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化学学科特点

化学是一门以实验为基础,微观想象与宏观洞察相结合本身具有独特用语的自然科学。它专门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律,也是人家常说的理科中的文科,它是一门集基本理论和实践为一体的实用科学。
  能力是科学技术迅猛发展的现代社会公民必须具备的基本素质,培养能力是世界各国教育共同关心的问题。培养能力既是教育的一般问题,又是各学科教育的特殊问题。培养能力是教育的一般问题,指的是它作为各级各类学校教育的总要求,要体现在所有的教育活动中。它作为各学科教学的特殊问题,是指在学校教育中,根据各学科教育教学的特点,各种能力培养的具体方法或措施,是以各学科知识为基础,把各学科教学作为承担者。化学作为中学阶段的基础学科,在培养学生的能力方面起着重要的作用。
  以化学实验为基础,微观想象与宏观观察相结合,辅助教学手段的合理利用和化学用语独特的符号系统是化学学科所具有的四大特征。在化学教学中,应以这四个特征为基础,培养学生的能力。
  1、         过化学实验培养学生的创造性思维能力
  创造能力由创造性人格、创新精神、创造性思维和创造性技法等组成,其中创造性思维是核心。在中学化学实验教学中如何进行创造教学,培养学生的创造性思维和能力呢?
  1.1、变演示实验、验证性实验为分组实验、探索性实验,培养学生创造能力
  化学的发明、创造一般是从化学实验中获得的,化学理论的建立也必须依靠实验作佐证,化学实验是培养创造能力的主要途径。其中探索性实验是指学生在实验与观察的基础上通过科学抽象、逻辑思维,自己概括得出结论的一种教学形式。其特点是根据实验的目的利用已知、外加的因素去干扰研究对象,看它发生什么样的变化,出现什么样的现象,产生怎样的结果,这些实验一般都具有试探的性质。在教学中我们把演示实验改为分组实验,把验证性实验改为探索性实验,还根据教材内容,设计系列实验研究培养创造能力。如高一《硫》一章:铜与浓硫酸反应实验,教学时一般描述的现象为:溶液变为蓝色,有刺激性气味的气体产生。果真如此吗?我们要求学生独立进行实验探索,发现有如下现象:①加热初期,Cu片表面逐渐变黑;②继续加热,有大量刺激性气味产生,形成墨绿色浊液,试管底部有灰白色沉淀;③再加热,管中出现白雾,浊液澄清,灰白色沉淀,Cu片消失;④冷却、静置,将试管中液体倒入另一支盛水试管中,管壁发烫,溶液略带蓝色,将灰白色固体倒入水中,形成蓝色溶液。然后鼓励学生通过查阅资料,最后一起讨论解释现象:
  上述探究使学生扩展了知识,训练了创新能力,同时初步了解科学实验的现象往往是复杂的、多因素的。
  又比如:在讲原电池时,我先提出这样一个问题:“家用手电筒中的电池、蓄电池、宇宙火箭中的高能电池是如何产生电能的?”已具备一定化学知识的学生很快意识到是化学能转变为电能。然后我让学生利用桌上提供的如下药品和材料:铁片、铜片、石墨棒、稀硫酸、硫酸铜晶体、水、蔗糖溶液、电流计、导线若干。要求设计原电池,并验证在外电路(导线上)可获得电流,并观察该装置工作时发生的现象。显然,这是一个富有挑战性、富有创新能力的实验课题。通过学生对实验药品和材料进行尝试选择,并对实验条件进行适当控制,对现象进行仔细观察和记录,接着根据实验事实,对上述几种原电池的电极材料、溶液成份、电极上现象、电极反应进行归纳比较,可得出结论:
  ①构成原电池的条件;
  ②电极判定方法;
  ③电极反应书写规律。
  这种学习方法,学生是在主动探求中发现创造新知识的,体现了学生的主体作用。
  1.2、 设置假设性实验,培养学生的创造思维
  提出问题,收集资料,论证假设,作出判断,也是训练学生创造思维的有效方法。如在学习SO2还原性时,提出问题:SO2有还原性吗?假设SO2有还原性。学生自学教材收集资料,设计论证过程:
  (1) SO2能被催化氧化,教师指出这是SO2在催化剂存在条件下所发生的氧化还原反应。
  (2) 提问:能否用我们已有的知识通过实验来证明它的还原性呢?
