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按照学生以后发展方向的不同,可将接受化学教育的学生分为五类,高中阶段应开发多层次的课程以适应学生的个性发展。有人指出目前至少应开发三个层次的化学课程:其一要开发出为加速我国化学科学发展、为培养未来的化学家和高级科学研究人才、与发达国家高中化学高层次课程平行的课程内容;其二要开发出为学生进入理科专业学习打基础的化学课程:其三是开发出为培养高素质公民所需要的化学课程;与此相对应,高中阶段也应编排多层次的化学教材以供志向不同的学生需要。目前人教社新教材适应多数地区高二开始文理分科的现实,设置“三册四本”的宏观教材结构,文理科分别采用化学I和化学II两种不同的教材。不但教材的宏观结构要适应不同学生发展的需要,体现层次性,每册化学教材内部体系结构和内容也要体现层次性,既要有必教必学内容,又要有选教选学内容;既有精讲内容,又有泛读内容;在打好高层次的共同基础的前提下,为毕业后的进一步分流打好不同的基础。只有这样做,才能保证全体学生全面发展与个性发展相统一。
二、处理好知识的衔接与联系
优化高中化学教材结构还必须处理好知识的衔接与联系。知识的衔接与联系包括两方面:一是指纵向的,即各册教材之间、各章节之间知识内容的前后衔接;二是指横向的,指化学与其他学科之间的联系。处理教材内容的纵向衔接要遵循化学学科的内在逻辑关系,保持知识由浅入深、由易到难的编排顺序,同时,还要考虑学生原有的认知结构。一言以蔽之:“重要的是把后继经验建立在前面经验的基础之上,同时又对有关内容作更深入、广泛的探讨”。化学与其他学科的横向联系包括两个方面,一是在知识上的渗透;二是结构上的一致。现代科学发展的一个重要趋势是各门学科之间的融合,化学作为一门自然科学,与其他学科存在着密切的联系,化学教材应该渗透、融合数学、物理、生物、地理等方面的知识和思想。如化学计算与数学知识的融合,能源、电化学知识与物理知识的融合,环境、资源与地理知识的融合等等。学科间知识的融合和渗透,有利于学生对知识的全面发展和认识,有利于能力的全面培养。同时,在化学教材结构的编排时必须考虑与其他学科知识的并进关系,使化学与其它相关学科知识在一定的学习阶段内既不重复,又能使相关各学科知识互为基础,如化学平衡理论需要有关于气体压力的知识作为基础,教材中甲烷结构的介绍,必须在数学中学习了正四面体之后。
三、知识的逻辑顺序、学生的认知顺序和心理发展顺序最佳结合
二序结合是教材编写所遵循的重要原则。我国化学教材的编写在二序结合上的具体做法是“以化学知识的逻辑顺序为主线,考虑学生的认知顺序和心理发展顺序加以变形”,由于长期受学问中心课程理论的影响,化学教材的编写一直将知识的逻辑顺序放在首位,当知识的逻辑顺序与学生的生理和心理认知顺序相冲突时,教材的编写要符合知识的逻辑项序,由此形成了我国长期以来教材编写的学科中心倾向,所编写的教材便教但不利学。由于学科中各项知识间的逻辑关系既不同于人类认识自然的历史发展逻辑,也不同于每个人自身的认知发展逻辑,高中化学教材的编排也可以不采用以化学学科的知识体系为主的编排方法,或从人与化学的关系出发,或从高中生的认知发展规律出发组织教材内容,使教材既能充分体现学生学习化学的需要,又能促使知识和能力的全面提高。
四、知识学习、能力培养、思想教育有机融合
知识、能力、思想三方面是高中化学教育的目标,也是组成化学教材结构三个实体要素,知识学习、能力培养和思想教育三者虽各有自己的结构,但又密不可分,相互交叉、相互渗透,在教材结构的编排过程中应三者兼顾、协调进行,使知识学习、能力培养和思想教育三者有机地结合在一起,反应在主题和内容的编排中,就是使学生从一个主题出发既获得了知识,又在能力方面得到了提高,思想上得以升华。例如美国化学教科书中编入了让学生解决自由女神像受侵蚀的问题,这同时也是一个科学家正在思考的问题,可以激发学生的求知欲,促进学生积极探讨。学生面对这样的问题,首先会产生一种尝试一下的念头;其次有一种保护环境的责任感,并且想到科学家正在思考这个问题,而自己也能想办法解决它,颇为伟大;另一方面,解决这一问题需要学生运用大量的化学知识,学生在运用所学知识的基础上,还要广泛地查阅文献、搜集资料、甚至通过做实验、分析结果、得出结论,这同时也培养了学生的能力。因此把这种问题作为化学教材内容把培养学生的责任感、有关能力和学习知识整合在了一起。新教材在这方面也比较重视,例如第一册第四章“环境保护”一节,通过问题揭示、活动指导、角色扮演等把知识学习、能力培养、情感体验有机地结合在了一起。
二、构建科学的高中化学评价体系
高中化学的评价体系应以学生为中心,关注学生的参与性和过程性,评价体系应是多元化和多主性的。评价应有利于激发学生的求知欲望,促进了学生的学习成长。
1.评价方式应是多元化的,使评价更真实。
