时间:2023-06-21 09:12:01
引言:易发表网凭借丰富的文秘实践,为您精心挑选了九篇化学学科的核心素养范例。如需获取更多原创内容,可随时联系我们的客服老师。
一、化学核心素养
化学核心素养中包含了宏观辨识与微观研究、变化理念与平衡思维、证据推断与模型理解、科学研究与优化观念、科学精神与社会责任五大维度,具体分析如下所示:第一,宏观辨识与微观研究。其可以从多个层次了解物质的多变性,且对物质进行划分,可以从元素和原子、分子水平了解物质的构成、特点以及变化,以此构建“结构决定性质”的理念,可以在宏观和微观彼此结合的观点下研究和解决现实问题。第二,变化理念与平衡思维。可以了解物质在实际发展中是变化和运动的,了解化学变化需要一定的基础条件,遵守一定的规则,了解化学变化的特点就是新物质的构成,且存在能量的转变。了解化学变化存在约束,在实际发展中是可以调节的,可以在多方面、动态化的去研究化学反应,且可以引用化学反应去解决现实问题。第三,证据推断与模型理解。存在论证观念,可以结合证据对物质的构成、结果和变化提出更多的假设,结合研究判断来证明真伪性。构建观念、结果以及证据之间的逻辑关系,以此结合研究、判断等形式了解目标的本质特点,构成要素和彼此推论关系,构建模型,可以引用模型解释化学现状,突显实验现象的特点和规律。第四,科学研究和优化观念。了解科学研究是实施验证和发掘科学现象,优化和引用科学现实活动,以此了解和提出更多具备研究意义的问题,并且以问题和假设为基础,明确研究的目标,设计研究的形式,以此进行实验探索。同时,在探索中全面落实合作观念,且在面对“异常”现象时勇于提出自己的观点。第五,科学精神与社会责任。拥有严谨细致的科学观念,具备研究未知、推广真理的观念,对社会发展拥有一定的贡献。同时,其提出了可持续发展的绿色化学观念,可以对与化学相关的社会热点问题提出标准的价值判断。
(一)深入发掘,整合教材知识,培育学生问题观念
现阶段,教师在实施化学实验教学工作的过程中,学生更愿意依据课本规定进行模仿,缺少自主创新和研究的行为和意识。很多教师更愿意选择应用现代化教学技术,结合多媒体技术来进行实验演示,却忽视了学生自主操作的必要性。这种教学方案对学生而言,并不具备推广意义,难以为学生未来的学习奠定基础,更减少乐学生在现实操作中遇到问题时的思考和解决机遇。
(二)强化化学概念和原理,注重概念教学和原理教学
概念和原理在化学的教学中具有十分重要的基础性作用。对于化学学科的学习,特别是对于高中化学学科的学习,如果缺乏对于必要的概念和原理知识的掌握,就如同缺乏坚实地基的摩天大楼一般总有一天会坍塌。因此,作为高中化学教师来讲,在注重学科核心素养的提高时也应该注重对于化学基本原理与相关概念的掌握。在相关的高中化学教学中,教师应该对相关的教学内容进行选择,同时也应该对类型不同的化学反应进行研究,进而让自己选择的教学内容与不同类型的的化学反应有利于促进学生学科核心素养的提高。例如,在进行化学物质的分类这一框题的学习时,教师列出相关的知识框架图,让学生带着问题去研究和学习,明确物质分类的基本方法,进而也能够使学生对于物质分类的概念形成更加明确的认识,进而在生活中培养其分类的意识,甚至包括对于生活垃圾的分类等,这也在思想上培养了学生对于分类的理解,让学生接受了更加深刻的思想政治教育。同时,学生对于相关化学物质的分类知识的掌握,也可以促进学生对于元素、分散系以及相关化学反应类型等概念的理解。高中化学的教学中,注重对于学生相关概念及原理的掌握,不仅能够有利于帮助学生理解和学习化学知识,同时也可以以此为契机,注重对于学生进行相应的思想教育,进而有利于学生学科核心素养的培养与提高。
(三)创设相应的教学情境,提高学生的学科核心素养
在新课改的形势下,情境教学成为了一种流行与趋势。情境教学不仅有利于学生能够在特定的情境中去理解化学,加深学生对化学相关知识的掌握,同时也能够激发学生的学习兴趣,进而让学生真正的成为学习的主人,主动学习,更能激发学生探索化学的能力。将化学知识与特定的社会情境相结合,还有利于学生理解化?W与生活的紧密联系,提高学生在实际生活中应用化学知识的能力。比如,在进行铝单质的性质的教学时,首先应该从大家熟悉的生活情境入手,展示大家在生活中常见的铝制品,如易拉罐和铝制餐具等,同时请大家各抒己见,试寻求:这些铝制品,包括铝制餐具有哪些行为在生活中较为适宜,哪些行为在生活中不适宜?通过具体的生活情境和应用,让学生明确作为铝单质的性质,包括化学性质和物理性质。之后再通过生活场景图片进行判断,如铝餐具进行蒸煮的图片,让学生明确这是错误的,铝制品不易蒸煮,同时也不宜长时间存放酸性和碱性物质。这不仅能够引发学生兴趣,同时也能激发学生探索小小的铝制品能有多大魅力的欲望。
(四)强化学生的探究意识,注重高中化学探究活动的开展
原电池的学习内容是培养学生学科核心素养的好素材,根据本人的教学经验,知道不同的教师教学这个课题时效果相差很大,有的教师做完铜锌原电池的实验得出原电池的形成条件,然后用该条件去判断是否形成原电池,没有微观探析原电池的本质,也没有让学生自主讨论得出结论,从而抑制学生的思维,没有将知识转化成能力和素养。下面介绍本人对原电池的教学设计和核心素养的形成过程。
一、原电池教学设计思想
二、教学过程
1.回顾知识、提出问题
水电解会分解H2和O2,而H2与O2点燃会生成水,那么H2和O2在常温常压下会发生反应吗?
做演示实验,在U形管中先电解水,去掉外加电流,把两个石墨电极连接生日贺卡,唱起了生日歌(学生惊讶),为什么?
设计目的:引起学生的好奇心,求知欲
2.已学知识,分析思考
根据已有经验比较下列反应,从反应速率、能量变化、反应类型、化合价变化、电子转移等方面比较。
NaOH+HCl=NaCl+H2O Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
氧化还原反应由氧化反应和还原反应组成,两者之间有电子转移。
设计目的:充分利用已学知识,体现学科特色
3.实验设计、学生动手
① Zn、Cu分别插入稀硫酸溶液中
Zn、Cu同时插入稀硫酸溶液中
③ Zn、Cu用连有电流计的导线连接,并插入稀硫酸溶液中
④ Cu、C用连有电流计的导线连接,并插入稀硫酸溶液中
第④个实验是对比实验,帮助学生对原电池的本质的理解,记录实验现象。
4.推理分析,自主讨论
通过宏观辨识和微观的探析,理解原电池本质这是学习本节内容最关键的一步。必须做好三点:一是设计有效的问题;二是通过自主学习,讨论与交流,让学生自主得出结论,达到自主发展;三是归纳、总结、提高。
问题设计:
(1) 实验①Zn与稀硫酸反应的电子是如何交换的?
(2) 实验③有电流的产生,判断电子的流向,并说明H+能在铜片上得电子的原因。
(3) 实验①、③的电子交换有什么不同?
(4) 两个电极的作用是什么?说说如何形成闭合回路?
(5) 实验④为什么没有电流产生(或微小的电流)?那么形成电流的前提条件是什么?
