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初高中衔接,是高一化学教学中师生共同面临的一个重要问题。笔者曾对多届高一学生进行跟踪调查研究,有针对性地制定措施,在衔接问题上取得较好效果。江苏省从2005年高一开始使用新课标配套教材,笔者所在地使用人教版。在教学实践中,遇到一些新问题,感觉有必要重新审视初高中化学学习衔接这一课题。
二、新生状况
笔者所在学校是该市惟一一所四星级独立高中,在全市处于中等地位。该市高中生源可分为A、B、C、D 4类,笔者所在学校由于没有初中部,高一生源基本上集中在B类下限和C类上限。笔者统计从1995年至2004年,每年化学均分都在85分左右。2005年入学的高一新生化学均分仍然如此,没有明显的变化。依惯例,开学后对高一新生进行化学摸底测验,笔者所教3个班级比上届学生均分低7~8分,主要存在3个方面问题。第一,化学用语不规范,离子符号中离子带的正、负电荷数标得很随意,不能习惯性地用化合价代数和为零的原则判断分子式中的原子个数,正确书写分子式。第二,写化学方程式感到困难,写完不配平,是较为普遍的现象。不能根据一些规律,从已知的反应物,写出生成物,从而正确地完成化学方程式。第三,化学计算是暴露出的最大问题。大部分学生面对化学计算题,总是从数学角度,而不是从化学角度思考问题。突出表现在最简单的有关溶解度的计算,化学反应中有关物质质量的计算,为数不少学生连最简单的化学思维方法,计算格式都未掌握。
三、高一学习中的新问题
新课标实施后的第一届高一新生,由于中考成绩看似不低,刚进入高一时还颇为自信,但随着学习的深入,出现了一些新问题困扰着学生。
(1)学生的生理特点决定了大多数人的注意力,很难保持45分钟高度集中。初中课堂教学内容较少,课堂上有多次反复。高中课堂容量较大,学生若走神,往往会遗漏一些重要的内容。高一新生不习惯记笔记,现行教材文字又极其精练,学生不可能通过看书弥补课堂听课和笔记的损失。一段时间下来,有些学生觉得没学到什么知识。
(2)在初中,学生已习惯于一类知识结束,按老师的要求系统地看书,然后老师将其归纳成一个知识体系呈现给学生,便于他们掌握。进入高中学习,学生看到教材上似乎都是独立的知识点,不知如何利用教材,将这些独立的知识点,归纳成知识体系,感觉高中化学是相互间没有什么关联的,只需要记忆的、独立的、零散的知识。
(3)课文后的练习少,又比较简单,这对减轻学生负担是好事。但对理科学科来说,必须通过一定量的练习,才有利于提高思维能力,帮助他们加深对知识地理解,及时巩固,最后达到灵活应用。现在市场上相应的习题集,包括和教材配套的习题集,坡度太大,基本练习很少,一下就跳跃到能力要求很高的、属高考类型的练习。尽管课本知识学生一看就觉得很简单,但拿到练习一做就错,有的甚至无从下手。所学的知识解决不了问题,学生感到茫然,产生较为严重的焦虑情绪。
(4)几次单元测验成绩统计(班级均分) 试题的难度和前几届差不多,但班级均分下降7分左右。
(5)经过必修1、必修2的学习,多数学生对学习化学有畏难情绪,没有感受到成功。尽管有的学生在单元测验、期中、期末考试中取得了比较好的成绩,但他们觉得学得很苦,似乎没学到什么实实在在的知识,有点空。在对学生做高考选考科目的意向性调查中,70% 的学生不准备选考化学(包括学理科的),这是过去从来没有出现过的现象。
四、对初高中新课标教材的分析
笔者针对高一出现的新问题,从教材、教学两方面分析可能的原因。
4.1 初中教材编制风格的变化
根据新课标编写的九年制义务教育九年级化学教材(人教版),与过去的教材相比,其特点十分明显。将化学知识与生活、社会相联系,学了有用,图文并茂,可读性极强。增加了很多探究性内容,提高学生主动学习的兴趣。许多难点分散,学生更容易接受、掌握,不失为一本好教材。但也有缺憾之处,物质分类中的酸性氧化物、碱性氧化物未进入教材,而这是高中直接要用的;初中化学的点睛之作――各类物质的相互关系被删去,显得该教材最后有点散,系统性不强。
4.2 造成问题的可能原因
新课标给教师更大的教学空间,教师轻、重、取、舍的余地更大。
(1)连续几年的中考对化学知识点的要求在降低,即使是新课标上有的,中考也可以作为不考查或一般性考查。当然,老师是考什么,教什么。
