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化学学科的内在规律有很多,变化是规律的核心。无论是质量守恒、还是能量守恒无论是可逆反应还是自发反应,从不同角度对纷繁复杂的化学变化进行分类研究,逐步揭示各类变化的特征和规律,这是化学的核心素养。
学科的核心素养是学科的灵魂,体现了学科在社会生活中的价值观。化学知识是在社会生活中发展起来的学科,只有服务于生活,才能体现其真正的价值。要让知识融于社会,服务于生活,就必须掌握其核心素养。我们要用科学知识提高生活质量,而不是用科学知识“造假”以降低生活质量。
总之,化学的核心价值观在于终身学习和科学求实。一句典型的高考试题中的语言就是“化学无处不在”,化学已经融于现代技术、社会和环境之中,这正是化学的核心素养在社会发展中折射出来的巨大魅力,这种化学的核心素养不容忽视,无可替代。
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化学核心素养中包含了宏观辨识与微观研究、变化理念与平衡思维、证据推断与模型理解、科学研究与优化观念、科学精神与社会责任五大维度,具体分析如下所示:第一,宏观辨识与微观研究。其可以从多个层次了解物质的多变性,且对物质进行划分,可以从元素和原子、分子水平了解物质的构成、特点以及变化,以此构建“结构决定性质”的理念,可以在宏观和微观彼此结合的观点下研究和解决现实问题。第二,变化理念与平衡思维。可以了解物质在实际发展中是变化和运动的,了解化学变化需要一定的基础条件,遵守一定的规则,了解化学变化的特点就是新物质的构成,且存在能量的转变。了解化学变化存在约束,在实际发展中是可以调节的,可以在多方面、动态化的去研究化学反应,且可以引用化学反应去解决现实问题。第三,证据推断与模型理解。存在论证观念,可以结合证据对物质的构成、结果和变化提出更多的假设,结合研究判断来证明真伪性。构建观念、结果以及证据之间的逻辑关系,以此结合研究、判断等形式了解目标的本质特点,构成要素和彼此推论关系,构建模型,可以引用模型解释化学现状,突显实验现象的特点和规律。第四,科学研究和优化观念。了解科学研究是实施验证和发掘科学现象,优化和引用科学现实活动,以此了解和提出更多具备研究意义的问题,并且以问题和假设为基础,明确研究的目标,设计研究的形式,以此进行实验探索。同时,在探索中全面落实合作观念,且在面对“异常”现象时勇于提出自己的观点。第五,科学精神与社会责任。拥有严谨细致的科学观念,具备研究未知、推广真理的观念,对社会发展拥有一定的贡献。同时,其提出了可持续发展的绿色化学观念,可以对与化学相关的社会热点问题提出标准的价值判断。
二、在学科核心素养视域下提升高中化学教学质量的方案分析
(一)深入发掘,整合教材知识,培育学生问题观念
现阶段,教师在实施化学实验教学工作的过程中,学生更愿意依据课本规定进行模仿,缺少自主创新和研究的行为和意识。很多教师更愿意选择应用现代化教学技术,结合多媒体技术来进行实验演示,却忽视了学生自主操作的必要性。这种教学方案对学生而言,并不具备推广意义,难以为学生未来的学习奠定基础,更减少乐学生在现实操作中遇到问题时的思考和解决机遇。
(二)强化化学概念和原理,注重概念教学和原理教学
概念和原理在化学的教学中具有十分重要的基础性作用。对于化学学科的学习,特别是对于高中化学学科的学习,如果缺乏对于必要的概念和原理知识的掌握,就如同缺乏坚实地基的摩天大楼一般总有一天会坍塌。因此,作为高中化学教师来讲,在注重学科核心素养的提高时也应该注重对于化学基本原理与相关概念的掌握。在相关的高中化学教学中,教师应该对相关的教学内容进行选择,同时也应该对类型不同的化学反应进行研究,进而让自己选择的教学内容与不同类型的的化学反应有利于促进学生学科核心素养的提高。例如,在进行化学物质的分类这一框题的学习时,教师列出相关的知识框架图,让学生带着问题去研究和学习,明确物质分类的基本方法,进而也能够使学生对于物质分类的概念形成更加明确的认识,进而在生活中培养其分类的意识,甚至包括对于生活垃圾的分类等,这也在思想上培养了学生对于分类的理解,让学生接受了更加深刻的思想政治教育。同时,学生对于相关化学物质的分类知识的掌握,也可以促进学生对于元素、分散系以及相关化学反应类型等概念的理解。高中化学的教学中,注重对于学生相关概念及原理的掌握,不仅能够有利于帮助学生理解和学习化学知识,同时也可以以此为契机,注重对于学生进行相应的思想教育,进而有利于学生学科核心素养的培养与提高。
(三)创设相应的教学情境,提高学生的学科核心素养
在新课改的形势下,情境教学成为了一种流行与趋势。情境教学不仅有利于学生能够在特定的情境中去理解化学,加深学生对化学相关知识的掌握,同时也能够激发学生的学习兴趣,进而让学生真正的成为学习的主人,主动学习,更能激发学生探索化学的能力。将化学知识与特定的社会情境相结合,还有利于学生理解化?W与生活的紧密联系,提高学生在实际生活中应用化学知识的能力。比如,在进行铝单质的性质的教学时,首先应该从大家熟悉的生活情境入手,展示大家在生活中常见的铝制品,如易拉罐和铝制餐具等,同时请大家各抒己见,试寻求:这些铝制品,包括铝制餐具有哪些行为在生活中较为适宜,哪些行为在生活中不适宜?通过具体的生活情境和应用,让学生明确作为铝单质的性质,包括化学性质和物理性质。之后再通过生活场景图片进行判断,如铝餐具进行蒸煮的图片,让学生明确这是错误的,铝制品不易蒸煮,同时也不宜长时间存放酸性和碱性物质。这不仅能够引发学生兴趣,同时也能激发学生探索小小的铝制品能有多大魅力的欲望。
林崇德教授曾对学科核心素养的内涵做出过这样的解释,即学科核心素养指的就是学生通过学科教学或在学习学科知识的过程中所逐渐形成和所必须具备的适应社会发展的必备品格与满足个人终生发展、持续成长需要的关键能力。学科核心素养并不是抽象的教学概念与学习理念,而是与我国教育事业的发展与变革紧密联系的。随着近年来我国教育教学事业的持续发展与进步,衡量教学质量的标准也逐渐从以往的关注知识逐渐转向到关注能力上,这就使在学科教学中培养学生的学科核心素养不仅是新时代对学科教学所提出的教学改革要求,也是促使学科教育能实现现代化发展、确保学生实现全面发展与综合成长的关键教学途径。而化学核心素养便是学科核心素养中的一种,学生通过化学学科教学所形成的必备品格与关键能力均是带有较强化学学科特点的。主要是由宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识以及科学精神与社会责任五个维度所构成的。在高中化学课堂教学中有意识地强化对学生化学核心素养的培养,不但能有效提高学生的化学学习效率,对学生批判、推理、质疑以及创新等化学综合素质与能力的发展同样也具有积极的教学促进作用。因此,作为新时期的高中化学教师在实际的教学过程中就必须重视核心素养教育对促进学生成长,推动学生发展所起到的重要作用与影响。并要充分结合高中生的身心发展规律,合理运用多种现代化教学方法与教学手段,对高中化学课堂教学模式进行有效创新与改革,从而在满足学生发展需求与学习需求的同时,全面提高高中化学的课堂教学效率,促使学生更为深入地感知与体会化学学科的魅力与价值,最终实现全面发展与综合成长。
二、高中化学课堂教学问题分析
(一)教学观念陈旧
虽然在素质教育与新课改全面贯彻我国学校教育体系中的今天,教学工作者的教学思想与教学认识有了明显的变化与革新,但不可否认的是,在当前的高中教育阶段中,仍存在部分高中化学教师会受到传统应试教育观念的影响。这就使这部分高中化学教师在实际的课堂教学过程中往往过于强调知识的传授而忽视能力培养,在教学方法与教学手段的选择与应用上,也会过于关注教师教学主导作用的发挥。这就使学生难以在高中化学课堂中充分发挥自身的学习主体作用,致使学生的化学学习热情与化学学习积极性日益衰减,课堂参与度与配合度降低。这不仅会严重影响高中化学的课堂教学质量,对学生化学核心素养的发展同样也会造成一定程度的限制与制约。
