潘莉莉
高中化學新課程標準在九年義務教育的基礎上,以進一步提高全體學生的科學素養和綜合素質為宗旨,立足于讓學生樂學、會學。對于高中學生來說,在化學學科上要想達到樂學、會學的層次,就要具備良好的化學學科思想和正確的化學科學方法。高中生應該學習的科學方法有很多,但在化學學科上,需要學生學習和掌握的科學方法通常是觀察、類比、比較、分類、分析、歸納等。而對于高中化學必修模塊的“過程與方法”目標來說,恰恰就承載了使學生學習和掌握化學科學方法的功能。因此,高中化學必修模塊的“過程與方法”目標是指在過程中讓學生掌握觀察、比較、分析等基本的化學學科的研究思路和方法;在過程中促進學生分類、類比等科學方法的形成;在過程中發展學生獲取信息、歸納、概括等化學學科能力。
一、落實高中化學必修模塊“過程與方法”目標的有效途徑
目標的制定僅僅是一個計劃,是落實“過程與方法”目標的基本前提,能否達成此目標關鍵是要有正確的實施途徑。學生學會學習的能力是伴隨著掌握知識的過程形成的,但知識的獲得不能靠死記硬背,而要親身感受它的產生與發展過程,體會它經歷了哪些智力活動,運用了哪些學習方法,才能達到提高學習能力的目的。所以,在課堂教學中要落實“過程與方法”目標,教師必須精心設計有效的多樣化教學活動以保證“過程與方法”目標的落實, 使學生在活動的過程中,通過親身的體驗獲得感悟。筆者結合具體的教學案例來分析“過程與方法”目標落實的比較主要的三個途徑。
(一)通過實驗活動,提高學生觀察、比較、分析等化學學科的研究思路與方法
實驗活動不僅是學生學習化學知識的一種重要方式,還是學生獲得科學實驗方法和發展化學學科能力的一種重要途徑,因此組織有效的實驗活動,在實驗活動中培養學生觀察、比較、分析等化學學科研究思路與方法,對“過程與方法”目標的落實起著非常重要的作用。
例如必修1鈉的化學性質的教學,本節課知識與技能目標包含了要學生了解鈉的物理性質(如:密度小于水,熔點低、硬度小等),掌握鈉的化學性質(與水反應),但性質的學習不是結果的呈現,學生的死記硬背,而是要通過具體的實驗活動,讓學生親身體驗獲得;同時也能在實驗活動中落實 “過程與方法”目標即通過鈉與水的實驗,培養學生對實驗的觀察能力和對實驗現象的表達能力,學會對化學實驗的有序觀察。
具體實驗活動設計如下:首先學生實驗活動,在燒杯中加入一些水,滴入幾滴酚酞溶液,然后把一小塊鈉放入水中,盡可能多地記錄實驗現象并思考如何解釋?學生在實驗過程中觀察記錄并思考回答問題:現象為金屬鈉浮在水面,熔成閃亮的小球,小球向各方向迅速游動,發出嘶嘶響聲,最后消失,溶液變成紅色。解釋是密度比水小,鈉的熔點低,反應放熱,反應劇烈,有氣體生成,反應后溶液顯堿性。通過這樣的實驗活動學生自主建構了鈉的物理性質,真實的感受更容易讓學生掌握知識內容。然后教師適時地設置問題:請問你觀察實驗現象是按一定順序還是隨便觀察?讓學生在實驗活動中不僅能掌握知識還能注意體會實驗的方法。學生回答說是按照時間的順序觀察的,也就是反應的前后順序。這時教師應該再次利用實驗活動不斷拓展學生的觀察能力,設置問題:還有沒有其他的順序可以觀察實驗現象呢?請大家再做一次實驗,仔細體會按時間順序觀察實驗現象的意義,同時尋找其他的觀察方法。最后學生再次實驗,體會時間順序觀察實驗現象方法,并找出空間順序、狀態順序觀察實驗現象的方法。
通過上述實驗活動的設計,不僅教會學生鈉的物理性質,掌握鈉的化學性質,更能讓學生學會全面觀察實驗現象的方法:時間順序:反應前、反應中、反應后。空間順序:反應裝置從左到右、從上到下;狀態順序:“海陸空”=“固液氣”。該觀察方法幾乎適用后續學習中的所有元素化合物性質的實驗,只是不同的實驗側重點不同。
實驗活動不僅能提高學生觀察能力,還能提高學生比較、分析等化學學科的研究思路與方法。例如Fe3+的檢驗方法的教學,教師可以設計實驗活動如下:環節一,用兩只試管分別取飽和的氯化亞鐵和氯化鐵溶液2ml,讓學生觀察兩種溶液的顏色,判斷哪個是氯化鐵溶液;環節二,用兩只試管分別取飽和的氯化亞鐵和氯化鐵溶液2ml,分別向兩只試管中滴加2mol/L的NaOH溶液,并觀察現象,判斷哪個是氯化鐵溶液的;環節三,將飽和的氯化亞鐵和氯化鐵溶液稀釋20倍后,用上述兩種方法都無法鑒別哪個是氯化鐵溶液,這時教師向兩只試管中分別滴加幾滴KSCN溶液,學生觀察現象,一只試管溶液呈血紅色,教師講解Fe3+能與SCN—結合成紅色的Fe(SCN)3,而Fe2+則無此性質。Fe3+的檢驗:Fe3+ + 3SCN— = Fe(SCN)3(紅色);環節四,提問通過以上實驗,你能得到什么結論?
