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一、設(shè)計有梯度的問題,幫助學(xué)生搭建思維的“腳手架”
在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中,教師要以內(nèi)在邏輯為主線、有梯度的數(shù)學(xué)問題作為驅(qū)動,使教學(xué)內(nèi)容逐層呈現(xiàn)、環(huán)環(huán)相扣,為學(xué)生搭建思維的“腳手架”,有效幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點,促使學(xué)生不斷挑戰(zhàn)思維潛在的“發(fā)展區(qū)”,使思維走向深刻。
數(shù)學(xué)教學(xué)只有遵循學(xué)生的認知規(guī)律,才能有效地引領(lǐng)學(xué)生的思維走向深刻,而這需要教師設(shè)計有梯度的問題驅(qū)動學(xué)生思考。以教學(xué)人教版五年級數(shù)學(xué)下冊“分數(shù)的意義”這一內(nèi)容為例,教師在設(shè)計有梯度的問題時可以這樣做。
第一,鋪設(shè)的問題要有梯度、環(huán)環(huán)相扣,揭示問題要層層推進、有深度。平鋪直敘的教學(xué)不利于學(xué)生的數(shù)學(xué)思維走向縱深。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師要為學(xué)生的思維活動找到最佳的“載體”,而有梯度的問題能夠?qū)W(xué)生的思維推向深處。例如,在回顧舊知時,需要喚醒學(xué)生認識一個物體或一個平面圖形的[14]的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,教師可以這樣設(shè)計題:
(1)辨析下面哪些圖中的陰影部分表示全部的[14],哪些不是,請說明理由(見圖1)。
(2)在認識多個物體或一個平面圖形的[14]時,呈現(xiàn)9個小圓(見圖2)的活動材料及相關(guān)問題:①4幅圖在圈法方面有什么共同點?看得出[14]的含義嗎?請說明這里的[14]是怎么來的?②涂色部分是4個小圓的[14],空白部分是4個小圓的( )。所以,[14]+[34]=1.③這個“1”指的是1個小圓嗎?如果不是,它指的是什么?學(xué)生在面對有梯度的問題時,通過分析典型材料,體會分數(shù)意義中“單位1”的含義,這是一個加強與深化的過程。教師將新舊知識進行對比、抽象,內(nèi)化單位“1”的含義,這是一個從量變到質(zhì)變的過程。
第二,問題的跟進與提升要有高度。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動中,學(xué)生會經(jīng)歷抽象與概括的過程,這其實就是“數(shù)學(xué)化”的過程,也是思維不斷提升的過程。教學(xué)時,教師可以通過觀察圖形(見圖3),利用類比的方法,使學(xué)生加深對“分數(shù)的意義”這一概念本質(zhì)的理解。比如,要求學(xué)生將4個小圓的[14]和8個小圓的[14]進行比較分析,學(xué)生便會產(chǎn)生疑問:為什么二者都表示全部的[14],而前者的[14]對應(yīng)的是1個小圓,后者的[14]對應(yīng)的是2個小圓?這時,教師再把之前一個物體或一個平面圖形的[14]與當前多個物體或一個平面圖形的[14]進行對比(如圖4),讓學(xué)生在對比中抽象出“分數(shù)的意義”這一本質(zhì),從而提高數(shù)學(xué)思維能力。
二、有形素材,點化學(xué)生的思維
在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動中點化學(xué)生潛在的思維,關(guān)鍵是要選擇合適的有形學(xué)習(xí)材料。換言之,學(xué)生的無形數(shù)學(xué)思維(意識形態(tài))需要有形的學(xué)習(xí)材料(視覺感觀)作為載體,并在有形刺激與無形頓悟中完成數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動。下面,筆者以教學(xué)人教版六年級數(shù)學(xué)上冊“平方數(shù)的相差關(guān)系”為例進行說明。
第一,教師要提供可“觀察”的信息,這是因為,學(xué)生內(nèi)隱性的數(shù)學(xué)思維活動需要有形的數(shù)學(xué)信息作為支撐。教學(xué)時,教師依次在黑板上板書幾組具有相差關(guān)系的平方數(shù),如52-32、72-42、652-352,同時利用問題驅(qū)動學(xué)生自主探索平方數(shù)的相差關(guān)系(如圖5):(1)選擇一兩個算式,在對應(yīng)的格子圖中表示出兩個平方數(shù)相差的關(guān)系,并用陰影涂出這兩個平方數(shù)相差的部分;(2)根據(jù)“等積變形”規(guī)律,通過割、移、補等方法把兩個平方數(shù)相差部分轉(zhuǎn)化為規(guī)則圖形(用示意圖表示出來),并用一個算式表示它的大?。唬?)和同桌說一說計算的過程。學(xué)生圍繞問題自主探索,借助格子圖(形)直觀呈現(xiàn)平方數(shù)相差部分,并用式(數(shù))表示相差部分的大小,將數(shù)與形結(jié)合起來(如圖5)。這一學(xué)習(xí)過程是學(xué)生展示與交流的過程,也是從材料中獲取信息的過程,更是提升數(shù)學(xué)思維能力的過程。在匯報交流中,學(xué)生不但展示了計算的過程,而且能夠用數(shù)學(xué)語言表達探索的過程,有效地進行了深度學(xué)習(xí),提升了思維品質(zhì)。