(二)教学方法单一
随着学生的成长与发育,在学生步入高中学校开展新一轮的化学学习活动后,高考的学业压力与学习负担便会接踵而至。这就使许多秉承应试化教学思想的高中化学教师为了能在短期内提高学生的化学书面成绩,会以“填鸭式”教学为主要的化学教学方法对学生进行知识灌输,致使学生在高中化学课堂中长期处于被动的学习地位,对化学知识的理解与掌握也仅能通过机械记忆的学习方式进行死记硬背,而不是主动理解化学知识的本质,感知化学知识的内涵。长此以往,高中生的化学学习兴趣便会在夜以继日的枯燥学习中消磨殆尽,其学习效果也难以得到本质上的提高与增强。除此之外,由于高中化学是一门综合性的教学学科,其中所涉及的知识内容极具广度与深度,这在很大程度上便严重加剧了学生化学学科学习的困难与复杂程度,这便直接影响了高中生的化学书面成绩。而针对这一问题,许多高中化学教师在学生化学知识学习中,便会提倡题海战术的应用,让学生通过海量的题型练习而实现在考场中对相应题型的快速解答,以此达到提高学生化学成绩的目的。题海战术在一定程度上能在短期内提升学生的化学成绩,但这并不表示学生的化学学习效果与质量就得到了相应的提高。主要原因在于,高中化学是一门综合性的教学学科,其试题也得益于高中化学的综合性学科特点而表现出灵活多变的特点,其主要考查的是学生思维能力、信息处理能力以及问题分析能力等化学综合素质与能力。而通过题海战术取得高分的学生,在重复机械的习题练习中其思维能力便会受到局限,在应对综合性与思维性较强的化学习题时,这部分学生便会因思维不活跃、不发散而出现无从下手、不知所措等学习问题,其学习成绩也会出现较大的下滑,进而严重打击了学生的学习自信心,这对学生化学核心素养的发展也是极为不利的。
(三)轻视实验教学
化学是一门以实验为基础的教学学科,这就使学生化学核心素养的发展是需要建立在学生具备较强实验操作能力与动手能力的基础上的。但就现阶段的高中化学课堂教学活动开展与组织情况来看,大多数的高中化学教师往往会以教学时间有限、教学进度慢为由而忽视化学实验教学活动的组织与开展,这就使学生的化学实验操作能力与动手能力往往难以得到有效的锻炼与提高,这不仅严重阻碍了高中生化学核心素养的发展,在很大程度上对学生化学知识的深度学习与高效学习也会造成相应的阻碍与限制。
三、在高中化学课堂教学中有效培养学生化学核心素养的策略与方法
(一)夯实化学学科基础知识,为学生核心素养发展创造可能
由于高中化学知识相对较为复杂与综合,这就使大多数的高中生在实际的化学知识学习过程中常会因基础不扎实而出现学习成绩下滑、学习问题频出等学习问题。这不仅严重影响了高中化学课堂教学效率的有效提高与增强,对学生化学核心素养的养成与发展也会造成相应的阻碍。因此,为了有效改善与优化高中化学课堂教学中所存在的这一教学问题,高中化学教师在实际的教学过程中就必须重视夯实学生化学基础,可通过化学基本概念的讲解教学帮助学生整合化学学科知识之间的逻辑性,从而在有效提高学生化学基础能力,奠定学生化学知识基础的同时,为学生化学核心素养的发展与提升创造可能。例如,在教学“氧化还原反应”一课时,高中化学教师就可围绕氧化还原反应的概念,即氧化反应和还原反应是在一个反应中同时发生的,这样的反应称为氧化还原反应展开一系列的教学活动。首先,可结合学生的实际生活经验,向学生指出“铁丝生锈,苹果发黑”等常见的氧化现象,并以此为依据向学生提出“如何还原氧化现象”的教学问题,从而在有效激发学生求知欲的同时,促使学生联系已知的氧化与还原知识初步认识氧化还原反应的内涵;其次,在正式授课中,高中化学教师则可在课堂中为学生演示“铁丝燃烧”的实验,便鼓励学生写出本实验的化学反应式,促使学生在实践操作中能站在化合价的变化与电子转移的化学观点判断氧化还原反应,理解氧化还原的实质,全面掌握氧化还原反应概念的内涵;最后,则要鼓励学生对氧化还原反应的特点与本质进行总结与分析,并在此基础上为学生设置一定的化学练习题目,以此更好地夯实学生的化学知识基础,为学生化学核心素养的持续发展创造可能。
(二)创设化学学科教学情境,激发学生化学学习兴趣
化学是一门与生产、生活密切联系的学科,其中所涉及的知识内容多源于学生的实际生活,这也决定了高中化学必将服务学生生活的学科教学本质。但由于高中化学的思维性相对较强,这就使绝大多数的高中生在学习化学知识的过程中常会受到自身年龄特点与认知特点的影响而难以全面、深入体会与感知高中化学学科的生活化教学本质,化学学习兴趣与积极性也相对较低。对此,高中化学教师在实际的教学过程中就可结合教学内容与教学目标为学生创设化学学科教学情境,从而在有效深化学生对化学知识理解的同时,更好地激发学生的化学学习兴趣与激情,促使学生以更加积极与主动的学习态度与情绪投入化学教学课堂,进而实现化学核心素养的发展。例如,在教学“钠及其化合物”一课时,高中化学教师就可在为学生讲解碳酸钠的化学性质时,引入纯碱在现实生活中的有效应用,从而在为学生创设生活化教学情境的同时,有效激发学生的化学学习兴趣。在此基础上,教师还可鼓励学生对其进行思考、讨论以及分析,从而促使学生理解强碱弱酸盐水解呈碱性的化学本质的同时,更好地提升学生的化学学习效率,发展学生的化学核心素养。如此一来,学生便能在具体的教学情境中,更好地理解与感知化学学科的生活化教学本质,并能在实际的生活中熟练的应用化学知识解决问题,这不仅有利于学生化学核心素养的发展,对学生化学实践能力与创新能力的提升也具有极为深远的教学作用与影响。
(三)强化实验教学活动组织,锻炼学生实践探究能力
化学是一门以实验为核心基础的教学学科,因而高中化学实验教学也成了促进学生化学核心素养发展的关键所在。然而,在以往的高中化学课堂教学中,绝大多数的高中化学教师往往会受到传统教学思想的影响与限制,而对化学实验教学存在错误的教学认知。这就使高中生在实际的化学课堂学习中很少有参与化学实验学习活动的机会。久而久之,学生便会因实践能力与操作能力长期得不到提高与锻炼而出现化学学习效率下滑等学习问题。这不仅不利于学生化学核心素养的全面发展与综合提升,在很大程度上还会对学生化学学习的积极性与热情造成打击,进而严重限制与阻碍高中化学课堂教学有效性的提高。因此,为了能在实际的高中化学课堂教学过程中更好地培养与提升学生的化学核心素养,作为学生学习引导者与学生发展促进者,高中化学教师就必须充分重视多种化学实验教学活动在日常教学中的组织与开展,从而在有效丰富高中化学课堂教学内容的同时,促使学生通过参与化学实验学习活动实现实践探究能力与操作能力的有效锻炼,进而实现化学核心素养的进一步发展。例如,在教学“认识有机化合物”一课时,高中化学教师就可采用演示实验的方式结合教学内容为学生演示利用球棍模型搭建有机化合物分子结构的过程,从而在吸引学生注意力的同时,促使学生通过演示实验教学更为直观、形象地掌握有机化合物的分子结构特点。在此过程中,教师还可利用多媒体设备为学生展示更多的有机化合物分子结构模型,从而在有效开阔学生化学知识视野的基础上,进一步深化学生对化学知识理解与认识。这不仅有助于学生化学学习效率的提高,对深化学生理解能力、锻炼学生想象能力也具有积极的促进作用;在引导学生进行“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”化学实验学习活动时,教师便可根据学生的化学学习情况,认知发展情况以及动手操作能力将学生划分成若干个学习小组,让学生以小组为单位对实验学习活动展开自主、合作的探究性学习,以此促使学生能在实际的实验学习过程中能充分发挥自身学习主体性对实验过程进行探究、思考,对实验方案进行改进、优化,对实验结论进行总结、分析。在此过程中,高中化学教师则要充分发挥自身的教学引导作用,针对学生实验学习方法、实验操作步骤、实验设计环节中所存在的不足进行合理指导,从而在促使学生更好地完善化学实验学习结构的同时,促进学生小组合作学习能力、独立思考探究能力以及问题解决与分析能力的发展。这不仅有利于高中化学实验课程教学有效性的提高,对学生创新意识、实践能力以及化学核心素养的发展也起到了积极的促进作用。
