|
關于中學化學基本概念與基礎理論的教學策略研究
摘要:提出要重視中學化學基本概念與基礎理論的教學策略,探索、實踐并總結了基本概念和基礎理論教學的不同策略和多種方式。
在初中化學新課程實施及上一輪高中化學新教材實施過程中,化學教育界積累了一定的研究落實新課程、推進新課程的經驗,但也發(fā)現了一些問題。其中,對化學基本概念和基礎理論的教學存在著以下問題:部分教師不注重聯系實際創(chuàng)設情境,教學內容缺少時代性、人文性和教育性,教學模式僵化、方法單調,學生學習比較被動,缺少自主學習、合作學習和探究學習過程,思維層次低,學生覺得化學基本概念和基礎理論枯燥無味,缺乏興趣,難以生動、活潑、主動地學習和發(fā)展。
《普通高中化學課程標準(實驗)》認為:教師不再是代表權威的指導者,而是學生學習化學的咨詢者、引導者、幫助者和促進者。教師應該引導學生進行自主學習、探究學習和合作學習,幫助學生形成終身學習的意識和能力;引導學生像科學家那樣去探究化學科學的真諦,像科學家那樣去學習化學科學知識;培養(yǎng)學生的科學學習方法和創(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,學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的場所,構建“知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”的場所。因此,我們在化學基本概念和基礎理論教學設計時,要以學生為中心,盡可能地挖掘教材,幫助學生發(fā)現概念之美,感受理論之實,增加學生的認知體驗,把學生能力的培養(yǎng)落到實處。
為此,我們設計采用了“化學史引入”等教學策略和方式。實踐顯示,合理使用多種策略和方式,可以較好地幫助學生發(fā)現概念之美,感受理論之實,進而激發(fā)學生學習化學基本概念和基礎理論的興趣,提高化學課堂教學的效益。
1 化學史引入 :原來概念與理論是這樣產生的
知道化學概念和理論的歷史背景、來龍去脈,可以增進對化學知識的理解;化學史既是化學發(fā)展演變的歷史,也是化學科學思想的演變和再現,有助于培養(yǎng)學生思想品德;運用化學家的故事、生平、軼事等,可以激發(fā)學生的學習興趣,創(chuàng)設新異的情境,提高教學效果;化學家們堅持實踐百折不撓的科學精神和勇于探索大膽創(chuàng)新的科學態(tài)度,還可以培養(yǎng)學生的科學精神。
如在介紹元素周期律的發(fā)現時,把老高中教材(人民教育出版社,下同)中關于從18世紀中葉到19世紀中葉的100年間,隨著科學技術的發(fā)展,新的元素不斷地被發(fā)現,有關元素分類的假設——三素組、八音律、門氏周期表的相關內容(詳情略)打印在學案上供學生閱讀與體會。
20世紀以來,隨著科學技術的發(fā)展,人們對于原子的結構有了更深刻的認識。人們發(fā)現,引起元素性質周期性變化的本質原因不是相對原子質量的遞增,而是核電荷數(原子序數)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在的形式,同時對于元素周期表也做了許多改進,如增加了0族。
學生通過以上閱讀,明白了科學家也走過彎路,進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,而且可以體會到前人在科學方法、創(chuàng)新意識方面的努力,進而激發(fā)自己的學習興趣與動力。
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“同周期元素的性質遞變”進行教學時,我們不僅安排學生分組做了Na、Mg、Al及其化合物的常規(guī)實驗,還設計了它們對應的最高價氧化物的水化物的pH值的測定實驗。通過直觀的現象的鮮明對比,學生了解了Na、Mg、Al的化學活潑性的差異。而通過定量的pH值的測量,學生感言“仿佛看到了逐漸活潑的Al、Mg、Na在以不同的速率跳動!”
在對氧化還原反應進行教學時,如何讓學生真正理解其電子轉移的實質,一直困惑著我們。在深入研究新教材的基礎上,為了解決“通過實驗來證明電子轉移”的問題,我設計了Zn-Cu原電池的實驗,電流表指針的偏轉表明了電子轉移的結果——電流的產生。再配上精心選取的FLASH動畫演示。在此基礎上,還補充了老教材上的“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滴亞甲基藍試液(一種氧化還原指示劑)。加蓋后振蕩,溶液呈藍色,靜置后溶液變?yōu)闊o色,再振蕩溶液又變?yōu)樗{色,靜置后又變?yōu)闊o色,這個顏色變化過程可以多次重復�！睂W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:原來概念與理論的應用是有規(guī)律可循的
在講授“元素周期表和元素周期律的應用”時,從教學目標的確定開始就注意貼近學生實際,注重知識的應用與做題的反思體會,使每一個教學目標都有對應的達成措施,把對學生的創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)落到實處。
為了講解“位—構—性”的關系,我們設計了如下練習:
[練習1]:2004年,某甲宣布發(fā)現了一種比F2氧化性更強的單質,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的是F,鹵族元素中非金屬性最強的也是F,因此F是所有元素中非金屬性最強的。2. 元素的非金屬性強弱體現在物質的化學性質上:①單質與氫氣反應的難易;②氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性;③最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱。
[練習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:應用了什么知識?
[解答]:B、C
[分析]:A應用同周期、同主族元素原子半徑的變化規(guī)律。B應用同周期元素金屬性的變化規(guī)律。C、D應用同主族元素非金屬性的變化規(guī)律。
[練習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:應用了什么知識?
