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高中化学研究物质的方法范文1
关键词:新课程背景;高中化学;课堂教学导入
对于高中化学教学来说,课堂教学导入是教学的起始环节,俗话说良好的开端是成功的一半,由此我们就能够看出课堂教学导入对于高中化学教学的重要性。在我国传统的高中化学教学中,忽略课堂教学导入环节,直奔教学主题的情况极为常见,这就很容易使得学生在没有心理准备的前提下对新的知识内容产生困惑与反感,在这种心理状态下,传统高中化学教学的有效性自然较为有限。这一问题之所以出现,显然是由于高中化学教师对课堂教学导入认知的缺乏所致,而为了最大程度上解决这一认知的缺乏,笔者在本文的研究中,对具体的高中化学课堂教学导入案例进行了具体分析,希望能够保证高中化学教师在新课程背景下较好的完成自身教学工作。
一、高中化学课堂教学导入案例-以物质的量教学为例
1、教学目标
1)知识与技能在物质的量这一化学知识的教学中,学生需要掌握物质的量、摩尔和摩尔质量的概念;掌握物质的量、物质的微粒数、物质的质量之间的关系;而在完成上述概念的学习与理解后,教师还需要保证学生能够通过自身语言,有条理的对上述知识进行语言概括,这一对学生语言概括的要求,主要是为了培养学生语言表达能力与知识抽象概括能力,而这些能力的培养对于学生演绎推理、归纳推理、逻辑推理和运用化学知识进行计算的能力培养也有着较为积极的作用[1]。2)过程与方法为了能够较好的实现对学生物质的量相关知识与技能的培养,教师需要在教学过程中,通过举例分析与总结,对学生发现问题、分析问题、解决问题的能力进行培养,以此提高学生的综合科学素养,为后续化学教学的更好展开打下坚实基础。3)情感态度与价值观在物质的量相关教学中,教师除了需要要求学生理解透彻相关化学概念外,还需要培养学生严谨、认真的学习态度,这样学生就能够更好的参与到物质的量这一化学知识的学习中,学生也能够掌握更为科学的学习方法[2]。2、教学重点物质的量的基本概念及其单位。
3、教学难点
对摩尔概念的内涵的理解。
4、课堂教学导入
1)引发学生思考。在具体的物质的量课堂教学导入中,化学教师首先需要引入定量实验的相关概念,因为以往接触过这一概念,学生的注意力就能够得到较好的集中,这时教师需要讲述使用量筒、天平等进行的定量实验,并向学生提出问题:“如果我们想要对氢气质量、溶液质量进行称量,且这一称量不能够采用天平,我们应该选择何种办法?”。在这一教师的教学行为中,教师通过设置问题情境的方式,能够在短时间内将学生带入课堂之中,学生也能够结合问题进行思考,学生的学习行为将由准备阶段进行集中状态[3]。2)进一步引发学生思考。在学生进入集中状态后,化学教师就可以通过板书在黑板上写下2H2+O2=2H2O这一学生在初中时期掌握的化学方程式,并向学生提出问题“这一化学方程式所代表的意义?”,在有学生回答2个氢分子、1个氧分子结合形成两个水分子后,教师可以继续向学生提出问题“实验室里拿2个氢分子、1个氧分子进行实验容易做到吗?拿2g氢分子和1g氧分子呢?”,这样教师就能够通过提问引出微观与宏观的概念。在这一课堂教学导入过程中,教师通过学生熟悉的化学方程式,进一步引发学生思考,学生哪怕不能回答出问题,也能够大大提高自身对于本节课所学知识的感兴趣程度。3)进入主题。在引发学生的兴趣后,教师就可以使学生明白,由于一个原子的质量是1.0×10-27kg,想要在宏观上用H原子的数量表示这一反应求出具体的H原子数量近乎不可能,这时教师就可以引入新的化学计量一物质的量[4]。
二、高中化学课堂教学导入案例的分析与相关建议
1、高中化学课堂教学导入案例的分析
结合我们在上文中论述的高中化学课堂教学导入案例不难发现,该案例通过设置具有一定难度的问题情境,引发学生的学习兴趣,学生在思考问题的过程中既能够实现对初中所学化学知识的回顾,也能够较好的激发自身潜能投入的新知识的学习中,这自然就使得具体的化学教学在这种课堂教学导入后得以实现较好展开。
2、高中化学课堂教学导入建议
结合上文论述,我们能够清楚的了解到奥高中化学教学中课程教学导入的重要性,而为了保证我国高中化学课堂教学导入能够实现更好的展开,笔者建议高中化学教师在具体的课堂导入教学过程中,严格遵循整体性、针对性、简洁性等三方面原则。具体来说,所谓整体性原则,指的是高中化学课堂教学导入必须与具体知识教学形成一个层层深入的过程,真正引导学生将前后的内容有机的结合起来,这样才能够为具体的知识教学打下坚实的基础;而在针对性原则中,这一原则要求高中化学教师的课堂教学导入必须实现针对教学内容、针对课型特点、针对学生的心理状态与知识层次差异,这样才能够避免课堂教学导入沦为形式主义;而在简洁性原则中,这一原则要求高中化学教学课程教学导入避免出现喧宾夺主、颠倒主次的问题,并最好将导入的时间控制在3~5分钟,这样就能够最大化化学教学课堂教学导入的有效性[5]。
三、结论
在本文就新课程背景下高中化学课堂教学导入展开的研究中,笔者结合以物质的量教学为例的高中化学教学课程教学导入,对这一课程教学导入进行了深入分析,并将结合自身实际工作经验提出了相关建议,希望能够以此推动我国高中化学教学的更好展开。
参考文献
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[2]许岳.新课程背景下高中化学课堂教学评价现状及问题研究[D].东北师范大学,2008.
