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中圖分類號:G632.41
文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.10.021
為貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》,適應新時期全面實施素質教育的要求,深化基礎教育課程改革,提高教育質量,2011年12月底,教育部正式印發了義務教育階段19個學科的課程標準(2011年版),并于2012年秋季開始執行,義務教育化學課程標準(2011年版)是其中的一個。在規劃“南京沿江工業開發區2012年初中化學教師學科崗位培訓計劃”時,針對新版課程標準的學習與教學實踐是其中的一項重要內容。
反思我區10年來的初中化學教學,在實施課改的教學實踐中,對課程標準理念和精神的解讀,初中化學教師一直在研讀著、實踐著。但在細化分解課程標準、有效落實課程目標上,研究得不夠,達成度不高。在課堂觀察和與教師的研討中獲知,教師們的困惑主要有兩類:一類困惑源自沒有正確理解“目標”的含義與意義。課程標準中的目標相對來說比較概括、抽象,對老師而言,許多目標是不明確、不清晰的,故需要教師像專家一樣地思考,通過分解使之成為清晰的、可檢測的目標,這才是課標分解的目的。另一類困惑源自沒有正確理解“課標分解”的含義與意義。課標分解旨在使后續的教學更有方向感,也便于一以貫之地教學,即課程標準、教材處理、教學與評價的一致性。用最通俗的話說,身為教師應該清楚:我要把學生帶到哪里?(先要明確學習目標);怎么知道已經把學生帶到了那里?(考慮如何作出評價);我怎樣把學生帶到那里?(通過怎樣的教學準備和教學活動實施來達成目標)。
義務教育化學課程標準(2011年版)在第四部分的教學建議中指出:“教學目標是課程目標在教學中的具體體現,是化學教學的出發點和歸宿,教學目標的設計是教學設計的一項十分重要的任務”。“全面體現科學素養的三維目標,應根據具體教學內容的特點和學生的實際來確定,切忌生硬照搬,防止教學目標的制訂流于形式。應關注學生的學習過程和學習活動,使單元或課時教學目標的設計具有更強的指向性”。可見,分解課程標準為具體的學習目標是基于課程標準的教學實踐的重要內容。因而,在結合新版課標的頒布而開展的教師培訓中,我把引導教師學會分解課程標準作為新版初中化學課標教師培訓的首選內容。
通過培訓,讓教師掌握課標分解的技能。課標分解的技術,可以用這四句話來概括:第一,用具體可描述的知識性名詞呈現籠統的整體知識。如“認識質量守恒定律,能說明化學反應中的質量關系。”說明是用簡明扼要的語言,把事物的實際情況,恰如其分地表述出來。說明方式有:舉例子、列數字、作比較、分類別、打比方、下定義、作詮釋、畫圖表等。在課標分解時就要用具體可描述的知識性名詞來呈現。第二,用外顯的可觀察的行為動詞,呈現認知心理動詞。在義務教育化學課程標準(2011年版)中,有一些認知心理動詞,像“了解、理解、體會、領悟”,這些詞語不可觀察、測量,沒有具體的程度標準,這就需要分解或解析認知心理動詞,用外顯的、可觀察的行為動詞來呈現。例如:我們可以把“了解”分解為“說出、辨認、背誦、回憶、舉例、復述、描述”等行為動詞。第三,用與行為動詞相匹配的行為條件呈現教學活動。行為條件是指影響學生產生學習結果的特定的限制或范圍等,教師應結合學情(學生狀況、學校條件等)來確定行為條件,如“觀察實驗”、“借助表格”、“閱讀課文”、“觀察多媒體演示”等等。初中化學課堂上認知條件主要有三種:第一種主要是教師講解、指導、提供材料、利用多媒體創設情境等;第二種是自主學習,主要指閱讀課文,觀察圖片與實驗、設計家庭小實驗等;第三種是交互學習,如小組討論、合作探究、師生對話等。第四,用先于教學活動的評估任務去驗收目標達成的情況。要讓學生做到哪一步?怎樣評估檢查?教師都要做到心中有數,這樣,課堂上學習目標的落實、達成度才會比較高。
通過培訓,要讓教師掌握課標分解的程序。課程標準分解的程序比較復雜,培訓中通過“認識化學變化的基本特征,初步了解化學反應的本質”這一課標內容的分解過程引導教師掌握課標分解的具體步驟。這些步驟通常包括:第一步,尋找關鍵詞。從一條課程標準中找出行為動詞和這些動詞所指向的核心概念(名詞),或修飾它們的形容詞、副詞等修飾詞和規定性條件,作為關鍵詞,并予以分類。如“認識化學變化的基本特征,初步了解化學反應的本質”的動詞是認識、了解,動詞指向的核心概念是“(化學變化的)基本特征”、“(化學反應的)本質”,它們都是這一標準的關鍵詞。第二步,擴展或剖析關鍵詞。將上述關鍵詞予以擴展或剖析,如上述內容標準中的關鍵詞剖析:化學變化的基本特征——(物質變化、化學變化)概念、(化學變化)特征;反應現象和本質的聯系——(化學變化常伴隨的)現象、(化學變化)本質;認識——敘述、說出、判斷;了解——說出、舉例等。第三步,形成剖析圖(如下圖)。第四步,敘寫學習目標。
在培訓中再通過一個范例呈現,讓教師鞏固分解課程標準的技能和步驟。
例:初步學會配制一定溶質質量分數的溶液。
第一步:分析句型結構和關鍵詞
行為動詞:學會 核心概念:配制溶液
第二步:擴展或剖析核心概念
溶質質量分數:一種溶液組成的表示方法
溶質質量分數的簡單計算:根據溶質質量分數的定義和溶液組成分別進行計算
配制溶液所需的儀器的用途和使用方法:天平、量筒、燒杯、玻璃棒、試劑瓶
知道配制溶液的一般步驟:計算、稱量、配制、轉移、貼標
第三步:擴展或剖析行為動詞
第四步:確定行為條件
第五步:確定行為表現程度
第六步:學習目標的敘寫
(1)結合教材的圖示,學會用溶液質量分數表示溶液的組成;
(2)依據溶質質量分數定義,通過練習學會的溶質質量分數的簡單計算;
(3)結合教材的圖示,初步學會配制一定質量分數的溶液;
(4)結合教材中的題例,體會配制一定溶質質量分數的溶液在實際生產生活中運用。
新版課標的教師培訓,要求培訓者要從一個新的視角去認識和解讀義務教育化學課程標準(2011年版)的變化,讓參培教師掌握基于課程標準教學的基本技能,并在培訓過程中通過明確的任務驅動,讓教師在培訓過程中參與分解課標的實踐活動,使新版課標“實施建議”中的“科學設計教學目標,全面發展科學素養”的教學建議落實在教師的有效教學活動中。
參考文獻
認識化學反應中能量變化并不等同于化學反應中熱量的釋放與吸收。化學反應中的能量變化,可以以不同的能量形式呈現,如熱、光的釋放和吸收,電能、電磁波的釋放和吸收等。許多化學反應伴隨有熱量的放出和吸收,在這些反應中,能量的變化也不一定全都以熱量的形式呈現。注意幫助學生區分吸熱反應與需要加熱引發的化學反應。認識可逆反應的正反應和逆反應在能量變化上的區別。不要求學習熱效應、燃燒熱、中和熱、焓變等概念。利用熱化學方程式進行有關化學反應中熱量的計算時,不涉及蓋斯定律的內容。教材通過“你知道嗎”欄目,讓學生交流和討論,利用日常生活中觀察到的現象認識物質能量轉化四處可見、形式多樣。在探討化學反應放熱、吸熱本質時,要使學生明確三點:1.熱量變化是化學反應中能量變化的主要表現形式;2.化學反應過程中的能量守恒;3.化學反應在發生過程中是吸熱還是放熱,決定于反應物的總能量與生成物的總能量的相對大小。引導學生從能量變化的高度來學習節內容。
【學習目標】
1、認識化學鍵的斷裂和形成是化學反應中能量變化的主要原因;
2、了解化學反應中熱量變化的實質;
3、通過生產生活中的實例,了解化學能和熱能的相互轉化;
【重點】
化學能與熱能之間的內在聯系以及化學能與熱能的相互轉化。
【難點】
從本質上(微觀結構角度)理解化學反應中能量的變化,從而建立起科學的能量變化觀。
【教學方法】學生自學閱讀、教師歸納
【課時安排】
第1課時
【教學過程】
〖導入〗1、化學反應按反應物和生成物的種類分可分為:化合反應、分解反應、置換反應、復分解反應
2、化學反應按是否有電子轉移可分為:氧化還原反應、非氧化還原反應
3、化學反應按是否有離子參加可分為:離子反應、非離子反應
4、化學反應按是否有熱量的放出和吸收可分為:放熱反應、吸熱反應
〖引導閱讀〗課本32頁
〖提問〗“你知道嗎?”