(2)对化学计算,有一种观点,用数学方法解决化学计算问题。由此可能弱化了运用化学思维方法,化学计算方法解决化学计算的教学。化学作为一门基础学科,学生学习化学,就应该学会化学思维方法、化学计算方法,掌握这些,解决目前中学化学中一般较为复杂的计算问题,比数学方法要快捷得多,正确率也高得多。数学很难有一个基本思维方法解决各种各样的化学计算问题,这就是学生进入高中后面临计算而感到困惑的缘由。
(3)这几年,中学补充了许多新教师,他们对教材的变革不够了解,不能居高临下,把握教材的“度”,学生能力的“度”,教学的“度”。教学中容易走极端,或是将知识整理完整,直接灌输给学生,或是认为教材很简单,学生不可能不懂,缺乏对学生能力进行必要的、系统的、多次重复的训练培养。故新课标教材中应由学生自己总结、归纳的得意之作未能体现,学生学习的能力未能得到明显提高。
4.3 高中教材的探讨
(1)新课标下的高中化学必修1、必修2教材(人教版),一改过去教材主要传授系统性知识的导向,以培养学生学习化学的能力,引导学生积极主动地参与教学为宗旨,许多知识采用思考与交流的方式,进行讨论式学习,采用学与问、科学探究等方式培养学生探究能力,这是对传统的、被动性的学习方式的一次变革,它努力促使学生养成主动思考、勤于思考、善于思考的习惯,培养学生具有探究精神的科学价值观。笔者在使用教材的一年中,感觉到教材还有一些值得探讨的地方。
(2)关于元素化合物知识。社会生活中许多现象、问题,跟化学有密切的联系,尤其跟元素化合物知识有关。笔者粗略统计这一年见著报纸的各地化工厂爆炸,烟花厂爆炸,食堂的亚硝酸盐中毒,江苏境内多起运输化工产品、化工原料的安全事故,窨井中有害气体使抢修人员中毒死亡等等,无一不跟化学有关。只要中学认真地学习过这些元素化合物知识,思想上重视一些,就不会发生这些惨剧。知识是能力的载体,缺少了元素化合物知识,教学中能力的培养将会力不从心,成为无源之水,无本之木。教材中元素化合物知识弱化了。
(3)关于离子反应。从离子反应可以认识许多无机反应的本质。尽管选修4专门讨论溶液中的离子问题,但对只学习必修1、必修2的高中学生,对化学反应的认识不应只停留在表面的、宏观的层面,而应深入到微观粒子。笔者以为在电解质溶液、离子反应问题上,初高中教材不衔接。
(4)关于氧化还原反应。氧化还原问题在高中无机化学中占有重要地位,贯穿高中化学始终。从化合价的变化、电子的得失分析氧化还原反应,是学生必须熟练掌握,用来分析各种氧化还原反应的基本方法。教材在处理氧化还原反应的知识上,似乎过于简单。
(5)关于化学计算问题。总体感觉必修1、必修2大大降低了化学计算的要求,包括物质的量、气体摩尔体积、溶液浓度等基本计算,以及各种化学反应的计算。这对选修文科的学生没什么影响,但对高二选修理科的学生,其计算能力的培养,在高一阶段就产生了脱节,而计算能力的提高必须循序渐进。
五、几点建议
(1)高一新生入学后,先进行初高中衔接教学,主要是两方面内容。一是化学用语部分,强调规范化要求,进行适当的训练。另一方面需补充物质的分类,酸性氧化物、碱性氧化物知识,整理各类物质相互间的关系,根据规律,熟练书写各类物质相互反应的化学方程式。为即将进行的高中化学学习起一个铺垫作用。
(2)对离子反应,离子方程式适当加深。由于有了各类物质相互关系的基础,学生接受这类内容就不会感到困难。在以后的化学反应,化学方程式中,都要求学生从离子的角度,改写成离子方程式。以此加深对离子反应的理解,巩固离子反应知识。
关键词:氧化还原反应;学习障碍;策略分析;探究
文章编号:1008-0546(2014)04-0017-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
化学概念是中学化学知识的最基本的内容之一,想学习好化学,培养一定程度的的探究化学问题的能力,就必须要掌握好化学概念。所以,化学概念的教学是化学教学研究的非常重要课题。《普通高中化学课程标准》就明确指出:高中的化学教师应当注重与初中课程教学的衔接问题,在教学内容的处理上要关注整体性,构建促进学生主动学习的教学情景,积极引导学生参与活动探究,使学生的学习兴趣得以激发。《普通高中化学课程标准》为我们指明了教学方向,即做好初高中化学概念的教学衔接是有效进行高中化学教学的根本。
一、“氧化还原反应”概念学习障碍的分析
“氧化还原反应”和其应用贯穿整个中学化学学科的知识体系中,由于概念比较抽象,学生对“氧化还原反应”的认识和理解存在较大的困难。而另一方面“氧化还原”概念又是中学化学基础理论体系之中十分重要的一部分。氧化还原概念是学生能有效学习元素及其化合物性质的理论基础,同时也是引导学生探究、推断物质性质的重要依据之一,是学生必须学会、必须掌握应用的化学知识。
