化学（心得）之反思在高中化学教学中的运用

化学（心得）之反思在高中化学教学中的运用

化学论文之反思在高中化学教学中的运用 ‎ 当我们把教学关注点从教师的“教”转向学生的“学”时，就不能忽视学生没有时间来反思自己的学习过程，不能自主安排自己的学习活动，总是处于被动接受疲于应考的状态。学生缺乏反思已成为制约当前高中化学教学而又容易受到忽视的一个“瓶颈”。在我们有限的以关注学生反思为切口的教学探索中，体会到引发学生反思能促进学生自主学习，引入反思，可以让学生自主构建新旧知识的联系，引发课堂生成，催发实验探究，激发创新思绪。一、 让反思筑起新旧知识的桥梁在学习新知识时，我们往往需要复习上位知识。但怎样处理对上位知识的复习以收到良好效果却无一致看法。复习与反思虽有许多共同点和相互包含关系，但从学生自主性角度来看，前者侧重于教师，后者侧重于学生。反思是在教师引导下引发学生对问题的再思考，虽带有浓重的复习味，然更重于对未知的求索。以过氧化氢知识为例， 它出现在第六章“氧族元素”中，其上位知识可以追溯到第二章“碱金属”一节中的过氧化钠。在第一学期初系统学习了过氧化钠的性质后，第二学期又学习了物质结构知识，再次在过氧化钠性质学习的基础上学习其中存在的化学键、电子式，对过氧化钠的结构有了深入的认识。那么，怎样把这些知识点联系起来，从而筑起新旧知识的桥梁呢？案例 ‎ 1：过氧化氢学习片段师：过氧化氢又名双氧水。根据过氧化氢的化学式，你想到什么物质？生：过氧化钠、水。师：请大家写出过氧化钠、水的电子式。然后请猜想过氧化氢的电子式。生：练习，交流。经比较不难发现，过氧化钠和过氧化氢都有过氧根，两者存在的化学键类型有异同，分属不同类型的化合物，不难推导出过氧化氢的电子和结构式。师：从水和过氧化氢的元素组成来看，你能得出过氧化氢可能存在着怎样的物理性质？生：无色，能溶于水。师：展示过氧化氢样品，组织探究物理性质。（略）师：过氧化氢的化学性质与过氧化钠相似还是与水相似？为什么？生：应该像过氧化钠，因为都有过氧根这一特殊的结构。师：取少量过氧化钠，加入少量水，再滴入酚酞。引导学生回顾过氧化钠的重要性质。生：产生氧气和氢氧化钠，溶液褪色，说明过氧化钠具有强氧化性和漂白性。生：过氧化氢也应有强氧化性和漂白性。也能产生氧气。实验：向过氧化氢溶液中加入二氧化锰，用带火星的木条检验产生的气体。要求写出相应的化学方程式。师：能否利用这一性质，用于实验室制取氧气？如果能，试比较这种方法与用分解氯酸钾或分解高锰酸钾方法相比有哪些优缺点？并设计出实验室制取氧气的实验装置。生：能，且优点多。不污染环境。不用加热，操作简便。易控制。等等。师：过氧化氢可利用过氧化钙跟水反应来制取。提供过氧化钙的化学式，请推导一下该反应除了生成过氧化氢外，还生成什么产物？是氢氧化钙还是氧化钙？并写出化学方程式。生：应该是氢氧化钙，如果是氧化钙也会继续跟水反应生成氢氧化钙。生：水跟其它物质反应往往是提供一个氢离子，剩下一个氢氧根离子跟阳离子结合，因此产物是氢氧化钙。师：有人认为，过氧化钠跟水反应也不是一下子就生成氢氧化钠和氧气的，认为中间应该有过氧化氢生成。你有什么方法来证明这种认识是否正确呢？请大家讨论设计实验方法。生：如果中间有过氧化氢生成，加点二氧化锰看一下是否有气泡产生。