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1.以化學(xué)教材為基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生愛祖國、愛集體、愛家鄉(xiāng)的思想感情,啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
我們知道,整個化學(xué)發(fā)展史就是一部發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造的歷史,其中不乏化學(xué)家們崇尚科學(xué)、追求真理、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和頑強毅力及為科學(xué)而獻(xiàn)身的忘我精神,學(xué)習(xí)這些態(tài)度和精神至關(guān)重要。同時在學(xué)習(xí)新知識時也應(yīng)緊密結(jié)合我國的化工生產(chǎn)以及人類生存生活的實例。例如,結(jié)合《緒言》講述我國古代勞動人民的四大發(fā)明中就有三項與化學(xué)知識密切相關(guān);還有許多化學(xué)工藝在世界上處于領(lǐng)先地位,足以引起華夏人的自豪感。在講到元素符號時,簡述無錫人徐壽的杰出貢獻(xiàn);在講到鹽時,聯(lián)系著名化學(xué)家侯德榜的“侯氏制堿法”,為當(dāng)代中國人贏得的榮譽。在講到空氣、水污染時介紹天氣預(yù)報公布的空氣質(zhì)量指標(biāo)、厄爾尼諾現(xiàn)象、“保護(hù)母親河行動”等,使學(xué)生強烈地感覺到為祖國、為人民、為家鄉(xiāng)做貢獻(xiàn)的責(zé)任感。
2.重視學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),為學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新活動奠定堅實的基礎(chǔ)
首先,通過典型化學(xué)實驗,引導(dǎo)學(xué)生觀察,同時與思維聯(lián)系起來,以利于知識與技能素養(yǎng)的形成;再加以拓展和延伸,以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。
其次,以對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義科學(xué)素養(yǎng)教育為契機,全面滲透創(chuàng)新思想。
例如,在學(xué)習(xí)物質(zhì)的分解與化合、正負(fù)電荷、陰陽離子、溶解與結(jié)晶等內(nèi)容時,讓學(xué)生初步認(rèn)識對立、統(tǒng)一及辯證法的根本規(guī)律。在學(xué)習(xí)混合氣體的爆炸極限、核電荷數(shù)不同引起元素種類改變,原子最外層電子數(shù)不同使元素化學(xué)性質(zhì)不同等知識時,說明量變、質(zhì)變規(guī)律,還有內(nèi)因與外因關(guān)系等。在學(xué)習(xí)過常見酸的性質(zhì)和酸的通性后,讓學(xué)生結(jié)合教材領(lǐng)悟共性與個性的區(qū)別和聯(lián)系,從而讓學(xué)生的創(chuàng)新神經(jīng)末梢得以充分伸展。
3.變“教教材”為“用教材去教”,培養(yǎng)學(xué)生獨立解決問題能力的同時挖掘?qū)W生的創(chuàng)新意識
以前的課堂教學(xué)中,教師只是單純地傳授課本上的知識,不注重知識的拓展和延伸,不注重用課本知識去解決實際問題。因此,我們要轉(zhuǎn)變觀念,學(xué)會“用教材去教”。例如,在學(xué)習(xí)空氣成分時,簡述拉瓦錫在重復(fù)前人實踐的基礎(chǔ)上,敢于創(chuàng)新,錯誤學(xué)說,創(chuàng)立嶄新的“氧化”學(xué)說。該實驗如按課本演示,現(xiàn)象不太明顯,我們就改在試管中進(jìn)行,既簡單,效果又明顯,讓學(xué)生在剛接觸化學(xué)時,就“不唯書本”。
二、改進(jìn)教法,發(fā)揮學(xué)生的主體作用,培養(yǎng)創(chuàng)新思維
第一,成功的教學(xué)方法往往是以興趣激發(fā)學(xué)生的求知欲望,以激勵參與作為切入口,千方百計讓學(xué)生樹立成功的信心,進(jìn)而才能不斷創(chuàng)新。我們教師除在教育教學(xué)中經(jīng)常進(jìn)行細(xì)致的思想教育外,在作業(yè)批改中,對學(xué)生的作業(yè)點評也要以激勵性批注為主,如“學(xué)貴于疑”、“認(rèn)真學(xué)習(xí)是你的優(yōu)點,望能保持”、“專心聽講與認(rèn)真作業(yè)的結(jié)合,將使你的成績更上一層樓”等等,以此鼓勵每個學(xué)生,發(fā)揮他們的主觀能動性,樹立起他們的自信心,讓他們體驗到成功的喜悅。
第二,善于創(chuàng)設(shè)寬容、理解、和諧的氛圍,允許學(xué)生發(fā)表不同意見。
第三,創(chuàng)設(shè)合理的問題情境,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和精神。
第四,注重與其他各學(xué)科的結(jié)合,開闊學(xué)生的視野和知識面,給創(chuàng)新思維插上理想的翅膀。