1. 概念认知的心理内部表征
所谓“氧化还原反应”概念的“难”,是指高一学生在概念学习过程中存在理解困难和名词混淆不清等方面的障碍,从而导致了学习和建构的困难。理解概念就是形成和建构科学合理的概念心理的内部表征,准确地理解概念就意味着形成了正确的内部表征。心理内部表征就是一种心理活动,人们运用形象、文字、符号等多种形式来表示外部的各种信息,并将它们联系成有内在意义的知识结构的认知活动。心理内部表征同时也是一种认知活动的结果,即经过前面的认知活动而在大脑中产生的知识结构。高一学生在初中阶段进行氧化还原反应相关概念的学习,在头脑中建构概念的方面存在很大的差异,有的可获得准确的概念同时形成有效的概念的内部表征,能够将它存储在长时记忆,在问题解决时及时提取和使用。但也有一些学生概念接受困难,表现为不理解或者理解困难。如果学生原有的认知结构能够同化和顺应新概念成为自己知识结构的组成部分,并与其他知识形成密切的关联,则意味着学生“理解”概念;反之,就意味学生不理解概念或者概念理解产生困难。
2. 概念认知本身的微观特征
从化学学科知识本身来看,“氧化还原反应”概念的微观性也导致其“难学”,化学学科的特点之一就是用化学符号从微观层面简明科学地描述宏观现象和变化规律,这种描述的能力也是化学学习重要培养目标之一,例如燃烧、生锈属于宏观层面的现象;分子、原子微粒排列及其运动是微观层面上的现象;元素符号、分子式、结构式和化学方程式是化学符号层面上的形式。但是,研究表明,初中学生在有关化学符号层面上的表征方式很困难。当大部分学生看到“Cu Cu2+”和“Fe2O3+3CO2[=][]Fe+3CO2”等化学符号时,虽然能够对这些现象做宏观上描述,但不却能从微观层面上做出较合理的解释,描述这些符号所隐含的物质结构及“氧化还原反应”概念的属性。笔者通过多年教学发现一部分学生在初中化学课程结束后,仅将化学式看作物质的名称或简写,将化学方程式看作机械的“公式”,有相当一部分学生不能将化学方程式与物质变化的微观实质联系起来,这将妨碍他们深层次地理解“氧化还原反应”。
二、“氧化还原反应”概念在衔接时的教学策略的分析
1. “氧化还原反应”的教学策略
综合分析高一学生在“氧化还原”认知上的上述特征,笔者认为,对于高一学生而言,影响概念学习的最大的障碍来自于两点:一是促进“氧化还原反应”学习积极主动发生的因素——概念价值的认可,即为什么从化合价升降的角度学习氧化还原,它对于我们的学习和研究到底有什么样的意义?二是氧化还原反应概念形成方法的问题?理清了这两个问题,具体的概念问题也就迎刃而解了。
“氧化还原反应”是从元素化合价升降的角度认识化学反应的本质的,所以教学中最关键的一步是将学生的思维导向反应中元素的化合价。从氧化还原反应的学习属性看,它是从化学反应中元素化合价变化的角度认识化学反应本质而形成的概念,是定义性概念。定义性概念的学习过程是学生通过对实例的观察和分析,形成对某一类事物的特征的概括。直接观察不能得到元素的化合价的变化,就需要引导学生在分析多个化学反应中元素化合价变化的基础上,才能构建出氧化还原反应概念。引导学生思维的最有效方法是创设问题情景,激活学生的思维。让学生主动思考探究问题的可能研究方向,再确定从元素化合价升降的角度去进行具体的研究。
2. “氧化还原反应”概念衔接探究学习情景设计(片段)
情景一:“氧化还原反应”概念的引入
创设情景:“魔术表演”
教师演示:蓝瓶子趣味实验
PPT展示:蓝瓶子实验的相关资料
教师点拨:想想看蓝瓶子颜色变化的原因是什么?
学生探究:
PPT揭秘:亚甲蓝又称亚甲基蓝(C16H18ClN3S),是一种暗绿色晶体,在碱性溶液中,蓝色的亚甲基蓝就容易被葡萄糖还原成无色亚甲基白。振荡后,由于溶液与空气接触面积变大,溶液中O2溶解量就增多,O2把亚甲基白氧化为亚甲基蓝,溶液又呈蓝色。静置时,由于有一部分溶解的O2逸出,亚甲基蓝又还原为亚甲基白。重复上述操作,蓝色—无色交替出现。这叫做亚甲基蓝的化学振荡。颜色交替出现是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。
过渡:氧化还原反应是一类非常重要的反应类型,人类在生产、生活乃至人体生命过程的新陈代谢中都离不开氧化还原反应,你还知道生活中有哪些反应是氧化还原反应吗?什么样的反应叫氧化还原反应呢?