目前,我国的化学教学的主要模式为分班讲课制,全县18所中学中初中化学课程设置为每周4-5节课(不含晚自习),教师备课压力大,学生实验普遍用“讲实验、画实验、视频实验”代替课堂演示实验、学生分组实验,家庭化学实验的探究更是缺乏,难以发挥学生主体作用,教师误用课程权利,从而限制了学生的个性的发挥。导致化学实验操作的得分率不高。如:下列实验操作图示不正确的是此题难度系数为0.49,若有实验经验的同学就很容易得到答案D项。说明学生实验操作水平太薄弱。从这个题目的设置重点考查学生的实验素养:实验操作的规范性、安全性和绿色化学素养。要求学生建立证据推理意识,养成科学探究习惯,旨在形成科学精神意识等学科素养。分析见下表1。
(二)实验教学设施不完善
在初中化学实验教学中,还缺乏比较现代化的教学设备,而学校对实验仪器和试剂的预算和重视度不够。现存教学设备陈旧,部分化学药品过期。例如,浓盐酸有很强的挥发性,因密封差,氯化氢气体挥发,由原来的浓盐酸变成稀盐酸,在后来的实验中学生就观察不到瓶口产生白雾的现象,与理想结论有较大偏差,影响实验的真实性,导致学生对实验的真伪性产生怀疑,动手操作的积极性也会下降,学生对学习化学的兴趣没有得到提高,从而导致了学生们在学习时不能够掌握到真正有用的知识和技能。
(三)教师的职业懈怠
由于大部分的初中化学教学老师的整体教学水平不高:教师专业化程度不够:教非所学、学非所教的问题很严重,学历水平普遍不高,实验探究水平不高、对学生实验操作的指导不够、自我实验操作水平不高、实验解读水平不高、实验演示技巧和实验素养意识不高、实验创新意识匮乏等,使得初中化学教学的情况得不到有效的改善。特别是西部农村地区,农村教师由于各种原因的影响,教师职业倦怠感也很明显。化学老师的实验教学能力不能有进一步的提升和改善。另外,在对一些老师进行专业培训时,学校也没有予以重视和监督,教师对现代化的教学手段的应用重视不够,学生学习化学的兴趣没有明显提高。这就使教学的模式和方法等得不到转变和提升。
(四)班级规模过大
以重庆市彭水县为例,80%的义务教育学校中班级人数均在60人以上,这种大班额导致学生分组实验无法开展,尽管学生喜欢分组实验,但大班额对实验的操作要求和重复实验的机会就相对较少,也增加实验员老师的工作负荷。对初三化学实验教学有较大的阻碍作用,所以,需要教育主管部门解决大班额的问题。
(五)实验员教师分工和绩效不明
对于一线教学老师来说,有较为明确的教学分工,而对于实验员老师来说,处于相对尴尬的角色,相对于教育发达地区已有明确的定位和分工,职位要求和岗位绩效报酬都出了相应的管理办法。而对于中西部教育欠发达省份,针对实验员的配备和职位要求、岗位津贴等没有明确的说明,成为教育教学管理的真空地带。
二、西部初中化学学科素养教学教育实施思考
(一)因材施教,分小班讲课
在之前的论述中可以了解到,尽管班级讲课制能够发挥一定的教学作用,但是相对于正面的作用来说,其带来的负面效应影响更大。在现代化建设快速发展的今天,社会需要的是更多具有创造性的新型技术人才,然而大班级讲课制不利于发挥学生们的创造力。因此,为了适应社会的发展,培养更多具有创造力的人才,就需要实行小班的讲课制度。这种小班讲课制度就是在缩减班级规模的基础上,尽可能的降低学生人数,从而使得化学老师能够在教学的过程中关注到每个学生学习的状况和需求。小班额教学不仅能够消除班级讲课制带来负面影响,还能够将其正面影响不断优化和扩大,从而促进自身的发展和进步。这也是适应新课程标准改革的重要教学模式。
(二)完善教学设施,培训师资力量
针对的化学教学,必须加强对老师的专业教学技能的培养,并且还要引进先进的教学设施来辅助实验教学。首先,在选用教师的过程中要加大考核的力度。其次,要对老师进行专业的培训以及监督,从而提升化学老师的整体素质和技能。学校还要创新激励机制,保证学校能够留住优秀的教师人才。再次,要加大对教学设备的资金投入,购买比较先进的实验设施,增强学生们学习的积极性和主动性,从而促进化学实验的有效教学的推进。由于科技技术的飞速更新和变换,在化学教学的过程中就要将教学的模式以及设备进行不断的更新和变换。初中化学实验教学还要时刻学习西方国家的模式和策略,不断提升有效教学的质量,从而提高学生学习的成绩。
(三)激发学生的兴趣,创新教学模式
在化学教学实验上,化学老师还要注重调动学生们学习的创造性和自发性。在这个过程中,老师可以通过建立教学情境的方式来增强学生们的学习效果的影响,从而让学生们能够参与到教学的实际操作中,使得他们能够积极动脑思考,增强动手操作的能力,并完全地融入到实验学习的氛围中去。另外,还要进行异质同组进行分组实验、“小小实验家”“实验小发明”“实验小魔术”等有趣的实验活动,从而激发学生们的学习兴趣,让他们在小组学习的过程中能够学会团结与合作,交流与沟通,从而提升自身的综合素质。
三、总结
提升教师实验教学水平是一个系统工程,需要自上而下的教育设计与自下而上的教育实施。应将教育管理机制进行完善,更新教学设备,还要培养出一批具有高素质的实验教学人才,从而促进化学实验教学的实施和发展。在当前形式下,要以《中国学生发展核心素养》理论不断武装自己的头脑,用新理论替代传统的“三维目标”教学,开展大胆的教学实验尝试,构建与学科素养相匹配的教学模式和风格。
作者:王翔 夏振洋 单位:重庆市彭水县龙射中学 重庆市彭水县教师进修学校
参考文献:
二、化学学科思想与化学学科教育
1.化学学科思想是化学学科教育的灵魂
化学学科知识、化学学科能力、化学学科思想构成了化学学科体系,其中化学学科思想是灵魂。化学学科思想是人们在认识化学的活动中运用科学方法的思想意识,是对化学本质、特征及价值的基本认识。它虽不是具体的化学知识,但它是从具体化学知识中提炼形成的,它体现了化学的本质和价值。化学的许多内容都可在化学学科思想的框架下得以解释,同时化学学科思想引导着化学的发展和完善,是指导人们去发现新物质、新规律的最锋利武器。就学生学习化学的过程来看,化学学科思想为学习者提供了明确的指向和目标,它能使学生把握住学习化学的关键,也为学生理解和掌握化学的本质提供了优化的途径。所以在化学教学中也必须把化学学科思想作为化学教育的灵魂,把化学最精髓、最本质的思想通过精心的设计让学生去领悟,这对学生形成化学学科思想、增强认识能力、掌握科学方法、提高科学素养,无疑是非常有效的。
2.以化学学科思想为灵魂的课堂教学设计
首先教师要树立起正确的课程观,要理解教材知识只是作为一种载体,因此要从所学知识身上读出其三方面的含义。
(1)所学知识承载着其他知识。在掌握所学知识的同时,要使该知识与其他相关知识有机地进行联系,使知识结构化,体现出知识的逻辑化。
(2)所学知识承载着它的产生及发展的信息,使学习过程总体上与知识的产生过程相似,使教学过程中学生的情感得以体验,体现出知识的伦理性和人文价值。
(3)所学知识承载相关的化学学科的思想和观点,向学生传递一些分析问题、解决问题的能力和方法,使学生感悟到学习化学的方法,体现知识的方法性和思想性。