[3]贺敏杰.新课程背景下高中化学教师课堂教学行为变化的研究[D].河南大学,2011.
[4]罗珊.新课程背景下高中化学课堂导入研究[D].西南大学,2015.
高中化学研究物质的方法范文2
关键词 高中化学 化学概念 学习环 教学研究 概念教学 电解质1 研究背景
《普通高中化学课程标准(实验)》明确提出“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”。国外的研究报告表明用学习环(Learning Cycle)替代传统的教学方法,有助于教师变革教学观念,用探究的方法教科学概念,引导学生进行探究学习。因此将学习环运用于高中化学教学中的研究值得尝试。
学习环是20世纪60年代美国学者阿特金和卡普拉斯在科学课程改善研究(Science CurriculumImprovement Study,简称SCIS)中提出来的,主要用于概念教学。劳森等人认为,“学习环是一种与人们自发建构知识的方式相一致的教学方法”,主要包括探索(Exploration)、术语引入(TermIntroduc.tion)和概念应用(Concept Application)3个阶段。根据所学知识的性质和对学习结果要求的不同,可以将学习环分为描述型学习环(De—scriptive learning cycle)、经验一诱导型学习环(Empirical-Abduetive learning cycle)和假设一演绎型学习环(Hypothetical-Deductive learning cy—de)等类型。
学习环在美国得到了推广应用,截止2006年有超过235000个教学计划是用5E学习环发展和实施的,有超过73000个课程材料的案例是用5E学习环发展的,至少在德克萨斯州、康乃迪克州和马里兰州等学习环得到强有力的支持。首个明确运用学习环开发科学课程的项目《美国科学课程改善研究》涉及的学科从小学自然课到中学乃至大学理科,在数学、物理、化学和生物学的课堂上均有尝试。除此之外,还有美国生物科学课程研究(The Biological Science Curriculum Study,简称BSCS)。学习环在我国台湾地区的研究尝试也取得了好的教学效果。台湾的林晓雯与4位自然科教师进行了为期1年的合作行动研究,在小学5年级自然科教学中试行学习环,随后出版的专著嘲介绍了学习环在自然科学教学中的优秀案例。2 研究目的
本研究的目的就是尝试着将学习环运用于高中化学“丰富多彩的物质世界”单元的课堂教学中,探究其在高中化学教学实践中的效果以及学习环教学中遇到的困难和应对策略。3 研究方法3.1 研究工具
开发的研究工具有学习环教学设计、化学概念学习方法调查问卷和单元学业成就测验。学习环教学设计的内容是苏教版高中《化学1(必修)》专题1的第一单元——丰富多彩的化学物质,共8个课时。问卷调查的内容包括习得化学概念的方法、保持化学概念的方法和应用化学概念的方法,共13个题目。单元学业成就测验试卷由研究者依据每一个教学课时的目标,自行编制,共32个题目。从识记、了解、理解和应用4个层次,对物质的分类、物质的转化、物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔质量、物质的聚集状态、气体摩尔体积、分散系、胶体、丁达尔现象、电离、电离方程式、电解质与非电解质,共13个化学概念进行了测查。3.2 研究情境
合作教师A老师是一名有十多年教龄的中学一级教师。化学教育专业本科毕业后,在某中学任高中化学教师,后取得化学课程与教学论专业硕士学位。A老师硕士学位论文的理论基础与学习环的理论基础相近,比较容易认同学习环模式。
在研究进行期间,A老师在苏州一所三星级高中(B中学)教1个高一班的化学课,该班有36名学生,其中男生19人,女生17人。
研究者以观察者的身份,坐在教室后面,进行观察记录。在课堂上,研究者不干预合作教师的教学,不影响学生的正常学习,只是对教师讲课、学生学习以及师生之间的互动进行观察和记录。3.3 教学进度
2010年9月份和10月份,研究者进入苏州B中学的课堂,听了A老师在高一(3)班讲的13节化学课,其中有8节新课,5节复习及习题课,最后一次是用单元学业水平试卷测查学生的学习效果。3.4 教学案例
在学习环教学的8个课时中,物质的分类、物质的转化、物质的聚集状态和分散系这4个课时用的是描述型学习环,选择物质的聚集状态作为案例。物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积这3个课时用的是经验一诱导型学习环,选择气体摩尔体积作为案例。电解质与非电解质这一课时用的是假设一演绎型学习环。
(1)“物质的聚集状态”教学案例
物质的聚集状态是从物质的状态上对物质进行分类,可以通过观察和想象等方式描述物质不同的聚集状态,重点在于回答“物质的聚集状态”是什么,因此采用描述型学习环进行课堂教学。在探索阶段让学生描述自己心目中的冰、水、水蒸气的微观结构草图。然后针对学生对冰、水、水蒸气微观结构的描述,介绍物质的聚集状态,从微观角度分析物质的聚集状态及影响其体积大小的因素。
(2)“气体摩尔体积”教学案例
对于“气体摩尔体积”这个概念,不仅要描述出来,还要有一个解释,这就需要采用经验一诱导型学习环进行教学。在经验一诱导型学习环的教学中,重点在于利用学生已有的先前知识,回答“为什么”。探索阶段利用上节课学习的物质聚集状态的知识和通过计算发现的规律,提出可探究的问题。在学生尝试给出解释的基础上,引人术语“气体摩尔体积”,诱导学生替代错误假设。最后运用所学知识,解决相关问题。
(3)“电解质与非电解质”教学案例
高中化学研究物质的方法范文3
【关键词】守恒思想;高中化学;技巧;运用
