發布時間:2023-09-26 09:34:01
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇化學反應的基本特征,期待它們能激發您的靈感。
本節是人教版化學必修2第二章《化學反應與能量》第三節的內容。在前面兩節中,教材著重探討化學能向其他能量的轉化,并指出化學反應中的物質變化及伴隨發生的能量變化是化學反應的兩大基本特征。本節教材從另一個角度研究化學反應,是對前兩節內容的延伸和完善。它探討人們在面對具體的化學反應時要考慮的兩個基本問題:外界條件對化學反應速率和化學反應限度的影響。人類要利用和控制化學反應,如提高燃料的利用率,必須了解這些問題。通過學習,學生會更深入、更全面地認識化學反應特征,能夠建立有關化學反應與能量的完整而又合理的知識體系。同時為《化學反應原理》選修模塊中化學平衡的建立、化學平衡常數、外界條件對化學平衡的影響等相關內容進行知識儲備。
本節內容分為兩課時,化學反應的速率為第一課時,第二課時為化學反應的限度。本節課重點討論化學反應的限度。
二、學情分析
學生認知發展:高一上學期,學生已經接觸過部分可逆反應,對化學反應速率也有一定認識,知道影響化學反應速率的因素,能夠正確表示化學反應速率,并且已經初步具備了科學探究的一般方法和思路,會對數據進行基本的處理,能夠基本概括出數據所蘊含的規律。
學生認知的障礙:教材上沒有呈現化學平衡狀態的建立這一微觀過程的教學素材,對學生的抽象思維能力要求較高,使學生在建立平衡的觀念上存在一定的難度。
三、教學目標
知識與技能:
1.知道化學反應限度的存在,了解化學反應限度產生的原因并理解其概念。
2.理解化學平衡狀態的概念,理解化學反應達到限度的外在特征及本質原因。
3.培養學生發現問題的能力、實驗探究能力、分析處理數據的能力和自主學習的能力。
過程與方法:通過對實驗現象的分析,追其根本,發現問題并解決問題;學習科學探究的基本方法,提高科學探究能力。
情感態度與價值觀:通過學習化學反應原理知識,學生更能理解化學科學,了解化學,體會化學在生產、生活中的重要作用,從而激發學生學習化學的興趣。通過觀察和分析實驗現象,養成嚴謹細致的科學態度和質疑精神。
四、教學重點
可逆反應的概念,化學反應限度的概念和本質。
五、教學難點
可逆反應的理解;化學反應的限度和化學平衡狀態的本質和標志。
六、教學方法
通過實驗數據分析,引導學生發現問題,應用已學知識分析,從而得出結論;創設適當的情境,巧妙設計問題,基于學生原有知識和生活經驗,逐個突破重點,理解難點。
七、教學過程
八、板書設計
化學反應的限度
一、可逆反應
1.定義:在同一條件下,正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。
2.符號:
3.可逆反應的特點
(1)同一條件,同時進行(兩同)
(2)反應進行不完全(反應物和生成物共存)
二、化學反應限度:可逆反應在一定條件下完成的最大程度。
三、化學平衡狀態
1.定義
2.化學平衡的特征
①動:V正=V逆≠0,正逆反應都在進行,是一個動態平衡。
②等:V正=V逆>0
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.013
一、化學課堂教學的導入概述
課堂教學中,導入是一個重要的教學環節。導入是承前啟后:新知識總是在原有的知識上生長和發展的,導入的主要作用是在原有知識基礎上找到新的知識生成點;導入是知識的自然結構:自然科學知識有嚴密的邏輯性和組織結構,格式塔學習理論認為知識是一個完形,隨著學習進程,這個完形逐漸長大,課的導入是學生將要進行學習的知識與其原有知識形成知識結構,從而實現知識完形的逐漸長大;導入是提出問題:自然科學知識就是在認識世界的過程中發展的,認識的發展始于問題,課的導入主要作用是提出問題。
