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高中化学新课程必修1元素化合物有效教学策略的思考
作者:龚德昌等    文章来源:转载    点击数:    更新时间:2006-4-28

高中化学新课程必修1元素化合物有效教学策略的思考

龚德昌    曾汉泰    蔡伟

(华南师范大学附属中学,  广东广州    510630)

摘要:本文结合笔者的教学实践,探讨了在高中化学新课程背景下的元素化合物知识有效教学的策略问题,提出了“设置的合理的教学目标、注重知识的形成机制、激发和培养学生的学习动力”等几种促进有效教学的策略。

关键词:新课程  有效教学  元素化合物

元素化合物知识是中学化学的基本知识构成,是化学学科学习的基础,也是认识化学物质、解决化学问题的必要调节机制之一。但长期以来,元素化合物知识基本不能有效教学,存在着严重的“少、慢、差、费”现象,学生普遍感到元素化合物知识“繁、乱、杂、难”,教师罗列化学反应实事,学生死记硬背化学方程式,课堂上热热闹闹,课后全部忘光,不用说通过学习具备了较强的分析、解释和解决简单实际问题的能力,就连基本的独立、自主探究的意识也远没有形成。

教师的核心工作是进行有效教学,而教学的有效取决于教师的师德水平、教学技能、学科知识、教学规划、课堂管理能力,还取决于教学策略的选用、师生关系的营造、学生学习动力的激发与培养等因此。在高中化学新课程必修1[1]元素化合物部分[2]教学中如何才能改变传统的教学状况,真正做到教学的有效呢?本文是笔者从教学策略方面对此问题进行的一些探索。

一、设置合理的教学目标

《普通高中化学课程标准(实验)》有关元素化合物部分的内容标准有两个方面,一是根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质,能列举合金材料的重要应用。二是通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质,认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。由此可见,必修1元素化合物部分学生的学习目标主要是一些认知性学习目标,且层次相对较低,主要是了解和认识一些基本的或典型的化学事实,如物质的物理或化学性质、物质的用途及物质与生活、社会的联系等,并不追求知识的系统性和连贯性,而是注重知识的实用性、有效性。基于此,教师不应盲目拔高教学目标,更不应“穿新鞋,走老路”,在新课程背景下以化学学科为中心来组织教学,按原来的课程应从学校和学生的实际出发,设置合理、清晰且操作性较强的教学目标。下表是笔者所设置的部分章节教学目标:

1 必修1元素化合物部分章节的教学目标

章节名

教学目标

第三章

金属的化学性质

①学生能说出金属钠、铝等金属的典型物理性质,如硬度和密度等;

②学生能说出金属钠、铝、镁、铁等金属与氧气在不同条件下反应时的实验现象以及能写出相应的化学反应方程式;

③学生能在实验的基础上描述金属钠、镁、铁粉与水反应时的现象以及写出有关化学方程式,并在此基础上通过比较与综合形成有关金属与水反应的规律;

④学生能在实验基础上写出铝与强碱溶液反应时的化学方程式(离子反应方程式);

⑤学生基本掌握将物质的量用于化学方程式的计算。

几种重要的金属化合物

①学生能从不同的角度对常见金属氧化物进行分类;并知道Al2O3是一种两性氧化物,能写出Al2O3与强酸、强碱溶液反应的化学方程式;

②学生能在小组实验后说出Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3等氢氧化物的典型物理性质,并能用化学方程式表示这些物质的常用制备过程和典型化学性质;

③学生能在小组探究实验后说出Na2CO3、NaHCO3的主要物理性质如水溶解性、色态等,能用化学方程式表示它们与盐酸反应的过程,能说出它们性质的异同;

④学生能在实验后用化学方程式表示三价铁的氧化性和二价铁的还原性以及能说出这两种离子的检验方法;

⑤学生能说出一些常见离子的焰色,并能鉴别一些常见离子。

第四章

富集在海水中的元素――氯

①学生能说出氯气的水溶性、密度和颜色等主要物理性质;

②学生能写出氯气与H2、Cu、Fe、H2O、NaOH等物质反应的化学方程式;能写出次氯酸见光或受热分解的化学方程式;能用化学方程式描述漂白粉变质的原因;

学生知道氯气有毒,但也能结合氯气的有关性质以及次氯酸的性质提出一些实用的预防氯气中毒的方法;

④能设计实验方案来探究新制氯水中粒子的种类;

⑤进一步认识非金属元素单质和化合物性质学习的一般思路。

硫和氮的氧化

①学生能说出SO2、NO2、NO的主要物理性质如水溶性和色态等

②学生能用化学方程式表示SO2的主要化学性质,如与H2O、NaOH、O2等物质的反应;并能从化合价升降的角度解释SO2的氧化性和还原性;

③学生能用化学方程式描述NO2与H2O、NO与O2反应的过程,并在此基础上认识酸雨的来源;

④学生能说出酸雨的来源以及危害和预防措施

由于这些明确且操作性较强的教学目标的设置,一方面使得学生能较快地明确学习目标,减少学习的盲目性,同时也能及时、有效进行自我评价,另一方面也便于教师评价学生的学习效果,从而适时调整教学过程或策略。