學生通過實驗活動,比較幾種Fe3+檢驗的方法,分析溶液的濃度都比較大,可以從顏色上或加入NaOH溶液,通過產生不顏色沉淀的現象來鑒別鐵鹽和亞鐵鹽的溶液,當兩種溶液的顏色均接近無色即溶液的濃度很小時,我們無法從顏色上或與NaOH溶液反應產生不顏色沉淀的現象鑒別鐵鹽溶液和亞鐵鹽溶液。此時如果滴加KSCN溶液,就很容易鑒別它們,說明用KSCN溶液檢驗Fe3+的方法具有很高的靈敏性。在實驗活動中,學生不僅能掌握Fe3+檢驗的方法,還能提高運用比較方法分析解決問題的能力。
(二)通過問題討論活動,促進學生分類、類比等邏輯思維的化學科學方法的形成
高中化學必修模塊知識的學習是中學化學課程教育的重要基礎部分,應著眼于培養和發展學生的分類、類比等邏輯思維能力,要想讓學生深刻地理解它們,就必須對其提出問題并加以討論,利用問題討論活動促進分類、類比等邏輯思維能力的形成。在利用問題促進分類、類比等邏輯思維能力的形成時,設置的問要具有吸引力、啟發性、邏輯性、階梯性,并與學生的已有知識經驗相聯系。
比如在必修1第二章《化學物質及其變化》第一節《物質的分類》的教學中就可以采取利用問題討論活動,初步建立同類物質性質相似、不同類物質可以轉化的觀念,促進學生分類、類比等邏輯思維能力初步形成,以指導元素化合物新知識的學習。
具體問題討論活動設計如下:
問題1、下列變化是我們初中學過的,請同學們寫出這些變化的化學方程式。
2、請分析上述物質分別屬于哪種類別?
3、小組討論:請大家根據這兩條轉化關系式,歸納出其他類物質間的轉化方法。
小組歸納:同類物質性質相似;不同類物質可以轉化:
4、BaO是堿性氧化物,請歸納其化學性質(用化學方程式表示)。
通過讓學生對問題的思考討論過程,使學生明確了同類物質性質相似,不同類物質可以轉化的觀念,發展了學生分類、類比等邏輯思維能力。當分類、類比這種化學學習方法被學生掌握后,為學生的后續學習指明了方向,用分類的思想來學習化學,不僅可以使化學更加簡單,也可以預測物質未知的性質、用途。基于上述案例的設計過程可以說明,通過把隱含了分類、類比等邏輯思維的化學科學方法的知識設計成適當的學習問題并作為載體,為學習者提供一個合適的探索空間,讓問題驅動學生自主學習,再通過師生間、生生間的問題討論來解決問題,而化學學科科學方法的學習始終置于問題的情景脈絡中。
(三)通過數據、圖表分析活動,充分培養學生獲取信息、歸納、概括的能力
數據、圖表是一種信息給于方式,利用數據、圖表引導學生對問題進行分析、判斷、綜合、抽象、概括,逐步發展學生的化學學科思想、研究思路和科學方法,從而開發學生學習的思路,培養學生可持續性發展的自主學習能力,提高學習水平。
例如必修2第二章《化學反應與能量》第三節《化學反應速率與限度》的教學,這節課知識層面主要讓學生理解化學平衡狀態和特征,但我們可以選擇引導學生通過分析圖2-20的內容,逐步形成平衡的概念和特征,這樣設計不僅能讓學生在分析圖表中感受平衡的概念和特征形成的過程,還能培養學生從圖片中獲取信息的能力,以及借助圖像分析問題的能力。
首先引導學生明確圖中橫坐標和縱坐標分別代表的意義,使學生掌握讀圖分析問題的順序。再讓學生觀察,分析思考以下問題:
(1)從圖像中可以看出,反應剛開始時正反應速率最大,逆反應速率為零,你知道為什么嗎?
