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关键词: 高中化学教学 有机化学 作业设计
一、问题的提出
有机化学是一门重要的基础课程,在高中化学课程中,有机化学理论广泛渗透在各个模块。因此学习有机化合物对提高学生的科学素养有重要的意义。
通过有机化学的学习,学生掌握有机化学的基础理论、基础知识和基本技能,形成运用化学知识分析问题和解决问题的能力。由于刚刚接触有机化学,许多学生不能理解、接收和消化,从而产生厌学现象,因此有机化学教学一直是个教学难题。为此,我们将有机化学作业的有效设计和应用融入有机化学教学环节中,激发和调动学生的学习积极性,以提高课堂教学效率,促使学生尽快提高成绩。
二、有机化学在高中课程中的重要性
在已知的化合物中,绝大多数是有机化合物。人类居住的地球上广泛存在与生命活动密切相关的有机化合物,它使地球充满生机与活力。近年来,数以千万计新合成的有机化合物,极大地丰富了当今物质世界,满足了日益增长的社会需要,提高了人们对物质及其变化的认识。当今,人类生活的各个领域都与有机化合物不可分割,因此学习有机化合物对提高学生的科学素养有着重要的意义。
在必修化学的学习中,涉及的有机化学的内容相对浅显,课标对有机部分内容的要求也不高,例如“了解有机化合物中碳的成键特征”“举例说明有机化合物的同分异构现象”等。学生仅学习必修化学,是不能达到高中毕业对有机化学的要求的,还需要进行选修学习。除了“有机化学基础”模块之外,“化学与生活”、“化学与技术”、“实验化学”等选修模块都涉及有机化学的知识,是对必修内容的一个提高。例如通过“化学与生活”的学习,学生将了解氨基酸、蛋白质的结构和性质特点,了解某些药物(如阿司匹林)的主要成分和疗效,了解生活中常用的高分子材料的化学成分及其性能,能够评价高分子材料对人类生活质量和环境质量的影响,知道甲醛等主要污染物的危害,认识“白色污染”危害和防治办法等。通过“化学与技术”的学习,学生学习的有关煤、石油、塑料等材料等专题中渗透了有机化学研究的基本思想和方法。通过“实验化学”的学习,学生将对醛、酚、羧酸、酯等有机化合物的性质与相关反应有更深入的认识。
由此可见,高中化学新课程是经过整体设计的体系,学生不管选择哪一个模块进行学习,都可以掌握必备的有机化学知识,都能够达到高中阶段基本的要求,既保证基础性又具有选择性。
“有机化学基础”模块则系统地对有机化合物的组成、结构、性质、应用等进行研究,同时对学生进行有机化学研究方法指导与训练,其难度和要求与其他模块涉及的有机化学内容要求相对要高。该模块为选修模块,对有机化学感兴趣的学生,可以通过学习提高学生对科学探究重要性的认识,并发展学生的实验技能,激发学生学习有机化学的兴趣,帮助学生认识有机化学对促进社会发展、提高人类生存质量、提高人类社会文明发达程度所发挥的重大作用,从而帮助学生树立学习化学和研究化学的志向,提高学生的科学素养。
三、化学作业的重要性
化学作业作为连接教师和学生的纽带,起着非常重要的作用。学生通过完成作业,对所学知识内容进行巩固和消化,能培养科维和分析问题、解决问题的能力,是提高素养、培养学生能力的重要途径。其次,教师通过批改作业,能发现教学中存在的问题,便于及时洞察教学进度和改革教学方法,提高教学质量。因此,化学作业是与有机化学教学活动的有机组成部分,是检验、巩固和反馈教学效果的有效途径,是教学活动的延续和补充,更是学生发挥创造力、张扬个性的渠道之一。把作业作为一种手段和教学过程,不仅能反馈、吸收、弥补、加强知识,而且能把所学知识加以应用。
四、有机化学作业有效设计的途径
(一)兴趣类型作业,激发学生的学习有机化学的兴趣。
学生在初中时,已学过一些有机物的知识,所学知识比较简单,高中阶段的有机化学理论难度大、范围广,学生学起来有点吃力,容易产生厌学情绪。为此,我们为了激发学生学习兴趣,让学生对“有机化学基础理论中的规律“编排成“快板”,并在校园艺术文化节中表演。既激发了学生学习有机化学的兴趣,又陶冶了情操。
《趣味有机化学快板》:有机化学并不难,记准通式是关键。双键为烯叁键炔,单键相连便是烷。脂肪族的排成链,芳香族的带苯环。异构共用分子式,通式通用同系间。烯烃加成烷取代,衍生物看官能团。羧酸羟基连烃基,称作醇醛及羧酸。羰基醚键和氨基,衍生物是酮醚胺。苯带羟基称苯酚,萘是双苯相并联。去H加O叫氧化,去O加H叫还原。醇类氧化变酮醛,醛类氧化变羧酸。羧酸比碳酸强,而碳酸强于苯酚。光照卤代在侧链,催化卤代在苯环。烃的卤代衍生物,卤素能被羟基换。消去一个小分子,生成稀和氢卤酸。钾钠能换醇中氢,银镜反应可辨醛。氢氧化铜多元醇,溶液混合呈绛蓝。醇加羧酸生成酯,酯类水解变醇酸。苯酚遇溴沉淀白,淀粉遇碘色变蓝。氨基酸兼酸碱性,甲酸是酸又像醛。聚合单体变链节,断裂π键相串联。千变万化多趣味,无限风光任登攀。
(二)生活类型作业,让化学作业回归生活。
设计作业时,面向学生,立足课本,放眼课外,充分利用现实生活中的资源,让学生在生活中学化学、用化学。
案例:学习有机物的性质、用途。
设计作业:课前布置学生调查日常生活中接触的有机物的性质、用途。上课时,分小组汇报调查结果。
例如,有一个小组在探究生活中化学物质的溶解性、可燃性、耐热性、电离性,设计了实验。①将一定量的食盐、花生油分别加入到两支盛有2ml水的试管中,震荡片刻。②将一定量的食盐、花生油分别加入到两支盛有2ml汽油的试管中,震荡片刻。③取一小块聚乙烯塑料碎片,用酒精灯加热。④将氯化钠溶液和汽油溶液分别作导电性试验,接通电源后,观察电流表指针是否偏转。
(三)自主类型作业,向自主型、研究型、合作型课题作业转变。
新课程改革就是为了改变以往只重视知识的传授,让学生在学习基础知识与技能的同时也学会学习,倡导学生主动学习并注重培养学生的探究动手能力、搜集和处理信息的能力、分析解决问题的能力和交流合作的能力。
案例一:(学习了乙烯的性质后,布置课后思考作业。)请根据自己学过的化学知识设计一个实验,证明乙烯与溴水发生地反应是加成反应而不是取代反应。
案例二:(学习苯的结构前,布置预习作业。)探究苯的结构:1.按照苯的凯库勒式,你认为苯可能有哪些结构特点?2.根据苯的凯库勒式,预测苯应该具有怎样的化学性质?3.如何设计实验证明你的猜想?