学生是一个群体,个性差异较大,学习能力、学习态度等都有不同程度的差异,教师的评价切忌千人一面,应当是有针对性的多元化的评价。(1)评价目标的多元化。针对不同的学生应有不同的评价目标,要充分考虑学生的学习基础、能力、个性等方面的差异,因人而宜,实事求是给出每个学生的评价目标,要评估学生的学习能力及表现,要制定学生所能到达的目标,从而激励学生进步,帮助学生掌握更多的知识,提高学生的学习能力,达到所预定的评价目标。(2)评价方法的多样性。目前,评价方法多采用常规作业、单元测试、期中和期末考试、上课提问的方式,这些传统的评价方式有一定的实用性,但不能真实反映学生的学习状况。评价方法应更加全面和科学,如自主评价、访谈评价、家长和同学评价、实践评价等。在常规的考试方法上也应改革与创新。教师在考评高中化学知识时,应把知识寓于真实的生活、科研及生产背景中,注重问题与实际的联系,加大试题的开放性与探究性。在平常练习中,应根据学生的能力设计不同难度的问题,设定多组练习,由学生自主选定完成,在考试时也应设定必做题和选做题,使学生有选择的余地,每个学生都能有成功的喜悦,从而激发学生的学习热情,从而达到较好的教学效果。
2.评价体系构建的多主性,让评价更全面。
传统评价是由教师单方面进行,这与布鲁纳的“结构主义”教学论的评价体系是相悖的,科学的评价体系是以参与者为主的,要突出学生的参与性,学生家长、同班同学都应参与评价,改变教师单一评价的片面性,使评价更具合理性和全面性,有利于促进学生的发展。通常的做法是:(1)要求学生自主评价。教师进行完教学单元教学后,教师应要求学生进行自主评价及对教师的教学提出相关建议,主要包括单元知识点掌握、自我评价、学习目标、完成程度、进步方面、存在问题、改进办法、教学建议等。(2)同学评价和家长建议。每一学期结束都要求学生相互评价,主要包括学习态度、上课纪律、作业情况、相互学习等方面,家长应就学生在家庭学习的过程给出评价。
3.评价应注重学习的过程性,建立学生的成长档案。
学生的学习过程是一个较复杂的心理活动,是一个系统工程,教师的评价应贯彻整个教学活动过程,应密切关注学生在学习过程中的心理动态和能力的培养。课后作业的评价应指出学生的进步与不足,应从知识再现、能力提高、知识运用等方面及时给出评价。单元测验后,针对每一个学习单元,应对学生的学心态度、学习方法和技能,给出准确的评价和合理化建议。每一学期及每一学年的结束,教师应对知识点的掌握、方法论的建立、思维能力的提高、学习中的闪光点及存在的问题给出正确的评价,指导学生扬长避短,逐渐成长。教师应以欣赏的态度鼓励学生的进步,培养学生的学习兴趣,锻炼学生的学习意志,提高学生的学习能力。
单元结构教学,就是打破传统的教学方法,打破课时教学的限制以每一个单元为单位进行学习。用这种教学方法对学生来说,不仅仅能够让学生比较全面并且还能看到详细地掌握每一书中每一单元中的知识内容,从而让学生尽快地把握理解每一个课本的重点、难点,同样的也有利于化学老师去了解明白学生每一个章节的情况,从而让老师在教学时因势利导,因材施教,制订适合学生当时的教学方案。其中最重要的也是要把学生“要我学”的被动学习动机转变为“我要学”的主动学习动机,学生不会因为这一章的内容不会而放弃对其他章节的学习。
一、梳理建构,导入课题,激发兴趣
对于许多学生来说,化学的知识点是繁多而又艰难的。作为一个单元,对于化学来说就是一个化学的知识体系,有的单元章节里面每一个知识点之间的关系都是相连接的,而有的则是相似的。比如说,在学习氧气、氮气等时,学生可以通过气体之间的密度、颜色、化学反应的类型及反应产生的结果等进行比较,而且事物既然有相似之处,同样也会有不同的地方,通过这样的对比,能够让学生明显地记住不同气体,也能增加学生对化学学习的兴趣和热情。
在高中教学方法中运用单元结构教学法,能够增强学生对化学学习的自主性和自觉性,更加能够激发学生对学会化学的自信心和新的知识的学习,促进学生对于化学实验现象和结果的好奇心,能够尽可能地让学生对于化学物质有成就感。
高中化学对于每一个理科生来说,它是一门知识理论性很强的重要理科学科。高中化学中每一个知识的有关理论概念及相关的化学方程式对于每一个理科生来说都是不可或缺的必须记住的知识。在化学中每一个知识都是必不可少的,也是化学中最基本的,同样也是最重要的。
二、规律总结,迁移作用,单元检测
对于每一个理科生来说,化学学习中最为困难的莫过于记住每一个化学方程式。运用单元结构教学法可以让学生更为简单地记住每一个方程式。比如说,在学习电极方程式时,学生需要记住在惰性电极上,各种离子的放电顺序即阳极表现为失电子能力,阴极则有得电子能力。在书写方程式时,我们只需要记住其中一个最为典型的,而特殊的方程式就需要特别记忆。在每一单元结束时,老师可以对学生进行书面考试,从而能够了解学生对这一单元的学习情况,老师在出试卷时也要注意到整张试卷的布局,这一张试卷上可以出现近几年高考理科试卷题上经常出现的知识点,也可以是这一单元学生易于出错的地方,最重要的是通过这张试卷让学生达到查漏补缺的优点,没有一个人能够完全地掌握每一单元的知识点,这样可以让学生通过试题来更加清楚自己在每一单元的学习情况,能够及时对自己缺失的地方进行复习,也能够正确认识自己现在所掌握的知识结构,而且什么地方是自己的薄弱环节怎样才能真正地提高化学成绩。对于老师来说,每一次学生做试卷都要及时批改,也要重点关注一下整张试卷中绝大多数学生容易出现的错误,及时把试卷发给学生并且能够及时地给学生评讲,主要让学生明白这一单元的重点和难点,比如,铁粉是黑色的,而整块固体铁则是银白色的,在空气的条件下固体铁块的外面有一层致密的氧化膜,铁在燃烧的条件下反应要充分考虑到是燃烧完全还是不完全,因为它在不同的条件下产生的实验现象也是不一样的,从而导致铁的化学实验反应的产物也是不一样的。
三、模块教学,统筹兼顾,激发激情