剛開始時,反應物濃度最大,所以正反應速率最大,生成物濃度為零,所以逆反應速率剛開始也為零,從圖上看也是從坐標原點開始。
(2)從圖像中可以看出,隨著反應的進行,為什么正反應速率逐漸較小,逆反應速率逐漸增大(提示:此時反應速率與溶液的濃度有關)?
引導學生結合圖像分析正反應速率減小,逆反應速率增大的原因,關鍵是抓住反應物濃度與生成物濃度變化。
(3)當反應進行到一定程度時,正反應速率與逆反應速率相等,反應物的濃度與生成物的濃度不再改變,達到一種表面靜止的狀態,我們稱為'化學平衡狀態',此時的化學反應速率是否為零?正反應速率和逆反應速率是指哪一速率?
引導學生明確:這里的v(正)和v(逆)應理解成同一物質表示的消耗速率和生成速率,正因為指定某物質的消耗濃度等于生成濃度,濃度不再改變,這是化學平衡建立的本質原因,濃度不再改變又是化學平衡的特征,是判斷達到化學平衡的一個重要依據。可逆反應是一個動態平衡。
化學平衡狀態和化學平衡特征結論很簡單,也很容易記憶,直接告訴學生,幾分鐘就能解決問題,但卻失去了培養學生獲取信息、歸納、概括能力的機會。從某些方面來說,這些方法的獲得比知識本身更重要,因為這些方法對學生將來解決實際問題有更重要的遷移價值。所以通過數據、圖表分析活動的開展有利于“過程與方法”目標的落實。
二、注重引導學生積極反思是落實“過程與方法”目標的必要保障
學生是學習的主體,只有學生真正地體驗了學習過程,并掌握了化學學科思想、研究思路和方法以及化學學科基本觀念,才能達到落實“過程與方法”目標的目的。所以在教學過程中要注重引導學生積極地進行反思,主動地對已完成的思維過程進行周密且有批判性的再思考,對已形成的化學學科思想、方法和知識從另一角度,以另一方式進行再認識。學生的自我反思是學生不斷地監督、評價自身學習方法與學習結果的行為;是學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程。學生在反思過程中自主建構知識和方法并內化為個人能力和學科素養。這個過程對學生來說,掌握的不僅僅是零散的事實性知識,而是化學學科思想、研究方法和基本觀念。
例如在必修2第一章《物質結構 元素周期律》第二節《元素周期律》教學中,要及時的注重引導學生對元素周期律的知識進行反思,從而讓學生理解周期律的本質。教師可以提出問題:請問在元素周期律這節課中你都學到了什么?不同的學生思考后會有不同的收獲。學生甲:第三周期元素從左到右,金屬性漸弱,非金屬性漸強;學生乙:除第一周期外,周期表中每一周期都是從活潑的金屬逐漸過渡到不太活潑的金屬元素,再到非金屬元素,最后到性質極其穩定的稀有氣體元素結束;學生丙:元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化,這個規律叫做元素周期律;學生丁:周期表的主族元素、同周期元素的性質的相似性和遞變性都是由原子結構決定。甲、乙、丙三名學生都體會到了本節課內容的一部分,而丁學生則從元素原子的結構進行分析判斷,緊扣原子結構和元素性質的關系來理解元素周期律的內容,真正掌握了元素周期律的本質內涵,丁學生的反思過程不僅僅提升了他本人的思維能力,對其他學生深刻理解元素周期律也起到促進作用,在反思過程中能更加理解元素周期律的意義,對今后的其它元素的學習起到非常重要的作用。
著名教育家蘇霍姆林斯基說過 “方法比事實更重要”。因此,在高中化學必修模塊教學中,教師應該深入挖掘和領會“過程與方法”目標的內涵,通過實驗活動,問題討論活動,數據、圖表分析活動來實現“過程與方法”目標,并重視引導學生積極自我反思。通過幾年的新課程教學實踐證明,重視“過程與方法”目標,并積極實施“過程與方法”目標,能夠有效地促進知識向能力、素質的轉化,從而促進學生學科素養和可持續發展的全面提升。
(作者單位:廣州市育才中學)
責任編輯 鄒韻文