(四)探究型作业,培养学生的发散思维。
有机化学与医学密切相关,培养和提高学生对有机化学课程的学习兴趣,使学生进一步认识到该课程对医学的重要性是提高教学效果的前提。教学实践证明,结合医学专业学生特点,恰当地联系临床和生活实际,能使学生在课程学习过程中真正认识到有机化学对于医学的重要性,从而更好地激发学生的求知欲望、学习兴趣和积极性。比如在讲解旋光异构时,我们结合手性化合物的理化性质差异,进一步向学生介绍目前市售的绝大多数药物具有手性,而手性分子的一对对映体可能的药理活性、代谢过程及毒性等方面存在显著差异。其中一个典型的例子是沙利多胺(thalidomide,反应停)。沙利多胺在20世纪50年代在德国以消旋体形式上市,用于治疗和缓解孕妇妊娠期呕吐。后来发现(S)-thalidomide异构体具有镇静作用,但(R)-thalidomide异构体不仅没有镇静作用,反而对人体胚胎有强烈致畸作用(图1)。虽然20世纪60年代初该药撤出市场,但是已经有大量畸形婴儿出生。通过这一“20世纪最大的药物导致先天畸形的灾难性事件”,使学生认识到有机药物分子与体内大分子之间严格手性匹配与分子识别的重要性。我们还进一步引导学生了解近年来人们发现该药物对于麻风病结节性红斑[4]、HIV相关性消瘦、口腔溃疡、慢性移植物抗宿主病等治疗有效,并在抑制恶性肿瘤方面展现出较好的疗效[5],美国FDA在1998年批准将其用于麻风病结节性红斑的治疗。该药物起死回生的例子可使学生认识到人们对有机化合物的认识是一个螺旋式发展的过程。
磺胺类药物(sulfonamides,SAs)是一类用于预防和治疗细菌感染性疾病的化学治疗药物,即具有对氨基苯磺酰胺结构的一类药物的总称。在磺胺问世之前,西医对于炎症,尤其是流行性脑膜炎、肺炎、败血症等,都因无特效药而感到非常棘手。作为“含氮化合物”章节的知识扩充,我们向学生介绍磺胺类药物的发展历史:该类药物起源于1932年德国药物学家GerhardDomagk发现的一种化工染料———百浪多息(prontosil),它的发现和在临床中的成功应用,使现代医学进入化学医疗的新时代。后来由于百浪多息易产生强烈耐药性和存在肾毒性,磺胺家族又发展出磺胺甲噁唑(SMZ)与甲氧苄胺嘧啶(磺胺增效剂,二氢叶酸还原酶抑制剂),二者配合使用即为复方新诺明。我们还进一步向学生介绍磺胺类药物的抑菌机制是通过对氨基苯磺酰胺(磺胺)干扰细菌的叶酸代谢,进而抑制其生长繁殖;在弗莱明发现青霉素之前,磺胺是最好的抗菌药物。油脂在生物体内具有重要的生理功能,是生命的能量来源之一。对于医学专业的学生,这部分知识是不可缺乏的。油脂的熔点高低取决于其所含不饱和脂肪酸的量。我们在进行教学时,首先通过学生在生活中可体验的知识进行讲述。植物获得的油脂多为液态,称为“油”;而从动物所获得的在常温下呈固态或半固态,称为“脂肪”。然后讲述虽然二者在结构上都是三酰甘油,但“油”是含有不饱和脂肪酸较多的油脂,由于不饱和脂肪酸中的碳-碳双键大多数是顺式构型,导致羧酸脂肪链之间不能紧密接触,分子之间作用力减小,因而熔点降低。
在此基础上,进一步结合油脂氢化引入“植物奶油”(marga-rine)问题。由于人们担心动物油脂中的饱和脂肪酸可能会对心脏带来威胁,而植物油在高温下不稳定、无法长时间储存,因此,利用催化氢化反应,如镍(Ni)催化,使不饱和脂肪酸分子中的双键与氢原子结合成为不饱和程度较低的脂肪酸,其结果是油脂的熔点升高(硬度加大),这就是植物奶油,亦称人造黄油[6]。富含反式脂肪酸的植物奶油虽然可以使食物的味道、口感更好,但对人体健康非常不利,会加快动脉硬化,增加人类心血管疾病患病率。如此融知识、生活、医学常识等一体的油脂内容的教学,使学生学得津津有味,取得了良好的教学效果。通过上述的典型实例讲解,许多学生认识到有机化学同临床医学之间的紧密联系以及该课程对医学的重要性,从而对课程学习产生了浓厚的兴趣。
2将社会热点问题引入教学
关键词:必修模块;选修模块;关系;交叉内容
【中图分类号】G633.8
《普通高中课程标准实验教科书.化学》是以《普通高中化学课程标准(实验)》为依据编写的,全套教材由必修和选修两部分组成,共计8册。
高中化学选修模块“化学反应原理”的内容为我省理工方向的学生高考必考内容,选考为选修模块“化学与技术”、“物质结构与性质”、“有机化学基础”的内容,考生从三个选考模块中任意选考一个模块的内容。本文主要研究必修模块与选修模块的关系。
一、高中化学新课程必修模块与选修模块的特点
高中化学必修模块是在义务教育课程基础上为全体高中生开设的课程。必修模块旨在促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的发展,必修模块突出核心内容,强调基础,但又不过分追求知识的系统性和完整性,为学生学习相关科课程和其他化学课程模块提供基础。选修模块旨在引导学生运用实验探究、调查访问、查阅资料、交流讨论等方式,进一步学习化学科学的基础知识、基本技能和研究方法,更深刻地了解化学与人类生活、科学技术进步和社会发展的关系,以提高化学科学素养,为具有不同潜能和特长的学生未来的发展打下基础。
二、高中化学新课程必修模块与选修模块的关系
高中化学新课程的必修模块与选修模块在核心化学知识方面可以看做,选修模块的知识起点是必修模块的知识终点,选修模块都会在必修模块的知识基础之上引导学生学习新的化学核心知识,是对必修模块的化学知识进行拓展、提高。在过程与方法方面,必修模块与选修模块之间具有层次性和多样性的特点。在必修模块中,侧重引导学生学习基本的科学探究过程和以研究物质性质为主的化学研究方法和程序,而选修模块中则更加侧重引导学生了解每个模块所代表的化学研究领域中的一些基本思想方法和研究思路。
三、高中化学新课程必修模块与选修模块交叉内容比较
必修模块第一章物质结构元素周期律知识点是:了解原子核外电子的排布,能结合有关数据和实验事实认识元素周期律,了解原子结构与元素性质的关系,能描述元素周期表的结构,知道金属性、非金属性在元素周期中的位置及其性质的递变规律,认识化学键的含义知道离子键和共价键的形成。
选修模块第一章原子结构与性质知识点是:原子核外电子排布原理,原子结构的构造原理,原子结构与元素周期系的关系,元素周期系的应用。选修模块第二章分子结构与性质知识点是:共价键的主要类型б键、п键,共价键的键参数,键的极性,化学键与分子间作用力的区别。选修模块第三章晶体结构与性质知识点是:
分子晶体结构特征及结合力,原子晶体结构特征及结合力,离子晶体结构特征及结合力,晶格能及其应用。
