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基于教材实验教学促进基本观念建构与发展的探索与实践
——以2019人教版新教材“物质的导电性”实验为例
摘 要:实践中证明,通过化学实验教学来引导学生建构化学基本观念是非常有效的方法。化学实验的真实情境使学生得以更直观观察化学现象,能激发学生的学习兴趣,促使学生自觉将感性认知转化为理性认知,迁移内化为学科基本观念和核心素养。鉴于此,如何以高中化学教材中的实验为载体,展开对建构化学基本观念的研究,教师在开展实验教学的过程中,渗透化学基本观念教学,促进化学学科核心素养的形成。
关键词:高中化学;实验教学;
化学基本观念,是指学生通过学习和探索,在深刻理解具体的学科知识的基础上,提炼和升华为对化学的整体的、高度概括的认识,反映了学生对化学概念、知识、原理的深层认知,是学生知识内化的结果。。学生对化学基本观念的理解,依赖于对具体的、个别的、分散的化学现象的认识,使用了归纳的思维过程,同时,又反作用于化学学习,有利于学生在化学学习中应用演绎的思维方法加深对知识的理解。实施新课程标准以来,日益重视学科基本观念和核心素养。2020 年新修订的高中化学课程标准中“要求教师将立足高中学生的化学学习过程,从“宏观与微观”、“变化与平衡”、“证据推理与模型认知”等方面引导学生通过学习化学而逐步达成在价值观、品格和能力方面的目标。”其中就涉及到“微粒观”“变化观”“平衡观”等化学基本观念。
本文通过人教版2019版高中化学必修1教材中“试验物质的导电性”实验教学设计,探究在实验教学中形成“微粒观”“分类观”的教学。
一、明确基本观念
微粒观:化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的自然科学。化学不仅在宏观层面上研究元素和物质,更要从微观层面研究
分子、原子、离子、质子、中子、电子等微观粒子,要理解离子键、共价键、配位键、分子间作用力、氢键等相互作用,掌握在化学反应中化学键的断裂和形成,明确反应机理,离不开微粒观的构建。
分类观:分类是学习化学的重要方法之一。化学物质繁不胜数,化学现象千变万化,掌握分类的方法,找到事物内在的、本质的联系,分门别类学习化学物质和化学反应,能使学习事半功倍。
人教版2019版高中化学必修1教材中“试验物质的导电性”实验先依次测定干燥NaCl固体、KNO3固体和蒸馏水的导电性,再依次测定NaCl溶液、KNO3溶液的导电性,从而引导学生认识电解质和非电解质。
在本节课之前,学生已经从生活中和物理科学习中对物质的导电性有了一定的了解,但是并不了解物质导电的本质原因,因此,本节课将引导学生重点研究物质导电的原因,明确物质导电是依赖带电的离子的定向移动,从而对分子、离子、原子、电子等微观概念有更深的理解。通过将化合物分为电解质、非电解质,加强学生的分类意识,从而形成化学分类观。
二、教学过程和设计
【问题驱动 1】在生活中,我们知道湿手操作电器容易触电,这是为什么呢?
金属和石墨都能导电,那还有哪些物质也能导电呢?
【实验探究】
实验一:在三个烧杯中分别加入干燥的氯化钠固体、硝酸钾固体和蒸馏水,插入石墨电极并接通电源。观察并记录实验现象。
实验二:取少量干燥的氯化钠固体、硝酸钾固体分别加入蒸馏水,插入石墨电极并接通电源。观察并记录实验现象。
【学生活动1】观察实验现象,探讨物质导电的原因。
【设计意图】此处设计了两个实验,学生能通过两次实验现象的对比,对电解质溶液的导电性有直观的认识。在学生活动环节,通过分组讨论的形式,激发思维风暴,最后总结归纳得出结论。应用这样的教学方法,使学生们充分理解实验现象,并深入探究其原因,最后在微观层面理解电解质的概念,并在对物质进行分类研究的过程中巩固了分类观。
实验三:观看导电性实验视频:取少量干燥的氯化钠固体,插入石墨电极并接通电源,将 NaCl 加热熔化,观察融化前后灯泡的变化。
观看 NaCl 加热熔化的微观动态模型和熔融氯化钠中自由移动的钠离子、氯离子在电场中定向移动,体会熔融状态下离子的产生过程和离子在电场中定向迁移传导电流的过程。
【学生活动2】观察实验现象,认识不同条件下物质的导电性,体会 NaCl 固体熔化时的电离过程,掌握物质导电是因为有自由移动的电子或离子。从微观层面体会“微粒”这个观念在化学中无处不在的地位。
【设计意图】电解质在熔融状态下的导电性实验在中学化学教学中不容易开展现场演示,此处利用微观动态模型的动画视频,让学生直观体会氯化钠在熔融状态下导电的原因,将抽象的微观粒子以形象生动的动画视频展示出来,促使学生理解导电的本质,建立电离的微观思考模型。
【分析与总结】
回顾电解质概念和电离理论的发展历史,引出电解质概念,从概念推出判断依据,并结合以物质组成为分类标准提出酸、碱、盐是电解质。认识电解质与非电解质的本质区别,理解电解质的电离过程。
三、教学反思
传统的教学方法重“教”轻“学”,学生学习化学的过程主要体现为对具体的、零散的化学知识的机械记忆,忽视了学生主动思考,积极形成化学学科基本观念的思维过程。高中化学教材中有许多实验,但在现实当中,由于学校办学条件的限制或课时设置的不合理,一些高中化学教师使用实验录像、文本材料等代替了实验演示,用要求学生死记硬背文字内容代替了学习实验过程中的设计、探究、分析、总结,表面看来节省了时间,实际上却本末倒置,不利于学生形成学科思维和基本观念,使所学的知识流于表面,不能进行深度理解和迁移运用。
转变教学模式,重视学科基本观念的形成和核心素养的培养,是新课标的要求,也是教师适应新时代要求,与时俱进的体现。
参考文献:
中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S]. 北京:人民教育出版社,2020.5
王祖浩,教师指导.化学 (2017年版2020年修订)[S].上海教育出版社,2020.9
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