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關鍵詞:化學教材;課程難度;定量模型;難度分析;可比深度;可比廣度
文章編號:1008-0546(2013)10-0005-04 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.10.002
高中理科課程以進一步提高學生的科學素養為宗旨,著眼于學生未來的發展。其中,課程教材由過去的“一綱一本”變為現在的“一標多本”,“標”是課程標準,“本”是教本?!岸啾尽笔侵父鶕耙粯恕倍啥嗉页霭嫔缇帉懙牟煌姹镜幕瘜W教材。那么,編寫者如何提高化學教材的編寫質量、學校如何根據自身實際情況選擇合適的化學教材、化學教師如何通過研究化學教材而設計出更加符合學生實際的教學過程等,所有這些都需要我們對化學教材進行客觀的定量評價來獲得。對于教材的整體評價已有多篇,以課程難度為指標、以知識點為特征的教材評價仍為當下的研究熱點。本文將利用難度系數定量模型,以《全日制普通高中化學課程標準》為參照系,分別對人民教育出版社(簡稱人教版)、江蘇教育出版社(簡稱蘇教版)和山東科學技術出版社(簡稱魯科版)的三個不同版本的化學教材選修4《化學反應原理》模塊中的“化學反應速率和化學平衡”主題進行難度定量分析,為化學教師選擇、使用化學教材提供客觀依據,為化學教材編寫者提供再修訂的建議,以提高化學教學質量[1-3]。
一、課程難度定量模型
課程定量模型如下:
N= (αS/T) +(1-α)G/T
N――課程難度,指絕對的課程難度,亦即靜態的課程難度――僅僅從文本角度對教科書進行分析、評價,不涉及課程實施狀態下的教科書使用問題,而對教科書的動態分析、評價,還要考慮課程實施中的教師、學生等特別復雜的眾多因素。
S――課程深度,指課程內容所需要的思維的深度,它涉及到概念的抽象程度以及概念之間的關聯程度,還涉及到課程內容的推理與運算步驟。對此,我們通過相應課程目標的不同要求程度的加權平均來刻劃,即用課程標準中關于認知性學習目標、技能性學習目標和體驗性學習目標三維學習目標賦值的加權平均數來量化。
T――課程時間,指課程內容的完成所需要的時間,因此,可以用通常所說的“課時數”來量化。我們可以用各版本教材的教師用書中所規定的課時數來代替。
G――課程廣度,指課程內容所涉及的范圍和領域的廣泛程度,我們可以用有關內容所涉及的“知識點”的多少來量化。
S/T――可比深度,指單位時間的課程深度。
G/T――可比廣度,指單位時間的課程廣度。
α――加權系數,滿足0
二、利用課程難度定量模型分析教材
化學反應速率和化學平衡原理是中學化學學科的重要基礎理論和化學教學的重點內容。化學反應速率是化學平衡理論的重要知識點,而化學平衡理論是平衡理論體系的核心。從學習目標來看,通過對該主題內容的學習,會進一步加深對化學變化本質的認識,了解人們在工業生產和科學研究中是如何根據化學反應規律,控制和利用化學反應為人類造福的;還能訓練個人的歸納思維能力、形象思維能力和自主學習能力,從而認識到化學基礎理論對生產實際的指導作用。
因此,本文選取了3個不同版本的化學教材選修4中內容編排相對集中而且又是重要內容的主題――“化學反應速率和化學平衡”作為研究對象,這些典型內容的編排方式在一定程度上反映了相應的課程理念和教科書的編制深度、廣度和難度,可以用這些量來對課程靜態難度進行比較。
1.課程廣度――以課程標準中內容標準規定的知識點來量化[5-7],見表1。
表1中,每一縱列分別列出課程標準中內容標準規定的知識點數量及三個不同版本的知識點數量,由此我們可以得到:“課程標準”的課程廣度為G=14;“人教版”的課程廣度為G1=17;“蘇教版”的課程廣度為G2=19;“魯科版”的課程廣度為G3=17。
2.課程深度
我們以通過相應的課程目標的不同要求程度的加權平均來描述,而課程標準對目標要求的描述所用的詞語分別指向認知性學習目標、技能性學習目標和體驗性學習目標。按照學習目標的要求設有不同的水平層次。對同一層次的學習要求所采用的詞語有對學習結果目標的描述,也有對學習過程目標的描述。具體的要求程度如下:[8]
① 認知學習目標的水平。
知道、說出、識別、描述、舉例、列舉
了解、認識、能表示、辨認、區分、比較
理解、解釋、說明、判斷、預期、分類、歸納、概述
應用、設計、評價、優選、使用、解決、檢驗、證明
將認知學習目標各水平層次由低到高依次賦值為1、2、3、4。
② 技能性學習目標的水平。
初步學習、模仿
初步學會、獨立操作、完成、測量
學會、掌握、遷移、靈活運用
將技能性學習目標各水平層次由低到高依次賦值為1、2、3。
③ 體驗性學習目標的水平。
感受、經歷、嘗試、體驗、參與、交流、討論、合作、參觀
認同、體會、認識、關注、遵守、贊賞、重視、珍惜
形成、養成、具有、樹立、建立、保持、發展、增強
將體驗性學習目標各水平層次由低到高依次賦值為1、2、3。
表1中各知識點后的數值為各知識點的課程深度賦值,每個知識點課程深度從認知性學習目標、技能性學習目標和體驗性學習目標三個維度考慮。有關各知識點的學習目標要求參照各版本教材配套的教學參考書[5-7]。
因此,我們可以得出:“課程標準”的課程深度為S=23/14=1.643;“人教版”的課程深度為S1=30/17=1.765;“蘇教版”的課程深度為S2=40/19=2.105;“魯科版”的課程深度為S3=33/17=1.941。
3. 課程時間
由于課程標準里沒有規定完成各部分課程內容所需要的時間,而3套教材業已通過全國中小學教科書審定委員會的審查,我們認定其平均水平能夠較好地反映相應課程標準對相應課程內容和相應課程時間的要求。可以取這3套教科書的平均課時數作為標準中相應內容的課程時間。因此,我們可以取這3套具有代表性的教材研究主題的平均課時數作為課程標準中相應內容的課程時間。即課程標準的課程時間取值為T=(T1+T2+T3)/3=(9+9+12)/3=10。
人教版:“化學反應速率和化學平衡”安排在選修4的第二章“化學反應速率和化學平衡”中第1-4節,共需課時數為T1=1+2+5+1=9,所以,人教版的課程時間取值為T1=9。
蘇教版:“化學反應速率和化學平衡”安排在選修4的第二專題“化學反應速率與化學平衡”中第1-3節,共需課時數為T2=2+4+3=9,所以,蘇教版的課程時間取值為T2= 9。
魯科版:“化學反應速率和化學平衡”安排在選修4的第二章“化學反應的方向、限度與速率”中第1-4節,共需課時數為T3=3+4+4+1=12,所以,魯科版的課程時間取值為T3=12。
通過以上數據,可以得到不同版本有關課程難度的相關數據,如表2。
將表2中的相關數據代入課程難度模型:N=(αS/T)+(1-α)G/ T,且0
將可比深度系數、可比廣度系數(見表2)和α=0.5時的課程難度系數(見表3)代入計算式|Sx / Tx-S / T | / S / T、| Gx / Tx-G / T | /G / T和|Nx-N | /N (此處x=1,2,3)中,可得出各版本教科書在可比深度、可比廣度和課程難度方面與課程標準的吻合度,見表4。
通過對表2、表3、表4的綜合分析,可以得出以下結論:
在可比深度方面,表現出以下順序:蘇教版>人教版>課程標準>魯科版。在可比深度吻合度方面,魯科版的可比深度與課程標準吻合度基本相同,僅低于課程標準1.22%;人教版的可比深度與課程標準吻合度基本接近,高于課程標準19.50%;這樣,蘇教版的學習目標就高于課程標準,但所要求的課時數接近于課程標準,導致蘇教版教材的可比深度偏離課程標準較多。