在此基础上,教师要将化学知识上升为化学学科思想。所谓将化学知识上升为化学学科思想,就是要读出决定所学知识的本质的因素,即一些化学规律、化学观点、化学思想等。如从“化学能与电能的转化”这节知识内容中,教师要理解并读出能量守恒及转化、氧化还原反应、元素周期律、金属活动性顺序表等是决定这块知识基本的化学思想和观点。以化学学科思想作为灵魂设计教学,就是把上面的过程反转过来,通过教师的情境创设,适当的引导和点拨,在上述化学学科思想的框架下,组织学生开展分析、推导、实验验证、归纳等学习过程。
三、教学设计案例及分析说明
现以苏教版《化学1》专题3“铁铜及其化合物的应用”为例,谈谈如何实施以化学学科思想为灵魂,进行课堂教学设计的。本节教材主要是四个方面的教学内容:铁铜的物理性质、铁铜的化学性质、铁三角及Fe3+的检验、铁铜化合物的应用。
1.教学设计
(1)关于铁铜的物理性质
①让学生以金属的通性、现有的知识经验作为指导,推测其可能的性质。
②让学生观察实物。
③归纳铁铜的物理性质。
(2)关于铁铜的化学性质
①让学生以金属的通性、金属活动性顺序表作为指导,推测它们可能的化学性质。
②教师展示铁铜分别与酸、非金属(氯气、氧气、硫)、盐、水反应的事实。
③让学生发现铁铜化学性质的差异,以及铁铜分别与不同非金属反应,产物中其化合价的不同。
④指导学生用金属活动性顺序表、氧化还原反应的观点,尝试对发现的问题进行解释。
⑤归纳铁铜的化学性质。
(3)铁三角的转化
分别让学生明确,铁三角转化的实质是氧化还原反应,并在氧化还原反应观点的指导下,结合铁化学性质的知识,推测出要实现下列各项转化,所需要的物质应具有的性质。
紧接着教师向学生介绍Fe3+的检验方法,并让学生明确只有Fe3+中加入KSCN溶液才显红色。在此基础上,教师指导学生对上述推测的结果,设计实验进行验证。教师选择金属铁和Fe3+的反应作为重点,师生共同进行反应的可行性讨论、验证实验的设计、现象的分析、结论的得出。在此基础上,让学生推测金属锌和铜能否使Fe3+还原成Fe2+。
对锌的问题学生会产生以下两种推测:
①锌比铁更容易将Fe3+还原成Fe2+,因为在金属活动性顺序表中,锌排在铁的前面,它具有更强的还原性。
②锌不能将Fe3+还原成Fe2+,而直接将Fe3+还原成为金属铁,因为锌能将Fe2+置换,所以锌不能使Fe3+还原成Fe2+。
面的推测,组织学生开展讨论,提出锌的量决定了还原产物的猜想。然后设计出将少量锌加入到氯化铁溶液中看是否有固体析出,或溶液的颜色是否变化来判断Fe3+能否可被还原成Fe2+。
对铜的问题,学生会有以下三种想法。
①铜是不活泼的金属,在金属活动性顺序表中排在铁和氢后面,所以不能使Fe3+还原为Fe2+。
②因为铜具有还原性,Fe3+具有氧化性,所以铜一定能使Fe3+转化为Fe2+。
③虽然铜具有还原性,但其还原性比铁弱,所以铜能否使Fe3+转化为Fe2+很难说。
师生综合以上观点,形成用实验进行验证的共识,并通过实验,得出结论。
在明确了铜能被Fe3+,氧化的反应原理后,教师展示印刷电路板的构造,启发学生设计其制造过程。
(4)铁及铜化合物的应用
启发学生从氧化铁的颜色、一些含铁化合物的磁性、Fe3+的强氧化性等对应地找出它们在工业生产及生活中的具体应用。
2.分析说明
(1)推测需要有化学学科思想作指导
在探究未知世界的过程中,需要进行猜想,但不是没有方向没有依据地乱猜,是要有一定化学学科思想作指导的,这种猜想应该是科学的推测。
上面的设计中,在对铁铜的物理性质、化学性质及铁元素间的相互转化等知识学习中都强调了学生预先的推测。从整个过程中可看出教师始终把金属的通性、金属活动性顺序表、氧化还原反应等一些基本的化学观点和思想,作为指导学生推测的依据。这种设计使学生有效地形成并巩固了一些化学学科思想,同时也提高了学生解决实际问题的能力。
(2)实验是检验探究是否正确的标准
化学实验是化学理论产生的直接源泉,是检验化学理论是否正确的标准,也是提声化学科学认识能力,促进化学科学持续发展的重要动力。
在整个设计过程中,既强调了学生积极主动地开启思维,从理论上对铁、铜的性质进行探究,同时又非常重视让学生自行推测,通过实验来进行验证(如铁转化中所选物质到底能否发生,铁、锌、铜与Fe3+到底可否发生反应等),充分体现了化学实验在化学科学中的地位和作用,强化了化学学科学习离不开化学实验的基本思想,有效提高了学生运用实验方法认识化学的恿想意识。
(3)结构决定性质,性质决定用途
修订中的高中化学课程标准提出了“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任”等五个维度构成的化学学科核心素养,将原来的三维目标有机整合并提升至更上位的学科哲学层面,凸显了化学学科在育人方面的教育价值[1]。然而,如何将其有效地转化为教师具体的课堂教学行为,将化学学科核心素养落实到课堂教学层面,是高中化学教师当前最为关注并困惑的问题。笔者认为,化学学科核心素养并非要求教师们对课堂教学目标另起炉灶,而是要整合三维目标,核心是对教学文本中知识载体的教育价值的认识提升和有效的教学设计(转化)。
一、公开课的教师教学行为效度分析
本节公开课选自苏教版《化学2》专题二第二单元的“化学反应中的能量”[2],该节公开课的教学设计主要环节见表1。本节课基本以苏教版教材中知识的呈现顺序进行教学设计,从时间分布可看出,教学目标是纸笔测验中的高频考点“热化学方程式书写”这一知识与技能目标,教学重点则放在以任务驱动的热化学方程式相关试题的当堂练习,难点为热化学方程式书写的完整规范的解决,课堂实施则贯穿从练习中发现问题、从教师点评中修正问题的教学思路。可以说,基于教师对学科教育的应试经验与功利思考,这样的教学设计似乎合理有效,许多中学听课的同行也持肯定的意见。然而,笔者听完课后心里总感觉不能释怀的是,该节课到底该给孩子的人生留下什么?我们教师到底为什么而教?为什么要这样教?教的效果到底如何?
评价一堂课基于不同的视角,可能会得到不同的结论。但是,评价的效标包括以下几个基本点:一是教学目标是否定位准确,其定位依据是什么?二是贯彻目标所采取的教学策略是否合理,其合理的依据是什么?三是课堂调控是否流畅,流畅的内涵是什么?四是利用现代教育技术手段等辅助有否特色,特色的意义又是什么?因此,教学设计中如何对教学目标进行准确定位,需要深刻理解教材内容的教育价值,才能充分挖掘其教育功能。
二、教材文本中知R载体的教育价值及功能分析
对教材知识载体的教育价值与功能的分析,首先应回归于课程标准(见表2)。
从表2可以看出,“化学反应与能量”这一内容领域的中学学习要求分成三个阶段。本节课是学生在义务教育阶段已经“知道化学反应总会伴有能量变化”的基础上,承上启下进一步“知道化学反应伴有能量变化的原因”,为高中选修的进阶“认识这一原因可以为我们人类如何利用”打下基础。学习对象则是不分文理的所有受教育的学生。基于课程标准要求的本节课教学目标分析,该知识载体对本阶段学生的学习要求可以从三个认识维度展开。
1.对学生世界观会形成怎样的基本态度和情感
依据课程标准可以看出,本节课教学的核心要点有两个:一是知道化学反应总会伴有能量变化的原因,是反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成。反应物与生成物两者的能量有差异,这些能量必然会通过宏观的形式表现出来。二是知道这一原因后,学会用一种简单的符号化方式将这一变化表征出来。显然,这样的学习过程和认识结果,会使学生形成对化学科学独特的认识物质世界的方法和视角的赏析与价值认同:世界万物万千变化的宏观现象,深入其微观探索,可以得到规律性认识,并且对于这些规律性,化学学科还能用特有的符号化方式进行表达。这样的影响,远比掌握某个具体知识要有意义得多。因此,如何帮助学生自我建构起化学反应总伴随有能量变化的微观视角并获得认知,从教育的本原来讲才应该是本节课最核心的目标!