化學科學是一門自然科學,自然科學知識由于其認識的方法和知識的結構特點,與文學和社會學類課程課堂教學的原理相比有一定的特點:(1)自然科學知識是有關自然界物質運動的認識,物質運動知識完全是客觀的,是不以人的意志為轉移的。這就是說,自然科學知識是客觀規律,每個人的認識對象同樣是客觀的。(2)自然科學知識有嚴密的邏輯性、結構性和逐漸的生長性。所謂嚴密的邏輯性是指自然科學知識具有自身的邏輯結構,知識發展就像一根鏈條,一環套一環,中間不能斷,順序不能顛倒。學習必須具有相應的認知基礎和知識基礎,所謂結構性是指知識與知識之間有固定的結構關系,這種結構關系是一定的,也不能亂,各知識完美組合才能形成有效的知識。所謂生長性是指新知識與原有的知識有聯系,是在原有知識的基礎上生長。例如化學科學是認識化學反應的科學,中學化學知識是從各個角度認識化學反應而逐漸豐滿起來的,中學化學課程主要內容就是從各個不同的角度出發認識化學反應而形成的知識,因而可認為化學科學知識都是從化學反應的這塊土壤中生根、發芽、成長。如從物質組成的變化認識化學反應可將反應分成四大基本類型、從反應前后是否有元素化合價的變化認識化學反應就有了氧化還原反應、從反應進行的程度認識化學反應就有了化學平衡理論、從溶液的導電性和參加反應的微粒形態認識有了電解質的電離理論和離子反應、從能量角度認識化學反應就有了反應熱、將氧化還原反應中電子轉移和化學反應中能量變化結合起來認識化學反應,就有了原電池知識,等等。這些知識構成一個完整的化學知識體系。(3)化學科學知識的學習中最重要的是化學認識方法的學習。化學科學在認識物質及其運動時,有特有的認識方法,化學學習過程必須遵循這些認識方法,掌握這些認識方法,才能真正地學習化學科學知識。化學科學由于是從微觀粒子運動層次認識物質的運動,因此其認識方法具有創新性,化學科學的思維方法和認知方法的發現都具有很強的創造性。
根據化學科學的特點,化學課堂教學的導入應該具備化學學科的認知特色,導入教學過程要引領學生的學習方向;導入要引導學生思維的方向;導入要形成知識的結構;導入要體現知識的邏輯發展;導入最終是向學生提出要認識或要解決的問題。根據化學科學的學習特點,導入還要注意以下問題:導入要能將學生注意力引向學習的主題,不能故弄虛懸,刻意讓學生產生驚奇;導入的材料不能無中生有,材料要貼近學習的內容,能真實地突出學習的內容;導入不宜夸大某些物質對人類的有害性,應辯證地看待物質對人類利與害的雙重性能。
化學課堂教學導入是被一定的科學思想方法支配的。科學思想方法是一個系統的有機整體,所包含的各種思想和方法相互滲透、密切聯系,因此任何一個化學課堂教學導入過程所使用的絕不止一種具體的方法。
二、化學課堂教學導入的基本策略
1. 以化學科學知識的邏輯發展關系設計導入
以化學知識的邏輯發展關系設計教學導入是化學教學中導入設計的主要策略。化學知識內部有一個較為復雜的知識結構,各知識點之間相互聯系,呈立體網狀向空間發展。以化學學科中各知識的發展邏輯設計導入,可以引導學生自然地構建起化學知識的結構,同時也是對學生進行化學科學研究方法教育的重要途徑,更重要的是學生能在科學哲學的高層面上宏觀地形成基本的自然科學的認知。
如在初中化學教學質量守恒定律時,先讓學生認識幾個化學反應,然后總結原有對化學反應的認識:物質種類的變化(及質變)。在此基礎上提出認識事物的變化的基本內容是質變和量變,因此提出“從量的層面認識化學反應”的課題。這樣能使學生從較高的認知層面對學習內容進行把握,而且掌握了較為宏觀的認識方法。又如:原電池知識可以看成氧化還原反應的應用問題來組織教學:氧化還原反應的實質是電子轉移,而電流形成的實質是電子作定向移動,既然氧化還原反應的實質是電子轉移,電子轉移發生在反應物界面就無利用的意義,而如果將這種過程經過外電路進行,即將氧化反應(失電子)產生的電子通過外電路達到另一個地方進行還原反應,這樣在外電路中就形成了電流,就可能利用了。由此給學生提出了設計反應裝置將氧化還原反應中的電子轉移利用的基本問題。
這種導入策略可以用來指導很多的新課教學。這種導入策略不僅可以使學生明確問題的產生,同時也慢慢讓學生形成正確的問題提出路徑和方法,也讓學生在學習過程中自然地形成知識的邏輯結構。