情景二:“氧化还原反应”概念的界定
创设情景:PPT展示六张常见化学反应的图片
①铜片在空气中氧化
②氢气还原氧化铜
③铁片与硫酸铜溶液反应
④钠与氯气反应
⑤一氧化碳还原氧化铁
⑥氯化铁溶液和氢氧化钠溶液反应
过渡:请写出相对应的化学方程式,并根据所学知识,多种角度对反应进行分类。
探究活动:
①2Cu+O2[=][]2CuO(化合反应、氧化反应、还原反应)
②H2+ CuO[=][]CuO+H2O(置换反应、氧化反应、还原反应)
③Fe+CuSO4[=]FeSO4+Cu(置换反应、离子反应)
④2Na+Cl2[=][]NaCl(化合反应)
⑤3CO+Fe2O3[=][]2Fe+3CO2(氧化反应、还原反应)
⑥FeCl3+NaOH[=]3NaCl+Fe(OH)3(复分解反应、离子反应)
投影:学生所写化学方程式
探究小结:可见,四种基本反应类型并不能对应所有的化学反应类型。依据不同的分类标准,化学反应还有其他的分类标准。例如,依据在溶液中有无离子反应,可将化学反应分为离子反应和非离子反应。也可以从得氧和失氧的角度将反应分为氧化反应和还原反应。有①②⑤可知氧化、还原反应同时发生,就好像购买商品,有“买”有“卖”。
提问:这些化学反应,还有有哪些共同点和不同点?
教师点拨:从化合价角度
探究活动:反应前后元素化合价是否有变化(在化学方程式中标出变价元素的化合价)
探究小结:
(板书)氧化还原反应的定义:元素化合价发生变化的反应
氧化还原反应的特征:化学反应过程中元素的化合价改变
PPT展示:写出符合下列条件的有关化学方程式,判断其是否是氧化还原反应:
①两种单质化合;两种化合物化合;单质和化合物化合
②有两种生成物的分解反应;有三种生成物的分解反应
③金属单质置换非金属单质;金属单质置换金属单质
④复分解反应
探究活动:用图形表示氧化还原反应与四个基本反应类型的关系
探究小结:置换反应一定是氧化反应;有单质参加的化合反应是氧化还原反应;有单质生成的分解反应是氧化还原反应;复分解反应一定不是氧化还原反应。
情景三:“氧化还原反应”概念的应用
创设情景:钢铁会生锈,人也会“生锈”
探究活动:搜集素材,了解人体疾病、老化与氧化还原反应的关系,以班级为单位办一张题为“如何永葆青春活力”的手抄报。
探究小结:(视频展示)钢铁的腐蚀、工业用电解法制造金属Na、工业合成氨气、接触法制硫酸、氯碱工业;农业生产中绿色植物的光合作用;日常生活中使用的干电池、蓄电池都涉及到“氧化还原反应”。
…………
学生通过上述探究过程,基本理清了“氧化还原反应”概念的特征,在此基础上,通过阅读课本,概念辨析和习题练习等教学环节,达到规范概念表达、建立概念关系、完整概念意义建构的目的。
3. 案例的设计分析
“氧化还原反应”联系到生产、生活及科研领域,在中学教学中有非常重要的地位,同时也是学生较难掌握的内容之一,本设计在教学策略上通过对已有化学知识和日常生活经验的探究,运用真实的化学事实情景,引导学生开展探究性学习获取知识。
情景一的“魔术表演”——有趣的实验将学生引入“氧化还原”的奇妙的空间里,独特的现象,能激发学生进一步学习的,通过探究活动寻找生活中各种各样的氧化还原反应。从而进入了一个丰富的化学世界,揭示了“氧化还原反应”存在的普及性,应用的广泛性,自然激发了学生学习该概念的热切性。
在初中,学生已经从得氧和失氧的角度对“氧化还原反应”有所认识,这对他们构建“氧化还原反应”的概念有正反两方面的影响,因此,笔者认为教师一定要处理好教学进行的程序。情景二的设计就是为了与学生原有的初中知识进行合理的衔接,使“氧化还原反应”这部分知识能来源所知又高于所知,以减轻学生进入高中学校的不适应感,过程中要善于激发学生思维中矛盾点,引出高一学生对“氧化还原反应”进一步的认识。要通过学生自己用图形来表示“氧化还原”与基本反应类型之间的相互关系。通过举例、分析和讨论方程式培养学生宏观物质和微观结构之间的转化,抽象思维和形象思维之间的转化。
情景三提供给学生一个联系生活和开展实践活动的课题,把学习的知识放到实践中提炼和再学习,并将自己的所学变成了一份看得见的成果。让学生辩证地认识和了解“氧化还原反应”给人类带来的危害和防止方法,使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。