师：是过氧化钠加入水时马上加二氧化锰还是等一下？生：等气泡消失后再加，否则就说不清气泡是由谁生成了。师：根据大家的意见，我们取刚才过氧化钠跟水反应后的溶液进行实验。实验：加入少量二氧化锰。生：固然有大量的气泡产生。看来，我们以前所学的是不正确。那干吗要学呢？师：可见，大家要用怀疑的眼光来学习，多质疑，多思考。师：在活鱼运输时，常用到过氧化钙，有什么好处？生；可以跟水反应生成过氧化氢，为鱼提供氧气。生：这种分解由于没有催化剂而比较慢，刚好可以被鱼呼吸。生：生成的氢氧化钙跟鱼呼出的二氧化碳反应，减少二氧化碳含量。生：过氧化氢还能杀菌，消毒。生：真是一举三得呀。这节课，学生在教师引导下回顾了过氧化钠性质、结构 、电子式书写规则等知识，这种反思性学习是为更好地学习过氧化氢服务的。从这些知识顺利地迁移到学习过氧化氢来。同时，学习过氧化氢又及时对以前实验中的现象产生反思。学习过程轻松自然，反思与再学习水乳交融，即学习了新知识，又重温了旧知识，并使之得到升华。即获得了化学学科知识，又获得了学习方法，体验了学以致用。 ‎ ‎ 可见，反思不仅仅是对化学学习一般性的回顾或重复，而且是深究化学学习活动中所涉及的知识、思路、策略等，具有较强的科学研究的性质。 反思可以提高沟通新旧知识的联系，促进知识的同化和迁移。反思对学生来说表现为一种积极的探索活动和富有个性化的创新精神，它具有挑战性，是一种自我超越、自我完善，提高问题意识，优化思维品质。反思是高效的学习方法，最佳的纠错手段，在优化认知结构，培养思维的灵活性和深刻性、批判性和发散性、适应性和创新性有着不可低估的作用。 二、让反思引发课堂生成 当我们“把课堂还给学生，让课堂充满生命气息”，就会有许多精彩的课堂教学生成。在教学实践中，我们发现引发学生反思，将会有新的生成。请看 “硅与二氧化硅”中的两个教学片段。 案例 2：“硅与二氧化硅”中的两个教学片段 片段 1：工业制取硅 教学预设部分： 师：硅不能以游离态的形式存在于自然界中，而高纯度硅是信息产业的物质基础。工业制硅可以利用高温下碳还原二氧化硅来制取。请你写出化学方程式。 生：写出化学方程式。有的把气体产物写成一氧化碳，有的写成二氧化碳。 教学生成部分： 我意识到这个问题的普遍性，便请同学谈一下他们的想法。 生：教材提供的方程式的产物是一氧化碳。 生：在初中学习到碳与氧化铜反应时，其产物可以是二氧化碳，也可以是一氧化碳。这里的产物是不是碳过量？ ‎ ‎ 生：如果碳少量，这个反应能否发生？产物是否还是一氧化碳？ 师：我们先把这一问题放一下，大家能否举出相似的反应？ 生：我想到一个：硫跟铜反应生成的是硫化亚铜而不是硫化铜。 生：我也想到一个：氧气跟钠反应既可生成氧化钠，也与可生成过氧化钠，而跟锂反应则只能生成氧化锂。 生：氯气跟铜反应生成氯化铜而不是氯化亚铜。 生：…… 师：大家能否从中归纳出其中的原因？ 生：产物不仅取决于定量关系，与物质本身也有关。 师：氧化产物或还原产物取决的因素很多，其中，氧化性还原性强弱是主要因素。本反应中，碳的还原性、二氧化硅的氧化性相对较弱，不能生成二氧化碳。 师：碳还能表现出一定的氧化性，碳与二氧化硅反应还能生成碳化硅和一氧化碳。碳化硅俗称“金刚砂”，用于替代金刚石而广泛应用。 