2. 以化學問題情景設計導入
格式塔理論認為,一個人學到些什么,直接取決于他是如何知覺問題情境的。通過對問題情境的頓悟獲得的理解,不僅有助于遷移,而且不容易遺忘。[1]化學知識之間是有聯系的有機整體,一些問題的解決會產生新的問題,這是設計化學課堂教學導入的最基本原理。
如“離子反應”的第一課時“電解質及其電離”的導入:教師先問學生是否注意到,已學的反應如酸與堿、鋅與硫酸、碳酸鈉與鹽酸等都不是純物質的反應,而是將這些物質溶解于水,配成溶液后進行反應的。再提問:為什么要配成溶液進行反應?提示“溶液中的反應與固固反應有什么不同?為什么?”小結:物質溶于水以后其存在的狀態發生了變化,所以其反應的速度加快了。再提問:“物質溶解在水中是以何種狀態存在的呢?如何了解物質溶于水后其存在的狀態?”討論后,再做電解質導電實驗。
3. 以化學實驗設計導入
實驗是化學科學的特征之一,也是最主要的特征。通過化學實驗的觀察,發現問題、解決問題、或是用化學理論和化學方法去認識實驗、研究化學實驗,這是化學研究的基本特征,也是化學教學的基本特征之一。因此化學實驗常被用于化學課堂教學中設置教學情景。
如學習鈉的過氧化物時,很多老師用吹氣點火或滴水點火的實驗設置情景引入課堂教學。由于吹氣和澆水都能滅火,而這種吹氣生火和滴水生火與學生的生活經驗相悖的情景能引起學生求解的興趣和了解原理的學習動機。
在實驗導入設計中,要注意設計好實驗,同時能很好地將學生的注意力引導到教學的主題上來,能準確地呈現學習的主題,不能為做實驗而實驗,或是為了使學生“吃驚”而做實驗,其實“吃驚”或強刺激化學實驗對學生學習興趣產生的影響是有限的、短暫的、沒邏輯性的,因此很難有學生會產生持入的學習興趣,只有順應知識發展的邏輯順序呈現學習主題才能使學生漸漸地產生興趣,且興趣不斷發展。
4. 以復習設計導入
如“氧化還原反應”的導入:“先復習四大反應基本類型,引導學生舉出實例;針對四個反應實例,從研究反應實質的角度進行小結。提問:‘這種對化學反應的分類是從反應前后物質組成變化對化學反應進行研究的,那么我們還可以從其他角度對化學反應進行研究并分類嗎?(回答是肯定的)我們還可以從很多方面對化學反應進行分類研究,今天我們主要探討化學前后元素化合價是如何變化的,這種元素化合價變化的實質是什么,然后根據反應過程中元素化合價的變化情況對化學反應分類。’”注意上面的楷體部分一句,前半句是小結,而且與新內容相關的小結――從一個角度研究化學變化,而后面的語句是為了告訴學生新課學習的內容和學習目標,使學生對新內容形成個大致的框架。
從以上闡述可知,復習導入的機制是在原有知識基礎之上,從其他角度認識原有知識,從而形成問題情境,提出問題;復習的內容一定是與本課教學內容本質相關,或者說是本課時的上下位知識,而不是純粹地將上課時的內容復述。
5. 以科學史實設計導入
利用科學發展史、化學史和歷史中一些相關的典型事件作導入材料,能激發學生的學習動機、幫助學生樹立對科學的崇敬態度和熱愛之情。
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)12B-0058-01
化學反應原理是高中化學選修模塊之一,該內容與必修模塊相銜接。它揭示了化學變化所遵循的基本原理,是化學在科學研究、工業生產、日常生活中進行應用的基礎。雖然教材中講述的關于化學反應原理的內容較為基礎,卻包含著學科中反應原理的基本特征。只有把握了這些特征,教師才能透徹理解教材,準確把握教材的深廣度,從而合理安排教學方式。準確把握這些特征,需要我們注意以下幾點。
一、化學反應原理的嚴謹性需要教師對概念有正確的理解
在化學反應原理中包含著許多概念,全面理解這些概念并辨清它與相近概念的異同,才能深入理解化學反應原理,在課堂運用時才能避免因為混淆而產生科學性錯誤。如我們只有理解和區分了“物質的穩定性”和“物質的反應活性”的概念,才不會認為物質的不穩定性與反應活性是一致的;只有認識了化學反應的“熱力學順序”和“動力性順序”,理解化學反應的先后只是一種為了研究的方便而進行的人為處理方法,才不會出現根據反應物的性質推斷混合物中反應的先后順序的錯誤做法;只有分辨了“電極”和“電極反應物”的概念,才不會得出“有兩種活動性不同的金屬(或一種金屬與一種能導電的非金屬)作電極”是構成原電池的條件之一的錯誤結論。可見,教師必須準確理解和把握相關概念,才能保證教學的嚴密性。
