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引導(dǎo)學(xué)生從元素視角認(rèn)識物質(zhì)的教學(xué)策略論文

時間:2023-05-04 10:06:56 論文范文 我要投稿
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引導(dǎo)學(xué)生從元素視角認(rèn)識物質(zhì)的教學(xué)策略論文

  作為高中化學(xué)新課程內(nèi)容的重要組成部分,化學(xué)1模塊中的無機(jī)元素化合物知識選擇以典型的元素及其重要化合物為代表,將物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí)融入有關(guān)的生活現(xiàn)象和社會問題的分析解決活動中,通過實(shí)驗(yàn)探究來學(xué)習(xí)物質(zhì)的性質(zhì)。然而在教學(xué)實(shí)踐中,教師普遍感覺教學(xué)效果不理想[1],學(xué)生也常常感覺元素化合物知識“好學(xué)”,但難以記憶。究其原因,主要有:第一,學(xué)生要在化學(xué)1模塊集中學(xué)習(xí)大量的元素化合物知識,其知識本身具有龐雜、零散的特點(diǎn);第二,化學(xué)1階段元素化合物知識被編排在原子結(jié)構(gòu)與元素周期律之前,關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的學(xué)習(xí)主要是基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析與總結(jié),不能從結(jié)構(gòu)出發(fā)來推斷或解釋,而基于實(shí)驗(yàn)獲得的知識是感性的,且有些內(nèi)容又容易混淆;第三,元素化合物知識應(yīng)用方面的內(nèi)容較為廣泛,許多知識只能作為常識性介紹,F(xiàn)實(shí)中,學(xué)生對物質(zhì)性質(zhì)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)大多停留在對實(shí)驗(yàn)事實(shí)的感知與記憶水平,由于缺乏對元素化合物知識內(nèi)在聯(lián)系及其所蘊(yùn)含的學(xué)科觀念與方法的理解,導(dǎo)致學(xué)生在處理實(shí)際問題時往往缺乏思考或求解問題的基本思路[2]。為此,幫助學(xué)生建立起研究和認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法、加強(qiáng)從元素視角認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化以建立元素化合物知識的內(nèi)在聯(lián)系,就顯得尤為重要。

引導(dǎo)學(xué)生從元素視角認(rèn)識物質(zhì)的教學(xué)策略論文

  1 構(gòu)建從元素視角認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思考框架

  在化學(xué)1階段,應(yīng)如何幫助學(xué)生建構(gòu)無機(jī)元素化合物知識體系?從學(xué)科知識的角度看,無機(jī)元素化合物知識注重“物質(zhì)性質(zhì)及應(yīng)用”的學(xué)習(xí),其中“物質(zhì)性質(zhì)”是核心,物質(zhì)性質(zhì)決定了物質(zhì)的用途、制法、保存等,不認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì),就不可能理解物質(zhì)的應(yīng)用。而物質(zhì)的性質(zhì)是由其元素組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的,不從組成和結(jié)構(gòu)角度認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì),就難以形成對物質(zhì)性質(zhì)的深入理解。從中學(xué)階段無機(jī)元素化合物知識的編排看,學(xué)生對無機(jī)元素化合物知識的學(xué)習(xí)是逐步發(fā)展的。初中階段元素化合物知識以物質(zhì)為中心,學(xué)習(xí)典型物質(zhì)(如氧氣、二氧化碳)的性質(zhì)、制法及用途等,以典型代表物學(xué)習(xí)一類物質(zhì)(金屬、酸、堿、鹽)的性質(zhì)等。高中化學(xué)1階段元素化合物知識注重以元素為核心,通過核心元素將其單質(zhì)及其化合物知識組織起來,學(xué)習(xí)含有同種元素不同物質(zhì)的重要性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化關(guān)系;高中化學(xué)2階段,借助元素周期表和周期律對元素化合物知識進(jìn)行整合,建立以周期、族為系列形成對物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的認(rèn)識[3],建立不同元素及其物質(zhì)性質(zhì)等知識的聯(lián)系。限于化學(xué)1階段元素化合物知識的編排特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展水平,有必要加強(qiáng)從元素視角認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化(見表1),即要加強(qiáng)對元素與物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)分類、物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化等學(xué)科實(shí)質(zhì)性問題的認(rèn)識,發(fā)揮“元素觀”對元素化合物知識學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用,幫助學(xué)生逐步領(lǐng)會和運(yùn)用“元素觀”來分析解釋問題,增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的理解。