对于近些年来的化学高考题目进行分析,可以发现其在守恒思想知识点方面设置考题所占的分值比例越来越大。而守恒思想在高中化学学习中是必不可少的一种方法,如果我们广大的高中学生能够掌握守恒思想的本质,抓住题目设置中相关变化的始态与终态,而忽略中间所进行的过程,就可以快速建立起等式关系,简化解题思路,迅速得出正确答案,起到事半功倍的效果。因此,对于如何正确运用守恒思想建立起关系式进行分析,得出其在高中化学解题方面的技巧方法来,有着非常重要的意义。将这些学习经验加以总结能够为其他高中学生在运用守恒思想方法时提供一些参考借鉴作用。
一、在平衡类计算题方面巧用守恒思想
计算题在高中化学中所占的比例很大,有很多计算题其实是无需详细计算就可以得出答案的,特别是一些选择题。而在高中化学平衡计算中运用守恒思想可以实现快速解题的目的,有些时候还能验证计算答案是否正确。其中经常用到的守恒思想有电子守恒、电荷守恒、质量守恒以及物料守恒等。
例1.在恒温条件下,把a molN2和b molH2的混合气体通入到一个容积固定的密闭容器中并发生以下反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)。如果反应进行到某一时刻t时,nt(N2)= 13mol,nt(NH3)= 6mol。试计算a的值。
解析:在常规解题思路中,根据化学反应方程式,列出相应的等式,从而进行求解。
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
初始(mol): a b 0
转化(mol): 3 9 6
平衡(mol): 13 9 6
由于n(初始)= n(平衡)+ n(转化),因此代入已知数据,可以解得a为16mol。
而运用守恒思想解题时,根据反应前后氮元素守恒,反应前氮元素仅在N2中存在,反应平衡后氮元素在N2以及NH3中存在,因此得出等式n(N2)= nt(N2)+ 1/2n(NH3),代入已知数值得出n(N2)=16mol。
例2. 在一密闭容器中加入碳以及水蒸气,一定温度下发生如下反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) (1)
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) (2)
当反应进行完全并达到平衡时,得知c(H2)=1.9mol/L,c(CO)=0.1mol/L,那么c(CO2)为多少( )。
A. 0.1mol/L B. 0.9mol/L
C. 1.8mol/L D. 1.9mol/L
解析:在常规解题思路中,根据化学反应方程式,列出相应的等式进行求解。假设在第一步反应中所得到的 CO是x mol/L,在第二步反应中所消耗的CO是y mol/L,那么
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
转化: x x
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
转化:y y y y
因此在反应达到平衡之后,可以得出关系式c(H2) = x + y = 1.9mol/L,c(CO) = x-y = 0.1mol/L,从而解得y = 0.9mol/L,也就是c(CO2)为 0.9mol/L。
而运用守恒思想解题时,根据原子守恒定律,反应生成的CO与CO2中的氧原子都是由原料中的H2O所得到的,而H2O中的氢原子都转化生成H2,根据氢原子守恒得到c(H2) = c(H20),根据氧原子守恒得到c(H2O) = c(CO) + 2c(CO2) 。将已知数值c(H2)=1.9mol/L,c(CO)=0.1mol/L代入上述等式中,得到c(CO2) = 0.9mol/L,因此答案为B。
二、在氧化还原反应类计算题方面巧用守恒思想
氧化还原反应也是高中化学学习中的一个重点与难点,在解决这一类试题时,通常的做法是写出化学方程式并配平,再运用电子得失守恒进行计算。因此可以毫不夸张地说涉及到氧化还原反应的化学计算题必然要运用守恒思想。
例3. 将标况下3.36 L的Cl2通入100mlFeBr2溶液中,Cl2全部被还原,并且溶液中Br-的溶度与Cl-的溶度相等,那么原FeBr2溶液的物质的量浓度为( )
解析:这是关于氧化还原反应知识点的计算题,在解题时要抓住题干中的关键点:Cl2被全部还原,且c(Cl-)=c(Br-);同时题干中还有隐含的条件:FeBr2中的Fe2+被全部氧化,而Br-被部分氧化。在分析出这些已知条件之后,可以运用不同的守恒方法进行解题:
方法一 电荷守恒法
由反应可以得知氧化还原反应的产物为FeCl3、FeBr3以及Br2,根据电荷守恒定律:电解质溶液中阳离子所带电荷总数等于阴离子所带电荷总数,可知所得电子的总物质的量等于×2×1 = 0.3mol。由于溶液中c(Cl-)=c(Br-),根据电解质溶液中正电荷总数等于负电荷总数,得出关系式:c(Fe3+)×0.1L×3 = 0.3mol×2,从而得出c(Fe3+) = 2mol/L。由于溶液中的Fe3+全部来源于Fe2+,且是等物质的量转化,所以可以得到原FeBr2溶液的物质的量浓度也等于2mol/L。
方法二 电子得失守恒
在氧化还原反应中,存在着得失电子相等的定律,也就是还原反应所得电子总数与氧化反应所失电子总数相等。假设FeBr2的物质的量浓度是x mol/L,那么:还原剂所失电子总数=氧化剂所得电子总数。由于反应中存在未被氧化的Br-,Cl2全部被还原,因此Cl2所得电子的总物质的量=Fe2+所失电子的总物质的量+Br-的总物质的量未被氧化的Br-的总物质的量,即:×2×1 = x mol/L×0.1L×1+2x mol/L×0.1L×1-×2×1。得出x为2mol/L。
