在教學中培養(yǎng)學生形成基本的化學觀念

在教學中培養(yǎng)學生形成基本的化學觀念

《普通高中化學課程標準（實驗）》中指出，化學課程要“有利于學生形成科學的自然觀和嚴謹求實的科學態(tài)度”，“引導學生進一步學習化學的基本原理和基本方法，形成科學的世界觀”，“形成基本的化學觀念和科學探究能力”，“形成有關化學科學的基本觀念”，因此，讓學生形成基本的化學觀念，是中學化學教學的一個重要目標。一、基本的化學觀念1.化學觀念的意義所謂基本的化學觀念，不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，而是在具體化學知識的基礎上，通過不斷的概括提煉而逐步形成的基本思想方法和核心的認識構架。它貫穿于整個化學內容之中，是使化學內容產生聯(lián)系的核心內容。中學化學的學習不是事實性知識量的積累，而是思維能力的提升和基本化學觀念的形成。如果學生在學習的過程中，僅僅記憶大量具體化學知識，考試過后很快就把這些知識遺忘，幾年之后，留在學生頭腦中的只會是極少量的知識，或者連事實性的知識也沒有。只有形成基本的化學觀念，才能提高化學知識的持久價值和遷移價值，學習化學也才能事半功倍。2.化學觀念的內容從不同角度出發(fā)，對基本化學觀念內容的認識可能不同，筆者認為，中學化學中的基本化學觀念應包括以下內容。變化的觀念。化學遵循物質是運動變化的思想，當兩種或多種物質混合時，或某一物質在改變條件的情況下，可能發(fā)生體積、濃度、密度、顏色等方面的物理變化，還可能發(fā)生化學變化。量變可能引起質變，許多物質的性質不僅與物質的結構有關，還可與條件有關。因此，要考慮是否變、哪些方面在變（化學鍵、能量）、變成什么物質，變化的程度（是否可逆）、變化的快慢以及影響變化的條件，如物質的濃度、溫度、質量及反應時的酸堿性強弱等，在其他條件不變而這些因素中的某一種發(fā)生改變時，物質發(fā)生的反應可能不同。分類的觀念。就是根據一定的標準對物質及變化進行分類。如根據組成、結構、性質等對物質分類，根據有無電子轉移、能量變化、有無離子參加、是否可逆等對化學反應分類。有了分類的觀念，再遇到陌生物質時，學生也能在分類觀的指導下，對所研究的物質進行分類，根據所屬的類別進行生成性學習。平衡的觀念。許多變化的過程是可逆的，最終會達到平衡狀態(tài)，如化學平衡（包括水解平衡）、溶解平衡、電離平衡等，這些都是動態(tài)平衡。因此，研究涉及動態(tài)平衡的問題時，既要注意由于反應可逆、所有反應物都不能完全反應的情形，又要注意多種平衡共存的體系中，當某一條件發(fā)生改變時，會影響哪些平衡，這些平衡又起了什么變化，變化的結果如何等。結構決定性質的觀念?；瘜W是在分子水平上研究物質的，物質的性質取決于物質的組成、結構，物質的組成不同性質就不同；若組成相同而結構不同，物質的性質也不同。以正確的原子觀、分子觀、離子觀等認識物質，就抓住了化學問題的本質，解決有關問題就會事半功倍。守恒的觀念。中學化學中涉及的化學反應是原子的重新組合，因此，物質發(fā)生變化時，遵循元素守恒（質量守恒）、電子數守恒（電荷平衡）、能量守恒，這是進行定量研究的根據。綠色化學的觀念?；瘜W追求人類社會和諧可持續(xù)發(fā)展的目標，化學之于人類生活的意義在于認識物質、改造物質、應用物質和創(chuàng)造新物質。因此，無論是工業(yè)生產還是化學實驗，都要考慮提高物質及能量的利用率，注意安全性，防止有害物質污染環(huán)境，實現環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展。二、在知識學習過程中提煉化學觀念1.選擇典型的知識提煉化學觀念不同的化學知識體現的化學觀念可能相同，這就需要精心安排，從知識特點、教學要求、時間間隔、學生的能力等多方面考慮，如化學變化中的量變引起質變的觀念。我在高一教學中進行這樣的安排，學習氯氣實驗室制法時，引導學生觀察，濃鹽酸與二氧化錳在常溫下不反應，加熱使溫度上升到大約40℃后才反應產生黃綠色氣體，到60℃產生氣體非常激烈，認識溫度變化引起性質變化。學習“硫酸的制備和性質”時，將質量分數為30%、60%、98%的硫酸分別與膽礬作用，結果只有98%的硫酸使膽礬變白色，說明濃度變化引起了性質變化。進一步進行濃、稀硫酸與蔗糖作用的實驗，濃、稀硫酸與銅片共熱的實驗，學生認識到由于濃度的變化使?jié)饬蛩嵊胁煌谙×蛩岬奶匦?，即有脫水性、吸水性、強氧化性，當濃度下降到一定程度時，就不能體現這些特性，認識濃度變化可能引起性質變化。