  作為中學(xué)化學(xué)的核心觀念之一,“元素觀”是從元素視角對物質(zhì)及其化學(xué)變化本質(zhì)的深層次理解[4,5],大致包括三方面含義:一是對元素的認(rèn)識,包括什么是元素、元素的種類、元素的性質(zhì)等。就元素的性質(zhì)而言,還涉及元素之間的差異、元素性質(zhì)的周期性、一類元素性質(zhì)的相似性等。二是從元素視角看物質(zhì),即元素與物質(zhì)有什么關(guān)系,具體包括元素組成與物質(zhì)的分類、性質(zhì)有什么關(guān)系等。三是從元素角度看化學(xué)反應(yīng),即元素與化學(xué)反應(yīng)有什么關(guān)系,在化學(xué)反應(yīng)中元素種類是否發(fā)生變化、含有同種元素的不同物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化存在什么規(guī)律等。

  在化學(xué)1階段,強(qiáng)調(diào)從元素的視角認(rèn)識物質(zhì),就是要對元素與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系有深入的了解,這包括兩個層面:一是從元素視角認(rèn)識物質(zhì)的“個性”,即認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)與組成物質(zhì)的元素種類、元素形態(tài)(化合價、相鄰元素的結(jié)合方式、分子中元素間的相互作用等)密切相關(guān)[6]。對于簡單的化合物或單質(zhì),元素組成對于物質(zhì)的性質(zhì)甚至起著決定性的作用。具體為:

 。1)物質(zhì)元素組成上的細(xì)微差別,會引起物質(zhì)性質(zhì)上的巨大差異。如氧化鋁、氫氧化鋁、鋁鹽雖然都含有鋁元素,但因元素組成不同而其性質(zhì)不同;氧化鈉、氧化鋁、氧化鐵,雖然都是氧化物,但由于組成氧化物的金屬元素不同,其性質(zhì)不同。

 。2)組成物質(zhì)的元素種類相同但其形態(tài)不同,物質(zhì)性質(zhì)不同。如氫氧化鐵、氫氧化亞鐵雖然含有相同的組成元素,但由于其中鐵元素的價態(tài)不同,兩者的性質(zhì)不同。二是從元素視角認(rèn)識物質(zhì)的“共性”,即認(rèn)識基于物質(zhì)元素組成可以將純凈物進(jìn)行分類,基于物質(zhì)類別認(rèn)識同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì),如氧化銅、氧化鐵都是金屬氧化物,它們都能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)。

  從元素的視角認(rèn)識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,就是要以元素為核心,認(rèn)識含有同種元素不同物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律,建立某一元素的不同物質(zhì)之間的聯(lián)系,形成相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu),這包括兩方面:一是同一元素相同價態(tài)不同物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,如Al2O3—Al(OH)3之間的轉(zhuǎn)化、Fe2O3—FeCl3—Fe(OH)3之間的轉(zhuǎn)化等;二是同一元素不同價態(tài)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化,如Fe—Fe2+—Fe3+之間的轉(zhuǎn)化。

  借助表1中的思考框架,可以幫助學(xué)生建立研究物質(zhì)性質(zhì)、研究物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的基本思路與方法,即通過實(shí)驗(yàn)的方法,從物質(zhì)分類、氧化還原角度來認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)[7]。具體地說,從金屬(或非金屬)、氧化物、堿(或酸)、鹽等物質(zhì)類別所具有的通性預(yù)測某個具體物質(zhì)可能具有的性質(zhì),從物質(zhì)所含元素的化合價角度預(yù)測物質(zhì)是否具有氧化性或還原性,然后通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。對于同一元素不同物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化,依據(jù)金屬(或非金屬)、氧化物、堿(或酸)、鹽等物質(zhì)所具有的性質(zhì)確定實(shí)現(xiàn)不同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化途徑,依據(jù)反應(yīng)物與生成物中核心元素有沒有價態(tài)的變化,確定是否是氧化還原反應(yīng)等。