必修模块第二章化学反应与能量知识点是:知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化,认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性,通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用,举例说明化学能与电能的转化关系及应用。选修模块第一章化学反应与能量知识点是:化学反应中能量转化的原因,常见的能量转化形式,化学能与热能的相互转化,吸热反应、放热反应、反应热和焓变等概念,化学在解决能源危机中的重要作用,化学在解决能源危机中的重要作用,能源是人类生存和社会发展的重要基础,节约能源、提高能源利用效率的实际意义。
必修模块第三章有机化合物知识点是:认识化石燃料综合利用的意义,了解甲烷、乙烯、苯等的主要性质,认识乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用,知道乙醇、乙酸、糖类、油脂、蛋白质的组成和主要性质,认识其在生活中的应用,通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生活等领域的应用。
选修模块第二章烃和卤代烃知识点是:天然气、石油液化气和汽油的主要成分及其应用。烯烃、炔烃的结构特点和主要化学性质。以烷、烯、炔和芳香烃的代表物为例,比较它们在组成、结构、性质上的差异。烯烃的顺反异构。苯的同系物的结构和化学性质。烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。
选修模块第三章烃的含氧衍生物知识点是:醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点以及它们的相互联系。加成反应、取代反应和消去反应。结合实际了解某些有机化合物对环境和健康可能产生影响,关注有机化合物的安全使用问题。乙醇、苯酚的结构特点和主要化学性质。醇和酚结构的差别及其对化学性质的影响。乙酸的结构特点和主要化学性质。乙酸乙酯的结构物质和主要化学性质。乙酸的酯化反应、乙酸乙酯水解反应的基本规律。在掌握各类有机物的性质、反应类型、酵素转化的基础上,初步学习设计合理的有机合成路线。
选修模块第四章生命中的基础有机化学物质知识点是:糖类的组成和性质特点。说明糖类在食品加工和生物质能源开发上的应用。氨基酸的组成、结构特点和主要化学性质,氨基酸与人体健康的关系。蛋白质的组成、结构和性质。化学科学在生命科学发展中所起的重要作用。油脂的概念、结构。油脂的化学性质、油脂的氢化及皂化反应等概念。葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素的组成和重要性质。
从必修模块中的知识点与选修模块交叉知识点进行了对比,可见选修模块是必修模块基础上的适当拓宽和加深。必修模块和选修模块知识的处理更符合高中学生的生理、心理发展顺序以及认知规律,理论与元素化合物知识穿插编排,化学计算、化学实验与有关理论和元素化合物知识密切配合,学科的基本结构明显、层次分明、重点突出、难点分散、循序渐进、螺旋上升。必修模块与选修模块知识点这样处理的目的,在于从综合教学效果考虑,精心设计知识的台阶,使学生能一步一个脚印、扎扎实实地学习,避免由于知识台阶设计不合理而使学生学习出现大面积的分化。同时,由于难点分散,也有利于激发和保持学生的学习兴趣,有利于大面积提高教学质量。
兴趣是个体积极探究某种事物或进行某种活动,并在其中产生积极情绪体验的心理倾向,也是人才成长的起点。
学习兴趣是指学生对学习活动产生的心理上的爱好和追求的倾向。
在实践中,兴趣对人的活动将产生巨大的推动作用。一旦对学习发生兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性。浓厚的兴趣将是人们刻苦钻研、勇于攻关的强大动力。孔子曰:知之者不如好之者,好之者不如乐之者。爱因斯坦说:“兴趣是最好的教师。”杨振宁博士也说过:“成功的真正秘诀是兴趣。”学生只有对化学感兴趣,才想学、爱学,才能学好,从而用好化学。因此,如何激发学生学习化学的兴趣,是提高教学质量的关键。通过几年的教学经验,我发现如果把“我们身边的化学”贯穿到化学教学中,是可以提高学生的学习兴趣的。
化学是一门与人们的生活生产实践紧密关联的学科,生活中到处存在着有趣的化学现象和化学知识,从神舟号宇宙飞船的火箭燃料,到我们日常生活中的衣食住行,化学知识渗透在社会、科技、生活的方方面面。
化学是研究物质的,在我们周围的物质世界里,空气算是我们最亲密的朋友了,它跟我们朝夕相处,形影不离,可以说没有空气就没有生命;我们家庭使用的燃料,无论是水煤气、液化石油气还是天然气,它们之所以能提供给我们所需的热量,是因为发生了燃烧的化学反应;家中铁制品的锈蚀,是因为发生了电化学腐蚀;桂林山水中熔岩、熔洞的形成,与自然界中发生的一系列化学反应有关;工业用盐亚硝酸钠的中毒用Vc解毒,体温计中水银不慎吃入用新鲜牛奶或鸡蛋清解毒,这里也有化学的知识。化学对日常生活和社会发展起着重要的影响。
日常生活中,化学还给人们带来许多方便,洗衣粉和肥皂是家用去污的好产品,啤酒是人们喜欢的饮料,蒸馒头时放些小苏打,馒头蒸得又大又白又好吃,还有许许多多的例子。
化学与医学也密切相关,供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧,挽救了许多人的生命。人们还应用科学的方法制造生理盐水,减轻病人的痛苦。近代,人类发明了许多新药品,攻克了一些不治之症,如青霉素等。但是,癌症和艾滋病仍令医生们束手无策,这两个重大难题,相信我们未来的接班人一定能够解决的。
在一些重大的科学领域里,化学的作用也不小,火箭发射所需燃料,就是利用了氢氧燃烧得水的原理。可是残酷的人类又把化学带入战争,日本帝国主义毫无人性地利用人做化学试验。现代人类已采取了措施,比如禁止使用核武器。
化学给人们生活带来了变化,有利也有弊,汽车尾气排放,造成大气污染,酸雨在警告我们,臭氧层空洞威胁着我们,环保成了化学给人们生活带来的一个重大问题。
为了让学生更加地了解化学在生活中的应用,可以展示一些生活中有关化学的案例:
案例1:在自然世界中,水受热变为水蒸气(初三化学物理变化),水蒸气又上升到高空中,遇冷成为水滴,小水滴聚集成云,有了云就会降水。长期不下雨是一件让人头疼的事。过去,遇到旱灾,许多人只好逃荒要饭,会饿死好多人。现在,人们利用降水的原理,研究用人工的办法降雨,以解除干旱现象。人工降雨的首要条件是要有云,云变成雨,必须使云中包含的小水滴先变成冰晶,过不多久,冰晶就变成雪,从空中落下来。雪在接近地面时,遇到较暧的空气,融化成雨,落到地面上。空气中的小水滴不一定能结成冰晶,于是人们就想办法,使用冷凝剂使水滴结冰。干冰(初三化学CO2)是最常见的冷凝剂,还有碘化银(高一第四章AgI)也是。派飞机飞到云层上,将干冰或碘化银撒在云层中,就可以形成冰晶,进而降雨。
