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化学基本原理的学习模型构建

2009-1-7 19:46:08  来源:高中化学网  作者:www.gzhxw.cn  【 】  浏览:

 

 

    摘要化学原理是中学化学教学的重要内容之一,与学生的化学学习能力密切相关。本文通过分析化学原理学习的思维方法,构建化学原理学习过程和教学过程的模型,并阐述相应的教学策略。

    关键词化学原理;模型;学习;教学

   

一、化学原理的学习意义

    1、化学原理的界定

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    化学原理是指运用化学概念作出的基本判断和推理,化学的基本定律、基本规律和基本观点都属于化学原理,也称为化学基本理论。它们反映了自然界中的现象、过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了物质运动变化的各因素之间的本质联系,揭示了事物本质属性之间的内在联系。中学化学基本原理可分为微观结构和宏观规律两方面(图1),它们是相互联系的。

   

 

 

 

      2、化学原理的意义

由图1可知,化学基本原理和元素化合物知识构成了中学化学教学的主要内容,它们之间紧密联系、协同促进学生认知发展。在教学中,基本原理起着贯通元素化合物知识,激活思路,理解本质的主导作用。基本原理的学习会加深对元素化合物知识的理解,使其系统化、网络化,促进知识的联想、迁移和应用。

 

化学原理是观察、实验、思维和数学推理相结合的产物;从化学原理出发,又可以推演出各种具体的判断、命题和指导化学实践的规则。由此可见,学生抽象思维能力的形成和发展,分析解答化学问题能力的提高,辩证唯物主义思想和科学方法的形成,都与化学基本原理的学习密切相关。

 

二、原理学习的思维方法

   

     化学原理的学习是虽然不像化学史上建立化学基本原理那样曲折漫长,但也是极其复杂的,学生需要在一定知识背景的指导下,对感性认识进行思维加工,其常用方法有:

  

    1、归纳

  

 归纳是指从众多的结果或结论中分析、概括而总结出化学原理的方法,分为实验归纳和理论归纳。实验归纳是指直接从观察实验结果中分析、概括而总结出化学原理,如某一化学反应产生的条件、浓度对反应速度的影响、化学反应中的能量变化、气体的实验定律等;而理论归纳是利用已有的化学基本概念和原理,经归纳、推理得出更普遍的化学原理,如化学反应中的能量守恒、由三大气体实验定律得出理想气体状态方程等

  

 2、演绎

   

演绎就是利用较一般的化学原理,经演绎推理,推导出特殊的化学原理的思维方法。如学习理想气体实验定律,即可以采用上述的归纳法,也可以采用演绎法。

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 


  

     3、类比

     类比是根据两个对象在某些属性上的相似而推出它们在另一属性上也可能相似的一种推理形式。类比是科学研究和学习中的重要方法。在科学发展的历史上,许多科学家说的提出都采用了类比的方法,如原子模型结构中,道尔顿原子模型类比实心球,汤姆生原子模型类比枣糕、布丁、西瓜,卢瑟福原子模型类比太阳系等等。实际上,化学中还经常使用“模型化”的类比方法,如晶体结构、分子结构、原子结构、原子核结构、DNA双螺旋结构等,有的采用了物化了的模型,有的则采用了抽象形态的理论模型,这些模型实际上属于化学原理,在形成过程中包含着类比的思想。

   

三、学习过程的模型构建

   

具体的化学原理学习过程十分复杂,教学模式也不是唯一、固定的,它往往随教学体系和内容、学生年龄和学习能力、教师教学风格及教学资源的变化而变化。通过分析相关课例,发现化学原理的有其一般过程和共同特征。

  

 1、学习模型的构建

   

通过课例(表1)分析,形成化学原理的学习过程模型(图3)。

1.“离子晶体、分子晶体和原子晶体”教学过程设计

教学过程

活动内容

生活引入、感性体验

由生活中常见的固态纯净物有规则的几何外形,引出晶体概念。

分析模型、小结结构

对比晶体模型、分析结构,重点小结构成晶体的微粒以及微粒间的作用力。

动画模拟、小结物性

模拟不同类型晶体沸点和硬度差异,比较不同晶体的物理性质差异。

归纳原理、思考扩展

列表总结离子晶体、分子晶体、原子晶体,在思考题基础上进行扩展。

应用原理、判断晶体

应用原理演绎出晶体分类方法,并进行判断训练。

总结规律、深化原理

小结物理性质变化规律,深化晶体结构对物理性质的决定作用。

 

 

 

 

    2、学教模型的例析

   

        根据化学原理学教过程模型设计“盐类的水解”(表2)。

 

2.“盐类的水解”教学过程设计

教学过程

活动内容

创设情境

引入实验

情境:从NaClNH4ClCH3COONa的水溶液是否都呈中性?

实验:用pH试纸测试NaClNH4ClCH3COONa水溶液的酸碱性。

独立探究

共同分析

书写:化学方程式和电离方程式。

分析:溶液酸碱性不同的原因。

导出概念发现规律

归纳:盐类水解的概念与实质,并与中和反应作比较。

问题:是不是所有的盐都能水解?