(6) 什么是原电池?形成原电池的一般条件是什么?
(7) 对电极材料有什么要求?
讨论归纳:
(1) 原电池的概念
利用合适的材料作电极,将氧化还原反应的氧化反应和还原反应分开,使电子通过外电路,形成电流的装置。或者,将化学能转变为电能的装置。
(2) 形成原电池的一般条件
a.存在一个自发的放热的氧化还原反应
b.选择合适的材料作电极
c.与电解质(或电解质溶液)形成闭合回路
(3) 电极材料的选择
由反应物的性质决定
(4) 原电池的正负极
失去电子(流出电子)发生氧化反应的电极为负极
得到电子(接纳电子)发生还原反应的电极为正极
5.原电池的设计,实验论证
(1) Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2
(2) 2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+KCl
画出实验装置,电极反应,实验验证
学生获得成功感、快乐感、价值得到体现。
6.归纳与总结
微观探析,必须到位,如本节教学关键是:
(1) 形成原电池,必须存在一个自发的氧化还原反应,能把两个半反应分开,有时必需用盐桥。
(2) 在Cu、Zn、稀硫酸原电池中,H+为什么移动Cu极,而不移向Zn极
(3) 形成闭合回路,必须在电极上有电子的得失
(4) 分子极、离子极混合,为什么必须用盐桥
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.023
一、问题的提出
教育部《关于全面深化课程改革是立德树人根本任务的意见》中提出,在基础教育阶段应该帮助学生形成适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。要求高中各学科课程要提出学科核心素养,将教育教学的行为统一到育人目标上来,提高学生综合分析问题、解决问题的能力[1]。
目前,大家认为,化学学科的核心素养含有以下方面:人们在研究物质的组成、结构、变化的过程中,运用探究的手段,基于证据进行分析推理,透过宏观现象审视变化的微观本质;能建立变化观念与平衡思想;理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系,赞赏化学对社会发展的重大贡献;能运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响,权衡利弊,勇于承担责任,积极参与有关化学问题的社会决策。
“碳酸钠的性质与应用”是苏教版必修《化学1》专题2的第二单元教学内容,本课按照目前关于化学学科核心素养的要求,重新审视了教材,挖掘其学科核心素养价值,以这部分教学内容为载体,进行了精心设计,通过有效的教学活动,发展学生基于证据进行分析推理、透过宏观现象审视变化的微观本质、运用所学知识解决实际问题等化学学科核心素养。
二、教学设计
1. 教学背景分析
(1)教学指导思想分析
学科教学的终极目标是促进学生学科素养的形成。以学科核心素养培育的课堂教学,应该从以“教”为主转向以“学”为主,从重视学科知识的传授、灌输转向重视学生学习活动的设计、组织和指导,将科学精神和人文精神自然地融入教学活动当中,让学生在探究体验中、学习反思中获得化学核心知识,发展化学学科核心素养。
(2)教学内容分析
本节内容是一节典型的物质性质的课,也是学生进入高中后第一次完整地学习一种盐。教材并没有把碳酸钠和碳酸氢钠的性质逐条呈现,而是通过两个“活动与探究”(“碳酸钠的性质”、“区别碳酸钠与碳酸氢钠的实验方案设计”)来引导学生在动脑思考、动手实践的过程中,进行自主学习、探究学习和合作学习。这样的编排符合学生的认知规律,有利于学生理解和掌握知识,提升化学学科素养。
(3)学情分析
学生在初中初步学习了碳酸钠与酸的反应,了解了检验溶液酸碱性的常用方法,但对与碳酸钠关系十分密切的碳酸氢钠的性质了解甚少。因此,教学时可以用实验探究、对比的方法理解两者性质之间的异同。
2. 教学目标
(1)通过实物展示、实验对比,让学生认识到二者性质的差异是结构不同所致,并能归纳总结碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别方法和相互转化。
(2)学会研究物质的一般思路与方法。特别是从碳酸钠与碳酸氢钠的性质对比中,学会全面地认识和分析事物,体验对立统一的辩证唯物主义观点。
(3)联系生活实际,让学生掌握碳酸钠和碳酸氢钠的用途,感受化学在生活中的重要作用,激发学生学习化学的兴趣和使命感。
3. 教学重难点
基于上述分析,把教学重点确定为碳酸钠和碳酸氢钠的化学性质、鉴别,教学难点设计为对照实验方案的设计。
4. 教学过程及点评
教学环节1 提出问题,引入新课
[师]资料1中,侯氏制碱法制得的“碱”是什么物质?
[生]是纯碱,化学成分是碳酸钠。
[师]让我们一起走近碳酸钠。
[师]实物展示。请根据资料2和初中所学知识,推测碳酸钠化学性质,并运用桌面上的药品和仪器进行验证(药品:水、0.1mol/L稀盐酸、石灰水、氯化钙溶液、酚酞试液、0.1mol/L碳酸钠溶液、0.1mol/L碳酸氢钠溶液等,仪器:试管、滴管等)。
[生]讨论,制定实验方案,猜测实验现象,进行探究验证。在四支试管里各加入0.1mol/LNa2CO3溶液2毫升左右,然后依次滴加几滴酚酞试液、氯化钙溶液、石灰水、稀盐酸,观察现象。主动交流实验现象和结论。
[板书]
碳酸钠的化学性质
一、化学性质
1、与酸反应:Na2CO3+2HCl■2NaCl+H2O+CO2
2、与某些碱反应:Na2CO3+Ca(OH)2■CaCO3+2NaOH
3、 与某些盐反应:Na2CO3+BaCl2■BaCO3+2NaCl
?u析:通过科学家侯德榜先生实业救国的事迹引课,培养学生刻苦钻研的科学精神和无私的爱国情操,引发学生对“碱”的好奇心和重视,让学生认识化学学习的社会价值。
后面让学生根据初中所学,大胆预测碳酸钠的化学性质,设计实验对自己的预测进行验证,得出结论,发展学生寻找证据进行分析推理的化学学科素养。
教学环节2 分析比较,深入探究
[生]认真阅读资料,仔细观察碳酸氢钠样品,产生了以下疑问:为什么在资料中碳酸氢钠可作为食品制作中的膨松剂,而碳酸钠不能?两者性质差异有哪些?
[师]顺势引导。请大家根据碳酸钠的化学性质来设计实验,对比观察两者的性质差异。那么请同学们思考一下,在什么样的条件下实验对比才更有科学性?
[生]在相同的反应条件下比较!如相同反应物的浓度、状态等。同时,提出了以下3个探究实验方案:
[探究实验1]水溶液的酸碱性
在试管里加入0.1mol/LNaHCO3溶液2毫升,滴加几滴酚酞试液,与前面现象进行对照,比较溶液的酸碱性。观察现象。填写表1。
[探究实验2]与盐、碱反应
向盛有2mL0.1mol/LNaHCO3溶液的试管中先滴加1mL0.01mol/LCaCl2溶液,观察现象。再向其中逐滴加入澄清石灰水振荡,观察现象。与前面实验比较,填写表2。
[板书]2NaHCO3+Ca(OH)2■CaCO3+Na2CO3+2H2O
[探究实验3]与酸的反应
向盛有体积均为2mL、浓度均为0.1mol/L 的Na2CO3、NaHCO3溶液的两支试管中,同时加入等体积、等物质的量浓度的盐酸(足量)。观察现象。填写表3。
[板书]NaHCO3+HCl■NaCl+H2O+CO2
[生]通过实验对照,得出结论:Na2CO3、NaHCO3性质大体相似,但是在某些反应上又有差别。如同浓度时,Na2CO3溶液的碱性强于NaHCO3溶液,但NaHCO3溶液与酸反应的剧烈程度大于同浓度的Na2CO3溶液。又产生了这样的疑问:两者性质差异的原因是什么?