案例2:王太太正在厨房煮饭。只见王太太拧开液化气(高一第一章燃料)开关,不到10分钟,一盘可口的炒白菜就做好了,这盘鲜美的菜中加入含碘(高一第四章KIO3)的食盐,不仅味美,而且有保健防病(缺碘易患大脖子病)的功能呢!又炒了一盘荤菜之后,王太太做起了馒头,这时酵母(高一第二章NaHCO3)可派上了用场,你瞧,一个个馒头经过发酵之后,吃起来特别松软。不一会儿,王叔叔来吃馒头了,真奇怪,王叔叔戴着眼镜,橱房里这么雾气腾腾的,镜片怎么不见模糊?原来,他用了含羧甲基纤维(高二有机化学)的防雾剂,使原本镜片的疏水表面变成了亲水表面,这样就不易凝起水珠了。唉呀!王太太今天做得馒头还剩下几个,留着会不会坏呢?没关系,王太太自有妙招,她用小苏打和36度的白醋制二氧化碳,并将二氧化碳和馒头一起装进一个瓶子里。这样经过二氧化碳处理的馒头放上1~3天,仍然保持清香不变质。饭吃完后,该洗碗了,可是刚才盛荤菜的那个盘子油腻腻的,不好洗啊!这对王太太来说可是家常便饭了,只要用加碱(高一第二章Na2CO3)的热水洗,就能很好地洗去油污。洗完碗筷,王太太又在干什么呢?原来她正在用消毒柜给碗筷消毒呢!这种消毒柜(高一第六章)是根据氧气在高压放电时产生臭氧来制造的。臭氧是一种强氧化剂,能有效地杀死细菌,防止细菌繁殖再生,从而保障了人们的健康。
案例3:“百雀羚”、甘油、防晒霜、摩丝等等化妆品,它们中哪一样不是化学产品的结晶?就拿这瓶定型摩丝来说吧!它是用一种由乙烯吡咯烷酮和醋酸乙烯脂(高二有机化学)两种物质共同聚合而成的高分子化合物,这些物质会使头发的刚性大大增加,继而使它们变硬。
当然我们还要认识到化学在生活中的利与弊两方面。1.防锈与绣化的汽车;2.新鲜水果与腐烂的水果;3.农民种田使用化肥与化肥厂由于污染物未能做到稳定达标排放,在生产过程中产生的废渣废气对当地农田和水源产生了严重的污染;4.药品与。
高校化学教学中涉及到很多化学实验、化学药品,化学专业毕业所从事的行业中也涉及到大量的化学物品和实践工作,而化工行业的生产中会产生大量的废弃物或者污染物,这些废弃物以及污染物的排放极易对人类生存的环境造成严重的污染,进而影响到人类的身体健康和生态环境的健康发展。所以在高校化学教育中必须要向学生渗透环保意识,使学生在以后的工作和生活中能够成为绿色环保的践行者。因此主要对高校化学教育中环保意识的提升策略进行具体的分析。
关键词:
高校化学教育;环保意识;渗透;策略
化学是一门实践性非常强的学科,在教学的过程中涉及到很多的实验教学内容,同时也是现代工业的基础。化学工业的发展使人们的生活更加先进、便捷,但是也为人们的生存环境带来极大的威胁,其生产中产生的大量废弃物和污染物严重影响着人们的生存环境。因此我们需要适当的放缓化学工业发展的脚步,将环境保护融入到化学教学中,提升学生们的环保意识,强化学生们的生态理念。
1化学课堂教学中融入环保教育
课堂教学是高校化学教学的主要方式,同时也是学生们学习化学知识的主要形式,因此在化学课堂教学中,需要能够帮助学生学习好基础知识以及应用知识,还需要能够引导学生将化学与环境保护进行有效的结合,使学生在学习化学的基础上也能够关注到化学生产对环境的影响,包括对周围环境的污染程度等。在高校的化学教材中存在很多的阅读材料,这些材料是对化学知识的延伸,不仅能够拓展学生们的视野,同时也能够将化学与生态环境进行有效的结合。比如在学习关于氮元素的相关知识时,就可以通过其在战争中的应用以及对环境的污染等方面知识的阅读,来将化学知识与环境保护进行有效的结合,从而看到化学的工业介质以及化学污染对环境的危害等,帮助学生树立起环保意识。比如在学习有机化学的过程中,教师可以根据有机化肥工业的相关内容,为学生设置研讨课,要求学生自行设计有机化肥厂的地址、需要注意的问题等,要求通过学生的设计既要能够保证化肥厂的效益,同时也能够做到对环境的保护。
2通过化学实验强化学生的环保意识
化学教学中实验教学是重点的组成部分,特别是在高校的化学教学中,需要通过大量的实验来对相关的化学知识进行验证以及理化性质的分析,通过对实验的操作和现象的观察,有利于学生更好的了解化学反应情况以及实验操作能力,为培养实践型人才奠定基础。高校的化学实验室中具有大量的实验药品和仪器,使用的频率也比较高,但是同时其中也存在一些不完善的地方,比如化学药品的无公害处理,有毒有害气体的收集装备等都不够完善,容易对实验室中的人员造成身体上的损伤。因此教师可以以此为基础,通过对实验的改进和创新来提升学生们的环保意识。比如对于一些产生大量废气物的实验,教师可以通过引导学生减少药品用量的方式来进行实验,开发微型实验,进而提升学生的环保意识。同时对于能够生成有害气体的实验,教师可以引导学生根据气体的性质,研究气体收集装置来减少气体的污染。此外,在化学实验中还可以采用真实与模拟结合的方式来进行教学,比如对于一些危害性比较大的化学实验,教师可以先带领学生参观实验器材和装置,然后通过虚拟实验的方式用多媒体的形式进行播放,这样学生既能够观察到实验程序以及现象,同时避免了环境的污染。对于有条件的高校还可以开发出模拟软件,使学生通过计算机的操作来完成实验,体现真实实验的过程。
3通过社会实践鼓励环保行为
通过社会实践能够使学生将学校学到的知识应用到社会的工作中,这样能够培养学生的实践能力、应用能力等综合能力。在传统的高校化学教学中,都是通过理论与实验结合的方式进行教学,这种教学方式使得与社会实践分离,不利于学生科学精神的培养,无法帮助学生在生活中感知化学,更不利于学生的环保意识培养。所以在高校的化学教学中,还需要能够注重学生的社会实践,使学生通过实践更好的应用化学知识的同时,也能够直观的看到环境的污染情况,进而为学生树立环保理念。比如,教师可以组织学生到一些化工厂进行参观,在参观的过程中要重点引导学生观察和分析在生产过程中可能产生的废物和污染物,以及这些物质的处理方式等,同时还可以带领学生到一些被污染的河流附近进行调查,使学生认识到化学污染对环境的影响。通过这种方式能够使学生直观的看到化学生产中对环境造成的影响,使学生在认识到化学价值的同时也能够认识到其对环境的污染,并鼓励学生能够根据化学生产或者环境的具体污染情况,设计一些能够保护环境、减少污染或者修复环境的相关实验设计,使学生在以后的工作中也能够有意识的将环保作为生产的第一考虑要素,能够科学的设计化学反应和化学生产。
4结束语
综上所述,高校化学专业是培养化工行业的理论研究人才以及技术生产人才的主要途径,随着化学工业的发展,其创造出很多的新型材料、物质等,为人们的生活和生产带来了新的生机,但是同时也对环境造成了严重污染,威胁着人们的生存环境,甚至殃及子孙后代,所以在当前高校的化学人才培养中,需要能够渗透环保意识,使培养的人才不仅具有较高的知识基础和技能,同时还能够具有理性的化学研究思路,保证化学工业能够健康、可持续发展。
参考文献
[1]陈培丽,孟继本,黄华鸣,等.浅析高校化学教学中绿色化学教育的探索和应用[J].能源与节能,2012,(7):72,94.
