時間:2023-08-31 16:21:44
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化學是一門以實驗為基礎的科學,化學實驗是化學學科形成與發展的重要基礎,是驗證化學知識的主要標準,是學生獲取經驗知識的重要手段,是提高學生科學素養和自主建構化學觀念的重要途徑。隨著新課程的實施,中學化學教學正由“重知識傳授”逐漸向“重觀念建構”轉變,即課堂教學不但要傳授事實性基礎知識,更要注重引導學生學會解決問題和發展觀念的能力。實驗探究最大的優勢:促進學生創造性思維品質的形成和發展,自主構建完整知識體系。在實驗復習中,要善于根據學生的現有知識儲備,巧設實驗情境,以實驗為載體引出驅動性問題,激發學生的探究欲望,進而引導學生自主合作、自主分析、自主歸納、自主解決問題,通過實驗探究讓學生體驗和感受到知識的發生和發展變化過程,自主建構化學基本觀念。本文以“NaOH變質再探究”為例,具體闡述在初中化學實驗復習中如何設計觀念建構教學。
一、教學設計思路
宋心琦教授認為:教育最終讓學生受益的不是專業知識,而是影響他們世界觀、人生觀和價值觀的學科思想觀念。學生能否牢固、準確、定性地建立起基本的化學觀念,應當是中學化學教學的第一目標。化學觀念引領下的實驗復習教學,不僅可以促進學生化學基礎知識和實驗基本技能的掌握,還可以提高學生的科學素養,有效促進學生的全面發展,使復習課煥發新的活力。在初中化學實驗總復習時,為更好地整合實驗探究和酸、堿、鹽的知識網絡,筆者設計了“NaOH變質再探究”教學內容,通過實驗探究和觀念建構兩條主線進行設計和教學,以探究NaOH變質的相關問題為明線,以建構變化觀、分類觀、實驗觀、微粒觀、價值觀、定量觀等化學觀念為暗線,雙管齊下統領整節課堂。
在實驗探究設計中,緊緊圍繞NaOH溶液變質引導學生提出相關問題:①如何檢驗NaOH溶液是否變質?②如何檢驗NaOH溶液的變質程度?③部分變質NaOH溶液中的雜質如何除去?④如何測定NaOH的變質程度?通過解決實際問題,引導學生進行大量思考、討論,自行設計實驗方案,自主進行合作探究、自我評價、自我完善。學生在一系列問題的驅動下主動探究,在經歷一次次科學探究體驗的同時,應用所學知識解決實際問題的能力也得到進一步提高。
觀念的有效建構需要學生在真實、有深度、有挑戰性的情境中,以積極主動的心態,通過參與具有驅動性的問題和活動,主動與同學合作去探究和發現知識之間的聯系和隱藏在知識背后的重要思想和觀念。基于觀念建構的教學設計就要注意情境設計、問題設計和小組活動設計的融合。要根據學生的現有學力,不斷打磨、搭建問題支架,提出的問題要層層深入、層次鮮明,充分調動學生的探究欲望,促進學生主動深入思考,幫助學生理解和建構觀念。
二、教學設計方案
1.復習引入。
【情境創設】在化學實驗會考做“酸與堿的性質”實驗時,有少數學生發現往預先滴了無色酚酞的NaOH溶液中逐滴加入鹽酸時,除了看到紅色溶液逐漸褪去外,還看到試管中出現少量氣泡,為什么會出現這種“異常現象”呢?
【實物展示】一瓶久置的NaOH試劑瓶,讓學生觀察瓶口的白色固體。
【趣味實驗】CO2與NaOH溶液反應使氣球脹大。
【引導小結】NaOH溶液會吸收空氣中的CO2而變質生成Na2CO3。
設計意圖:通過實事實物、趣味實驗引入,激發學生的求知欲,更好地喚起其對學過知識的回憶,促進對“物質變化觀”的建構。
2.探究活動1:如何檢驗NaOH溶液是否變質?
