初中化學中化學方程式的有效教學分析

徐志堅

一、 引言

化學作為一門自然類學科,其在日常生活生產(chǎn)中的應用尤其廣泛。素質(zhì)教育的根本理念強調(diào)的是內(nèi)容的理解,為此,在初中化學課上,教師要讓學生明確什么是化學?要了解化學知識的具體應用,激發(fā)學生對化學知識的學習興趣。大多數(shù)的化學理論知識都能夠從實驗中得出,包含基本概念、基礎(chǔ)理論、元素化合物、化學反應的基本類型、無機物的分類及相互間的關(guān)系等,且各個內(nèi)容都充滿了唯物辯證法的原理。為了真正奠定化學知識基礎(chǔ),要求教師結(jié)合化學方程式開展高效的課堂教學。帶領(lǐng)學生共同研究化學用語,理解化學的表達方式,注重方程式各種形式的變換,并在研究直觀實驗現(xiàn)象的同時,了解化學反應的具體情況,加強基礎(chǔ)知識的鍛煉與聯(lián)系。

二、 初中化學方程式的教學難點

關(guān)于初中生化學學科知識的學習,筆者做了一個調(diào)查,隨機采訪了100名初三學生。其中,有73名學生認為化學學科難,而這73名學生中又有41名學生認為化學學科難的主要原因就是化學方程式。100名學生中有64名學生提出問題:“為什么化學這么難還要在初三年級學?不能到了高中之后再學嗎?”結(jié)合筆者與這100名學生溝通與交流的結(jié)果,總結(jié)出了初中生認為化學學科難的主要兩個原因:一是化學課程抽象性較強,考試中較難的部分都是一些很抽象的知識,需要學生仔細分析。而學生若想深入分析這些內(nèi)容,就需要從最基本的化學反應原理著手。學生面對分子、離子這些知識太過于抽象,無法理解。二是時間有限。我國的化學教育是從初三開始,而中考前的三個月是用來總復習的,所以對初中生而言,真正用來學習化學知識的時間只有7個月。在7個月的時間里要完成兩本教材內(nèi)容的學習,還要理解化學實驗現(xiàn)象、化學反應原理、記憶化學方程式,時間緊,所以學習壓力較大。

在學習化學方程式的過程中,學生首先要明確質(zhì)量守恒定律,要正確表現(xiàn)反應物和生成物各物質(zhì)之間的質(zhì)量比。所以,教師往往會為學生講授一些配平化學方程式的方法,例如:最小公倍數(shù)法、奇數(shù)配偶數(shù)法、待定系數(shù)法。但無論哪種方法,對初中生而言難度都比較大,這也會導致學生面對化學方程式時不能快速配平,在遇到類似問題時,也會備受阻礙。就會使得學生面對化學知識時的壓力如滾雪球一般,越來越大,必然會使得學生對化學知識失去興趣和學習信心。

三、 化學方程式在初中化學課程中的地位

(一)核心內(nèi)涵

化學方程式中包括反應物、反應條件和生成物,這是站在宏觀角度來看的。而站在微觀視角下,化學方程式是表示反應中各物質(zhì)的微粒個數(shù)比和質(zhì)量比的式子。就化學課程而言,其主要內(nèi)容是研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu),而大部分學生對物質(zhì)的認知是從看得見、摸得著的宏觀角度開展的,卻很少研究物質(zhì)的內(nèi)在變化及其原因。在初中階段的化學課程中,只是簡單提到過分子、原子,但并沒有要求學生深入分析分子和原子,這就會導致學生對化學課程的認知較為片面。化學方程式的核心是物質(zhì),而核心內(nèi)涵則是質(zhì)量守恒定律。初中階段化學方程式的考查方式主要有質(zhì)量守恒定律及其應用、化學方程式的書寫及意義、化學方程式的計算。所以,在實際教學時,教師也要從這三個角度著手,帶領(lǐng)學生通過研究化學方程式感受化學變化及化學課程的核心內(nèi)涵,感知生活中存在的化學現(xiàn)象,體會化學知識的應用性。

與此同時,在課堂上,要求教師遵循堅持客觀事實原則,不能虛假臆造不存在的物質(zhì)和化學反應,也不能虛假編造化學方程式。要讓學生明確何為質(zhì)量守恒?如何保證反應物和生成物質(zhì)量相等?為了考查學生對化學方程式的認知理解和掌握,在課堂上可開展針對性的訓練,讓學生按照步驟書寫,并仔細核對書寫結(jié)果。結(jié)合教材中的方法和要領(lǐng),總結(jié)歸納正確的書寫和計算化學方程式的方法。要讓學生明確:在書寫化學方程式時,沒有配平、沒有注明反應條件、沒有標注氣體沉淀等符號都是不正確的。要進行規(guī)范的訓練,培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習習慣,并讓學生理解化學方程式,感受其內(nèi)涵與基本特征,抓住學習化學課程的關(guān)鍵要素。