师：大家还有什么想法？ 生：根据周期律，碳和硅属同主族，硅比碳的原子半径大，易失电子，硅的还原性比碳强，置换出碳才行，为何会是颠倒呢？ 生：碳和硅的结构相似，为什么硅在自然界中只能以化合态存在而碳能以游离态存在？难道碳比硅性质稳定？ 师：从自然界存在的形态来看，碳确实要比硅稳定。其原因目前还难以解释，看来，需要我们课后及至今后去研究，带着这个问题继续学习可能是件好事。 生：我看课后习题中有关粗硅的提纯，是先与氯气反 应再用氢气还原生成硅，为什么硅既与氯气反应，产物又与氢气反应生成硅，这不是瞎忙吗？ 师：有没有同学能解答这一问题？ 生：每次反应都能除去一些不参与反应的杂质，经过这种循环，可提高硅纯度。 片段 2：铅的+4价与+2价 教学预设部分： 师：碳族元素 +4价普遍比+2价稳定，比如，一氧化碳要比二氧化碳活泼，二氧化硅稳定存在而没有一氧化硅。但铅却不同，已知+4的铅不稳定，易转化为+2价。写出PbO 2 中加入浓盐酸的化学方程式。 生： PbO 2 +4HCl=PbCl 2 +Cl 2 +2H 2 O 生： PbO 2 +4HCl=PbCl 4 +2H 2 O 师：请同学作出解释。 生：我是根据氧化物与酸反应原理写出来的。 生：因为 +4的铅不稳定，易转化为+2价，即PbCl 4 再分解成PbCl 2 和Cl 2 。 师：我们从中可以得出这样结论： +4价的铅具有较强的氧化性。      生：这么怪， +4价的铅的氧化性比氯气强？教学生成部分：师：请写出铅与氯气反应的化学方程式。（考虑到要对学生强化 +4价的铅具有较强的氧化性的认识，检测这一知识点的理解程度，临时设计这一教学。）生： Pb+2Cl 2 =PbCl 4生： Pb+Cl 2 =PbCl 2师：请你说一说理由。生：氯气的氧化性很强。生： +4价的铅氧化性很强。师：那 PbO 2 和盐酸反应为什么能产生PbCl 2 和Cl 2 呢？难道生成的氯气就不会把PbCl 2 氧化成PbCl 4 ？生：（恍然大悟）产物应是 PbCl 2 。师生归纳：两个问题的核心都是 ‎ +4价的铅的氧化能力比氯气强。课堂教学是千变万化的，再好的预设也不可能预见课堂上可能出现的所有情况。面对课堂上出现的未曾预设的情况，如果以教师为主调整到预先的教学“轨道”，也许许多精彩就会擦肩而过。让课堂焕发生命活力（叶澜语）。尊重课堂中出现的未曾预设的情况，尊重学生的学习状况，以学生为本是让课堂焕发生命活力的前提。因为预先的设计只是我们所做的一个大致的教学流程，随着学生课堂主体性、自主性的增强，学生质疑、反驳、争论的机会大大增多，这一切都需要教师把关注点从自身的“教”转移到学生的“学”上。教师要学会倾听，成为学生的忠实“听众”，敏捷地捕捉学生在学习过程中发出的信息，在倾听过程中发现他们困惑的焦点、理解的偏差、观点的创意、批评的价值。这些“意外”或许会打乱教学的节奏，但许多不曾预约的精彩也会不期而至，从而使学生在不断的生成过程中得以发展。从本节课的教学片段来看，让学生有所质疑，是课堂生成的“萌发剂”。质疑离不开反思，学生需要反思，通过反思，学生提出了这些问题，是课堂生成的源泉。任何知识都有一定的连续性，学习过程是先前构建的知识来同化未知的过程。因此，实现这一过程，反思是重要的形式。