2.学生能够掌握哪些化学独特的认识世界的方法和能力
学生已经具有了化学反应基本特征及其反应本质基本了解的知识。因此,借用学生的已有知识进行类比与迁移,帮助学生自主建构对化学反应总伴有能量变化的本质的探讨这样一个新认识,是该节课教学对学生学习方法与能力发展培养上的教育功能所在。课堂教学应该从这样一条教学主线出发,即化学反应的本质是什么?在化学变化过程中,反应物发生了什么变化?生成物发生了什么变化?这些变化除了导致物质组成的改变,还导致哪些变化?这样的变化有可能导致哪些宏观结果?物质的变化过程可以用化学反应方程式表示,化学反应的能量变化过程也能否用这种符号化的方式表达?热化学方程式书写与化学反应方程式书写的差异在哪?为什么?通过这样一系列的问题串解决与演绎思维,逐步养成学生化学学科独特的思维习惯,完成学科素养有关“宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知”的要求。这种自主解决问题获得新认知的过程,是学生进一步学习的重要基础,它远比知识的记忆来得重要。
3.学生能够掌握哪些有关的化学知识与技能
该节课的核心是如何认识化学反应总会伴随能量变化的本质的认知培养和能力培养,核心知识与技能应该是热化学方程式的书写。通过自我建构对化学反应中能量变化本质的了解,能够更加深刻地理解和把握书写热化学方程式为什么与化学方程式有不同的要求,其不同点所反映的本质是什么。因此,这样的认知结构形成,可以更加有效地固化并转化为学生的化学学科思维及素养。
三、基于化学学科素养培养的教学设计探讨
由该节课教学内容的学科核心素养教育的价值分析可见,课堂教学中的学科素养教育功能的挖掘与利用,应该紧紧围绕解决学生的认知冲突即“为什么化学反应总会伴随能量变化”这一主线,以帮助学生自我建构化学反应与能量关系的初步认识为教学目标,以真正理解热化学方程式书写的基本要求为教学效果评价的效标。由此,进行教学再设计实例的过程分析见表3。
学科的核心素养是学生在该学科(或特定学习领域)学习过程中取得的能体现学科本质特征的关键成就[4]。这种关键成就不是先天而是通过学习以及其他活动逐渐养成的后天行为,它的形成不仅需要结构化的知识技能,更需要基本方法和思维模式。因此,教师基于学科核心素养培养的课堂转型,教学强调的不是记住了“是什么”,而是解决了“为什么”。十四年的新课程改革实践的反思表明,就化学这门科学课程而言,阻碍教师推进新课程改革实施和教师专业发展的最大障碍,不是理念,而是教师对课程教育的上位认识和学科本体知识的教育价值与功能的认知水平。因此,构建一个专业教师发展的体系与机制,是推动课程改革学科核心素养培养真正落实的核心问题。
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参考文献
[1] 王云生.基础教育阶段学科核心素养及其确定―以化学学科核心素养为例[J].福建基础教育研究,2016(2).
[2] 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书・化学2[M].南京:江苏教育出版社,2007.
教学目标:
一、知识与技能
1.探究几种物质在水中溶解时溶液温度的变化。
2.理解物质在溶解时产生吸热或放热现象的原因。
二、过程与方法
1.让学生在实验探究中学习科学实验的方法,练习观察、记录、分析实验现象的能力。
2.在解决实际问题的过程中,使学生掌握实验探究的一般思维与方法。
三、情感、态度与价值观
1.用所学的知识解决一些生活中常见的问题,树立化学是有用的思想。
2.让学生在小组合作中探究学习,感受团队精神及体验成功。
重点:探究物质在溶解过程中常常伴随着吸热或放热现象。
难点:如何引导学生从微观角度分析溶解过程中的放热和吸热现象。
教学方法:实验探究法。
仪器用品:温度计、烧杯、玻璃棒、固态NaCl、NH4NO3、NaOH、蒸馏水、U型管、广口瓶,双孔橡皮塞、小试管。
教学过程:
一、情境引入,做出猜想
【教师活动】向烧杯(底部用石蜡粘有一个小木片)中注入半杯水,加入较多NaOH固体并不断搅拌。
【学生活动】观察实验并讨论:可能是NaOH加入水中溶解时放热,溶液的温度升高,使烧杯底部的石蜡熔化,因而木块掉下来了。
【教师活动】物质在溶解时只有放热现象吗?
【学生活动】猜想与假设:可能有放热,可能有吸热,也可能温度不变。
【设计意图】创设实验情境,借助提问激发学生探究的兴趣和发散性思维,引导学生在对实验现象进行观察的基础上,积极联系旧经验对如何解决新问题进行猜想、假设,培养学生逻辑推理能力。
二、研究讨论,设计方案
【教师活动】请同学们根据给出的仪器和药品进行实验方案的设计,在P30画出简图,并指导学生进行小组交流。
【学生活动】学生独立思考后进行实验方案设计,并在小组内进行交流。设计的方案主要有:
方案1:在三个盛水的烧杯中,分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体,用玻璃棒搅拌,用手触摸烧杯外壁来判断溶液温度的变化。
方案2:先测出水的温度,再向水中加入溶质,等溶质溶解后测出水溶液的温度。若水溶液的温度比水的温度高,则物质溶解于水时是放出热量的,反之是吸热。(溶质和水都要等量)。
方案3:如图1所示装置,在试管里注入水,在U形管中注入水,观察物质溶解前后U形管中液柱的变化,得出物质溶解在水中是吸热还是放热。
方案4:如图2所示,
在试管里注入水,观察物质溶解后导管口的变化。
【设计意图】让学生自主参与学习过程,培养学生的合作与竞争意识;通过比较,对学生的科学探究思维和基本方法进行训练。
三、实验探究,分析交流
【教师活动】指导学生分组实验,并进行实验现象观察、数据记录。
【学生活动】按设计的方案进行小组合作实验,并对实验数据进行记录,对现象进行交流。
方案1现象:用手触摸各烧杯外壁,盛NaCl溶液的烧杯无明显变化,盛NH4NO3溶液的烧杯较冷,盛NaOH溶液的烧杯壁较热。
方案2现象:NaCl溶于水后溶液的温度变化不大;NH4NO3溶于水时温度降低;NaOH溶于水时温度升高。
方案3现象:向试管中加入NH4NO3晶体,可观察到弯曲玻璃管左边液面上升,右边液面下降;向试管中加入NaOH固体,可观察到弯曲玻璃管左边液面下降,右边液面升高;向试管中加入NaCl固体,可观察到弯曲玻璃管左右两边液面无明显变化。
方案4现象:向试管中加入NH4NO3晶体,可观察到导管口形成一段水柱;向试管中加入NaOH固体,可观察到导管口有气泡产生;向试管中加入NaCl固体,可观察到导管口无明显变化。
【设计意图】将学生“合作探究”式的自主实验与课堂教学融为一体,体现了“做中学”的教育思想,让每一个学生都有思考、动手的机会,训练学生的实验操作能力,同时让学生从现象观察到数据处理以及对实验结果的分析中总结出一些学习方法,形成持续的学习兴趣和科学探究的习惯及能力,培养良好的化学学科基本素养。
四、归纳结论,拓展应用
【教师活动】同样是溶解过程,为什么温度变化不同?以NaCl为例,多媒体演示物质溶解时分子或离子扩散和水合过程及热量变化。如图3所示。
扩散过程 水合过程图3
【学生活动】学生举一反三,说出NaOH和NH4NO3溶解时扩散和水合过程的吸热和放热现象。
【教师活动】葡萄糖在服用时有“凉”的感觉,原因是什么?并对这节课进行小结。
【学生活动】联系生活实际回答,并进行归纳总结:
当Q吸>Q放:水溶液的温度降低;当Q吸<Q放:水溶液的温度升高;当Q吸=Q放:水溶液的温度不变。
【设计意图】借助多媒体,让学生直观感知微粒的扩散和水合过程,在微观粒子和宏观温度变化之间建立起联系,体现化学学科的思想。同时也培养了学生的分析推理能力、归纳概括能力。
五、教学设计反思
初中学龄一般在13―16岁,这个阶段正是一个人思想异常活跃、感性与理性兼顾发展的重要时期,可谓是精力旺盛、想象丰富,兴趣广泛、爱好很多,各种欲望不断膨胀,以至于发展的不稳定因素也比较复杂,他们很容易“近墨则黑,近朱则赤”。因而在学习方面,初中教师如果能加以正确引导,帮助学生培养形成各种良好的习惯行为,就能让他们享用一生、终身受益。初中化学作为一门入门学科,具有双重性特征,既对学生具有较强的吸引力,又让他们感受到学习过程中的“深”、“杂”、“混”,的确令学生很纠结。所以说,如何激发与培养学习兴趣,让学生轻松快乐地踏入初中化学门槛,是一个必须重视和值得为之探讨的问题。