  学生根据教师提供的实验用品设计了:将SO2分别通入a.Cl2水,b.Br2水中,c.通入水中再静置一会儿,d.通入酸性KMnO4溶液中。学生自己动手实验,分析SO2在反应硫元素价态的变化,得出结论:SO2有还原性,假设成立。此后再引导学生认知H2SO3、Na2SO3的还原性,提示学生注意反应物间量的关系,并提供有效的应用场所使知识加以巩固。由此训练学生创造思维的新颖性和批判性,使学生由知识单一型转变为知识综合型。
  又例如:乙醇分子结构式的确定,教师可以通过问题--假设--实验事实--结论,这一教学模式。
  (1) 提出问题。乙醇分子具有怎么样的结构?
  (2) 收集理论依据。①分子式:C2H6O。②化合价:C、H、O的化合价分别为+4、+1、  -2价。
  (3) 提出假设。根据分子式和化合价,提出乙醇分子的两种可能结构式:
  (4)实验事实。测定和记录一定量的乙醇与金属钠反应所生成的氢气的体积。经计算,1mol乙醇约能产生0.5mol的氢气。如果是结构(II),那么1mol乙醇能产生3mol氢气。
  (5)得出结论。乙醇分子的结构式是结构结构(I),而不是结构(II)。
  在教学过程中,学生对假说方法的运用,是在教师的组织引导下进行的。只要教师精心设计教学内容和组织教学过程,就可以最大限度地发挥学生的积极性、主动性和创造能力。
  1.3、注重实验的改革、设计创新,培养学生的创造思维和创造能力
  教材中有些实验设计及操作方法虽然都是经过反复验证了的,但实际操作中仍存在着这样或那样的不足,为体现科学方法是需要创新而且是可以创新的,教师应鼓励学生对其不足之处加以改进,这样既符合学生的认知发展特点,又能促进学生对化学理论、化学知识的理解和掌握,并且通过对学生有步骤、有针对性的训练,提高学生的实验设计能力。
  例如由于一氧化氮极易与空气中的氧气化合而生成红棕色的二氧化氮气体,学生难以从实验现象上直观地得出稀硝酸与铜反应生成无色的NO气体的结构,通过改进的实验装置(如右图)就可以克服上述缺点。打开分液漏斗活塞,用稀硝酸装满U型管,将管内空气排除,然后关闭活塞进行反应,生成的一氧化氮气体将稀硝酸排入右端的漏斗中,避免了生成的NO气体与空气中氧气接触的可能,而且将NO气体的制备与性质熔为一体,既可以清楚地看到实验的主要产物:无色不溶于水的NO气体和蓝色的硝酸铜溶液。当打开分液漏斗的活塞时,又可演示NO与氧气反应生成红棕色NO2气体,避免了NO2气体对空气形成污染,且该装置能重复使用。
  1.4、开展第二课堂、进行社会调查和实践,培养创新意识
  在生产生活中时常会碰到一些化学问题,经常组织学生开展社会调查和实践,有助于培养学生的创新精神,提高解决实际问题的能力。
  例如我们帮助学生制订下列课题:
  ① 湖水资源和污染情况调查。
  ② 农村沼气使用情况调查。
  ③ 石油是怎样炼制的?--参观国家大型企业镇海石化厂。
  ④ 如何从海水中获得盐?--参观盐场。
  学生带着课题调查,然后查阅资料写成小论文和课题小报告。
  “兴趣是最好的老师”,兴趣对学生的创造活动起着积极的促进作用,第二课堂活动是培养学生兴趣的最好场所,我们可以得用中学化学实验室里常见试剂做一些学生感兴趣的小魔术:如铜币变"银币","银币"又变"金币"实验。教师又可以根据已学过知识,与学生一起设计一些实验,如:学完卤素一章以后,可以用"碘酒法"或"喷洒硝酸银"方法检验指纹进行破案。总之,化学是实验的科学,只有实验才是最高的法庭。只有不断地加强实验教学,培养学生的实验意识,才能更好地培养学生的创造思维和创造能力,达到提高学生素质的目的
