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關(guān)于中學(xué)化學(xué)基本概念與基礎(chǔ)理論的教學(xué)策略研究
摘要:提出要重視中學(xué)化學(xué)基本概念與基礎(chǔ)理論的教學(xué)策略,探索、實踐并總結(jié)了基本概念和基礎(chǔ)理論教學(xué)的不同策略和多種方式。
在初中化學(xué)新課程實施及上一輪高中化學(xué)新教材實施過程中,化學(xué)教育界積累了一定的研究落實新課程、推進(jìn)新課程的經(jīng)驗,但也發(fā)現(xiàn)了一些問題。其中,對化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論的教學(xué)存在著以下問題:部分教師不注重聯(lián)系實際創(chuàng)設(shè)情境,教學(xué)內(nèi)容缺少時代性、人文性和教育性,教學(xué)模式僵化、方法單調(diào),學(xué)生學(xué)習(xí)比較被動,缺少自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)過程,思維層次低,學(xué)生覺得化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論枯燥無味,缺乏興趣,難以生動、活潑、主動地學(xué)習(xí)和發(fā)展。
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》認(rèn)為:教師不再是代表權(quán)威的指導(dǎo)者,而是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的咨詢者、引導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí),幫助學(xué)生形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力;引導(dǎo)學(xué)生像科學(xué)家那樣去探究化學(xué)科學(xué)的真諦,像科學(xué)家那樣去學(xué)習(xí)化學(xué)科學(xué)知識;培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)方法和創(chuàng)新意識;讓課堂成為一個師生、生生互動交流、積極探討、共同發(fā)展的場所,學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的場所,構(gòu)建“知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”的場所。因此,我們在化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論教學(xué)設(shè)計時,要以學(xué)生為中心,盡可能地挖掘教材,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)概念之美,感受理論之實,增加學(xué)生的認(rèn)知體驗,把學(xué)生能力的培養(yǎng)落到實處。
為此,我們設(shè)計采用了“化學(xué)史引入”等教學(xué)策略和方式。實踐顯示,合理使用多種策略和方式,可以較好地幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)概念之美,感受理論之實,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論的興趣,提高化學(xué)課堂教學(xué)的效益。
1 化學(xué)史引入 :原來概念與理論是這樣產(chǎn)生的
知道化學(xué)概念和理論的歷史背景、來龍去脈,可以增進(jìn)對化學(xué)知識的理解;化學(xué)史既是化學(xué)發(fā)展演變的歷史,也是化學(xué)科學(xué)思想的演變和再現(xiàn),有助于培養(yǎng)學(xué)生思想品德;運用化學(xué)家的故事、生平、軼事等,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,創(chuàng)設(shè)新異的情境,提高教學(xué)效果;化學(xué)家們堅持實踐百折不撓的科學(xué)精神和勇于探索大膽創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度,還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。
如在介紹元素周期律的發(fā)現(xiàn)時,把老高中教材(人民教育出版社,下同)中關(guān)于從18世紀(jì)中葉到19世紀(jì)中葉的100年間,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的元素不斷地被發(fā)現(xiàn),有關(guān)元素分類的假設(shè)——三素組、八音律、門氏周期表的相關(guān)內(nèi)容(詳情略)打印在學(xué)案上供學(xué)生閱讀與體會。
20世紀(jì)以來,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對于原子的結(jié)構(gòu)有了更深刻的認(rèn)識。人們發(fā)現(xiàn),引起元素性質(zhì)周期性變化的本質(zhì)原因不是相對原子質(zhì)量的遞增,而是核電荷數(shù)(原子序數(shù))的遞增,也就是核外電子排布的周期性變化。這樣才把元素周期律修正為現(xiàn)在的形式,同時對于元素周期表也做了許多改進(jìn),如增加了0族。
學(xué)生通過以上閱讀,明白了科學(xué)家也走過彎路,進(jìn)而減輕了對概念和理論的陌生感和畏懼感。此時,再加上教師的講解與提示提問,學(xué)生不僅能夠了解到元素周期律的誕生發(fā)展的較完整的過程,更好地理解和把握元素周期律的實質(zhì),而且可以體會到前人在科學(xué)方法、創(chuàng)新意識方面的努力,進(jìn)而激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣與動力。
2 實驗“形象化”:原來概念與理論是形象實在的
在對元素周期律的“同周期元素的性質(zhì)遞變”進(jìn)行教學(xué)時,我們不僅安排學(xué)生分組做了Na、Mg、Al及其化合物的常規(guī)實驗,還設(shè)計了它們對應(yīng)的最高價氧化物的水化物的pH值的測定實驗。通過直觀的現(xiàn)象的鮮明對比,學(xué)生了解了Na、Mg、Al的化學(xué)活潑性的差異。而通過定量的pH值的測量,學(xué)生感言“仿佛看到了逐漸活潑的Al、Mg、Na在以不同的速率跳動!”