〖板書并講解〗一、化學反應中的熱量變化
1、化學反應的基本特征
(1)都有新物質生成,常伴隨能量變化及發光、變色、放出氣體、生成沉淀等現象發生。
(2)能量的變化通常表現為熱量的變化。
2、化學反應的本質(實質)
舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成
〖指導閱讀〗課本33頁活動與探究
3、化學反應按熱量的變化分類
(1)概念
放熱反應:有熱量放出的化學反應;
吸熱反應:吸收熱量的化學反應;
(2)分類
放熱反應:放出熱量的反應〔∑E(反應物)>∑E(生成物)〕
化學反應
吸熱反應:吸收熱量的反應〔∑E(反應物)<∑E(生成物)〕
〖補充講解〗化學反應遵循著能量守恒定律:反應物的總能量+斷鍵時吸收的總能量=生成物的總能量+成鍵時放出的能量
〖練習一〗判斷下列反應是放熱反應還是吸熱反應
C(s)+CO2(g)2CO(g)
Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
〖板書〗4、常見的放熱、吸熱反應
(1)放熱反應:a、所有燃燒反應;b、酸堿中和反應;c、金屬與酸生成氣體的反應;d、大多數的化合反應
(2)吸熱反應:
a、C(s)+CO2(g)2CO(g);
b、Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3(g)+10H2O(l)
c、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
d、大多數的分解反應
〖練習〗關于吸熱反應和放熱反應,下列說法中錯誤的是(A)
A、需要加熱才能進行的化學反應一定是吸熱反應
B、化學反應中能量變化,除了熱量外,還可以是光能、電能等
C、化學反應過程中的能量變化,也服從能量守恒定律
D、反應物的總能量高于生成物的總能量時,發生放熱反應
〖指導練習〗課本33頁“問題解決”
〖總結〗化學反應伴隨能量變化是化學反應的一大特征。我們可以利用化學能與熱能及其能量的相互轉變為人類的生產、生活及科學研究服務。化學在能源的開發、利用及解決日益嚴重的全球能源危機中必將起帶越來越重要的作用,同學們平時可以通過各種渠道來關心、了解這方面的進展,從而深切體會化學的實用性和創造性。
〖作業〗預習熱化學方程式的書寫要求;完成鞏固練習
【教后感】
①教師如何引導學生學會利用圖表和設計實驗探究化學反應中的熱量變化;
Dynamics of Combustion
Systems
2009
Hardback
ISBN 9783540773634
A.K.Oppenheim 等著
本書重點是燃燒系統,即提供原動力的受限空間內可壓縮流場的燃燒放熱過程。在燃燒過程中,化學反應和場熱量沉積造成的放熱同時進行,稱為“熱釋放”。這類系統尤其是指內燃機的氣缸、燃氣渦輪機的燃燒室、火箭以及爆炸產生的沖擊波、以斜震面為邊界的非穩態流場。
燃燒過程速度極快,化學組分的反應時間在微秒級,而對整個系統的放熱反應在毫秒級。出于這個原因,迄今為止,它的執行一直被視為超出了互動控制的范圍,因為現時代對微電子來說的一毫秒還是一個相對較長的時間。本書的技術目標是為達到這一目的鋪平道路,提出燃燒系統的動態特征。實體特性可以借助現代控制技術工具處理。
全書分三個部分12章介紹了燃燒系統動力學。第一部分放熱性,包括第1-4章。1. 熱力學專題,提出了燃燒系統發展,該燃燒系統模型由動力學和熱力學組成:動力學處理物理空間中的燃燒性能,熱力學處理相空間中的燃燒過程;2. 發展專題,闡明變化基本特征;3. 傳熱專題,介紹了燃燒系統與環境換熱產生的能量損失的實驗研究和理論分析;4. 化學動力學專題,提供解決燃燒過程化學反應動力學的分析技術。第二部分,場―儲能流場的動力特性,包括第5-8章。5. 空氣動力學專題,給出了在極限Peclet和Damkhler數下流場流體動力學分析的基本背景,相當于分子擴散率和熱導率不充分時放熱中心對燃燒的影響;6. 隨機渦方法,介紹了由Chorin提出的分析方法,從隨機旋渦運動深入了解湍流流場機理;7. 氣動專題,介紹了可壓縮流場的經典分析方法:在雙曲型方程中表示氣動性能;8. 前波面和界面,介紹了由于沖擊和爆震波正面作用,界面和簡單波為不同狀態的邊界理論。第三部分爆炸,由于能量快速釋放堆積的場和面的動態特征,包括第9-12章。9. 沖擊波,提出遠場分析的基本背景,放出的熱量堆積在內核,而這些內核的尺寸是微小的 ;10. 自相似沖擊波,由點爆炸產生的顯著線性、圓柱和球對稱場特征;11. 拓撲空間法,引進分析技術處理傳播到大氣層中的沖擊波;12. 爆炸,顯示前波面動力特性與放熱過程。
本書由燃燒領域的專家撰寫,全面調研并細致闡述了燃燒系統的放熱過程。運用大量數據和圖片幫助讀者理解內容。主要適用于物理學家和工程師、研究生、學術界和工業界的研究人員,方便查找燃燒設備的各種參數值。
賈紅書 ,博士生
(中國科學院理化技術研究所)
一、總復習教學落實回歸教材的意義
仔細分析近三年福建高考理綜測試化學試題,發現大多數試題所涉及的知識內容幾乎全部來源于中學化學教材,而且是中學化學中最基礎的知識。但許多學生在復習過程中將課本束之高閣,僅僅依據復習資料做高強度的練習,這是一種誤區。在每年的高考評卷中,往往會出現一種現象,越是簡單的試題越容易失分,這就是脫離課本復習的后果。因此考生在總復習時回歸教材就特別必要,不僅要重視教材還要吃透教材。
二、復習教學落實回歸教材的教學與指導策略
1.引導學生學習《考試大綱》與《考試說明》
對化學的重要考點要有清晰的認識,這樣才能在看書時有的放矢、高屋建瓴,避免漫無目的,眉毛胡子一把抓。例如,明確化學常考的考點有氧化還原反應、離子反應、以物質的量為核心的計算、元素周期律“位―構―性”、物質結構、反應原理等。看教材時可以對這幾塊知識多加重視,也便于挖掘教材中深層次的信息和彌補以前對重點知識掌握的不足之處。
2.構建知識網絡
圍繞知識脈絡有序地、逐步地進行研讀,把學過的知識先串起來,看到教材目錄要經常在大腦里先回顧一遍。例如,必修1中“海水中的元素”涉及兩大金屬鈉、鎂及其化合物和重要鹵素非金屬氯、溴、碘,同時還包括高中階段兩大重要的基本概念與基本理論:氧化還原反應與離子反應,內容多而繁雜,因此可以按照下面的知識脈絡去閱讀教材:
在這個清晰的知識體系下依次對教材展開閱讀,如同一棵完整的樹,先長主干,再長側枝,最后長樹葉,不斷延伸。
3.整合教材分散知識,完善學科知識結構
在復習中應針對高三學生的思維特點,整合分散知識,通過整合復習,打破原來的模塊界限,幫助學生認識化學知識的連貫性與整體性,完善學科知識結構。
例如,魯科版化學2中第2章“化學反應的快慢與限度”與“化學反應原理”中“化學反應速率與化學平衡”兩者整合起來復習,并要學會對比分析,挖掘選修中的闡述與必修中的區別。
4.改變教材知識呈現方式,突破復習的基點和難點
教材對知識的呈現方式,主要是以文字敘述為主。學生在長時間的閱讀中,容易產生疲勞,并且在泛讀教材中抓不住知識的基點、難點,閱讀效率低。因此,在引導學生回歸教材的方法上應該做一些改變,可以嘗試改變教材知識點的呈現方式。
5.帶著曾經學習過程中的盲點或者作業中存在的問題去探究
用學過的知識來解釋以前存在的疑惑,便于激活舊知識,做好查漏補缺,彌補薄弱環節。知識漏洞是在各種考試和作業中體現出來的,可找出以前的習題或者錯題本,從教材中找到相應知識點的詳細描述。
6.挖掘教材細節,提升分類歸納能力
在高三化學復習時,學生普遍感到化學知識零散,似無規律,難記難學。因此,教師應引導學生回歸教材,挖掘教材細節,合理地分類歸納知識,并使之系統化和條理化。
三、具體復習教學案例闡述如何回歸教材
【案例】沉淀溶解平衡的應用
【復習目標】引導學生了解本節考點
(1)了解難溶電解質在水中的溶解情況。
(2)理解難溶電解質在水中的沉淀溶解平衡特點。
(3)掌握運用濃度商和平衡常數來分析沉淀的溶解、生成和沉淀的轉化。
(4)掌握簡單的利用Ksp的表達式計算溶液中相關離子的濃度。
【基礎回歸】引導學生關注課本的哪些知識點
1.一些電解質如BaSO4在水中只能溶解很少,可以說是難以溶解,所以稱為  ;  ;。盡管這些電解質難以溶解于水中,但在水中也會建立一種  ;  ;。