第二,創(chuàng)設(shè)可“比較”的材料。提高學(xué)生的思維水平需要有效的信息素材作為載體,教師呈現(xiàn)學(xué)生自主探索的結(jié)果(如圖6),能夠為學(xué)生提供豐富的信息,讓學(xué)生能夠再次獲取直觀的感知以及相對充足的可視信息,為抽象、概括出平方數(shù)的相差關(guān)系的內(nèi)在規(guī)律提供可靠的支撐,也為學(xué)生隱性的思維活動走向深刻提供了學(xué)習(xí)素材。
第三,完善可“概括”的條件。有效概括需要建立在充分的數(shù)學(xué)活動基礎(chǔ)之上,教學(xué)中教師為了讓學(xué)生進行有效概括,可以將學(xué)生掌握平方數(shù)的相差關(guān)系的規(guī)律這個過程分為4步:①呈現(xiàn)成果,為學(xué)生提供豐富的感觀信息;②引導(dǎo)觀察,自主發(fā)現(xiàn)平方數(shù)相差關(guān)系的一般性規(guī)律;③一一對應(yīng),數(shù)形結(jié)合;④順勢概括,得出平方數(shù)相差關(guān)系的一般性規(guī)律。學(xué)生數(shù)學(xué)思維的形成和提升不是一蹴而就的,教師需要在數(shù)學(xué)活動中慢慢滲透,引導(dǎo)學(xué)生在幾組不同的學(xué)習(xí)活動材料中尋求相同之處(即異中求同),這是提升思維品質(zhì)與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的有效途徑。
第四,把握可“抽象”的時機。抽象是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動的最高階段,其過程也正是學(xué)生活動經(jīng)驗積累的過程。教學(xué)中,教師在“順勢抽象”一般性規(guī)律之前,可以先讓學(xué)生經(jīng)歷信息感知、自主觀察、對應(yīng)求聯(lián)這3個過程,然后讓學(xué)生抽象出平方數(shù)相差關(guān)系的一般性規(guī)律,即平方差公式(如圖7)。在這個過程中,學(xué)生的思維經(jīng)歷了從特殊到一般的過程,也經(jīng)v了一次完整的數(shù)學(xué)歸納過程,能夠有效地促使思維走向深刻。
三、有序展開,內(nèi)化數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)
培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)是一個漫長的過程,在這個過程中,教師需要引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷思維的發(fā)散與聚合,讓學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的掌握有個頓悟于心、后發(fā)于行的過程。下面,筆者結(jié)合人教版四年級數(shù)學(xué)“平面圖形的面積關(guān)系”的教學(xué),說一說如何有序地開展數(shù)學(xué)活動,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
第一,從具體到抽象需要“中間地帶”的過渡。培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng),關(guān)鍵在于教師在引領(lǐng)學(xué)生從具體到抽象的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中,如何處理教學(xué)“中間地帶”(即“教學(xué)核心環(huán)節(jié)”)。假如教師直接告知學(xué)生,將“三角形看作是上底為0的梯形,將平行四邊形看作是上底和下底相等的梯形”,那么學(xué)生也能夠理解梯形面積公式適應(yīng)于三角形、平行四邊形與長方形的面積計算公式,但是,這樣的學(xué)習(xí)過程不利于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。因此,當學(xué)生畫出4種常見的梯形時(見圖8),教師要引導(dǎo)學(xué)生明確,數(shù)據(jù)采集可以從整數(shù)向小數(shù)延伸,發(fā)散學(xué)生的思維,彰顯課堂教學(xué)動態(tài)推進過程中的變與不變、有限與無限的關(guān)系。此外,教師展示了上底和下底長度均為小數(shù)的幾組梯形圖形(見圖9),讓學(xué)生真正理解“數(shù)缺形少直觀,形缺數(shù)難入微”的數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想。比如,越往右,梯形上底的長度就越短,如果把梯形的上底和下底分別標上字母AB、CD,上底長度越短,即A點與B點越接近,AB點之間的距離就越小。如果AB點的距離為0時,那么梯形就變成了三角形,這時三角形的面積可以這么計算:(0+10)×4÷2,而梯形的面積公式也適用于三角形的計算面積,所以S三角形=(b+a)×h÷2(b=0)。以上兩個教學(xué)環(huán)節(jié)就是讓學(xué)生順利地完成從具體到抽象過渡的“中間地帶”,教學(xué)時教師巧妙處理這樣的“中間地帶”,有利于提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。
