关于中学化学基本概念与基础理论的教学策略研究
摘要:提出要重视中学化学基本概念与基础理论的教学策略,探索、实践并总结了基本概念和基础理论教学的不同策略和多种方式。
在初中化学新课程实施及上一轮高中化学新教材实施过程中,化学教育界积累了一定的研究落实新课程、推进新课程的经验,但也发现了一些问题。其中,对化学基本概念和基础理论的教学存在着以下问题:部分教师不注重联系实际创设情境,教学内容缺少时代性、人文性和教育性,教学模式僵化、方法单调,学生学习比较被动,缺少自主学习、合作学习和探究学习过程,思维层次低,学生觉得化学基本概念和基础理论枯燥无味,缺乏兴趣,难以生动、活泼、主动地学习和发展。
《普通高中化学课程标准(实验)》认为:教师不再是代表权威的指导者,而是学生学习化学的咨询者、引导者、帮助者和促进者。教师应该引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习,帮助学生形成终身学习的意识和能力;引导学生像科学家那样去探究化学科学的真谛,像科学家那样去学习化学科学知识;培养学生的科学学习方法和创新意识;让课堂成为一个师生、生生互动交流、积极探讨、共同发展的场所,学生发现问题、分析问题、解决问题的场所,构建“知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观”的场所。因此,我们在化学基本概念和基础理论教学设计时,要以学生为中心,尽可能地挖掘教材,帮助学生发现概念之美,感受理论之实,增加学生的认知体验,把学生能力的培养落到实处。
为此,我们设计采用了“化学史引入”等教学策略和方式。实践显示,合理使用多种策略和方式,可以较好地帮助学生发现概念之美,感受理论之实,进而激发学生学习化学基本概念和基础理论的兴趣,提高化学课堂教学的效益。
1 化学史引入 :原来概念与理论是这样产生的
知道化学概念和理论的历史背景、来龙去脉,可以增进对化学知识的理解;化学史既是化学发展演变的历史,也是化学科学思想的演变和再现,有助于培养学生思想品德;运用化学家的故事、生平、轶事等,可以激发学生的学习兴趣,创设新异的情境,提高教学效果;化学家们坚持实践百折不挠的科学精神和勇于探索大胆创新的科学态度,还可以培养学生的科学精神。
如在介绍元素周期律的发现时,把老高中教材(人民教育出版社,下同)中关于从18世纪中叶到19世纪中叶的100年间,随着科学技术的发展,新的元素不断地被发现,有关元素分类的假设——三素组、八音律、门氏周期表的相关内容(详情略)打印在学案上供学生阅读与体会。
20世纪以来,随着科学技术的发展,人们对于原子的结构有了更深刻的认识。人们发现,引起元素性质周期性变化的本质原因不是相对原子质量的递增,而是核电荷数(原子序数)的递增,也就是核外电子排布的周期性变化。这样才把元素周期律修正为现在的形式,同时对于元素周期表也做了许多改进,如增加了0族。
学生通过以上阅读,明白了科学家也走过弯路,进而减轻了对概念和理论的陌生感和畏惧感。此时,再加上教师的讲解与提示提问,学生不仅能够了解到元素周期律的诞生发展的较完整的过程,更好地理解和把握元素周期律的实质,而且可以体会到前人在科学方法、创新意识方面的努力,进而激发自己的学习兴趣与动力。
2 实验“形象化”:原来概念与理论是形象实在的
在对元素周期律的“同周期元素的性质递变”进行教学时,我们不仅安排学生分组做了Na、Mg、Al及其化合物的常规实验,还设计了它们对应的最高价氧化物的水化物的pH值的测定实验。通过直观的现象的鲜明对比,学生了解了Na、Mg、Al的化学活泼性的差异。而通过定量的pH值的测量,学生感言“仿佛看到了逐渐活泼的Al、Mg、Na在以不同的速率跳动!”
在对氧化还原反应进行教学时,如何让学生真正理解其电子转移的实质,一直困惑着我们。在深入研究新教材的基础上,为了解决“通过实验来证明电子转移”的问题,我设计了Zn-Cu原电池的实验,电流表指针的偏转表明了电子转移的结果——电流的产生。再配上精心选取的FLASH动画演示。在此基础上,还补充了老教材上的“氧化还原指示剂”实验:“把4g葡萄糖和4g NaOH加入一个透明带盖的塑料瓶中,再加入大半瓶水和2~3滴亚甲基蓝试液(一种氧化还原指示剂)。加盖后振荡,溶液呈蓝色,静置后溶液变为无色,再振荡溶液又变为蓝色,静置后又变为无色,这个颜色变化过程可以多次重复。”学生很快就能分析出氧气是氧化剂,葡萄糖显还原性。3 适时穿插练习:原来概念与理论的应用是有规律可循的
在讲授“元素周期表和元素周期律的应用”时,从教学目标的确定开始就注意贴近学生实际,注重知识的应用与做题的反思体会,使每一个教学目标都有对应的达成措施,把对学生的创新能力、创新意识的培养落到实处。
为了讲解“位—构—性”的关系,我们设计了如下练习:
[练习1]:2004年,某甲宣布发现了一种比F2氧化性更强的单质,某乙宣布制得了一种比HF更稳定的气态氢化物。试判断其可信度并分析应用了什么知识?