在可比廣度方面,表現出以下順序:蘇教版>人教版>魯科版>課程標準,三者均高于課程標準,其中,魯科版的課程廣度與課程標準基本吻合。在可比廣度吻合度方面,魯科版的可比廣度與課程標準吻合度最接近,僅高于課程標準1.21%,而蘇教版和人教版均偏離課程標準較大。分析其原因,魯科版的學習目標數量和課程時間均相應增加,所以,其可比廣度和可比廣度吻合度均與課程標準接近;人教版和蘇教版的學習目標數量均高于課程標準,而其課程時間沒有相應增加,導致可比廣度和可比廣度吻合度均偏離課程標準較大。
在課程難度方面,表現出以下順序:蘇教版>人教版>魯科版>課程標準,其中,魯科版的課程難度與課程標準基本吻合。在可比難度吻合度方面,魯科版的可比難度與課程標準基本吻合,而蘇教版與課程標準偏差最大。分析其原因,魯科版在可比廣度和可比深度方面均與課程標準接近,因此,其課程難度與課程標準吻合;蘇教版雖然在課程時間方面與課程標準接近,但在課程廣度和課程深度兩方面均高于課程標準,導致課程難度偏高。
通過以上分析,我們可以得出結論:關于“化學反應速率和化學平衡原理”主題,魯科版在課程廣度、課程深度和課程難度三個方面更忠實于課程標準。
三、結論與分析
由以上數據分析可知,關于“化學反應速率和化學平衡原理”主題,就課程難度方面而言,比較人教版、蘇教版和魯科版三個版本的教材,魯科版的課程難度與課程標準基本吻合,體現出其更忠實于、更貼近于課程標準要求的特點。人教版在課程深度和課程時間安排上均符合課程標準的要求,但其在課程知識點的要求上有所擴張,導致其課程難度高于課程標準。蘇教版在課程時間安排上符合課程標準的要求,但在課程知識點和課程深度上要求較高,導致其課程難度偏離課程標準較大。
在這里,我們需要特別指出,本文的結論是針對“化學反應速率和化學平衡原理”主題部分而言,考慮到課程難度模型N=(αS/T)+(1-α)G/T中課程深度(S)、課程廣度(G)和課程時間(T)在不同的主題部分會有不同的取值,所以,得出的課程難度也會有所不同,因此,我們需要具體問題具體分析。
由課程難度模型N=(αS/T)+(1-α)G/T可知,課程難度的取值大小是由課程深度(S)、課程廣度(G)和課程時間(T)三個變量共同決定的。想要增大或減小課程難度,不能僅考慮其中任意一個變量,需要同時考慮三個變量。因此,在教科書的設計和編制方面,控制教科書的難度,需要有效地協調、統籌好課程深度、課程廣度和課程時間三個變量。
參考文獻
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[6] 王祖浩主編. 蘇教版普通高中課程標準實驗教科書高中化學教學參考書化學反應原理(選修)[M]. 南京:江蘇教育出版社,2005
關鍵詞:生活;化學;學習
1.學習化學的主要困難
(1)化學知識脫離現實生活,在學習者印象中成為抽象的符號?;瘜W是一門實驗性學科,但在現實實踐中,由于學生能夠親自進行操作實驗的機會較少,只能采用死記硬背的方式學習化學原理,因此部分學生不能掌握身邊常用物品的主要化學成分。
(2)化學變化繁復,難以理清變化過程。化學變化是一個漸變的過程,由一種物質變成另一種物質往往涉及多個化學反應,在進行化學反應的過程中,又會有其他干擾因素的存在。在進行實驗操作學習時,實驗的效果和生成的物質和反應時產生的現象并不理想。而化學反應的逐步生成,大多數情況下在過程中的體現并不明顯。
(3)化學學習中有機部分有機物分子本身過于復雜。有機反應的類型分為取代反應、加成反應、消去反應、水解反應、氧化反應、還原反應、特征反應等,例如:
本反應式表達了芳香烴側鏈α-H被鹵代,自由基取代反應,作為簡單的例子,此反應方程式只是單個α-H被鹵代,化學反應中還有更多的反應類型和具有代表性的化學方程式。
2.從生活中進行化學學習的好處
(1)化學本身就是來源于生活。生活就是化學物質和化學反應的集合, 例如:封建時期的抓鬼活動,巫師抓鬼事件。其實,了解其中的化學原理,就能很簡單地揭穿其騙局:鈉與水的反應:2Na+2H2O=2NaOH+H2,反應特點: ①由于鈉的密度較小,鈉浮在水面;②鈉與水反應放出熱量,鈉的熔點低,將鈉熔成一個閃亮的小球;③反應物有氣體生成,鈉在水面上四處游動;④生成了氣體,反應劇烈,使反應過程發出嘶嘶的響聲;⑤有堿生成,將事先用酚酞描畫過“鬼像”的草紙鋪上水面時,酚酞變紅,“鬼”顯出樣貌。
(2)生活中的物質包括化學元素、原子、分子等,將化學學習具體化。在化學學習中,化學性的稱呼和生活中的實際名字進行對照,例如,水和H2O,食鹽和氯化鈉等,將化學學習與生活緊密相連,將生活中看到的物質聯想到它的組成,可能發生的反應,產生的有利或者有害物質,從而使化學學習不再是抽象的書本理論知識。
(3)從生活中學習化學,學習素材隨處可得。生物的存在仰賴空氣和水,氧化反應和分解反應是在生活中最為常見的,老化和消亡往往都是由氧化和分解引起的,將生活中的現象和化學學習聯系起來,能夠更大地提高學習興趣,同時,將化學知識應用到生活之中,將使生活更加豐富多彩。
3.從生活中學習化學的主要方式
(1)要善于觀察。女性的各種功能的護膚品,做魚肉時用料酒去腥,去新裝修房屋的異味等,都是化學知識的實際應用。善于觀察就是要保持好奇的心態和求知的欲望,將學習融入生活中,從生活中獲取學習的動力和靈感,從而延伸到更多知識點上面。
(2)要善于思考。發現化學現象就是要去探究它的奧秘,將化學現象涉及的知識和反應原理抽絲剝繭,一層一層分析,從而掌握某種物質、某種元素的屬性?,F代社會提倡健康的生活方式,如加碘食鹽不能用高溫油煎后再炒菜,其中涉及加的什么碘?為什么不能高溫?高溫后會生成什么物質?是有害還是有利?此類例子不勝枚舉,這需要從觀察中進行深度探索和思考,將知識點鉆研透徹,再加以充分掌握。
(3)要善于總結。經過觀察思考, 將生活中的各種現象和涉及的知識研究透徹,并立即將知識點進行總結。同時保持整理筆記的良好習慣,把生活中的化學知識和書本內的化學知識融會貫通,重要的知識重點記錄,養成常溫習的習慣。對于比較復雜的反應過程要增加演練次數,總結自身的不足和知識掌握的薄弱環節,不斷查漏補缺,不斷完善化學知識構架。
總之,化學知識來源于生活,在學習化學過程中,應結合生活中涉及的化學知識,不斷觀察,思考,總結,深入鉆研,發現化學知識對人的吸引力,以提升自身的學習興趣,使化學學習在興趣的指引之下變得高效。
參考文獻:
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關鍵詞:元素化合物;復習教學;情境創設;問題設計
文章編號:1005?C6629(2014)7?C0045?C03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
1 元素化合物復習教學面臨的現狀
目前江蘇省高考總分只計語數外,化學只需達到相應等級即可。受此影響,化學學科地位嚴重弱化,課時數也相應削減。以前高三復習所采取的第一輪次知識點全面復習夯實基礎、第二輪次專題復習強化重點的模式已被摒棄,大部分學校將兩個輪次復習有機整合為一個輪次。而元素化合物知識無疑是復習的重要內容之一。分析2008年以來的江蘇高考化學試題可看出,原先元素化合物的典型考查方式――無機框圖題已淡出,取而代之的第一是Ⅰ卷選擇題中給定條件下的物質轉化。例如2012年江蘇高考第7題,這類題借助于課本中已學的物質制備或轉化為載體(例如從鋁土礦中提取鋁、硫酸工業、侯氏制堿、從海水中提取鎂等)進行考查,難度系數不太高。第二則是Ⅱ卷中的工業流程題,這類題以真實新穎的工業流程為背景,往往整合了元素化合物、概念原理、實驗等知識,考查學生綜合運用知識解決問題的能力,要求較高。高考對元素化合物的考查從事實性知識向綜合性應用轉變,元素化合物更多地成為考查概念原理、方法與能力的載體。這就要求我們復習教學時相對淡化知識、強化應用。