第二,從感性材料到理性思考需要“多維信息”作為支撐。從感性到理性是數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的必經(jīng)過程,這個過程處理得好,對于提升學(xué)生的思維水平與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)具有重要的作用。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)從感性到理性需要“多維信息”的支撐,教學(xué)中教師可以選取一些標注了數(shù)據(jù)的梯形直觀圖,引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)形結(jié)合的角度進行觀察,并對長方形、平行四邊形、三角形與梯形的面積計算公式進行有效溝通并提供直觀的素材(感性材料),通過問題驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生進行靜態(tài)觀察與動態(tài)思考(理性判斷),明確梯形面積公式適用于三角形、平行四邊形與長方形的面積計算公式,這樣的教學(xué)可以幫助學(xué)生積累感性材料,助推學(xué)生頓悟,是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的有效路徑。
第三,從特殊到一般需要“夯實過程”來保障。從特殊到一般的數(shù)學(xué)推理過程是一種十分重要的數(shù)學(xué)能力,那么,教學(xué)中如何扎實有效地落實這一目標呢?在這節(jié)課中,教師最后讓學(xué)生理解梯形面積公式可以統(tǒng)領(lǐng)三角形、長方形、平行四邊形的面積計算公式,使學(xué)生經(jīng)歷了“繪畫梯形―展示作品―發(fā)散思考―師生交流―觀察感知―理性頓悟―溝通發(fā)現(xiàn)”的“數(shù)學(xué)化”過程,最后歸納總結(jié)得出一般性規(guī)律(如圖10)。學(xué)生經(jīng)常經(jīng)歷從特殊到一般的學(xué)習(xí)過程,將會逐步提高自己的數(shù)學(xué)能力,如類比、抽象、概括等能力,并在解題過程中提升數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:核心素養(yǎng);初中;化學(xué)實驗教學(xué)
一、初中化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題
(一)教師存在的問題
初中化學(xué)是極具抽象性的一門學(xué)科,因而教師在進行化學(xué)教學(xué)的過程中要以實驗教學(xué)為中心,這不但可以幫助學(xué)生提高對化學(xué)知識的理解,更能夠培養(yǎng)學(xué)生的實際運用能力[1]。然而,在實際的實驗課堂上基本都是以教師進行實驗操作,學(xué)生進行觀察、記錄為主,這樣傳統(tǒng)、單一的教學(xué)方法違背了以學(xué)生為主的教學(xué)理念,學(xué)生的主觀能動性得不到充分的發(fā)展,失去了對化學(xué)課程學(xué)習(xí)的興趣和動力,并開始出現(xiàn)注意力不集中、參與度不高、敷衍等現(xiàn)象。如此不但達不到化學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)有的作用和效果,同時還會造成學(xué)生成績的大幅度下降,各個層次的學(xué)生之間的差距越來越大,嚴重打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和自信心。
(二)學(xué)生存在的問題
初中學(xué)生正處于青春叛逆期,其心理變化比較復(fù)雜,他們更喜歡富有吸引力、挑戰(zhàn)性的活動。而此階段的學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中如果接觸到的教學(xué)方式總是陳舊的、缺乏創(chuàng)新的填鴨式教學(xué),那么他們就會認為學(xué)習(xí)是無趣、疲勞、乏味的,這種情況得不到及時的解決,就會造成學(xué)生注意力的分散,長此以往,學(xué)生對于化學(xué)知識的理解能力、掌握能力就會越來越低。
二、基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實驗教學(xué)反思
(一)學(xué)校加強對化學(xué)實驗教學(xué)的重視和支持力度
要想提高化學(xué)實驗教學(xué)的有效性,學(xué)校需要加強對化學(xué)實驗教學(xué)的重視程度,要認識到化學(xué)實驗可以有效激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生保持對化學(xué)長久、持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣和積極性,在實際的實驗操作過程中可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性精神和能力,更能夠培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探索性。學(xué)校可以和相關(guān)部門進行聯(lián)合,為學(xué)校爭取更多的專門用于化學(xué)實驗教學(xué)的資源支持,包括化學(xué)用具、材料、技術(shù)支持、資金、實驗項目等[2],而學(xué)校還可以開辟出專門的場地和教室作為化學(xué)實驗室,并且撥出專門的款項用于化學(xué)器材的配置,安排專門的教師負責(zé)化學(xué)用品定期的維護工作,對老化的、性能下降的器材及時進行更換,以保證初中化學(xué)實驗課程的正常進行。學(xué)校還要大力支持化學(xué)教師的創(chuàng)新性想法,及時給予人力、物力的支持,以此提高化學(xué)實驗教學(xué)的多樣性,提高教師和學(xué)生參與的積極性和熱情度。
(二)提高教師自身的專業(yè)技能和素養(yǎng)