一、链接社会现象进行教学,诱导学生学习化学的兴趣
化学知识、化学原理,以及化学现象广泛存在于人类社会的生产生活之中,而这些对于初三学生来说,“知其然”的也许不少,但“知其所以然”的肯定不是多数。比如,醋酸为什么能消除茶垢?神秘的“鬼火”到底是怎么回事?“白纸生花”、“烧不坏的衣服”、“燃烧的糖果”、“布娃娃流血”,以及“啤酒喷泉”等魔幻般的奇妙现象,所有这些都属于化学科学的范畴。再如人工降雨现象,原子反应堆使用的重水、导弹和飞机使用的非金属材料,还有火箭推进剂、电子工业用的特纯试剂,以及合成纤维、塑料、合成橡胶,等等,这些材料和产品都要直接用到化学知识。由此可以说,物质世界因化学而变得多姿多彩、异彩纷呈,或者说化学知识的广泛应用,使得工农业生产和尖端科技呈现出日新月异的发展状态。
布鲁纳曾说:“使学生对一门学科有兴趣,最好的方法是使其知道这门学科值得学习。”当学生从课程学习中越来越感受到化学知识的无限价值时,他们的学习兴趣也就随之产生并不断提高。
二、发挥实验优势进行教学,激发学生学习化学的兴趣
化学是一门实验基础学科,其“动手动脑“的特点正符合初三学生活泼好动的心理性格特征。上新课前,设计富有启发性的实验,并借助从中产生的奇妙现象,推动和引导学生积极思考,使之产生积极向上的学习情趣。比如在讲授绪言课内容时,我把一张先前用碱溶液写有“肯特基”字样的白纸贴在小黑板上,再用棉花蘸取无色的酚酞试液擦在纸上,白纸上随即魔术般地出现红色“肯特基”字样。试验之后,趁着学生活跃的思维,提出“什么是化学?它研究的对象是什么?为什么要学习化学?”等一系列问题,以此激发学生的学习兴趣。
重视教师的演示实验,更要创设条件提供学生多做实验。为了避免学生动手的盲目性,教师在因势利导的同时,注意及时纠正不规范或错误的操作方法,帮助分析实验现象,指导书写实验报告。另外,还可以指导学生尽可能地做好一些如“空杯生牛奶”、“摩棒点灯”、“小纸花变色”等小实验;在讲了酸性与碱性以后,引导学生去测定本地土壤和水样的酸碱度,了解地区的空气污染情况。促使学生通过动手实验,不仅学到化学知识,锻炼观察和动手思维能力,而且培养严谨求实的科学态度,从而激发他们更广泛的学习兴趣。
三、运用先进技术进行教学,强化学生学习化学的兴趣
有些化学知识的确是令人烦恼的,如果我们对此只是一味地说教讲解,效果很可能微乎其微,甚或是“教师讲得津津有味,学生听得云里雾里”。比如,当学到原子结构和元素符号、化学式等化学用语与基本概念的时候,学生常常因为抽象难懂而感到枯燥乏味,在这种情况下他们的兴趣就会逐渐减弱甚至消失。此时,教师必须借助多媒体等现代教学手段,让抽象的内容具体化,让理论性内容和生活实际相结合。在讲到质量守恒定律的时候,如果把化学变化中反应物分子拆成原子的过程和原子重新组合为生成物分子的过程,借助多媒体进行动态的演示,学生就此可以生动直观地明白了原子在反应前后的种类和个数都没有发生变化,总质量也就不会发生变化。他们也就因为运用了多媒体现代科技而比较容易保持和强化学习兴趣。否则,学生将在糊里糊涂中兴致全无、丧失信心,最终导致化学学习的恶性循环。还有,在平时的课堂演示实验中,只是教师在讲台上做实验,而学生不能清晰地看到或完全感受到实验现象。我们也可借助多媒体展台解决这个问题。这样既效果较好,又节约了时间。
我国著名化学家戴安邦先生说过:“化学实验室应该是学生学习的最有效和收获最丰富的场所,培养化学科学素质,不仅要传授知识,最重要的是发展学生的智力。智力因素包括动手、观测,查阅、记忆、思维、想象、表达七种能力,其中思维是智力因素的核心。上述全部质量因素在化学实验教学中皆能得到一定的训练,而且非智力因素也与所增长。”为此,运用化学实验,通过一系列有效的方法和手段,能够较好地发展学生的智力。
一、强化实验教学,注重培养学生能力
实验是化学科的基本研究方法,它对于培养学生地学习兴趣,理解基础知识,掌握实验基本技能,发展智力,陶冶情操等方面有重要的作用。尤其是初次接触化学学科的人来说,学习兴趣的培养显得更为紧迫和重要。大科学家爱因斯坦有句名言:“兴趣是最好的老师”,心理学家研究也表明:人们对自己感兴趣的事物总是力求探索它,认识它;兴趣是一个人力求认识并趋向某种事物特有的意向,是个体主观能动性的一种体现。所以,强化化学课的实验教学,能通过对实验的观察、演示和学生动手做等活动培养学生观察事物、实际操作和创造性思维等方面的能力。同时,对培养他们热爱化学学科,养成严谨的科学态度大有好处。
二、围绕实验的三大原理引导学生展开思维活动
化学实验理论的主要内容,可概括为实验原理、装置原理、操作原理。教师应当在具体的化学实验教学过程中,引导学生围绕上述“三大原理”进行探索、理解和辩析自始至终渗透着思维训练活动。
三、养成细心观察的习惯,为创造性思维夯实基础
化学与我们的生活息息相关,各种与化学有关的现象随处可见。用砖砌墙和贴瓷砖时,先要将砖和瓷砖用水湿润,建筑术语:发透;新买的铝锅,烧过自来水后有黑色斑点;经常雷雨交加的地方禾苗长得很茂盛……这些奇妙的现象都能激起学生的好奇心,就能促使他们去学习掌握水泥、铝和氮气的性质。我们也会遇到一些奇特的实验现象。例如,一铝制的盛饮料的易拉罐内充满二氧化碳气体,然后往罐内注入适量氢氧化钠溶液,立即用胶布将罐口密封,反应一段时间后可能会出现什么现象呢?首先,易拉罐“内凹变瘪”,接着“瘪了的罐重新鼓起来”。对于前面的现象一般很容易解释,这是因为学生很容易从固有的思维定势出发,即分析物质发生变化时,只从加入的物质来考虑,只分析氢氧化钠溶液与二氧化碳的反应,就解得出易拉罐“内凹变瘪”的现象。为什么会出现后面的现象呢?深入思考,不难得出这是因为容器本身“铝”与氢氧化钠溶液也会发生反应。对这些现象的好奇,能使学生的情绪亢奋、激动,从而在白热化的思维之中迸发出创新的火花。
一般说来,学生对化学实验有兴趣,但往往只是好奇驱使所致,由于观察实验时目的性不明确,不善于集中注意力与那些关键设备的重要现象,加之演示实验时仪器少而教室范围宽、学生多,所以他们观察实验并不准确。为此,在可能条件下,教师宜改演示实验成并进实验。
四、运用典型实验培养创造性思维的方法
为了提高化学实验教学中思维训练的效能,教师应当借助典型的化学实验来诱导、激发学生的思维活动。这主要从三个方面着手。
1、教师宏观地把握课标,教材的整体,知道通过哪些典型实验能对学生进行哪些方面的思维训练、分阶段、分层次实施。例如,物质燃烧时有不同的特征。气体燃烧时产生火焰,固体燃烧时产生火星或火花,而硫在通常状况下是固体,可是,它在空气中燃烧时为什么产生火焰不产生火星呢?我们只要引导学生仔细观察硫燃烧的特征就能把握其中的奥妙。原来燃烧时,固态硫先液化后再气化,因此硫蒸气在空气中燃烧时产生谈蓝色火焰就不足为奇了。
2、激发学习者的主观能动性作用,将教材规定的某些演示实验或学生实验,改为实验设计或实验习题,让学生根据实验要求自己提出实施方案,以提高其创造性思维的能力。例如,给初中学生讲铁的性质,做铁钉生锈这个演示实验时,可先让学生自己找材料,每人在实验前十天准备三支干净的医用针剂小药瓶。按装满水、少量水、干燥三个不同条件各放入铁钉一枚。让学生每天观察一次并做发记录。等到讲这部分内容时,让学生带来“成果”,然后教师讲解与学生讨论结合,直到得出正确结论,学习效果就比较好。
3、选用一些中考试卷的典型综合实验题,指导学生解题,乃至跟动手实验结合起来训练。中学教材和历届高、中考试题,不乏优秀的典型化学实验题型,如氢气、氧气、二氧化碳、一氧化碳等的制取与系列性质实验,学习这些内容对培养学生的思维能力颇有作用。
五、通过实验探究活动激发学生的学习兴趣
通过对化学实验和科学探究活动的教学,不仅激发了学生的学习兴趣,而且可以促进学生学习方式的转变,变被动地接受知识为主动参与科学探究式学习。在教学中要给学生展示自我的机会,重视让学生从化学实验和科学探究活动中主动获取知识,让学生真正成为教学的主体,从而培养学生收集和处理信息的能力,动手动脑的能力、分析和解决问题的能力和交流合作的能力等,全面提高化学科学素养。
综上所述,注重化学实验教学应是每个化学教师必须掌握的基本技能,在教学中只有多做实验,让学生养成勤动手动脑的好习惯,才能达到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]王磊.中学化学实验及教学研究[M].北京师范大学.2009.09.