二、反應原理研究對象的復雜性需要教師有復雜的思維
化學反應原理研究的對象主要是化學反應過程及化學變化,而在變化中會包含很多種物質。除了研究物質的變化,教師還要探討反應過程中能量的變化,反應速率、方向、限度等問題,這些因素之間既聯系又制約。這種研究對象的復雜性,需要教師在研究和應用化學反應原理時,充分考慮各種因素的影響。如碘在淀粉中顯示的顏色,不僅受到I-濃度大小的影響,還與反應時的溫度、溶液的酸堿度、淀粉鏈的長度等有關。再如,一塊看似均勻的金屬,在化學反應中,我們可能會觀察到局部反應較為劇烈的情況,這是因為從熱力學的角度看,同種金屬單質的熱力學活動性是相同的,但其動力學活動性則不一定相同,因為金屬的動力學活動性不僅與其組成有關,還與晶體構型、晶體內部的局部結構有關。因此,在化學反應原理的教學中,教師如果一味地為了淺顯易懂,將復雜問題簡單化,勢必會產生科學性錯誤。教師應該用聯系的、發展的、運動的思想來研究化學反應原理。
三、反應原理研究內容的適用性需要教師基于真實的情景來解決問題
化學反應原理雖然屬于學科中的理論知識,但是它的研究對象和內容卻與生產、生活密切相關,其研究的動力來自于人類生產、生活的需求,一旦其研究成果轉化為實用技術,必將對社會生產力和人類的生活帶來極大的影響。化學反應原理的這種應用性特點,決定了運用這類知識解決生產生活問題時,一定要基于真實的情景。但是真實的情景是很復雜的,這就需要教師在教學時將理論與實際相結合,綜合考慮多種因素的作用,還原事物的本來面目。比如在分析溫度對反應速率及化學平衡的影響時,我們必須學會具體問題具體分析,要從多方面去思考,不能單一地從某一角度去考慮。比如一些有氣體參與的在溶液中進行的反應,雖然升溫能加快反應速率,但升溫會使氣態反應物的溶解度降低,因此反應的轉化率不一定能提高;還有一些熱穩定性差的物質,如過氧化氫、碳酸氫鹽、硝酸等,有這些物質參與的溶液中的反應,一般不能在高溫下進行。同樣,具體的反應還要注意反應發生的條件。比如在溶液中,Na跟KCl是不可能發生置換反應的,但在熔融狀態下這一反應卻可以進行;再如酸制酸的反應,我們經常講強酸制弱酸,但這一規律對氧化還原反應是不適用的。因此,教師教學時切勿將一般規律絕對化。
四、反應原理研究層次的多元性需要教師從多角度、用多種方法加以研究
物質的變化具有復雜性和關聯性,教師要揭示化學反應原理就必須從多個角度、用多種方法進行研究。通過實驗等手段獲取現象,通過現象提出假設,通過理論分析解釋假設,通過綜合研究得出結論。不僅要用理論來引導實驗,還要通過實驗來驗證理論。不僅如此,教師還要從不同層次、不同角度去研究物質發生化學變化的原因,既要從宏觀上把握其變化,還要從微觀上探究發生變化的根本原因。比如對于質量守恒定律,我們不僅可以通過化學實驗進行粗略地探究,還能從化學史的分析來進行說明,還可以從物質發生化學變化的本質特征等多角度入手加以研究。再如,對于Cl-可以加快金屬單質與酸的反應的解釋,我們可以從活化金屬說、破壞氧化膜說、與金屬離子配位說、橋連轉移電子說等多個角度研究并得出結論。通過多角度地對反應原理進行研究,可以使問題和結論愈加清晰。
【關鍵詞】初高中化學 銜接 問題 解決措施
【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)04-0155-01
初中生在進入高中后,普遍覺得在化學的學習上難度較大。作為教師要幫助學生做好初高中化學的銜接學習。根據自己的實際教學情況,就如何做好高中化學教學與初中的銜接工作進行了簡單的論述。
一、初高中化學教學銜接中存在的問題
1.教材的變化