总之,新课程中高中化学教师应树立初高中化学概念衔接的观点,转换化学概念教学的观念,在“氧化还原反应”概念的教学中,应当遵循学生的认识规律,由表及里地层层推进,循序渐进,这样才能激发学生的兴趣,让学生自己思考、推理、判断和概括总结,参与探究活动,这样才有利于学生对“氧化还原反应”概念特征的理解与掌握。在教学过程中,要注意“氧化还原反应”概念的发展,同时结合元素化合物知识,逐渐迁移和深化,在探究活动时及时归纳小结,才能让学生把握重点,提升学习能力。
参考文献
和谐社会的基本特征是民主法治、公平正义、诚信友爱、充满活力、安定有序、人与自然和谐相处,社会经济、政治、文化、教育的协调发展。百年大计,教育为本。构建和谐社会依赖于构建和谐教育,而和谐教育离不开和谐的课堂教学。在和谐的课堂问题教学中,使学生的非智力因素、基本素质和个性品质都能获得和谐、全面、充分的发展,同时进一步提高课堂教学效率,减轻课外作业负担,从而达到教学相长的目的。那么我们怎样才能创设和谐的课堂问题教学呢?下面简单地谈谈我个人的想法和做法:
一、创建民主、平等教学环境,树立正确的课堂教学观
(一)创建民主型的教学环境和氛围。
“学习即教育”,“是好的学习便是好教育,是坏的学习便是坏教育”,因此课堂上要积极创造一种健康向上的教学环境。教师的民主型教学风格能对学生产生强有力的影响,那些被教师给予更多自的学生比那些被教师控制的学生具有更强的内在学习动机、具有更多的能动性。确立学生的主体地位,以做论学,以学论教,使学生提出问题、解决问题的自主学习能力和创新意识得到充分的培养和发挥。同时,在问题课堂教学中,教师要注重引导学生带着问题自主学习,低下身子和学生一起学习,发现学生存在的问题并解决,努力建立民主、平等、和谐的师生关系,从而为构建师生交流、师生互动的问题课堂教学创造良好的环境和氛围。
(二)建立民主平等的师生关系。
师生关系的和谐是实施和谐课堂的必备条件。和谐课堂要求建立一种“民主平等、尊师爱生、情感交融、协力合作”的新型师生关系。它要求教师应作为学生的良师益友,去影响和促进学生的发展。因此,在化学教学过程中,我们应站在理解学生的角度上,运用“换位思考”的思想去揣摩学生的想法和需要,从而去欣赏他们、鼓励他们、诚心诚意的对待他们。教师不是发号施令者,而是导引者、组织者、合作者,是学生的朋友。我们要有一颗充满爱的心和宽容的品质,以形成一种师生之间无话不谈、畅所欲言的氛围,在和谐的师生关系中开展课堂问题教学。
二、准确围绕教学三维目标,设计不同思维层次课堂问题
(一)围绕课程的三维目标。
《普通高中化学课程标准(实验)》中明确指出了高中化学课程应使学生在“知识与技能”、“过程与方法”及“情感态度与价值观”三方面得到统一和谐的发展。那么我们设计课堂问题时,应根据课程标准来衡量各个教学内容所能体现的三维目标,并据此来确定各个教学内容的侧重点,同时也确立教学的重点、难点和关键之处。
(二)体现不同的思维层次。
新课程改革目标之一是要让学生学会学习,这就需要在课堂中培养学生的思维能力。课堂提问可以按照六个方面进行设计,其中有关知识、理解、运用的提问属于低层次思考水平;而有关分析、综合、评价的提问属于高层次思考水平。如果在一节课中,只有低层次思考水平的提问,学生的思维能力与创造能力就得不到更好的发展;反之,如果在一节课中,都是高层次水平的问题,要解决这些问题就无从谈起。因此,在课堂教学中,要围绕教学目标,根据教学进程设计不同思维水平的问题。如《碳酸钠的性质与应用》在高三复习时课堂可以这样来设计:第一层次问题设计(记忆型知识):①、在碳酸钠溶液中滴酚酞指示剂有何现象?②、在碳酸钠溶液中滴加氯化钙溶液有何现象?┄┄这些关于碳酸钠的性质问题是低层次问题;第二层次问题设计(分析知识的能力):①、碳酸钠溶于水呈碱性的原因?②、同浓度碳酸钠和碳酸氢钠溶液谁碱性强?如何证明?③、碳酸钠和碳酸氢钠之间相互转化方法有那些?第三层次问题设计(知识的创造能力):①、如何设计实验证明一瓶未知溶液是碳酸钠还是碳酸氢钠?②、把盐酸分别逐滴滴加到碳酸钠和碳酸氢钠中现象有何不同?③在盐酸中分别逐滴滴加碳酸钠和碳酸氢钠现象又有何不同呢?第四层次问题设计(方案评价能力):①、侯氏制碱法中先通入氨气,后通二氧化碳的原因?为什么有晶体析出?②、为何泡末灭火剂用碳酸氢钠而不用碳酸钠?通过层层问题的设计学生不仅掌握了碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质而且能融会贯通将所学知识结合在一起解决难点。