创设学习情境，引发学生反思，既是引导学生对以前知识的回顾，也是促进新旧知识的联系，形成知识网络，加深对知识的理解的行之有效的方法。在反思过程中，会产生出一些新想法，从而成为课堂生成的“活水源头”‎ ‎。三、让反思催发实验探究学生虽然喜欢做化学实验，化学实验在探究学习中发挥着不可替代的作用。然而，在实践中，学生表现往往不尽人意。做实验与思考相脱离，实验过程与结束后缺少必要的反思，对实验中的过程缺少分析，实验效果与期望值存在着较大的差距。在实验教学过程中，引入学生反思，要求学生根据以下提示进行自我反思：你是怎样思考这些问题的？在以上思维过程中你遇到了什么困难？在以上思维过程中你有什么得失？通过以上问题的争论与探索，你有什么可以和同学分享？是否有未探究明白的问题？在促进学生思维能力发展，提高实验效果方面取得了成效。案例 3：探究离子的颜色与环境的关系离子颜色和水合离子的认识是一个学习难点，不少学生不知道有水合氢离子，对水合氢离子的存在表示怀疑，对离子颜色的认识模糊，分不清铜离子与水合铜离子究竟存在什么差异。通过对铜离子在不同环境中表现出的颜色来说明离子在水溶液中往往以水合形式存在，离子颜色与环境存在着联系。从而激发学生反思学习中碰到的难疑点。操作 ‎ 颜色 ‎ 结论（分析）1、观察K 2 SO 4 、Na 2 SO 4 固体的颜色 ‎ 白色、无色 ‎ K + 、Na + 、SO 4 2- 均无色2、观察K 2 SO 4 、Na 2 SO 4 溶于水后的颜色 ‎ 无色 ‎ K + 、Na + 、SO 4 2- 均无色3、观察无水CuSO 4 ‎ 颜色，溶于水后再观察颜色 ‎ 白色，蓝色 ‎ 水合铜离子显蓝色4、观察向CuSO 4 溶液中加入较多的NaCl晶体后的颜色 ‎ 蓝色变成绿色 ‎ 水合铜离子被破坏了，溶液中存在大量的黄色氯合铜离子和少量的蓝色水合铜离子，使溶液呈绿色。5、将4的溶液分成两份，一份加水稀释（用3、4溶液的颜色来分析该项变化） ‎ 绿色变成蓝色 ‎ 氯合铜离子、水和水合铜离子和氯离子存在着可逆过程。6、将4溶液加入过量氨水后观察颜色 ‎ 绿色变成深蓝色 ‎ 氯合铜离子被破坏形成了比它稳定的氨合铜离子。7、将6溶液分成两份，向一份中加水稀释后观察颜色，另一份加NaCl晶体后的颜色 ‎ 一份仍为深蓝色；另一份也仍为深蓝色 ‎ 氨合铜离子比水合铜离子和氯合铜离子稳定。‎ 在实验中，因为有了意想到的和意想不到的实验现象，使学生积极思维，调用已有的化学知识、经验对现象进行解释。围绕着铜离子在不同溶液环境中引起的颜色变化，发展学生思维的深刻性、独创性、灵活性和敏捷性。案例 ‎ ‎4：探究镁与氯化铵溶液反应的原理活泼金属镁和水的反应不明显，但镁与氯化铵溶液反应有明显现象。对此现象的解释，学生存在着两种不同见解：一种观点认为氯化铵水解显酸性，溶液中的氢离子跟镁发生反应；另一种观点认为镁跟水产生出氢氧根离子被铵离子结合从而促进反应的发生。引导学生反思：镁跟水反应原理是什么？为什么需要加热才能发生？两种观点的区别在哪里？怎样通过实验来证明？猜想：镁跟水反应生成氢氧化镁溶解度小，包裹在镁表面，阻碍了反应的进一步发生，通过加热可促进氢氧化镁溶解，从而有利于反应的进行。如果第一种观点正确，那么，可以明显看到氢气生成，氢氧化镁被铵根离子水解产生的酸性溶液溶解，可当作中间产物。