前言:寻找写作灵感?中文期刊网用心挑选的高中化学教学中培养学生建模思维,希望能为您的阅读和创作带来灵感,欢迎大家阅读并分享。
摘要:模型认识是学生要具备的化学学科核心素养之一。在高中化学教学中培养学生的模型构建能力,是一种非常有效的学习方法。模型的建立,有助于学生对化学基本概念的理解、知识的拓展、理论的应用,对提升学生的认识能力、思维能力和解决问题的能力十分有益。
引言
构建主义者认为,学习不是学习者简单接受知识的过程,而是由学习者自己建构知识的过程[1]。“建模”就是通过“建立模型”的思想学习知识、解决问题的方法。化学学习中有很多复杂而抽象的问题,如果能够很好地建立起相应的知识模型,问题就会变得简单化、条理化、可视化,从而被人们认识。建模的一般过程是:对研究的问题进行抽象化、建立相对应的模型,利用模型解决具体的问题。本文对化学教学中培养学生的建模思维进行初步探讨。
一、在物质的量教学中建立数学模型
高一学生对“物质的量”这个词比较陌生,难以理解,常与物质的质量混为一谈,不知道其本质就是一种衡量微观粒子数量的物理量,不知与微观粒子数目建立起联系。教学心得:学生学习与物质的量有关的理论和概念时,除了要从概念本意来理解外,还要培养学生建立数学表达式模型的能力。如此学生就能熟练运用各种数学表达式在各物理量之间熟练换算,为其今后的化学计算打下坚实的基础。学生的认知正如建构主义者认为的:每个学习者以自己原有的知识经验为基础,对新信息进行重新认识和整合,建构自己的知识模型。学生正是在认识路程、速度、时间关系的基础上,通过新的问题情境,构建了物质的量、摩尔质量、质量三者的关系,并加以应用。
二、在化学概念教学中建立概念模型
建模思维不仅体现在计算中建立数学模型,在化学概念教学中也能引导学生建立概念模型。如教学氧化还原反应时,帮助学生建立概念模型,这对学生理解概念有很大的益处。氧化还原反应是高中化学中的一个重点内容,概念多,如氧化剂、氧化性、被还原、还原反应、还原产物、还原剂、还原性、被氧化、氧化反应、氧化产物等,刚开始学习时,很多学生对这些概念都会混淆。实际教学中,笔者如此设计以帮助学生建立知识模型:(1)让学生写出已学过的一氧化碳还原氧化铜反应的化学方程式,并从得氧失氧的角度来指出还原剂和氧化剂。(2)让学生写出锌与盐酸反应的化学方程式,介绍锌与盐酸反应也是氧化还原反应,找出其中的氧化剂与还原剂。(3)引导学生从元素化合价变化的角度判断出氧化剂与还原剂。学生能够从两个不同的化学方程式中找到CO中的碳元素化合价由+2价变为+4价,碳元素化合价在升高。Zn与HCl反应中的化合价也由0价升高为+2价,所以Zn为还原剂。第一个化学方程式中,氧化铜中的铜元素化合价由+2价降为0价,在盐酸与锌反应中,氢元素的化合价由+1价降低为0价,因此,盐酸为还原剂。(4)讲解通过化合价降低得到的产物为还原产物,这两个化学反应中的产物分别为Cu和H2;通过化合价升高得到的产物为氧化产物,分别为CO2和ZnCl2。这样就会让学生建立起用化合价变化判断氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物的模型。(5)再提出在氧化还原反应中为什么有些元素的化合价会改变?学生通过阅读课本,观察化学方程式,相互讨论和思考得出结论。原来,氧化还原反应中,元素的化合价升降是由电子失得引起的,氧化还原反应的本质是电子的转移,特征为化合价的变化。这样就帮助学生建立起氧化还原反应相关概念的模型,如图1所示,从而开展有效的学习活动。由各反应物及生成物价态可知,NaH中的氢由反应前的-1价升为反应后H2中的0价,化合价升高,被氧化,作为还原剂,相应生成物为氧化产物;H2O中的一个氢由反应前的+1价变为反应后H2中的0价,化合价降低,被还原,作为氧化剂,相应生成物为还原产物。很明显,生成1分子H2中有一个氢原子是失去1个电子来的,另一个氢原子是得到1个电子来的。所以,还原产物和氧化产物的质量比是1:1,生成1molH2应转移1mol电子。答案是B。
三、在物质性质学习中培养学生的建模思维
在高中化学中,无机元素及化合物性质是重点内容。随着课程改革的不断深入,铝、硅等物质的学习学时被再次缩减。这就更加要求学生在学习物质性质时,要建立学习物质性质知识的模型。在单质化合物性质教学中,教师要让学生建立起一定的学习模型思维,如此对未知物质的探究,才更加有章可循。本文以金属钠的性质和应用教学为例进行分析。通过学习钠的性质,引导学生通过实验、推理、讨论、分析的方法,归纳出物质能与金属单质、非金属单质、酸、碱、盐、氧化物等类物质发生化学反应,表现出氧化性或还原性,分析它的稳定性,从而建立无机元素化合物学习模型,这对以后研究其他物质的性质有一定的启发和借鉴意义。
四、结语
高中化学教学中培养学生的建模思想,建立适当的模型用来表征问题、解决问题,使学生掌握学习规律,对培养学生的化学核心素养,起到不可忽视作用。当然,在教学中要培养学生的建模思维,教师应从实际出发,根据学生的实际水平,充分利用和开发现有资源,遵循思维发展的规律,以学生发展为本,将化学学科知识和思维方法有机整合,让“教”与“学”有机地结合起来,使课堂教学更高效、更和谐。
[参考文献]
[1]杨小丽,吴晗清.知识建构视角下化学教材栏目初探[J].中学化学教学参考,2016(02):47-50.
作者:张建华 单位:福建省莆田第八中学