初中化學教材更注重的是對學生化學思想的培養和啟蒙,只是簡單的對一些化學知識進行認識,而高中的化學更注重的是對化學知識的掌握,并用其解決實際問題,是更深層次的學習,學生在教學方法等方面存在著不適應的情況。
2.學習方法的變化
初中化學教學中,教師對知識點的講解十分細致,學生只需死記硬背就能取得不錯的成績,使得學生的主動思考能力欠缺。在高中化學的學習中,所學知識較多,內容較為復雜,教師更多的是對典型例題的講解,需要學生養成良好的學習習慣,需要自主學習的內容較多。
二、初高中化學教學有效銜接的策略分析
要做好高中化學教學與初中的銜接工作,要從以下幾個方面采取有效的措施:
1.教材的銜接
首先高中化學教師要對初中教材內的內容有全面的了解,掌握學生目前化學的學習程度,找到高中化學教材與初中教材中的銜接處。剛剛進入高中的學生,對于化學知識的掌握和理解還停留在初中階段,對于化合價、電子得失、氧化還原等知識點有了初步的認識,但是還欠缺深層次的理解。在進行氧化還原反應這部分的教學時,要抓住氧化還原反應這一主線,首先對失氧得氧的基本特征進行了解,然后講解化合價的升降情況,最后挖掘出導致以上現象的本質是電子轉移,進行層層深入的教學,在教學中要強化學生對氧化反應與基本化學反應類型之間的關系的認識,并且要使其對氧化產物、氧化劑、還原產物、還原劑等有很好的理解。在初中化學的教學中,只是簡要的說明了有關的基本概念,讓學生有所了解。這就要求高中化學教師在進行這部分內容的講授時,要了解學生對該部分內容的了解程度,針對初中涉及到的得失氧的內容開展教學,對其進行逐步深入的分析。
2.教學方法上的銜接
在初中的化學教學中,由于學生剛剛接觸到化學,所以大多數情況下采用灌輸式的教學。在學生升入高中后,其心理也發生了很大的轉變,逐漸走向成人化。在學習時,更加傾向于主動地去探索知識而不是一味的被動接受。這就要求高中教師要采取合適的教學方法,將學生作為學習的主體,更多的是對其進行引導和啟發,在課堂中為學生設計有效的教學情境,充分發揮學生的邏輯思維,讓其在課堂上大膽的發言,與老師和同學之間進行積極的交流,可以將問題進行變化更新,改變其中的一個條件或者從其他角度去看待問題,讓學生們自己去探究問題的答案。在實際的教學過程中,教師要引導學生將新知識和舊知識聯系到一起,在舊知識的基礎上,去探究新的知識。
比如在進行氧化還原反應的教學時,根據學生在初中接觸到的化學反應,按照不同的方法將其分類,并讓學生們按照要求寫出反應類型,對學生進行適當引導,使學生發現以上的各種分類方法不能使化學反應的本質得到表現,同時也不能包含全部的化學反應。然后從初中課本中得失氧的內容入手,以初中的氧化還原反應為鋪墊,將這種分類的不足進行展現,使學生對于新知識的學習產生一種強烈的欲望。再讓學生積極發言,找出這幾個反應的共同特點。最后教師在對氧化還原反應的基本特征進行說明。這種探究性的教學方法,符合高中生的心理特點,在實際的運用中與初中教學又有很好的銜接。
3.學習方法和學習心理上的銜接
在初中化學的學習中,主要采取模仿和記憶的方法。其不符合高中生的心理特點以及高中教學對學生思維能力和創新能力培養的要求。高中階段的學習,應該是一個學生主動學習,積極自主探索的過程,教師的作用僅是進行必要的引導,教會給學生必要的學習方法和學習態度,使其綜合能力得到提高。因此在高中化學教學中要做學生學習方法和學習心理上的銜接,培養學生課前預習,課堂做筆記,課后復習,定期總結等好的學習習慣和學習方法,更加關注學生的未來發展,要和學生進行及時的溝通,了解學生心理的變化,為其樹立正確的人生觀和價值觀,以一種積極健康的心理投入到學習中去。
以上就是對初高中化學教學銜接的一些探討。首先對銜接中出現問題的原因進行了簡單分析,然后提出了具體的解決措施,目的是為了做好初高中化學教學的銜接工作,幫助學生更好的進行高中化學的學習。
參考文獻:
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[2]李彩芳.如何做好初高中化學教學的銜接[J].教學實踐,2010(10):52-55.