一、要构建高效率的课堂教学教师应充分理解新课程理念及课程目标,并实施于课堂教学之中
新课程理念是进一步提高学生的科学素养,培养学生的“三维”目标即知识与技能、过程与方法、情感态度和价值观。与以前课程相比增加了过程和情感态度,对我们老师的要求就更高了,新时代赋予了我们化学老师新的要求,就是要勤思考、懂化学、了解学生、会选择、会少讲、能教学的综合能力,在不断的教学反思中改进我们的教学方法。我们教师在教学中必须要弄清楚每一个模块应该教给学生什么知识,培养他们什么能力。在教学中必须融合多元教学方法,培养学生在自主学习、动手、观察、发现及解决问题、合作探究、创新能力,知道每一堂课哪些知识要少讲,哪些知识可不讲,处理好少与多的关系。新教材的各个模块包含的知识比以前更多,容量更大。如必修1、必修2,面向的是高一的全体学生,培养他们的基本的化学素养和学习化学的兴趣,拓展他们的知识视野。若教师对这两个模块缺乏总体把握,教学中一味的加深知识,加大难度。总与老教材做对比,盲目补充许多新教材上没有,而老教材有的知识或高考考什么就补充什么,仍按以前的应试方式来教学,可能会加大学生的学业负担。所以教师应认真研究和处理好化学教材,利用课程标准来解读教材,依据课程目标做好对教学任务的分析,确定教学的重点和难点,并在此基础上,对其他课程资源进行整理与选择,对教材进行再加工,并创造性地运用。
二、其次在教学过程中应避免出现一些误区
1.有效的课堂教学不是光靠拓展教材的学科知识和网络各种试题,搞题海战术,以达到提高学生的应试能力,而是要靠挖掘教材的教育功能,培养学生学习的主动性,让学生能自主的拓展模块包括的知识,我们教师主要不是传播知识而是引导学生自己去求得知识,引导学生去发现问题,自己去解决问题。模块1和模块2是培养学生基本的化学素养,了解一些基本的化学知识,这两个模块的知识面广,但难度不大。有的化学教师在上模块1模块2将学生当做“理科”学生看待或将他们当成以后从事化学方面的人才来培养,在教学中提前将后面选修模块的知识展现给学生。
案例1:我曾有幸去听一位同仁的“卓越”课堂的观摩课,内容是必修二生活中的有机物――乙醇,该教师“一步到位”的将乙醇的官能团,各种性质如:与活泼金属反应的断键方式、氧化成醛、酯化反应原理都一样展现给学生,教师也讲解的相当透彻,但还是有很多学生搞的似懂非懂。根据新课程的要求和高一学生的特点,这部分有机化合物的教学目标定位是对生活中简单有机代表物的认识教学。而教师不应该上成“有机化学”,我们教师应该从生活中的有机物质认识了解。即从生活到化学,再到应用的线索,将化学知识“溶解”在生活中,再从生活中“结晶”出来,让学生从这些平淡简单的知识中发现问题,这样既轻松又富有情趣,以达三维目标,因而教师可以从生活中的各种饮用酒或与饮酒过量引起的交通事故、或家中的水果存放过久会产生酒味,引入酒的酿造及来源、成分。长期过量饮酒易引起心脑血管疾病甚至致癌,引入乙醇的基本性质。如果教师重点去分析官能团和各种性质和反应,也许短时间会出现“高效”课堂,让一部分学生做题的能力增强了,易考出高分,和对后面的选修学习赢的时间。但对大部分学生可能会带来严重的恶果,学生觉得这些知识难且枯燥,打击了他们学习的兴趣和热情,斩断了学生们去遨游化学世界理想的翅膀,这实际上属于“蛮干”不是高效,因此教学要有高效的课堂关键在于教师如何优化和合理整合教材而不是对学科知识进行网络拓展。
2.高效的课堂教学不是教师提出一系列的问题,或包罗试题中可能出现的设问,让学生逐个去消除。而是要激发学生的兴趣,让学生在学习的过程中自己主动的去发现问题,再解决问题。教师应该让学生带着问题走进教室,带着更多的问题走出教室,课堂教学的结束不应是句号,而是更多的问号。
一、提倡生活化导入,多直观呈现
受应试教育观念所影响,在化学课堂教学中,大多教师都希望通过自己的讲解而让学生掌握更多的化学知识,于是,一开始上课便大讲特讲,当次课堂要学的是什么、目标是什么、重点是什么等都是由教师告诉学生,很少结合教学内容从生活中选择素材来启发学生。如此,学生所能接受的,只是一些既定的、书本上的知识,兴趣不高。提倡生活化导入,就是要针对学生的认知规律,结合教学内容从生活中选择学生所熟悉的,利于让学生直观感知的素材来启发并引导学生,从而激发学生的化学探究兴趣。
以“金属的化学性质”为例,铁会生锈、镁会燃烧,这些学生在初中阶段就学习过,那么,金属能发生哪些化学反应,金属具有什么样的化学性质,导入中以此为契机,引导学生从家里的水龙头、铁窗、花架等说起,由此引入新的学习内容;又如“用途广泛的金属材料”的教学中,借助多媒体而介绍Al2O3的在生活中的应用,由此引出“如何准备氧化铝”的问题;如“甲烷”的教学中以煤矿爆炸事件而引入瓦斯,由瓦斯引出甲烷。诸如此类,在化学教学中,定要结合教学内容和学生实际精选一些生活中所学生熟悉的素材来启发学生,这样才能激发学生兴趣,促进学生直观感知,提高参与度。
二、提倡生活化探究,多鼓励交流
提倡生活化教学并不是要把化学教学还原到生活中,而是要让学生从以往被动的接受式学习中解放出来,引导学生通过探究而获得对化学知识的理解和掌握。生活本身就需要不断地去探索和实践,在这个过程中,不仅需要学会自主认知,更要学会合作和分享。那么,拓展到化学课堂教学中,也就需要引导学生在自主学习的基础上学会合作和交流。就自学而言,更多的是要结合教学目标制定出相应的学习任务引导学生。
就课堂中的交流而言,教师要转变教学方式,以问题、任务活动等来引导学生,而不能依然采用讲授的方式进行教学。如“氧化还原反应”的教学中,先请学生写出用一氧化碳还原氧化铁制取铁的化学反应式并分析属于四种基本反应类型中的哪种,此时学生会发现该反应不属于任何一种,那么,这种反应到底属于哪一种,在此问题的引导下,引导学生从“得氧、失氧”和“还原”方面展开交流。如CO得氧的同时,Fe2O3失氧,属于氧化反应,而Fe2O3失氧后变为Fe,属于还原反应。基于上述分析和讨论,最终得到氧化还原反应的概念。如此,生活化的探究学习方式让学生经历了知识的形成过程,更容易理解概念。
三、提倡生活化操作,多引导实验
生活化教学所提倡的,是要让化学从纯书本知识中解放出来,让学生能把化学和生活整合起来,就化学课程而言,其是一门以实验为基础的课程,然因受应试观念所影响,高中化学教学中的很多操作性实验都被转为了演示实验,而一些演示实验则直接被省略,或由教师直接告诉学生结论。提倡生活化教学,要引导学生多进行实验,要让学生在实验中观察、思考,通过操作而获得对化学知识的理解。如对钠的性质研究,通过引导学生完成与氧气、酸、盐等实验而归纳其化学性质。
在化学教学中引导学生实验,要先注重引导学生在实验前猜想,通过实验验证自己的猜想。在实验中,要以问题方式引导学生展开交流活动。如对钠的性质的探究,先在烧杯中放一些水,然后把绿豆大小的钠放到烧杯中,最后再滴入几滴酚酞,引导学生观察,交流实验显现,思考为何小球会浮在水面上游动、小球最后消失,滴入酚酞后溶液为什么会变红,通过实验可以知道钠的哪些性质。在学生交流的基础上,教师点拨,用“浮、熔、游、响、红”来对实验进行归纳。再追问“上述实验中发生了怎样的化学反应,如何用化学方程式来表示?”