[生]大家积极思考,有同学提出了结构决定性质的观点。
[师]对!那我们来一起分析它们在组成结构上有什么异同?完成表4。
[生] 清楚地发现:两者性质差异的原因就在HCO3-、CO32-方面。
[师]资料3中说,碳酸氢钠作为食品制作过程中的膨松剂。请你猜想碳酸钠、碳酸氢钠哪一种受热更易分解?
[生]肯定是碳酸氢钠受热更易分解,而且分解时会有气体产生。
[师]让实验来说话。
[探究实验4]热稳定性
[师]采用(图1)装置,应该如何放置两种固体,才能证明碳酸钠的热稳定性较碳酸氢钠更好?
[生]大试管中盛的是Na2CO3固体,小试管中盛的是NaHCO3固体。大试管的导管伸入盛有石灰水的B试管中,小试管的导管伸入盛有石灰水的A试管中。如果A试管中的石灰水变浑浊而B试管中的石灰水没变浑浊,则可证明。
[师]演示实验,点燃酒精灯,先预热,再集中加热。
[生]学生描述实验现象,得出结论。填写表5。
[板书]2NaHCO3■Na2CO3+H2O+CO2
[师]根据资料4,推测向饱和Na2CO3溶液中通入足量的CO2可能会出现什么现象?
[生]可能会有固体析出。
[探究实验5]饱和Na2CO3溶液与CO2的反应
[演示] 向一瓶充满CO2气体的软塑料矿泉水瓶中,倒入10毫升左右的饱和Na2CO3溶液,旋?o盖子,快速振荡一会儿。
[生]观察现象:矿泉水瓶变瘪,澄清的碳酸钠溶液变浑浊。
[板书]Na2CO3+CO2+H2O■2NaHCO3
[师生共同分析]NaHCO3的溶解度比Na2CO3小,这是析出沉淀的主要原因,而从方程式来看,106g碳酸钠反应将生成碳酸氢钠168g,生成的碳酸氢钠多了且反应消耗了水,也会导致碳酸氢钠析出。
评析:根据实验现象的异同,引导学生分析碳酸钠、碳酸氢钠组成结构的异同,进而寻找证据进行推理,透过宏观现象审视变化的微观本质。课堂上精心设计对比实验进行探究,促使学生主动学习,形成结构决定性质、性质决定用途的化学观念。
教学环节3 总结提升,巩固观念
[师]碳酸钠与碳酸氢钠关系密切,请大家根据本堂课内容说说它们是如何相互转化的?
[生] 归纳碳酸钠与碳酸氢钠的相互转化途径(略),形成物质间有条件的转化观念。
[投影]碳酸钠、碳酸氢钠在生产、生活中的应用。
教学环节4 解决问题,拓展应用
[投影]问题解决:
[生]交流讨论(略)
[课后作业]
查询侯氏制碱法的工业流程图,分析涉及的原理。
评析:通过几个有“生活味”的问题解决,提升了学生运用知识、解决问题的能力,发展了学生化学应用观。也体现了基于学科核心素养的化学教学,是一种能使学生主动获取化学知识、运用化学知识、解决化学问题的教学策略。
三、几点反思
1. 提升学生学科核心素养,要让学生明白所学化学知识的价值
基础教育课程改革的基本目标,就是让学生积极主动地学,这也是提升学生学科核心素养的必然要求。让学生“想学”的方法有多种,其中向学生展示所学化学知识的价值是重要而有效的方法之一。
向学生展示所学化学知识的价值,可以是向学生展示所学化学知识在生产、生活和科技领域的应用,特别是日常生活中的应用;也可以是向学生展示所学化学知识在化学科学发展中的应用;还可以是向学生展示所学化学知识在化学及其相关学科学习中的应用[2]。高中化学课程中之所以安排“碳酸钠性质与应用”教学内容,就是因为钠及其化合物在生产生活中有广泛应用。本节课以侯德榜的爱国事迹为引课,以“为什么碳酸氢钠可作为食品制作过程中的膨松剂?”“Na2CO3、NaHCO3均可与胃酸反应,为何不选用Na2CO3作抗酸药?”等应用性问题展开教学,让学生在学习的过程中体会了知识的价值,明白了“为什么学”的问题,有效地调动了自我主动学习的积极性,提升了化学学科素养。
2. 提升学生学科核心素养,要让学生在自主实践中提高能力、发展素养
本节课采用实验探究进行教学。教学中提供相应的仪器药品,让学生自己提出猜想、设计实验、进行实验探究,得出结论。学生在实验探究中,主动对比碳酸钠、碳酸氢钠的性质与应用,将知识融入推测、验证、探究和归纳的过程中,掌握了元素化合物的一般规律:结构决定性质,性质决定用途,并能运用所学知识解决实际问题。整个教学过程,充分突出了学生的主体地位,让学生在体验化学研究的过程中发展了学科素养。
3. 提升学生学科核心素养,教师要科学地处理教材内容
关键词:核心素养;高中化学;实验教学
新时代的来临为教育的改革提供了良好的变革环境,这也对高中教师的教学能力提出更高的要求,因此教师们就更应该去不断提高其综合素质,学习最先进的学习方法和现代教学技术,为更好地教育学生做出努力,促进化学教育的进步。首先,教师们应该了解时代的特色,知晓教育的本质意义,为教育事业的进步做好相应的思想工作;其次,教师们应当注重其自身教学能力的提高,通过自主学习不断提升自身的知识水平和教学能力,做新时代教育界前沿的教师;最后,教师应当推进个人的教学创新,通过与学生的交流及同事的沟通不断促进教学实践设计的创新。由此,教师才能够通过努力不断推进化学教育的发展。
一、核心素养在高中化学实验教学的地位
(一)有利于发挥化学实验的价值在高中化学的学习过程中,实验课是必不可少的,它不仅仅有利于加深学生对于知识的理解和掌握,还有利于学生个人动手实践能力的提高。而高中化学核心素养是在学生们通过一系列的教学活动所形成的一种学习的综合素质,它有利于激发学生们自身的好奇心,引导学生们自主学习,凸显化学实验在化学学习中的重要价值。因此,在高中化学实验课堂中引入核心素养有利于发挥化学实验的价值,提高学生的学习兴趣和动力。
(二)有利于学生深入学习化学知识在核心素养引导下的化学实验课堂上,学生们通过自己的亲身实践证明了一些化学现象,或是完成了部分化学公式的推导,因而化学实验促进了学生们对于化学知识的理解,加深了其对化学知识的研究深度和拓宽了化学学习的思维。这对于高中生们的化学学习及相关知识的理解背诵是非常具有实质意义的。
(三)有利于提高学生的综合素质核心素养作为新时代教育理念的重要内容,其对于学生的积极影响十分巨大。它主要是将学生们所经历的学习活动和经历逐渐内化为学生自身的学习品质,对于学生形成正确的价值观和世界观具有重要的影响。另外,在高中化学实验的推进过程中,核心素养既有利于学生学习化学知识,又有利于学生在学习过程中养成良好的学习行为和学习品格,对于学生的全面发展具有积极意义。
二、目前高中化学实验教学课堂所存在的一些问题
(一)不注重培养学生的创新意识在一些化学实验的进行过程中,教师总是会教育学生们按照课本上的内容来进行实验,在实验课结束时直接收拾东西了事,并未去发掘学生们的自主创新精神。有部分学生的学习能力比较强,在其他同学正在做实验时就已经把所有的实验都做完了,因此教师应该针对这些同学进行实验的均衡教育,注重培养学生的创新意识,不把学生的思维局限于一小片天地之间,限制了学生创新意识和整体学习能力的提高。