[解答]:A、<,B、 <,C、<,D、<
[分析]:A、應用同主族元素金屬性的變化規(guī)律。B、應用周期性知識無法解答,可從已知知識H2CO3是弱酸、H3PO4是中強酸解決。C、比較元素非金屬性強弱應用最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱,而不是無氧酸的酸性強弱;HF與HCl的酸性強弱不知,但可從第六主族氧與硫的氫化物的酸性強弱推出規(guī)律。D、在水中的溶解性不是元素金屬性強弱的判斷依據,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4]:下列可以說明硫的非金屬性比氧弱的是
體會:應用了什么知識?
[解答]:A、B、C、D
[分析]:判斷元素的性質強弱,不僅可以應用周期律知識,還可以應用氧化還原知識。
[練習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。例:O < S
②核電荷數。例:S > Cl
應用以上得出的規(guī)律解答B(yǎng)組:
S-2、Cl-、K+、Ca2+
[解答]:Ca2+ [分析]:先比較電子層數,電子層數相同再比較核電荷數。
[補充]: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的解答與分析,再加上同伴和教師的補充,在不知不覺中,學生對相應知識點的掌握達到了預期的程度。4聯系STSE:原來概念與理論是實用的
科學(Science)、 技術(Technology)與社會(Society) 教育, 即“STS教育”是當代科學教育實踐的重要理念, 環(huán)境(Environment)教育則是公民科學素養(yǎng)教育的一個重要組成方面。由科學、技術、社會、環(huán)境構成的STSE教育強調科學、技術與社會、環(huán)境的相互關系,重視科學技術在社 [1] [2] 下一頁 會生產、生活環(huán)境和社會發(fā)展中的應用,是指導和實施學科教育的新理念。STSE教育的顯著特征是把當今與科技相關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課程之中,包括科技的應用問題、科技發(fā)展動向問題和科技的社會倫理問題等。當學生看見所學知識在許多方面都有應用時,就會涌現出一股強烈的求知欲望,在化學學習中表現出前所未有的自覺性和主動性。
如在講解氧化還原反應的應用時,我們選取了“石油化工科技網”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的情況下,將污染物質氮氧化合物和一氧化碳轉化為無毒氣體,達到對氮氧化合物、一氧化碳綜合處理的目的。該催化劑對NOx的轉化率最高可達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,它們在轉化成無毒氣體時,從氧化還原反應角度看分別表現了什么性質。
學生在順利解答完之后,得出結論:可以利用物質中元素所處的價態(tài),推測它可能具有的氧化還原性。同時,學生感慨:原來概念與理論真的是實用的!我一定要學它!
5聯系對比:原來概念與理論是相聯相通的
通過小結,學生“發(fā)現”了金屬與非金屬的對應規(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;同主族元素的性質也有一定的遞變規(guī)律。不僅如此,元素對應的單質、化合物的物理化學性質也有各種各樣的對應關系。受此啟發(fā),學生對下表的空格做出合理的解釋。
學生解釋為:Na是金屬單質,能與非金屬單質反應,Cl2是非金屬單質,能與金屬單質(與非金屬單質相反)反應;Na能與酸反應,Cl2能與堿(與酸相反)反應;水、鹽無相反概念,故Na、Cl2都與二者反應。唯一不對應的是非金屬單質能與非金屬單質反應,而金屬單質與金屬單質不反應,對應得似乎不夠工整。實際上,兩種非金屬單質反應時,必有一種較弱的非金屬單質顯金屬性,而兩種金屬單質不能反應的原因是因為金屬單質不能顯非金屬性。
在此基礎上,學生對金屬的知識主線:
單質→氧化物→對應水化物→對應鹽
對應鹽←氫化物←單質→氧化物→對應水化物→對應鹽
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,由于金屬沒有負價,金屬知識主線比非金屬知識主線少了左半邊,對應得并不工整。雖然也有的題目中會出現金屬氫化物如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,教師不應滿足于學生只掌握書本和教師提供的知識。在做題的實踐與反思中,教師還應引導學生學習推導出“自己的規(guī)律”。如通過Mg、Ca、Ba對應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”,還可以導出其對應的“無氧酸的酸性越來越強”,如HBr的酸性比HCl強;凡此等等,不一一贅述。通過這些嘗試與創(chuàng)造的體驗,學生感慨:原來概念與理論也可以由我提出由我發(fā)展!
化學實驗新奇有趣,學生接觸化學的初始階段,教師要較多地用實驗激發(fā)學生的學習興趣,但隨著學習的深入,教師更應及時揭示化學概念與理論的迷人魅力,幫助學生感受化學概念與理論的優(yōu)美與實在。唯有如此,學生學習化學的興趣才會持久,才能從化學學習中獲得更多的樂趣!學習化學也就成了學生一種持久的樂趣、一種幸福的享受、一種自覺的追求。
參考文獻:
[1]鐘啟泉,崔允漷,張華. 《基礎教育課程改革綱要(試行)》解讀.上海:華東師范大學出版社,2001.
[2]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準(實驗).北京:人民教育出版社,2003.
[3]胡久華.淺議高中化學新課程必修模塊的教學策略.化學教學, 2007, 2: 29-31上一頁 [1] [2]
|