此外,这一题目还可以运用原子守恒以及质量守恒方法进行求解,但是其计算过程较为繁冗,且计算原理与电荷守恒以及电子得失守恒相近,因此这里不再进行赘述。
例4. 将1.92g的Cu加入到一定量的浓HNO3中进行反应,在反应过程中,随着反应的不断进行,Cu含量不断减少,反应所得到的气体颜色逐渐变浅。当Cu反应完全时,共得到标准状况下1.12L的气体。那么参加反应的HNO3的物质的量为多少。
解析:在反应开始时,Cu与浓HNO3反应生成NO2气体,但是随着反应的进行,HNO3的浓度逐渐降低,所得到的气体为NO。因此在本题中所生成的气体为NO2与NO的混合气体,根据氮原子守恒可以得出:n(HNO3) = 2n[Cu(NO3)2]+n(NO)+n(NO2)=2n[Cu(NO3)2]+n(气体),代入已知数据可以解得参与反应的HNO3的物质的量为0.11mol。
三、在解决混合气体分子量方面巧用守恒思想
例5.把33.6L的 NO2、NH3以及O2混合气体通过稀H2SO4后,混合气体的总体积减小为11.76L,气体体积均在标准状况下测得,而溶液质量则增加了26.4g,同时通过稀H2SO4之后的混合气体仍然可以让带火星的木条复燃。求之前的混合气体平均相对分子质量。
解析:这一计算题如果按照常规的做法,需要先写出反应方程式并根据已知关系式列出等式,再代入数值得到混合气体的平均相对分子质量。这样计算时过程非常繁琐,且涉及到的计算量很多,容易出错。但是如果运用质量守恒定律,那么这道题就会变得非常简单,其计算过程为:
由于混合气体在通过稀硫酸之后没有其他新的气体产生,因此根据质量守恒定律可知,原混合气体的总质量为26.4g加上11.76L气体的质量,可以得到以下关系式:
r(混)==28.8
即原混合气体的平均相对分子质量为28.8。
四、在解决溶液中离子浓度关系问题方面巧用守恒思想
不论是何种类型的电解质溶液,都存在着下述的等量关系,即:阳离子带的正电荷总量=阴离子带的负电荷总量的等量关系,化合物中离子(或原子)个数固定的比例关系以及酸失去的质子和碱得到的质子数目相同的关系。对于涉及到电解质电离方面的计算题时,只要巧用这三种关系式就可以轻松得出题目的答案来。
例6. 在1mol/L的Na2S溶液中,以下关系式中错误的是( )
A.c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+)
B. c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)
C.c(NaHS)+2c(H2S)=c(NaOH)
D.c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)
解析:在Na2S当中,存在着关系式n(Na+)=2n(S2-),当Na2S溶于水形成水溶液时,硫元素以三种形式存在,分别是S2-、HS-以及H2S。根据物料守恒定律可以得出c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=c(Na+),因此A选项正确。
在Na2S溶液中存在着Na+、H+、OH-、HS-以及S2-离子,而阳离子所带电荷总量等于阴离子所带电荷总量,溶液呈现电中性,从而可以得出1×c(Na+)×V+1×c(H+)×V+(-1)×c(OH-)×V+(-1)×c(HS-)×V+(-2)×c(S2-)×V=0。式中V为溶液的总体积,经过简化以后可以得到c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-),因此B选项也正确。
在Ns2S溶液当中,其H+与OH-都是由水电离所得到的,同时得到的H+与OH-是等物质的量的关系,因此n(H+)= n(OH-),而H+在溶液中存在的形式有三种,分别是H+、HS-以及H2S,因此可以得出c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-),即D选项正确。D选项运用的是“酸失去的质子和碱得到的质子数目相同”这一等量关系,而在C选项中缺少c(H2O)这一项,因此是错误的,答案为C。
总而言之,守恒思想在整个高中化学解题与学习中都是非常重要的一种手段,同时也是最为行之有效的一种方法。如果我们学生勤加训练,平时注意多运用守恒思想来解题,那么定会起到事半功倍的效果,在提高解题效率之余也能够培养起对于化学学习的兴趣。此外,将守恒思想与其他方法相结合运用到高中化学学习中,也是未来高中化学课改的必然趋势,值得我们广大的高中学生去多加思考与摸索。
【参考文献】
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恒法解题技巧[J].理科考试研究,2015.05:45
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高中化学研究物质的方法范文4
高中化学核心素养是学生发展核心素养的重要组成部分,是高中生通过化学课程学习所获得的,在知识与技能、过程与方法、态度情感与价值观等方面的综合品质和关键能力。高中化学核心素养是高中化学课程的重要目标,也是衡量高中化学教学效果的重要标准。高中化学课程实施如何落实“立德树人”的教育任务?高中学生通过化学课程能得到什么发展?高中化学核心素养是对这两个问题的直接回答。
1 高中化学核心素养的建构