(二)局限于传统的教学方式在这个信息技术极其发达的时代,传统的实验教学方法并不能够满足学生们的学习需求,因此就需要教师们进行教学改革。传统的教学方法无非就是先进行实验示范,然后就是让学生们自己形成小组进行实验,这样虽然有一定的好处,但是就无法顾及学生们的个性化需求,而学生们不适应教师的教课方式或是上课走神,很容易就引起实验课上的小磕小碰,对于学生的人身安全产生危害。因此,教师们不能总是局限于传统的教学方式的范围内,应当经过自身的努力,不断去进行相关教学模式的创新。
(三)学校教育对于实验的认知不够深在许多高中的化学学科培养计划中,一直忽略了实验课堂的重要性,甚至有部分学校将实验课改为化学知识教学课,从而不利于学生的综合素质的发展。学校教育方针的偏差也就造成了学生学习能力的缺陷,部分学生在实验动手能力方面缺乏相应的教育,在其之后的学习过程中也会遭遇滑铁卢,因此,学校对于学生化学教育方针的科学制定具有里程碑的意义。
三、学科核心素养引导下的高中化学实验教学的有效措施
(一)教师努力挖掘教材,提升教学能力教学内容的优劣直接决定了教学质量的好坏,于是教师们就应当努力地提高自身的教学水平。例如在教授各类化学反应的过程中,教师应当注重各类反应的特点及相应的化学公式,在进行实验时,教师应当提前将知识点做一个精炼的总结,让学生们有一定的印象;其次就是去进行相应的安全事项的提示,向学生们强调实验安全的重要性,重视学生们的人身安全;最后,注重实验对于学生知识渗透的重要性,努力解答学生的相关问题,以此来达到教学相长的目的。
(二)利用现代科学技术,提升课堂体验教师和学生之间最好的课堂交流就是有来有去的互动,所以教师们应该了解到与时俱进的重要性,关注学生们的兴趣所在,并学习使用现代科学技术进行相关的教学内容展示。例如在进行氧化还原反应的学习时,教师可以先通过多媒体技术来演示一下氧化还原反应的过程,让同学们在视觉和听觉上感受此类化学反应的神奇之处,让同学们能够判断实验的正确发展方向,以此来提高实验的成功率。另外,现代教学技术的使用可以提高学生们的学习兴趣,提升其课堂体验,从而能够推进实验课的顺利进行。
(三)以学生为本,合理采纳学生建议随着新时代的不断发展,以人为本成为重要的发展观念,而将其落实到化学实验教学的课堂中,就变成了“以学生为本”。教师要做到以学生为本,就要不断地提高自己的交流沟通的能力,在课下空闲使能够与学生们打成一片,关心学生们的化学学习动态,让学生们勇敢地提出自己的建议,并筛选出部分比较好的建议来进行教学模式改革,最终得出最有效且最受学生欢迎的教学方式,以此来实现教学同时展相结合。
(四)学校重视实验教学,注重学生综合素养在教师的不懈努力下,学生们可以获得极为精彩的课堂体验,而高中化学实验教学与核心素养的有机结合最重要的一点就是学校教学方针的支持,因此学校应当正确把握学生的教学方向,提出与时代相称的化学学科培养方案,促进教师去进行相关的化学实验课堂的教学设计创新,提高学生们的化学综合学习能力。这样在学校的整体的领导和支持下,相信教师会努力提供最佳的化学实验课堂,而学生也会拥有最佳的实验课堂体验。
[关键词]学科核心素养 苯酚 教学设计
一、指导思想
《中国学生发展核心素养(征求意见稿)》指出,我国学生的核心素养主要有素养,具体为社会责任、国家认同、国际理解、人文底蕴、科学精神、审美情趣、学会学习、实践创新。学科核心素养是通过某学科的知识、技能和方法而得到的观念、能力和品格。从学生核心素养到课程标准的转化需要学科核心素养这个桥梁。化学学科核心素养是指从化学学科的角度促进学生的终身发展,以化学知识、化学思维、化学观念为基础而形成的具有化学学科特征的素养,是三维目标的整合,化学核心素养能够促进学生的终身学习和发展。
化学学科核心素养的内涵包括:一是化学观念,通过对化学学科发展中核心概念、原理、观念、规律等知识的学习与理解,形成从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法和观点,如化学元素观、物质微粒观、化学能量观、化学史观、物质转化观、物质变化观等;二是化学思维和方法,这方面的核心素养表现为了解并掌握研究物质世界的基本思想和方法,如从宏观到微观、结构决定性质、物质变化守恒等,形成分析、判断、综合、抽象和推理等化学学科思维形式;三是实践创新,该方面的核心素养表现为通过具体的探究活动形成应用所学知识与方法解决现实问题的意识和能力;四是科学精神,这方面的核心素B表现为具有学习化学科学的好奇心,乐于探究物质世界的奥秘,正确认识科学和技术的本质,对与社会和生活有关的化学问题做出正确的分析和判断。
二、基于核心素养的教学方式
教师在设计和组织教学时,要将传统的“以知识点为核心”的教学观念转变为“以核心素养为导向”的教学观点。一是由“抽象知识”转向“具体情境”,注重营造学习情境的真实性。核心素养着力提高学生面对复杂情境下的问题解决能力。真实世界中的问题情境往往更加复杂多元,教师在教学中要注意把抽象问题与真实情境相结合,为学生创设能够利用所学知识解决真实问题的机会。二是由“知识中心”转向“能力(素养)中心”,培养学生高于学科知识的学科素养。学科知识在学生学习和成长当中扮演着重要角色。通过学习学科知识,学生的智能、品德、价值观都打上了学科的烙印,这个过程就是学科素养形成的过程。教师需要确立“通过知识获得教育”而不是“为了知识的教育”的教育思想。学科学习的最终目的应该是形成高于学科知识的学科素养。三是由“教师中心”转向“学生中心”,促进学生主动学习和合作学习的意识与能力。提高学生学习的主动性就是要把教学中心由“教”转向“学”。教师的重要作用体现在激发学生的学习兴趣、引导学生自主学习和培养学生合作学习意识上,从而实现教育的最终目标――培养学生终身学习的能力。开展“以学生自主活动为主”的课堂教学,主要以学生的学习为主线,关注学生问题生成、实践、操作、思维转化、问题解决的全过程。
教师是教学的具体实施者,促进教师理解核心素养是关键。教师在学生核心素养的发展过程中扮演着转化者的重要角色。为了在实际的教学过程中渗透核心素养,需要加强对教师专业发展的引领。现以《苯酚》一课为例,谈如何在有机化合物教学设计中渗透学科核心素养。
三、教材分析
《苯酚》安排在苏教版选修5专题四第二单元第2课时,与已学且具有相同官能团的《醇》安排在同一节,为结构、性质的对比学习提供了极佳的素材,可以帮助学生更好地理解有机物基团间的相互影响,进一步凸显“结构决定性质、性质反映结构”的核心化学思想,为后续的有机化学的学习提供了很好的学习方法。本节课主要认识醇和酚的异同点;了解酚的命名及物理性质;掌握酚的结构及化学性质;了解含酚废水的污染情况及含酚废水的处理;通过对乙醇与苯酚以及苯与苯酚化学性质存在差别的原因进行分析,感悟基团之间存在相互影响;认识苯酚的危害性及处理策略。
一、引导学生构建丰富的科学知识
1. 更新科学知识。人类科学地对现实世界的认识是一个不断纠正、丰富的过程。这一认识过程也反映在化学科学知识中。传统的化学教学中的科学知识主要侧重于以实验现象为代表的经验知识和以实验原理为代表的理论知识。但是随着时代的发展,教学应该对这些知识进行结构性的调整,使学生更好地掌握那些属于基础性的、具有“生产性”的知识,这些知识不仅包括那些丰富的科学事实和科学规律,而且更重要的是包括那些带有方法性、应用性、发展性的知识,它们可让学生终生受用,在未来社会中得到很好的发展。