第五,重視化學(xué)以實驗為基礎(chǔ)的特征和化學(xué)實驗的重要作用,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力,為日后的工作和掌握基本的實驗技能打下堅實的基礎(chǔ)。
三、探究式學(xué)習(xí)――學(xué)生創(chuàng)新的有效途徑
“探究式學(xué)習(xí)”是指教師不把現(xiàn)成的知識或結(jié)論告訴學(xué)生,而是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自主地發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、獲得結(jié)論的過程?!疤骄啃詫W(xué)習(xí)”是與“接受性學(xué)習(xí)”相對立的一個概念,它不僅僅是轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,而是通過轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式以促進(jìn)每一個學(xué)生的全面發(fā)展;它尊重每一個學(xué)生的獨特個性和具體生活,為每一個學(xué)生的充分發(fā)展創(chuàng)造空間。因此,“探究性學(xué)習(xí)”具有濃郁的人文精神,體現(xiàn)著鮮明的時代精神,對創(chuàng)新能力的發(fā)展起到了事半功倍的作用。
探究性學(xué)習(xí)的實施首先要求師生共同創(chuàng)設(shè)一定的問題情境,問題的提出要有新奇性、興趣性、梯度性,能觸及學(xué)生的感覺神經(jīng)末梢,刺激他們的求知欲,調(diào)動學(xué)生原有的知識和經(jīng)驗,然后經(jīng)過討論,提出核心問題,誘發(fā)學(xué)生探究的動機,在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)隱含的爭議問題,使學(xué)生從多個角度去認(rèn)識、解決問題。
關(guān)鍵詞:量化意識;化學(xué)實驗;滲透;建立;運用
文章編號:1008-0546(2014)02-0005-04 中圖分類號:G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.002
現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展已經(jīng)走向定量化,而走向定量是化學(xué)作為一門學(xué)科成熟的標(biāo)志。鑒于此,在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中引領(lǐng)學(xué)生用定量的思想去思考問題,分析問題和解決問題,對學(xué)生的思維品質(zhì)的提升,化學(xué)基本學(xué)科思想的形成,科學(xué)素養(yǎng)的提高都具有特殊的意義。
而在我們的教學(xué)實踐中,學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)中,運用定性的手段去解決問題則更為普遍,以定量思想貫穿的實驗探究相對來說顯得比較單薄。因此,如何充分運用課堂這一個重要的陣地培養(yǎng)學(xué)生的量化意識,讓學(xué)生在分析問題,解決問題時能具備量化的意識,值得我們?nèi)リP(guān)注和作一些研究。本文試圖從以下幾個方面談?wù)勎业目捶?,供大家思考?/p>
一、培養(yǎng)學(xué)生量化意識的重要意義
事物及其屬性的數(shù)量化表述或推演是一種高層次的表述或推演,這種表述或推演使我們能夠更清晰更深刻地認(rèn)識事物及其變化規(guī)律?;趯W(xué)生思維發(fā)展的階段性,初中化學(xué)對學(xué)生的認(rèn)識要求以能正確定性判斷為主,化學(xué)學(xué)習(xí)則以能夠進(jìn)行簡單的驗證為主。學(xué)生進(jìn)入高中以后,思維能力發(fā)生躍變式的變化,為了順應(yīng)學(xué)生思維發(fā)展要求,為以后進(jìn)行科學(xué)研究進(jìn)行知識和能力準(zhǔn)備,高中化學(xué)教學(xué)中定量推理逐步代替定性判斷,驗證性實驗逐步升變?yōu)樘剿餍詫嶒灐_@樣看來,如果化學(xué)教學(xué)中給學(xué)生提供更多的運用定量思想的平臺,往往更能契合廣義實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)的目的。讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何自主地發(fā)現(xiàn)問題,如何用學(xué)過的知識來解決問題或發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律等,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,初步形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和習(xí)慣。為學(xué)生今后的深入學(xué)習(xí)從思維方式層面進(jìn)行鋪墊,能夠有效地提升學(xué)生的學(xué)力。