要想有效地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),就要不斷地提高化學(xué)教師的專業(yè)技術(shù)和素質(zhì)修養(yǎng)。學(xué)校要定期安排教師參加化學(xué)學(xué)術(shù)研究會、交流會,轉(zhuǎn)變教師的思想觀念,保證教師將最新的教學(xué)思想運用到課堂上。教師還要積極參與各學(xué)校聯(lián)合組織的化學(xué)教師教學(xué)、實驗技能比武、交流活動,學(xué)習(xí)更多的教學(xué)方法,以便使化學(xué)實驗課程變得更加生動、活潑,轉(zhuǎn)變師生之間的關(guān)系,讓化學(xué)實驗教學(xué)變成學(xué)生快樂成長的樂園。
(三)開展小組合作探究,培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)
新課程要求教師在進行教學(xué)的過程中,要充分尊重學(xué)生的個性化發(fā)展,做到以生為本、以師為輔,最大限度地提高學(xué)生的主體地位。這就要求教師在進行化學(xué)實驗教學(xué)的過程中,開展小組合作探究。具體教學(xué)中,教師要以學(xué)生發(fā)展為本,按照“異質(zhì)同組”的原則進行分組,以小組為單位,通過觀察、動手實驗、提出猜想、論證等過程一起探索問題的答案。期間,經(jīng)過“個體自學(xué)—小組間生生互動—全班同學(xué)與老師的互動”等環(huán)節(jié)完成教學(xué)過程,再采取小組成員互評、學(xué)生自評等方式,從各個方面對學(xué)生在小組合作學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)做出具體評價,以充分培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。例如,在做物質(zhì)的鑒別實驗時,教師可以將學(xué)生分為2~4人為一組的實驗探究小組,要求學(xué)生自主設(shè)計實驗,得出相關(guān)化學(xué)原理。有的小組想到了用鹽酸溶液去鑒別,有的小組想到了用氯化鈣溶液去鑒別,還有的小組打算用石灰水進行鑒別。期間,各組成員在組內(nèi)相互討論,各抒己見,再合作動手設(shè)計、操作實驗,最終得出結(jié)論。之后,教師進行評價。由此可見,開展小組合作學(xué)習(xí),提高了學(xué)生的參與度,提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和思維能力、團隊協(xié)作能力、辯證能力,有效地培養(yǎng)了學(xué)生的核心素養(yǎng)。
原電池的學(xué)習(xí)內(nèi)容是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的好素材,根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)驗,知道不同的教師教學(xué)這個課題時效果相差很大,有的教師做完銅鋅原電池的實驗得出原電池的形成條件,然后用該條件去判斷是否形成原電池,沒有微觀探析原電池的本質(zhì),也沒有讓學(xué)生自主討論得出結(jié)論,從而抑制學(xué)生的思維,沒有將知識轉(zhuǎn)化成能力和素養(yǎng)。下面介紹本人對原電池的教學(xué)設(shè)計和核心素養(yǎng)的形成過程。
一、原電池教學(xué)設(shè)計思想
二、教學(xué)過程
1.回顧知識、提出問題
水電解會分解H2和O2,而H2與O2點燃會生成水,那么H2和O2在常溫常壓下會發(fā)生反應(yīng)嗎?
做演示實驗,在U形管中先電解水,去掉外加電流,把兩個石墨電極連接生日賀卡,唱起了生日歌(學(xué)生驚訝),為什么?
設(shè)計目的:引起學(xué)生的好奇心,求知欲
2.已學(xué)知識,分析思考
根據(jù)已有經(jīng)驗比較下列反應(yīng),從反應(yīng)速率、能量變化、反應(yīng)類型、化合價變化、電子轉(zhuǎn)移等方面比較。
NaOH+HCl=NaCl+H2O Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
氧化還原反應(yīng)由氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)組成,兩者之間有電子轉(zhuǎn)移。
設(shè)計目的:充分利用已學(xué)知識,體現(xiàn)學(xué)科特色
3.實驗設(shè)計、學(xué)生動手
① Zn、Cu分別插入稀硫酸溶液中
Zn、Cu同時插入稀硫酸溶液中
③ Zn、Cu用連有電流計的導(dǎo)線連接,并插入稀硫酸溶液中
④ Cu、C用連有電流計的導(dǎo)線連接,并插入稀硫酸溶液中
第④個實驗是對比實驗,幫助學(xué)生對原電池的本質(zhì)的理解,記錄實驗現(xiàn)象。
4.推理分析,自主討論
通過宏觀辨識和微觀的探析,理解原電池本質(zhì)這是學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容最關(guān)鍵的一步。必須做好三點:一是設(shè)計有效的問題;二是通過自主學(xué)習(xí),討論與交流,讓學(xué)生自主得出結(jié)論,達到自主發(fā)展;三是歸納、總結(jié)、提高。
問題設(shè)計:
(1) 實驗①Zn與稀硫酸反應(yīng)的電子是如何交換的?
(2) 實驗③有電流的產(chǎn)生,判斷電子的流向,并說明H+能在銅片上得電子的原因。
(3) 實驗①、③的電子交換有什么不同?
(4) 兩個電極的作用是什么?說說如何形成閉合回路?
(5) 實驗④為什么沒有電流產(chǎn)生(或微小的電流)?那么形成電流的前提條件是什么?
(6) 什么是原電池?形成原電池的一般條件是什么?
(7) 對電極材料有什么要求?