 

二、学生初三原有知识出发,重视新知识的形成与获得机制

依据认知教学心理学的知识观,高中化学新课程必修1的元素化合物知识主要是一些陈述性知识或下位概念,即一些基本、常见或典型的化学事实性知识。这类知识不同于化学实验技能,也不同一般的化学问题解决方法,它有它自身的形成机制与贮存形成,它在人脑中主要是以命题、图式(实验场景)等形式贮存,但的形成依赖于学生头脑中原有的知识。

通过初三和高一前段时间化学学科的学习,学生已经了解或认识了氧化还原反应、离子反应、物质分类、金属活动性、原子结构、酸碱盐反应规律等理论知识,也接触了一些生活中常见的物质,如氧气、碳元素的单质与常见含碳化合物如CO、CO2、CH4、CaCO3等、铁和铜等金属单质的性质以及酸碱盐的反应规律等。可见,学生头脑中已经贮存有了一定的化学概念或理论性知识、元素化合物事实性知识和化学学习的策略性知识等,具备了化学学科持续学习的能力和基础。因此,高中阶段的元素化合物部分的学习大体上就是一种下位概念的学习,即充实、拓展原有的知识结构,更新或丰富原有层次相对较低的观念、理论的内涵。这样,寻找新旧知识的同化点,搭设新旧知识之间的“梯子”,是实施元素化合物知识有效教学的关键。下表是我们在部分章节的教学中设置的“梯子”。

2 部分教学中设置的“梯子”

章节名

新知识

原有知识

所设“梯子”

第三章

金属的化学性质

Na、Mg、Al等金属的物理性质

Na、Mg、Al与O2、H2O等物质的反应

Al与NaOH溶液的反应

Al在纯氧中的燃烧、几种常见的合金;

Mg、Al、Fe等活泼性金属与稀盐酸、稀硫酸的反应

金属活动性规律

氧化还原反应的规律

几种重要的金属化合物

金属氧化物的分类

②Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3的化学性质及制备方法

 

生石灰与水的反应

②NaOHCa(OH)2等常见碱的性质

难溶性碱的性质

碱的通性

氧化还原反应

第四章

富集在海水中的元素――氯

①氯气的主要物理性质;

②氯气的主要化学性质

③次氯酸的主要性质

④漂白粉、漂粉精的有效成分

①氧原子的结构与氧气的化学性质

②氧化还原反应

③强酸与弱酸盐反应的规律

④质量守恒定律

氧原子与氯原子的结构的相似;质量守恒定律和氧化还原反应规律

硫和氮的氧化物

①SO2NO2NO的主要化学性质

②SO2NO2NO等氧化物与环境的关系

    CO2的组成与性质

    大气污染的有关常识

    非金属氧化物与碱溶液反应的规律

CO2的组成与性质;氧化还原反应规律

从上表可以看出,设置的“梯子”可以是比较性的物质,它与将要学习的物质在组成上是相似的,且学生又是比较熟悉的。如在进行SO2的教学中,就可以将CO2作为SO2学习的“梯子”,具体设置过程如下:教师首先引导学生对SO2的组成进行分析,得出SO2是一种非金属氧化物,然后要求学生从头脑中搜索出符合这一特征的物质,即SO2的“原型”,学生很自然会想到CO2,此时,教师可以顺水推舟罗列出有关CO2的主要信息,接着,教师引导学生大胆推断或猜想SO2可能的化学性质,同时也引导学生辩证地思考问题,毕竟两者之间还是有差异的,这种差异必然会导致它们化学性质的某些不同,最后,指导学生自主从实验活动中找到答案。可以用下列模式来表达这一过程:

 

当然,“梯子”也可能是某一内涵丰富的理论知识或抽象的观念,它与新学习的物质之间有一种类属关系。如在进行金属的化学性质的教学时,就可以将金属活动性顺序表作为金属学习的“梯子”。具体设置过程如下:教师首先提出金属活动性顺序表,阐述有关的知识要点,同时罗列出已学过有关金属如铝、铁等的化学性质,接着,提出问题,金属活动性比铁强的金属钠能否与氧气反应呢?反应的现象是否会更剧烈呢?生成会是不类似铁、铝与氧气反应生成的物质呢?……然后,指导学生开展实验,最后学生形成得出结论,获得金属钠与氧气反应的化学事实。

总之,基于原有的化学知识,设置促进新知识形成的“梯子”,这一策略能使学生在新知识学习过程中产生一种似曾相识的亲切感,一种认知的矛盾,使学生体验到化学学习并不困难,并不神秘。

 

三、重视学生化学学习动机的培养和激发

教师的教学是否有效,受多种因素影响,但其中有一个关键因素,就是学生的学习动机,也就是学习是否愿意学习的问题。因为学习动机虽然不会影响知识的形成与获得过程,但它能提高学生的努力、专注程度以及改善学习的准备状况,换而言之,学习动机就好像是学习的“催化剂”,不改变学习的结果,但能提高学习的效率。那么,如何在元素化合物教学中培养和激发学生学习化学的兴趣呢?