(二)地位體現(xiàn)

分析初中化學試卷我們不難發(fā)現(xiàn),化學方程式的內(nèi)容占比較大,分值約為20分,充分說明了方程式在化學學科教學中的重要性。而縱觀整個化學課程體系,化學方程式的重要地位顯而易見。化學方程式既是化學用語,又是化學計算應用的基礎(chǔ),還是國際上通用的表示化學反應的簡明語言。為此,圍繞化學方程式出題,考查學生對知識點的掌握和應用情況是中考化學中的重點內(nèi)容。從客觀意義來講,用化學式表示化學反應的式子被稱為化學方程式,其中包含反應物、反應條件和生成物。化學方程式遵循質(zhì)量守恒定律,反應物的質(zhì)量與生成物的質(zhì)量應當是相等的。學生在學習化學反應方程式相關(guān)知識時,要以客觀事實為基礎(chǔ),要明確什么物質(zhì)參與反應,生成了什么物質(zhì)?了解各物質(zhì)間的原子和分子的個數(shù)比,明確反應是在什么條件下進行的,也要根據(jù)生成物各物質(zhì)間的質(zhì)量比來表示反應物。

不夸張地講,化學方程式是化學語言中的重要組成部分,也是學習化學學科的關(guān)鍵工具。同時,更是初中生學習化學學科的一大難點和重要分化點。為此,在初中化學教學過程中,要求教師明確化學方程式的重要性,引導學生抓住元素符號、化學式、化學方程式這一化學用語主線,掌握化學知識內(nèi)涵。并借助簡明的符號,表達物質(zhì)及其變化過程。這樣不僅能夠幫助學生奠定堅實的化學知識基礎(chǔ),更有利于促進初中生抽象思維的發(fā)展,使學生真正認識到化學學科在社會生產(chǎn)中的實際應用。初中階段是學生首次系統(tǒng)地接觸化學課程,所以這一時期的主要教學目標并不是幫助學生掌握多少化學知識,而是要引導學生正確理解化學知識,掌握學習化學學科的正確方法。并借助這一階段的化學課程體系奠定基礎(chǔ),而基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)就是化學方程式。

四、 初中化學方程式教學的基本要素

(一)關(guān)注科學探究精神的培養(yǎng)

有實踐研究表明,借助學生對化學知識的認知矛盾,可以很好地培養(yǎng)學生的探究精神。而在初中化學方程式教學過程中,要求教師關(guān)注學生的科學精神和探究意識,讓學生在研究化學方程式配平的過程中自行體會質(zhì)量守恒定律。探究精神是科學精神的重要組成部分,而學習化學正需要學生具備探究精神,課程標準中也明確強調(diào)要以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為根本目標,初中化學核心素養(yǎng)包括化學信息素養(yǎng)、化學學科素養(yǎng)、化學思維素養(yǎng)、綜合創(chuàng)新素養(yǎng)以及完美人格素養(yǎng)。也就是說,要側(cè)重于對學生情感、態(tài)度及價值觀念的教育培養(yǎng),要立足于化學學科的基本內(nèi)涵,培養(yǎng)學生的科學精神。

其實,核心素養(yǎng)是指學生應當具備的適應自身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。但是由于學生所學的學科知識不同,所應當具備的核心素養(yǎng)也有所不同。帶領(lǐng)學生研究化學方程式,并不是讓學生記憶方程式的表達方式,而是要立足于方程式,滲透化學思想和化學精神。讓學生經(jīng)過階段性的學習,模仿化學的思維模式和思考方式,逐漸建立科學素養(yǎng)和化學素養(yǎng)。學習科學類學科,最關(guān)鍵的兩點要素就是好奇心和創(chuàng)造力,初中生隨著年齡的增長,雖然對新鮮事物有強烈的好奇心,但創(chuàng)造意識和創(chuàng)造能力已經(jīng)有所消退和減弱。化學學科要求教師站在科學的領(lǐng)域,擴大初中生的知識范疇,使其對未知領(lǐng)域充滿好奇,鼓勵其在不斷探索和發(fā)現(xiàn)新知識的過程中提升創(chuàng)造能力。