2.難溶電解質在水中的沉淀溶解平衡和化學平衡、電離平衡一樣,合乎平衡的基本特征,滿足平衡的變化基本規律,其基本特征為:
(1)  ; (2)  ; (3)  ; (4)
3.難溶電解質在水中存在沉淀溶解平衡,其平衡常數稱為
,簡稱  ;  ;。請寫出PbI2,Cu(OH)2,BaSO4,CaCO3,Al(OH)3,CuS的沉淀溶解平衡與溶度積Ksp表達式。
4.溶度積Ksp反映了難溶電解質在水中的  ; ,Ksp的大小和溶質的溶解度不同,它只與  ; 有關,與  ; 無關。利用溶度積Ksp可以判斷  ; 、  ; 以及  ; 。
5.沉淀的轉化是  ; 的過程,其實質是  ; 。
(1)當Qc大于Ksp時,情況為:  ; ;當Qc等于Ksp時,情況為:  ; ;當Qc小于Ksp時,情況為:  ; 。
(2)一般說來,溶解能力  ;  ;  ;的物質易轉化為溶解能力  ;  ;的物質。
(3)應用:生成沉淀的溶解能力越弱,離子被沉淀得越徹底。例如工業上常用S2-沉淀除去廢水中的Hg2+、Pb2+。
【難點突破】引導學生思考回歸課本的本意在于提升解題能力
設計如下幾個遞進的問題,讓學生回答:
已知在25℃的水溶液中,AgX,AgY,AgZ均難溶于水,且Ksp(AgX)=1.8×10-10,Ksp(AgY)=1.0×10-12,Ksp(AgZ)=8.7×10-17。
(1)根據以上信息,判斷AgX、AgY、AgZ三者的溶解度(“已被溶解的溶質的物質的量/1L溶液”表示)S(AgX)、S(AgY)、S(AgZ)的大小順序為  ; 。
(2)若向AgY的飽和溶液中加入少量的AgX固體,則c(Y)
(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(3)在25℃時,若取0.188g的AgY(相對分子質量188)固體放入100mL水中(忽略溶液體積的變化),則溶液中Y的物質的量濃度為  ; 。
(4)①由上述Ksp判斷,在上述(3)的體系中,能否實現AgY向AgZ的轉化,并簡述理由:  ; 。
②在上述(3)的體系中,能否實現AgY向AgX的轉化?根據你的觀點選答一項。
若不能,請簡述理由:  ; ;
若能,則實現轉化的必要條件是:  ; 。
本題設計意圖:AgY與AgZ、AgX的相互轉化,形式上是溶解性不同的物質之間的相互轉化,實質上就是沉淀溶解平衡的移動。“化學反應原理”有一個定性結論:一般來說,溶解能力相對較強的物質易轉化為溶解能力相對較弱的物質,并且教材以AgC1―AgI―Ag2S沉淀轉化為例來論證該結論。但這個結論在學生學習中易形成負遷移,造成思維定勢:只能由溶解度大的物質轉化為溶解度相對較小的物質。那么由溶解度小的物質轉化為溶解度相對較大的物質,可不可行呢?教材給出了一個明確的答案,以溶解度更小的BaSO4制取BaCO3為例來說明。
一、教材和教學對象分析
1.教材地位
化學反應限度屬于化學反應原理范疇,是化學學科最重要的原理性知識之一,也是深入認識和理解化學反應特點和進程的入門性知識,在社會生產、生活和科學研究中有廣泛應用.
2.教學對象分析
在必修1中對可逆反應已有介紹,但對于大部分的化學反應都是可逆反應,都有反應限度,學生接受還有困難.
二、教學設計
1 教學目標
(1)知識與技能
①知道可逆反應的概念,了解可逆反應的基本特征.
②知道可逆反應在一定條件下能達到平衡狀態.
(2)過程與方法
①通過實驗幫助學生領悟化學反應是有一定限度的.
②利用圖形分析體會化學平衡的建立過程.
(3)情感、態度和價值觀
在分析交流中善于發現問題,敢于質疑,培養學生獨立思考能力及團隊合作精神.
2.教學重點
學會判斷可逆反應.
3.教學難點
(1)運用實驗探究的方式,認識可逆反應的限度問題.
(2)通過圖形分析了解可逆反應達到平衡狀態的過程.
4.教學過程
【設疑】為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量?
設計意圖:從工業生產出發創設情境,讓學生帶著疑問進入課堂.
【情境導入】回憶鈉與水、氯氣溶于水的反應現象,書寫反應方程式.
設計意圖:回憶舊知識建立新知識體系.
【總結】很多反應都像氯氣和水反應一樣,是有限度的.
【活動與探究】氯化鐵溶液與碘化鉀溶液的反應.
實驗1:向碘化鉀溶液中加氯化鐵溶液.
實驗2:在反應1的溶液中加入四氯化碳,振蕩、靜置.
實驗3:取2的上層清液,滴加硫氰化鉀溶液.
【設問】實物投影展示不同學習小組實驗現象的差異,為什么實驗3的顏色深淺會不同呢?
【追問1】試劑量加的多了顏色會加深,說明什么呢?
【追問2】化學反應限度是孤立的嗎?
【總結】化學反應到達限度是需要一定條件的.
設計意圖:探究活動既能鍛煉學生的動手能力,還能產生思維碰撞,激發探索熱情;設計問題引導學生深入思考、討論,達到對問題全面、深入的認識.
【板書】一、可逆反應
1.定義:在同一反應條件下,既能向正反應方向進行,又能向逆反應方向進行的化學反應.
2.可逆反應方程式的連接號:
【提問】我們學過哪些可逆反應?寫出這些反應的化學方程式.
【練習】把3 mol氫氣和1 mol氮氣置于密閉容器中反應能夠得到2 mol氨氣嗎?
【總結】3.可逆反應的特征:
(1)反應有一定限度.
(2)反應物和生成物共存.
設計意圖:回顧知識總結可逆反應,培養學生自學和總結的能力.設計對應練習,建構知識網絡,培養學生主動探索,勇于解決問題的科學精神.
【議一議】對于一個可逆反應,當反應達到最大限度時,是否就意味著反應停止了呢?
【交流與討論】
(1)反應開始時,C(反應物)和C(生成物)哪個大?v(正)和v(逆)哪個大?
(2)反應進行時,C(反應物)和C(生成物)如何變化?v(正)和v(逆)怎樣變化?
(3)反應進行到什么時候會“停止”?C(反應物)和C(生成物)如何變化?
(4)反應真的停止了嗎?
設計意圖:速率與時間的動態變化圖將抽象的知識具體化,設計問題幫助學生建構知識網絡.
【板書】二、化學平衡
1.化學平衡狀態:可逆反應在一定條件下進行到一定程度,正反應速率和逆反應速率相等,反應物和生成物的濃度不再發生變化的狀態.
【講述】化學平衡不是停止的,而是一個動態的平衡.
【板書】2.化學平衡的特征:
①研究對象:可逆反應
②前提條件:一定條件
③內在本質:正逆反應速率相等,但不等于零
④外在特征:各物質濃度保持不變
設計意圖:規范知識體系.
【思考】為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量?
【學生回答】高爐煉鐵是一個可逆反應,一旦達到平衡,在外界條件不變的情況下,反應體系中各物質的含量是一定的.
設計意圖:使知識得到升華,培養學生化學嚴謹性和歸納總結的能力.
【作業】1.請學生尋找生活中常見的存在化學反應限度的事例,下節課與同學分享.
2.如果你是一家合成氨工廠的廠長,你會考慮哪些問題呢?(結合本節所學回答)
設計意圖:設計開放性的作業,鞏固本節知識,加強學生的分析能力.
三、教后反思
《化學反應限度》在必修階段的學習要求較低,能認識可逆反應有一定的限度,知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡狀態即可.學生學習過后常有這樣的想法――“化學反應限度有什么用?”,因此,我們采用生產中的例子,創設情境,引入教學,激發學生的學習興趣.通過學習,學生能夠解決“工程師設想”的問題,感受到學習的收獲.
在現行高考模式下,化學學科的學習時間被大大壓縮,化學教師更應該立足課堂,充分激發學生的學習興趣,培養學生的思維品質.我們把“活動與探究”設計成學生分組實驗,給學生動手的機會,學會從觀察中獲取信息,從思考中發現問題,從合作討論中獲取知識.
通過對實驗現象的分析,學生較容易得出“化學反應存在限度”這個結論.將不同的實驗現象進行對比,引導學生關注實驗過程,加深對知識的理解,激發他們學習與探究地熱情.為什么氯化鐵溶液的用量是5~6滴?兩種反應物的用量能否顛倒?進一步加深對化學反應限度的認識,這樣既培養了學生高層次的思維品質,又讓學生體會到了學習化學的嚴謹性.