三、重视课堂问题预设,把握课堂问题生成
我们课堂教学是有计划有目的的活动,课堂问题教学必须具有一定的预设性。成功的教案预设可以更好地发挥教师主导、学生主体的作用,提高教学效率。
关键词:知识;思想和方法;教材分析;课堂教学
文章编号:1005C6629(2015)7C0030C03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
“所谓知识,就它反映的内容而言,是客观事物的属性与联系的反映,是客观事物在人脑中的主观映像。就它的反映活动形式而言,有时表现为主体对事物的感性知觉或表象,属于感性知识;有时表现为关于事物的概念或规律,属于理性知识”[1]。“思想”是认识的高级阶段,是事物本质的、高级抽象的概括的认识。“方法”是人们活动的步骤、程序和策略等,是为了达到某种目的而采取的途径、手段、方式和操作的总和。宋心琦教授认为,中学化学教学能够使学生终身受益的,不是具体的化学专业知识,而是影响他们世界观、人生观和价值观的化学思想观念,不是诸如分类、实验、计算等特殊的方法和技能,而是影响他们思维方式和问题解决能力的具有化学特点的认识论和方法论[2]。匈牙利哲学家贝拉・弗格拉希说过:“科学一方面是方法,另一方面是理论;它是二者的统一而不是同一。”我们认为应该基于知识、知识间联系、思想与方法三个层面对教材进行分析,这样有助于学生形成持久的收获。下面以苏教版必修1专题3“从矿物到基础材料”为例进行阐述。
1 知识层面分析:教材中包含了哪些具体知识
首先对教材主干知识进行分析罗列,使知识呈线状分布。本专题包括三个单元,分别以铝合金、铁铜及信息材料为主线,编排了如下内容:
第一单元“从铝土矿到铝合金”由三个主题组成,分别为“从铝土矿中提取铝”、“铝的氢氧化物”、“铝的性质”,主题1以铝的提取为主线,介绍了冶炼铝的工艺流程,在铝的冶炼过程中穿插介绍了氧化铝的性质;主题2主要编排了氢氧化铝的性质及其应用;主题3主要介绍了铝的性质及其应用。涉及两性氧化物和两性氢氧化物两个概念。
第二单元“铁、铜的获取及应用”由两个主题组成,分别为“从自然界获取铁和铜”、“铁、铜及其化合物的应用”。主题1介绍了如何由自然界中的铁、铜获取生活中常用的金属铁及金属铜,主题2主要编排了铁、铜及其化合物的性质及应用。
第三单元“含硅矿物与信息材料”也由两个主题组成,分别为“硅酸盐矿物与硅酸盐产品”及“二氧化硅与信息材料”,主题1主要介绍了硅酸钠、水泥、玻璃等几种基础的硅酸盐矿物及产品。主题2介绍了高科技信息产业的新宠――二氧化硅。
2 知识间联系层面分析:教材的编排是如何体现化学学科价值
理科课程的教学价值主要表现在两个方面。一方面是内在的,即理科课程本身所固有的――学生通过学习理科课程,可以满足他们认识物质世界和生命世界的需要,从而促进其发展。可称为“本体论”意义上的价值;另一方面是外在的,即理科课程作为学校课程的一个组成部分,应反映和满足社会需要,也可称为“工具论”意义上的价值[3]。
这一层次分析就是要求对线状的知识进行进一步思考、探索,理解知识间的内在联系,形成知识网。本专题对元素知识的编排组织模式进行了全新的探索。主要表现为突破了以往按“存在结构性质用途、制法”编排元素知识的物质中心模式,不过分追求知识的全面性、系统性,突出知识的应用性,精选对学生生活和未来发展有利的基础知识,按“工业制备性质应用”的过程组织教材内容,将物质性质的学习融入生活现象和社会问题的分析解决活动中,如图1所示。
3 学科思想和方法层面分析:教材中蕴含了什么思想与方法
化学学科“思想”则是从某些具体的化学事实性知识以及对化学的认识过程中提炼上升的化学观点,是对化学学科的本质、规律及价值的理性认识,它形成于化学认识活动(包括化学理性思维和化学实践)中,反过来又对化学认识活动具有普遍的指导意义。如“结构决定性质”这一典型的化学学科思想既是化学家在化学研究中概括而来,又指导着化学家以及化学学习者对物质结构和性质的认识活动。化学学科方法是在解决化学学科问题过程中形成和运用的规则、方式和手段等,如实验方法、模型方法、逻辑方法等[4]。本专题主要渗透了“化学及技术在资源利用中具有重要作用”、“元素原子结构与元素性质”等学科思想,以及学习元素性质时的实验方法、归纳方法、演绎方法、类比方法等,具体体现如下。