同時,高中化學(xué)新教材也在很多內(nèi)容上導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生運用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法,定量分析和解決有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的問題。在《化學(xué)反應(yīng)原理》這一個模塊中,很多原理的敘述和研究,都不再是以往那種單純的描述,而是利用數(shù)據(jù)的量化描述來進(jìn)行推導(dǎo)和論證。例如,第1章“化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化”將過去教材中的一個定量的學(xué)生實驗“測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱”放到課堂教學(xué)中的“活動·探究”,成為“化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)” 部分教材和教學(xué)中的主干組成。而在《實驗化學(xué)》中,專題六單元的實驗主要都是圍繞物質(zhì)的定量分析展開的。由此可見,新教材在編寫上也體現(xiàn)了現(xiàn)代化學(xué)走向定量這一鮮明時代特點。可見,培養(yǎng)學(xué)生具備定量思想不僅是時展的要求,更是中學(xué)學(xué)科發(fā)展要求。
二、化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生量化意識的途徑
1. 通過化學(xué)史的學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的量化意識
科學(xué)家精益求精,不放棄實驗中存在的任何一個疑點,最終取得真理的事例很多。其中一個非常典型的是化學(xué)史上被稱為“第三位小數(shù)”上的發(fā)現(xiàn)。1892年,英國科學(xué)家瑞利用兩種不同的方法制取氮氣,測定出來的氮氣密度并不相同,兩者相差0.0064g/L,瑞利并沒有忽略這一差異,他不認(rèn)為這是實驗本身的誤差加以修正,而是把他的實驗結(jié)果與研究論文一起公開發(fā)表在《自然》雜志上,公開征求答案,引起了他的朋友拉姆塞的注意并開始一起研究這個問題。他們在翻閱80年前英國科學(xué)家實驗大師卡文迪許的實驗記錄中取得了重要突破。在卡文迪許當(dāng)年的實驗報告中記錄了氧與氮化合為氮的氧化物再溶解在苛性鈉溶液中,最后管內(nèi)總有一個小氣泡,其體積相當(dāng)于原氣體體積的1/120。他們重復(fù)了卡文迪許的實驗并對這個小氣泡內(nèi)剩余氣體進(jìn)行密度測定和光譜分析,確認(rèn)它是一種新元素,后來被命名為氬。一個小小的氣泡是很容易被人忽略的,它默默無聞地酣睡了100多年,直到細(xì)心過人的瑞利和拉姆塞不放過第三位小數(shù)上的差異,才把它們從不宜被人察覺的細(xì)節(jié)中探索出來。這充分體現(xiàn)了科學(xué)家誠實的科學(xué)態(tài)度和精益求精的思維方法,也是將定量測量發(fā)揮到極致的勝利,顯示了定量思想對科學(xué)發(fā)展所起到的巨大作用。
2. 化學(xué)實驗學(xué)習(xí)中,加深定量思想的理解
化學(xué)中的定量實驗側(cè)重于深化學(xué)生對事物變化中量的關(guān)系的認(rèn)識,有助于培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性和嚴(yán)密性。以往的化學(xué)教材中,化學(xué)實驗中定性實驗占據(jù)了相當(dāng)大的比重,教材中只有《配制一定的物質(zhì)的量的濃度》和《酸堿中和滴定》是屬于定量實驗。而目前的新課程教材中除了繼續(xù)保留上面兩個定量實驗以外,還在實驗?zāi)K中專門設(shè)置了定量測定的單元。學(xué)生通過這些具體實驗的學(xué)習(xí),加深了定量思想的理解。中學(xué)的定量實驗一般以樣品的純度測定,相對分子質(zhì)量的測定,化學(xué)元素組成的測定,化學(xué)反應(yīng)速率的測定等居多,教師能很好地進(jìn)行引導(dǎo),利用教學(xué)中這些蘊含的定量素材,有利于培養(yǎng)學(xué)生的定量意識,從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)中的思維品質(zhì)。以《一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制》這個定量實驗為例。首先,定量實驗設(shè)計必定依據(jù)原理。配制一定物質(zhì)的量濃度溶液實驗原理就是依據(jù)計算公式,根據(jù)公式來看,需要哪些量,然后怎樣得到這些量,使得“量”成為定量實驗的靈魂和關(guān)注點。而學(xué)生面對一些無法直接取得的實驗量,就需要通過對原有知識進(jìn)行再加工,探究實驗方法;對于無法精確取得的就需要思考轉(zhuǎn)化為取到合適的容器這一途徑來完成。通過這樣的學(xué)習(xí)體驗,學(xué)生加深了對定量思想的理解,也能初步建立定量實驗的方法和模型。其次,定量實驗的操作步驟取決于需要獲取哪些“量”以及如何準(zhǔn)確地獲取這些“量”。分析實驗中的這些問題和解決問題的過程恰是培養(yǎng)學(xué)生定量分析問題的能力及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度的很好載體。