  2 以“元素觀”為導(dǎo)向明確學(xué)習(xí)的層次及其關(guān)鍵所在

  新課程中無機(jī)元素化合物知識的內(nèi)容及其功能價值發(fā)生了明顯的變化。以“金屬及其化合物”為例,《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》在化學(xué)1主題3“常見無機(jī)物及其應(yīng)用”中所列內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為:“根據(jù)生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究,了解鈉、鋁、鐵、銅等金屬及其重要化合物的主要性質(zhì),能列舉合金材料的重要應(yīng)用”[8]。傳統(tǒng)的教學(xué)注重元素化合物知識的識記,新課程主張實(shí)施以化學(xué)觀念建構(gòu)為本的教學(xué),強(qiáng)調(diào)要超越具體的事實(shí)性知識發(fā)展學(xué)生的深層思維,增進(jìn)學(xué)生對化學(xué)知識的深層理解,由此需要思考,在元素化合物知識的教學(xué)中到底需要教給學(xué)生什么?

  從發(fā)展學(xué)生“元素觀”的角度看,化學(xué)1階段選擇以鈉、鐵、鋁、銅為金屬元素的典型代表,其學(xué)習(xí)內(nèi)容[9]可分為三個層次:一是學(xué)習(xí)金屬及其化合物知識,這是學(xué)習(xí)內(nèi)容的第一層次,屬于事實(shí)性知識。具體包括:在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解幾種典型金屬的性質(zhì),如認(rèn)識金屬鈉的活潑性等,發(fā)展對金屬元素及金屬單質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識。學(xué)習(xí)相應(yīng)金屬的重要化合物(包括氧化物、氫氧化物及鹽等)的性質(zhì),如鋁的氧化物和氫氧化物具有兩性、利用 FeSO4溶液滴加少量NaOH溶液生成的Fe(OH)2在空氣中可轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3等事實(shí)的學(xué)習(xí),認(rèn)識鐵元素的變價性以及不同價態(tài)之間的轉(zhuǎn)化等,發(fā)展對金屬化合物的類別、性質(zhì)的認(rèn)識。了解金屬材料(合金、稀土金屬)及其應(yīng)用等。二是在“金屬及其化合物”知識學(xué)習(xí)的同時,增進(jìn)對物質(zhì)性質(zhì)與組成元素(種類、價態(tài)等)的關(guān)系、同一元素不同物質(zhì)間轉(zhuǎn)化關(guān)系的理解,豐富和發(fā)展對“元素觀”的認(rèn)識,這是學(xué)習(xí)內(nèi)容的第三層次,屬于觀念性知識。三是要形成對上述內(nèi)容的認(rèn)識,需要學(xué)習(xí)相應(yīng)的研究物質(zhì)性質(zhì)、研究物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的基本思路與方法,這是學(xué)習(xí)內(nèi)容的第二層次,屬于方法性知識。第一層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容,是短期可以達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)。后兩個層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容,屬于較遠(yuǎn)期目標(biāo)。其中較為關(guān)鍵的是要幫助學(xué)生建立“研究物質(zhì)性質(zhì)、研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一般思路與方法”,這是引領(lǐng)學(xué)生從事實(shí)記憶走向觀念建構(gòu)的重要橋梁。

  3 從促進(jìn)學(xué)生“元素觀”認(rèn)識的角度組織教學(xué)內(nèi)容

  從人教版化學(xué)1教科書[10]的編排看,元素化合物知識按“金屬及其化合物”、“非金屬及其化合物”分類編排,其中“金屬及其化合物”依次分為金屬的化學(xué)性質(zhì)、幾種重要的金屬化合物、用途廣泛的金屬材料三方面內(nèi)容。就其中的“幾種重要的金屬化合物”而言,教科書選取鈉、鋁、鐵、銅4種元素(以前三者為主),按照氧化物、氫氧化物、鹽分類進(jìn)行討論。這樣的編排重視從物質(zhì)分類的角度學(xué)習(xí)含有不同金屬元素的同類物質(zhì)及其反應(yīng),溝通了不同金屬元素化合物的“橫向”聯(lián)系,能夠引導(dǎo)學(xué)生基于物質(zhì)類別認(rèn)識同類物質(zhì)的性質(zhì)及反應(yīng)規(guī)律。但需要指出的是,由于缺乏元素周期律知識基礎(chǔ),關(guān)于含有不同金屬元素的同類化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)不能從結(jié)構(gòu)出發(fā)進(jìn)行推斷或解釋,而主要是基于從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)進(jìn)行分析和總結(jié),學(xué)生的學(xué)習(xí)仍然處于事實(shí)的記憶層面。并且這樣的編排割裂了含同一元素不同物質(zhì)之間的“縱向”聯(lián)系,不利于學(xué)生建立對同一元素不同物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系的認(rèn)識。為此,教學(xué)時需要對教材內(nèi)容進(jìn)行重組與再加工。