3.1 学科思想“化学及技术在矿产资源利用中具有重要作用”在教材中渗透
在一定条件下,通过化学反应能将矿产资源中的金属和非金属提取出来,为人类造福;化工生产中需考虑到物质循环使用、资源就近利用、节约成本、环境保护、降低能耗等技术思想;等等。
3.2 充分利用实验方法,突出化学学科的学习特征
做好实验是学习化学的重要途径,本专题实验可以加深学生对元素化合物的认识,增强学生的观察和分析问题的能力。例如铝在空气中加热熔化,铝与氢氧化钠溶液的反应都应该充分发挥实验的作用,这不仅是学生了解了钠、镁、铝的金属活动性的差异,还会为后来学习元素周期律的知识建立基础[5]。
3.3 采用类比方法,解决实际问题
在认识了氧化铝的两性以后,启发学生思考氢氧化铝、铝分别与酸溶液或碱溶液等的反应,以帮助学生学习构建化学学科知识体系的方法;同时还突出了化学在生产生活中应用十分广泛的特点,如对制备铝的工艺流程图的交流讨论,对铝制容器盛放食品的活动探究,都突出体现了帮助学生运用所学知识解释生产生活中的化学现象的学习目标。
3.4 运用比较、归纳方法,帮助学生总结提高
在学习了铝、铁和铜与非金属的反应,与碱的反应等以后,结合之前学习的钠、镁的知识,运用比较、归纳、分析、综合等方法找出金属的共性。同时让学生注意到钠、铝、铁分别与氧气、与水的反应各不相同,它们之间存在差异。还要让学生了解铝能够与氢氧化钠溶液反应,不是所有金属共同具有的性质,而是少数金属的特性。通过比较、归纳,使学生了解金属的一般化学性质和个性,从而对金属的化学性质有一个整体的认识。
3.5 采用联系和对比的方法,指导教学
联系和对比是一种有效的学习方法,通过对比可加深对知识的理解,有利于学生对知识的记忆和掌握。例如在非金属材料硅的学习中,可运用碳和硅是同一主族相邻的两种元素,它们的性质既相似又不同,联系碳、二氧化碳等学生已有的知识和生活经验来介绍硅和二氧化硅等新知识。在教学时要突出硅的亲氧性,引导学生理解硅的两种存在形式――二氧化硅和硅酸盐。对于二氧化硅化学性质的教学,可启发学生根据二氧化硅和二氧化碳都是酸性氧化物这一特点,把它们的性质一一列出,加以比较。然后引导学生从二氧化硅的化学性质稳定出发,认识二氧化硅不与水反应及必须在加热条件下才能与碱性氧化物发生反应,等等。
3.6 采用量化的方法,引导学生进一步从量的方面认识化学反应
有关化学方程式的计算是从量的方面研究化学反应规律的,学生已经知道了化学反应中反应物和生成物之间的质量关系,并学习了运用化学方程式进行有关质量的计算。在这一专题中,将进一步揭示化学反应中反应物、生成物之间的粒子关系,并学习物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等应用于化学方程式的计算。例如铝离子与氢氧根离子的关系和偏铝酸根离子与氢离子的关系等。
知识层面分析是基础,思想与方法层面则是从具体化学知识中提炼出来的学科精髓。学科思想抽象地反映学科本质、规律和价值,给学生提供认识世界的化学视角,属于观念层面;学科方法给学生提供解决问题的具体手段和途径等,属于操作层面。这个层面的分析是在知识及知识间联系层面分析的基础上进一步拓展和深化,是更高境界的追求。如果说基于知识及知识间联系层面对教材分析是每一位教师必须具备的基本素质,那么基于思想与方法层面的教材分析,是我们去追寻化学学科教学的深层价值所在[6]。基于思想与方法层面的教材分析可以有助于我们更好地组织课堂教学,更好地理解执行国家课程标准,让学生在学科思想方法的导引下主动地去获取知识,这样的教学符合学生的认识规律,使学生对知识的获得过程有切身的体验,从而对知识本身有扎实的理解,同时又受到科学方法的训练和培养。当学生掌握了方法取得了独立获取知识的本领时,就得到了开启化学知识宝库的“金钥匙”。这种教法与学法的结合,体现了叶圣陶先生所倡导的“教是为了不教”的原则,化学教学质量必然会达到更高的境界。
参考文献:
[1]中国大百科全书出版社编辑部编.中国大百科全书・教育卷[M].北京:中国大百科全书出版社,1985:525.
[2]宋心琦,胡美玲.对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J].化学教育,2001,22(9):9~13.
[3]郑长龙,梁佩君.论理科课程的价值[J].化学教育,2000,(4):9~10.