2. 构建科学知识。构建主义学习理论认为,学习是一种构建过程。知识不是通过教师传授而得到的,而是学习者与外部环境交互作用的结果。因此,教师要让学生掌握科学知识,那么,这些知识应达到“知识的高丰度、结构化、方法化、现代化、综合化”等五项指标。
因此,教师在传授知识的过程中,要创设适宜的情景,让学生基于自己的生活经验,主动构建“五化”的科学知识。
比如,在引导学生了解氯化钠的相关知识时,老师从生活中氯化钠的使用作为切入点,让学生谈谈生活中食盐的使用,之后教师从人体为什么要摄入适量的盐引导学生进一步思考,进一步探讨氯化钠的特性。
再比如,在教学《化学与生活》中“维生素与微量元素”这部分内容时,教师提前布置学生了解维生素和微量元素的作用,如果缺乏维生素和微量元素将会给人体带来什么危害。课堂上,老师通过一些医学案例导入新课,引起了学生强烈的兴趣,通过分析,学生非常直接地感悟到它们的作用。然后让学生联系生活实际认识生活中的一些水果和食物含有这样的维生素和微量元素的时候,学生聚精会神,对生活中常见的一些物体有了新的认识。这种基于生活实际的化学知识,符合“最近发展区”原则,因此才是有效的知识。
基于学生的生活经验,让新的知识纳入已有的知识结构中,这样获取知识的过程才是融合构建的过程。
二、帮助学生掌握科学的研究方法
《化学课程标准》指出,“要让学生有更多的机会主动地体验探究过程,在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度,获得科学的方法,在‘做科学’的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力”。
在具体的教学过程中,教师要善于重构教学内容,优化教学过程,注重由浅入深,循序渐进,螺旋上升,使之符合学生的生理、心理发展顺序以及认知规律。引导学生通过提出问题、进行猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释结论、反思评价、表达交流等具体的方式,科学地再现研究过程,掌握科学的研究方法,初步形成科学探究能力。
下面的这个案例比较充分地表现了上述观点。
师:现在请同学们四人一小组,把桌子上的蜡烛点燃,用各种方法将蜡烛熄灭,方法越多越好。并把你的方法记录下来,并结合燃烧的条件进行简要分析,为什么你这种方法会使烛火熄灭?
这下教室里可炸开了锅,每个组的同学都很积极的参与其中,讨论的、动手操作的、记录的,时不时还传来阵阵笑声、争论声,但忙而不乱。约五分钟后,学生分小组进行汇报:
生1:我们小组采取了以下方法:①用嘴吹灭;②用烧杯罩灭;③用水浇灭;④用书本直接向蜡烛上盖灭。
生2:用书扇灭,用剪刀挨着烛芯的根部剪掉烛芯而熄灭
生3:把燃着的蜡烛倒立过来,一会儿就熄灭了。
生4:在第六单元我们还实验过,把二氧化碳向烛火上倾倒,也会熄灭。
……
然后,教师让学生分析其熄灭的原因,对有些难度较大的进行适时引导,如“学生把用嘴吹灭分析为二氧化碳使其熄灭的”。再把各种熄灭的方法进行归类,很顺利的得出灭火的原理。
在这个案例中,教师并没有按照以往常规的教法,根据破坏燃烧条件来推论,再根据推论举些实例,进行一些分析就算完成了,而是让学生进行自主的假设和实验论证,通过生生之间的交流,再现了探究的过程。
本案例的教学中,教师的教学行为还体现了科学本质,让学生明白科学是探究自然的“思考”方式,科学必须建立在真实的证据上;科学是一种“探究”的方式。科学家所采用的方法没有不变的程序,但是对问题的解决必须采取有组织的方式。
三、培养学生具备良好的科学态度
什么是科学态度?有论者指出,科学态度是科学精神和科学品德的综合,主要表现在学习的兴趣、学习习惯以及积极探索的科学精神,还包括高度的责任感和实事求是的科学态度。
具体到初中化学学科来说,科学态度主要表现在:(1)尊重化学的客观现实;(2)严肃地对待化学知识;(3)以严谨的态度进行化学实验;(4)善于从化学实验、化学现象中提出问题,勇于探索;(5)在化学学习中要勇于坚持真理;(6)对社会和自然有高度的责任感。
为了适应社会发展的要求,我国进行了基础教育改革,以素质教育为根本目的构建了基础教育新课程体系,实施了新的课程标准,其中《普通高中化学新课程标准》明确提出:高中化学课程是科学教育的重要组成部分,对提高学生的科学素养有着不可代替的作用。新课程改革对科学素养教育提出了新要求,如何把学科教学和科学素养教育有机融合,提高学生的科学素养是新课程改革的一个重要方面。
一、化学新课程对科学素养教育提出的要求
科学素养教育主要是指学生在主动学习中达成对知识的掌握,科学思维方式的培养,对科学的理解、科学态度和价值观的形成,解决问题能力提高的过程。新课程对科学素养教育提出了明确的要求,新一轮课程改革的核心目标是“为了中华民族的复兴,为了每位学生的发展”,在课程目标、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价等方面进行的深刻改革充分体现了这一核心理念。新课程强调学生的主体性和自主性,认为课程教学就是学生主动完成的真实、科学的探究过程,教师在课程中对学生的研究给予必要的理解和指导,师生合作完成研究课题。在教学过程中,无论是研究过程还是研究结果都可以转变成在科学素养教育中有教育意义和发展价值的资源。新课程确立了学生的主体地位,立足于学生适应现代生活和未来发展的需要,着眼于提高公民的科学素养,改变传统化学教学与科学素养培养脱节、把化学教学主要看成是化学知识传授的简单过程,真正重视学科教育与科学素养教育二者之间的内在统一关系,化学新课程要求教学必须做到知识传授和能力培养并重。
化学是一门以实验为基础的学科,化学的理论、规律及应用都是通过对大量实验事实、资料进行分析、概括、综合和总结的基础上建立起来的,化学家的设想、假说、理论都要求通过科学实验或实际生活的验证。化学课程为科学素养教育在学习内容、学习方法和学习过程等方面提供了丰富的素材,在培养学生科学素养方面有着广阔的空间。重视学生科学素养的培养和提升是新课程赋予化学教育的重要任务,在教学实践中真正贯彻落实新课程的理念和要求是化学新课程改革的关键所在。
二、化学教学中科学素养的渗透融合
科学素养的内涵非常丰富,不仅包括科学知识,还涵盖科学态度、科学方法、科学精神和科学价值等多方面的内容。在化学教学实践中,提高学生的科学素养应主要从提高学生的知识水平和智力水平,培养学生的科学素质和科学精神、学生的社会责任感等方面来进行。结合学科特点,在化学教学中渗透科学素养教育主要有以下几方面:
1.利用化学实验培养学生的科学素养。通过化学实验可以让学生掌握科学知识学习的过程方法,培养学生对科学的学习热情和实事求是的工作态度。化学实验对培养科学能力有独到的优势。在教学过程中,任何一个实验在设计和实施过程中都会涉及到各种各样的科学思想和科学方法,因此,实验教学是培养学生科学能力的最好方式之一,这就要求教师改变以往为求得单纯化学知识的演示实验或简单的操作实验的做法,在教学中对学生的学习过程要善于引导,指导学生开展探究学习,将科学方法潜移默化地渗透到实验教学中。此外,在实验教学中,要求学生对实验现象和实验数据的记录要尊重实验事实,不能凭空猜想,胡乱编造,应培养学生事实求是的科学工作态度。