《普通高中化学课程标准(实验)》从知识与技能、过程与方法、态度情感与价值观相融合制定了高中化学课程目标[1]。高中化学课程目标在知识与技能维度突出了“化学概念原理、化学变化规律、化学基本观念、化学实验”等关键词,强调高中化学课程要提供学生未来发展所需要的化学学科观念;在过程与方法目标维度突出了“科学探究、信息获取和加工、自主学习”等关键词,强调高中化学课程要让学生经历科学探究过程,学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工,提高自主学习化学的能力;在情感态度价值观维度突出了“乐于科学探究、感受世界奇妙、赞赏化学应用、关注化学发展、养成科学态度”等关键词,强调高中化学课程要发展学习化学、探究物质变化奥秘的兴趣,能够体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐;能够赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,将化学知识应用于生产、生活实践,逐步形成可持续发展的思想。
从学生发展核心素养、科学素养和化学课程的价值等方面综合分析,高中化学核心素养应该包含“化学学科观念、化学学科思维、科学探究实践和化学学科价值追求”等方面,因此高中化学课程落实“立德树人”的教育任务,就是要让学生通过自主、探究和合作等多样化的学习方式,形成和发展化学学科观念、化学思维方式、科学探究能力,树立和发展科学精神和价值观。从三维目标相融合制定的高中化学课程目标可以看出,十多年前高中化学课程改革倡导的课程目标中就包涵了化学核心素养的基本要素[2]。
1.1 从学科观念建构高中化学核心素养
科?W的形成源于人类对自然界的探索活动,而自然界又是一个普遍联系、相互作用的统一整体。因而,科学领域不同的学科之间就必定会存在一些共通、跨越学科界限、具有普适性的科学主题。美国加利福尼亚州出版的“科学框架”(Science Framework for California Public School)中,将“尺度与结构”、“变化的形式”、“稳定性”、“系统与相互作用”、“能量”、“演化”提炼为科学主题,上述科学主题在化学学科中以学科观念或核心概念的形式表现出来(表1)[3]。
“普遍联系和相互作用”同样是化学学科观念的特征。人们通过观察(特别是通过实验观察)、辨识并表征物质在一定条件下的存在状态和变化现象,如物质的形态改变、新物质的生成、能量的转化等,这种直接观察或通过一定的仪器或技术间接观察所得到的物质存在状态和变化现象往往是宏观的,可用文字或化学符号对其进行描述,即“宏观辨识”。但人类对客观世界的认识并不仅仅满足于对物质的存在状态和变化现象的观察、辨识和表征,还必须探析其运动变化的本质原因。化学学科中主要从两个视角进行探析,一方面从物质的结构和性质相联系的视角分析,即“微观探析”,另一方面从变化和平衡相统一的视角分析,即“变化思想与平衡观点”。因为哲学认为,物质是不停运动变化的,平衡和运动是不可分的,客观世界是不断地沿着由不平衡到平衡、再由平衡到不平衡的轨迹运动着。而内因是事物变化发展的内在根据,是事物运动的源泉和动力。“宏观辨识与微观探析、变化思想与平衡观念”是具有高度概括性、统领性和迁移性的化学学科观念。
理解“宏观辨识与微观探析、变化思想与平衡观念”的内涵,我们不能只看到“宏观、微观、变化、平衡”几个简单的词,不能仅从化学一般概念或原理层面进行理解,“宏观辨识与微观探析、变化思想与平衡观念”的内涵是十分丰富的。它涉及化学变化的条件、方向、限度、能量转变,涉及物质及其构成微粒的作用力和作用力平衡,涉及对物质及其变化的辨识、探析和表征等。
理解“宏观辨识与微观探析、变化思想与平衡观念”的内涵,不能把其中的“与”简单理解成两者加和,它们是相互联系的统一体。“宏观辨识与微观探析、变化思想与平衡观念”是指以“物质结构与性质相联系、宏观与微观相结合、变化与平衡相统一”的视角认识和分析解决相关的化学问题。
1.2 从学科思维建构高中化学核心素养
人类在运用化学方法探索物质世界及其相互关系的过程中,积累了丰富的知识和经验,其中极其重要的就是具有化学特质的思维方法。辩证唯物主义坚信有一个客观世界存在,而人类认识世界就是不断地通过实证研究去接近这个客观世界。作为科学领域的一门学科,化学十分重视实证研究,坚持科学结论需要通过多次反复的证实或证伪。事实上化学科学中许多理论的建立和原理的发现,特别是中学化学课程中所涉及的化学理论和原理,都是建立在对大量实验事实进行比较分析、归纳概括的基础上的,是根据大量的实验事实(证据)进行逻辑推理形成科学结论的,这就是“证据推理”。由于化学研究的对象是分子、原子层次的物质,且存在物质的多样性、不同物质结构的独特性和环境对物质及其变化影响的复杂性等特点,人类运用化学方法探索物质世界时,常常对大量实验事实进行比较分析、归纳概括后,还需要通过抽象和简化的方法建构模型,再现物质及其变化的基本规律,这就是“模型认知”。因此“证据推理与模型认知”是化学特质的思维方法。
证据推理与模型认知既有区别又相互联系,证据推理主要是指根据观察和实验等方面获取的物质及其变化的信息(证据),通过基于证据推理的方法形成科学结论;模型认知是指对研究的物质及其变化等方面的问题提出假设,根据观察和实验得到的信息,通过抽象和模型思维,用简化的、形象化的模型再现物质及其变化的本质、内在特性和一般规律,并通过实验验证和完善模型。证据推理所形成的科学结论是简单的模型认知,模型认知离不开证据推理,证据推理是建构模型的前提。
1.3 从学科实践建构高中化学核心素养
化学科学发展至今,化学实验仍然是探索物质奥秘的重要研究方法,也是学生化学学习中进行科学探究的重要途径,是培养学生创新精神和实践能力的重要活动。从化学实验研究的对象看,有物质的合成(转化)与分离、物质组成和结构的表征、物质的性能和应用等;从化学实验研究的过程看,化学实验通过一定的实验技术和方法获取物质及其变化的信息,再从结构与性质相联系、变化与平衡相统一的视角,运用比较分析、归纳概括、证据推理、模型建构等方法对实验现象和事实做出合理的解释,揭示化学变化的规律,形成科学的结论;从化学实验结果看,化学实验获取新的化学知识,揭示未知的化学反应原理和规律,发展新的技术和方法,将新的实验研究成果应用于生产、生活和科学研究实践。因此,从化学实验研究的对象、过程和结果分析可以发现,创新是化学科学探究最重要的特征,化学科学探究最能体现和发展人的创新精神和实践能力、团队协作和合作能力,最能培养人的科学精神和社会责任,“科学探究和创新意识”是化学学科实践的核心要素。