討論歸納:
(1) 原電池的概念
利用合適的材料作電極,將氧化還原反應(yīng)的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分開,使電子通過外電路,形成電流的裝置。或者,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
(2) 形成原電池的一般條件
a.存在一個自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng)
b.選擇合適的材料作電極
c.與電解質(zhì)(或電解質(zhì)溶液)形成閉合回路
(3) 電極材料的選擇
由反應(yīng)物的性質(zhì)決定
(4) 原電池的正負極
失去電子(流出電子)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負極
得到電子(接納電子)發(fā)生還原反應(yīng)的電極為正極
5.原電池的設(shè)計,實驗論證
(1) Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2
(2) 2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2+KCl
畫出實驗裝置,電極反應(yīng),實驗驗證
學(xué)生獲得成功感、快樂感、價值得到體現(xiàn)。
6.歸納與總結(jié)
微觀探析,必須到位,如本節(jié)教學(xué)關(guān)鍵是:
(1) 形成原電池,必須存在一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng),能把兩個半反應(yīng)分開,有時必需用鹽橋。
(2) 在Cu、Zn、稀硫酸原電池中,H+為什么移動Cu極,而不移向Zn極
(3) 形成閉合回路,必須在電極上有電子的得失
(4) 分子極、離子極混合,為什么必須用鹽橋
在高中階段,學(xué)生們會有九個文化科目的學(xué)習(xí),也會有體育課和音樂美術(shù)等藝術(shù)類的課開設(shè),大多數(shù)的人都會認為學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)僅僅與思想政治課上老師們所講的世界觀、人生觀、價值觀有關(guān)系,用那些觀念來指導(dǎo)化學(xué)實驗, 但這樣的分析是片面的。 如何培養(yǎng)高中生們的化學(xué)核心素養(yǎng)呢? 首先要從形成化學(xué)核心素養(yǎng)的主客觀因素著手,教師在進行教學(xué)活動的時候通常都希望學(xué)生們對周圍的事物都有著敏銳的感知力和強烈的社會責(zé)任感,毫無疑問這是促進核心素養(yǎng)的客觀因素;其次,學(xué)生們自己要明確核心素養(yǎng)所包括的內(nèi)容,眾所周知,素養(yǎng)可以拓詞為素質(zhì)修養(yǎng),那么這就與思想道德品質(zhì)和能力才干分不開了,雖然說學(xué)生核心素養(yǎng)的高低不一定能作為評價學(xué)生全面發(fā)展的依據(jù), 但這也從側(cè)面體現(xiàn)和考察了學(xué)生的綜合素質(zhì);最后,一個人的言行舉止也是核心素養(yǎng)的重要組成部分,如果說化學(xué)核心素養(yǎng)是一個人關(guān)鍵的能力以及精神面貌,那么它對時代和社會而言也就顯得不可或缺了。
二、高中生們化學(xué)核心素養(yǎng)的體現(xiàn)方面
首先是身心健康的素養(yǎng),一個人只有擁有了健康的體魄才能在化學(xué)實驗室里來去自如的做一些化學(xué)實驗,只有平和以及情緒穩(wěn)定才能為化學(xué)核心素養(yǎng)注入新鮮的源泉和能量;其次是化學(xué)思維的素養(yǎng),學(xué)校是一個系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識的地方,當然也是化學(xué)核心素養(yǎng)形成的關(guān)鍵場所,尤其是化學(xué)邏輯思維素養(yǎng)的培養(yǎng), 在學(xué)生心智形成的重要階段,讓化學(xué)邏輯思維悄然形成是非常明智的選擇; 再者是學(xué)生的人文素養(yǎng),每個人都是社會中的一份子,都會參與相應(yīng)的社會活動, 將來我們的社會發(fā)展文明程度一定會越來越高,那么就需要教育的目標朝著民主法治、公平公正、勇敢誠信和文明友善的方向去完善; 學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)與高中生們未來的專業(yè)素養(yǎng)也是緊密聯(lián)系在一起的,化學(xué)也是一門專業(yè)課程,專業(yè)素養(yǎng)一般指的是一個人比較突出的特長,隨著社會生產(chǎn)力的快速發(fā)展,社會上各行各業(yè)的分工只會越來越細致,工作的分工協(xié)作也顯得尤為重要, 這樣才能完成各式各樣的復(fù)雜的工作任務(wù)和目標,相信高中生們在擁有了這幾方面的核心素養(yǎng)之后一定能夠開拓出屬于自己的未來,用化學(xué)核心素養(yǎng)解決生活中的系列問題。。
三、探索高中生化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的方法策略