我们都知道传统的教学方法只在乎以每个知识点的突破通过对知识的累积来达到对化学知识的学习,单元教学则是将高中化学的所有知识点进行分模块教学的。这样每一模块内的知识对于每一学生来说,可以拓宽学生的知识深度和广度。这样就能够使学生养成总是善于从全局角度、以长远眼光看问题,从整体上把握化学学习趋势和方向。学习每一单元时,就要开阔我们的思路,例如,我们在学习氯的相关内容时,就可以类比着来记住氟等卤族元素,同样地,对于元素周期表中每一族的元素都可以用这种方法进行知识总结,这样我们就可以做到“任凭风浪起,稳坐钓鱼船”。从化学反应和物质变化的规则上来看,透过纷繁复杂的反应现象来把握事物反应的实质和潜在规律。在学习时,也要注意具体问题具体分析,在学习原电池时,我们就要分析构成原电池的反应溶液。我们在学习高中化学通过分析物质反应的复杂现象时,要坚持用理性的思考和正确的方法,了解物质的要素系统,把握化学的学习,避免对待化学实验问题的片面性、绝对性。
“化学学习情境”指的是与一定的化学知识内容相关的文化、环境和活动等。化学学习情境中既有“情”又有“境”,是情境互融的。“情”是情景体验,是对意志、态度、价值观以及学习动机方面的培养,“境”是学习环境、知识文化氛围、社会应用背景和各种类型的学习活动。如何优化化学课堂教学?提高课堂效率,是深化化学教学改革的重要方面,是高中化学教学要求的核心。教师要从创设情境,优化课堂等角度进行多维优化,充分发挥学生的主体作用,提高教学效果。高效课堂,顾名思义就是一种理想的教学境界的追求,表现为教师教得轻松、高效,学生学得愉快、高效。
1创造和谐的师生关系
马卡连柯曾说:“我确信,我们的教育目的并不是仅仅在于培养能够有效地来参加国家建设的那种具有创造性的公民,我们还要把我们所教育的人变成幸福的人。”人非草木,熟能无情?哪里有成功的教育,哪里就有爱的火焰在燃烧,炽热的情感在升华,教学既是知识技能的传授,又是师生情感交流的过程,其中蕴含着来自师生双方的极其丰富复杂的情感因素。作为教学对象的学生,他们有着自己丰富的内心世界。教学过程中,教师对学生充满尊重、关心和期待,以一颗爱心去包容学生,积极的情感回报,当这种情感达到一定程度时,会产生情感的迁移,从而“亲其师,信其道,乐其学”,促进情感的健康发展和健全人格的形成。
2尊重学生的主体地位
“施教之法,重在启导。”发挥学生的主体作用,离不开教师的教学指导,而激发学生的学习兴趣则是“导”的关键。
2.1巧妙质疑,激发兴趣。化学是一门高中应用性较强的实验科学,科学家为之奋斗的故事不胜枚举。根据教材实际巧妙设计实验质疑、实验应用质疑、科普故事质疑等提纲,有利于激发学生学习兴趣。学生是学习的主体,必须重视学生学习的体验与感悟,把感悟作为学习的基础。感悟是学生主体对外部知识、信息的深层内化,是头脑对事物的重新组合。课堂教学过程必须尽量减少对学生学习时间的占领,把学习的大部分时间交给学生,只有学生自己“生产”出来的知识才是有生命力的。学生在教师的引导下能自由地独立自主学习,在课堂学习生活过程中学会感悟,在与知识的“相遇”中,使知识融入生命。教师在“点化”学生的过程中也在“点化”自己,双方共同提高。在学习选修课《化学与生活》中的《改善大气质量》一节时,我先列出学习提纲,让学生在自学、讨论的基础上,给出学习结果,老师总结评价。
2.2语言要生动、形象,富于感染力,具有启发性。教师生动形象的语言,会使学生有“身临其境,如见其物”的感觉,给学生以美的享受。富有启发性的语言不能引起学生的积极思维,激发学生探求知识的欲望。
3生动形象的化学实验和电化教学的恰当使用
化学实验中各种生动、鲜明的变化现象,可以引起学生对化学的直接兴趣,使他们积极主动地观察实验,获得丰富的感性知识。学生亲自动手进行实验操作,使化学变化重现出来,这有助于培养他们的实验操作兴趣,进而对化学实验现象产生原因的探究,更有利于培养学生稳定性兴趣和概括性兴趣,从而调动学生学习的主动性和积极性。不断发展和丰富的电教媒体参与课堂教学活动,有效地改进了教和学的活动方式,使教学信息传递更加生动活泼。学生或在提供的事实、过程中积极讨论思维;或在创设的情境中受到陶冶、净化。这样,可使教学重点、难点易于突破,教学方法变得灵活多样,教学环境轻松和谐,教学气氛民主、活跃,教学目标便容易实现。
文章编号:1005-6629(2013)2-0008-03
中图分类号:G633.8
文献标识码:B
教材分析既是教学活动的开端,也是教学活动很重要的一个方面。《普通高中化学课程标准(实验)》强调,教师分析教材进行备课时,应依据课程标准的要求,处理好不同课程模块之间的关系,把化学学科中最重要的基础知识、基本技能、基本观点和方法有机地融合起来。这就要求教师在备课和教学设计的过程中通过对教材的分析,不仅要挖掘出书本上的隐性知识以及知识的隐性价值,还要能充分地掌握教材中局部和整体知识之间的联系,做到层次分明、心中有数,从而能设计出合理的教学程序,选择适合的教学方法。因此如何以科学的方法进行教材分析和研究显得尤为重要。
在当前的教材分析方法中存在着两种倾向。一种是教师完全根据自己的经验对教材进行解读和分析。教师经验上的主观性对教材的分析有利有弊。一方面这种主观性便于教师创造性的发挥,同时有利于不同层次学生的差异化教学;另一方面,对主观经验的依赖也会使教材分析的结果存在局限性。另外一种倾向是,教师完全按照教材内容的框架体系照本宣科地、机械地分析教材。这类教材分析法往往会忽略隐没于教材中的横向结构中的基本知识要素及其相互间的关系结构,从而无法构建各概念知识点之间的层级结构,进而使教学设计凌乱无序。