在化学教学中对实验要进行精心设计和恰当分析,利用化学实验中的各种实验现象,让学生产生新奇的感受,并使之带着这些新奇的感受进入化学知识殿堂,体验科学研究过程,去分析、猜想产生现象的原因,从而达成对知识的理解和创新思维的培养。例如,在金属铝的性质学习的教学设计中,利用学生熟知的“铜树”图片,引导学生设计实验制作“铜树”,观察、记录实验现象,剖析实验原理。在这一教学过程中,学生普遍对铜树的生成和产生的气体产生了浓厚的兴趣,积极、主动地探讨实验现象和分析实验原理,让学生理解了学习知识学习的过程,培养了学生进行学习科学的能力,在潜移默化中完成了科学素养教育,提高了学生的科学素养。
2.科学设计综合实践课题让化学与其他学科融合提高学生的科学素养。自然科学各学科之间是交叉、渗透的,化学作为一门基础学科,与环境科学、生命科学、材料科学等学科之间相互交叉、相互联系。把这些课程人为地割裂,有碍于学生科学素养的整体提高。而注重学科间的渗透,开展一些综合实践活动则可以弥补学科课程的局限。
切合教材中环境保护的相关内容为基础设计了综合实践课题“温室气体与全球气候变暖”,在这一课题中,学生探讨、研究了二氧化碳的化学产生过程以及大量砍伐树木导致二氧化碳进入大气,利用模拟实验验证二氧化碳气体产生温室效应,探讨了二氧化碳大量排放在社会经济发展方面的原因。学生通过收集资料,从环境科学、地质学、生物科学等方面分析了全球气候变暖为人类带来的危害,最后,学生从新能源的开发、新材料的应用、植树造林、改变经济增长方式等多个视角设计了如何应对和解决全球气候变暖的方案。由此可以看出,综合实践活动课题不受学科知识体系的束缚,注重多学科之间的交叉、渗透、整合。学生通过综合实践课程获得综合性信息用以弥补学科课程按知识体系分科学习的不足,有利于知识的综合运用以及能力的均衡发展,有利于培养发现问题和解决问题的能力,有利于还原自然科学学习的本来面貌,形成正确的科学态度。
3.充分利用化学史材料展现科学的本质。化学史是化学科学的发展史,既包括发现的化学知识、发现知识的科学方法,更包括化学家为之奋斗的忘我精神、坚忍不拔的创新过程,具有趣味性、故事性、思想性、情感性和过程性等特点。化学史可以作为教学中科学本质教育的原始材料,通过化学史可以展现科学的本质。
依据新课程理念的要求,从化学史料中选择能激发学生兴趣且与教学内容相关的历史史料作为科学本质教学的原始材料。比如,以“普通高中课程标准实验教科书《化学与技术》”中“我国制碱工业的先驱――侯德榜”为材料,可以让学生在认识科学的道路上要不怕困难,积极思考,勇于创新,培养学生勇于探索的科学精神。在“原子结构”、“元素周期律”等的学习中依据史料,首先让学生认识化学知识的继承性和发展性,认识、理解科学知识不是绝对真理,只是对当时客观世界在一定层次上的正确认识,是随着认识的深入发展而变化的;门捷列夫对大量元素理化性质进行观察分析,结合理论进行推理,总结出元素周期律, 通过对这一史料的介绍、剖析让学生认识到观察与推理不仅是化学知识的学习方法,更是科学研究的重要方法。化学史是科学探究过程的最好呈现,通过化学史可以让学生更好地理解科学探究的过程。通过剖析原子结构理论的发展历史,展现了观察自然―发现问题―提出假说―验证假说的典型科学探究过程。
在化学教学中,恰当运用化学史,激发学生的学习兴趣,让学生们理解科学探究的过程,掌握科学探究的方法,体会先辈们为科学所付出的艰辛,使他们在精神上受到感染,情操得到陶冶,意志得到磨练,能够正确理解人和自然、人和社会的关系。让学生理解科学总是曲折前进的,了解化学史,也许可以在今后的科学探究过程中少走弯路,这些都与发展学生的科学素养密切相关。
。学生通过接受高中化学课程的学习,在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面形成和发展化学学科核心素养。其中“宏微结合”核心素养在高中化学学习过程中有较为广泛的应用。
一、宏微结合在化学教学中的应用举隅
1.通过模型制作,用实物类比物质的微观组成,理解空间构型
有机物同分异构体概念学习时,对其空间立体结构的认识,是有机物命名的前提,更是同分异构体正确书写的基础。能不能把立体结构压“扁”到纸上,再通过纸上的书写想象出其真实结构,实现被压“扁”的手写和有机物的真实结构的联系,模型组装课就是一种最为有效的方式。
案例1 有机物空间结构的认识与理解
烷烃中每个碳通过四条键形成空间正四面体结构,但其书写只能是平面结构,所以单单凭借想象来感受烷烃中以碳为核心的各原子间的链接方式,对学生来说是困难的。而当学生通过组装甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等最简单的一类碳氢化合物,再对照模型写出其结构简式,学生可以体会出同碳四个键的等同地位,即书写时以一个碳为研究对象,它周围所连的四个基团位置可以互换。通过动手组装,学生总结出烷烃的异构是因为碳链的连接方式不同造成的,这种不同是因为出现了支链,而不是自己凭借想象画出的直线和曲线的区别,真实的碳链也不是直线形的。所以通过宏观模型可以充分“看出”书写体和真实结构的差异并能实现其之间的转换。如甲烷的二氯取代产物,书写时受平面结构限制,出现假性“异构”:
CHClHCl和
CClClHH。
学生往往会认同二者是同分异构体,用代表氯原子的球替代原来的氢,不难理解因碳的空间对称结构,同一个碳上的四个位置上的氢完成相同,取代后两个氯原子均处于邻位,没有同分异构体。通过制作宏观模型,分辨出同分异构体和同一种物质的不同,为高二同分异构体的书写打下基础。又如在《有机化学基础》中氢的核磁共振谱的学习中,判断等效氢时,在必修二对碳立体结构认识的基础上,依据同一个碳上四个位置因为中心对称而完全相同,同碳上的氢为一类氢,类推出同碳上的甲基上的氢为一类氢,同一个碳的乙基上有两类氢,同一个碳上连有正丙基时有三类氢
;把同碳上同时连有四个甲基、乙基、正丙基换为连有二个甲基、乙基、正丙基,形成CH3CH2CH3,CH2CH2CH2CH2CH3,CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3,得出相对轴对称位置上氢为一类氢。烷烃中的等效氢的判据就这样一一呈现。如果没有这样的模型课,所有的学习都建立在对空间结构假象的基础之上,因而不能“看到”而缺乏认识基础以及为此产生的不自信。所以一堂模型课,对于初学的学生就是必不可少的认识基础课。再如命名时,学生常常对CH3CH2CH2CHCH3CH2CH3这样的结构直接就命名为:2-乙基戊烷,但对于“玩”过模型的学生,出错的概率就比较小。
所以认识碳的立体结构,是有机化学等效氢、命名以及同分异构体书写、认识的基础。而通过模型制作,实现了微观粒子立体结构的宏观呈现,这样的动手实践过程,也正是学生化学“宏微结合”核心素养的形成过程,