1.4 从学科价值建构高中化学核心素养
科学价值作为一个总的价值体系,由诸多价值要素构成,诸多价值要素聚焦于最终目标――为人的全面发展服务。化学科学的发展起源于人的生存和发展的需要,化学对人的发展的作用是以认识世界、改造世界和保护世界的活动为前提的,化学科学技术不断推动经济的发展,给人类提供了丰富的物质财富,这是实现人的自由发展的根本条件。但是片面追求化学科学技术的应用性价值,就会带来诸如对生态环境、人类健康的影响,导致科学不利于人发展的异化现象,无法实现科学的最终价值。实现化学科学的价值既要充分发挥化学科学技术为人类提供物质财富的作用,又要充分分析化学科学技术应用对人类社会发展带来的可能的负面影响,即充分承担起化学科学对促进人类社会发展的“社会责任”。
化学科学探索是一个艰难的创造过程,需要化学学术共同体成员付出艰辛的代价,执着不懈地永恒探索和不断创新;化学学术共同体成员在科学探究实践活动中遵循着科学研究行为规范,体现着理性、客观、公正、平等、奉献、求实、严谨、民主、宽容、自由的科学精神,成为现代人类社会道德进步的推动力量和现代人类文化体系与精神生活的核心。“科学精神”与“社会责任”是对化学学科价值很好的诠释。
2 高中化学核心素养的结构和内涵
根据化学课程对学生发展核心素养的贡献,结合化学课程的特点,高中化学核心素养可概括为“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学精神与社会责任”五个方面。其中,“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想”既是化学学科观念,又是化学特征的思维视角和方式,“证据推理与模型认知”是化学特征的思维方法,“科学探究与创新意识”是化学学科实践能力,“科学精神与社会责任”是化学学科的价值追求和化学课程对学生价值观发展的贡献。高中化学核心素养各维度的关系可表示如图1所示。“科学探究和创新意识”处于化学核心素养的中心位置。“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想”既以化学科学探究为载体,又是化学科学探究的研究内容和思维视角,“证据推理与模型认知”是化学科学探究形成结论的思维方法,“科学精神与社会责任”是化学科学探究在态度情感和价值观维度的重要成果。
2.1 宏观辨识与微观探析
“宏观辨识与微观探析”是从分子、原子层次对物质结构、性质、能量转变等及其相互关系的基本认识[4],既是化学学科重要的观念,又是化学问题解决的思维视角。
通过高中化学课程的学习,要求学生能通过观察、辨识一定条件下物质及其变化的宏观现象,并能运用化学符号表征物质及其变化;形成“物质结构决定物质性质”的观念;能从物质结构和性质相联系、宏观与微观相结合的视角解决相关化学问题。
2.2 变化观念与平衡思想
“变化观念与平衡思想”是对物质发展化学变化的条件、方向、限度和变化规律等及其相互关系的基本认识,既是化学学科重要的观念,又是化学问题解决的思维视角。
通?^高中化学课程的学习,要求学生能认识物质是不停运动变化的,化学变化是有条件的、可控制的;能形成化学变化中元素守恒和能量转化守恒的观念;能从变化与平衡相统一的视角考察分析化学反应和解决化学问题。
2.3 证据推理与模型认知
“证据推理与模型认知”是化学对物质及其变化的认识方式,是基于观察和实验等方法获取的物质及其变化的事实并进行分析推理、抽象概括、建构模型以揭示化学变化及其规律的过程,是运用证据推理和模型化思想解决相关化学问题的能力和品质。
通过高中化学课程的学习,要求学生能通过观察和实验收集物质及其变化的证据,基于证据进行分析推理形成结论,能解释证据与结论之间的关系,确定形成科学结论所需要的证据和寻找证据的途径;能依据物质及其变化的信息进行抽象概括并建构模型,用模型思想认识物质及其变化的一般规律。
2.4 科学探究与创新意识
“科学探究与创新意识”是指提出化学问题,形成猜想和假设,获取和处理信息,基于证据推理得出结论并作出解释,对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。是指能尊重事实和证据,独立思考,敢于质疑和批判不同观点和结论,提出创造性见解的品质。
通过高中化学课程的学习,学生应具有科学探究意识,能发现有探究价值的化学问题,提出合理猜测与假设;能依据探究目的设计并优化实验方案,正确实施实验探究方案;具有分析、处理信息,描述、解释实验探究结果的能力;具有合作与交流的意愿与能力,能对实验探究的过程与结果进行质疑和批判、评估和反思。
2.5 科学精神与社会责任
“科学精神与社会责任”是指在认识化学科学本质和化学科学的价值,理解科学、技术、社会、环境(STSE)关系的基础上,逐渐形成的对化学科学技术应有的科学精神和社会责任感。
通过高中阶段的学习,要求学生具有崇尚科学和严谨求实的科学态度;关注与化学有关的社会热点问题,积极参与化学有关的社会实践活动;深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系,赞赏并致力于应用化学科学技术促进社会发展,勇于承担和分析化学过程对人类社会可能带来的各种影响的责任,形成可持续发展的观念。
3 高中生化学核心素养的培养和发展