在對氧化還原反應(yīng)進(jìn)行教學(xué)時,如何讓學(xué)生真正理解其電子轉(zhuǎn)移的實質(zhì),一直困惑著我們。在深入研究新教材的基礎(chǔ)上,為了解決“通過實驗來證明電子轉(zhuǎn)移”的問題,我設(shè)計了Zn-Cu原電池的實驗,電流表指針的偏轉(zhuǎn)表明了電子轉(zhuǎn)移的結(jié)果——電流的產(chǎn)生。再配上精心選取的FLASH動畫演示。在此基礎(chǔ)上,還補(bǔ)充了老教材上的“氧化還原指示劑”實驗:“把4g葡萄糖和4g NaOH加入一個透明帶蓋的塑料瓶中,再加入大半瓶水和2~3滴亞甲基藍(lán)試液(一種氧化還原指示劑)。加蓋后振蕩,溶液呈藍(lán)色,靜置后溶液變?yōu)闊o色,再振蕩溶液又變?yōu)樗{(lán)色,靜置后又變?yōu)闊o色,這個顏色變化過程可以多次重復(fù)�！睂W(xué)生很快就能分析出氧氣是氧化劑,葡萄糖顯還原性。3 適時穿插練習(xí):原來概念與理論的應(yīng)用是有規(guī)律可循的
在講授“元素周期表和元素周期律的應(yīng)用”時,從教學(xué)目標(biāo)的確定開始就注意貼近學(xué)生實際,注重知識的應(yīng)用與做題的反思體會,使每一個教學(xué)目標(biāo)都有對應(yīng)的達(dá)成措施,把對學(xué)生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)落到實處。
為了講解“位—構(gòu)—性”的關(guān)系,我們設(shè)計了如下練習(xí):
[練習(xí)1]:2004年,某甲宣布發(fā)現(xiàn)了一種比F2氧化性更強(qiáng)的單質(zhì),某乙宣布制得了一種比HF更穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物。試判斷其可信度并分析應(yīng)用了什么知識?
[解答]:都不可信
[分析]:1. 第一周期元素中非金屬性最強(qiáng)的是F,鹵族元素中非金屬性最強(qiáng)的也是F,因此F是所有元素中非金屬性最強(qiáng)的。2. 元素的非金屬性強(qiáng)弱體現(xiàn)在物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)上:①單質(zhì)與氫氣反應(yīng)的難易;②氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性;③最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱。
[練習(xí)2]:下列敘述中正確的是
A. 原子半徑:O B. 金屬性:Na>Mg>Al
C. 穩(wěn)定性:H2O>H2S>H2Se
D. 酸性:H3PO4>H2SO4>HClO4
分析:應(yīng)用了什么知識?
[解答]:B、C
[分析]:A應(yīng)用同周期、同主族元素原子半徑的變化規(guī)律。B應(yīng)用同周期元素金屬性的變化規(guī)律。C、D應(yīng)用同主族元素非金屬性的變化規(guī)律。
[練習(xí)3]:填“ > ”、“=”、“<”
A.堿性:Mg(OH)2 __Ca(OH)2
B.酸性:H2CO3 __H3PO4
C.酸性:HF__HCl
D.溶解性:Ca(OH)2 __Ba(OH)2
體會:應(yīng)用了什么知識?