化學(xué)儀器的形狀是多種多樣的,但每一種儀器的產(chǎn)生必然出于某種需求,而不是憑空想象而來的。通過這個學(xué)習(xí)過程的體驗,教師指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)定量實驗要求和儀器性能選好實驗儀器。這為學(xué)生在今后化學(xué)實驗選擇儀器乃至設(shè)計儀器裝置提供一種思維的指向?!皽?zhǔn)確性”是定量實驗的靈魂,但準(zhǔn)確性是相對的。所以,面對任何的定量實驗,實驗的精準(zhǔn)是非常重要和關(guān)鍵的,但是實驗的誤差也是不可避免的,也是允許存在的。我們可以防止錯誤,但是我們無法逃避“誤差”。在教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生正確地區(qū)分“錯誤”和“誤差”,從而使學(xué)生樹立辯證唯物主義觀點,逐步養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。
3. 通過化學(xué)習(xí)題,滲透量化意識
由定性向定量是化學(xué)學(xué)科一個合理的發(fā)展方向。在中學(xué)教學(xué)中,有不少習(xí)題的解決是需要通過定量計算來完成的。在解決問題的過程中,通過數(shù)學(xué)的抽象和簡潔的文字?jǐn)⑹觯囵B(yǎng)學(xué)生的思維邏輯性的同時,也滲透了量化意識。我們來看看下面這個例題。
[案例1]有一混合物的水溶液,只可能含有以下離子中的若干種:K+、NH4+、Cl-、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-,現(xiàn)取三份100mL溶液進(jìn)行如下實驗:
(1)第一份加入AgNO3溶液有沉淀產(chǎn)生;
(2)第二份加足量NaOH溶液加熱后,收集到氣體0.04mol;
(3)第三份加足量BaCl2溶液后,得干燥沉淀6.27g,經(jīng)足量鹽酸洗滌、干燥后沉淀質(zhì)量為2.33g。
根據(jù)上述實驗,以下推測正確的是( )
A. K+一定存在
B. 100mL溶液中含0.01mol CO32-
C. Cl-可能存在
D. Ba2+一定不存在,Mg2+可能存在
此題考查的是離子的檢驗。但是其中NH4+以及SO42-,CO32-的判斷是通過定量計算來完成的,而且對于K+的判斷,無法從定性的角度來完成,需要運用電荷守恒定量計算而得。類似的習(xí)題還有不少,這些習(xí)題的解答中往往伴隨著定性和半定量相結(jié)合,這樣的訓(xùn)練,是滲透量化意識的一個主要途徑。
4. 通過研究性學(xué)習(xí),逐步建立量化意識
認(rèn)識了定量思想的價值和意義,又具備一定的定量思想解決問題的方法和思路,就可以在教學(xué)中,結(jié)合教學(xué)實際,為學(xué)生提供一些必須需要用定量思想來解決的問題,讓同學(xué)們在問題的解決中,體驗這種科學(xué)思想的同時,學(xué)會定量地分析和解決問題,從而逐步具備起量化意識。
[案例2]食鹽中混有了純堿,請進(jìn)行檢驗。如果有,怎樣測定其質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
【分析】完成此題要解決兩個問題:第一,驗證純堿的存在,這個屬于定性檢驗;第二,測定其中的純堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù),屬于定量分析的范疇。顯然,這兩個題目的難度上有著明顯的區(qū)別。從定性分析到定量測定在認(rèn)識的過程上是一個飛躍,這個飛躍最終由師生共同協(xié)作完成。相對第二個問題來說,第一個問題對于高中學(xué)生來說,還是比較容易解決的。
在課堂上學(xué)生分組討論的同時,要求學(xué)生針對第二個問題,從反應(yīng)原理,實驗裝置,實驗步驟以及誤差分析四個方面進(jìn)行重點分析。同學(xué)們通過討論,明確成敗的關(guān)鍵是準(zhǔn)確稱取樣品質(zhì)量,準(zhǔn)確測定反應(yīng)生成的CO2氣體的質(zhì)量或者體積。首先,實驗的收集裝置就很重要。如果從質(zhì)量的測定角度來講,可能用到的收集裝置有很多種,但是通過對吸收劑的能力,雜質(zhì)氣體干擾,裝置內(nèi)殘余氣體的充分吸收以及實驗測量的操作方便等角度考慮,整套裝置的雛形就已經(jīng)完成(見圖1)。面對所展示的裝置,很多同學(xué)表示了滿意的情緒,大家都認(rèn)為這個裝置能有效地防止誤差的產(chǎn)生,可是仍有少數(shù)同學(xué)提出,空氣中的CO2氣體有可能進(jìn)入干燥管以及鼓入的空氣中的CO2都會影響測定結(jié)果的準(zhǔn)確性。面對有些同學(xué)的擔(dān)心,我們欣喜地看到,這些同學(xué)對于定量思想已經(jīng)有了較深的理解,甚至已經(jīng)具備了量化的意識。于是大家修正得到完整的裝置(見圖2)。
通過思考分析和比較,去偽存真,學(xué)生在進(jìn)行研究學(xué)習(xí)、解決問題的過程中,逐步建立了定量思想,并且在這個過程中,培養(yǎng)了辨別分析能力。
反應(yīng)裝置圖確定之后,引導(dǎo)學(xué)生對于實驗步驟進(jìn)行規(guī)劃,同時也是在減少誤差,保證實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的原則下優(yōu)選步驟。 討論之后,引導(dǎo)學(xué)生對于剛才的實驗設(shè)計進(jìn)行回顧和反思。