【教師提問】我們知道,NaOH溶液容易吸收CO2而變質,那如何檢驗NaOH溶液是否變質?問題的關鍵是要檢驗什么物質(或什么離子)的存在?
【學生活動】交流討論,設計實驗方案:①加鹽酸,觀察是否產生氣泡;②加Ca(OH)2溶液,觀察是否出現沉淀;③加CaCl2溶液,觀察是否出現沉淀。
設計意圖:引導學生抓住探究實驗的關鍵:檢驗是否有Na2CO3的存在,這樣學生就會很快利用碳酸鹽的性質來解決問題。通過交流討論和設計方案可幫助學生建構變化觀、分類觀、微粒觀和實驗觀。
3.探究活動2:如何檢驗NaOH溶液的變質程度?
【教師追問】如果有變質,那是完全變質,還是部分變質?完全變質與部分變質的物質成分有什么不同?這個實驗的關鍵地方是檢驗什么物質(或什么離子)的存在?
【學生活動】交流討論,提出方案,修改、完善方案,最后確定:先加入足量中性的CaCl2溶液,以除去影響檢驗NaOH存在的Na2CO3,過濾后,取濾液再滴入無色酚酞試液,觀察是否有變紅色(或CuSO4、FeCl3溶液,觀察是否有沉淀生成)。
設計意圖:環環相扣,層層深入,引發學生的認知沖突,使其思維處于興奮狀態。引導學生分析:不同的問題,關鍵處不同。在利用物質性質證明物質存在時,要全面考慮,不可片面下結論。讓學生體會到很多探究實驗不是一步到位的,而是要多步進行的,學生的微粒觀、實驗觀就在體驗中形成。
4.探究活動3:部分變質的NaOH溶液中雜質如何除去?
【教師設疑】生活中很多東西變質后就失去了使用價值,溶液部分變質后就都沒有用了嗎?怎樣才能把變質生成的Na2CO3除去?
【教師啟示】除雜時應遵循“不增、不減、可行、易分”原則。
【布置任務】從鹽酸、CaCl2、Ca(OH)2中選取可行物質進行除雜,說出實驗操作方法。
【學生活動】在教師的引導下說出鹽酸、CaCl2不可用的原因,完整、規范說出除雜操作過程。
設計意圖:“部分變質的溶液是否像生活中許多變質的東西一樣失去使用價值呢?”這種引起學生認知沖突的追問,可激起學生的求知欲望,接下來學雜的一般原則和方法就會興趣高漲,效果好,同時學會充分利用資源,節約資源,培養學生正確的化學價值觀。
5.探究活動4:如何測定NaOH的變質程度?
【布置任務】工業燒堿(NaOH)具有較好的殺菌消毒作用且廉價易得,但工業燒堿若保存不當容易變質而混有碳酸鈉。某化學學習小組同學圍繞工業燒堿樣品純度測定問題,展開了討論與探究。
(1)利用Na2CO3與稀H2SO4反應產生CO2,通過CO2 質量的測定,確定樣品中碳酸鈉的質量,從而計算出樣品純度。實驗設計如下圖所示(固定裝置省略)。
第一,反應前,應先關閉彈簧夾c,打開彈簧夾a、b,通入過量的空氣,以排盡裝置A、B、C中含有的______;反應結束后,為讓產生的二氧化碳完全被裝置D吸收,應關閉彈簧夾______,打開彈簧夾______(選填“a”、“ b”或“ c”),繼續通入足量的空氣。
第二,裝置C中濃硫酸的作用是______,若沒有安裝裝置C,則測得工業燒堿的純度將______(選填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。
第三,寫出裝置B中發生反應的化學方程式__________________ (任寫一個)。
(2)利用Na2CO3與CaCl2反應生成CaCO3沉淀,通過測定沉淀質量,確定樣品中碳酸鈉的質量,從而計算出樣品純度。該實驗中CaCl2溶液要過量的原因是 。充分反應后,要經過_______(填操作名稱)、洗滌、烘干、稱量,得到CaCO3沉淀的質量。利用沉淀法來測量樣品純度還可選擇以下 _______試劑(填序號)。