  2、利用辅助教学手段提高学生的分析和解决问题的能力
  在教学中,对于媒体的选择,首先应根据具体教学内容而定,但是,在具体的课堂教学中,如果每节45分钟的课,选择的媒体太多太复杂,花时太长,那么将很难完成教学任务。因此,媒体的选择,只要能够说明问题,应越简单越好。
  2.1、利用录像实验辅助教学真实可信
  对于一些较复杂、有危险、要求高、时间长的实验,不适合课堂演示,则拍成录像,于课堂播放。这样,既保证了实验的真实性和直观性,又便于观察实验现象,同时也提高了课堂密度。如讲《CO的性质》时,我把家中的煤炉燃烧情况拍成录像用于上课。又如讲“碳还原二氧化碳”时,很多同学很难想象这个反应实验该怎样做。我经过多次试验之后,确定采用铁管作为木炭还原二氧化碳的反应器,然后把实验拍成2分钟的录像,这样把一个复杂、反应时间长的实验带到课堂,起到了良好的效果。
  2.2、运用计算机软件模拟化学反应原理效果好
  化学是研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学,化学概念及原理大多较为抽象。物质的微观结构既看不见,又摸不着,且化学变化又是在原子的基础上重新组合的结果。因此单靠语言和文字描述,学生较难理解。通过计算机软件进行动画模拟,能形象生动地表现分子、原子等微观粒子的运动特征,变抽象为形象,让学生直观形象地认识微观世界,更容易了解化学变化的实质,理解化学原理。如解释化学反应时,动画模拟“白磷分子”和“氧分子”,再分别拆为原子,最后重新组合为“五氧化二磷分子”的过程。又如:在做“Cu-Zn原电池”的演示实验的同时,通过动画模拟或使学生形象地看到电子运动方向及两极电子得失的特点。这样,既帮助学生进一步认识物质的结构,理解化学变化的原理,也大大提高课堂教学质量,吸引学生的兴趣,引导学生进一步思考。
  2.3、科学应用投影机,促进知识的掌握
  在众多的教学设备中,投影机有其独特的优点,因此,备受教师青睐,也是各校及教师使用频率较高的电教设备。在化学课堂教学中投影机的应用主要有两方面:即投影片和投影实验。但在课堂中如何科学、合理地使用投影,让学生更容易地掌握教材内容,首先应认真写好教案,将投影次序,提什么问题,讲解分析的内容都编定。还必须把握投影时机,以吸引学生的注意力,激发学生的求知欲,从而突破教学难点。这样才能恰当地指导学生观察、分析、解决问题。如介绍“电子云”时,学生对电子云模型中那么多的“点”很难理解,通过投影叠片使学生理解电子云模型的概念。而在介绍到“氯化氢制取装置中尾气吸收装置”如何防止水倒吸时,制作成推拉片,让学生形象地看到烧杯中液面的变化。在复习“烃的衍生物”时利用投影片比较各种官能团的特征,帮助学生比较烃的各类衍生物的性质。如讲“布朗运动”时,在大烧杯中盛1-2cm高的水,放入一点松树的花粉,利用投影观察,可以减少近距离观察时呼吸的干扰;而讲到“H2的制取原理”时用培养皿盛稀硫酸和锌反应,利用投影观察其反应放出气泡的过程。都给学生留下了深刻的印象,达到了预期的目的。
  由此可见,中学化学课堂教学中,可以利用的辅助教学的媒体种类较多。因此,合理科学地选择媒体辅助教学,可以帮助学生形成化学概念,理解化学原理,提高分析解决问题的能力。
  3、         形象化的教学手段培养学生的抽象思维能力