【關鍵詞】信息技術與課程整合;教學模式;課內整合教學模式;“傳遞―接受”教學模式
【中圖分類號】G40057 【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097 (2008) 08―0008―06
一 “傳遞―接受”教學模式的產生背景與教學流程
“傳遞―接受”教學模式的產生背景和美國著名教育心理學家奧蘇貝爾提出的有意義接受學習理論有直接的關系。奧蘇貝爾認為,學生的學習主要是接受學習,而不是發現學習,即學生主要通過教師講授和呈現的材料來掌握前人的知識與經驗。但是,這種接受學習應該是有意義的,而不是機械的;為此,新知識必須與原有認識、原有觀念之間建立起適當的、有意義的聯系。發生有意義學習的條件就是要幫助學習者在當前所學新知識與其認知結構中原有舊知識之間建立起某種聯系或關系(這種關系應是“類屬關系”、“總括關系”或“并列組合關系”三者之中的一種),從而使新知識獲得實際意義。這種教學的主要目標是促進學生對知識的掌握(包括對知識意義的理解、保持和運用),并強調要依據知識的內在邏輯關系來幫助學習者形成與擴展認知結構。
在這種教學模式中,教師的主導作用體現在:激發學習者的學習動機;選擇適當的教學內容與教學媒體;運用先行組織者策略以幫助學習者建立起新舊知之間的有意義聯系(即幫助學習者認識到新知與舊知之間存在怎樣的“類屬關系”、“總括關系”或“并列組合關系”);選擇和設計適當的自主學習策略和協作學習策略以促進學習者對知識意義的自主建構、深入理解和應用遷移。學習者在學習過程中的主體地位則體現在:積極主動地建立起新舊知識之間的有意義聯系,從而獲得新知識的意義;與此同時,新知識將通過“同化”被吸納到原有認知結構中使原有認知結構得以擴展。
“傳遞―接受”教學模式的教學流程如圖1所示。
圖1 “傳遞―接受”教學模式框圖
二 “傳遞―接受”教學模式的內涵與特征
所謂“傳遞―接受”教學模式是指在教學過程中教師主要通過口授、板書、演示,學生則主要通過耳聽、眼看、手記(用耳朵聆聽教師的講解、用眼睛觀看教師的板書、用手記下教師講授要點和板書內容――記筆記;對于小學生尤其是低年級小學生來說,主要是耳聽和眼看)來完成知識與技能傳授,從而達到教學目標要求的一種教學模式。奧蘇貝爾認為,“傳遞―接受”式教學不一定是機械的,“發現式”教學也不一定是有意義的。教學能否做到有意義――使學生能夠真正理解、掌握所教的知識(“掌握”意味著不僅能理解,而且能將所學的知識用于解決實際問題),而不是死記硬背、機械地生搬硬套、不求甚解,關鍵在于:是否能將當前所學的新知識,和原有認知結構(它保存在大腦的長時記憶內)中的舊知識之間建立起某種內在的聯系(即新知與舊知之間是否能建立起上面所述的“類屬關系”、“總括關系”或是“并列組合關系”三者中的某一種關系)。如果能夠發現或找到這種聯系,這種教學就是有意義的,否則就是機械的。教師的責任就在于幫助或啟發學生自己去發現或找出這種內在聯系,而不是越俎代庖,直接把結果告訴學生――稱職教師和不稱職教師的一個主要區別正是在這里。
“傳遞―接受”教學模式的基本特征可以用一句話來概括,就是“以教為主“。具體表現在以下兩個方面:
(1) 特別強調充分發揮教師在教學過程中的主導作用
在這種教學模式下,教師不僅是主動的施教者、知識的傳授者,還要求教師自始至終引導并監控整個教學進程。顯然,這種模式更便于教師主導作用的發揮,更便于教師組織課堂的各種教學活動,更便于師生之間的情感交流,因而有利于對學科知識的系統傳授,有利于對前人知識經驗的學習與掌握,也有利于情感因素在學習過程中更有效地起作用。
(2) 對于學生在學習過程中的主體地位雖然關注,但有不足
在這種教學模式下,自主學習、自主探究、自主發現的學習方式并沒有被排除,但卻被置于較次要的從屬位置。盡管在建立新知與舊知聯系的過程中,學習者也需要積極開動腦筋、認真思考,從而需要發揮一定的主動性與積極性,但是這種主動性與積極性完全是在教師的引導、啟發下形成的,和學生在自主學習、自主探究的環境下,獨立而自覺地形成的主動性與積極性不能相提并論――在前者的基礎上,雖然可以用較短的時間(即以較高的效率)達到對知識技能的理解與掌握,但難以培養出創新的思維與創新的能力;而在后者的基礎上,則不僅可以較深入地達到對知識技能的理解與掌握,還有利于創新思維與創新能力的形成與發展,即更有利于創新人才的成長。不過,就等量的知識內容而言,為了達到基本理解與掌握,一般來說,前一種教學模式(“傳遞―接受”式)要比后一種(探究式)節省時間,即教學的效率更高一些;而且如(1)中所述,這種模式還有利于情感因素在學習過程中更有效地起作用。正是因為具有這些優點,所以盡管“傳遞―接受”教學模式存在上述不足,但是在當前乃至今后,它仍然是我們各級各類學校教學中(從小學、中學、職業學校、到大學)不可或缺的一種重要教學模式,也是實現課內整合的常用模式之一。
三 “傳遞―接受”教學模式的實施步驟
這種教學模式通常包含下面四個實施步驟:
1 實施先行組織者策略
這個步驟包括闡明教學目標,呈現并講解先行組織者和喚起學習者先前的知識體驗。闡明教學目標是要引起學生的注意并使他們明確學習的方向。先行組織者是是利用適當的引導性材料對當前所學新內容加以定向與引導。這類引導性材料與當前所學新內容(新概念、新命題、新知識)之間應存在某種非任意的實質性聯系,而且在包容性、概括性和抽象性等方面符合認知同化理論要求,從而能對新學習內容起固定、吸收作用。先行組織者實際上就是學習者認知結構中與當前所學新內容具有某種非任意、實質性聯系的“原有觀念”的具體體現。它是新知識與原有認知結構之間的聯系橋梁,它可以幫助學習者建立起有意義學習的心向。和新知與舊知之間存在的三種關系(“類屬關系”、“總括關系”、“并列組合關系”)相對應,先行組織者也有“上位組織者”、“下位組織者”和“并列組織者”等三種不同的類型。在實施先行組織者策略的過程中,對此必須有清醒的認識,以便在后面對當前新知識的教學內容進行組織時,能對實施何種“先行組織者”策略做出恰當的選擇。
2 介紹與呈現新的學習內容
對當前學習內容的介紹與呈現,可以通過講解、討論、實驗、閱讀、作業或播放錄像等多種形式。學習材料的介紹與呈現應有較強的邏輯性與結構性,使學生易于了解學習內容的組織結構,便于把握各個概念、原理以及各識點之間的關聯性,從而使學生對整個學習過程有明確的方向感,對整個學習內容能從系統性與結構性去把握。在此過程中,教師還要善于集中并維持學生的注意力。
3 運用教學內容組織策略
為了幫助學生有效地實現對新知識的同化(即幫助學生把當前所學的新知識吸納到自己的認知結構中),除了要運用自主學習策略激發學生主動學習的積極性以外。還要求教師應依據當前所學新知與舊知之間存在的關系是“類屬關系”、“總括關系”或是“并列組合關系”而運用不同的教學內容組織策略。如果新知與舊知之間存在類屬關系,則教學內容的組織應采用“漸進分化”策略,如果新知與舊知之間存在總括關系,則教學內容的組織應采用“逐級歸納”策略,如果新知與舊知之間存在并列組合關系,則教學內容的組織應采用“整合協調”策略。至于這三種教學內容組織策略的具體實施辦法及應用案例可詳見文獻[1]的第四章第五節。
為了幫助學生有效地實現對新知識的同化(即幫助學生把當前所學的新知識吸納到自己的認知結構中),除了要運用自主學習策略激發學生主動學習的積極性以外。還要求教師應依據當前所學新知與舊知之間存在的關系是“類屬關系”、“總括關系”或是“并列組合關系”而運用不同的教學內容組織策略。如果新知與舊知之間存在類屬關系,則教學內容的組織應采用“漸進分化”策略,如果新知與舊知之間存在總括關系,則教學內容的組織應采用“逐級歸納”策略,如果新知與舊知之間存在并列組合關系,則教學內容的組織應采用“整合協調”策略。至于這三種教學內容組織策略的具體實施辦法及應用案例可詳見文獻[1]的第四章第五節。
4 促進對新知識的鞏固與遷移
在實施這一步驟的過程中,學習者一方面要應用精細加工策略和反思策略來鞏固和深化對當前所學新知識的意義建構;另一方面還要通過操練與練習策略在運用新知識解決實際問題的過程中來促進對新知識的掌握與遷移。
四 “傳遞―接受”教學模式的實施案例
1 小學數學教學案例――《長方形與正方形的周長》1
《長方形與正方形的周長》是九年義務教育五年制小學數學第四冊的內容,本案例由湖北省麻城市第二實驗小學“四結合”課題組的教師設計并執教。本節課的教學是在學生已經掌握長方形和正方形特征的基礎上進行的。具體教學過程如下:
情景導入激發興趣:教師運用多媒體投影顯示一組校園及師生活動的圖片,請同學們說出圖片上有哪些已學過的圖形,它們各有幾條邊?學生回答時,教師用彩筆在圖片中畫出形狀,從而既激發了學生的學習興趣,又自然地引出本課的主題。
動手操作體驗新知:接著教師拿出一些鋁條,請同學們猜猜可以圍成哪幾種圖形。學生自己動手用鋁條圍圖形,教師進行巡視指導;學生圍完后,先由同組同學檢驗、評價所圍的圖形(在同組評價時,著重要求學生運用已有工具,判斷所圍圖形用了多長的鋁條);然后全班交流各組的討論過程和結果。