高中化学核心素养是高中生通过化学课程学习所获得的,在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的综合品质和关键能力,是学生在未来生活中能有效解决复杂问题和适应不可预测情境的能力和品格。高中生化学核心素养的发展离不开化学课程的实施,离不开化学知识的学习,离不开经历化学问题解决过程。
3.1 在自主探究学习中发展学生化学核心素养
核心素养的后天习得性,决定了高中生化学核心素养的发展离不开化学课程学习。但必须指出的是高中化学核心素养的习得不能是“被动接受”,不能以“灌输”的教学方法培养学生的化学核心素养,更不能把化学核心素养简单地转化成“宏观、微观、变化、平衡、模型、推理、实验”等知识内容进行讲授,离开了科学、正确的化学学习过程和学习方式就无法形成化学核心素养。
在化学课程实施中发展学生的化学核心素养,就必须引导和组织学生积极主动参与多样化的学习活动,如实验探究、交流讨论、辩论、问题解决、社会实践等,让学生在学习活动中形成自主、合作、探究等多样化的学习方式,在学习过程中自主获取化学学科知识、形成化学学科观念、体验化学实验探究的过程、运用化学特征的思维方式分析和解决实际问题、认同和践行化学学科价值追求。
3.2 在化学知识学习中发展学生化学核心素养
化学核心素养的形成离不开化学知识,没有化学知识,化学核心素养就是无源之水、无本之木。在“知识爆炸”的时代,任何人没有必要也不可能掌握繁琐却无法穷尽的“化学知识”,唯有将化学知识提升为可迁移应用的化学学科观念,才能发展学生的化学核心素养。
高中化学课程具有自身的内容逻辑主线,包含了许多事实性化学知识和基本概念,如何在课堂教学中将事实性化学知识和化学一般概念上升为化学学科观念,考验着化学教师的学科素养和教学智慧。高中化学课程实施中,需要认真理解高中化学核心素养中“宏观辨识与微观探析”和“变化观念与平衡思想”所包含的化学学科观念的内涵,需要建立化学学科观念与化学一般概念等之间的关系,有效地帮助学生建构化学学科观念体系。
高中化学课堂教学是围绕一定的化学课程内容、通过多样的化学学习活动展开的。虽然不同的化学课程内容、不一样的学习活动对学生化学核心素养的不同维度发展的贡献可能存在差异,但一定都能促进学生化学核心素养各维度的发展。化学课程实施中一定要防止的是:将化学核心素养各维度分解开来培养,将化学课程内容与化学核心素养的某维度进行对应,并贴上“标签”。
3.3 在化学问题解决中发展学生化学核心素养
高中化学研究物质的方法范文5
但不管编写哪种课程模式的教材,在构建教材体系时,都应考虑以下两个问题:
1.教材体系的构建应反映高中化学课程内容间的内在联系,体现学科的基本结构,能把高中化学中的最基储最重要的知识串联起来,使它们散而不乱,前后照应,循序渐进,即起到骨架的作用。对于高中化学来讲,最能体现学科基本结构的是课程内容中的化学基本概念和原理,亦即化学理论。其中,物质结构理论和物质变化的理论是高中化学中的最重要理论。
高中化学中的物质结构理论包括原子结构、元素周期律、化学键和分子结构、晶体结构、有机化合物的结构等;物质变化的理论包括氧化还原反应、离子反应、化学反应速率和化学平衡、化学反应与能量变化、化学反应的规律、有机物的合成等。这两部分理论相互间有着密切的联系,因研究物质结构的最主要目的是为了研究物质的变化,并利用物质的变化来更好地为人类服务;而相应地,根据物质的变化及其规律,我们也可以进一步来探究物质的结构等。因此,这些理论的应用很广,它们对高中化学的学习常可起到纲举目张的作用,并可贯穿于高中化学教材的始终。
2.理论与元素化合物知识穿插编排,使理论的教学能在一定的元素化合物知识的基础上进行,并使元素化合物知识的教学也能在一定的理论指导下进行。
这是我国多年来中学化学教材编写的成功经验,不应丢弃。当然,在具体穿插编排这两部分内容时,更应关注理论内容,因如果在穿插编排时遇到矛盾的话,矛盾的主要方面一般在理论内容。尤其要精心处理好理论的提前与靠后、集中与分散、直线上升与螺旋上升等问题,因这些往往是教材能否易教易学的关键。
一、加强化学实验
化学是一门以实验为基础的学科。实验对于完成高中化学课程的任务具有不可替代的作用,无论是传授知识、训练技能、发展能力,培养科学态度和科学方法,还是进行政治思想教育和品德教育,都离不开化学实验。因此,应该十分重视对实验教材的编写。
改革实验教材的主要问题是要转变实验教学的价值观念,明确实验教学的作用不仅仅只是为了训练学生的基本操作技能或者验证某些知识,而是具有多种功能。应使化学实验贯穿于教材的各个环节,如新课的引入,重点、难点的突破,设疑和研讨,小结和复习,习题和课外活动等,以尽可能地发挥实验教学的综合效益。
实验教材的编写应该考虑目前各学校的实验条件,但也不能为目前的实验条件所限。要有一个与高中化学课程任务相适宜的实验目标,适当增加实验的数量和提高实验的质量。在目前演示实验和学生分组实验的基础上,可以考虑适当编入一部分边讲边做实验,以在一定程度上改变某些单纯注入结论式的编写方法,增加学生亲自动手实验的机会,也可克服目前教材中有些演示实验与学生实验内容雷同的不足。
对于必选课教材中的化学实验,改革的步子可以相对大一些。在目前验证性实验和制备实验的基础上,可适当增加一些探索性实验、设计性实验、定量实验和有机物合成实验。
如果单从实验技能训练由易到难的角度考虑,学生分组实验教材自成体系、独立成册可能更好些。但从化学教学总体效果考虑,将学生实验与有关教学内容融合在一起编写似更好一些。可以考虑今后高中化学教材中的学生实验可分插在有关章、节之后,使教材中的化学基本概念和原理、元素化合物知识、化学计算与化学实验成为有机的不可分割的整体。
此外,还应认真研究教师在教学实践中创造出来的好实验和简单易行的好方法,及时将它们吸收入教材。要增强环境保护意识,注意有毒尾气的处理,等等。