[實驗反思]定量實驗相對于定性實驗,誤差更容易產(chǎn)生。引導(dǎo)學(xué)生從實驗的原理、方法、操作過程等方面對可能引起的實驗誤差進(jìn)行全面而徹底的分析,也是幫助學(xué)生提高量化意識的一個重要途徑。反應(yīng)不夠完全,有無其他物質(zhì)的干擾,實驗操作不規(guī)范,儀器本身精確度低等因素是誤差產(chǎn)生的主要原因。上述實驗中,樣品的量如果太多,則很可能出現(xiàn)堿石灰不足以吸收產(chǎn)生的氣體,導(dǎo)致測定結(jié)果偏低,所以實驗中樣品的實際取量應(yīng)該預(yù)以事先估算,放在一個比較恰當(dāng)?shù)姆秶?。同時,為了保證實驗的精確性,儀器應(yīng)該選用精確度更高的較為合適,所以電子天平就更好一些。
除此之外,還可以指導(dǎo)學(xué)生通過測定氣體的體積的方法來測定樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?;蛘邔⑸鲜隽?xí)題進(jìn)行變式訓(xùn)練。通過將樣品中的食鹽轉(zhuǎn)化為氯化銀沉淀,再準(zhǔn)確測定沉淀的質(zhì)量,來最后確定食鹽的純度。在以上實驗方案的設(shè)計中,減少誤差,保證實驗的準(zhǔn)確性都是非常重要的,量化意識在這個過程中發(fā)揮了強大的作用。這樣的研究類型的學(xué)習(xí)很多。使帶火星的木條復(fù)燃的就是純凈的氧氣嗎?在測定空氣中氧氣的含量的實驗中,紅磷熄滅后瓶內(nèi)是否就沒有氧氣了?那么氧氣和氮氣的比例在大致何種范圍就能明顯地觀察到木條的復(fù)燃?以上問題都是從不同角度培養(yǎng)學(xué)生的量化意識的合適選擇。
值得我們注意的是,不少定量實驗都涉及了實驗探究問題,在師生共同解決的過程中,雙方相互交流,相互啟發(fā),很容易地就形成了一個有利于知識生成的教學(xué)場。在這個教學(xué)場中,教師和學(xué)生分享彼此的思考,經(jīng)驗和知識,交流彼此的情感、體驗和觀念,促進(jìn)知識有效地生成,使教學(xué)不斷發(fā)展、增值。由于教學(xué)的過程在不斷的動態(tài)生成中完成,教學(xué)過程中存在的很多間斷點、奇異點等“非平庸行為”即意味著教學(xué)的躍遷和創(chuàng)造。在這個環(huán)節(jié)中,教師需要引導(dǎo)學(xué)生更多地關(guān)注誤差分析,實驗原理的優(yōu)化,實驗裝置的改進(jìn)和實驗步驟的合理化,如果在這些環(huán)節(jié)上能精心預(yù)設(shè),那么這類包含定量素材的研究型實驗課題在解決中就有了思維的深度保障。
5. 運用量化意識,更好地加深對化學(xué)基本理論的理解
高中化學(xué)中有很多化學(xué)基本概念和基本理論的學(xué)習(xí),主要集中在《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中。相對于元素化合物的學(xué)習(xí)來說,化學(xué)基本理論的學(xué)習(xí)中更注重于學(xué)科知識的認(rèn)知過程和要求,在敘述與推演上更重視事物間的科學(xué)內(nèi)涵與發(fā)展的邏輯關(guān)系。而新課程中教材中涉及化學(xué)基本理論的學(xué)習(xí),有著與過去明顯的不同,那就是從過去的定性描述走向定量分析。這樣更好地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代化學(xué)的最基礎(chǔ)最核心的化學(xué)知識和掌握最基本的科學(xué)研究方法,在內(nèi)容本質(zhì)上提高學(xué)生學(xué)習(xí)的化學(xué)知識“含金量”,促進(jìn)學(xué)生專業(yè)品質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)的更進(jìn)一步提升。 例如,《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的能量討論中,“化學(xué)反應(yīng)的焓變”由過去的簡單了解要求提升到新教材應(yīng)用蓋斯定律進(jìn)行探討與計算。這樣從定量層次討論化學(xué)能轉(zhuǎn)化問題,使大家對化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化認(rèn)識產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。在“化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率”章節(jié)中,學(xué)習(xí)了“化學(xué)平衡常數(shù)”,也滲透了定量的思想。在“溶液中的離子反應(yīng)”章節(jié)中,學(xué)習(xí)了“溶度積”,再次深化了以上的知識,對沉淀在水中的溶解平衡和沉淀的溶解與生成、轉(zhuǎn)化進(jìn)行了定量的研究和探討。由此可見,《化學(xué)反應(yīng)原理》在內(nèi)容上有很多的定量探討的內(nèi)容,從另一個側(cè)面引導(dǎo)學(xué)生去體會化學(xué)世界中的所蘊藏的科學(xué)道理,也在一定程度上幫助教師擺脫了以往的教材使用中面對學(xué)生“這個反應(yīng)為什么可以發(fā)生而另一個反應(yīng)卻不能發(fā)生?”