四、提倡生活化应用,多促进应用
化学和生活密不可分,在高中化学教学中提倡生化教学,不仅要以生活素材来激发学生的兴趣,引导学生感知,在教学中以合作探究的方式引导学生对化学知识进行探究,课后除了进行针对性练习外,还要注重引导学生进行应用,通过应用化学知识来分析解决问题,从而培养学生的应用能力。
应该说,化学知识在人们的衣食住行等领域都有着广泛的应用,故而在引导学生学习后就可以引导学生用化学知识来分析生活中的现象。如“塑料、纤维和橡胶”的学习后,引导学生对自己穿的衣服的材料进行化学分析,如“化学电源”的学习后,引导学生自己设计制作化学电池,让学生在实践操作中应用化学知识。
关键词:化学学习;负迁移
文章编号:1005-6629(2010)08-0022-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
建构主义认为,知识的学习是已有认识结构重新建构的一个过程,当新的知识进入大脑时,如果能够将原有认知结构纳入新的认知结构,就会产生正迁移;如果新旧知识发生冲突,认知结构的功能出现偏差,就会产生负迁移。事实上,我们在解决新问题时总要利用先前已有的知识,使之对后继的学习有促进作用,而避免产生干扰作用。本文就负迁移的起因谈几点看法,并寻求相应的解决策略,以达到促进学习的正迁移之目的。
1负迁移的起因
实践证明,学生的一些错误,往往很不容易纠正和消除,这说明负迁移具有一定的顽固性。对于这种顽固性的负迁移不能简单地归咎于教与学的任何一方,因为负迁移的成因是多方面的。
1.1生活经验所致
学生对现实生活或经历过的人或事会获得一些感性认识,而这些感性认识会影响学生对新知识的接受。例如,在学生学习“盐”的概念时,学生在生活中已经存在“盐”的概念,生活中的“盐”指的是NaCl这一种物质,而化学中的“盐”是指“电离时生成金属离子和酸根离子的化合物”,是一类物质的总称。正确的认识对新知识的掌握会形成正迁移,错误的认识则会产生负迁移。
1.2概念模糊所致
高中化学中有许多相近或者相关联的化学概念,如“同系物”与“同分异构体” “同位素”和“同素异形体”、 “离子键”和“ 共价键” 、 “离子晶体”和“原子晶体” 、“加聚反应”和“缩聚反应”、 “氧化反应”和“还原反应”“原电池”和“电解池”、 “燃烧热”和“中和热”等等,它们之间或有联系、或有区别,因此必须让学生准确把握概念的内涵和外延,抓住概念的本质,否则就会对后来知识的学习带来干扰,导致知识的负迁移,使学生的学习难度增大、学习效果下降。
1.3思维定势所致
所谓思维定势,就是按照积累的经验教训和已有的思维规律去解决问题。这固然有其积极的一面,如在条件不变的情境时,思维定势能使人迅速地从知识题库中提取已有知识和经验,迅速解决问题,提高思维效率。但当新旧问题形似质异时,思维定势往往会使解题者步入误区,产生种种负迁移。例如,除去溴苯中的溴可加入NaOH溶液后分液,由此推理出除去溴乙烷中的溴也可加入NaOH溶液后分液,而忽视了溴乙烷在NaOH溶液中能水解,显然错了。
1.4字面干扰所致
在化学教学中经常会遇到这样的问题,有的化学概念或化学现象与其实质往往不相吻合,很容易造成歧义,稍不留意,就会形成错误的理解,不利于知识的把握。例如,人教版中对燃烧热的规定是“25 ℃、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。”在此概念中,对物质限制为“1 mol纯物质”较为确切,但化学热力学中的标准态并不需要对温度进行限制,该概念限制温度为25 ℃,无疑将燃烧热的内涵给缩小了。另外“生成稳定的化合物”的说法也会给学生理解燃烧热的概念造成障碍,因为根据热力学规定,氮的燃烧产物为 N2(g), 它根本不是化合物。
1.5类比不当所致
类比是推理的一种重要方式,是人们认识新事物或作出新发现的重要思维方式。但类比的结果是否正确,还需要经过实践检验。学生在学习新知识时,运用类比思维可得到很大帮助,但有时也会导致错误的结论。例如,根据Fe3O4与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3和H2O,若推理出Fe3O4与氢碘酸反应生成FeI2、FeI3和H2O的结论,显然是错了。
2 防止负迁移的对策
2.1 准确把握概念及原理,克服负迁移
化学概念及原理是构成化学教材各章节的基本骨架,是化学知识的基本要素。如果对概念及原理一知半解、只求记住不求理解,就无法达到知识的灵活应用。要使学生准确地理解和掌握基本概念及原理,一方面,教师在教学过程中要创设情境引导学生自己总结,对概念及原理的关键字词和适用范围加以剖析;另一方面,对一些相似或有关联的概念,可通过对比分析,引导学生找出它们之间相互联系和本质区别,防止因概念的混淆造成知识的负迁移。例如,在学习缩聚反应时,就可与加聚反应作对比分析, 从而加深学生对新知识的理解(见表1)。
2.2激发认知冲突,杜绝负迁移
所谓认知冲突,就是原有的认知结构与新的认知对象之间无法包容的矛盾。例如在研究“盐类的水解”时,让学生测一测CH3COONa、 NH4Cl、NaCl溶液的酸碱性,当学生测知CH3COONa溶液显碱性,NH4Cl溶液显酸性时,即产生了与已有“结论”的对抗(酸溶液显酸性,碱溶液显碱性)。认知冲突的产生及问题的最终解决使学生的认知又螺旋上升到一个新高度,认知结构又趋于新的平衡,从而能有效地杜绝负迁移的发生。
心理学研究表明,只有认知结构与外界刺激不相平衡时才能激发求知的欲望。教师要善于创设问题情境,在教学内容和学生的求知心理之间制造一种不协调,把学生引入多疑、好奇的境界,从而让学生主动学习。教师在创设问题情境时不仅要符合学生的认知规律,同时还要营造轻松自主的学习氛围,消除学生的紧张心理,防止负迁移的发生,使学生在轻松愉悦的氛围中迸发出智慧的火花。
2.3 构建知识体系,防止负迁移
人在学习过程中,对原有的知识认识水平越高,就越能揭示新鲜事物的实质,并把新事物纳入到已有的知识系统中去,新知识的迁移就比较顺利。在教学实践中,经常发现学生回答问题常常挂一漏万,其重要原因之一是学生的已有知识只是零碎储存在头脑中,并没有形成有机的整体,影响了知识的灵活应用。因此,在教学过程中,教师不仅要引导学生透彻地理解新知识,还要重视化学知识间的类比深化,使知识由点到线、由线到面,从而构建出比较完整的知识网络。这样做不仅可增强知识的系统性和条理性,又能培养学生思维的灵活性和综合能力。
如要有效地复习有机化学知识,必须做到:零星知识条理化、繁杂性质系统化、反应类型规律化、分析问题有序化。具体地说,有机化学复习要抓住官能团的结构与性质,形成如右的知识体系:
同时将十余种有机物的官能团逐一放入关系网中,分析处理,然后再找出各类官能团之间的转化关系,如下所示:
烯烃卤代烃醇醛酸酯
建立官能团的转化关系,会使我们很容易识别有机物类别,完成有机合成题或有机框图题。 实践证明:学生的知识体系越完善,思维的依据就越充分,思维的过程就越容易进行,就越能有效防止负迁移的发生。
2.4 拓展典型例题,消除负迁移