1.紧密联系社会与生活

教学的目标是为了尽可能地促进知识的迁移。教师若能从化学的角度引导学生分析和关注当前社会的热点问题、身边常见物质的组成和功能,进而使学生在关注民生的同时,能感受到学习化学的意义、拓展学科视野,优化思维品质,培养学习热情,提升生活品质,最终促进知识的有效迁移。如在进行氯气的教学时,就可以联系起二次世界中的化学武器、氯气泄漏事件、以及家居生活中能用来吸收氯气的物质(绿茶、苏打片、尿液等),在进行SO2的教学时,就可以联系起“酸雨”、“劣质雪耳”、“劣质湘莲”、“劣质霸王花”等物质,在进行SiO2的教学时就可以联系起光纤、石英、蓝宝石、红宝石等物质,总之,结合身边的现象、物质或事实,让学生感到熟悉,感到亲切,最终达成“从社会走向化学,从化学走向社会”的目标。

 

2.精心创设问题情景

良好的问题情景能引起学生的矛盾、疑惑、惊讶或好奇,产生学习的愿望或意向。化学问题情景可以是某一似是而非、一知半解或不确定的化学问题,也可以是某一新奇而又变幻的实验现象,还可以是一组相似的实验活动。以下是我们在不同章节中所设置的一些化学问题情景。

 

3  设置的问题情景

章节名

问题情景

第三章

金属的化学性质

①铁能与氧气反应,但还有一定的条件,可能是在纯氧中,或者是在潮湿空气中。钠的金属活动性比铁,因此钠与氧气反应时,条件应该更容易,现象应该更剧烈,是否真是这样呢?

②指导学生观察金属钠与水的现象后,启发学生思考:为什么金属钠会浮在水面上?为什么会发出嘶嘶的响声?为什么金属钠会熔化成一个光亮的金属小球?……

几种重要的金属化合物

AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液,直至过量;往NaOH溶液中逐滴滴入AlCl3溶液;AlCl3溶液中逐滴滴入浓氨水,直至过量;往浓氨水中逐滴滴入AlCl3溶液,直至过量;

往一定的NaOH溶液中逐滴滴入FeCl3溶液;将一吸有FeCl3溶液的长胶头滴管伸入NaOH溶液液面下

第四章

富集在海水中的元素――氯

Cl2如果能与H2O反应,根据质量守恒定律,可能会产生哪些新的粒子呢?你能设计实验方案一一证明这些粒子的存在吗?

Cl2具有强氧化性,Cl2也能与水反应生成HCl和HClO,万一你不幸遇上了Cl2泄漏事件,你能如何逃生?

硫和氮的氧化物

CO2能与H2O反应生成H2CO3,SO2也能与H2O反应生成H2SO3。往CO2的水溶液中滴入BaCl2溶液不产生白色沉淀,因为H2CO3是弱酸,但往SO2的水溶液中滴入BaCl2溶液,却产生了白色沉淀,H2SO3也可看作是弱酸啊!为什么?白色沉淀还是BaSO3吗?

NO2与H2O生成HNO3和NO,而NO和O2反应又生成NO2,如果将NO2和O2的混合气体同时通入H2O,结果如何?你能据此提出消除NO2危害的方法吗?

 

3.提供丰富且具一定挑战性的实验任务

化学是一门以实验为基础的学科。高中化学新课程标准明确指出“化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中的实际问题的重要途径和方法……”。现象丰富的实验、富有创意的实验总能引起学生的认知冲突,激发学生的好奇心和求知欲,提高学生获得实验知识——图式的可能。虽然教材已安排了相对较多的实验活动,但有些实验的操作性、新奇程度均有限,还可以调整和充实实验的内容,突出实验的情境化以及提升新颖和巧妙程度。如在探究次氯酸的漂白性时,可以结合氯气的溶解性实验来进行。氯气溶于水时已有部分氯气与水发生了反应,但同时也有部分氯气溶于水了,但加入CCl4后,这些氯气被萃取到了CCl4中,并以氯分子形式存在。这时先将混合液分液,并将下层的CCl4与氯分子的混合液注入干燥大试管中,再往试管内小心插入一张干燥的红纸,再将原分液漏斗上层的混合液小心滴入试管中,注意动作轻缓,并用彩色笔标示二层液体的接触面。这样就巧妙地创设次氯酸与氯分子同时作用有色物质的情景:氯分子在下层的CCl4层中,次氯酸在上层的水相中,减少了中间环节,也不需额外制备氯气,还和前面的实验有机结合起来,给学生新奇、巧妙的印象。

总之,新课程背景下元素化合物的有效教学是一门艺术,充满挑战,呼唤智慧。

 

参考文献:

1.            王祖浩 王磊主编:《化学课程标准(实验)解读》,湖北教育出版社2004年版。

2.            陈琦 刘儒德主编:《教育心理学》,高等教育出版社2005年版。

3.            皮连生主编:《学与教的心理学》,华东师范大学出版社2003年版。

4.            J·布罗菲著,陆怡如译:《激发学习动机》,华东师范大学出版社2005年版。



[1] 人教版

[2] 包括第三章第一节、第二节,第四章第一、二、三节。

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