學習元素周期律后，認識元素原子中的質子數的遞增引起元素性質的周期性變化，雖然同主族元素性質有相似性，但是也有許多不同，在更高層次上認識量變引起質變的觀念。同一化學內容從不同的角度進行認識和提煉的化學觀念可能不同，要注意選擇化學中的核心知識，提煉具有典型意義的化學觀念。如學習“乙酸”時，進行乙醇和乙酸酯化反應的實驗，若從選擇反應條件的角度分析，主要考慮化學平衡移動的影響；若從反應原理角度分析，兩種物質中都有羥基，卻是乙醇脫去羥基氫，乙酸脫去羧基的羥基，科學家用同位素示蹤法證明了這種機理，這就突出了結構決定性質的觀念。如果考慮催化劑硫酸的循環(huán)利用，以及濃硫酸脫水性、氧化性對反應的影響，提煉的是綠色化學的觀念。2.在知識的生成過程中提煉化學觀念化學觀念的形成不是靠簡單的灌輸或說教，它是在教學過程中發(fā)生、發(fā)展、生成。教學中，在呈現相關知識的同時，突出從形成化學基本觀念的角度引導學生進行更深入的學習和思考，深入認識知識學習的價值，最終點出解決問題過程中蘊涵的化學觀念。這有利于新的化學觀念的提出，或在新知識中強化已有的化學觀念。如學習“芳香烴的來源與應用”時，我先進行了甲苯、二甲苯與酸性高錳酸鉀溶液反應的實驗，學生發(fā)現，甲苯、二甲苯都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。我向學生解釋，褪色原因是分子中甲基被氧化成羧基，同時啟發(fā)學生對比甲烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，而這些烴分子中都有甲基，從而推出苯環(huán)對側鏈甲基有影響，使直接和苯環(huán)相連的甲基容易被氧化；再通過甲苯硝化得到2，4，6-三硝基甲苯，對比苯硝化得到硝基苯，引導學生探究苯環(huán)上引入硝基數目不同的原因，學生分析得出是側鏈甲基對苯環(huán)有影響。綜合兩方面的事實，學生既掌握了苯的同系物知識，又歸納得出分子中原子團之間是相互影響的，不同的原子團對某一原子（或原子團）的影響是不同的。3.應用化學實驗提煉化學觀念化學實驗呈現的信息直觀，涉及的化學觀念多，新穎嚴密的實驗是形成化學基本觀念的好材料。如進行銅和稀硝酸反應制備NO，利用可抽取的銅絲來控制銅與硝酸的反應，避免了需要反應停止時反應還在進行而造成浪費，達到綠色化學要求。學習“乙烯”進行乙烯與溴水的反應時，先檢測溴水的pH，然后再通入乙烯，溴水褪色后再檢測溶液pH，據此推出乙烯與溴的反應不是取代反應，也不是氧化成碳的反應，而是加成反應，從而說明乙烯和烷烴的結構不同，化學性質顯著不同。4.結合生產生活提煉化學觀念三、從化學發(fā)展史中感悟化學觀念在化學發(fā)展史上，一種化學觀念的形成可能需要比較長的時間，如在“元素周期表及其應用”的“化學史話”中，介紹了門捷列夫與元素周期律的發(fā)現。此外，我向學生補充介紹了其他化學家的工作：1829年，德國的德貝萊納（Doberiner）提出“3元素組”，把性質相似的3種元素歸成一組；1862年德國的尚古多（B.deChancourtois）提出“螺旋圖”，按原子量把元素排成螺旋狀圖；1864年，德國的邁爾（J.L.Meyer）提出“6元素表”，把6種元素歸為一組；1865年英國的紐蘭茲（Newlands）提出“8音律”，他是在發(fā)現每隔8種元素就出現性質相似元素的基礎上提出來的，他們都在探究元素性質變化的規(guī)律性，但他們局限于已經發(fā)現的近40種元素，而門捷列夫研究周期性時發(fā)現的元素有63種，他對于按照周期性應該具有某種化學性質、但當時尚未發(fā)現的元素，就讓它在周期表中空著，這樣終于列出一種簡潔的、富有預見力的元素周期表。上述介紹，使學生感到正確觀念的形成是許多科學家研究成果的累積，也是化學發(fā)展的必然結果。正確的化學觀念在證偽中修正，在證實中發(fā)展。如在“人類對原子結構的認識”學習中，學生認識到化學史上原子觀的形成，從1803年的道爾頓原子模型，到后來的湯姆生“葡萄干面包”模型、盧瑟福的行星結構模型、玻爾模型，以及20世紀初的量子力學模型，通過每一次的證偽和證實，正確的原子觀越來越清晰，原子觀的內容越來越豐富，推動了化學科學的發(fā)展。化學的發(fā)展是人們自覺或不自覺地在化學觀念的指導下進行的。如學習苯時，我簡單介紹了苯的發(fā)現史，1825年，英國化學家法拉第發(fā)現苯，1834年，德國化學家米希爾里希制出苯，后來日拉爾等人確定了苯的分子量為78，分子式為。隨著研究的深入，化學家發(fā)現苯的組成和其性質有很大的矛盾，德國化學家凱庫勒深入地研究苯的性質，他分析總結了大量的實驗事實，認識到造