[4]杨玉琴,谢兆贵.化学学科“知识”、“思想”和“方法”三线合一的教学设计[J].化学教育,2013,(6):14.
一、正确认识初、高中化学教学的差异
1.教学目标的差异
初中化学教育是化学的启蒙教育。初中化学知识内容大多贴近学生日常生活实际,其知识层次以要求学生“知其然”为主;在能力培养方面,以定性分析、形象思维为主;只要求学生掌握一些最基础的化学知识和实验技能。
高中化学教育是化学的基础教育。高中化学的知识内容逐渐向系统化、理论化发展,在知识层次方面,要求学生对其中相当一部分知识不仅“知其然”,更“知其所以然”;在能力培养方面,由定性分析逐步向定量分析迈进,思维能力从形象思维向抽象思维发展,要求学生能运用所学化学知识解决具体生活问题,且能在实际应用中有所创新。
例1:2010年浙江高考理综卷:汽车安全气囊是行车安全的重要保障。当车辆发生碰撞的瞬间,安全装置通电点火使其中的粉末分解释放出大量的氮气形成气囊,从而保护司机及乘客免受伤害。为研究安全气囊工作的化学原理,取安全装置中的粉末进行实验。经组成分析,确定该粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。水溶性试验表明,固体粉末部分溶解。经检测,可溶物为化合物甲;不溶物为红棕色固体,可溶于盐酸。取13.0g化合物甲,加热使其完全分解,生成氮气和单质乙,生成的氮气折合成标准状态下的体积为6.72L。单质乙就在高温隔绝空气的条件下与不溶性红棕色粉末反应生成化合物丙和另一种单质。化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐。请回答下列问题:
在本题中并没有直接给出叠氮化钠的化学式,而是提示由Na、Fe、N、O四种元素组成,要求学生根据题给信息,并结合定量计算推测出叠氮化钠的化学式。生成的钠性质活泼,它与空气接触很危险,故题目要求学生写出钠与氧化铁的反应。本题综合性很强,强调发挥灵活运用知识的能力、信息获取能力和分析能力。
2.教材内容的差异
初中教材仅有2本,所有学生都必须学习,没有选择性和差异性。高中化学教材共有7本,其中包括2本必修教材,即必修1与必修2;5本选修教材,包括化学与生活、化学与技术、物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础和实验化学,学生可以根据需要和兴趣选择自己喜欢的模块深入学习。
从知识层面看,高中化学与初中化学相比,深广度有了明显提高。以必修1为例,第一章“从实验中学化学”,除了要求学生掌握几种混合物分离、提纯的方法外,还要求学生掌握物质的量、气体摩尔体积、物质的量浓度等全新概念及相关计算。第二章“化学物质及其变化”,学生首先将常见的物质进行了归类整理并学习物质类别间的转换关系,其次是电解质的概念,酸、碱、盐的电离,离子方程式和氧化还原反应等几乎全新的概念,并且这些内容抽象程度高,理论性强,学习起来较为枯燥,它们成了部分高中学生学习化学的“拦路虎”。前两章所学内容是整个高中化学学习的工具性知识,如若没有学好,学生的成绩将从这里开始分化。
二、教给学生高中化学学习方法
高中化学必修模块教材将在初中化学的基础上起到巩固和提高的作用,并为学习选修模块和今后继续提高化学知识水平作必要的铺垫。因而,在必修阶段必须掌握四大工具,即化学实验和分类思想、物质的量、离子反应和氧化还原反应。这四种工具全都包含在高中化学必修1前两章中,因而学好必修1的内容对于高中化学学习至关重要,下面以必修1为例介绍高中化学学习的方法和策略。
1.以实验为基础进行物质性质的研究
化学是以实验为基础的自然学科。在研究元素化合物的有关化学性质,进行物质的分离与提纯,鉴别与鉴定物质时,通常都要以实验为手段加以验证或探究,因此要学好化学一定要重视实验。
化学实验不但能培养学生观察、思维、动手等能力,还能加深对相关知识的认识和理解。新课程中不仅要求学生能够正确操作完成验证实验,还要求学生能够根据研究需要设计实验方案,并完成实验探究。在实验过程中真正做到知其然,也知其所以然。因而,无论是演示实验、学生实验还是探究实验,学生不应仅仅满足于简单地重复和验证,而需要在教师的引导下认真思考,逐步掌握“提出假设—设计实验方案—实验验证—得出结论”的研究物质性质的方法。
2.化学用语、化学计算贯穿全书
化学用语是化学学习和交流的工具,如果一次性向学生展示太多化学用语,则增加了学生的记忆负担,打击了学生学习化学的兴趣。在教学中应该将化学用语渗透于整个学习阶段,将枯燥的内容分散开,便于理解和记忆,学生学习时则应该注重规范表达,做到熟练掌握。