身處在21世紀的高中生們正面臨著各種各樣的挑戰(zhàn),既有新興技術(shù)的挑戰(zhàn)又有經(jīng)濟快速發(fā)展的機遇,然而思想道德的核心素養(yǎng)的缺乏一直是令社會和家庭頭疼的問題。一個缺乏社會責(zé)任感和沒有同情心的人是無法真正了解到其他人的感受的,也就更加不懂得什么叫做換位思考了,而化學(xué)核心素養(yǎng)是其中的一個分支,于是高中生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)就迫不及待了。雖然高中生即將要面臨的是高考的轉(zhuǎn)折點,但是這也不能成為核心素養(yǎng)欠缺的托詞,高考的確像一根指揮棒似的指引著教師和學(xué)生的方向,然而在某個方面也確實影響了教學(xué)的高效性。高中生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需要家長和老師們的協(xié)同配合,在學(xué)校里,教師要時刻提醒學(xué)生們遵守實驗室的相關(guān)警告規(guī)定,在家里也可以適當?shù)挠靡恍┗瘜W(xué)現(xiàn)象來培養(yǎng)高中生的化學(xué)核心素養(yǎng),盡可能的為核心素養(yǎng)助力,同時,高中生們之間的化學(xué)核心素養(yǎng)的交流學(xué)習(xí)也是非常有必要的。
關(guān)鍵詞:化學(xué)計量;物質(zhì)的量;高中化學(xué);微觀;宏觀
文章編號:1008-0546(2017)04-0052-03 中圖分類號:G632.41 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.04.017
一、 研究背景
1. 本節(jié)的地位和作用
物質(zhì)的量這一核心概念是溝通微觀粒子數(shù)和宏觀物理量之間的橋梁,通過這一“橋梁”可以把宏觀的物理量如:物質(zhì)的質(zhì)量、氣體的體積、溶液的物質(zhì)的量濃度和微觀的微粒數(shù)聯(lián)系起來(見圖1),同時物質(zhì)的量這一概念的形成可以使學(xué)生從定性的認識物質(zhì)的組成上升到定量的計量化學(xué)反應(yīng),從而把化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)實驗變得可以操控,把化學(xué)問題變成更實際的問題(見圖2)。
2. 學(xué)生認知情況分析
學(xué)生普遍反映物質(zhì)的量一節(jié)比較難學(xué),然而“難”究竟“難在哪里?”。只有找準問題所在,進行有效的、有針對性的教學(xué)目標設(shè)定和教學(xué)方法的選擇才能做到有的放矢,解決學(xué)生的實際困難。C合分析本節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生主要是以下幾個方面存在困難:
第一:初中物質(zhì)微粒性知識太薄弱。據(jù)了解,很多學(xué)校初三的化學(xué)課是考什么就學(xué)什么,對于中考比較少考查的內(nèi)容根本都不講,造成高一一部分學(xué)生對分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等微粒都不甚了解,所以這部分高一學(xué)生在計算微粒數(shù)的時候感覺無從下手。比如:不少的學(xué)生對1mol H2O中為什么有2mol H、1mol O這些問題百思不得其解。其根源就是物質(zhì)的微粒構(gòu)成種類和數(shù)目方面存在障礙。
第二:學(xué)生從定性認識到定量的計算方面存在一定的困難。初中比較淺顯地介紹了物質(zhì)的微粒構(gòu)成,要求的微粒觀是比較低層次的定性了解,對“量”的計算不做要求,因此從定性的認識到定量的計算需要在“化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用”也就是物質(zhì)的量的概念教學(xué)中得到突破。
第三:學(xué)生在“宏觀”和“微觀”轉(zhuǎn)變方面存在困難。物質(zhì)的量概念很陌生,雖然和其他物理量有相似之處,和宏觀的“集合體”的概念也有一定的相似之處,但如果不進行相應(yīng)的教學(xué)情景設(shè)計和教學(xué)思路的引導(dǎo),學(xué)生很難把相似的概念進行對比和聯(lián)系,在計算時,由于對陌生概念的不理解往往“去蒙”或逢計算就出錯。
第四:教學(xué)方式帶來核心概念理解上的困難。傳統(tǒng)的對“化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用”這一節(jié)課教師偏重講、練結(jié)合,學(xué)生往往學(xué)了很久對這節(jié)課還不甚了解,因為對核心概念物質(zhì)的量為什么要引入,以及在化學(xué)實驗中到底有什么作用,還是一知半解,給以后的學(xué)習(xí)也帶來了很多障礙,讓學(xué)生覺得化學(xué)很難學(xué)。
二、研究案例的過程
1. 提出問題
如何在“物質(zhì)的量在實驗中的應(yīng)用”一節(jié)中對微粒觀的基本思想進行滲透。從近幾年中國知網(wǎng)搜到的文章來看,國內(nèi)研究者對于微粒觀的形成普遍開始重視。但有一些側(cè)重理論研究,對課堂中的實施不夠具體。如李曉嬌在微粒觀在中學(xué)階段的要求和在中學(xué)化學(xué)課堂中實施給予一定的理論指導(dǎo)和實踐探索,黃瓊對比了基于微粒觀形成的教學(xué)設(shè)計在不同層次的學(xué)校、不同層次的學(xué)生、不同版本的教材實施中效果的對比。其他的一些研究者是從以下幾個方面對 “物質(zhì)的量”這一核心概念進行突破。第一、選擇多樣化的宏觀教具,創(chuàng)設(shè)問題情境,側(cè)重學(xué)生從宏觀理解微觀的物質(zhì);第二、針對“物質(zhì)的量”這一核心概念的研究大多是教師主導(dǎo)下完成的,學(xué)生被老師設(shè)置的問題牽著走;第三、老師用自己的教學(xué)技巧和語言促進學(xué)生對“微觀的量”到“宏觀的量”的聯(lián)系理解,學(xué)生缺乏自主探究形成知識的樂趣。