基于结构解释模型(Interpretive Structure Modeling,以下简称为ISM)教材分析方法则克服了以上缺陷,它建立了教材中要素间的层级有向图,避免了教材分析中过度主观化导致知识网络散乱不易梳理的问题,能较客观地反映基本要素间的关系。有助于教师在教学前构建结构化的知识体系,也能帮助学生通过教师讲解顺利同化新知识,进行有效学习与记忆。
本文通过实例来介绍基于ISM教材分析法在化学教学中的应用,旨在为广大教师进行教学设计时提供参考。
1 ISM教材分析法的内涵及步骤
1.1 ISM教材分析方法的内涵
结构解释模型(ISM)是1973年由美国John.Warfield教授作为分析复杂的社会经济结构问题的一种方法而开发的。其基本思想是通过各种创造性技术,提取问题的构成要素,并对要素及相互关系等信息进行处理,最后用文字加以解释说明,明确问题的层次和整体结构,提高对问题的认识和理解程度。其特点是将复杂的系统分解为若干个系统要素,利用人们思维实践经验和知识以及计算机的帮助,最终建立一个多级阶梯的结构模型。
ISM属于概念模型,可以用简单明了的概念结构图形象地表示系统中各要素之间的关系,从而有效地实现教材的结构化和序列化。它要求教师对教材内容的理解达到融会贯通的水平,既精通教材的内容体系和编排意图,又能以一种批判的眼光来看待教材,正确认识到教材中的问题和不足,并结合学生已有的认知经验有意识地对教材内容进行调整、删减,来弥补这种不足,从而能够轻松、流畅地完成整个教学,并在课后对教材的反思性分析中表现出高度的理论性。
1.2 ISM教材分析方法的运用步骤
根据John.Warfield教授的ISM分析方法,我们就教材分析提出了ISM分析方法之“三段式”的教材分析模型。所谓“三段式”分别是指(1)分析学科教材,抽取知识要素;(2)确立目标关系,理清教学思路;(3)绘制结构模型,确定教学过程。该模型运用的步骤及内容见表1。
在此需要强调的是,ISM分析法之“三段式”的教材分析模型在使用过程中应根据教材内容、学生的学习情况等来讨论模型中的要素是否需要变更和增减,要素间的形成关系是否需要进行修正,若需要修正,则应重返阶段1,直到所得的结构模型基本符合实际情况为止。在使用该模型中,教师要尽量避免机械地套用模型,否则不但不利于实现有效教学,反而固步自封,对教师开展教学活动产生阻碍作用。
2 ISM教材分析法的应用研究
前面我们提到了ISM教材分析法的精髓在于通过构建结构模型,将系统中各要素之间的复杂、零乱的关系整理成清晰的、多级递进的结构形式。因此,教师在分析教材时若能掌握这种方法,便可抓住ISM模型的精髓,起到事半功倍的效果。本文以人教版《化学1》中的“化学计量在实验中的应用”为例,阐述ISM教材分析法的应用。
2.1 分析学科教材,抽取知识要素
在分析教材之前,教师应首先根据《普通高中化学课程标准(实验)》的要求,即“认识化学计量的基本单位――摩尔,能运用于相关的简单计算,体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用”,以及“学会配制一定物质的量浓度的溶液”。仔细研读教材,并抽出该单元的8个重要概念作为知识要素(见图1)。
2.2 确定要素关系,理清教学思路
ISM教材分析法认为,如果教师让学生在对要素A进行学习之前必须先掌握要素B,则称要素A为可达要素,要素B为先行要素。教师在确定各要素关系的时候,不仅应该根据教材内容的安排来决定教学思路,还应当考虑学习者的实际情况以及知识的内在联系。
在本例中,根据学生之前的知识储备,4粒子总数、6体积和7质量是学生在初中阶段均已经学习过的知识。再由教师的分析判断和经验,可以决定各要素间的形成关系(见图2)。
图2向我们展示了该单元所要学习的几个重要概念以及相关概念之间的联系,这种关系图示是教师在一般备课或者分析教材中经常采用的。该图示的优势在于它是根据教材内容的进度来描述相应的要素关系,具有紧扣教材,覆盖全面、能够提供给教师最基本的教学思路等特点。但是它没有考虑到学习内容体系的系统性以及学生掌握知识的便捷性,整个图示给人的感觉是“眉毛胡子一把抓”,没有层次感,知识内容非常凌乱,尤其是在向来以知识点“杂”、“多”且“分散”的化学学科中,这种图示不但不能为教师深层次地分析教材提供保障,反而会使教师陷入到一种教学思维“短路”或是面对庞杂的知识点不知从何教起的困境。
2.3 绘制结构模型,确定教学过程
根据要素目标的层次水平,将同一水平的元素排在同一层上,较低一层的要素是较高一层元素的先行要素。根据各要素关系示意图,我们可以算出每个要素的可达要素集合Ai和先行要素集合Bi(其中i表示要素的代号)。
在本例中包含了8个元素,例如,要素2,它既具有先行要素1、7,又具有可达要素8。因此就有了A2={8},B2={1,7}。
(1)对于Bi={φ}(空集合)要素i,表示该元素没有先行要素,它属于最低阶层。在本例中,由图2我们可以看出,要素4、5、6、7没有先行元素,它的先行要素的集合为空集,因而要素4、5、6、7为最低级别,将要素4、5、6、7从图中取出,得到层级1。