应用规律

练习巩固

总结:能够发生水解的阳离子和阴离子。

巩固:盐类水解的概念和规律,盐类水解的离子方程式。

分析因素

完善原理

分析:盐类水解的内因和外因,理解同离子效应。

深化:盐类水解平衡原理。

应用原理

解决问题

应用:应用水解平衡原理,解决实际生活中的问题。

问题:溶液配制、浓缩与蒸干,泡沫灭火器、明矾净水、改良土壤等。

   

四、过程模型的教学策略

    化学原理学习过程模型是基于化学原理学习的思维加工过程构建的,实际教学中应根据具体教学内容、学生情况和教学资源合理配置,并在教学中注意以下几方面:

  

 1、熟练思维方法

    如前所述,在化学原理形成的过程中,通常使用归纳、演绎、类比等思维方法,如果对这些思维方法不熟练,则会严重影响学生对化学原理的学习。因此,对这些思维方法的训练和指导是必须的。

  

 2、建立事实依据

化学原理是人们从实践中概括出来又在实践中证明了的关于化学变化的规律性认识,因此具有抽象性。对于抽象难懂的化学原理,在教学过程中必须以充分的感性材料为基础,并通过对感性素材的分析得出理性的结论,这种由感性到理性、由现象到本质、由浅入深、由一道难的认识过程,符合学生的认知规律。因此,不能忽略学生感性认识的基点。

 

例如,温度和浓度对化学反应速度的影响,多选用Na2S2O3H2SO4的反应演示。该实验现象鲜明,易于观察,易于比较反应快慢,易于控制反应物的浓度。但是,Na2S2O3学生没有接触过,与H2SO4的反应也不了解,教学中应先让学生认识反应的过程和现象,才可通过其在不同温度、不同浓度下的不同反应,认识温度、浓度对反应速度的影响。

   

3、理解原理本质

化学原理教学过程中需要感性认识,但对化学原理的掌握不能仅仅停留在感性认识上。否则会出现难以想到的错误。

 

如在“电子云”教学中,通过运用氢原子的电子云图,了解电子在氢原子核外出现的几率,从而认识电子云的涵义。当问到“从氢原子电子云图上看,其原子核外有多少个电子?”有的学生竟答道:“有几百个甚至几千个电子”。很明显,这是对电子云图只停留在直观感觉上,而没有进行正确的抽象思维加工的结果。

 

又如,在“强弱电解质的电离”的教学中,通常是通过电解质溶液的导电性实验得出结论,由于实验现象比较明显,得出结论也非常容易。但学生如果对导电的实质缺乏本质的认识,则往往会造成错觉,认为是通电后才能发生电离。以至于日后将不能区分电离与电解两个概念。教学中如果运用多媒体手段将电解质在水分子作用下发生电离的情况用动画演示出来,就不难理解电离的本质。

 

    4、形成系统结构

每一个具体的化学原理都不是孤立的,它们之间存在着一定的联系。因此,教学中应避免孤立地、支离破碎地进行讲授;必须帮助学生掌握核心的、重点的和关键的原理,抓住基本原理之间的内在联系,用分析、比较的方法把化学原理形成系统(图4)。

 

 

 

 

 

比如,在“元素周期律”的教学中,讲解时不仅要从质量互变规律出发阐述元素周期律的实质,培养其辩证唯物主义观点,还要向学生适当介绍门捷列夫的哲学思想,并说明如果门捷列夫没有不自觉地运用了量转化为质的思想,不理解质与量的辩证关系,就不可能有如此伟大的发现。这样可以启发学生用辩证唯物主义的思想方法去指导学习、研究问题。

 

事实上基础理论的许多内容都是培养学生辩证唯物主义观点的理想教材。如水的离子积常数教学体现出对立统一规律;结合化学平衡移动,可以说明相对与绝对的关系等。

  

 5、理论联系实际

原理源于实践又回归实践,化学原理教学要与实际联系,首先要与元素化合物知识相联系。教学中应从化学原理出发,认识元素化合物的结构、性质、制取方法以及在生产、生活、科技各个领域的用途,了解化工原理、工艺条件的选择以及化学科学发展的历史成果和当代化学科学技术的最新发展。

 

如在学习盐类的水解之后,则应该让学生使用水解原理解释工、农业生产和日常生活中的一些实际问题。如:用明矾净水、用Na2CO3溶液去油污(且热水比冷水效果好)、金属在焊接之前先用NH4Cl溶液处理等。

 

这不仅能加深对所学基本原理的理解,还能激发学生的学习兴趣,提高分析问题和解决问题的能力,同时更让学生体会化学学习对社会的贡献,更好地认识化学学习的功能和价值,增强基础理论的学习效果。

   

      “学无定法”、“教无定法”,在应用模型进行教学设计和课堂教学时应走出“僵化”的模式“误区”,走进“活化”的模式“新区”。

 


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