形成周長概念:學生通過動手操作親身體驗初步建構出周長概念――“圍成平面圖形一周的長度叫做這個圖形的周長”;再運用多媒體技術把三角形、正方形、長方形的周長逐步展開的過程直觀地演示出來,以加深學生對周長概念的理解;最后,教師進一步引導:“樹葉有周長嗎?五角星有周長嗎呢?桌面呢?請小朋友們摸一摸”,從而拓展學生關于周長的知識。
掌握長方形與正方形周長的計算方法:教師先在黑板上畫一個長方形,問小朋友們怎樣計算這個長方形的周長?教師讓全班學生各自獨立列式計算,并選幾位學生到黑板上演算,同時啟發學生思考:“這個問題共有幾種算法?你在計算長方形周長時,會選擇哪一種?說出你的理由。”在學生們通過討論、比較,已基本掌握長方形周長的計算方法后,再給學生們一張畫有正方形的卡片,請學生們設法計算出正方形的周長。
師生小結:先由教師用言語引導:“同學們通過圍一圍、想一想、算一算之后,有什么收獲?大家能給今天這節課取個合適的課名嗎?”然后通過全班討論,完成小結與歸納。
應用拓展:為了進行應用拓展,本課給學生出了三道練習題。其一是計算正方形手帕,其二是計算本校籃球場的周長,其三是做小小設計師――“學校有一片空地要建一個花壇,誰能幫學校設計一個周長是24米的花壇,誰就能獲得小小設計師的稱號”。
本節課的教學內容函蓋兩個知識點,其一是“周長的概念”,其二是“長方形與正方形周長的計算”。本節課的教學是在學生已經掌握了長方形與正方形特征的基礎上進行的。在教學過程中,教師提出了兩個關鍵問題:“所圍圖形用了多長的鋁條?”,以及“你怎樣計算長方形的周長?”,這兩個問題是本課教學中的兩個先行組織者,第一個先行組織者對于《長方形與正方形的周長》這一學習內容而言是個上位概念(上位組織者)――“長方形與正方形的周長”類屬于“圖形的周長”;第二個先行組織者對于當前的學習內容而言是個下位概念(下位組織者)――“長方形周長的計算”是“長方形與正方形周長” 計算的一個方面。
對于上位組織者,教師采用了如下的“漸進分化”教學內容組織策略:在學生動手圍圖形并用工具測量所用鋁條長度的基礎上,導出“圍成平面圖形一周的長度叫做這個圖形的周長”這一概念;接者,通過多媒體投影播放動畫――把三角形、正方形、長方形的周長逐步展開的過程直觀地演示出來,以鞏固和深化這一概念。對于下位組織者,教師則采用了如下的“逐級歸納”教學內容組織策略:先讓學生根據自己對長方形特征的了解,對給定的長方形列出式子計算其周長;然后對不同的計算方法展開討論、比較;最后師生共同歸納出最簡潔、有效的長方形周長計算公式。在此基礎上,為了促進知識遷移,教師又讓學生進一步思考如何計算正方形的周長;于是學生通過再次的認真思考、小組討論、全班交流,共同總結出正方形周長的計算公式。至此,本課的教學目標已大體完成,教師可引導學生對本課的學習過程進行回顧:“你有什么收獲?”、“能為今天這節課起個合適的題目么?”,學生們的一致回答是“長方形與正方形的周長”。
本課的內容分成兩個階段:第一階段主要圍繞平面圖形周長的概念,通過讓學生圍一圍,看一看,說一說等活動使每個學生都參與到知識建構的過程中來,讓學生在充分感知的基礎上,形成平面圖形周長的概念。第二階段主要圍繞長方形、正方形周長的計算,讓學生在過開放式的學習氛圍中學到長方形與正方形周長的計算方法,并初步體現不同學習者可在學習過程中得到不同發展的教育新理念。最后給出的三道應用拓展練習題,設計頗具匠心,既密切聯系學生的日常生活實際,又能讓學生應用當前所學知識去解決問題,從而能較好地促進學生對所學知識的鞏固與遷移。
2 初中物理教學案例――《光的傳播》2
《光的傳播》這一案例由北京市永樂中學侯志紅老師設計并執教,其內容是初中物理《光的現象》這一章中的第一節,也是幾何光學的基礎內容。學生已有的生活經驗讓他們了解光是沿直線傳播的,但是不知道光的直線傳播是有條件的;學生也知道三點一線的許多實例但是不清楚這是利用了光的直線傳播原理。通過本課的學習,學生不僅能夠“知其然”,還能“知其所以然”。此外,本課中還要初步滲透光學的研究方法――知道用光線表示光,是初中學生所接觸的、用理想的物理模型去表示抽象物理現象的第一個方法,所以學好這一節課是學好其他物理知識的基礎。具體的教學過程如下:
情景導入激發興趣:教師借助多媒體投影展示一些光與影的圖片,以吸引學生的注意;與此同時,教師用話語“光給我們帶來了溫暖和美麗,今天就讓我們來研究光,看看它是怎么給我們帶來溫暖與美麗的?”作開場白,激發學生對“光”進行研究的興趣。然后呈現教學內容,并通過提問啟發學生思考:“從物理的角度來研究光,大家想想看,都要研究些什么?”于是學生們展開認真的思考,接著進行小組討論,并將討論結果推選代表回答,最后在教師的引導下歸納出“認識光源”、“光的傳播方式”和“光速”等答案(由教師寫出在黑板上)。
認識光源:教師呈現另一些光與影的圖片,問“在這些美麗景象中,光是從哪兒來的?”學生分別回答之后,師生共同概括出“光源”的概念。
實驗探究光的傳播方式:教師先提出三個問題:“光可以在哪些介質中傳播?”“通過日常經驗猜猜光在這些介質中是如何傳播的?”“能否通過實驗來證明你的猜想?”讓學生思考教師提出的問題,并分組動手做實驗驗證猜想――這些實驗包括“光在固體中傳播的實驗”和“光在不同介質中傳播的實驗”;做完實驗后,全班同學對實驗結果進行討論。接著,教師又用動畫演示并講解“太陽光射到地球上時光線會發生彎曲”這一現象,然后從中歸納出“光在同一種均勻介質中沿直線傳播”的規律;與此同時,還讓學生學會利用物理符號來表示光線。
“光的直線傳播”實例及其應用:教師繼續演示和講解小孔成像、影子成因、日蝕月蝕成因的模擬等物理實驗,讓學生了解,光的直線傳播現象是光的一個基本特性,在生活中有大量的應用。例如,學生們可以舉出:“看物體的邊是否直”、“排隊站齊”、“射擊瞄準”、“激光掘進準直”等實例予以說明。
學習光速:教師通過提出“打雷時雷聲和閃電是同時發生的,我們為什么先看到閃電然后才聽到雷聲?”這一問題,激發學生對光傳播速度的思考,從而引出光速的概念和量值。
教師小結和課后遷移:教師在進行上述幾方面內容教學的基礎上,對本課的主要內容進行小結,以幫助學生梳理知識要點,并把握其內在聯系。此外,教師還為學生留了三個課外設計題目:“利用本節課所學內容設計一個可測出某盞路燈高度的方案”,“參考歷史上測量光速的有關材料,設計出一個測光速的實驗”,“試設計一個針孔照相機”。這組設計題的用意一方面是要促進學生對本節課所學知識的鞏固與遷移,另方面也是想以此培養學生理論聯系實際的意識與態度。
從上述以教師講授為主(包括演示、提問、講解、總結、布置作業等)、輔以學生實驗的物理教學案例中,我們不難發現,教師在情景導入這個環節中,利用多媒體手段,聯系學生自身的生活經驗,激發學生對“光”進行學習的興趣;與此同時,通過這個環節還呈現了當前學習的先行組織者――“光與影”。這個先行組織者(“光與影”)對于《光的傳播》來說,是個上位概念。就《光的傳播方式》教學而言,“漸進分化”策略對于其內容的組織無疑是適宜的。隨后教師提出三個問題讓學生思考,接著讓學生分組動手做實驗,并對實驗結果進行討論――正是這種“漸進分化”策略運用的具體體現。總之,本課教學過程的組織圍繞“認識光源”、“光的傳播方式”和“光速”等三個問題展開,與此同時,對本課教學的重點與難點“光的傳播方式”,又運用“先行組織者”策略并輔以分組實驗、班組討論、生活實例等多種教學方式予以鞏固和深化。最后一個環節的課后遷移設計也很到位――學生完成課外設計的過程,實際是對當前所學知識的意義進一步深入建構、并且融會貫通和加以靈活運用的過程。
從上述案例的整體教學過程看,本節課是在多媒體教學環境下主要采用“先行組織者”教學策略和“漸進分化”內容組織策略的“傳遞―接受”教學模式的典型案例。
3 初中化學教學案例――《化學平衡》
《化學平衡》是初中化學第二章第二節的內容,本案例由北京市石景山區古城高級中學的線蕾老師設計并執教。本課主要教學目標是要讓學生能理解和列舉化學平衡的基本特征并在此基礎上能給出化學平衡的完整定義,教學過程如下:
情景導入激發興趣:教師通過學生們熟悉的拔河比賽情景導入本課主題。所用引語是“大家都參加過拔河比賽吧?比賽剛開始,兩隊僵持不下的時候,繩中間的紅線會怎么樣?為什么會這樣呢?”(學生回答:由于二力平衡)教師又問“在我們自然界存在著很多的平衡,你們能舉出一些例子嗎?(學生舉例:生態平衡,力量平衡,心理平衡……)接著教師指出,“其實在我們身邊處處存在著平衡。除了剛才大家所說的幾種平衡以外,在人體中還存在著屬于化學平衡的電解質平衡,今天我們就一起來學習化學平衡。”
初步建立動態平衡概念:在學生們學習化學平衡的興趣已被激發起來的基礎上,教師讓學生進入化學平衡專題網站去操作和觀察由該網站提供的“進―出水平衡”仿真實驗。
在實驗過程中。教師要求學生仔細觀察剛打開水龍頭的時候有什么現象?并思考和回答以下問題:為什么會有這種現象?此時的進水和出水處于什么狀態?這個平衡有什么特征?在動態平衡狀態時,變的是誰?不變的是誰?水池里的水是否永遠保持這個平衡?