美育是人類按美的規律建造世界、完善自身的重要手段,是美的教育。
中學化學教學過程中的美育,主要是對學生進行化學美教育。即通過對化學美的審美活動,培養學生發現、感受、鑒賞、表現和創造化學美的能力,同時形成一定的化學審美意識和修養。這是一個體現情感性、突出形象性、給學生思維以自由性的過程。本文探討中學化學美教育的以下三個問題:
1.中學化學美教育的意義。
2.中學化學美的主要內容和基本特征。
3.中學化學美教育的實施。
這三個問題,分別探討為什么進行、進行什么和怎樣進行化學美教育的問題。
一、中學化學美教育的意義
(一)有利于提高學生素質,培養優秀人材
愛因斯坦說過:“照亮我的道路,并且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想,是善、美和真。”
全面的教育能使學生在意志、理智、情感、體魄等方面的素質全面提高,成為優秀人材。德國化學家凱庫勒(1829~1896年)建立苯分子環狀結構理論的經過就是突出的事例:1847年凱庫勒考入德國吉森大學建筑系。由于聽了一代宗師李比希的化學課,被李比希的魅力所征服,結果當上了化學家。他擅長從建筑學的觀點研究化學問題,被人稱為“化學建筑師”。曾先后提出有機物碳四價理論、碳鏈學說和苯分子環狀結構理論。凱庫勒于夢中發現苯分子結構的故事雖具有傳奇般的色彩,但發現的原因跟他具有的以下素質密切相關:(1)廣博而精深的化學知識;(2)建筑學造詣和對空間結構的豐富想象力;(3)很強的審美能力和豐富的審美經驗;(4)勤奮鉆研的品質和夢中仍在思考的科學精神。
很多專家認為美育是教育現代化的關鍵。認為園丁式或綜合式的現代教育,能為學生的發展提供一種輕松、自由、美好、和諧的環境,學生們能在這種環境中得到大量創造“有用的”和“美好的”事物的機會,本質上是一種美育。所以現代化教育呼喚美育。
(二)有利于學習化學知識,認識化學真諦
(1)化學美感的產生,有利于激發興趣
有一位獲得國際中學生化學奧賽金牌的學生說,最先把他引入化學殿堂的,是初三制取氫氣的實驗。那時剛接觸化學的他,懷著最好奇的心情走進化學實驗室,最先接觸到的實驗裝置之一,是神奇美妙的啟普發生器。它那優美的造型,給人以對稱、和諧的形式美的啟示;它那簡單的結構和巧妙的設計,給人以導真、求善、至美的創造美的啟迪;它那晶瑩的質地和便于觀察的特點,使他感受到化學反應的動感美。他感到化學的大門一下子打開了,他從此懷著極大的興趣,在化學世界里遨游,勤奮的鉆研。
(2)化學美的想象,有利于對化學知識的理解、記憶與應用
例如,學完高一化學第一章《鹵素》后,可以從化學美的角度,進行如下知識總結:《鹵素》的知識主線、知識點和知識網:
(1)知識主線HClCl2HClOCa(ClO)2
(2)知識點
①氯單質
②氯化氫和鹽酸
③次氯酸
④次氯酸鈣
(3)知識網
此知識總結深受學生歡迎,原因在于:
第一,知識主線給出學習、研究元素及其化合物知識的系統;知識點給出學習、研究元素化合物知識的重點;知識網給出元素及其化合物間的內在聯系。此總結實際給出了結構化的、整體性的、互相聯系的知識體系。