二、体现教学方法改革
教材改革本身是一项综合性的改革,不仅涉及课程模式,而且还涉及教学模式和教学方法。在教学时,教师采用什么样的教学方法与教材内容以及编写方式有很大关系。这是因为教材在编写时,其内容的组织和表达等,必将自觉或不自觉地渗透编写者的思维方式和教学意图,因此,也必将在一定程度上影响教师在教学时所采用的教学方法。教材编写者一定要认真学习有关的教学理论,及时总结教师在教学实践中创造出来的行之有效的好经验和好方法,并在教材中给予适当体现,为推动广大教师教学方法的改革创造有利的条件。
概括而言,比较有效的教学模式是启发式教学,即从各章、节的教学目标和教材特点出发,为学生创设最佳的学习情境,提供积极思维、研究讨论和动手实验的机会,提高学生的学习兴趣和求知欲望,使学生能主动地学习,不仅了解知识本身,而且也了解获得知识的过程和方法。
高中化学研究物质的方法范文6
按理说,学生是天然具有探究问题的欲望的,而由形象思维走向抽象思维,喜欢以理性方式进行思考的高中学生更应该如此。但在教学实际中,我们看到的往往不是这样的现象。在化学教学中,我们看到的往往是学生提不起对化学学习的兴趣。而根据我们对学生的了解,学生不喜欢学化学的一个重要原因,就是感觉化学成天就是化学式、方程式、物质的量等概念或等式,感觉十分抽象,与自己的生活无法形成有效的联系。
根据以上分析,我们就发现一个明显的矛盾:即理应喜欢探究的高中生与对充满探究过程的化学学习不感兴趣之间的矛盾。如何化解这个矛盾,很多高中化学教学同行提出了不少有益的见解。而在笔者看来,只要抓住了“问题”这个牛鼻子,就可以有效地让学生对化学学习产生兴趣,从而推动我们的高中化学教学由无效走向有效,由低效走向高效。
一、对高中化学教学中“问题”的理解
在高中化学教学中,问题既具有一般意义上的含义,也具有本学科意义上的含义。说其具有一般意义上的含义,是因为作为一门学科的学习,问题应当怎样提出、怎样分析、怎样解决,一般都具有基本相同的思路。
如问题可以在学生认知失衡的过程中提出,可以在比较、类比中寻求解决等。但由于是研究物质组成、结构、性质和变化的一门科学,其问题的提出、分析、解决又离不开具体的化学知识内容,而化学本身又具有明显的带有学科性质的思维方式,这就是其学科意义的内涵。
从学习心理学的角度来审视高中化学教学中的问题,我们也会认识到问题的作用在于连接学生已有具有的化学知识与即将要学习的化学知识。这其中,问题既发挥着桥梁作用,更发挥着激发学生求知欲的作用。因此,无论是我们在课堂上有意或者无意地运用问题,我们都能发现问题能起到课堂、激发学生认知的作用。
有经验的化学教师或研究者还告诉我们:好的化学课堂一个很重要的方面,就是以好的问题呈现教师的教学意图,将要教的化学内容在一定的情境中以问题引出,以问题激发学生的认知欲望。更重要的还有以一个问题引出另一个问题,让学生在课堂上既能解决问题,又能产生新的问题。
因此,我们就应该同时着眼于两层意义上的问题理解,在高中化学教学中紧紧抓住“问题”这个灵魂,让其为高中化学教学服务。
二、寻找高中化学教学中产生好“问题”的最佳时期
经历了八年多的新课程改革,我们可以观察到许多高中化学课堂上既有好的问题,也有不好的问题。这说明问题并不是简单的将陈述句改成疑问句,而应该是结合高中化学教学的具体内容,增强问题设计的意识,通过课前预设、课上即时发挥,于最适合提出问题时进行提问。例析如下:
示例一:铝的氢氧化物――氢氧化铝具有酸碱双重性质,在化学上有时被称之为“两性”。如何让学生对此产生深刻的理解,成为摆在化学教师面前的一个重要问题。如果直接讲相关的化学知识,那学生就会产生文首所述的抽象感。鉴于此,笔者首先布置学生提前一段时间上网百度氢氧化铝的有关知识;到了课堂上,让学生交流自己所获得的知识,尽管这些知识是间接得来的,但当他们向同学描述氢氧化铝可以用作无机阻燃添加剂时、可以用作药用时,他们就具有了某种经验。在此基础上,我们可以向学生提出以下两个主要问题:同学们上网查得氢氧化铝有时被称之为两性氢氧化物,我们可否通过怎样的实验来验证?(分别与盐酸和氢氧化钠反应)氢氧化铝又到底是酸还是碱?这样的问题可以将学生的感性认识引向理性认识,从而有效地将学生的思维引入本知识的学习。
反思这一过程,我们就会发现问题的提出首先就是要基于学生原有的经验,如果学生的经验足够,就要利用他们的经验,如果学生经验不够,那就要先想办法增加学生的经验,然后再去提出问题。总之,不注意创设机会而直接提问,往往是低效或者无效的。
产生好问题的最佳时期除了与学生原有的经验之外,还与教学内容有着密切的关系。有经验的教师都知道,高中化学由于知识抽象,与学生的生活相对比较遥远,因此总会存在一些理解上的难点。这些难点既给学习造成了障碍,同时也是提升学生思维水平的重要时机。
示例二:“物质的量”的教学。在这一教学中,笔者干脆在讲了物质的量的概念之后,立即让学生对物质的量与物的质量进行比较,让他们在比较中加深印象。而学生在比较中所带着的问题就是:两者之间有什么区别?有什么联系?我们可以通过什么方法来帮自己分清这两个概念?
反思这一教学设计,笔者的感受就是在教学之前就要把握好教材中的难点,尤其要注意的是这种难点的把握既要基于经验,又不能拘泥于经验,因为有时我们发现我们不认为难点的知识对于某些学生而言可能恰恰正是个难点。把准了难点,猜想学生可能在哪儿出现问题,那这些地方就是我们设计好问题的地方。
三、对高中化学课堂中好的“问题”的反思
对于教师而言,高中化学教学既是一门技术,也是一门艺术,而我们关注自身的专业成长,恰恰可以通过对问题的研究来走出一条有效的成长之路。
而对于学生的学习而言,高中化学中那些抽象的符号与方程式如何才能深入己心,关键也在于对教师所提出的问题的思考,当然更在于自己对自己的学习提出新的问题并力图解决之。