案例2 元素周期律概念的认识与理解
元素周期律包含了从原子半径、金属性、金属与水或酸反应的快慢比较、金属最高价氧化物的水化物的碱性强弱比较;非金属性、非金属最高价氧化物的水化物的酸性强弱比较以及气态氢化物的稳定性比较。学生会觉得比较多,记不住、学不会,更不知道为什么会是这样。问题出现在哪里?究其原因是对整个体系缺乏了解,半径的学习才是全部规律的基础,理解了半径的递变规律,其它所有规律都将迎刃而解。而对于半径的学习规律,学生对同周期从左向右半径依次减小(零族除外)和质子数依次增多的学习一直是混淆的,因为对原子的内在结构缺乏了解,而以宏观模拟呈现其内部组成,同周期元素,电子层数相同,从左向右每增加一个质子同时增加一个电子,学生往往只看到了电子的增加认为半径也增大,所以宏观模型主要要体现出一个质子和一个电子质量的不同,一个质子的质量是一个电子质量的1836倍,怎么体现呢?将其比喻为一块大磁铁对铁屑的吸引,带几块磁铁和一些小铁钉到课堂,和学生一起感受“大”磁铁对“小”铁屑的吸引,领会质子质量是相对电子质量的1836倍。同时增大质子和电子,因为质子的“大”对半径的影响占主要地位,相比电子的影响可以暂时忽略,得出同周期也是当电子层数相同时,质子数是影响半径的主要因素,因为质子数的强大,从左向右不断增加质子数,对电子的引力增大,从而使半径减小。引申到当比较离子半径时,对于具有相同电子层排布的离子,质子数越多半径越小。通过质子对电子的引力变化,对金属性、非金属性以及其延伸出来的性质的学习也可以达到水到渠成的效果。
案例3 元素周期律概念的认识与理解
在气体摩尔体积一课中,一定条件下,物质在空间所占的体积大小决定于哪些微观因素?笔者在实验室原有球棍模型的部件像小球、铁条的基础上增加了烧杯(作为立体支撑)、粘土等物品,告知学生宏观物质的构成微粒,原子、分子和离子都是一个一个的小球,这些小球通过不同的组合构成了宏观物质,请大家根据自己的想象组合成可以“看得到”的微粒,感觉其对体积的影响。这里笔者选用粘土是考虑利用它的可变形性,结合学生熟悉的球棍模型中的小球、铁条,烧杯或者其他盒子则给出了具体立体空间,一个小组几个学生通过组合,感受物质在空间所占据的体积与微观粒子的关系,对于球的大小、数目以及球间距等对其体积的影响有了充分的直观认识。
设计意图:通过这样的模型探究,用宏观物质展示物质的微观组成,帮助学生实现抽象思维,基本都是对新课第一节的设计,避免了学生只会解题,而不能理解其化学内涵的尴尬局面。并且在后续教学中,能明显感觉到动手操作过的学生,因为“见过”其微观结,得到更深入的认识,而对学习的自信心更强,学习的兴趣也更足。
2.通过实验演示,用宏观现象直观感知、理解微观结构
在胶体一节的课堂教学中,设计多个学生动手实验,通过这些系列的小型实验设计,实现溶液、胶体和浊液的相互转变。在此过程中学生充分体会到胶体这个概念不是一个孤立的“新生态”,他与学生已经熟悉的溶液、浊液一样,是一个混合体系,是一个微粒集体对另一种微粒的“容纳”,但这种微粒特殊的微观粒子(其被“容纳”微粒的直径在1 nm~100 nm之间),使其在生活、生产中有着广泛的应用。
案例4 溶液、胶体和浊液的相互转变的认识与理解
(1)通过向沸腾的蒸馏水中逐滴加入1 mL~2 mL饱和FeCl3溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热,用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到一条光亮的“通路”,即丁达尔效应,通过对硫酸铜溶液和氢氧化铁胶体的对比实验,落实丁达尔效应是胶体的特性。
(2)将牛奶、豆浆、淀粉等加水稀释,观察在稀释过程中用激光笔照射这些溶液,有光亮的“通路”出现,产生丁达尔效应,实现了从浊液到胶体的转变。再继续加入过量水,光路会消失,继续转变为溶液。
(3)将制得的氢氧化铁胶体继续加热,观察其由透明澄清的红褐色“溶液”最终转变为红褐色沉淀,实现了胶体向浊液的转化。
(4)向氯化铁溶液中加入1 mol・L-1的氢氧化钠溶液,观察到产生红褐色沉淀。
(5)将上述(4)实验中的氢氧化钠依次稀释1倍、2倍、5倍、10倍后分别加入等浓度的氯化铁溶液中,观察其随浓度降低,沉淀越来越少,最终不能产生沉淀。再将氯化铁溶液,与不同浓度氢氧化钠反应后的产物一一用激光笔照射,观察其均有丁达尔效应产生。
(6)找找身边的胶体。自来水、学校的直饮水以及买来的矿泉水、纯净水、水沸腾出来的水蒸气、氯化铁溶液、氢氧化铁沉淀都被作为实验对象,做了丁达尔实验。并记录实验现象:能产生丁达尔效应的有自来水,三氯化铁溶液,水蒸气,氢氧化铁沉淀;不能产生的有直饮水,买来的矿泉水和纯净水。
氢氧化铁胶体的制备过程,实现了氯化铁溶液中的溶质FeCl3转变为[Fe(OH)3]n的过程,
[Fe(OH)3]n是一种分子或其他微粒的聚集体,其大小随浓度、温度发生改变,其分散质粒子的直径恰好落在1 nm~100 nm之间时得到的分散系被称为胶体。牛奶、淀粉、豆浆是化学中的大分子物质,其微观粒子以淀粉为例可表示为(C6H10O5)n,一个分子中含有几百到几千个C6H10O5链节,在水分子作用下被分离,使n的个数越来越少,其作为分散质微粒的直径可以减少到1 nm~100 nm之间,这时得到了胶体。因此如果说牛奶、淀粉、豆浆溶液是胶体是可以理解的,因其常见浓度下的牛奶、淀粉、豆浆溶液都能观察到明显的丁达尔现象,得到所谓的溶液其浓度已经非常非常小了。
设计意图:通过实验实现浊液、胶体和溶液之间的相互转变,了解胶体同溶液、浊液一样只是分散系的一种存在方式,理解其只要分散质直径落在1 nm~100 nm之间的分散系就可以认为其存在状态是胶体。
3.通过原理演绎,用理性思维分析计算,理解离子行为
案例5 溶液化学反应实质的认识与理解
例1 在NaOH和Ba(OH)2的混合液中,逐滴加入0.1 mol・L-1 H2SO4溶液,加入H2SO4溶液时的体积与生成BaSO4沉淀的质量关系如图1所示。
已知当加入H2SO4溶液50 mL时,溶液呈中性。请回答:
(1)当加入H2SO4溶液20 mL时,沉淀的质量刚好达到最大,生成沉淀的质量是g。
(2)原混合溶液中NaOH的物质的量是mol。
在解答上述计算时,学生因为思维混乱,看不到所给坐标中的信息,造成运算错误,或者看到坐标中的信息能计算出正确答案,但并不能理解其反应原理,更谈不上举一反三,学会解题方法了。而从电解质的电离“进入”其微观世界,认识其在水溶液中以自由移动的Na+、Ba2+、OH-构成,加入H+、SO42-,溶液中的反应其实质就是离子之间的反应,所以发生H++OH-H2O、Ba2++SO42-BaSO4,整个过程中Na+并没有参与反应,两个离子反应同时进行,这样通过分析离子间的相互作用,了解其微观粒子的行为,运用其反应原理,深入到反应内涵,知其所以然,形成解决化学试题的思维能力,从而能达到举一反三的效果。