“為什么生成的沉淀是這種物質(zhì)而不是那種物質(zhì)?”這些問題時我們欲言難齒而苦惱的局面。通過以上這些定量的角度去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)原理,不但能更好地理解這些看似抽象難懂的理論知識,還可以使學(xué)生感悟到定量測定對于認(rèn)識物質(zhì)組成及其變化規(guī)律的重要性,形成從“量”的角度認(rèn)識物質(zhì)及其變化規(guī)律的意識。由此可見,學(xué)生如果能夠運用定量的思想去學(xué)習(xí)這些抽象的理論知識,那么無形之中蘊含在內(nèi)的科學(xué)規(guī)律就能通過數(shù)學(xué)描述手段變得表象化,變得深入淺出,有據(jù)可循。
三、實施過程之后的思考
從化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的量化意識,無疑是一個非常好的途徑。實驗作為化學(xué)學(xué)科中最重要的一個學(xué)習(xí)手段,有著別的手段無法替代的優(yōu)越性。傳統(tǒng)的教材中,學(xué)生的定量實驗不多,實驗的準(zhǔn)確度也很不夠;而新課程實施之后,增加了不少量化的角度去研究問題的實驗,而且在實驗?zāi)K中,也有專門的定量分析實驗。但是從目前中學(xué)的現(xiàn)有條件來說,學(xué)生往往難以接觸到較為先進(jìn)的定量分析化學(xué)儀器,對于很多教材上介紹的定量方法中的儀器幾乎沒有感性認(rèn)識。這樣,勢必給定量實驗的教學(xué)以及學(xué)生量化意識的培養(yǎng)帶來困擾,造成學(xué)生會做題但是解決實際問題的能力明顯不夠的局面。隨著辦學(xué)條件改善,更多先進(jìn)的實驗儀器能夠在中學(xué)中被同學(xué)們所認(rèn)識并使用。如果數(shù)字實驗室能夠走進(jìn)高中校園,就能夠?qū)嶒灲Y(jié)果數(shù)字化,可以利用數(shù)據(jù)處理向?qū)苟繉嶒灥玫奖容^精確的結(jié)果,那么就能更好地培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。這一天應(yīng)該也在不久的將來就會實現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 董海.論化學(xué)教學(xué)中對學(xué)生定量思想的培養(yǎng)[J].化學(xué)教學(xué),2009,(3)
一、學(xué)案編制
1. 背景知識:引發(fā)興趣、產(chǎn)生自主學(xué)習(xí)愿望,為下一步合作探究作鋪墊。
用通俗易懂的大眾化語言,從化學(xué)史的角度描述相關(guān)知識,列舉在實際生活中的應(yīng)用,講述相關(guān)科學(xué)家的人生經(jīng)歷和探索歷程。
背景知識最大的優(yōu)點就是容易引起興趣,從而使學(xué)生產(chǎn)生強烈的自主學(xué)習(xí)愿望。它把相對枯燥的理科變成豐富多彩、跌宕起伏的故事,它應(yīng)該是化學(xué)每一章節(jié)的第一課,是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的強力催化劑。
建議:每一章節(jié)背后都有豐富的背景知識,搜集相關(guān)背景知識,結(jié)集下發(fā)。
2. 溫故知新區(qū):主要強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨立思考。此區(qū)分為兩大部分——溫故區(qū)、知新區(qū)。
(1)溫故區(qū):化學(xué)學(xué)習(xí)是在學(xué)生已有的知識經(jīng)驗基礎(chǔ)上,對新的知識進(jìn)行加工、理解,從而不斷豐富和完善學(xué)生自己的認(rèn)識體系的過程,所以在學(xué)習(xí)新知識之前學(xué)生必須探查清楚自己相關(guān)舊知識的掌握程度,同時考查的結(jié)果會提醒學(xué)生復(fù)習(xí)相關(guān)舊知識,為新知識的學(xué)習(xí)做鋪墊。考查的設(shè)置在形式上應(yīng)以能夠引起新舊認(rèn)知沖突、引發(fā)對新知識的思考和探究的問題為主,在內(nèi)容上應(yīng)以考查新舊知識之間的聯(lián)系為主。比如,學(xué)習(xí)鈉、氯氣前,先整理復(fù)習(xí)鐵、氧氣的相關(guān)知識,然后再列舉金屬、非金屬的共性,最后提出猜測鈉、氯氣的性質(zhì)。這種由熟到生的過程適應(yīng)學(xué)生的思維習(xí)慣,便于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
(2)知新區(qū):在此區(qū)設(shè)置兩部分。第一部分是針對新課中思維容量不大,無需過多解釋的知識設(shè)置問題,這一部分的問題由學(xué)生獨立解決,課上無需講述。第二部分是針對新課中思維容量大、障礙較多的知識,設(shè)計入門級難度的問題,通過溫故區(qū)的自主學(xué)習(xí)、自主查閱資料和個人獨立思考基本能解決,為課堂進(jìn)一步合作探究做鋪墊。
學(xué)習(xí)活動本身就是一個主動的構(gòu)建過程,是學(xué)生主動運用已有知識經(jīng)驗聯(lián)系、理解新知識的過程,此過程要求學(xué)生必須積極主動參與、主動思考,這個過程具有不可替代性。