[解答]:A、<,B、 <,C、<,D、<
[分析]:A、應(yīng)用同主族元素金屬性的變化規(guī)律。B、應(yīng)用周期性知識無法解答,可從已知知識H2CO3是弱酸、H3PO4是中強(qiáng)酸解決。C、比較元素非金屬性強(qiáng)弱應(yīng)用最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱,而不是無氧酸的酸性強(qiáng)弱;HF與HCl的酸性強(qiáng)弱不知,但可從第六主族氧與硫的氫化物的酸性強(qiáng)弱推出規(guī)律。D、在水中的溶解性不是元素金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù),但也有一定的規(guī)律性;已知Ca(OH)2 微溶, Mg(OH)2難溶, 即使不太知道Ba(OH)2可溶,也可以得出規(guī)律進(jìn)而做出解答。
[點評]:通過新舊知識的整合來解決問題,這也是一種創(chuàng)新。
[練習(xí)4]:下列可以說明硫的非金屬性比氧弱的是
體會:應(yīng)用了什么知識?
[解答]:A、B、C、D
[分析]:判斷元素的性質(zhì)強(qiáng)弱,不僅可以應(yīng)用周期律知識,還可以應(yīng)用氧化還原知識。
[練習(xí)5]:按半徑從小到大排列下列微粒
A組:S、Cl、K、Ca
[解答]: Cl [分析]:影響元素原子半徑的因素
①電子層數(shù)。例:O < S
②核電荷數(shù)。例:S > Cl
應(yīng)用以上得出的規(guī)律解答B(yǎng)組:
S-2、Cl-、K+、Ca2+
[解答]:Ca2+ [分析]:先比較電子層數(shù),電子層數(shù)相同再比較核電荷數(shù)。
[補(bǔ)充]:③(同一元素不同離子)電荷高半徑小。例:Fe2+>Fe3+
通過對教師精選練習(xí)的解答與分析,再加上同伴和教師的補(bǔ)充,在不知不覺中,學(xué)生對相應(yīng)知識點的掌握達(dá)到了預(yù)期的程度。4聯(lián)系STSE:原來概念與理論是實用的
科學(xué)(Science)、 技術(shù)(Technology)與社會(Society) 教育, 即“STS教育”是當(dāng)代科學(xué)教育實踐的重要理念, 環(huán)境(Environment)教育則是公民科學(xué)素養(yǎng)教育的一個重要組成方面。由科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境構(gòu)成的STSE教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會、環(huán)境的相互關(guān)系,重視科學(xué)技術(shù)在社 [1] [2] 下一頁 會生產(chǎn)、生活環(huán)境和社會發(fā)展中的應(yīng)用,是指導(dǎo)和實施學(xué)科教育的新理念。STSE教育的顯著特征是把當(dāng)今與科技相關(guān)的重大社會問題及具有地方影響的問題納入教育特別是科學(xué)課程之中,包括科技的應(yīng)用問題、科技發(fā)展動向問題和科技的社會倫理問題等。當(dāng)學(xué)生看見所學(xué)知識在許多方面都有應(yīng)用時,就會涌現(xiàn)出一股強(qiáng)烈的求知欲望,在化學(xué)學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出前所未有的自覺性和主動性。
如在講解氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用時,我們選取了“石油化工科技網(wǎng)”上的一條信息作為素材:
用于汽車尾氣處理的催化劑
專利申請?zhí)?03120993.9
授權(quán)公告日:2005.02.16
該催化劑是消除汽車尾氣中 NOx(如NO)的催化劑,在不加任何其他物質(zhì)的情況下,將污染物質(zhì)氮氧化合物和一氧化碳轉(zhuǎn)化為無毒氣體,達(dá)到對氮氧化合物、一氧化碳綜合處理的目的。該催化劑對NOx的轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)55.6%,而且穩(wěn)定性好,壽命長,有良好的抗中毒特性。
思考:汽車尾氣中含有CO和NO,它們在轉(zhuǎn)化成無毒氣體時,從氧化還原反應(yīng)角度看分別表現(xiàn)了什么性質(zhì)。
學(xué)生在順利解答完之后,得出結(jié)論:可以利用物質(zhì)中元素所處的價態(tài),推測它可能具有的氧化還原性。同時,學(xué)生感慨:原來概念與理論真的是實用的!我一定要學(xué)它!