也就是說,學生既要能夠獨立思考,提出新的研究方法,挖掘深層次的問題,又要能立足于課程體系,結(jié)合已有的知識經(jīng)驗解決問題。而好奇心和創(chuàng)造力可以通過后天的教育加以培養(yǎng)。在初中化學方程式教學時,要注重培養(yǎng)學生的科學思維。可以給學生制定項目式的任務,讓學生通過觀察、分析、驗證等環(huán)節(jié),將信息歸納整理,使學生能夠自主了解化學方程式的基本內(nèi)涵和關(guān)鍵要素,并逐漸掌握應用科學知識、科學思維的方法和技巧。

(二)把握課堂教學深度和廣度

化學方程式可以提供很多有關(guān)化學反應的信息,不僅表明了反應物、生成物和反應條件,同時還可以表示各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系。在開展教學時,要讓學生既理解含義,又要會讀,在讀的同時加深對其含義的理解。這就要求教師在實際教學時把握課堂深度與廣度,不能過于追求基礎(chǔ)知識,也不能過于追求學生應用化學方程式。而是要以方程式為媒介,帶領(lǐng)學生探究化學世界,感受化學世界的本質(zhì)與內(nèi)涵。在教學時,要帶領(lǐng)學生體會不同的化學符號所代表的意義,使其可以正確區(qū)分符號的異同,讓學生理解配平是實現(xiàn)質(zhì)量守恒的微觀體現(xiàn),感悟化學方程式、化學反應的實質(zhì)是原子重新組合的過程,加深初中生對原子是化學變化中最小粒子的認識。

對初中生而言,學習化學方程式是感知化學反應事實到掌握和運用反應規(guī)律的過程。化學方程式作為化學課程體系中的重要內(nèi)容,應當貫穿于初中化學教學的全過程。而在具體教學時,教師要以訓練為主線,讓學生可以借助化學方程式理解化學內(nèi)涵。在化學方程式中,“文字式”是基礎(chǔ),“化學式”是關(guān)鍵,“化學方程式”是難點。要實現(xiàn)三位一體,抓好“文字式”的建構(gòu),練習“化學式”的書寫,并幫助學生逐漸養(yǎng)成良好的書寫化學方程式的習慣。而為了達成教學深度與廣度,要引導學生根據(jù)化合價確定物質(zhì)的化學式,加強化學方程式與其他化學知識體系之間的聯(lián)系。

(三)借助多元化手段開展教學

一個完整的初中化學課堂,需要從化學課程標準、教材分析、教學重難點、教學過程、教學反思5個環(huán)節(jié)展開,要做到由淺入深地帶領(lǐng)學生了解化學方程式,理解質(zhì)量守恒定律,并逐漸掌握化學方程式的簡單計算。要在講、練、鞏固的過程中,幫助學生找到正確的解題思路與規(guī)范的化學方程式的書寫格式,促進初中生對化學變化的定量認知。化學方程式作為化學課程體系中的重要內(nèi)容,也是初中化學課程體系中的關(guān)鍵要素。在實際教學時,為了保證課堂效率,要求教師注重多元化教學手段的融入,不能將干癟的公式帶入課堂,而是要注重情境的融合,建立化學知識與自然界、生產(chǎn)生活、實驗中的常見現(xiàn)象之間的聯(lián)系,讓學生可以在想到這些聯(lián)系的同時,自然而然地理解化學方程式。這樣的課堂不僅能夠保證質(zhì)量,還能使學生對化學知識有濃厚的興趣。

在學習化學方程式知識時,要求學生認識化學反應中各物質(zhì)間存在的定量關(guān)系,理解質(zhì)量守恒定律的微觀本質(zhì)。而在學習過程,需要從物質(zhì)變化、能量變化、反應條件、反應現(xiàn)象、反應類型和元素守恒等視角,認識化學反應,初步形成認識化學反應的系統(tǒng)思維意識。這就需要教師在課堂上借助多元化的教學手法。比如:可先利用信息技術(shù)進行情境導入,吸引學生的注意力。或是圍繞某些知識點,開展項目化活動任務,以此為驅(qū)動,鼓勵學生主動探究化學知識的內(nèi)涵與本質(zhì)。在復習鞏固環(huán)節(jié),或是課后作業(yè)環(huán)節(jié),可通過實踐活動的方式,讓學生體會化學方程式的具體應用,以及化學知識在當今社會生產(chǎn)生活中的應用情況。

與此同時,也要融入一些生活實例,結(jié)合真實案例,認識合理利用調(diào)控化學反應的重要性,幫助學生逐漸樹立資源循環(huán)應用、綠色化學、綠色環(huán)保等理念。以多元化的方式開展初中化學方程式相關(guān)知識的教學,可以促進學生多角度地分析和解決問題,實現(xiàn)對學生科學思維和系統(tǒng)思維的培養(yǎng),增強初中生的跨學科意識,真正實現(xiàn)核心素養(yǎng)的融合發(fā)展。