3. 合作探究區(qū):此區(qū)重點設(shè)置思維容量大的問題組,為學(xué)生的合作交流、探究、構(gòu)建提供平臺,即采用“問題——合作探究——構(gòu)建”的模式。此區(qū)通過這種模式旨在培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣和提升思維質(zhì)量,進(jìn)而培養(yǎng)良好的科學(xué)素養(yǎng)。
(1)設(shè)計具有思考價值、思維容量大、有合適梯度的問題組。問題是思維的動力,是保證學(xué)生深層次認(rèn)知參與的核心。學(xué)習(xí)活動應(yīng)使學(xué)生面臨一定的問題情境,通過問題來引發(fā)探究、調(diào)控教學(xué),如此才能充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,在分析問題、解決問題的過程中構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu),提升思維質(zhì)量,培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng),從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。
把一些太大、太難的問題設(shè)計成一組有層次、有梯度的問題,考慮好問題的銜接和過度,用組合、鋪墊或設(shè)臺階等方法來降低問題的難度,提高問題的整體效益。充分考慮到問題組的方向性、啟發(fā)性和引導(dǎo)性。太細(xì)、太具體的問題不利于培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性和獨立性,也不利于學(xué)生形成相對完整的認(rèn)識思路和掌握知識的整體結(jié)構(gòu)。
學(xué)生把課前自主學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題交給教師,教師整理后融進(jìn)學(xué)案中,在適當(dāng)時機提出,供學(xué)生思考、討論。這種方式改變了“教師問,學(xué)生答”的傳統(tǒng),讓學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、獨立思考提出自己的問題,這有利于提升學(xué)生問題意識和主動參與學(xué)習(xí)的意識,有利于學(xué)生信心和興趣的提升。同時,這種隱形的提問也避免了被老師批評和同學(xué)譏諷的風(fēng)險,使學(xué)生在一個相對安全的氛圍中,較為放松地思考問題,有利于思維品質(zhì)的提升。
(2)合作探究——小組合作交流是進(jìn)行探究學(xué)習(xí)重要的方式。[3]常采用的模式為:獨立思考——隨機主體發(fā)言——質(zhì)疑補充——理順統(tǒng)整——積極評價。
第一步:面對問題組,首先強調(diào)獨立思考,自主地拿出合理解釋,提出相關(guān)疑問。第二步:隨機指定一名學(xué)生對問題做出解答。第三步:組員針對主體發(fā)言進(jìn)行合理補充,并提出自己的疑問,同時其他組員可以繼續(xù)質(zhì)疑或解釋質(zhì)疑,直至沒有疑問為止。第四步:由主體發(fā)言人總結(jié)理順問題的解答思路。第五步:針對討論過程,組員互相評價。
該模式優(yōu)點:①強調(diào)自主學(xué)習(xí)、獨立思考,否則在發(fā)言時將無話可說,尷尬無比,尤其是被指定為主體發(fā)言人。這就要求學(xué)生課下積極主動、按質(zhì)按量地完成相關(guān)任務(wù),這是對課下是否主動、認(rèn)真學(xué)習(xí)的強力監(jiān)督。②人人都有表現(xiàn)的機會,都有做主體發(fā)言人的機會。小組討論為學(xué)生提供了一個安全開放的思維平臺。小組討論時,學(xué)生處于一種不被教師監(jiān)督的心理安全和心理自由的氛圍,在這種氛圍中學(xué)生不會害怕表現(xiàn)自己,能積極地思索問題,有效地發(fā)現(xiàn)問題和大膽地提出問題。這種開放、自由、寬松的氛圍,加上留給學(xué)生從容的思考和討論時間,有利于學(xué)生思維品質(zhì)的提升。③可以提出你的任何疑問,可以對他人提出任何質(zhì)疑,同時可以從中得到解疑。合作學(xué)習(xí)有利于理解知識的內(nèi)在聯(lián)系,有利于問題的解決。每個人都是在已有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上構(gòu)建對于新事物的理解,因為知識背景的不同,思考問題方式的不同,所以不同的學(xué)習(xí)者對同一問題的認(rèn)識和理解就存在著差異。而通過彼此間的相互合作、交流、討論,可以使學(xué)生有更多的機會暴露自己的觀點,可以使他們相互了解彼此的見解,看到問題的不同側(cè)面和解決途徑,分享彼此的想法,從而在共享集體思維的基礎(chǔ)上獲得對事物全面深刻的理解。[4]合作與交流還可以將學(xué)習(xí)困難分布在各個學(xué)習(xí)者身上。正所謂集思廣益,學(xué)習(xí)者群體的思維和知識可以被整個群體所共享,從而使學(xué)生完成他們個人難以完成的復(fù)雜任務(wù)。