希望學生們通過仔細觀察和認真思考,能做出以下回答:水箱里的水面開始時逐漸升高,過一段時間后不再變化;不變化是因為進、出水速率相等,達到了平衡狀態,這是一種動態平衡;這種動態平衡的特征是有變與不變,變是指水分子在不斷更替,不變是指水分子的個數;水池里的水不可能永遠保持這種平衡,隨著進―出水速率的變化,平衡會被打破。
進一步擴展動態平衡概念:為了進一步擴展動態平衡的概念,在上述“進―出水平衡”實驗基礎上,教師繼續引導學生做網站上另一個“蔗糖溶于水”的實驗。
在實驗過程中。教師要求學生仔細觀察是否能向少量的水里無休止的加入蔗糖?并思考和回答以下問題:開始溶解的時候溶解速率和結晶速率之間有什么關系?達到飽和狀態時又有何關系?這時達到一種什么樣的狀態?你能解釋什么是溶解平衡嗎?這種平衡的特征是什么?
希望學生們通過仔細觀察和認真思考,能做出以下回答:開始溶解時溶解速率大于結晶速率;后來達到一種平衡狀態(飽和狀態),這時溶解速率等于結晶速率;溶解平衡是在指一定溫度下,溶質的溶解速率和結晶速率相等,溶質的質量分數保持不變的一種狀態;這種平衡的特征是動態平衡。
在動態平衡基礎上學習化學平衡:教師先強調指出,在微觀過程中,分子每秒鐘的撞擊次數可達10的30次方左右;而咱們在網站上所看到的微觀圖只是示意性的。換句話說,在每個時間點的最后都有個定格,可以把它看成是用一個速率和倍數都非常高的照相機照下來的一個畫面。指出這點,是為了讓學生了解實際反應過程和微觀圖是有區別的,以免學生形成錯誤概念。接著再讓學生在網站上觀察化學反應中的平衡(即化學平衡)現象。
教師提出的要求是,一邊觀察微觀化學反應過程中的現象,一邊思考以下問題:你能解釋一下你在實驗中得出的微觀圖像嗎?正反應和逆反應速率如何變化?在正反應和逆反應速率相等時,反應物和生成物的濃度有什么變化?這是一種什么狀態?
希望學生們通過仔細觀察和認真思考,能做出以下回答:這是一張反映化學平衡過程中正、逆反應速率變化的微觀圖像;隨著時間的增加,正反應的速率逐漸變小,逆反應的速率逐漸變大;最后正、逆反應速率達到相等,反應物和生成物的濃度不再變化。這是一種動態平衡狀態。
歸納出化學平衡的特征:最后教師要在上述實驗的基礎上幫助學生歸納出化學平衡的主要特征。為此教師先提出以下問題:根據實驗中得出的兩張圖像,你能說說化學反應達到平衡狀態時具有哪些特征嗎?
有了上述實驗的體驗,再經過教師的啟發、引導與提示,大部分學生都能逐步歸納出關于化學平衡的下面幾個基本特征:正、逆反應速率相等;反應物和生成物的濃度不再變化;達到一種動態平衡;而且是可逆反應。
總結提高促進鞏固與遷移:為了鞏固和深化本節所學知識,也為了培養學生的抽象概括能力,教師在總結“二力平衡”和“化學平衡”的聯系與區別的基礎上,要求學生全面把握化學平衡的基本特征,并為化學平衡下一個完整的定義;為了促進對本節所學知識的應用與遷移,教師還布置了兩道緊密聯系實際、且頗有啟發性的應用題。
本案例中教師在通過拔河比賽情景導入本課主題的同時,也在實施先行組織者策略――由此情景引出的“二力平衡”正是本節學習內容的先行組織者。“二力平衡”和本節要教的新知識點“化學平衡”這二者之間,雖然不存在類屬關系或總括關系(即前者既不是后者的上位概念也不是后者的下位概念),但卻存在一種“并列組合關系”即二者之間仍然具有某種相關的甚至共同的屬性(這種先行組織者,稱之為“并列組織者”),正是通過這種相關或共同的屬性使得新舊知識之間仍然能夠建立起某種非任意的實質性聯系,從而達到有意義而非機械的學習。當先行組織者在包容性和抽象概括程度上既不高于、也不低于當前教學內容(即二者之間不存在類屬關系或總括關系),但二者之間具有某種相關甚至是共同的屬性時,對于教學內容的組織可以采用“整合協調”策略。所謂整合協調是指,通過分析、比較先行組織者與當前教學內容在哪些方面具有類似的或共同的屬性,以及在哪些方面二者并不相同來幫助和促進學習者認知結構中的有關要素進行重新整合與協調,以便把當前所學的新知識納入到認知結構的某一層次之中,并類屬于包容范圍更廣、抽象概括程度更高的概念系統之下的過程。本案例中整合協調策略的運用體現為對當前教學內容按如下方式進行組織:
① (通過視頻畫面展示和教師的語言描述)介紹拔河比賽中的“二力平衡”現象及有關特性(作為并列性先行組織者);
② 在教師指導下讓學生在專題網站上去操作和觀察“進―出水平衡”、“蔗糖溶于水”和“化學反應”等仿真實驗,學生們通過仔細觀察和認真思考,加上教師的啟發引導,逐漸在動態平衡概念的基礎上認識和理解了化學反應中的平衡的定義并能列舉出化學平衡的基本特征(本課的學習主題);
③ 教師在總結中指出,二力平衡和化學反應中的平衡(即化學平衡)的共同屬性――都是兩種要素在相互作用,而且兩者的作用效果達到相等時的一種狀態;
④ 教師在總結中同時指出,二力平衡與化學平衡的區別――前者的兩種相互作用要素是人類的體力或機械力,而后者的兩種相互作用要素則是化學反應中正反應速率和逆反應速率所形成的兩種不同反應物;
⑤ 通過兩道緊密聯系實際、且頗有啟發性的應用題以促進鞏固和遷移。
本案例除了在開頭給出一個并列性先行組織者(二力平衡)以外, 為了突破本課的重、難點――認識和理解化學平衡的基本特征,在后面又給出了一個上位先行組織者(動態平衡)。由于化學平衡是指化學反應過程中正反應速率和逆反應速率達到相等、反應物濃度保持不變時的一種動態平衡,所以動態平衡和化學平衡之間存在上、下位關系(即后者類屬于前者)。如前所述,這種情況下的教學內容組織,最好采用“漸進分化”策略。在本案例的教學過程中,讓學生在專題網站上,依次進行“進―出水平衡”、“蔗糖溶于水”和“化學反應”等仿真實驗(在每一個仿真實驗中,學生都在教師的啟發引導下進行仔細觀察和認真思考),正是“漸進分化”策略運用的具體體現;也正因為這一策略的運用,才使學生得以在初步建立動態平衡概念、擴展動態平衡概念和在此基礎上進一步學習化學平衡以后,能較全面而深入地認識和理解化學平衡的基本特征,從而有效地突破了本課的重、難點。
從上面所述的整體教學過程看,本節課是在網絡教學環境下主要采用“先行組織者教學策略”(其中使用了“并列組織者”和“上位組織者”等兩種先行組織者)以及“整合協調”與“漸進分化”等兩種教學內容組織策略的“傳遞―接受”教學模式的案例。
注:
1該案例為教育部教學改革重點課題“學科‘四結合’教學改革試驗研究”的研究成果,入選時略有改動。
2 該案例選自《北京市石景山區教學設計匯總》,入選時略有改動。
關鍵詞:學科核心素養 課堂轉型 教材分析
修訂中的高中化學課程標準提出了“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、實驗探究與創新意識、科學精神與社會責任”等五個維度構成的化學學科核心素養,將原來的三維目標有機整合并提升至更上位的學科哲學層面,凸顯了化學學科在育人方面的教育價值[1]。然而,如何將其有效地轉化為教師具體的課堂教學行為,將化學學科核心素養落實到課堂教學層面,是高中化學教師當前最為關注并困惑的問題。筆者認為,化學學科核心素養并非要求教師們對課堂教學目標另起爐灶,而是要整合三維目標,核心是對教學文本中知識載體的教育價值的認識提升和有效的教學設計(轉化)。
一、公開課的教師教學行為效度分析
本節公開課選自蘇教版《化學2》專題二第二單元的“化學反應中的能量”[2],該節公開課的教學設計主要環節見表1。本節課基本以蘇教版教材中知識的呈現順序進行教學設計,從時間分布可看出,教學目標是紙筆測驗中的高頻考點“熱化學方程式書寫”這一知識與技能目標,教學重點則放在以任務驅動的熱化學方程式相關試題的當堂練習,難點為熱化學方程式書寫的完整規范的解決,課堂實施則貫穿從練習中發現問題、從教師點評中修正問題的教學思路。可以說,基于教師對學科教育的應試經驗與功利思考,這樣的教學設計似乎合理有效,許多中學聽課的同行也持肯定的意見。然而,筆者聽完課后心里總感覺不能釋懷的是,該節課到底該給孩子的人生留下什么?我們教師到底為什么而教?為什么要這樣教?教的效果到底如何?