例2 室温下,将100 mL某硝酸和硫酸的混合液分成两等份:一份加入过量的BaCl2溶液,充分反应后得沉淀2.33 g;另一份加入50 mL 1.0 mol・L-1 NaOH溶液,充分反应后溶液的pH=13(溶液的体积为100 mL)。试计算:
(1)原溶液中所含H2SO4的物质的量mol。
(2)原混合溶液中硝酸的物质的量浓度为mol・L-1。
解决第二问时,因为无论是硝酸还是硫酸,拥有相同的H+,与NaOH溶液反应存在:H++OH-H2O,反应中消耗的n(H+)等于消耗的n(OH-),应用H+的物质的量等于OH-的物质的量列式计算有:2n(H2SO4)+n(HNO3)=n(OH-)=0.05 L×1.0 mol・L-1-0.1 L×0.1 mol・L-1,从而n(HNO3)=0.04 mol-2×2.33÷233mol=0.02 mol,所以原溶液中:c(HNO3)=2×0.02 mol÷0.1L=0.4 mol・L-1。
[关键词]新课程改革 化学 科学素养
伴随着21世纪前行的脚步,中国的基础教育正经历着一场重要的变革,以新课程为载体的新一轮课程改革正逐步走向校园,走进广大教师理念与教育行为之中。根据国家教育部的部署,我国在2001年秋季进行部分城市试行,2004年秋季全面推广,重庆也将在2010年全面实行高中新课程改革。此次基础教育课程改革,不仅是对以往七次课程体系和课程观念的修正,也是对世界课程改革发展趋势的适应,与时俱进,卓有成效的探索。
化学是自然学科的重要组成部分,有着丰富、生动、具体的德育教育的题材,它侧重于研究物质的组成、结构、和性质的关系,以及物质转化的规律和调控手段。今天,化学已发展成为材料科学、生命科学、环境科学和能源科学的重要基础,成为推动现代社会文明和科学技术进步的重要力量,并正在为解决人类面临的一系列危机。作为科学教育的重要组成部分,高中阶段的新一轮化学课程改革倡导从学生和社会发展的需要出发,帮助学生理解化学对社会发展的作用,能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活发面的有关问题,激发学生的主动性和创新意识,增强学生对自然和社会的责任感。
1.尊重和满足学生发展需要,指导学生自主选择课程模块
高中生个体差异较大,具有不同的发展潜能。在教学中要依据课程标准的要求,改变教学内容、教学要求和教学方式过于统一的倾向,要关注和尊重不同学生的发展需要,为他们提供适合于自己发展的化学课程。
高中化学课程为学生提供了多样化课程模块,给学生的学习以较大的选择空间。教师一方面要鼓励学生根据国家规定的课程方案和毕业要求,以及各自的潜能和兴趣爱好,制定化学学习计划自主选择化学课程模块;另一方面要深入了解学生的学习基础,已有的化学知识水平、能力发展水平以及兴趣、爱好和潜能,对学生选择学习课程模块和安排学习顺序给予指导。
2.把握不同课程模块的特点,合理选择教学策略和教学方式
转变学生的学习方式是课程改革的基本要求。教师要更新教学观念,在教学中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。
高中化学课程是若干模块组合构建的,教师应注意领会每个课程模块在课程中的地位、作用和教育价值,把握课程模块的内容特点,考虑学生的学习情况和具体的教学条件,采取有针对性的教学方式,优化教学策略,提高教学质量。例如,化学1、2课程模块是在义务教育基础上为全体高中生开设的必修课程,旨在帮助学生形成基本的科学素养,提高学生学习化学的兴趣,同时也为学生学习其他化学模块打下基础。教师在教学中要注意与初中化学课程的衔接、在教学内容的处理上注重整体性,引导学生学习化学的核心概念、重要物质以及基本的技能和方法,加强化学与生活、社会的联系、创设能促使学生主动学习的教学情境,引导学生积极参加探究扩展哪个,激发学生学习化学的兴趣。又如,“物质结构与性质”模块的内容主要是讨论物质结构与性质之间的关系,较为抽象,在化学基本理论的学习和应用上的要求比其他模块的高。在讲解时应力求通俗易懂,深入浅出,要紧密联系学生已有的有关物质及其变化的经验与知识,尽可能通过化学实验或引用实验事实帮助学生理解。同时还要利用各种模型,图表和现代信息技术,提高教学质量和效率。
3.联系生产、生活实际,拓宽学生视野
化学科学与生产、生活及其科技的发展有着密切联系,对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。高中学生会接触到很多与化学有关的生活问题,教师在教学中要注意联系实际,帮助学生拓宽视野,开阔思路,综合运用化学及其他学科的知识分析解决有关问题。
例如,“化学与生活”模块以日常生活中的化学问题为线索,介绍化学知识及其应用。在教学中要联系化学在健康、环境、材料等方面的应用,创设生动的学习情景,引导学生通过调查、讨论、咨询等多种方式获取化学知识,认识化学与人类生活的密切关系,理解和处理生活中的有关问题。
4.突出化学学科特征,更好地发挥实验的教育功能
以实验为基础是化学学科的重要特征之一。化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观。
在化学教学中,可以从以下几个方面发挥实验的教学功能。
(1)引导学生通过实验探究活动来学习化学。例如,可通过“催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响”的实验探究活动,帮助学生了解催化剂是影响化学反应速率的一个重要因素。
(2)重视通过典型的化学实验事实帮助学生认识物质及其变化的本质和规律。例如,可通过具体实验数据引导学生讨论第三周期元素及其化合物的性质变化规律。
(3)利用化学实验史帮助学生了解化学的概念、化学原理的形成和发展,认识实验在化学学科发展中的重要作用。
(4)引导学生综合运用所学的化学知识和技能,进行实验设计和实验操作,分析和解决与化学有关的实际问题。
教师在各课程模块的教学中,都应结合模块的特点强化化学实验。在必修课程模块中,应重视培养学生“初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能;树立安全意识,能识别化学品安全使用标识,初步形成良好的实验工作习惯;能够独立或与同学合作完成实验,记录实验现象和数据,完成实验报告,并能主动进行交流;初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用”。
此外,在高中化学教学中,教师要以改革的精神搞好教学,转变教学观点,经常反思自己的教学活动,针对教学中遇到的实际问题开展教学研究。例如,如何在必修课程模块的教学中激发学生学习化学的兴趣?如何处理好必修化学课程模块与选修化学课程模块之间的关系?如何结合不同课程模块的内容特点培养学生的科学探究能力?如何结合学校的实际情况开展化学实验探究教学?等等。教师要通过研究和实践,进一步提高自身的素质,不断地增强驾驭和开发新课程的能力。
参考文献
[1]教育部师范教育司,新课程与学生评价改革,高等教育出版社2004(1)11—19.