化学内容既广又杂,如果不加以应用,学生很难真正掌握。为了丰富学生的知识经验,教师要精心选择例题、设计例题来强化知识、规律和方法的应用。教师在编制习题时,可由浅至深,逐层推进,让学生亲历“曝错─评错─纠错”的过程,增强其对同类错误的免疫力;也可以变换题型从不同角度、不同层面考察同一知识点,培养学生思维的灵活性和发散性,从而达到事半功倍的效果。
如在讲解原电池的工作条件后,可编制下面题目:在下图(见图1)的8个装置中,属于原电池的是哪几个?通过问题的解决对学生深刻地理解原电池的形成条件有积极的作用,再者可开阔学生的思路,增强思维的灵敏性,促进对化学原理的学习。
总之,教师要通过一题多变、一题多解、一提多答等多种形式的练习,培养学生的应变能力、创造能力和思维品质,从而消除知识的负迁移。
2.5培养学习方式,实现正迁移
“教是为了不教”是新课程的目标之一,即教学的目的不仅仅是简单地教给学生知识,而是教给学生“带得走的能力”,即从知识学习过程中要悟出学习方法、思维方式等所谓的“能力”。这就要求教师在教学中根据教材内容、学生的实际情况,引导学生灵活而巧妙地运用行之有效的学习方式,培养学习的迁移能力。在教学过程中,教师应该成为学生学习的组织者、合作者、引导者和促进者,要采取各种措施唤起学生的主体意识,尊重学生的个性,挖掘他们思维的闪光点,接纳他们各种不同想法,鼓励学生大胆质疑,充分发表自己的意见为学生营造一种宽松、愉悦、有序、和谐的学习氛围。例如,在学习原电池的工作原理时,笔者从学生已有的知识出发,引导学生设计三个对比探究实验,通过对现象的分析、层层设疑,逐步揭开原电池的工作原理之谜。在探究过程中,学生们兴趣盎然,各显身手,在愉悦的气氛中不仅主动地进行新知识的构建活动,而且逐步掌握了科学的学习方法,为终身发展奠定了基础。
参考文献:
[1]皮连生. 学与教的心理学[M]. 上海:华东师范大学出版社,1990.16~17.
教学与知识之间有着内在的、天然的、不可分割的联系,所以,教学策略的设计必须针对知识类型的实际。
我国20世纪的化学教学大纲或课程标准都是从知识属性的角度对化学知识进行分类的。从1923年分科设置课程纲要开始,逐渐演变并基本固定为化学基本概念和原理、元素化合物知识、化学基本计算、化学实验以及化学用语等五个方面。恢复高考制度以来的考试大纲一直将化学知识分为“化学基本概念和基本理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础、化学实验和化学计算”等五大类。而新课程高考化学考试大纲,虽然在考试内容部分将化学知识分为“化学科学特征和基本研究方法、化学基本概念和基本理论、无机化合物及其应用、有机化合物及其应用和化学实验基础”等五个方面,但在内容比例部分还基本保留了传统的分类方法。
知识分类就是根据特定的需要和标准,通过比较,把人类的全部知识按照相同、相异、相关等属性划分成为不同类别的知识体系,以此显示在知识整体中应有的位置和相互关系。在知识分类的历史上,不同的知识观有不同的知识分类理论与标准,因而产生了形形的知识分类方式。为了更好地实现教育目标,人们把知识分为事实性的、概念性的、程序性的和元认知性的四大类。
纵观传统的化学知识分类方法和知识分类理论的实际,可以将两者结合起来,并把化学知识划分为物质知识、观念知识和方法知识三大类。其中,物质知识主要属于事实性知识,包括无机化合物及其应用和有机化合物及其应用;观念知识主要属于概念性知识,包括化学科学的特征以及化学基本概念和基本理论;方法知识主要属于程序性知识,包括化学科学的基本研究方法,如化学实验基础和化学计算等。由于中学化学限于原子和分子层面,中学生认识的化学是“在原子、分子水平上识别和创造物质的一门科学”。所以,可以认为在高中化学知识中,物质知识是“识别和创造”的对象,观念知识是“识别和创造”的思想,方法知识是“识别和创造”的工具。物质知识是整个学科知识的基础,也是观念知识和方法知识的载体,观念知识和方法知识既要依靠物质知识的支撑,又能促进物质知识的获取。因此,化学学科要实现促进学生学科素养提升的终极目标,应该从获取化学事实、形成学科观念和掌握科学方法三个维度进行教学策略的设计。
新世纪以来实施的《普通高中课程方案(实验)》为了构建重基础、多样化、有层次、综合性的课程结构,以适应社会需求的多样化和学生全面而有个性的发展,设置了由学习领域、科目、模块三个层次构成的课程结构。据此,《普通高中化学课程标准(实验)》(以下简称《课标》)将科学领域化学科目划分为八个模块,同时又把模块分为必修和选修两大类。下面从物质知识、观念知识和方法知识三个维度,阐述在高中化学必修模块教学中促进学生学科素养提升的相关策略。
二、物质知识维度的教学策略
本文所说的“物质知识”实际就是“元素化合物知识”。在《课标》所构建的课程结构中,必修模块的物质知识主要分布在“化学1”的“常见无机物及其应用”和“化学2”的“化学与可持续发展”两个主题。其中“常见无机物及其应用”对应“单质与无机化合物”知识,“化学与可持续发展”包含“有机化合物”知识。从《课标》的安排和学科知识的逻辑关系看.物质知识是高中化学知识的基础和核心。为了使学生能准确获取物质知识,以便在此基础上生长出相应的观念知识和方法知识,可以采取下列教学策略。
1.在社会生活情境中认识物质知识
由于《课标》对物质知识的处理,突破了传统的物质中心模式,不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质,这时,我们可以从学生已有的生活经验出发,引导学生关注身边的物质,将物质知识的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中,从而体现物质与自然界和社会生活的密切联系,并且通过对物质知识的学习加深对环境和社会生活问题的理解和认识,使学生直接体会到所学知识的社会价值。如关于氯气性质的教学可以借助液氯泄漏事故报道录像的有关画面进行,以突出基于“社会中心论”的教学思想。
2.以核心概念为指导学习物质知识
为了使学生能借助于一定的基本概念认识无机物的性质及其变化规律,《课标》在“化学1”中安排了物质的分类、氧化还原反应、离子反应等基本概念,并与单质和无机物知识安排在同一主题。限于化学l的模块功能,这些概念虽然是浅显而又有限的,但它们有助于学生对物质知识的理解,并对物质知识的学习具有一定的指导作用,我们在进行教学设计时要领悟《课标》的立意,充分发挥这些概念在学生学习物质知识过程中的指导作用。如钠与水反应生成氢氧化钠时,由于反应物中钠元素和氧元素的化合价都处于最低价态,而氢元素的化合价处于最高价态,所以只能是氢元素的化合价由+1价降低为0价,反应的气体产物为氢气。这一确定钠与水反应气体产物的假说,就是依据氧化还原反应的规律提出的。
3.在已有知识基础上获取物质知识