評價一堂課基于不同的視角,可能會得到不同的結論。但是,評價的效標包括以下幾個基本點:一是教學目標是否定位準確,其定位依據是什么?二是貫徹目標所采取的教學策略是否合理,其合理的依據是什么?三是課堂調控是否流暢,流暢的內涵是什么?四是利用現代教育技術手段等輔助有否特色,特色的意義又是什么?因此,教學設計中如何對教學目標進行準確定位,需要深刻理解教材內容的教育價值,才能充分挖掘其教育功能。
二、教材文本中知R載體的教育價值及功能分析
對教材知識載體的教育價值與功能的分析,首先應回歸于課程標準(見表2)。
從表2可以看出,“化學反應與能量”這一內容領域的中學學習要求分成三個階段。本節課是學生在義務教育階段已經“知道化學反應總會伴有能量變化”的基礎上,承上啟下進一步“知道化學反應伴有能量變化的原因”,為高中選修的進階“認識這一原因可以為我們人類如何利用”打下基礎。學習對象則是不分文理的所有受教育的學生。基于課程標準要求的本節課教學目標分析,該知識載體對本階段學生的學習要求可以從三個認識維度展開。
1.對學生世界觀會形成怎樣的基本態度和情感
依據課程標準可以看出,本節課教學的核心要點有兩個:一是知道化學反應總會伴有能量變化的原因,是反應物化學鍵的斷裂和生成物化學鍵的形成。反應物與生成物兩者的能量有差異,這些能量必然會通過宏觀的形式表現出來。二是知道這一原因后,學會用一種簡單的符號化方式將這一變化表征出來。顯然,這樣的學習過程和認識結果,會使學生形成對化學科學獨特的認識物質世界的方法和視角的賞析與價值認同:世界萬物萬千變化的宏觀現象,深入其微觀探索,可以得到規律性認識,并且對于這些規律性,化學學科還能用特有的符號化方式進行表達。這樣的影響,遠比掌握某個具體知識要有意義得多。因此,如何幫助學生自我建構起化學反應總伴隨有能量變化的微觀視角并獲得認知,從教育的本原來講才應該是本節課最核心的目標!
2.學生能夠掌握哪些化學獨特的認識世界的方法和能力
學生已經具有了化學反應基本特征及其反應本質基本了解的知識。因此,借用學生的已有知識進行類比與遷移,幫助學生自主建構對化學反應總伴有能量變化的本質的探討這樣一個新認識,是該節課教學對學生學習方法與能力發展培養上的教育功能所在。課堂教學應該從這樣一條教學主線出發,即化學反應的本質是什么?在化學變化過程中,反應物發生了什么變化?生成物發生了什么變化?這些變化除了導致物質組成的改變,還導致哪些變化?這樣的變化有可能導致哪些宏觀結果?物質的變化過程可以用化學反應方程式表示,化學反應的能量變化過程也能否用這種符號化的方式表達?熱化學方程式書寫與化學反應方程式書寫的差異在哪?為什么?通過這樣一系列的問題串解決與演繹思維,逐步養成學生化學學科獨特的思維習慣,完成學科素養有關“宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知”的要求。這種自主解決問題獲得新認知的過程,是學生進一步學習的重要基礎,它遠比知識的記憶來得重要。
3.學生能夠掌握哪些有關的化學知識與技能
該節課的核心是如何認識化學反應總會伴隨能量變化的本質的認知培養和能力培養,核心知識與技能應該是熱化學方程式的書寫。通過自我建構對化學反應中能量變化本質的了解,能夠更加深刻地理解和把握書寫熱化學方程式為什么與化學方程式有不同的要求,其不同點所反映的本質是什么。因此,這樣的認知結構形成,可以更加有效地固化并轉化為學生的化學學科思維及素養。
三、基于化學學科素養培養的教學設計探討
由該節課教學內容的學科核心素養教育的價值分析可見,課堂教學中的學科素養教育功能的挖掘與利用,應該緊緊圍繞解決學生的認知沖突即“為什么化學反應總會伴隨能量變化”這一主線,以幫助學生自我建構化學反應與能量關系的初步認識為教學目標,以真正理解熱化學方程式書寫的基本要求為教學效果評價的效標。由此,進行教學再設計實例的過程分析見表3。
學科的核心素養是學生在該學科(或特定學習領域)學習過程中取得的能體現學科本質特征的關鍵成就[4]。這種關鍵成就不是先天而是通過學習以及其他活動逐漸養成的后天行為,它的形成不僅需要結構化的知識技能,更需要基本方法和思維模式。因此,教師基于學科核心素養培養的課堂轉型,教學強調的不是記住了“是什么”,而是解決了“為什么”。十四年的新課程改革實踐的反思表明,就化學這門科學課程而言,阻礙教師推進新課程改革實施和教師專業發展的最大障礙,不是理念,而是教師對課程教育的上位認識和學科本體知識的教育價值與功能的認知水平。因此,構建一個專業教師發展的體系與機制,是推動課程改革學科核心素養培養真正落實的核心問題。
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參考文獻
[1] 王云生.基礎教育階段學科核心素養及其確定―以化學學科核心素養為例[J].福建基礎教育研究,2016(2).
[2] 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書?化學2[M].南京:江蘇教育出版社,2007.
[3] 陳樹杰.學會求知學會做事學會擔當―我的“核心素養”觀[J].福建基礎教育研究,2016(2).
關鍵詞:中考化學 信息題
中考信息題是中考命題的亮點,它涉及的信息包括初中教材全部內容和高中教材的部分內容。也可以涉及工農業生產、日常生活及社會關注度較高的與化學有關的重要事件或新聞報道等。它的特點是情景真實、新穎,起點高,落點低,對培養學生觀察能力、分析能力、思維能力具有重要意義。現以沈陽市2016年中考化學試卷第17題進行分析。
原題:根據表中信息,請回答下列問題:
(1)填寫表中內容:①____________;②______________。
(2)物質可以按照一定規律發生轉化,請按要求各寫出一個對應的化學方程式
① 置換反應____________________;②復分解反應_______________________。
(3)(NH4)2SO4是農業上常用的銨態氮肥,在實驗室檢驗其為銨態氮肥的實驗操作是_________________________________。
(4)2H2S + SO2 = 3S + 2H2O,反應前后硫元素化合價發生的變化是______________。
(5)在實驗室中,可用熱的堿液除去試管內壁上附著的硫,請完成該反應的化學方程式:
__S + ___ NaOH = ___Na2SO3 + ___ ______ + __H2O
關鍵詞:質量守恒定律;實驗探究;問題線索
文章編號:1008-0546(2012)12-0002-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2012.12.001
一、“質量守恒定律”及其教學價值
“質量守恒定律”是人教版初中化學教科書中第五單元“化學方程式”課題1的教學內容,旨在幫助學生認識化學反應中的質量關系——質量守恒定律,認識定量研究在化學發展中的重大作用,并為學習書寫化學方程式和依據化學方程式進行計算打下基礎。
在歷史上,羅蒙諾索夫和拉瓦錫先后通過大量的實驗研究分別發現了化學反應過程中質量守恒這一規律性,并分別在1756年和1789年以普遍命題的形式把質量守恒定律清晰表述出來[1]。質量守恒定律是化學學科中非常重要的基本理論之一,它的發現為化學理論和實踐的發展開辟了新的道路。為了發展學生對質量守恒定律的認識,教科書是以實驗探究活動的形式來開展的,讓學生能夠通過實驗探究來體驗化學家發現規律的過程,認識化學反應體系中物質之間的內在規律,掌握探究規律性知識的科學方法。
質量守恒定律是從定量角度對化學反應本質的認識,而要發展學生的這種認識就必須引入一種嚴密的化學實驗方法——定量分析。為了能夠從定量角度準確判斷化學反應前后物質的質量關系,就要使用一個稱量質量的儀器——天平進行測量,學生不再直接觀察化學反應的現象,而是通過實驗儀器來獲知化學反應的基本情況。當然,在本實驗探究中定量分析是非常簡單的,但是這些研究方法對于學生來說卻是全新的。