(2)在层级1余下的要素之中找出具有Bi={φ}的i,此时i=1,它表示要素1为该图的最低层级。将要素1从余下要素中取出,得出层级2。
(3)在层级2余下的要素之中找出具有Bi={φ}的i,此时i=2,3,它表示要素2、3为该图的最低层级。将要素2、3从余下要素中取出,得出层级3。
分析到此,就只剩下要素8了,那么它们便处于层级分布的最高层。层级分布见表1。各要素层级分布见图3。
由图3可以看出,该单元所涉及的知识点的层级有4层。4,5,6,7为前提知识,位于整个层级的最底层;然后是1位于第二层;2,3位于第三层;总目标知识点8位于第四层。箭头末端要素为箭头指向要素的可达要素。
此外,要强调的是,在确定教学过程的时候需要在教学要素层次分析的基础上考虑如下几个因素:按低级要素先于高级要素的原则排列;在多个同一级别的教学要素中,先安排有较多先行元素的教学要素;在多个同一级别的教学要素中,先安排基础性的教学要素;在多个同一级别的教学要素中,对于基础性的教学要素和先行要素数目均相同的场合,可根据教师经验决定排列的顺序。在绘制了结构模型之后,本章节的教学过程就清晰了,即:质量、体积、粒子总数和阿伏伽德罗常数物质的量摩尔质量、摩尔体积物质的量浓度。此时教师再进行授课则不但能充分发挥教材的功能,而且能将知识传授系统化,授课思维清晰化,彰显出内容重点。若将此运用于教学过程中的板书,则更加利于学生知识的领悟以及加强对相关知识的联系,从而形成知识网。
其次针对学生原有认识的缺陷确定的新的教学目标。在制订教学目标时,密切关注以下几方面:
1、把课程标准中要求的课程目标和学生的已有基础相结合,教师不仅要分析学生已有的经验,还要分析课程标准,确定单元或单节课的教学目标。
2、在教学设计开始时,教师必须明确学生学习结果的类型及其学习水平,并以清晰的语言陈述教学目标。制订的教学目标,应反映学习结果的多样性和层次性,一般应包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度。
3、对各方面的教学目标进行整合,协调好各目标之间的关系,做到既突出重点又兼全局,使学生通过学习确实能学有所获。
教师要认识到学生化学概念的形成和化学观念的建构不是一蹴而就的,不可能仅通过一两次课就完成,概念的教学要走出定义中心的局限,更多地体现建构性、过程性,关注学生已有经验和个人概念的转变。因此,有关化学概念的目标设计要体现阶段性、发展性和学生的可接受性。随着学生知识的不断积累,学生认知性学习目标的水平也由低到高地发展。
再次要针对学生原有认识的转变设计并组织教学活动与任务。传统的定义中心的概念教学不能有效转变学生对概念的认识,学生通过这种方式学习了概念后,仍然表现和陈述出他们原有的认识,学生原有的知识影响了这种转变,概念转变并不只是简单地告诉学生他们哪里错了以及什么才是正确的观念。学生只有变得信服之后,概念才会发生真正的转变。因此,教师必须明确教学干预的过程一定是建构与重新建构个人概念的过程,要重视学生概念的自我构建。所以在学生概念转变的教学干预过程中,我们主要从以下几方面着手:
1、创设情景,让学生对已有概念的产生不满和怀疑;
2、及时给出学生可以理解的替代概念;
3、新概念对学生来说应是合理的和可接受的;
离子数目的计算:在每一个结构单元(晶胞)中,处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同。一般的规律是:顶点上的微粒属于该单元中所占的份额为18,棱上的微粒属于该单元中所占的份额为14,面上的微粒属于该单元中所占的份额为12,中心位置上的微粒才完全属于该单元,即所占的份额为1。
1.氯化钠晶体中每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+,与一个Na+距离最近且相等的Cl-围成的空间构型为正八面体。每个Na+周围与其最近且距离相等的Na+有12个。晶胞中平均Cl-个数:8×18+ 6×12 = 4;晶胞中平均Na+个数:1 + 12×14=4。因此,NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl(4个Na+和4个Cl-)。
[TPY4-2-17.TIF;%80%80,BP]NaCl晶体
[TPY4-2-18.TIF;%80%80;Z*2,Y]CsCl晶体
2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl-,每个Cl-周围有8个Cs+,与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。晶胞中平均Cs+个数:1;晶胞中平均Cl-个数:8×18=1。因此,CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl(1个Cs+和1个Cl-)。
二、金刚石、二氧化硅——原子晶体
[TPY4-2-19.TIF;%80%80;Z*2,Y]金刚石晶体