④在共同努力下,可以對問題形成較為完整的認(rèn)識,明確知識之間的聯(lián)系,有利于認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建和科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成。知識之間的聯(lián)系是認(rèn)知體系的本質(zhì),完整的知識結(jié)構(gòu)是構(gòu)建認(rèn)知體系的基礎(chǔ)。[5]通過該模式可以形成較為完整的認(rèn)知體系,良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是學(xué)生運用科學(xué)知識分析和解決問題的基礎(chǔ),這是課堂上最為重要的部分。[6]⑤評價可以作為以上環(huán)節(jié)的督促,是保證該模式順利進(jìn)行的監(jiān)督機制。只要認(rèn)真做好課前工作,在討論中都會有出色的表現(xiàn),都會得到較高的評價,這種情感體驗會使學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生更強的信心和更大的興趣,以此推動其他環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行,形成良性循環(huán)。同時對在討論中表現(xiàn)較差的學(xué)生也起到警示作用,引起學(xué)生自我反思,自我分析問題所在,自行解決,從而避免老師督促、被動學(xué)習(xí)的局面。⑥合作交流既能調(diào)動學(xué)生的參與積極性,又能有效地培養(yǎng)團(tuán)隊精神和合作能力,形成社會交往技能,為適應(yīng)社會提供鍛煉空間。
4. 課后鞏固區(qū):針對不同層次的學(xué)生設(shè)計不同層次的問題:記憶性、解釋性問題與思考、統(tǒng)整性問題和開放創(chuàng)造性問題。[7]
記憶性、解釋性問題是針對鞏固基礎(chǔ)而設(shè)置的,同時也是針對基礎(chǔ)薄弱的人群。思考、統(tǒng)整性問題和開放創(chuàng)造性問題是針對高層次人群,同時也是為了更好地掌握知識之間的聯(lián)系,掌握知識結(jié)構(gòu)。認(rèn)知結(jié)構(gòu)的搭建是在知識結(jié)構(gòu)化基礎(chǔ)上對知識形成深刻的理解,認(rèn)識知識之間的內(nèi)在聯(lián)系,并根據(jù)這種聯(lián)系形成知識網(wǎng)絡(luò)上形成的。知識之間的聯(lián)系是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的本質(zhì),而聯(lián)系思考、綜合整理是構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。
二、合作教學(xué)
通過以上所述可以看出,教師在其中扮演幕后角色,但卻是決定性的角色,尤其是學(xué)案的編制和小組合作學(xué)習(xí)的組織。雖然學(xué)生處于主體地位,教師處于指導(dǎo)性地位,但就是這個指導(dǎo)性的定位決定著老師依然是教學(xué)中最重要的一環(huán),并且是第一環(huán)。如果教師觀念依然陳舊,則在學(xué)案編制中無法編制出有利于學(xué)生全面發(fā)展的材料,依然沿襲著陳舊的學(xué)習(xí)方式;在小組合作學(xué)習(xí)的組織中無法組織出體現(xiàn)新課改理念的環(huán)節(jié),依然在擺花架子、走秀;學(xué)生貌似應(yīng)用新的學(xué)習(xí)方式,但卻是實現(xiàn)著教師的舊理念,也就是說“學(xué)生外在的學(xué)習(xí)方式與內(nèi)在學(xué)習(xí)方式不統(tǒng)一的矛盾”中,在矛盾中學(xué)生該如何生存?
改變這種不良局面的方法——教師“合作教學(xué)”,而教師合作教學(xué)的模式恰好就是學(xué)生的小組合作學(xué)習(xí)。環(huán)節(jié)簡述如下:
1. 獨立備課,隨機主體發(fā)言。
2. 互相補充,彌補缺陷。
3. 主體理順統(tǒng)整,主體編制學(xué)案。
4. 評價主體,避免惰性。
5. 便于反思,提升能力。
6. 構(gòu)建和諧,提升幸福。
學(xué)習(xí)方式的自主性強調(diào)對學(xué)習(xí)的自我調(diào)節(jié)、自我評價;探究性強調(diào)以問題為依托,通過探究、發(fā)現(xiàn)的方式理解知識,獲得技能;合作性則強調(diào)學(xué)習(xí)小組的分工、協(xié)作來進(jìn)行學(xué)習(xí)。三者雖有不同的側(cè)重點,但相輔相成、緊密聯(lián)系,在實際學(xué)習(xí)中很難完全分離。具有主動學(xué)習(xí)意識的學(xué)生必然會積極主動地去探究,而有效地探究學(xué)習(xí)不但需要學(xué)生有主動意識,而且探究過程往往需要成員之間的合作交流,共同解決問題,小組合作是進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的重要方式。學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、探究性、合作性的高低決定了學(xué)習(xí)方式對學(xué)生發(fā)展的意義和價值。
注釋:
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