學生是在高一上學期《化學1》中完成元素化合物的學習的,當時尚無多少理論支撐,也沒有納入到周期表中學習?!痘瘜W反應原理》和《物質結構與性質》是在高二時學習的。理論知識與元素化合物處于嚴重割裂狀態,不能很好地融合。故元素化合物的復習教學除了幫助學生完成知識網絡的構建之外,還承載了一個重要任務,即將課本中概念原理、實驗、計算、物質結構等知識進行有機地整合。
基于高三化學復習時間少、任務重的現狀,教師首先要精選復習內容,第二要采取有效的復習手段提高學生綜合解決問題的能力。2013年元素化合物復習教學時,筆者嘗試將所需掌握的主干知識設計成真實情境下的問題來進行,即知識問題化,問題情境化。由于創設的情境是全新的且與生產生活相聯系,學生保持了適度的新鮮感;問題設計打破了模塊的界限,學生認識和理解問題的視角發生轉變,同時體會到所學知識的價值,故教學效果良好。
2 元素化合物復習教學設計流程
根據《課程標準》和《考試說明》先將相關的知識點進行梳理,結合學情,從中篩選出重點、難點和易錯點作為教學內容。其次從物質的應用角度出發創設與生產生活相關的情境。最后設計問題,問題的設計要能覆蓋所需復習的知識點,最好能與其他模塊(如化學反應原理、物質結構、實驗等)進行有機的整合。
3 教學案例:二氧化硫復習
3.1知識點的梳理和篩選
3.2 創設情境
本節課創設了兩個情境,一是從學生熟悉的葡萄酒引入,通過探討葡萄酒中二氧化硫的作用、樣品中二氧化硫的定量檢測復習其還原性;二是工業尾氣中二氧化硫定性吸收來復習回顧其酸性氧化物的通性。
3.3 設計問題
4 元素化合物復習教學的思考
4.1 情境的創設應主要體現物質的應用
情境的創設可以是多樣的,最好從物質的應用角度出發,體現“讓學生學習真實、有用的化學”的理念。2014年江蘇《考試說明》所列的典型題示例中與元素化合物相關的試題考查的均為物質的應用,甚至離子方程式的正誤判斷中所給出大都是有工業應用背景下的化學反應方程式。所以元素化合物的復習教學除了重視相互轉化關系框圖的建構,更要關注元素化合物知識在工業生產和日常生活中的應用。教師應著力架設化學與生產生活之間的橋梁,讓學生根據自己現有的知識水平和生活經驗重新體驗“化學發現”的過程。
例如,鈉的化合物的復習可借助氯堿工業、侯氏制堿、鈉的制備等工業展開。在鈉及其化合物轉化關系網絡形成的同時,可以將電化學、氧化還原反應、反應原理等進行有效整合?;A好的學生還可以融入鉀的制備,從化學反應的方向和平衡移動的角度去理解工業用鈉制備鉀的本質。再如鐵的化合物復習可以借助凈水劑來展開。亞鐵鹽和氯氣、鐵鹽、高鐵酸鹽均可作為凈水劑,以三者的制備、相互轉化及對凈水原理的探討作為主線展開教學。
4.2 問題的設計應打破模塊的界限
由于學生在高一學習元素化合物時缺少理論內容支撐,也沒有納入到周期表中學習,他們會覺得元素化合物知識分散性強,不易記憶。高三復習正好將元素化合物作為載體將理論與之有機整合。所以問題設計時要有意識涉及氧化還原反應、離子反應、電化學、化學平衡、化學反應的方向、物質結構等板塊知識。
例如復習鋁的化合物時可借助鋁的冶煉為情境,以鋁土礦中Al2O3的富集、Al的冶煉為主線,基礎好的學生甚至可以加上鋁的精煉。問題設計如下:
另外,對不同層次的學生,問題設置的層次不同?;A較好、能力較強的學生問題可以設置得較為寬泛,留給學生思考和發揮的空間可以大一些,與其他模塊的整合程度、綜合程度可以更高一點。對于基礎較為薄弱的學生,問題設置要稍淺顯一點,鋪設的臺階更多一點,綜合程度小一點,要循序漸近。
4.3 復習教學應幫助學生形成學科觀念
宋心琦教授曾表示:學生能否牢固地、準確地、哪怕只是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。背誦或記憶某些具體的化學事實性知識,當然是有價值的,但是更重要的價值在于它們是化學觀念的載體。復習課教學也應幫助學生形成化學觀念,如元素觀、微粒觀、變化觀;分類觀和實驗觀和化學價值觀。
例如,二氧化硫的復習可體現物質的變化觀:不同價態含硫物質的轉化通過加合適的氧化還原劑實現,改變介質的酸堿度可以實現同價態的含硫化合物的轉化,如二氧化硫、亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽的轉化。通過加入合適的吸收劑,消除有污染物質等。另外還加入了實驗的基本觀念,以及正面的視角來審視二氧化硫的作用,體現化學的價值觀。
最后要感謝金陵中學的戴建良老師,鋁的化合物復習的部分情境和問題取自他在天一中學公開課《鋁及其化合物的性質》。戴老師精妙的情境創設和思考問題獨特的視角給聽課老師留下了深刻的印象,在此表示衷心的感謝!
參考文獻:
[1]相佃國.元素化合物復習教學的定位與設計[J].化學教育,2013,(12):53~58.
關鍵詞: 高中化學 化學知識塊 學習方法 學習環節
經過初中化學的學習,進入高中后,學生對化學這門學科既有些熟悉,但又了解不多。高中與初中相比,化學知識無論是難度還是容量都增加了很多,許多高中生尤其是高一學生在化學的學習上容易產生較多的困惑。如何幫助學生認清中學化學的本質與特點,盡快走出困境,是每位化學教師都要思考的問題。
1.不同化學知識塊的特點與學習方法
依據高中化學知識的內容,可將相關的知識分為幾大塊:元素化合物知識、有機化學基礎、化學基本概念與基本理論、化學實驗基礎等。不同知識塊的特點差異較大,學習方法也不盡相同,下面針對其中幾塊作簡單介紹。
1.1元素化合物部分。
元素化合物知識是化學的基礎,必修一主要介紹元素化合物知識。學習元素化合物知識一般順序是:結構性質用途,三者相互影響,相互聯系;另外,元素化合物知識量多面廣,在典型代表物質的性質的基礎之上,再對同類的物質的性質進行進行推廣學習。例如,在學習堿金屬內容時,學生要先掌握鈉及其化合物知識:鈉原子最外層一個電子容易失去,所以在反應時體現出強還原性,例如:與非金屬的反應,與水的反應,等等。鈉與水反應的實質是鈉與氫離子的反應,即鈉失去電子,而電子被氫離子得到,由此可聯系鈉與酸、堿、鹽溶液的反應問題。鋰、鉀、銫的性質可以根據遞變規律來理解和學習。
元素化合物內容知識點多、規律多、特例多,所以學習時應注意知識的網絡化、系統化。例如:必修一每個專題后面,都有一個欄目“整理與歸納”,將本專題所學知識進行網絡化歸納,學習時可以此為主線,可根據自己能力將網絡中的每個知識點再進一步細化處理,如此可以明顯降低學習的難度。
1.2有機化學部分。