1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C原子以共价键与4个C原子紧邻,因而整个晶体中无单个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原子,不在同一个平面上,每个C原子被12个六元环共用,每C—C键共6个环。因此,六元环中的平均C原子数为:6×112=12;平均C—C键数为:6×16=1。C原子数∶C—C键键数=1∶2;C原子数∶六元环数=1∶2。
2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似,C被Si代替,C与C之间插氧,即为SiO2晶体。则SiO2晶体中最小环为12环(6个Si,6个O),最小环的平均Si原子个数:6×112=12;平均O原子个数:6×16=1。即Si∶O=1∶2,用SiO2表示。
三、干冰——分子晶体
[TPY4-2-20.TIF;%80%80;Z*2,Y]
干冰晶体是一种立方面心结构,立方体的八个顶点及六个面的中心各排布一个CO2分子,晶胞是一个面心立方。一个晶胞实际拥有的CO2分子数为四个(均摊法),每个CO2分子周围距离相等且最近的CO2分子共有12个。分子间由分子间作用力形成晶体。每个CO2分子内存在共价键,因此晶体中既有分子间作用力,又有化学键,但熔、沸点的高低由分子间的作用力决定,重要因素是相对分子质量,因此当晶体熔化时,分子内的化学键不发生变化。每个结构单元中含CO2分子的数目为:8×18+6×12=4。
四、石墨——混合型晶体
[TPY4-2-21.TIF;%80%80;Z*2,Y]石墨的结构
石墨晶体是层状结构,在每一层内有无数个正六边形,同层碳原子间以共价键结合,晶体中C—C的夹角为120℃,层与层之间的作用力为范德瓦尔斯力,每个C原子被六个棱柱共用,每六个棱柱实际占有的C原子数为2个。每个正六边形拥有的C原子数为:6×13=2 ;每个C原子平均形成 32个共价键,C原子数与C—C键数之比为2∶3。石墨的独特结构决定了它的独特性质,该晶体介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间,因此具有各种晶体的部分性质特点,是一种混合型晶体。
[教材分析]在化学必修课中,学生对原子结构与元素周期表的关系有了一定的认识,如原子最外层电子数和主族序数的关系,但是对于原子结构与周起、族等元素周期表的构成之间的深层关系并未揭示。因此,本节在原子结构的量子力学模型基础上,进一步介绍基态原子的核外电子内容,并利用基态原子的核外电子排布的知识分析周期、族与原子结构的内在关系以及原子结构与原子半径周期性变化的内在联系。本节计划利用三课时。
第一课时:基态原子的核外电子排布
第二课时:核外电子排布与元素周期表
第三课时:核外电子排布与原子半径
本课时主要完成第一部分,即基态原子的核外电子排布
[教学目标]:
1、 使学生理解能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则,能用以上规则解释1~36号元素基态原子的核外电子排布。
2、 使学生能根据基态原子的核外电子排布规则和基态原子的核外电子排布顺序图完成1~36号元素基态原子的核外电子排布和价电子排布。
3、 通过本节教学初步培养学生探索研究微观世界的一般方法,了解科学研究的历程。
4、通过了解科学家的不懈地探究和学习精神,培养学生的科学情感。通过对微观结构的研究、讨论,使学生体会微观世界的精巧。通过对前沿科技的介绍,激发学生的科学热情。
[重点难点]:重点是认识泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则,难点是这三个原理的应用。
[教学过程]
[课堂练习]:
1. 基态原子核外电子排布式的原则是 ( )。
A. 能量最低原理 B.保里不相容原理
C. 洪特规则 D. 以上三者都需遵循
2、第四周期元素原子中未成对电子数最多可达
(A) 4个 (B) 5个
(C) 6个 (D) 7个
3、 比较原子轨道的能量高低:
氢原子中,E3SE3P,E3dE4s,
钾原子中,E3SE3P,E3dE4s,
铁原子中,E3SE3P,E3dE4s。
4、给出下列元素的原子核外电子排布式
W,Nb,Ru,
Rh,Pd,Pt。
5.某元素最高化合价为+6,最外层电子数为1,原子半径是同族元素中最小的,试写出:
(1) 电子排布式;
二、课程结构变革为高中化学教育所带来的问题
1.课程模块主题的确定
但是课程结构的变革也为高中化学教育带来了一定的问题.例如,在化学课程结构之中主要包括了八个方面的课程模块,但是这些模块的受重视程度却存在着很大的差异.因此不利于化学课程模块主题的选择和更新.应该注意的是,在进行化学课程模块主题的选择时,不但要考虑到化学这门学科的发展趋势,还要考虑到学生个体的发展.从而使不同的模块能够最大限度地满足不同学生的需求,更好地激发学生学习化学的兴趣,促进学生的全面发展以及综合素质的提高[2].
2.教学评价问题
课程结构进行变革之后存在很多的课程模块,每一种课程模块在教学目标以及教学方式等方面都存在着一定的差异[2].这就为教学评价工作提出了新的问题,即对不同的课程模块进行评价是否应该选择不同的教学评价方式.如果评价的方式不同,就会加大教学评价工作的难度,但是如果评价的方式相同则会不利于对学生个性的培养和学生主体性的体现.因此当前我国的相关教育工作者应该积极地寻求科学的教学评价方案,将教学评价的思路加以明确.