A.NaCl B.Ca(OH)2 C.Ba(OH)2 D.CuSO4
【學生活動】讀題、審題,交流討論探究目的、探究方法、探究流程。
【教師點評】要測定變質NaOH中各成分的含量,通常選用能與Na2CO3反應生成氣體或沉淀的物質來實驗,通過測定氣體或沉淀的質量來計算Na2CO3的含量,從而得出NaOH的含量。
設計意圖:別出心裁的引導過程,螺旋上升、定性到定量的驅動問題設計,讓學生的思維始終處于興奮狀態,積極、主動參與教學過程,成為學習的主人。引入定量觀,為初高中銜接打下一定的基礎。
三、教學設計反思
1.有關酸、堿、鹽知識網絡的建構是教學難點,也是重點,多數學生在理解、應用、建構知識體系時出現困難。本節課巧設實驗探究情境,充分整合了實驗探究和酸、堿、鹽知識,在探究有關NaOH變質問題時,酸、堿、鹽的化學性質有效整合、應用進去了,學生在實驗探究過程中自然、高效地對知識進行理解和應用,自主建構化學基本觀念。
2.充分尊重學生的主體地位,無論是知識的建構,還是學生小組合作探究,交流討論,都是以學生為主體,教師在課堂中只是及時點撥、引導與鼓勵,這樣,學生的自信心和主動性大大增強,氣氛活躍,效果良好,充分體現了教師的主導作用與學生的主體地位相統一。
3.不足之處:本節實驗復習課牽涉的知識點多,實驗探究能力要求高,少數學生基礎知識掌握不牢,合作探究無法開展;受課堂時間影響,定量測定NaOH變質程度的探究、分析無法深入,讓學生很好地建構定量觀的意圖不能較好實現。
4.觀念是在大量的事實、概念、知識的基礎上進行加工、提煉出來的一種總觀性的認識。觀念建構不是一個簡單被告知、強加的過程,而是學生在解決問題過程中以及在反思、評價活動中感悟自省而逐步達成,即觀念需要在教師的價值引導與學生的自主建構中形成。隨意創設沒內涵、沒層次、沒價值的問題、情境和活動是很難讓學生深入理解、概括提煉知識,很難讓學生建構出有價值、有深遠影響的化學觀念。幫助學生建構化學基本觀念需要教師精心創設驅動性或開放性問題、生動有趣的教學情境、富有吸引力的探究活動來充分調動學生主動思索、深入理解,在化學知識不斷豐富和反復提煉概括中逐步建構化學基本觀念。要從事實性知識提煉成化學觀念,絕非是在大腦中堆積大量事實性知識就可以形成的,也絕非是一朝一夕就可以完成的,它是一個長期、復雜的過程,需要在實際教學中把教學活動設計與觀念的建構緊密聯系起來,需要學生思維和情感的積極參與。教師在基于觀念建構的教學中采取的教學策略及據此所展開的教學活動應直接影響到學生的認知水平和思維能力的提高。
5.李嘉誠曾說過,“雞蛋從外打破是食物,從內打破是生命。”在化學復習教學中,我們應該積極創設良好的教學情境,激發學生的學習內動力,引導學生思考、探索,以學科觀念來豐富認知結構,讓化學課堂教學“返璞歸真”。
參考文獻:
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大科學家愛因斯坦曾經說過:“想象力比知識重要,因為知識是有限的,而想象力概括著世界的一切,推動著進步并且是知識進化的源泉。”可見想象力的重要性。沒有想象力就不會有推動科學發展的原動力。因此我們要想出更多的辦法來啟發學生去積極思考。在教學中要注重結合學生掌握知識的實際去創設問題情境,精心設計問題,大力培養學生的積極思維,同時啟發學生從不同角度去思考、分析,激發學習情趣,活躍課堂氛圍,讓學生在思考中、啟發中獲得知識。例如,在讀題干的時候,讓學生讀懂題中問題的根源,到底問了一個什么問題?在教學中,讓學生去“尋找”也會啟發學生的思維。例如,讓學生尋找配平原理、化合價的計算方式等都會激發學生的思考。再一個最主要的就是多問,一個有啟發性的問題,遠遠比滔滔不絕的講解好很多。例如問學生為什么鐵器容易生銹而瓷器不會生銹?一個問題就會讓學生回味所學知識,展開思維啟發學習動力。
二、利用實驗,啟發學生在看中學知識
化學是一門以觀察、實驗為基礎的學科,實驗是化學教學的基礎,是檢驗化學理論的標準,在學生形成知識體系的過程中,實驗是最佳的具有不可代替性的因素。在化學教學中,利用實驗教學是很普遍的。我們都知道,“百聞不如一見,耳聽為實,眼見為真。”利用實驗,學生有新鮮感,可以在觀察中認識事物。觀察是學生感知真理的主要途徑,也是智力結構的重要組成部分。例如,讓鎂在氧氣中燃燒,亮白、耀眼的火花會激發學生的想象,刺激他們思考的神經。再比如把銀針插入發霉的米飯或者水果之中,銀針逐漸變色,學生會怎么想?這樣利用實驗教學,學生能不喜歡嗎?化學與物理學科一樣,都是理論聯系實際的課程,我們要重視實驗課教學,好的實驗課能引發學生積極思維,啟發學生大腦,開動智慧的大門。讓學生親身體驗,參與實驗過程,抓住他們思維活躍,感情豐富,興趣廣泛,求知欲望強等特點,引導學生參與其中,使之成為學習的主人,感受到學習的樂趣。
三、通過挖掘化學知識中的“美”,啟發學生學習的興趣
化學有著深刻的內涵。在授課過程中,挖掘并展示化學的美,不僅能賦予化學以生命,而且會給學生內心思想增添光芒。一般情況下,如果我們能把單調的書本知識以生動優美的形式展現在學生面前,使他們在感官、觸感、美感等各個方面獲得知識,其結果必然會使他們以濃厚的興趣參與課堂學習。利用簡筆畫,可以畫出優美的化學實驗方程式;利用課件可以形象地演示化學演變過程;利用具體實驗,可以驗證課本理論。這些都是化學的美,是化學學科獨一無二的魅力。另外,化學的語言美也會激發學生的斗志和愛國情懷。例如,我們說火藥是中國古代的四大發明之一,它是古代中國人用化學知識發明創造的,比歐美國家早了幾百年,現在的各種武器、核爆炸等都是在火藥的研發基礎上產生的。這樣短短幾句話,能產生巨大的吸引力,學生強烈的民族自豪感和求知欲望也因此被激發起來。
四、巧設習題,啟發興趣,培養能力
做習題是所有學科必不可少的一個項目。然而做習題是有講究的,不能一把抓,而要有一定的設計。課前要有習題,課前習題有著承上啟下的作用。它可以把新舊知識聯系起來,起到紐帶的作用。課中習題,它可以緩解課堂壓力,緩沖學習的乏味,使學生更好地接受剛學得的知識。課后習題可以鞏固新知識,幫助學生運用已有的學習經驗和已有的方法來探索新知識、感悟新知識。習題設計要多樣性,主要是要采取變化習題結構和表達方式,防止學生思維定式,僵化思維,要把知識活學活用。同時還可以設計一些趣味性的習題,例如讓學生在課后小組合作制取氧氣。這樣的動手練習會使學生把理論知識與實際聯系起來,會把知識徹底融化到腦海里。
總之,初中化學課很重要。它是中考必考的科目,也是學生讀高中學習化學的基礎,更是我國培養未來科學人才的啟蒙科目之一。我們化學老師責任重大,我們是學生開啟學習化學知識的領路人。我們不能辜負國家的希望,要多思考,多探究,讓化學之光照耀每個學生走向陽光的科學大道。