有機化學知識是化學的重要組成部分,在必修二的基礎之上,《有機化學基礎》選修教材中重點介紹烷烴、烯烴、炔烴、醇、酚、醛、酸、酯、糖類、蛋白質等物質的結構、性質、應用、制備等內容。學習時應把握以下幾條線索:①官能團對物質的性質起到決定性的影響,對官能團結構與性質的研究,就抓住了學習有機化學的關鍵。②常見的有機化學基本反應類型有:取代反應、加成反應、消去反應、加聚反應、縮聚反應等。每種反應類型,又包含很多的反應情況,例如取代反應包括:烷烴的鹵代,苯的鹵代與硝化、磺化,酚的溴代,醇與鹵化氫的反應,醇的酸化,醇分子間脫水成醚,醇與酸的酯化反應,酯的水解,蛋白質的水解,等等。③化學反應條件(如:鹵素光照,溴與催化劑,濃硫酸加熱,等等),從反應條件上就可以推測出反應類型,例如,溴在光照的條件下發生脂肪烴上的取代反應,而液溴在鐵粉催化下可以發生苯環上的取代反應,溴水在常溫下可以與碳碳雙鍵、碳碳叁鍵等發生加成反應,等等。④各類物質之間的相互轉化關系(例如:烴―鹵代烴―醇―醛―酸―酯等物質間的轉化)。⑤有關重要的實驗(如:乙酸乙酯的制備、乙醇制乙烯、銀鏡反應、醛與新制氫氧化銅的反應、酚醛樹脂的制備等實驗)。⑥有機化學試題常見的兩種題型(一是選擇題,一般是給出一個或幾個新型的物質的結構,來考查:判斷分子式,判斷共線共面問題,同分異構體書寫,化學反應類型,與Br、H、NaOH反應時最大用量的計算,等等;二是有機合成推斷題,往往以一個物質的合成路線為載體,來考查:分子式推斷,官能團的判斷,有機反應類型的判斷,有機化學反應方程式的書寫,同分異構體尤其是有條件限制的同分異構體的書寫,合成路線的設計等類型)。
1.3化學基本概念與基本理論部分。
在必修二的基礎之上,《化學反應原理》選修教材中重點介紹一些基本理論:化學反應中的能量變化(化學反應的熱效應,電化學知識,等等);化學平衡知識(化學反應速率,平衡的建立與特點,平衡的移動規律,等等);溶液中的離子反應知識(弱電解質的電離平衡,鹽類的水解,沉淀溶解平衡規律,等等)。學習時理解原理、理解規律非常重要,可以將規律“模型化”,例如學習原電池相關知識,可以鋅―銅―硫酸原電池為模型來研究,可按以下思路思考:構成條件工作原理電子流向電極反應相關計算與應用。從以下幾個角度來把握電化學高考易考知識點:電極的判斷,電極反應式的書寫,溶液中離子的移動方向,溶液pH值的變化,電子得失相關的計算,等等。原電池與電解池知識綜合應用,則可選擇鉛蓄電池為模型,弄清原理、總結規律,結合考點進行變式訓練。
必修內容是選修內容的基礎,選修內容是必修內容的拓展與延深。所以,要學好化學,在高一的時候必須打好基礎,以后才能更好地發展。
2.優化學習環節,提高學習效率
學習的一般環節為:預習課堂作業復習考試,為提高每個環節的學習效率,可以參考以下一些做法。
2.1課前預習的做法:找出難點、溫習基礎 。
通過課前的預習,可以知道老師上課要講什么,自己有哪些疑惑。帶著問題去聽課,就容易使課堂學習有的放矢,避免盲目性。注意:預習不必面面俱到、搞得太細,否則不僅會浪費時間,而且有可能上課聽講時有所松懈,反而降低學習效果。
2.2課堂學習的做法:認真聽課、記好筆記。
課堂是學習的主陣地,課堂上要善于聽課、認真觀察、注重理解、積極思考、勇于表達。例如,課堂演示實驗,細心觀察實驗現象,如果與自己設想的不同,可以與老師交流探討,另外還應注意老師的實驗操作步驟,思考實驗設計的原理,多問幾個“為什么”?;瘜W試題講評不僅要聽解題思路與方法,而且要注重規范解題步驟?;瘜W知識點多而零散,書上有的簡單記,書上沒有的重點記,記難點、記疑點。協調好記與聽時間,不能只聽不記,也不能只記漏聽,顧此失彼。
2.3課后復習做法:回顧課堂、規范作業。
常有學生這樣說:課內基本上聽懂了,可是做作業時總出錯。原因在于對知識的內涵和外延還沒有真正理解。因為只有反復多次理解記憶知識點,才能真正掌握牢固,這正是課后復習的意義所在。新課學完之后作業之前,結合課堂筆記,讓課堂所學內容在腦海里“放電影”,再現課堂所學的知識主線,發現有疑惑的知識點,及時翻閱教材相關內容。復習時,對知識的重點和難點多問些“為什么”,可以引起相關知識的再學習、再思考。作業是鞏固知識的必要手段,有些學生做作業之前沒有先復習相關知識,于是生搬硬套公式或例題來做作業,事倍功半。作業上盡量避免題海戰術,對于典型例題應反復研究、多方推敲、觸類旁通,以提高解題的效率。
2.4合理使用教學案。
現在很多學校都在使用“教學案”進行教學,使用教學案可以使學生更方便地進行預習、課堂聽講和復習鞏固,明顯地提高學習效果。教學案編寫一般包含以下幾塊內容:①考綱要求(學習目標);②雙基回顧;③經典例題;④課堂練習;⑤課后習題?!翱季V要求”是明確本節課學習內容與重難點,要學什么,使學生在學之前做到心中有數。“雙基回顧”不是簡單地把課本上的知識以填空的形式體現出來,其主要目的是讓學生“溫故而知新”,把與本節課新授內容相關的知識作一個總結歸納,使知識體系形成一定的連續性、系統性?!敖浀淅}”是指精選有代表性的試題,尤其是高考題與名校的模擬題,力求使學生分析解決問題時,能做到舉一反三、觸類旁通。把教學案提前發給學生,學生根據教學案先學,教師檢查、批改,了解學生對本節課知識的掌握情況,使課堂教學更有針對性,課堂上結合教學案內容,想方設法讓學生積極參與到問題的討論中來,師生共同探究,可更好地培養學生思維的敏捷性、邏輯性和開放性,實現化學學習的高效率。
Abstract: Existing knowledge experience, skill and some other factors often make some influence to students when they learn new knowledge. Through the understanding of old knowledge to learn new knowledge is called transfer of learning. Transfer of learning is learning’s promotion and deepening. This article will discuss how to cultivate students’ transfer capacity and make our chemistry class more effective.
關鍵詞:化學培養 遷移能力
Key Words:chemistry;cultivation;transfer capacity
培養學生的知識遷移能力是開發學生智力的必要手段,在化學教學中尤為重要。綜觀近幾年的我市中考化學試題,有許多問題是教材中未出現的,而是通過提供材料,讓學生從中提取有用的信息,從而達到應用知識來解決問題。
一、創設情境,形成遷移能力
培養遷移能力,教師應注意優化教學思路,積極創設問題情景,為學生進行知識遷移創造條件。一般來說,教師要善于指導學生對知識進行整理、歸納,形成一般規律,學生遇到新問題時能進行聯想和比較,這就要求教師在課堂教學中注意有意識地提供遷移情景,有意識地培養學生在遷移習慣。解題時,不要就題論題,要善于借題發揮、擴展思路、一題多變、多題一解,即通過不同的角度思考問題,提高知識遷移能力,尋找解決問題的多種途徑,這樣更能促進學生思維的發展,同時多解中的新思路、新方法,又利于激發學生的創新思維的形成,在學生今后的學習、生活、工作中能更好在應用知識。
二、鏈接知識,培養遷移能力
有的同學在學習中過于重視對知識個體的孤立、機械性記憶和理解,就事論事,割裂了知識點間的聯系和對知識點之間關系的融合性理解與應用,阻礙了解決問題的能力。知識的機械性、生硬性記憶,其結果是一方面導致對知識掌握程度和效率的低下,另一方面也將嚴重影響運用所學知識解決實際問題能力的發揮?,F代教學論強調要實現有意義學習,強調理解對知識保持和應用的作用,即我們的目的不是為了記憶而學習,而是為了應用而學習,不是為了對單個知識點的掌握而學習,而是為了實現對知識點間的貫通性理解而學習,這需要我們變傳統的被動學習轉變為主動學習,充分調動學習的積極性和創造性,這是實現有意義學習的關鍵。只有這樣才能提高對知識的理解度,為知識的遷移、應用奠定基礎和準備。如果沒有對知識的透徹和貫通性理解是無法實現知識遷移的。如在實驗室制取氧氣的教學中,教師可以有目的讓學生認識實驗室制取氧氣所需物質的狀態、反應的條件以及收集氣體的方法。等到在學習實驗室制取二氧化碳時,教師可讓學生依據化學反應原理中反應物狀態、反應條件來選擇發生裝置;根據生成氣體的性質(即密度、可溶性有無危害性)選擇收集裝置和貯存的方式,從而順利的幫助學生形成知識遷移能力。