[解答]:都不可信
[分析]:1. 第一周期元素中非金属性最强的是F,卤族元素中非金属性最强的也是F,因此F是所有元素中非金属性最强的。2. 元素的非金属性强弱体现在物质的化学性质上:①单质与氢气反应的难易;②气态氢化物的稳定性;③最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱。
[练习2]:下列叙述中正确的是
A. 原子半径:O B. 金属性:Na>Mg>Al
C. 稳定性:H2O>H2S>H2Se
D. 酸性:H3PO4>H2SO4>HClO4
分析:应用了什么知识?
[解答]:B、C
[分析]:A应用同周期、同主族元素原子半径的变化规律。B应用同周期元素金属性的变化规律。C、D应用同主族元素非金属性的变化规律。
[练习3]:填“ > ”、“=”、“<”
A.碱性: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
体会:应用了什么知识?
[解答]:A、<,B、 <,C、<,D、<
[分析]:A、应用同主族元素金属性的变化规律。B、应用周期性知识无法解答,可从已知知识H2CO3是弱酸、H3PO4是中强酸解决。C、比较元素非金属性强弱应用最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱,而不是无氧酸的酸性强弱;HF与HCl的酸性强弱不知,但可从第六主族氧与硫的氢化物的酸性强弱推出规律。D、在水中的溶解性不是元素金属性强弱的判断依据,但也有一定的规律性;已知Ca(OH)2 微溶, Mg(OH)2难溶, 即使不太知道Ba(OH)2可溶,也可以得出规律进而做出解答。
[点评]:通过新旧知识的整合来解决问题,这也是一种创新。
[练习4]:下列可以说明硫的非金属性比氧弱的是
体会:应用了什么知识?
[解答]:A、B、C、D
[分析]:判断元素的性质强弱,不仅可以应用周期律知识,还可以应用氧化还原知识。
[练习5]:按半径从小到大排列下列微粒
A组:S、Cl、K、Ca
[解答]: Cl [分析]:影响元素原子半径的因素
①电子层数。例:O < S
②核电荷数。例:S > Cl
应用以上得出的规律解答B组:
S-2、Cl-、K+、Ca2+
[解答]:Ca2+ [分析]:先比较电子层数,电子层数相同再比较核电荷数。
[补充]:③(同一元素不同离子)电荷高半径小。例:Fe2+>Fe3+
通过对教师精选练习的解答与分析,再加上同伴和教师的补充,在不知不觉中,学生对相应知识点的掌握达到了预期的程度。4联系STSE:原来概念与理论是实用的
科学(Science)、 技术(Technology)与社会(Society) 教育, 即“STS教育”是当代科学教育实践的重要理念, 环境(Environment)教育则是公民科学素养教育的一个重要组成方面。由科学、技术、社会、环境构成的STSE教育强调科学、技术与社会、环境的相互关系,重视科学技术在社会生产、生活环境和社会发展中的应用,是指导和实施学科教育的新理念。STSE教育的显着特征是把当今与科技相关的重大社会问题及具有地方影响的问题纳入教育特别是科学课程之中,包括科技的应用问题、科技发展动向问题和科技的社会伦理问题等。当学生看见所学知识在许多方面都有应用时,就会涌现出一股强烈的求知欲望,在化学学习中表现出前所未有的自觉性和主动性。
如在讲解氧化还原反应的应用时,我们选取了“石油化工科技网”上的一条信息作为素材:
用于汽车尾气处理的催化剂
专利申请号:03120993.9
授权公告日:2005.02.16
该催化剂是消除汽车尾气中 NOx(如NO)的催化剂,在不加任何其他物质的情况下,将污染物质氮氧化合物和一氧化碳转化为无毒气体,达到对氮氧化合物、一氧化碳综合处理的目的。该催化剂对NOx的转化率最高可达55.6%,而且稳定性好,寿命长,有良好的抗中毒特性。
思考:汽车尾气中含有CO和NO,它们在转化成无毒气体时,从氧化还原反应角度看分别表现了什么性质。
学生在顺利解答完之后,得出结