化学是在分子、原子水平上研究物质对组成、结构、性能及其应用的一门基础自然科学。随着科学技术的迅猛发展,化学被广泛应用于正在蓬勃发展的一切高科技领域已成为生命科学、材料科学、环境科学、能源科学、信息科学等领域的重要基础。它在解决人类社会发展过程中面临的有关问题、提高人类的生活质量、促使人与自然和谐相处等方面发挥着重要作用。化学与其他学科的交叉和渗透构成当今化学科学发展的显著特点。曾任美国化学会会长的哥伦比亚大学教授R布里斯罗在其1997年出版的著作《化学的今天和明天》中就以“化学是一门中心的、实用的和创造性的科学”作为副标题,说明了化学在现代社会科技发展中的中心地位和作用。
在化学课堂教学中,把化学带到生活中去,加强与社会和实际生产生活的联系,使学生了解化学在现代生产生活中的作用,既可以激发学生的学习兴趣,又可以使学生了解现实生活中与化学相关的诸多知识,为今后学生走入社会,成为具有科学素养的社会公民打下良好的基础。同时,化学又是一门以实验为基础的科学,可以将感性思维与理性思维高度融合,具有极强的包容性。通过实验教学,可以帮助学生形成各种能力,训练学生掌握科学的学习方法,形成正确的科学态度,培养良好的科学精神。所以,在化学教学中培养学生的科学素养,具有奠基的作用。
2.在化学教学中全面培养学生的科学素养
《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》明确指出:义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨激发学生学习化学的兴趣,帮助学生了解科学探索的基本过程和方法,培养学生的科学探索能力,使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能;引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用,通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感提高未来公民适应现代社会生活的能力。
2.1科学知识是构成和发展科学素养的基础
科学素养以掌握一定程度的科学知识为基础,没有一定的科学知识,科学素养也就无从谈起,正如一个人的修养、素养要以一个人掌握的知识、文化,拥有的经验、见识为基础一样。21世纪是高度信息化的社会,它不再是一个知识型社会,而是将逐渐成为知识发展型社会。这就要求在化学教学中改变教育观念,改变以往片面提高化学知识的理论水平和深度、与社会相脱离的弊端,对知识进行重新筛选,选择对学生认识世界、面向社会以及自身发展来说必不可少的最基本、最典型的关键性知识。从学科发展的角度适当介绍化学科学领域出现的新成果、新进展,联系社会、技术和生活,渗透STS教育思想,指导学生运用科学的知识观和价值观分析一些社会问题并作出正确的决策,让学生牢固的掌握化学学科的基础知识,真正体现化学知识是发展学生科学素养的土壤。
2.2科学能力是科学素养的核心
科学能力是获取科学知识和探索科学新知识的能力,它是在科学知识教与学的过程中形成的,从社会的生存和进步来看,这种能力的重要性远远超过对具体科学概念的掌握,在基础化学教学中应注重以下能力的培养:
2.2.1在实验教学中培养学生的观察与实验能力
观察是认识世界的开始。科学始于好奇,发现始于观察。我国地质学家李四光曾说:“观察是得到一切知识的一个重要步骤。狄罗德说:“我们有三种主要的方法:对自然的观察、思考和实验。观察收集事实;思考把它们组合起来;实验则证实组合的结果。”所以说观察与实验能力是科学能力的基本要素,是一种全面的综合能力,包含相当高的独立探索能力和创造能力。在做化学演示实验和分组实验之前,为了防止把生动活泼的化学现象变成静止的预期结论,教师不告诉学生有什么现象发生,让学生带着悬念,全面、认真的观察实验过程,教会学生抓住观察重点,既要观察实验结果,又要全面观察实验过程中所发生的各种现象,鼓励学生善于捕捉那些稍纵即逝、不易被察觉的细微之处,同时注重对实验想象的对比观察,特别是异常现象的发生,培养学生分析问题、解决问题的能力、意志和品质以及探究知识的科学方法。
2.2.2发挥学生主体参与意识,培养自主学习能力
自主学习能力是一种较高要求的科学能力,是建立在观察、理解、思维、记忆等能力基础上的一种比较综合的独立学习能力。培养学生自主学习能力可具体化为:(1)重视阅读能力的培养,教给学生掌握科学的阅读方法。(2)培养信息加工能力。寻找、选择、整理和存储各种有用信息。(3)针对所研究问题,选择、重组、应用已有信息,独立地解决该问题。(4)正确的评价信息。(5)利用信息作出新的预测或假设。(6)从信息看出变化趋势、变化模式并提出表示变化的规律。例如在讲授纤维素知识时,给学生创设一个宽松的学习环境,提供一些没有固定模式的课题,包括纤维素的存在、结构的确定、纤维素的性质,硝酸纤维、醋酸纤维、纤维素的用途等,安排学生以小组为单位学习,借助图书馆、网络等各种媒体查阅有关纤维素的资料,并进行阅读、归纳、整理,写出报告,制作成相应的软件,通过校园网络使全体学生共享,并进行问题讨论。比如淀粉和纤维素是同分异构体吗?它们在结构上有哪些差异?由纤维素的结构推测它的性质,并设计实验来证明。谈谈硝酸纤维的发现,结合它的发展史谈谈它对高分子化学的发展有什么影响?结合我国国情,谈谈对纤维素发展的展望等等。学生在讨论过程中,可以大胆地提出自己的想法并形成方案。通过自主学习能力的训练,使学生的信息检索能力、自学能力、思维能力和协作能力得到充分锻炼,真正学会如何获得新知识、发现问题、解决问题,不断改变自己的思维结构,丰富和发展自己,为今后走入社会成为一名具有良好科学素养的公民打下良好的基础。
2.2.3设置探究内容,培养学生的知识创新能力
创新能力是科学素养中最活跃、最积极、不可缺少的重要能力,它是科学素养在实践中的具体表现。青少年的创新能力最终表现为动手能力。动手能力是获得知识、促进思维能力发展的必要手段,是创新能力不可缺少的重要因素。化学是一门以实验为基础的科学,这就为实践教学提供了一个广阔领域。开发探索性实验是培养学生创新能力的有效途径。实验设计题目可以从以下几个方面出发:(1)使用非常规的装置,完成某种实验目的;(2)进行某一实验的仪器或装置不一定是统一的标准装置,这就需要突破思维定式,具有创新精神。(3)为完成某一基本实验而设计出不同的方法,通过从各个角度(如药品的成本、装置的繁简、准确性、安全性、对环境的影响)的比较和论证,选择出最佳方法。(4)创造性地改进实验,设计新的实验方案。通过一些具有实际意义的实验题目,可以激发学生进行探究活动的兴趣,在进行探究活动和提出解决方案的过程中,学生的创新能力得到发展和培养。
2.3科学方法是科学素养的表现方式
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和行动方式,在科学研究中被认为是产生知识的“知识”。学生掌握科学方法能更快的获得知识、更透彻地理解科学规律。在化学教学中增设化学科学发现过程的内容,讲述科学发现过程中体现的各种各样的研究方法,让学生理解化学家是怎样用这些方法进行化学研究和知识创新活动。在实验教学中,以科学方法组织教学,在培养学生观察、实验、分类等一般方法的基础上,拓展培养收集和处理实验数据、设计实验并安装实验装置、提出假设、验证假设、得出结论、解释实验结果并应用到新情境中、交流实验研究成果等具体方法。学生通过学习,不仅学会了科学方法,而且会逐渐将科学方法内化为自己的思维和行为方式,使今后的学习起到事半功倍的效果,科学素养也会相应的提高。
3.提高教师科学素养是培养学生科学素养的前提条件
高中化学在现代高中教育阶段处于十分重要的地位,它在学生化学知识水平及化学能力培养方面均起到十分重要的作用。就目前高中化学教学而言,为能够更好培养学生化学素养,应当以学科核心素养理念为指导,在学科核心素养方面作为入手点,积极选择合理策略实施高中化学课堂教学,从而使学生能够形成良好学科核心素养,最终可使学生化学综合能力及素质得以有效提升,使高中化学教学及学生能力均能够得以更好发展。
一、高中化学学科核心素养构成及内涵