三、重視過程,培養遷移能力
化學知識包括化學概念、化學原理、化學觀念和元素化合物知識。初中學生剛剛接觸化學,已有的化學知識很少,在教學過程中,應重視學習的過程,弄清化學知識的來龍去脈、各化學知識之間的區別和聯系,掌握概念、理論的關鍵詞、化學用語的含義并加以運用,找尋其中的一般規律,潛移默化之間形成對化學知識的遷移。如質量守恒定律的學習,通過探究實驗的感知、實驗現象的分析歸納得出化學反應前后物質的質量總和不變;根據已有的化學知識,通過化學反應實質的微觀分析,得出原子種類、原子數目、原子的質量不變;引導學生分析推斷出元素的種類不變、分子的種類一定改變、分子的數目可能改變等。學生不但知道了化學反應前后物質的質量不變,而且知道為什么不變,更進一步理解了化學反應的實質,為后面學習化學方程式的書寫、解釋一些如“點石能否成金”這樣的實際化學問題,也就輕而易舉了。教學過程中,教師一定要有清晰的化學學科思想和方法,并貫穿于整個過程之中,在學習過程中體驗、感悟,增強學生化學知識的遷移意識。
四、突出練習,培養遷移能力
初中化學新課程標準中“知識與技能”中明確要求學生能用所學的知識解釋生活和生產的有關現象,解決有關問題。重視基礎知識教學當然重要,因為沒有知識,應有知識也就成了無水之源。但是,學習知識不僅僅是把知識貯存在大腦中,而是最終要把知識轉化為能力,去解決不同情境的問題,這要通過遷移來實現。教師給學生答疑解惑,目的是把學到的知識真正用在解決實際問題上,解決的方法和技巧,如何使用所學知識去解答,這些正是我們學生要模仿和實踐應用的。如:在學習甲烷與氧氣反應后,學生都能順利寫出其化學方程式:CH4+2O2=CO2+2H2O,這時再告訴學生,甲烷也可以與氯氣反應,讓學生試著寫出它們發生反應的化學方程式。學生就自然仿照甲烷與氧氣反應的例子,很快寫出該反應的化學方程式:CH4+4Cl2=CCl4+4HCl。再比如:①將a克食鹽完全溶于b克水中,形成溶液的溶質質量分數是多少?②20℃時,將a克食鹽溶于b克水中,形成溶液的溶質質量分數是多少?看似相同的題目,實際有很大的不同:②涉及溶解度、溶液是否飽和、溶質質量分數計算等內容,而①只要考慮溶質質量分數計算式就可以了。還應注意通過一定量的練習,培養解決類似問題的思維定勢;當學生的思維定勢形成以后,又要通過訓練,打破原有的思維定勢,建立、發展和強化更具一般意義的思維定勢,實現學生的所學知識遷移。要使學生形成在遇到用習慣方法難以解決的有關問題時能夠從其他角度去分析、解決問題的能力,形成求異思維和發散思維的意識與能力,這也是培養知識遷移能力的重要要求。如實驗室中制取二氧化碳的學習,通過前面氧氣、氫氣的實驗室制法,不難確定制取二氧化碳的裝置、收集方法、檢驗方法、驗滿方法等,但在選擇反應物時,受氫氣反應原理的影響,鋅與稀鹽酸、稀硫酸均能制取氫氣,而大理石只能與稀鹽酸反應制取二氧化碳,不能用稀硫酸,這時要具體問題具體分析,在求同的同時,要注意特殊情況,更好地進行知識的遷移。
總之,教學中時時處處都有知識的遷移,教學始終離不開知識的遷移。教師要善于引導學生正確地將所學知識進行遷移運用。
參考文獻:
一、2014年高考理綜化學試題分析
與往年相比,今年高考化學試題題型基本不變,6―13題為客觀題,27―30題為主觀題,所考知識點都是往年的考查熱點。6―13題考查的知識點有化學實驗基本操作、阿伏伽德羅常數的計算、化學實驗基本原理、電化學原理、化學物質除雜、離子方程式正誤判斷、有機化合物的結構推斷、氧化還原反應的有關計算。第27題為元素推斷題,考查物質結構與元素周期表(律)、化學式的推斷、電子式的書寫、化學方程式及離子方程式的書寫、晶體類型、分子間作用力(氫鍵)、空間構型。第28題為化學反應速率、化學平衡專項知識考題,考查熱化學方程式的書寫、化學反應速率的計算、化學平衡移動原理的應用、轉化率的計算等。第29題為實驗題,考查有機物的制備。第30題考查有機物的推斷與合成,包括官能團名稱、結構簡式、反應類型、分子式、同分異構體、反應方程式、有機物的命名等知識點。
試題的變化主要體現在以下方面:
(一)考查知識的側重點與往年有所不同
元素化合物知識大幅減少,有機化學知識大幅增加,且分值高達38分;計算量增大,一共有23分與計算直接相關,少數題目間接相關;重視實驗考查,實驗題比重增大,其中選擇題中出現三道化學實驗題,再加上第29題,實驗題分值達到23分,這是近年來少有的。第28題為化學平衡與能量變化綜合題,以計算為主,這與往年僅有一到兩空計算相比,難度有較大提升,考生解答時需花費較多時間。
(二)突出考查考生的能力
試題總體難度增大,多數題目是能力立意,不是知識的簡單再現,而是考查考生合理運用知識的能力。如第27題雖然主要考查物質結構的內容,但考生要解答這道題,需要運用關于實驗現象和有機化學的知識,如碘的四氯化碳溶液顏色、甲烷空間構型等。試題運算量大,涉及運算的題目有第7、13、27、28題,考生答題時需要較多時間,不僅考查了考生的運算能力,還考驗了考生的心理素質。試題還需要考生具備較強的綜合分析能力和判斷能力,例如第9題考查原電池原理、電解池原理的綜合運用,考生要熟悉原電池、電解池電極反應式的書寫,并知道原電池充電時,其原來的負極與電源的負極相連作陰極,原來的正極則作陽極,而同一電極上放電與充電的電極反應式形式上恰好相反,這樣才能較快解答試題。此外,試題還考查考生運用知識解決問題的能力,例如第10題考查考生運用知識除雜的能力、28題考查考生利用化學原理解決問題的能力。總之,試題從全方位對學生的能力進行了考查。
(三)某些試題信息的表述對考生產生困擾
例如,第6題答案是A,認為C項不正確的原因是容量瓶沒有刻度只有刻度線,所以說“俯視容量瓶刻度”的說法不正確。但很多考生選擇C項,后專家討論認為A、C項均正確,筆者也認同專家的意見,畢竟有刻度的容量瓶是從來沒有的,“刻度”與“刻度線”其實都是一回事,沒必要咬文嚼字。第9題C選項“充電時負極”的敘述與高中教學不相符,充電是電解池反應,中學教材中電解池講“陰陽極”,不講“正負極”,這樣的表述給學生帶來了困擾。第27題考查物質結構,題干使用字母A、B、D、E、F,沒有用到C字母,這是為避免與單質碳(C)混淆。第(1)小題“單質F”的表述不準確,應該為“F元素形成的單質”;第(3)小題用了多次“二元”代表兩種元素,學生可能會誤解,認為“二元”只有兩個原子。b物質不止一種,據了解全區只有7名考生答出“碳化鈉”,但是同時寫出“過氧化鈉”的只有3名考生。第29題實驗題首次以有機合成實驗為素材命題,這是比較少見的,該題對考生的推理分析能力和隨機應變能力進行了考查,這對于大多數仍以無機實驗作為主要練習方向的學校的考生而言,可能有些出其不意,學生必須對整個實驗有較好理解才能得高分。第30題為有機推斷題,雖然題目可以較好考查考生的自學能力、模仿能力,但是部分知識點脫離高中課本,最后一空有機物命名超出高中課程學習范圍,不符合考試大綱要求。
二、2015年高考備考建議