  现行的初中化学教材是以物质结构理论为线索以及元素化合物知识,和化学基本概念,基本理论穿插安排的。物质结构知识的特点是概念多而集中,理论高度抽象化和概括化,这部分内容是初三学生难于理解但必须掌握的基础知识。初三学生在学习这部分知识时由于缺乏微观领域的认识经验而难于理解,尤其是开始学分子、原子等概念时很容易陷入似懂非懂,是信非信,无所适从的状态,结果只好采用机械记忆,降低了学习化学的兴趣,甚至对化学学科产生怀疑。在化学教学中加强实验、模象、语言等直观教学的感知效果是实现形象化教学的主要途径。
  3.1、鲜明、生动的实验可揭示物质的变化,为学生提供真实可靠的形象材料。因此它是实现形象化教学的最有效的途径。
  3.2、应用标本、模型、图象等模象直观手段形象地反映物质的组成、结构和变化的实质。
  物质结构研究的范围要深入到微观粒子的内部结构,然而人们的感官只能观察到大量微观粒子的行为,为了更好地了解原子、分子等物质结构的概念,常借助与模型和图象。如用幻灯机演示氧化汞和水分解过程中微观粒子的变化过程表示化学变化中分子发生改变而原子只是重新组合的实质。用分子结构的球棍模型表示分子中各个原子的排列方式:将被感知的对象从背景中分离出来,从而使被感知的对象形象化。
  如在讲碳酸钙和碳酸氢钙相对转化和自然界生成溶洞知识时,做了二者相互转化的演示实验,展示钟乳石和石笋的实物标本引起学生的极大兴趣,从而加深了对自然界千姿百态溶洞,五光十色的钟乳石和石笋的成因的理解与记忆。
  3.3、应用语言来唤起和组织形象化教学
  语言是人类思维的工具,教学语言是实现形象化教学的手段。通过语言,一方面可以唤醒学生原有知识的表象,加强新旧知识间的联系;另一方面,通过对比、比喻等形象化语言引导学生的创造想象,产生新的形象,并进行想象、联想活动,加深对已有知识的理解和掌握,如课本中关于分子、原子的大小和结构,就是通过比喻让学生进行想象和思考,进而间接地掌握知识的。在讲能量低的电子通常在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核远的区域内运动时。好比拴在橡皮绳上绕手旋转的石子,速度越快能量越高,橡皮绳拉的就越长,离核就越远。能量最低的原理,就好像水总是往低处流,最低处的流满后,才能依次升高水位(只有排满第一层,才排第二层,排满第二层,才排第三层),因此水位越低,能量越小就越稳定。元素是同类原子的总称,原子只有种类之分,没有个数的意义。这就好像人类是人的总称,只有种类之分,没有个数的意义。因此,我们说“有几个人类”。总之,通过形象化的语言进行思维和想象,一方面能化抽象为具体,化难懂为易懂;另一方面又是一种很好的思维方式,使思维能力变得跟机智更灵活。
  由此看来,形象化教学和直观教学是分不开的,但形象化教学又不同于直观教学,它是一种突出形象性的直观。在化学中只有把实验、模象和语言直观有机结合起来,提高直观手段的形象化,才能实现教学的形象化,让学生理解和掌握所学的知识。但形象是为了抽象,形象教学不是目的,而是启迪学生思维和想象的手段。在考虑学生可接受的基础上,及时地摆脱形象,过度到抽象思维上去,并形成科学的理论体系,掌握知识的规律性,让思维能力得到更好的发展。
  4、利用化学用语培养学生的记忆和理解能力
  化学用语是一种国际性的科技语言,也是研究化学的工具,化学用语贯穿整个化学教学的始终,特别是在初中化学教材中,化学用语与基本概念、基本理论、元素化合物知识、化学实验、化学计算有着密切的联系,是初中化学的基础知识和重要技能。掌握好化学用语,才有可能学好化学。
  新编教材不仅删去了电子式,减少了元素符号,降低了对原子(或离子)结构示意图的要求,对单质、氧化物、酸、碱、盐之间相互联系与相互转变的反应规律的要求,而且对章节编排做了改进,分散了难点,选择了合理的知识梯度。