二、學生探究“質量守恒定律”的基礎與困難分析
在學習“質量守恒定律”之前,學生已經學習了有關化學反應的一些知識,比如有新物質的生成是化學反應的基本特征之一,化學反應的類型可分為化合反應和分解反應,化學反應中可能會產生氣體、沉淀或者顏色改變等現象,這些知識構成了學生對化學反應的初步認識,也為開展實驗探究奠定了知識基礎;在此之前,學生也學習了一些基本的實驗方法,比如天平的使用、藥品的取用、實驗觀察、結果記錄等,為實驗探究的開展奠定了方法基礎。
作為對規律性知識的探究,學生就不能單純通過研究一個化學反應來獲取實驗結論,學生必須認識到探索一個普遍規律需要考慮到化學反應的各種不同情況,要選擇有代表性的化學反應來研究它們的共性,以此得到對質量守恒定律的全面認識。這要求學生應具備較強的分析、綜合和歸納能力。
作為一個定量分析實驗,雖然操作技能和過程都非常簡單,但是它卻需要學生使用一種比較嚴密的思維方式來設計實驗方案和分析實驗結果,比如,質量守恒定律實驗探究的研究對象是一個化學反應體系,學生要能夠甄別出體系中實際參加化學反應的物質;實驗觀察的對象不再局限于化學反應本身,還要能夠通過觀察實驗儀器來獲取真實的實驗數據;獲得實驗數據之后要對數據進行處理,學生要能夠從若干零散的實驗數據中獲得對化學反應前后物質質量關系的規律性認識。這些就決定了學生不僅要能夠精確、細致的操作實驗獲得可靠的實驗結果,而且還要求學生具備較強的抽象思維能力。
但就學生的學習進度和學習狀態來看,學生雖然對實驗探究有著很大的興趣,也樂于參與探究活動,但學生的思維方式較為單純,思考問題不全面、認識問題不深入,還不具備處理復雜問題的能力。實驗探究活動對學生的要求既反映了學生的不足,同時也為學生的發展預留了空間。所以,為了滲透科學規律產生的過程與方法,彰顯學生建構知識的主體性,就必須采用有效的策略來引導學生體驗“質量守恒定律”的形成過程。
三、利用問題引導學生體驗“質量守恒定律”的形成過程
實驗探究過程是一個既動腦又動手的過程,前者尤為重要,它決定了實驗探究的品質,但動腦又是探究過程中教師最難掌控的一個方面,是引導學生進行深度探究必須面對的問題。學生的思維總是從解決問題開始的,好的問題設計可以激活學生認知結構中已有的知識和經驗,讓學生在已有基礎上主動建構知識;可以為學生開展實驗探究提供思路和線索,讓學生的思維和行為清晰、有序;可以加強師生對話,讓教師及時了解學生的探究情況,以便適時地加以啟發和引導;還可以引發學生的認知困境,激發學生的探究欲望。所以,在探究活動中可以利用問題引導學生逐步體驗知識的形成過程。
1.實驗探究中問題的設計
為了利用問題引導學生深度探究“質量守恒定律”,在設計問題時需要考慮以下幾個方面:一是問題之間要具有一定的邏輯性,特別是要結合質量守恒定律的實驗探究過程;二是問題表達要考慮到科學性和可接受性,要以學生已有知識和經驗基礎為起點,正確使用學科概念,以學生能夠理解的語言表達問題;三是教學過程中問題的提出要有一定的靈活性,能夠根據實際情況適時發問,給予學生自主思考和相互討論的時間,并充分利用追問為學生理解問題搭建腳手架。
基于上述思考,“質量守恒定律”實驗探究中問題的設計方法是,先梳理出“質量守恒定律”探究活動的必要環節,再從每個探究環節中提煉出概括性較強的問題,形成一個問題線索(見表1)。問題線索是對學科邏輯和學生認知心理的整體把握,雖然在實際教學過程中不一定要把它呈現給學生,但是教師需要依據它生成出實際的教學問題,這樣既保證了問題之間的邏輯性,同時也為具體問題的生成預留了空間。
2.實驗探究活動案例分析
實驗探究過程是一種復雜的行為表現,教師不可能事先預測出學生遇到的所有困難,預先設計問題線索是教師對學生認知過程的洞察與把握,但是在實際探究過程中問題策略的使用還應靈活多變。結合上面的問題線索,下面就以“質量守恒定律”實驗探究的案例來闡釋利用問題引導學生體驗“質量守恒定律”的形成過程。
“質量守恒定律”實驗探究的案例及分析:
環節一:提出問題
教師:(從定性的角度復習前面學過的化學反應)化學反應前后物質的質量有無變化呢?
學生:(進入思考狀態,審視前面學習的化學反應)。
設計意圖:制造認知困境,把學生的思維從對化學反應的定性認識引向定量認識。
環節二:猜想與假設
教師:反應物的總質量與生成物的總質量可能存在幾種關系?說說你的依據。
學生1:相等,沒有物質的損耗。
學生2:小于,空氣中的氧氣參加鎂條燃燒反應。
學生3:大于,比如有氣體放出。
設計意圖:把探究問題明晰化,把學生的思維引向實驗探究的核心內容,并制造學生之間的認知矛盾,引發探究欲望。
環節三:制定計劃
教師:要想知道化學反應前后物質的質量變化情況,在實驗中需要用到什么儀器?如何使用它呢?
學生:天平;先調零……(對學生出現的問題教師要及時追問引導)
設計意圖:突出天平在實驗探究中的作用,為下面的實驗操作環節進行鋪墊。
教師:你認為反應物的總質量大于生成物的總質量,那你能否根據提供的實驗用品設計實驗來驗證你的猜想呢?(鐵釘、硫酸銅溶液、稀鹽酸、石灰石、澄清石灰水;燒杯、試管、帶導氣管的錐形瓶、氣球、裝有二氧化碳的注射器、帶有膠塞的廣口瓶等)
學生:用天平稱量鹽酸與石灰石的反應。
教師:說的細致一點,如何進行操作?
學生:先往錐形瓶中放入少量稀鹽酸,塞上橡膠塞,放在天平的左盤上;然后再取幾顆石灰石也放在左盤,一起稱取它們的質量。稱完后,其他不動,把石灰石放入錐形瓶中進行反應,觀察天平的示數,如果左盤變輕就說明質量減少。
教師:仔細思考一下,這個反應有什么特點?
學生:有二氧化碳氣體產生。
教師:二氧化碳氣體難道不是生成物嗎?
學生:哦,是。
教師:想一想你的操作是不是遺漏了什么?
學生:還要在導氣管綁上一個氣球,防止二氧化碳跑掉。
……
設計意圖:通過對三個實驗方案(鹽酸與石灰石反應、鐵釘與硫酸銅反應、二氧化碳與澄清石灰水的反應)的分析,教師步步追問讓學生理順自己的思路,在思維上形成一個清晰的、科學的實驗操作方案。
環節四、環節五:進行實驗、收集證據
教師:為了保證實驗的可靠性,在實驗操作過程中應該注意哪些問題?
學生:正確使用天平;不讓氣體泄漏……
教師:在實驗過程中你應該重點觀察什么?需要記錄哪些實驗結果?
學生:重點觀察和記錄天平的示數,記錄稱量的各物質的名稱。
……
設計意圖:把學生的思維引向具體的實踐操作,讓學生樹立科學的態度和嚴謹的實驗精神,強化學生實驗觀察的意識,培養學生良好的實驗習慣。
環節六:解釋與結論
教師:實驗結果能夠直接證明你的猜想嗎?為什么?
學生1:能,因為化學反應前后天平的示數不變就說明質量不變。
學生2:不能,因為天平稱量的不僅僅是反應物和產物,還有實驗儀器的質量,不能說明問題。
教師:到底誰對呢?大家再回憶一下我們探究的問題是什么?
學生:反應物的總質量與生成物的總質量有什么關系。
教師:非常好,為了避免干擾是不是需要把不相關的質量給剔除掉?
教師:請根據你的稱量記錄判斷化學反應前后各種物質的質量變化。
學生:發生變化的是部分鹽酸和石灰石反應生成了氯化鈣、水和二氧化碳;沒有發生變化的是錐形瓶、氣球、未反應的鹽酸和石灰石、鹽酸溶液中的水等。
……
教師:通過對上述三個實驗的結果進行分析你能得出什么結論?
學生:反應物的總質量等于生成物的總質量。
設計意圖:引導學生透過現象看本質,對實驗結果進行深入分析。引導學生正確識別和分析化學反應體系,從本質上探索化學反應前后物質的質量關系。通過對三個實驗結果的分析,培養學生的總結歸納能力,體驗規律的產生過程,同時也為引出質量守恒定律的概念做好了準備。
(注:本案例是在北京大興紅星中學楊艷偉老師課堂教學的基礎上整理而得)
四、小結
在“質量守恒定律”實驗探究活動中充分利用問題策略引導學生體驗規律性知識形成過程,有效地改善了學生的實際探究效果,特別是學生在實驗過程中具有了很強的目的性,而不再是形式上的實驗探究。當然,這些問題策略的有效性發揮還需要教師在實際教學過程中進行合理控制、靈活處理,恰當把握提問題的時機,給學生留出足夠的思考時間,對學生的反饋及時追問,直至徹底的理解問題等等。