在当前高中化学教学过程中,学科核心素养的培养已经成为十分重要的一种教学理念,在实际教学过程中占据十分重要的地位。对高中化学学科核心素养而言,其主要包括五个方面内容,即科学探究及创新意识、变化观念以及平衡思想、证据推理及模型认知能力,还包括宏观辨识及微观探析能力、科学精神及社会责仟,这五个方面均具有十分深刻的内涵。通过在这五个方面入手对学生进行化学教学,不但能够使其化学素质及能力得以提升,并且能够使其综合素质及能力得以有效提升,这对学生今后发展具有十分重要的及意义。
(一)科学探究及创新意识
通过在这一方面对学生进行教学,教师可使学生充分意识到在解释、发现以及创造与应用科学知识方面,科学探究属于一种必要实践活动,可使学生提出更加有价值的问题,并且对其进行积极探究。另外,其还能够以问题及假设为出发点,将探究目的确定,对探究方案进行合理设计,从而较好进行实验探究,同时,可使学生在探究中加强合作,对于一些异常情况能够较好表达自身看法。
(二)变化观念及平衡思想
这一方面所指的就是可使学生对物质不断运动及变化的实质能够充分认识,使其能够了解化学变化应当以一定条件为前提,并且要符合一定规律,还能够使学生对化学变化本质充分认识,这样才能够更好学习化学知识,并且可使学生意识到化学变化具有一定限度,可适当对其进行调控。此外,还应当使学生从不同角度对化学反应进行动态分析,通过对化学反应原理进行应用将实际问题解决。
(三)证据推理及模型认知
对于这一方面而言,其主要就是使学生能够具备证据意识,使学生能够在掌握一定证据基础上,对于物质物质、结构及相关变化给出可能性假设,并且通过分析推理进行论证,可使学生在观点、结论及证据三者之间构建逻辑关系。另外,还能够使学生意识到可通过分析及推理等方法对研究对象本质特点加强认识,还能够认识研究对象的构成要素及关系,在此基础上构建相关模型,可运用相关模型对化学现象进行合理解释,探究化学现象本质以及规律。
(四)宏观辫识及微观探析
该方面所指的就是使学生能够从不同层次对物质多样性进行认知,并且能够对化学物质合理进行分类,能够从元素、分子及原子水平对化学物质加强认识,可形成正确物质组成观念,使学生能够从宏观及微观相结合角度对实际问题进行合理分析,并且将其较好解决。
(五)科学精神及社会责任
这一方面主要就是要求学生形成求实、严谨态度,能够形成积极探索米知知识的意识,对于化学知识在社会发展方面的重要的作用及意义能够清楚认识,可形成绿色化学观念,可正确判断与化学相关的一些热点社会话题。科学精神不仅仅是一句口号,它有着非常实质性的可实践的内涵要素。众所周知,学习科学本身就是一项永无止境的探究过程和认知过程。以现有教材中涉及的化学现象和本质为基础,教师在教学过程中关注培养学生具有客观的依据、理性的怀疑、多元的思考、实践的检验、宽容的激励的科学精神。而社会责仟感不是一朝一夕形成的,是一个潜移默化的过程,教师在教学过程中可利用化学史的介绍、化学事故的解析、环境恶化原因的探究不断培养学生的社会责仟感。
二、基于学科核心素养的高中化学教学有效策略
(一)加强化学探究实验教学
对于高中化学而言,其实质为以实验探索及分析推理为基础的一门学科。因此,在高中化学教学中化学实验探究属于一项重要内容,高中化学课堂教学的开展,应当以化学实验探究为依据,在基础上才能够保证化学教学得到比较理想的效果。然而,对于高中化学教学中的实验探究而言,大多数并非为获得新发现而进行设计,基本上都是对前人实验进行重复,通常情况下,高中化学课堂实验探究的完成都是以教师知道实验结果而学生不知道实验结果为基础的,其主要目的就是对学生探究意识以及探究能力进行培养。在实际教学设计过程中,教师应当对各种相关教学资源进行充分利用,选择可行有效的探究主题,教师及学生共同对探究过程中进行规划以及实施,从而使学生探究意识能够得以形成,并且也能够对学生证据推理及模型认知进行培养,最终可使学生学科核心素养能够得以形成。在实验探究过程中,教师应当注意对学生思维严密性、敏捷性以及创造性与整体性进行培养,从而可使学生科学思维品质得以形成。例如,在对“氯气的性质”这一内容进行教学过程中,教师先让学生依据自身理解及相关实验进行自主探究,教师可指导学生自主设计氯气性质的相关实验,由于该实验具有一定危险性,教师应注意对其进行严格指导,避免危害学生健康。通过自主探究,学生逐渐形成探究意识,具备一定探究能力,最终具备科学思维品质。
(二)进一步强化概念及原理教学
在化学学科教学及学习过程中,化学概念及原理属于最本质内容,在学生化学学习能力培养方面可起到基础作用,并且在学生学科核心素养的培养方面可起到工具性作用。在高中化学实际教学过程中,作为化学教师在注重学科核心素养培养的同时,也应当对基础知识教学加强重视,若米能够对学生在基础概念及原理方面较好教学,则必然会导致在学科核心素养培养方面缺乏根本。在当前高中化学实际教学过程中,教师应当对教学内容进行合理选择,保证所选择教学内容能够对化学基础知识逐渐转变为学科核心素养比较有利。例如,在对化学物质分类进行教学过程中,教师可对学生进行引导,使其能够将物质分类基本方法掌握,使正确物质分类观念能够得以形成,使学生能够通过对分类思想进行应用,从而对元素、分散系以及化学反应类型等相关概念更加深入地理解。在对典型元素及物质进行实际教学过程中,教师可通过引导,使学生掌握化学物质研究的基本方法,使其能够逐渐形成元素观念及微粒观念,在此基础上对更多元素及物质加强认识,最终形成宏观辨识及微观探析素养。另外,在实际教学过程中,教师通过对类型不同的各种化学反应进行研究,引导学生对类型不同的各种化学反应本质特点进行准确把握,使学生变化观念及守恒观念能够得以建立,使学生能够对化学反应从多个角度进行动态分析,从而可使学生变化观念及平衡思想能够得以形成。
(三)合理创设教学情境
对于化学这门学科而言,其与人们生活及社会生产之间具有十分密切的关系,化学专业的不断发展,使社会生活方式及社会生产方式均发生很大变化。在高中化学教学过程中,为能够使学生形成正确价值观念,十分重要的一项内容及方法就是创设教学情境,使学生在情境中较好体会化学知识的价值,使学生能够养成科学精神,最终可对其社会责仟感进行培养。在实际课堂教学过程中,教师在创设教学情境时应当保证所创设情境具有真实性、情感性及知识性特点,并且还应当具有较强针对性,在此基础上才能够更好融入教学情境,更好体验情境,最终可使其正确价值观念及社会责仟感能够形成。化学教师可带领学生到社会上开展实践活动,在实践过程中了解实际社会现象,并且能够更好地了解化学知识在社会实际中的应用,使其树立应用化学知识解决社会问题的决心,最终形成较强社会责仟感。
化学学科的内容不仅包括大量的科学知识,还包括科学研究的过程和方法。教材中记述了不少科学发现的经过及科学家传记。高中教材中有很多科学史话,如氯气的发现和确认、苯的发现和苯分子结构学说等,阐明了化学物质是通过一个个实验被人们所逐步发现和确认的,给了学生生动的启示:平时只要细心观察、认真思索、大胆猜测,勇于实验,就有可能发现自然界中的奥秘。这些内容不仅可开阔学生的眼界,还能使学生受到科学方法和科学思维的训练以及科学精神的熏陶。科学过程呈现知识的来源,使学生构建自身的知识体系成为可能。在阐释化学知识来源时,一些曾经或者正在困惑人类的化学问题,能充分激发学生的好奇心与求知欲,使学生对科学产生兴趣,对培养学生的创新意识和科学态度意义重大。
二、利用化学以实验为基础的特点,培养中学生科学思维的探究能力
化学是一门以实验为基础的科学,化学实验对于化学课程目标的全面落实具有重要的作用。化学实验是培养学生创新意识的最佳途径,科学探究作为一种重要的学习方式,教学中可采用形式多样的探究活动。例如,学习“水”后,让学生走出课堂,调查本地水资源的利用和河水污染情况,深入社会生活实际去获得第一手的信息,发现问题后提出解决问题的合理化建议,并写出调查报告。又如,空气中氧气的含量测定的演示实验,将其改为探究实验方法,用多种方法进行实验,实验的目的是了解空气中氧气的含量,等等。化学实验是进行科学探究的主要方式,有利于启迪学生的科学思维,揭示化学现象的本质,因此,教学中要广泛开展小制作、小实验,并开展自制仪器、自制实验装置评比活动,充分调动学生的能动性,培养学生的探究精神和创新能力,体现化学学科的特点,激发学生学习的动机和探究热情,让学生在知识的形成、应用过程中养成科学的态度,获得科学的方法,在探究实践中逐步形成终生学习的意识和能力。