考生普遍反映,2014年高考化學試題是理綜全卷最難的,物理試題適中、生物試題較容易。這也屬于正常現象,每年理綜考試中總有難易搭配,我們不能因為2014年試題出現的變化而亂了陣腳。筆者認為,2015年高考復習備考還是要以不變應萬變,幫助學生牢固掌握基礎知識,提升能力,在還沒有明確的高考方案出來之前,以《2014年普通高等學校招生全國統一考試理科綜合(化學部分)考試大綱》為指導,參考五年來新課標全國卷Ⅰ、新課標全國卷Ⅱ為復習方向,做好2015年備考工作。
(一)做好備考的總體規劃
第一輪是基礎知識的全面復習。這一輪復習是以教材為依托、以知識專題為順序的基礎性復習。以教材為依托就是以所使用的人教版教材為依據展開復習,但復習不宜以教材章節先后為順序,因為同一知識點在不同模塊中以不同層次出現,如原電池在必修教材《化學2》中有,在選修教材《化學反應原理》中也有,這就需要教師整合這些在必修和選修不同模塊中出現的知識點,使之形成知識體系。筆者建議教師整合必修和選修教材中全部有關的知識點,形成復習專題,制定出詳盡的全程復習計劃,每個專題按知識點以“高考要求題型講練知識卡片課后訓練自我評價”為框架,編寫每課時的復習講義,讓學生將不同模塊的同一知識點形成系統,進一步熟悉課本知識,強化熱點考點,拓展知識范圍,提升運用知識的能力。本輪復習是“把書讀厚”的過程,要讓學生詳細、準確、熟練、牢固地掌握化學基礎知識,一定要全面細致,防止知識遺漏。
第二輪是專題訓練??砂催x擇題、化學工藝流程題、探究性試題、綜合實驗題、有機合成與推斷題、無機推理題、化學反應原理、物質結構與性質等進行綜合性復習。此輪復習以構建知識網絡、整合知識體系、熟悉解題方法為主要目標,教師可采用講練結合、以練為主的方式進行,必要時進行師生角色互換,即由學生講解題目,教師聽后進行點評,或者進行一對一面批講評,有針對性地幫助學生解決問題。
第三輪是心理疏導、查漏補缺。經過前兩輪復習,學生基本上已系統地掌握知識點,容易產生“高原現象”?!案咴F象”是教育心理學中的一個概念,指在學習或技能形成的過程中出現的暫時停頓或下降的現象。教師不能忽視學生的高原現象,而要認真進行心理疏導,耐心解答學生的每一個問題。知識復習方面,指導學生通過前兩輪做過的題目發現自己存在的問題,有針對性地查漏補缺,促使學生依據高考要求,從熟悉高考題型、題量、做題速度、理化生各學科題型思維轉換等方面做好適應性準備。
(二)認真抓落實,提高應試能力
盡管2014年高考理綜化學試題被認為是全卷最難的,但我們也看到,只要考生具備扎實的基礎知識,具有較好的調用知識的能力,取得好成績并不是難事。問題就在于,我們的考生對知識掌握不熟練,不能做到在不同的問題情境中提取、調用知識,或者答題時丟三落四,造成不必要的失分。因此,筆者提出以下幾點建議。
1.注意細節,減少失誤
在每次模擬考中,考生因失誤導致失分是常有的事。有的考生因審題粗心,對題干中的關鍵字詞如“無色”“少量”“過量”“酸性(堿性)”“常溫常壓”“標準狀況”“含有苯環且有兩個對位取代基”等條件忽略而丟分;有的考生因為書寫不規范或不按要求回答問題而丟分,例如將離子方程式寫成化學方程式,化學方程式的書寫不配平,反應條件、氣體符號、沉淀符號沒有標明,生成高聚物的反應方程式少寫小分子(如生成的水等),催化劑寫成“催”等。要克服這些毛病就要重在落實,從每次模擬考的講評著手,強調規范表達,找出學生失誤原因,找出不規范的示例與根源,使學生養成規范答題的習慣。
2.研究真題,靈活應對
從近幾年高考化學試題來看,題型模式、命題立意、知識領域、問題情境設計等漸趨穩定,具有一定的傳承性、穩定性。高考題型是復習備考的風向標,對復習備考起到引導作用,研究近五年的高考真題,有助于教師熟悉高考題型,減少復習的盲目性,提高復習效率。通過對高考常規題的研究,可以把解答這一類題型的有關知識點橫向成鏈、縱向成串,形成知識網絡,避免題海戰術。此外,教師還要注意試題雖然相對穩定,但每年都會有些許變化,教師要給學生進行認真的分析,告訴學生遇到不熟悉的表述、不常見的儀器裝置甚至不科學的句子時,不要影響自己的正常發揮,而要靈活應對。例如,在解答今年高考試題第9題時,不要受“充電時負極反應”這一敘述的影響,只要知道充電時原電池負極接外接電源負極而發生還原反應,就能正確判斷。
3.建構模塊,靈活運用
教師應該用建模的思想梳理化學知識,使知識網絡化、系統化、模塊化,這對提升學生調用知識的能力很有幫助。所謂建模就是指導學生通過對已有物質的組成、結構、性質和應用的概括提煉,構建化學模型,并且利用模型發掘、驗證和解決新的化學問題,有效提高學生的自主思維能力,促進學生有效學習。例如,在學習元素化合物時,由于受當時教學進度的影響和學生認知的局限性,學生只憑實驗的表象,靠短時記憶知道了元素化合物的性質和用途。但大多數學生到高三時已基本遺忘,因此,教師應該引導學生形成學習元素化合物知識的模型。如學習每一族元素時按“由特殊(各族元素中的典型代表)到一般(各族元素中的其他元素)”的模式,學習每一種典型元素時按“單質氫化物氧化物最高價氧化物對應的水化物對應的鹽”的模式,學習每一種物質時按照“結構性質用途制備”的模式等,并綜合以上多種模式將元素及其化合物知識串聯起來,構建有序網絡存儲于大腦中,便于隨時提取調用。
4.回歸課本,回歸錯題
2013年山東省高考理科綜合秉承了多年來“重視基礎、立足實踐、突出能力、不斷創新”的特點,命題遵循《普通高中化學課程標準》和《2013年普通高等學校招生全國統一考試山東卷考試說明》,考查了化學主干知識、基本技能和科學方法,杜絕出偏題怪題,全面考查學生學科素養.考查的內容包括原子結構與元素周期律、物質結構與性質、化學反應速率與各種平衡(化學平衡、電離及水解平衡)、氧化還原反應、化學用語、能量(反應熱及電化學)、常見單質及化合物的相關性質、基本實驗(原理及操作)等等,可以說涵蓋了高中化學的核心知識,知識容量非常大.該試題有利于為高校選拔人才,同時對推進全國開展的素質教育進程,起到了一個很好的引領作用.下面從幾個方面進行剖析高考試題:
對Ⅰ卷分析:
選擇題重點考查化學基本知識和基本概念,出題形式是每一題涉及一個主干知識,但是每一選項則涉及不同知識點或同一知識點的不同角度,體現了高考題的覆蓋面高這一特點,有效考查學生對化學主干知識和基本技能的掌握程度,提高了思維的敏捷性,但今年化學選擇題在考查的難度和形式上都有所變化,有向全國高考題形式靠攏的趨向.
附表:化學學科Ⅰ卷(選擇題)考試內容分析:
題號分值考查內容及能力對應模塊
74考查生活中的有機化學知識,內容涉及高分子材料、煤的加工、釀酒等,體現了重基礎這一思想必修二
84考查元素周期表、周期律的相關知識必修二
94考查元素化合物的性質及化學計量的計算,體現了重基礎這一思想必修一
104以不熟悉的莽草酸結構為載體,考查考生根據現有的乙烯、乙醇、乙酸性質及結構特點能進行知識遷移,同時考查學生對有機化學基礎知識的綜合應用能力,這也是高考的主要導向.必修二
114以實驗的基本操作(物質的分離、除雜、溶液的配制)及常見儀器的主要使用方法入題,考查學生利用現有的基本實驗知識設計實驗的能力,這個題非常好.必修一
必修二
124本題涉及到知識有平衡移動、速率與焓變,這都是歷年來高頻考點,重點考查了學生分析問題,解決問題的能力.化學反
應原理
134本題涉及到知識有酸堿中和、弱電解質的電離、鹽類的水解、pH等相關知識,解決好此題,要求學生有較高的綜合分析能力.化學反應
原理
對Ⅱ卷分析:
填空簡答題,題干簡練,情景新穎,即所取素材都是實際生產生活中真實存在的,這些情境對考生來說可能是陌生的,但考查的重點仍是高中化學的基礎知識,充分體現出試題“高起點、低落點”的特點.但注重了選拔功能,某些設問仍有較好的區分度.