在新课程背景下,高中教学应用的是新课标教材,提出了要全面促进学生发展、致力于提升学生综合素养的基本要求。在人教版新课标教材广泛应用的教育环境中,为了适应现代化高中化学的教育标准和教学要求,需要从根本上提升化学课堂的教学效率,达到知识与实践的完美结合,使学生从具体的教学模型中了解到中心知识点,从而更加完善并优化学生的化学知识体系。
一、高中化学课堂教学结构模型的构成要素
在认知结构的基础上,高中化学课堂教学需要把握人教版基本教材的根本要求,教师应该从教材的中心知识点入手,采用发散式的教学方法,充分发挥教师在化学课堂中对学生的引导性作用,从而构建全方位的化学课堂教学结构模型。
同时,我们能够了解到在人教版高中化学教材中,更加注重学生学习的自主性以及化学实验能力的提升,教材的知识介绍形式以及课后的具体练习都是针对学生对化学知识的整体认知进行设计的。因此,在人教版教材的前提下,学生的认知结构和知识结构是高中化学课堂教学结构模型的重要构成因素,需要以学生为中心来展开具体的理论分析和化学实践,在加强学生对化学元素的理解和化学反应式原理认识的前提下,发挥课堂教学结构模型的效用,完善学生的化学理论框架。
二、高中化学课堂教学结构模型的构建分析
课堂教学对于学生来说是一个产生初识、了解直至深入认知的特殊过程,在以学生作为课堂活动主体的教学中,要发挥教师的引导性作用,以教学过程中的教学方式作为因变量,以教学效果作为成果,明确教学内容,同时注重对化学知识的传播,从而达到使学生全面树立化学观念、高效吸收化学知识的教学目的。
在构建高中化学课堂教学结构的模型中,教师应该明确本学期的整体教学思路,在整体思路的基础上,通过结合人教版教材的大纲要求,全面构建课堂教学结构模型。
首先,要明确课堂教学结构模型中的因变量。因变量应该确立为学生对化学知识的认知程度,在学生掌握知识的基础上完成教学结构的整体梳理,运用课堂实验、小组讨论、学生讲解等具体教学方式,实现教学结构的最优化,从而提升化学课堂的教学效果。
其次,在心理学家皮亚杰和奥苏贝尔“头脑中的知识结构”的理论基础上,教师要分析学生的心理变化和学习规律,从而构建出化学课堂的教学结构模型。在整体教学结构框架中,建立“教材―学科”二者之间的知识链,即课堂教学需要教材与学科思想的领导和指引,从而符合现代化高中学生的学习需求,促进学生根本素养的提升,达到质的飞跃,构建高效的高中化学课堂。
最后,充分把握高中化学课堂教学结构模型的“认知流”。为了准确抓住学生的逻辑思维变化方向,教师应该在构建课堂教学结构模型的过程中把握学生的“认知流”。从抽象意义上说,这种“认知流”就是学生整体的思路变化和知识取向,突出了学生在课堂中的主体地位。教师在与学生进行互动的过程中,通过让学生积极发表自身的言论和见解,了解学生的逻辑思考方式,灵活地转变教学结构模型中的基本要求,从学生出发,进一步完善学生的认知结构。
三、高中化学课堂教学结构模型的构建保障
教学结构模型的建立需要在三大重要保障的基础之上,这三大方面即学生的学、教师的教以及应用教材,只有使这三者之间的关系保持和谐统一,达到有效融合,致力于同一目标的实现,才能够高效地建立起完善的高中化学课堂教学结构,从而不断延续化学课堂的生命力。
通过以上这些论述,能够明确现代人教版高中化学教材的教学要求更加综合化和体系化,因此必须利用更加立体的教学方式来带动学生积极思考。基于此,本文以化学课堂构建三维形式的教学结构模型,使教学目标―教学方式―教学结构―教学成效四大方面形成一套综合理论体系,在同一结构中完整地体现出人教版教材的根本要求。通过构建完善的高中化学课堂教学结构模型,让学生在了解基本知识框架的基础上更加系统地掌握化学反应原理和化学方程式的来源,从而做到在理论与实践的结合中深化自身的化学认知结构。
文章编号:1008-0546(2013)11-0083-01 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.031
高中化学教材选修3《物质结构与性质》,全国有3个版本。本文提出了选修3《物质结构与性质》中的几个问题,进行如下探讨。
一、晶体结构问题
以石墨晶体中的化学键以及作用力为例,石墨晶体的化学结构属于层状结构,每个同层内的碳原子都采用sp2杂化,并和周围邻近的三个碳原子形成δ键。每个碳原子还在pz轨道上侧面重叠,形成π键;但是各个层之间的碳原子则是靠范德华力吸引结合在一起,所以称它为“混合键型晶体”[1,2],或者“混合型晶体”[3]。人教版及苏版教材称之为“混合晶体”,从概念探究这一称呼似乎不太准确。而且人教版教材还有这段描述:“石墨晶体中,既有共价键,又有金属键,还有范德华力,……是一种混合晶体。”这段话的描述值得商榷。石墨可以导电,这个性质和金属很像,如果由此就推断石墨晶体中有金属键,未免欠妥,很容易模糊概念。
此外关于金属键的定义,众多专家并未达成一致的公认,但是基本的观点类似。所谓金属键指在金属晶体中,若干个带正电荷的正离子和若干个带负电荷的电子之间的强烈相互作用,使正离子与电子胶合在一起,形成金属晶体,而这种作用称为金属键[4~6]。换个说法,若说石墨中的π键有类似于金属晶体中金属键的性质,这种观点还是可以接受的。但从另一方面看来,这两者之间的区别仍然较大。金属键的特点之一是无方向性和饱和性,但是石墨中的π键则不能完全描述为无方向性。而且石墨晶体导电只能在同一层碳原子之间进行流动,碳原子层间则无法流通,所以有些学者将石墨的这类键称为中间键型[7]。