  教學(xué)內(nèi)容的組織大致包含兩層含義,一是以“元素”為核心構(gòu)建教學(xué)單元,如“幾種重要的金屬化合物”,可以按照“鈉的重要化合物”、“鐵的重要化合物”、“鋁的重要化合物”來展開,每一教學(xué)單元均涉及氧化物、氫氧化物、鹽等物質(zhì)類別,這樣可兼顧元素化合物知識的縱、橫聯(lián)系;二是課堂教學(xué)內(nèi)容主線的構(gòu)建,以第二層次學(xué)習(xí)內(nèi)容為目標(biāo),考慮在具體知識如“鈉的重要化合物”、“鐵的重要化合物”、“鋁的重要化合物”等教學(xué)中,是以研究物質(zhì)性質(zhì)為主,還是以研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化為主,這體現(xiàn)了兩種不同的教學(xué)思路[11]。前者注重以具體物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測與驗(yàn)證為線索,在學(xué)習(xí)物質(zhì)性質(zhì)的同時,學(xué)習(xí)研究物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法。如“鋁的重要化合物”教學(xué)思路可以設(shè)計(jì)為:以生產(chǎn)、生活中常見的鋁的重要化合物為素材引入課題→預(yù)測Al2O3的性質(zhì)、設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,認(rèn)識Al2O3具有兩性→實(shí)驗(yàn)探究Al(OH)3的性質(zhì),認(rèn)識Al(OH)3具有兩性→反思與提升,總結(jié)研究物質(zhì)性質(zhì)的思路與方法。后者以實(shí)現(xiàn)具體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化為線索,在探討物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程中認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì),學(xué)習(xí)研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思路與方法。如“鐵的重要化合物”教學(xué)思路可以設(shè)計(jì)為:由鐵單質(zhì)制得的化合物有+2價和+3價之分,將含鐵物質(zhì)進(jìn)行分類,引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)→探究相同價態(tài)鐵的不同化合物之間的轉(zhuǎn)化[如請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化:FeCl3→Fe(OH)3;FeSO4→Fe(OH)2]→探究不同價態(tài)鐵的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化(如請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)Fe2+與Fe3+間的轉(zhuǎn)化,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)→反思與提升,總結(jié)研究物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的思路與方法。需要說明的是,究竟選擇哪種教學(xué)思路,需要同時考慮知識內(nèi)容特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)與發(fā)展需要,以實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識邏輯與學(xué)生認(rèn)知邏輯的有機(jī)整合。

  總之,將元素化合物知識的教學(xué)重心從事實(shí)性知識的識記轉(zhuǎn)向?qū)Ω鼮楦镜幕瘜W(xué)觀念(元素觀)及其認(rèn)識思路與方法的理解,一方面是基于對元素化合物知識的核心內(nèi)容及其教學(xué)價值的理解,另一方面是出于在教學(xué)中要讓學(xué)生思維發(fā)展、化學(xué)觀念的形成與知識學(xué)習(xí)協(xié)調(diào)同步的綜合考慮。發(fā)展學(xué)生從元素視角認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的教學(xué)探索,旨在以元素為核心,通過實(shí)驗(yàn)的方法,從物質(zhì)分類、氧化還原角度幫助學(xué)生建立認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的基本思路。在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用化學(xué)知識解決或解釋生產(chǎn)和生活問題的過程中,通過反思與內(nèi)化,將知識形成與應(yīng)用的過程體驗(yàn)轉(zhuǎn)化為學(xué)生解決實(shí)際問題的方法與能力。這值得深入研究。

  參考文獻(xiàn):

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