设计实验：操作 1：取氯化铵溶液，滴入酚酞，放入表面已擦干净的镁条。酚酞滴入氯化铵溶液后的现象 ‎ 镁条放入后溶液现象现象不明显 ‎ 有气体产生，溶液慢慢变红后仍有气体产生 反思：你怎样思考这个问题？说明氢离子溶解氢氧化镁不属实，因为氯化铵足量，溶液呈酸性，酚酞不应变红，而实验却变红了，变红后说明溶液显碱性，此时缺少氢离子的溶液却仍有气体产生。反思：你怎样认识镁条在碱性或中性溶液中仍能跟水反应？怎样认识并非氢氧化镁溶解导致反应发生？操作 2：取氯化钠溶液，滴入酚酞，放入表面已擦干净的镁条。酚酞滴入氯化钠溶液后的现象 ‎ 镁条放入后溶液现象现象不明显 ‎ 有气体产生，溶液慢慢变红后仍有气体产生而且比操作 1还要快 反思：你能得出什么结论？氯化钠不与氢氧化镁反应，可见，并非是溶液中的氢离子溶解了氢氧化镁。镁可能与其中的杂质形成原电池，即使在中性溶液中也能发生反应。反思：你能设计另一个对比实验来证明铵盐溶液跟镁条的反应原理？操作 3：分别取相同物质的量浓度的氯化铵和醋酸铵溶液，放入表面已擦干净的镁条。镁条放入氯化铵溶液后的现象 ‎ 镁条放入醋酸铵溶液的现象产生气体 ‎ 产生气体，两者速度相似       ‎ 反思：这一对比实验，你有什么新认识？有什么新猜想？镁条与铵盐溶液反应，与溶液是否显酸性无关，因为醋酸铵溶液呈中性。第二种观点是正确的。反应后溶液呈碱性的原因是铵离子跟氢氧化镁反应形成一水合氨，一水合氨电离使溶液呈弱碱性。镁与水反应的实验跟镁与氯化铵溶液反应并不是同一教学时间的学习内容，两者分属不同的学习单元，在学习时间上相差数月。但这一问题，极易让学生联想起来。因此，成为反思以前所学知识的契机，而且，这种反思对解决这一问题，加深理解都具有重要作用。镁跟氯化铵溶液反应放出氢气，开始慢，然后较快，随之溶液变红，同时仍有气体放出。既说明酸性溶液确实能跟镁反应又能说明当溶液显弱碱性时反应照样发生。这一认知冲突是促进学生反思的最好机会。在此基础上设计镁条放入氯化钠溶液中的实验，从镁条跟水反应、跟氯化铵溶液反应过渡到跟氯化钠溶液反应，反思其中的原理，说明氯离子或钠离子对镁条跟水反应有辅助作用，可能是氯化钠与不纯的镁条形成原电池或氯离子有破坏镁条表面膜的能力。从而发展学生的思维深刻性。通过对比实验，培养学生发现问题的意识，推理后还要求学生用实验证明，培养学生求真务实的科学态度。镁条放入不同铵盐溶液所发生的实验现象相似，从而揭示了该类反应的本质，对学生中存在的不同观点进行分析验证，迫使我们不断反思，去修改原有观点，激发探索的热情。四、让反思激发创新思绪激发学生创新是化学教学的最高目标和核心理念。创新虽然继承和超越，缺乏反思则难有创新之举。如果处理好教学策略，激发学生创新可以渗透在教学细微处。比如，化学实验仪器结构各异，但都适应于功能需要，为特定的实验操作服务。这些仪器是化学家在实验过程中创造出来的。在中学化学教学中，如果能适当引入有关仪器的设计，对于激发学生的创造欲，理解仪器的结构和使用将大有裨益。许多特定仪器，往往也是从基本的仪器演化来。比较常见的方法是整合。以启普发生器为例，即整合了铁架台的固定、固液反应的容器、漏斗控制实验等形成一体化的仪器。