二、分子极性的判断问题
关于分子极性的判断问题,人教版教材认为所有键的极性的向量和是否为零作为判断依据,是可行的。而苏教版则认为应以分子正负电荷的重心是否重合作为判断依据,这亦是可行的。笔者认为根据对称元素(对称轴、对称面)之间的相交情况,可以判断分子是否具备极性。这个判断可以解释为:“若分子之中只有2个对称元素仅仅相交于一点,那么分子的偶极矩便为零,即非极性分子,否则便是极性分子。[8]”
但是,鲁科版在对这个判断进行阐述时,却忽略了最为关键的“仅仅”二字。鲁科版的表述为:“利用对称性很容易判断分子是否有极性:当一个分子的对称元素(对称轴、对称面等)相交于一点,则这个分子没有极性。[1]”笔者认为,在教材编写中,应该更加严谨,“仅仅相交于一点”和“相交于一点”完全是不同的概念。
三、共价键方向性问题
共价键具有方向性和饱和性,这是不争的事实。然而苏教版中有这么段描述:“s轨道与s轨道重叠形成的共价键无方向性。”这个结论难以令人信服,甚至会给广大师生产生错误的认知,即有的共价键有方向性有的则没有。化学中所描述的s轨道是球形对称的,和现实中的无方向的球体完全不是一回事。
众多文献研究表明,原子轨道线性组合对称的条件都要非常明确地指出s轨道只能与s轨道、pz轨道、轨道重叠形成σ键,而不能和px、py、dxy等形成轨道重叠。所以在平时的教学过程中,一定要注重强调共价键具有方向性和饱和性。
以上看法是否正确,欢迎专家和广大教师共同讨论。
参考文献
[1] 王磊主编. 普通高中课程标准实验教科书:物质结构与性质(选修)[M]. 济南:山东科学技术出版社,2006:86
[2] 潘道皑,赵成大,郑载兴. 物质结构[M]. 北京:高等教育出版社,1989:558
[3] 郭用猷. 物质结构基本原理[M]. 北京:高等教育出版社,1984:470
[4] 何福城,朱正和. 结构化学[M]. 北京:人民教育出版社,1979:270
[5] 唐作华,万家义,毛治华. 基础结构化学[M]. 成都:四川大学出版社,1994:414
【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)36-0191-01
面对高考进行的复习,教师不是对教材内容进行简单的重复,而是要根据学生的实际情况,对教材内容进行选择、重组,连接成“知识网”,帮助学生记忆,提高学生高考复习效率。
一、问题提出
研究表明听觉获得的知识信息,仅能记住15%,只靠视觉获得的知识信息,仅能记住25%,如果把试听结合起来,则能够记忆的信息量不是两者之和,而是65%。①高考化学复习中要想提高学生的记忆效率,就必须选择恰当的教学法。
二、常见几种知识结构提纲教学法的运用
1.辐射式提纲教学法在化学复习中运用
高三一轮复习时,各知识点就如散落一地的拼图块,彼此孤立、分散。所以教师在复习开始就要和学生一起分析、梳理高中化学,整理成知识联系图,如图1。
2.表格式提纲法在实验事实性知识复习中运用
学生所学的化学知识可以分为两大类:实验事实性知识与概括类知识②。像元素及其化合物这一类实验事实性知识,学生常常容易相互交叉混乱。因此,在复习中教师要着重引导学生寻找合适的记忆方法。例如,在金属元素及其化合物的的复习中,教师和学生可以利用表格式提纲法,把相关性质整理对比进行记忆,如下。
镁、铝化学性质比较
(1)与O2:常温下生成氧化膜,点燃燃烧,
2Mg+O2===2MgO(点燃);常温下生成氧化膜,
4Al+3O2===2Al2O3(点燃)
(2)与其他非金属:Mg+Cl2===MgCl2(点燃);
2Al+3Cl2===2AlCl3(点燃)
(3)与水反应:Mg+2H2O(热水)===2Mg(OH)2+H2;2Al+6H2O(沸水)===2Al(OH)3+3H2
(4)与强氧化性酸:跟浓硫酸、浓硝酸反应,不放出氢气;常温下被浓硫酸、浓硝酸钝化,加热反应,不放出氢气。
(5)与非氧化性酸:Mg+2H+===Mg2++H2;
2Al+6H+===2Al3++3H2
(6)与碱:不反应;2Al+2H2O+2OH-===2AlO2-+3H2
(7)用途:制造合金,制造照明弹、焰火等;制造合金,电力工业上作导线、电缆等,贮存和运输浓硫酸,铝箔常用作食品饮料的包装等。
3.网络式提纲教学法在有机化学复习中运用
高中化学教材将有机化学分散在必修2和选修5中,在复习中如按照教材写顺序,就必须兼顾两本教材,重复复习关于烃、醇、酸的知识,增加学生不必要的劳动。复习中引导学生先进行自主复习,然后在理解的基础上寻找不同类有机物之间的关系,使有机化学形成一个系统化、结构化的知识网络结构图,如图2。
三、小结
一个完整的教学过程是由不同的教学内容、教学目标、教学对象、教学条件构成的,这些因素的有机组合决定了教学方法的多样性。任何一种教学方法,都有各自的局限性,没有一种教学方法是万能的。因而在高三化学复习中要针对不同的知识点,以知识结构提纲教学法为主,选择其他方法与其进行优化组合,从而真正提高化学课的复习效率。