美国现代著名心理学家奥苏贝尔认为,学习新知识的关键是要建立起新旧知识之间的联系。他曾说,“影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学”。因此,要组织学生探究物质知识,应注意从学生已有的知识出发设置相关问题,将学生有效地引入新知识的探究情境之中,从而达成获取有关物质知识的学习目标。如过氧化钠和氧化钠都是钠的氧化物,由于氧元素的化合价不同,所以两者的性质既相似又不同。在过氧化钠性质的教学过程中,可以针对学生已知氧化钠性质的实际,通过对过氧化钠和氧化钠组成与性质的比较分析,并结合有关实验检验等探究活动,使学生获得对过氧化钠性质的认识。
4.按研完的一般思路探究物质知识
物质知识的教学不仅要向学生传授知识,更要教给学生获取知识的方法和思路。如对于SO2性质的研究可以有以下思路:SO2与CO2同属于非金属氧化物,CO2是酸性氧化物,SO2也应具有酸性氧化物的性质;SO2中硫元素的化合价处于其常见化合价的中间价态,所以SO2应该既具有氧化性又具有还原性;SO2是一种新认识的物质,除了根据其类别、组成元素的化合价等推测性质外,还可能具有其他某些特殊性质。然后结合相关实验验证推测的合理性,并形成对SO2性质的全面认识。这样的教学设计可以教给学生研究物质性质的一般思路和方法,从而帮助学生提高学习其他物质知识的针对性和有效性。
三、观念知识维度的教学策略
关于观念知识,高中化学必修教科书按照《课标》的要求和学生的认知规律进行了整体化的设计和编排,主要包括化学研究的物质层次观、化学中的相互作用观、化学变化的形式观、化学反应中的能量观、化学反应的方向和限度观、化学进化观等几个方面。由于学科观念知识不仅是化学学科素养的重要构成部分,而且“具有超越事实的持久价值和迁移价值”,所以,我们应该在全面把握课程结构中学科观念知识体系的基础上,“围绕学科基本观念进行教学设计”,从而帮助学生形成应有的学科基本观念。又由于观念是客观事物在人脑中留下的概括的形象,化学学科观念通常是在化学事实性知识基础上通过不断的概括提炼而形成的。因此,帮助学生构建学科观念常有观念知识以物质知识为基础和物质知识用观念知识来概括两个基本策略。
1.观念知识以物质知识为基础
运用分类观念不仅能使有关化学物质及其变化的知识系统化,还可以通过分门别类的研究,发现物质及其变化的规律。为了使学生形成分类的观念,有关分类的内容可以采用以下设计进行教学,以突出观念知识对物质知识的依赖。
学习活动1:结合生活中(图书馆、超市等)分类的事例,思考物质之间具有怎样的关系、应该怎样对物质进行分类的问题。
基本理解:分类是学习和研究化学物质及其变化的一种常用科学观念。
学习活动2:尝试对已学过的化学物质和化学反应进行分类,并与同学交流。
基本理解:树状分类是根据对象的共同点和差异点,将对象区分为不同的种类,而且形成一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法。
学习活动3:对几组化学物质进行分类,并制作相应的树状分类图和交叉分类图。
基本理解:分类要有一定的标准,根据不同的标准可以进行不同的分类,树状分类法和交叉分类法是常见的分类方法。
2.物质知识用观念知识来概括
乙酸的知识主要属于物质知识。《课标》在“化学2”中要求学生知道“乙酸……的组成和主要性质,认识其在日常生活中的应用”,教科书又将其细化为乙酸的分子结构、酸性、酯化反应及主要用途。显然,这些都是物质知识的内容。在“课程设计要围绕核心观念进行”的理念下,《乙酸》的教学可以从物质知识中概括出相应的学科观念,以体现物质知识是观念知识的基础。
学习活动l:观察乙酸分子的比例模型,认识乙酸分子的结构。
基本理解:物质有一定的组成和结构,乙酸的官能团是羧基。
学习活动2:设计实验证明乙酸具有酸性,并通过实验比较乙酸和乙醇分别与钠反应的速率。
基本理解:有机分子中基团之间存在相互影响,乙酸分子中羟基上的氢原子比乙醇中的活泼,主要是由于羰基的影响。
学习活动3:阅读关于“酒是陈的香”的解释,分析乙酸和乙醇酯化反应的机理。
基本理解:酯化反应属于取代反应,是有机反应的一种重要类型。
学习活动4:观察和体会教师演示的乙酸乙酯的制备实验。
基本理解:乙酸乙酯的制备是可逆反应,实验中需要控制反应的条件。
学习活动5:总结乙酸的化学性质与分子结构的关系。
基本理解:官能团是决定有机物化学特性的基团,乙酸的化学性质主要由羧基决定。
学习活动6:结合生活实践讨论乙酸的用途。
基本理解:化学知识在生活中是有用的,乙酸与人类的生命、营养、健康密切相关。
四、方法知识维度的教学策略
高中化学必修教科书在着力构建物质知识和观念知识体系的同时,根据不同教学内容的特点和学生认知规律.构建了符合学生探究能力发展需要的科学方法体系。其中,有的是让学生在科学探究、思考与交流等活动中练习和运用,有的是让学生通过阅读科学史话进行体会和领悟。在教学过程中,我们应该对教科书中的方法知识体系了然于胸,通过挖掘教科书隐含的方法知识、利用方法知识组织教学内容、运用方法知识解决实际问题等多种途径,有计划、有步骤地落实方法知识的教学,不断提高学生的科学探究能力。
1.挖掘教科书隐含的方法知识
物质知识和观念知识是教科书编写的主线,而方法知识处于相对隐性的地位。如关于卤族元素的性质,教科书是用假说方法组织教学内容的。具体包括:(1)发现问题——卤族元素原子的电子层结构的变化规律与碱金属元素相同,它们的化学性质也能与碱金属元素一样表现出相似性和递变性吗?(2)提出假说——氟、氯、溴、碘在化学性质上也能表现出一定的相似性和递变性。(3)验证假说——获取卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的置换反应等事实材料。(4)得出结论——卤素都是活泼的非金属,随着核电荷数的递增,元素的非金属逐渐减弱。但是教科书对这四个步骤没有具体说明和提示,教学中教师可以对假说方法进行显化,并使学生明确假说是人们根据已有知识对所研究的事物或现象所做的初步解释,它需要证实或证伪,而且科学理论最初都是以假说的形式出现的,并随着科学研究的深入,不断得到修正、完善和发展。这样学生在以后的学习过程中就能比较自如地运用假说方法进行相应的探究活动。
2.利用方法知识组织教学内容
新课程高中化学教科书虽然增大了科学方法的外显力度,但总体还稍嫌不够。因此我们应该适当注意以方法知识为线索组织教学内容,在以物质知识和观念知识体系作为课程内容展开主线的同时设计一个方法知识体系。例如关于“化学2”中“苯”的教学可以将其分解成八个学习任务:(1)用文献方法了解苯的发现和来源;(2)用观察方法认识苯的主要物理性质;(3)用假说方法确定苯分子的组成;(4)在认识苯的凯库勒式的同时感悟直觉思维的意义;(5)用假说方法确定苯分子中没有与乙烯类似的双键;(6)用模型方法认识苯分子的平面正六边形结构;(7)用演绎方法完成苯的取代反应和加成反应的化学方程式;(8)用综合方法对苯的结构和性质形成整体认识。该教学过程突出了方法知识对物质知识获取过程的指导作用,随着教学的深入和学生感性认识的丰富,可以逐渐提高对这些科学方法的要求,最终实现方法知识的教学目标。
3.运用方法知识解决实际问题