在中和滴定中，滴定管、锥形瓶是学生首次接触的两种重要仪器，能否以中和滴定实验教学为载体，让学生在仪器设计方面有所创新性体验呢？案例 ‎ 5：中和滴定教学片段问题：怎么测定讲台上展示的一瓶盐酸的物质的量浓度？思考、讨论，设计方案有如下几个：（ 1）加入过量锌粒，测定产生的氢气体积；（2）加入过量硝酸银，称沉淀质量；（3）加入一定体积已知浓度的氢氧化钠溶液。批判性反思：你认为这些方案是否可行？结论：方案（１）可行，但测氢气体积的误差大；方案（２）可行，但由于沉淀物量少，误差大，且操作复杂；方案（３）不行，因为没有显明现象表明反应是否完全。反思：你是怎样考虑这些方案的？能否进行改进？结论：在盐酸中加入指示剂再实验。具体步骤：加石蕊或酚酞到盐酸中，再滴加氢氧化钠；用量筒取一定量的 0.1molNaOH溶液，用滴管从量筒中取溶液往盐酸中滴。现象：加石蕊的溶液颜色变化缓慢，不知何时突然变色，而加入酚酞的则有明显变化。反思：你怎样来解释这种现象？应从什么角度进行分析？讨论：运用数学手段计算加入不同溶液体积时的 ‎ pH变化，绘出中和滴定pH变化曲线图。得出选择合适指示剂的方法。反思：运用量筒和滴管是否合理？怎样改进？讨论：量筒、滴管操作不方便，存在着操作引起的误差，量筒精度也不够。改进：整合量筒和滴管，提高精度。这种新仪器应具有如下功能：一开开关，溶液就能往下滴，且控制自如，滴加多少能随时测出体积。学生猜想：体积标号从上到下变大，这样计数就很方便；管子长一些，可以放较多体积，克服量筒太短而导致能放的溶液体积不大的弊端。实物展示：滴定管，酸式和碱式，介绍使用方法，仪器结构和功能，学生体验创造的快乐。反思：实验过程中，为什么溶液颜色变化有时明显有时不明显？如何克服干扰影响？讨论：在加入氢氢氧化钠过程中，没有振荡，导致溶液分配不匀。而使用试管时，随着溶液体积的增多，很难振荡，如果使用烧杯，所盛的溶液体积扩大但同样不能振荡。反思：能否运用仪器整合的思路来设计新的仪器？讨论：烧杯的肚子大，试管的瓶颈小，两者结合在一起，形成肚大口小的新仪器。实验展示：锥形瓶。介绍结构和功能、使用方法。请学生尝试使用锥形瓶和滴定管再进行以上的滴定实验。体验使用新仪器给实验操作和精度带来的便利。在提出怎样测定盐酸的物质的量浓度时，不少学生难以回忆起高一起始学习时所介绍过的滴定管。我想，这与学生接触仪器的时间很少没有动手使用过有很大关系。实际上，随着学习的深入，化学实验仪器层出不穷，因此，怎样让学生形成一种自主开发仪器的观念，打破只能使用已有仪器的固有认识，体验创造新仪器的快乐感，是化学学习可持续发展的必由选择。借助中和滴定的载体，根据学生对已有仪器的认识，引导他们把两个仪器整合而变成新仪器 ‎ ----滴定管和锥形瓶，对于培养学生的创新意识和创新方法是非常有效的。反观历来中和滴定的教学，都是教师演示后让学生一起归纳操作步骤，然后学生练习，侧重于动作技能的学习。仪器出现比较唐突，学生只知使用而不知仪器是如何而来。实际上，我们很少在教学中介绍实验仪器是如何改进来，似乎生来如此，以前如此，今后也如此。这不利于学生今后自主实验。化学实验仪器的改进，体现了化学家的智慧，以个别仪器为例，引导学生对常规仪器的反思，激发他们改进仪器的勇气，开发改进仪器的方法是大有裨益的。     ‎