓硝酸反应生成硝酸铜和二氧化氮和水；铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮。根据氧化还原反应规律，进一步分析化学方程式，由于元素的化合价发生升降变化，能够推断出这两个反应是氧化还原反应。进一步得出规律：升失氧，元素的化合价升高失去电子，发生氧化反应；降得还，化合价降低获得电子，发生还原反应。

分析铜与浓硝酸的变化：铜由零价变成正二价，化合价升高，失去电子，是氧化反应，因此铜是还原剂。浓硝酸盐中氮元素由正五价变成正四价，化合价降低，得到电子，因此浓硝酸是氧化剂，从而得出浓硝酸具有氧化性。

此过程运用了演绎法，从氧化还原的角度分析推出硝酸的氧化性，同时也深化了对氧化还原的理解。学生通过学习戴维怎样运用演绎法得出结论，学习演绎法有利于提高学生学习化学的能力，为学习戴维发现产生电流的真正原因和探究铜锌原电池的实质打下基础。首先，在中学化学选修四，学习原电池时，重点就是让学生知道原电池的基本原理，学生头脑中已有了金属知识的基础，再学习电化学，能够为原电池的进一步学习和以后电解原理的学习打下坚实的理论基础。其次，原电池理论是电化学的基础，但是，学生理解时仍存在一定的困难，无法理解为什么会产生电流，在学习这段时我们可以引入化学史，戴维发现锌银叠层产生电流的真正原因，可以有效地帮助学生理解原电池产生电流的真正原因，而且在中学课堂讲解原电池时采用的最为基础的例子就是铜锌原电池，引入戴维的发现会使学生更加感兴趣，激发学生继续研究的热情，此部分也就不会那么枯燥无味，边看化学史故事边理解理论形成的过程，使学生在脑海中慢慢建立理论——锌铜产生电流的主要原因是锌和铜的氧化还原作用。以这样的史实引入使学生很容易接受，而不是排斥，而且能够加深记忆，便于后续学习。

在引入戴维研究发现的过程时，教师可以通过故事层层递进。首先，要讲述戴维在其他科学家得出接触理论结论的基础上，不断进取、专研，反复运用这个理论进行实验。经过大量实验发现接触理论的不足，他提出接触不只是电流产生的原因，电流产生的主要原因是电堆中发生化学反应，运用演绎法得出此结论。然后，讲述在发现这个理论的基础上演绎出新的接触理论。运用这个理论，继续研究锌和铜两个金属片之间产生电流的真正原因，探究实验过程中两个金属片之间不存在氧气，也就是不是氧气的原因。反复探究后得出结论，锌和铜产生电流的主要原因是锌和铜的氧化还原作用。原电池是电化学的基础，以戴维的史实引入教学中，让历史故事吸引学生，使他们学习戴维运用的研究方法，运用演绎法推出结论。

整个故事以自主探究资料的形式提供给学生，教师适当提出问题引导学生学习演绎法，并运用于化学探究中。这个方法对已经学习完必修知识的学生很重要。因为很多基础理论已经掌握了，例如氧化还原理论，这个理论贯穿于高中化学学习的全过程，需要学生熟练运用于化学知识的理解中，通过演绎法使知识完整地内化。再如，明白了原电池的原理后，学生可以演绎出日常生活中的电池及金属腐蚀的原因。同时，还能够为以后的电解知识、电镀知识的学习奠定一定的理论基础。

三、总结

本文通过分析戴维一生中重要的研究结果，及运用演绎法进行科学研究的整个过程，即从发展了拉瓦锡的燃烧理论，到发现“接触理论”不足，再到电解过程中物质的传输作用。戴维具有积极进取的精神，不断学习前人经验，并且勇于在实践中探究其真理，在实验中敢于尝试，无所畏惧，勇于为实验献身。戴维在实验的过程中运用了演绎法，从氧化还原的理论推出硝酸的氧化性，同时也深化了对氧化还原的理解。演绎法的引入体现了引课的最大价值。原电池是电化学的基础，在教学中引入戴维的研究史实，不仅能够引发学生的学习兴趣，同时可以使学生掌握戴维的研究方法，运用演绎法自主推出结论。从戴维演绎法的研究过程可以看出，其研究是在前人的理论基础上进行的，但又不拘泥于现成的结论，这一点十分宝贵，这也启示着我们在学习化学的过程中要在已有理论基础上不断创新，不断探索化学领域的未解之谜。由于运用演绎法是一个隐性的过程，在实际探究的过程中有时很难表达与运用，这就需要我们有正确的态度，积极主动地对演绎法进行探究。

在新一轮课程改革的背景下，要加强对学生核心素养的培养，而在日常教学中不断渗透化学史实介绍化学家勇于探索的精神，可以陶冶学生的情操，使他们自觉地学习戴维追求真理、积极进取的精神，并且不断学习前人的经验，在学习中勇于实践，敢于尝试，逐渐形成科学探究的核心素养。

本文研究的是将演绎法运用于教学中的尝试，通过史实资料有意设计学习背景，引发学生的学习兴趣。然后设计问题，指导学生合作探究戴维运用演绎法的过程，进而使学生发现问题，教师再作分析指导。演绎法本身就是一种数学推理论证方法，在学生脑海中是有一定建构的，只是没有规范化地运用到化学教学中。所以，这是本文的创新之处。将演绎法初步以化学研究的角度介绍给学生，可以开拓学生的思维，有利于培养学生的关键能力——推理论证能力，进而培养学生的核心素养。