學生答題情況點擊(以29題為例):
[山東高考理綜29、(15分)]化學反應原理在科研和生產中有廣泛應用
(1)利用“化學蒸氣轉移法”制備TaS2晶體,發生如下反應
TaS2(s)+2I2(g)TaI4(g)+S2(g),ΔH>0(I)
反應(I)的平衡常數表達式K=,若K=1,向某恒容密閉容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s),I2(g)的平衡轉化率為 .
(2)如圖所示,反應(Ⅰ)在石英真空管中進行,先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g),一段時間后,在溫度為T1的一端得到了純凈的TaS2晶體,則溫度T1 T2(填“”“”或“=”).上述反應體系中循環使用的物質是.
(3)利用I2的氧化性可測定鋼鐵中硫的含量.做法是將鋼鐵中的硫轉化為H2SO3,然后用一定濃度的I2溶液進行滴定,所用指示劑為 ,滴定反應的離子方程式為.
(4)25℃時,H2SO3HSO-3+H+的電離常數Ka=1×10-2mol/L,則該溫度下NaHSO3的水解平衡常數Kh= mol/L,若向NaHSO3溶液中加入少量的I2,則溶液中c(H2SO3)c(HSO-3)將(填“增大”“減小”或“不變”).
答案:(1)c(TaI4)×c(S2)c2(I2); 66.7%(2)
H2SO3+I2+H2O4H++SO2-4+2I-(4)1×10-12;增大
分析與感悟
本題建立在化學知識在科研和生產中的應用的基礎上,力求題型創新為宗旨,考查平衡原理(化學平衡、弱電解質電離平衡、鹽類水解平衡)、滴定(氧化還原滴定)及離子反應條件應用(離子方程式書寫)等.學生答題中出現的錯誤有:
(1)考查化學平衡常數表達式.正答率較高,但也有少數學生因書寫不規范失分,如將表達式中c2(I2)寫成c(I2)2,或將TaI4寫成TaT4而失分;
高中生由于時間緊,任務重,很多實驗都是由教師一人進行操作,學生只是看著,甚至有些復雜的實驗,為了節省課堂時間,教師根本就不做,只給學生講解原理,這樣造成了學生對于問題的理解太過于死板,致使學生對化學學習失去興趣。還有些化學實驗,雖然學生親自動手做過了,但是實驗完成后還是一片茫然,不知道要探究的結果究竟是什么。
為了解決這樣或那樣的問題,教師在授課時就要正確地引導學生,讓他們理解并且能夠自主地進行學習和實驗。下面就簡單介紹一下高中化學實驗的教學策略。
二、高中化學實驗的教學策略
通過實驗學化學是高中化學教學追求的一條捷徑,化學實驗為師生創造了一種獨特的學習情境,在這種情境下,師生之間的交流變得融洽而和諧。而要學好化學實驗,最重要的還是教師的教學方法,即策略。
1.設計趣味實驗
在“金屬的化學性質”這一節,拿金屬鈉與水反應的實驗舉例。
實驗步驟:向燒杯中加人水,再滴人幾滴酚酞試液;用鑷子夾取一小塊金屬鈉,然后用濾紙吸干鈉表面的煤油,再將鈉放人水中。
實驗現象及結果:不一會兒會發現鈉浮在水面上,并迅速熔成一個閃亮的小球,小球向四處游動,并且一直發出“嘶撕”的響聲,最后溶液變紅了。
分析產生這種現象的原因:因為鈉的密度比水小,所以會浮在水面上;因為鈉與水的反應是放熱反應,而且鈉的熔點較低,所以就熔成了小球;因為反應時有氣體產生,所以鈉會四處游動,并發出響聲;又因為在發生反應后生成了堿性物質,酚酞試劑遇堿會變紅,所以滴有酚酞試液的溶液也就變紅了。
實驗原理:2Na+2H20=2Na0H+H2(T)
在實驗過程中,學生看到這些奇怪的變化,心里會產生強烈的求知欲,期待得到解答,學生會帶著疑問祈求教師來解惑,也會認真地去尋找原因,這堂課也因此而有趣起來。在明白了產生這種現象的原因后,學生對實驗的理解更透徹,對知識點的掌握也就更牢固。在化學實驗中,還有許多有趣的實驗,比如,氫氣在空氣中燃燒,火焰呈淡藍色;氫氣在氯氣中燃燒,會發出蒼白色的火焰,并產生大量的熱,等等。因此,這種趣味實驗的設計是很有必要的。
2.把實驗教學和生活聯系起來
化學反應與我們的日常生活是息息相關的。在日常生活中,很多事情的處理辦法應用到了化學反應。例如:夏季夜晚蚊子多,當被蚊子咬后,皮膚會發癢或者紅腫,簡單的處理方法是涂點肥皂水,這是因為蚊子往你體內注射了甲酸,有弱酸性,而肥皂水是弱堿性的,與酸反應,能夠起到酸堿中和的作用;當人在劇烈運動之后,會覺得全身酸痛,這是由于肌肉中產生了乳酸;利用化學反應實驗,在一定條件下還可以制出肥皂,等等。教師弓I導學生將化學反應帶入實際生活當中,把實驗教學和生活緊密聯系在一起,使得課本上的知識鮮活起來,還鞏固了學生對相關知識的理解。
3.借助多媒體實現多樣化實驗教學
現在的教學方式多種多樣,所能采用的教學設備也很充足。多媒體教學擁有聲音、圖像、動畫效果、影音文件等多種特殊方式,令教學更直觀。作為數字化時代的新教學手段,還可以運用于化學實驗教學,能令實驗教學更生動形象’也能幫助學生加深對知識點的理解和掌握,更有助于學生認識一些難以實現的化學反應,突破教學的重點、難點內容,活躍教學氛圍,并且能夠實現多樣化教學。例如,羧酸和醇的反應,不適合課堂演示,就可以借助多媒體來播放視頻,讓學生以另一種方式理解這一知識,還有一些有毒有害氣體的制備,如二氧化硫、一氧化碳等,就可以借助多媒體進行展示,這樣也避免了枯燥地學習課本知識,能讓學生更有效率地學習并接受新知識。雖然利用多媒體進行教學有很多益處,但是也要掌握一個度,不能一味地偏愛多媒體教學,而忽視了學生的接受能力。所以,在高中化學實驗教學中,要將多媒體教學與傳統的實驗教學相結合,互相補充’取長補短,發揮它最大的功能。
總之,實驗在化學教學中有舉足輕重的作用,探究化學實驗的教學策略,對于促進化學教育更是具有深遠的意義?;瘜W實驗不僅能夠激發學生學習化學的興趣,加深學生對化學知識的理解與記憶,還能培養學生觀察分析問題和動手操作的能力。學生通過化學實驗,發散了思維,從感性認識到理性認識’逐步深化,符合一般的認知規律,化學實驗還驗證了化學知識的正確性,消除了學生對知識的懷疑。所以,要學好化學,一定要注重化學實驗的教學策略。
1 問題的提出
新課程的推廣和實施,對一線教師提出了更高的要求,尤其是一些多年從事教學的一線教師僅憑原先的一些知識積累已不能很好地適應當今新課程的教學要求。和老教材相比,化學新課程的教材在編排上和知識的呈現方式上有較大差異,同時也新增了一些新的知識點。教師在備課、鉆研教材過程中往往會遇到這樣的一些現象:因限于教材的篇幅以及中學生認知水平等因素,教材在描述某些化學知識時,往往采取點到為止,不作深入詳盡的描述,不去追求知識的完整性和精確性。教師在備課過程中遇到這樣的問題,不能只停留在教材的粗淺表述上,而應深入研究把握知識的前因后果,準確掌握知識的精髓,只有這樣才能高瞻遠矚,才能恰當地處理教材中知識和能力的關系,恰當地把握好教學過程。教師對教材知識點的深度鉆研會進一步強化學科知識體系,提高教師的自身素質。本文以筆者自己平時備課過程中對教材某些知識點的鉆研理解為例,展現自己對教材的把握,以期拋磚引玉和同行共同關注教材中的類似問題。
2 教材中的問題例析
2.1 反應熱與焓變的關系問題