五、 初中化學方程式的有效教學研究

(一)研究化學用語,理解化學表達方式

初中階段化學課程體系內(nèi)常見的化學用語有元素符號、離子符號、原子團、常見的物質(zhì)、化學式,這些內(nèi)容就是基礎(chǔ)的化學語言。若想提升化學方程式課堂教學的有效性,要求教師帶領(lǐng)學生研究化學用語,理解化學的表達方式。首先,要認識元素周期表,背誦元素周期表中的前20號元素以及其他常見的元素,了解不同符號周圍數(shù)字所表示的含義。其次,要理解化學方程式中不同數(shù)字所表示的內(nèi)容。例如:元素符號前面的系數(shù)表示原子個數(shù);化學式前面的系數(shù)表示該物質(zhì)的分子個數(shù);元素符號右下角的數(shù)字表示每個分子中某元素的原子個數(shù);元素符號右上角的數(shù)字表示離子所帶的電荷數(shù);離子符號前的數(shù)字表示離子的個數(shù);元素符號正上方的數(shù)字表示元素的化合價;元素符號和化學式前加上系數(shù)后,就失去了宏觀意義,只有微觀意義。

(二)關(guān)注基礎(chǔ)知識,加強理論知識鞏固

初中階段的化學基礎(chǔ)知識主要包含化學反應現(xiàn)象、化合價、物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)以及化學實驗反應,而每個知識要點都與化學方程式有著密切的聯(lián)系。在實際教學時,要求教師注重基礎(chǔ)知識,加強理論知識的鞏固,讓學生可以在掌握理論知識的同時,理解化學現(xiàn)象,理解化學反應方程式。在學習任何一門學科時,若想取得突破,都離不開基礎(chǔ)知識的牢固掌握。初中生是在九年級才系統(tǒng)地接觸化學知識,而教材中的內(nèi)容也大多比較基礎(chǔ)。所以,在這一時期要更關(guān)注學生對基礎(chǔ)知識的掌握情況。

在學習化學反應方程式時,要做到有條不紊,先立足于基礎(chǔ)內(nèi)容,一步一步地引導學生主動推導化學方程式。比如:在初三上半學期,要求教師帶領(lǐng)學生簡單地了解化學的基本知識與概念,而化學方程式的理解和書寫大多是在下半學期進行。雖然學生已經(jīng)有了前期的準備,但是由于在書寫化學方程式時還需要掌握質(zhì)量守恒定律、正確的書寫規(guī)則和配平方法等,還是會給學生的高效學習帶來一定的影響。而隨著課程難度的逐漸加深,還會涉及化學方程式的計算內(nèi)容。這就需要教師在前期幫助學生養(yǎng)成端正的學習態(tài)度和良好的學習習慣,加強基礎(chǔ)知識的教學,讓學生可以對化學方程式的相關(guān)內(nèi)容有充足的準備和認知。例如:在學習“物質(zhì)的反應”相關(guān)知識時,若有物質(zhì)生成,可以由教師結(jié)合生成物的特性,代入化學方程式,若生成物是氣體或沉淀,要注重標志的加入。當然,若有的實驗過程需要加熱、催化劑等,也要在方程式中表示出來。要讓學生先從基礎(chǔ)知識著手,循序漸進地理解化學方程式,并能夠熟練正確地書寫,為其后續(xù)計算知識的學習做好積累,也能保證學生初中階段的化學課程學習做到游刃有余。

(三)注重形式變換,實現(xiàn)課堂對比變化

在學習化學方程式相關(guān)知識時,最重要的內(nèi)容除了質(zhì)量守恒定律外,就是要對生成物和反應物配平。初中階段常用的配平方法有待定系數(shù)法、最小公倍數(shù)法和奇偶配平法。例如:方程式內(nèi)有單質(zhì),需要先將除單質(zhì)外其他元素原子配平,最后再添加配平單質(zhì)元素原子。要結(jié)合生成物和反應物各出現(xiàn)一次,且原子數(shù)變化較大的元素,尋求最小公倍數(shù)并除以各自的原子個數(shù),所得的值就是對應物質(zhì)的計量數(shù)。奇偶配平法則是某元素在式子里出現(xiàn)的次數(shù)較多,而各端的原子總數(shù)總是一奇一偶,就需要選定該元素作為配平起點,先將奇數(shù)變?yōu)樽钚〉呐紨?shù),再確定其他化學式的計量數(shù)。為了保證學生深入理解物質(zhì)守恒定律,在方程式教學時要注重形式的變換,要打造具有對比性的課堂。首先,向?qū)W生分別講解不同配平方法的具體應用,并將應用案例呈現(xiàn)在課堂上。然后,要引導學生以組為單位,分別探究利用不同配平法配平同一化學方程式的具體應用,使學生可以熟練地掌握不同的配平方法。