2. 教學(xué)前預(yù)設(shè)
第一次教學(xué)設(shè)計基于化學(xué)基本概念――微粒觀的形成,從概念的引入到活動的設(shè)計都進行了精心設(shè)計從而突出概念教學(xué)的特征,學(xué)生的練習(xí)和教師的講授相結(jié)合。用課前測試調(diào)查了解學(xué)生對微粒觀的掌握情況――用故事和生活實例引入統(tǒng)計方法在實際問題中的應(yīng)用――引入物質(zhì)的量的概念――用物質(zhì)的量統(tǒng)計微粒數(shù)時的換算(NA、N、n三者的轉(zhuǎn)變關(guān)系)體會物質(zhì)的量的作用。―― 引入M,n、M、m三者的關(guān)系進行計算。――得出物質(zhì)的量在化學(xué)計量中的應(yīng)用的方便。
3. 第一次授課時學(xué)生研學(xué)問題的解決
教學(xué)設(shè)計以學(xué)生微粒觀形成為主導(dǎo),注重學(xué)生自主探究知識過程,設(shè)計了一些多樣化的教學(xué)活動,在教學(xué)過程中充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)生參與度大大提高,課堂氣氛非常融洽和熱烈。課后,我對學(xué)生關(guān)于“物質(zhì)的量”核心概念的掌握情況進行了訪談,發(fā)現(xiàn)學(xué)生掌握情況相比之前的教學(xué)沒有特別明顯的突破。課堂上學(xué)生聽課都很投入,也很“忙”沒有提出太多問題,但上完課后對微粒、數(shù)量、微觀宏觀轉(zhuǎn)變依然覺得落實不夠到位,“物質(zhì)的量”這一核心概念大多是教師主導(dǎo)下完成的,課堂上學(xué)生是被老師設(shè)置的問題牽著走,被動的走完了整個過程,至于為什么引入這個物理量?這個物理量在化學(xué)實驗中有什么作用,是否帶來化學(xué)實驗的方便?從微觀量到宏觀量如何轉(zhuǎn)變?等問題學(xué)生依然一知半解,只是機械記住了幾個公式和物理量的轉(zhuǎn)變關(guān)系。缺乏思考物質(zhì)的量這個核心概念在建立宏觀和微觀聯(lián)系中的作用。
4. 二次授課中,研學(xué)問題的解決
分析學(xué)生的微觀與宏觀轉(zhuǎn)變的思維障礙點。
學(xué)生普遍反映物質(zhì)的量一節(jié)比較難學(xué),然而“難”究竟“難在哪里?”只有找準問題所在,進行有效的、有針對性的教學(xué)目標設(shè)定和教學(xué)方法的選擇才能做到有的放矢。
思維障礙一:物質(zhì)的微粒構(gòu)成種類和數(shù)目方面存在障礙。學(xué)生對分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等微粒都不甚了解,所以在計算微粒數(shù)的時候感覺無從下手,連微粒都不知道是什么,也就談不上對微?!傲俊钡陌盐?。比如:不少的學(xué)生對1mol H2O中為什么有2mol H、1mol O這些問題百思不得其解。
教學(xué)環(huán)節(jié)一:
【交流評價】分析學(xué)生對“物質(zhì)微粒組成和量”的掌握情況
【課前預(yù)習(xí)】調(diào)查問卷,點評特征卷
一、①氣體、H2O的微粒構(gòu)成
②金屬、C等單質(zhì)的微粒構(gòu)成
③可溶性的酸、堿、鹽溶質(zhì)在水中的微粒存在
思維障礙二:學(xué)生在“宏觀”和“微觀”轉(zhuǎn)變方面存在困難。物質(zhì)的量概念很陌生,和宏觀的“集合體”的概念也有一定的相似之處,但如果不進行相應(yīng)的教學(xué)情景設(shè)計和教學(xué)思路的引導(dǎo),學(xué)生很難把相似的概念進行對比和聯(lián)系。
對核心概念的作用一知半解。物質(zhì)的量為什么要引入,在化學(xué)實驗上到底有什么實際作用。不解決這些問題,學(xué)生永遠做不到真正掌握這個概念。
如何能有效地實現(xiàn)“微觀的量”到“宏觀的量”的順利轉(zhuǎn)化,并有效地落實到具體教學(xué)的實施中,是本節(jié)課的關(guān)鍵所在。
教學(xué)環(huán)節(jié)二:體會化學(xué)實驗中微觀粒子數(shù)“量”的需求和微觀粒子數(shù)目不可測之間的矛盾
1滴水中的水分子由100個人平均每秒數(shù)3個需要大概160多億年才數(shù)的完。數(shù)量極其龐大的微觀粒子如何統(tǒng)計?
【思考交流】如果你是超市采購員,你如何統(tǒng)計大批量的蘋果?
教學(xué)環(huán)節(jié)三:體會物質(zhì)的量這一物理量在統(tǒng)計微觀粒子數(shù)量時帶來的方便
【課內(nèi)探究】
1、以總個數(shù)計量微觀粒子方便嗎?以“摩爾”為單位計量微觀粒子方便嗎?
2、1摩爾H2O分子是 H2O分子,含有 個H原子,含有 個O原子。
教學(xué)環(huán)節(jié)四:從實際出發(fā),理解物質(zhì)的量核心概念在溝通微觀和宏觀的作用
【思考交流】1mol的微觀粒子是6.02×1023個是怎樣規(guī)定的?如果某反應(yīng)需要1mol的C做反應(yīng)物,實驗室如何獲取1molC?