蘇教版《化學反應原理》專題1,第一單元“化學反應中的熱效應”中, 關于化學反應的焓變,有這樣一段話[1],“在化學反應過程中,當反應物和生成物具有相同溫度時,反應吸收或放出的熱量稱為化學反應的反應熱(heat of reaction)。在化工生產和科學實驗中,化學反應通常是在敞口容器中進行的,反應體系的壓強與外界壓強相等,即反應是在等壓下進行的。在恒溫、恒等的條件下,化學反應過程中吸收或放出的熱量等于反應的焓變(enthalpy change),用ΔH表示,單位常采用kJ?mol-1”。以上這段文字,給出了“反應熱”和“焓變”兩個概念,為什么在閱讀這段文字時,時常會提出以下幾點疑問: (1)在反應熱的概念中,為什么要規定反應物和生成物具有相同溫度?(2)“反應熱”和“焓變”這兩個概念有什么區別和聯系?課本沒有對以上問題作任何解釋。教師在備課過程中如何來把握這兩個概念,引導學生正確理解這兩個概念呢?反應熱之所以要強調生成物的溫度和反應物的溫度相同,是為了使反應熱有確定的量值,并便于與其他反應的反應熱作比較。避免使生成物溫度升高或降低所引起的熱量變化混入到反應熱中,只有這樣,反應熱才真正是化學反應引起的熱量變化。教師可以用H2和O2反應生成水蒸氣和生成液態水的反應熱為例加以說明,學生自然能較好地理解。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l), ΔH=-483.6 kJ?mol-1, 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g), ΔH=-571.6 kJ?mol-1。從以上兩個反應熱化學方程式中可以看出:當2 mol H2O(g)轉變為2 mol H2O(l)時放出的熱量為88 kJ,以上熱量不是H2和O2反應所放出的熱量,它是物質狀態變化所引發的熱效應。關于反應熱和焓變這兩個概念,是在化學熱力學中介紹的。 熱力學第一定律指出[2]: 若某體系由狀態I變化到狀態II,在這一過程中體系吸收熱量為Q,并做功W,用ΔU表示該過程體系熱力學能的改變量,則有關系:ΔU=Q+W。任意化學反應過程,體系的熱力學能改變量ΔU與反應物的熱力學能U(反應物)和產物的熱力學能U(產物)的關系為:ΔU=U產物-U反應物,結合熱力學第一定律的數學表達式:ΔU=U產物-U反應物=Q+W。對化學反應式中的Q為反應熱。因化學反應的具體方式不同,有不同的反應熱:
①等容反應熱Qv:在等容過程中完成的化學反應,其熱效應稱為等容反應熱。則ΔU=QV+W,由于W=-pΔV,等容過程ΔV=0,故W=0,所以ΔU=QV,上式告訴我們,在等容反應過程中,體系吸收或放出的熱量全部用來改變體系的內能。②等壓反應熱Qp: 在等壓過程中,不做非體系功條件下完成的化學反應,其熱效應稱為等壓反應熱。ΔU=Qp-W,Qp=ΔU+W,等壓過程p1=p2=p,則上式變為:
Qp=U2-U1+p2V2-p1V1=(V2+p2V2)-(V1+p1V1)
U、p、V都是體系的狀態函數,故U+pV必然是體系的狀態函數,這個狀態函數用H表示,稱為“熱焓”,簡稱“焓”,由H=U+pV,可知Qp=H2-H1=ΔH即等壓熱等于焓變ΔH。
③Qp和QV有什么關系呢?
根據化學熱力學的推導:Qp=QV+ΔngRT
式中,Δng為生成物和反應物的氣體物質的量之差,R為常數(8.314 kJ?mol-1),T為熱力學溫度。
a. 若Δng=0,則Qp=QV
b. 若Δng>0,則對放熱反應|Qp|QV
c. 若Δng|QV|,對吸熱反應,Qp
從以上分析討論可知,“反應熱”和“焓變”是兩個不同的概念,反應熱有等容反應熱QV和等壓反應熱Qp,這兩者可能相等,可能不相等。熱焓是體系的一個狀態函數,在等壓不做非體積功條件下,化學反應吸收或放出的熱量等于體系的焓變。在實際教學過程中,限于學生的認知水平,我們不必要對“焓變”概念作精確的講述,但筆者認為,在講述這兩個概念時,為了讓學生能較好地區分這兩個概念,教師可以指出:同一個化學反應在控制不同的條件(如等溫、等壓)下進行反應,其放出或吸收的熱量值是不一定相等的。在等溫、等壓、不做非體積功條件下化學反應所放出或吸收的熱量等于反應的“焓變”。
2. 2熱化學反應式中ΔH的單位問題
在熱化學方程式書寫的教學中,老師往往會遇到一個棘手的問題, 以2H2(g)+O2(g)=2H2O(l), ΔH=-571.6 kJ?mol-1為例子,學生往往會對以上熱化學方程式中ΔH的單位提出疑意,認為1 mol H2燃燒生成液態水放出285.8 kJ的熱量,那么,2 mol H2完全燃燒生成液態水放出熱量為571.6 kJ,因此ΔH的單位用kJ?mol-1不恰當。對待學生這樣的疑問,許多老師都無以回答。
要弄清楚ΔH單位的含義,首先要明白化學熱力學中“反應進度”的概念,“反應進度”是一個物理量,符號為“ξ”(讀作“克賽”)
設有化學反應:aA+bB=cC+dD式中,a、b、c、d為各物質的計量數,是量綱為1的物理量,若反應未發生時,即t=0時,各物質的物質的量分別為n0(A), n0(B), n0(C), n0(D), 反應進行到t1時各物質的物質的量分別為n(A), n(B), n(C)和n(D), 反應進度ξ的定義為:
由上式可知,反應進度ξ的單位是mol,用反應體系中任一物質量的變化都可用來表示反應進度,在同一時刻所得的ξ值相等。ξ值可以是正整數、正分數,也可以是零,需要注意的是ξ=1 mol的實際意義:表示從反應開始到已經有a mol的A,b mol的B消耗掉,生成了c mol的C和d mol的D。即按a個A粒子為一個單元,進行了6.02×1023個單元反應。當ξ=1 mol時,我們說該反應進行了1 mol反應。
根據以上分析我們知道,對于2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),ΔH=-573.6 kJ?mol-1,熱化學方程式而言,相當于氫氣和氧氣按2個H2 1個O2為一個單元進行了6.02×1023個單元反應,即進行了1 mol反應,放出573.6 kJ的熱量。
2.3有關醇消去反應的問題
在《有機化學基礎》專題4第一節鹵代烴的性質中介紹了鹵代烴發生消去反應生成烯烴的反應規律[3]: 鹵代烷烴消去鹵化氫時,鹵素原子來自α碳原子,氫原子來自β碳原子。如圖1所示:
在第二單元醇、酚中有這樣一段描述:“有些醇遇到稀硫酸便可脫水,如叔丁醇20 %的H2SO4中加熱到80 ℃便能生成異丁烯。醇消去水的反應與鹵代烴消去鹵化氫的反應較為相似,它們都可以獲得烯烴?!?/p>
有些老師在備課過程中就借此將以上內容進行拓展,認為醇化要消去生成烯烴就必須有β-H,沒有β-H的醇就不能發生消去反應生成烯烴。以下是在中學課堂中經常能看到的例題:
例:下列幾種醇在硫酸作用下不能發生消去反應生成烯烴的是
以發生消去反應生成烯烴的。盡管碳正離子的有關知識在中學有機化學中是不作要求的,但是,作為教師我們在平時的教學過程中不能犯科學性的錯誤,將錯誤的知識傳授給學生,對學生今后的學習造成負面影響。
3 結語
總之,對教材中涉及到的某些知識,教材往往采用模糊的表述,點到為止,這是教材編寫的慣用手法。對這些知識內容,教師在具體的教學過程,一方面要按照中學化學教學大綱和教學指導意見的要求進行教學,不能隨意對知識進行拓寬加深,拔高要求,加大難度、深度,增加學生的學習負擔,因為這樣會影響學生的學習積極性,影響學生對課本主干知識的學習;另一方面教師在備課過程中也不能對這些知識模糊不清,要清晰地掌握這些知識的來龍去脈,前因后果。只有這樣作為教師才能站得高看得遠,對于課堂中偶發的生成性問題應對自如,也只有這樣才能不斷提高教師自身的專業素養和學科思維能力。
參考文獻:
[1]王祖浩.化學反應原理[M].南京: 江蘇教育出版社,2006:2.
[2]曹錫章,宋天佑,王查喬.無機化學(上冊)[M].高等教育出版社,1994:248.
[3]王祖浩.有機化學基礎[M].南京: 江蘇教育出版社,2006:8.