(四)借助實驗直觀,還原反應具體情況

初中生剛剛接觸化學,對微觀的變化世界充滿了好奇心。而化學方程式與化學實驗作為化學課程體系的兩大要點,要求教師在實際教學時實現(xiàn)二者的有效融合。要保護好學生的好奇心,引導其對化學知識體系不斷深入研究,促進其化學思維和化學精神的發(fā)展。在教學化學方程式模塊內(nèi)容時,可以采用直觀的教學方法,將學生從單調(diào)的符號變化拓展到實際認知上。帶入實驗開展教學過程,并設置項目式課題,激發(fā)學生的好奇心,使其在實驗探究的過程中,既能掌握實驗現(xiàn)象,又能分離出其中包含的化學方程式。這樣的教學過程遠比教師單純在黑板上書寫強調(diào)要直觀得多,也更能激起學生的學習興趣。而在實驗的過程中,也能加強學生的化學認知,促進其化學思維的建立。在初中階段的化學教學過程中,除了要幫助學生掌握基礎(chǔ)的化學知識外,還要側(cè)重培養(yǎng)學生的理性思維,要讓學生從思想上重視化學,可以以客觀的態(tài)度面對生活中存在的問題。而在化學方程式的書寫與練習時,也要引導學生養(yǎng)成正確的書寫方式,幫助學生對質(zhì)量守恒和方程式的配比相關(guān)知識有更好的鞏固練習。

(五)專題訓練計劃,了解具體考查方式

在初中階段的化學方程式學習過程中,教師大多會按照課本的順序,對不同單元的化學方程式進行整理,為學生的整個復習過程提供相應的指導。但是有的教師會更側(cè)重于方程式的記憶,而有的教師則會關(guān)注專題訓練。為了提高化學方程式課堂教學的有效性,要求教師在實際教學時,既要歸納每學期所涉及的化學方程式,又要采取適當?shù)挠洃洝⒈痴b等方式,讓學生有根據(jù)、有出處、有聯(lián)系地了解化學方程式的具體知識。可以借助物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)換的網(wǎng)絡圖,強化化學方程式。當然,在此同時,也要注重習題訓練,讓學生了解化學方程式知識點的具體考查方式。學生在做題時要注意審題,要結(jié)合題目中的已知答案,理解化學方程式和其中的物質(zhì)性質(zhì),使知識掌握得更牢固。

例如:已知反應3A+2B=2C+D,A、B兩物質(zhì)完全反應時質(zhì)量比為3∶4,若生成C和D共140克,求消耗B的質(zhì)量。

當然,除了這種考查方式外,還有一種體現(xiàn)真正的化學方程式的考查方式。

面對這一習題,要求學生快速反應質(zhì)量守恒定律。等號兩側(cè)每種元素的原子總數(shù)應當相等,在反應物中共有2個氯原子,2個鈉原子,2個氧原子,2個氫原子。生成物中一共有1個鈉原子,1個氯原子,2個氫原子,2個氧原子。相較于反應物,生成物中缺少了1個鈉原子和1個氯原子,所以X的化學方程式為NaCl。

要制訂恰當?shù)木毩曈媱?在面對某一習題時,讓學生了解這一習題主要考查自己的內(nèi)容,并結(jié)合所掌握的基礎(chǔ)知識,實現(xiàn)知識的靈活應用,順利解決習題。

六、 結(jié)論

總而言之,在當今的初中化學教學過程中,要求教師充分認識到化學方程式的重要性。結(jié)合學生的認知規(guī)律選擇恰當?shù)慕虒W方法,幫助學生奠定化學基礎(chǔ)。在實際教學時,要關(guān)注培養(yǎng)學生的科學探究精神,合理把握課堂教學的深度和廣度。借助多元化的手法,打造高效的化學課堂。在課堂上,要研究化學用語,幫助學生正確理解化學的表達方式。關(guān)注基礎(chǔ)知識,加強理論知識的鞏固與掌握。也要注重化學方程式形式的變化,實現(xiàn)課堂對比。借助直觀的實驗,還原反應的具體情況。開展恰當?shù)膶ｎ}訓練,讓學生了解常見的考查知識點的方式。