  如何根据教材特点与学生接受能力进行化学用语的教学是教师应该探讨的问题,下面谈点浅见。
  4.1、运用兴趣教学,提高学习效果。
  根据教材的内容,有计划地分散难点,让学生轻松地学习,提高学习化学用语的兴趣。例如:元素符号的、化学式、化学方程式都可以提前逐步渗透、避免大量集中学习使学生难以接受。要让学生在学懂学会中不断强化兴趣,在教学中重视牢固地掌握元素符号,进而熟练地写出化学式,就可顺利地写出化学方程式。
  为避免化学用语的学习枯燥无味,可将元素符号、化合价、金属活动顺序表编成顺口溜以提高兴趣,获得好的记忆效果。如进行元素符号教学,为了帮助学生记忆,把元素符号制成双面书写的卡片,正面写拉丁文字母符号,背面写汉字名称,用“钅”旁、“石”旁、“气”旁、“水”底、“氵”旁区分金属元素(固态金属)、非金属元素、气态元素、液态元素。其使用方便,帮助记忆效果好,是其它教学媒体所不可取代的。
  4.2、根据教材分层次教学,减少坡度,循序渐进。
  教师应了解教材的知识结构,分析化学用语在全册书中的地位,按照教材编排的层次,把握教材的深广度,将化学用语的教学大致分为三个阶段进行。
  ①从“绪言”到第二章第三节是元素符号、化学式的识记阶段。
  让学生提前分散识记元素符号。每节课3~5种,学生不感到负担,愿意学。
  到元素、元素符号这一节,学生已能熟练地读、写24种元素符号,为下一节化学式作好了充分的准备,从“绪言”课接触物质开始,就可注明常见物质的化学式,让学生经常见一见,不作其它要求。等到学习化学式时,实际上使学生在认识过程上有了发展、实现了从具体到抽象,从感性到理性的飞跃。
  ②从第二章第三节到第四章第二节是元素符号、化学式、化学方程式的理解阶段。让学生理解元素符号、化学式、化学方程式的意义。掌握用元素符号写化学式,用化学式写化学方程式的初步规律。化学方程式是化学用语教学的重点,掌握好化学式与化学反应的文字表达式,可使学生形成化学方程式的雏形。书写化学方程式,配平是难点,除了讲清最小公倍数法,可通过实例简单介绍“奇数配偶法”。
  ③从第四章第三节到第八章,着重巩固、扩大和应用化学用语。
  用化学方程式来表示酸碱盐的性质与单质、氧化物的简单关系,是化学用语的高级阶段。要应用必须强调理解、熟练。
  4.3、多练多用,提高记忆与书写效果。
  化学用语和化学教材的各部分知识紧密地联系在一起。化学用语的特点是学生容易理解,但不用又容易遗忘,因此应将化学用语的教学贯穿于教学的各个环节,应当要求学生养成使用化学用语解答化学问题的良好习惯。能用化学用语解答的问题,如物质及其性质、用途,制娶现象的解释,实验结论等,必须用化学用语来解答,经常练习,达到会读、会写、会用,逐步熟练。
  4.4、严格要求化学用语读、写的规范化。
  纠正化学用语读、写中的错误习惯,比学习新知识更困难,因此教师的教学及任何示范必须做到一丝不苟。元素符号、化学式的读、写,化学方程式的配平及其它条件,符号的表示,必须强调规范化,对作业、考试的评分必须严格,要及时发现、纠正错误,避免扩大或养成不良习惯。
  化学教学的过程是向学生传授知识,培养能力的过程,我们在教学过程中根据化学学科的特点,对学生进行化学知识的训练,使他们对化学知识的掌握螺旋式地上升,就能更好地培养学生的化学能力。
信息编辑:大庆新典家教管理咨询有限公司  更新时间:2012/04/05  字号:
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