【引導(dǎo)】1mol12C質(zhì)量為12g,這一數(shù)目我們可以順利地在實驗中用天平“稱量”出C的原子數(shù)。拓展開來,如果我們知道某物質(zhì)1mol微觀粒子的質(zhì)量也就能在實驗室用天平“稱出”其微觀粒子數(shù)。
【思考交流】
1.寫出摩爾質(zhì)量的意義、單位、計算公式。
2.摩爾質(zhì)量的數(shù)值有什么特點。
3.請你用計算公式表示如何用物質(zhì)的質(zhì)量去計算物質(zhì)的微觀粒子數(shù)。
思維障礙三:學(xué)生不了解為什么引入“物質(zhì)的量”這個概念,對于其在化學(xué)實際問題中的應(yīng)用不甚明了。在化學(xué)反應(yīng)中“物質(zhì)的量”到底表示什么,怎么把用物質(zhì)的量把宏觀可測與微觀化學(xué)反應(yīng)之間的矛盾化解和融合,是學(xué)生需要解決的更高層次的問題。
教學(xué)環(huán)節(jié)五:體會核心概念――物質(zhì)的量在化學(xué)反應(yīng)中的意義
【思考與交流】試用物質(zhì)的量、微觀粒子數(shù)、質(zhì)量等物理量說明反應(yīng):H2+CuO[=][][=][]Cu+H2O 在反應(yīng)物和生成物“量”方面表示的意義。
教學(xué)環(huán)節(jié)六:應(yīng)用訓(xùn)練提升,進一步理解物質(zhì)的量在微觀宏觀之間轉(zhuǎn)化的重要意義
【思考與交流】
計算下列結(jié)果并寫出公式和計算過程
1)某反應(yīng)需要3.01×1022個C參加反應(yīng),實驗室需要稱量的C為多少克?
2)49g硫酸溶于水中得到溶液中的H+物質(zhì)的量和個數(shù),SO42-的物質(zhì)的量和個數(shù)為多少?
二、案例研究的評價和分析
教學(xué)設(shè)計著重從以下兩個方面開展課堂活動,促進學(xué)生核心概念的構(gòu)建,宏觀和微觀之間的轉(zhuǎn)化。
第一,以生為本,從課前調(diào)查,到目標制訂,再到教學(xué)設(shè)計和課后調(diào)查反思,充分體現(xiàn)了學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念。
第二,創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生了解“微觀”世界的教學(xué)情境。從熟悉的宏觀物體的統(tǒng)計方法出發(fā),類比遷移物質(zhì)微觀上微粒量的統(tǒng)計,更加有利于學(xué)生從微觀到宏觀的過渡,符合學(xué)生的認知規(guī)律。
第三,設(shè)計課堂自主探究活動,讓學(xué)生體驗自主獲得知識的樂趣,從而從微觀上接受和理解“物質(zhì)的量”在化學(xué)中的重要地位和應(yīng)用價值,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和動力。
第四,圍繞核心概念“物質(zhì)的量在實驗中的應(yīng)用”設(shè)計教學(xué)活動,讓學(xué)生反復(fù)體會物質(zhì)的量的引入對解決實際問題帶來的方便。體會摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量的濃度在化學(xué)實驗中溝通微觀和宏觀的重要作用。
三、收獲和反思
本節(jié)課后,在后續(xù)的作業(yè)中反映出來幾個值得深思的問題:
第一,本節(jié)課是基于核心概念物質(zhì)的量的建立,讓學(xué)生對物質(zhì)的微粒構(gòu)成,以及微粒的數(shù)量有了更深的認識,比如:哪些物質(zhì)是由分子組成,哪些物質(zhì)是由原子組成,哪些物質(zhì)在水溶液中是離子。
第二,學(xué)生對概念的理解和辨析都掌握得很好。從作業(yè)和后續(xù)的學(xué)生訪談中反映出來,學(xué)生的概念辨析題都做的不錯,基本都能做對,說明這節(jié)課的實施還是有成功的地方,對物質(zhì)的量這個核心概念在溝通微觀和宏觀的作用,物質(zhì)的量如何把微粒數(shù)換算成宏觀可測的質(zhì)量等問題都能有比較深的體會和準確的認識。
第三,有些學(xué)生對于物質(zhì)的化學(xué)式以及方程式中“量”的含義還停留在比較表面的認識,比如:有學(xué)生認為H2O是H2和O組成,認為只是兩種物質(zhì)的拼湊,對化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)――原子重新拆分和組合沒有形成概念。
第四,學(xué)生對于物質(zhì)的量的相關(guān)概念與符號表達比較陌生,符號與物理量對號入座還不熟練,導(dǎo)致計算中還是會出現(xiàn)問題。
高中化學(xué)微觀到宏觀轉(zhuǎn)變,不是靠一節(jié)兩節(jié)課來形成的,需要長期在日常教學(xué)中不斷滲透給學(xué)生,才能使學(xué)生理解和利用化學(xué)這個工具去認識和改造社會、生活、科技、環(huán)境中的問題,從而讓化學(xué)成為有用的學(xué)科。
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