5聯(lián)系對比:原來概念與理論是相聯(lián)相通的
通過小結(jié),學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”了金屬與非金屬的對應(yīng)規(guī)律:同周期從左向右,元素的金屬性越來越弱,而非金屬性則越來越強(qiáng);同主族元素的性質(zhì)也有一定的遞變規(guī)律。不僅如此,元素對應(yīng)的單質(zhì)、化合物的物理化學(xué)性質(zhì)也有各種各樣的對應(yīng)關(guān)系。受此啟發(fā),學(xué)生對下表的空格做出合理的解釋。
學(xué)生解釋為:Na是金屬單質(zhì),能與非金屬單質(zhì)反應(yīng),Cl2是非金屬單質(zhì),能與金屬單質(zhì)(與非金屬單質(zhì)相反)反應(yīng);Na能與酸反應(yīng),Cl2能與堿(與酸相反)反應(yīng);水、鹽無相反概念,故Na、Cl2都與二者反應(yīng)。唯一不對應(yīng)的是非金屬單質(zhì)能與非金屬單質(zhì)反應(yīng),而金屬單質(zhì)與金屬單質(zhì)不反應(yīng),對應(yīng)得似乎不夠工整。實際上,兩種非金屬單質(zhì)反應(yīng)時,必有一種較弱的非金屬單質(zhì)顯金屬性,而兩種金屬單質(zhì)不能反應(yīng)的原因是因為金屬單質(zhì)不能顯非金屬性。
在此基礎(chǔ)上,學(xué)生對金屬的知識主線:
單質(zhì)→氧化物→對應(yīng)水化物→對應(yīng)鹽
對應(yīng)鹽←氫化物←單質(zhì)→氧化物→對應(yīng)水化物→對應(yīng)鹽
如:NaCl←HCl←Cl2 →Cl2O→HClO →NaClO
也就有了更深刻的理解和更深入的把握:由于Cl的正價較多,還可以把Cl2右邊的知識主線寫出更多的來。如:Cl2→?→?→KClO3或Cl2→ClO2→?→?等。從知識主線看,由于金屬沒有負(fù)價,金屬知識主線比非金屬知識主線少了左半邊,對應(yīng)得并不工整。雖然也有的題目中會出現(xiàn)金屬氫化物如NaH,但Na仍為+1價,H為-1價,并不是通常意義上的氫化物(二元素組成,氫為+1價)。
6嘗試創(chuàng)造:原來概念與理論是可以由我發(fā)展的
對于元素周期律的理解,教師不應(yīng)滿足于學(xué)生只掌握書本和教師提供的知識。在做題的實踐與反思中,教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)推導(dǎo)出“自己的規(guī)律”。如通過Mg、Ca、Ba對應(yīng)的堿和硫酸鹽的溶解性的比較,可以得出同一主族元素對應(yīng)的堿在水中的溶解性從上往下越來越大,而硫酸鹽的溶解性從
上往下越來越小;通過課本提供的“同主族元素非金屬性從上往下越來越弱”,不僅可以推出課本上提供的“最高價含氧酸的酸性越來越弱”,還可以導(dǎo)出其對應(yīng)的“無氧酸的酸性越來越強(qiáng)”,如HBr的酸性比HCl強(qiáng);凡此等等,不一一贅述。通過這些嘗試與創(chuàng)造的體驗,學(xué)生感慨:原來概念與理論也可以由我提出由我發(fā)展!
化學(xué)實驗新奇有趣,學(xué)生接觸化學(xué)的初始階段,教師要較多地用實驗激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,但隨著學(xué)習(xí)的深入,教師更應(yīng)及時揭示化學(xué)概念與理論的迷人魅力,幫助學(xué)生感受化學(xué)概念與理論的優(yōu)美與實在。唯有如此,學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣才會持久,才能從化學(xué)學(xué)習(xí)中獲得更多的樂趣!學(xué)習(xí)化學(xué)也就成了學(xué)生一種持久的樂趣、一種幸福的享受、一種自覺的追求。
參考文獻(xiàn):
[1]鐘啟泉,崔允漷,張華. 《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》解讀.上海:華東師范大學(xué)出版社,2001.
[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗).北京:人民教育出版社,2003.
[3]胡久華.淺議高中化學(xué)新課程必修模塊的教學(xué)策略.化學(xué)教學(xué), 2007, 2: 29-31上一頁 [1] [2]
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