第二,知識主線的表達十分簡練;知識點的表示簡潔、明確、具體;知識網給人以化學美的啟示,和諧、對稱、簡潔。能給人以化學美的想象。
凡內容和形式都符合科學美的知識總結,學生總是很喜歡,并且記得牢,這恐怕是有利于學生內心體驗和審美想象的緣故,因為化學學習需要激情與熱情。
(三)有利于發展形象思維,健全思維結構
美育的三個基本特征是:審美的直覺性、審美的情感性、審美的愉悅性。
一切審美都是從直覺開始,這是審美的基本特點。此特點與化學教學過程的第一個基本特點——以實驗為基礎相當吻合。在實驗中觀察與思考,是中學生學習化學的主要方法。所以“以鮮明生動的形象為手段”的化學美教育,十分有利于發展學生的形象思維。
例如,新制出的Fe(OH)2的“形象”是:呈現出如黎明破曉前“魚肚白”顏色的絮狀固體。但它迅速變為灰綠色,最后變為紅褐色。學生對比鮮明生動的形象觀察的越細致,感受得越深入,則對Fe(OH)2的色態、溶解性等物理性質和易被氧化的化學性質識記的越牢固,理解的越深刻。
化學審美教育既提倡“以真啟美”,也提倡“以美啟真”。化學所揭示的“真”呈現為理性,主要以抽象思維形式表現為概念、判斷、推理等;化學美所揭示的“美”。呈現為感性,主要以形象思維形式表現為美感直覺、形象等。二者有機地結合,有利于學生的抽象思維與形象思維協調發展。
(四)有利于掌握科學方法,培養創造能力
科學本身就是真、善、美的有機統一。縱觀科學美思想史的發展,以下三點格外引人注目:(1)科學美承認宇宙美的存在;(2)認為宇宙美的表現形式是秩序與和諧;(3)強調科學理論必須與客觀實在的宇宙美吻合。
真美合一的審美理想,一直指引、激勵著化學家們進行科學發現。例如:1867年,偉大的俄國化學家門捷列夫(1834~1907年)教授開始編寫《化學原理》一書時,他面對的情景是何等的不美:浩如煙海的化學資料急需系統整理,60多種已發現的化學元素雜亂無章地組成化學迷宮,化學研究好像是在茂密的叢林中摸樹。門捷列夫決心向大學生們描繪出一幅統一的和諧的化學圖景,找出一切化學元素都服從的化學秩序。他沖破經驗性研究的束縛,采取比較法,終于在1869年發現了自然科學的一條基本定律——元素周期律,為科學與化學的發展做出了巨大的貢獻。后來,英國化學家莫斯萊(1887~1915年)根據對各種元素x射線譜的分析,指出周期律應當按原子序數排列而成;英國化學家索弟(1877~1956年)、阿斯頓(1877~1945年)分別提出同位素假說、發明質譜儀并發現多種同位素。后三人的發現,揭開了周期表中三對元素按原子量排列倒置之謎,使得原認為有點不美的門捷列夫周期表,顯得更美。
美激發創造。化學中具有簡潔、對稱、統一、新奇等審美特征,化學不能完全離開形象思維,化學有時也要借助想象,所以化學創造離不開化學審美。化學美有利于培養創造能力。
化學美教育不僅有利于培養創造能力,而且有利于掌握科學方法。因為化學美不僅包括化學知識美,而且還包括探求知識的過程和方法美。導真的過程和方法會使學生銘記終生,受益無窮。
二、中學化學美的主要內容和基本特征
化學無處不含美。中學化學美有哪些內容(或表現)?中學化學美的基本特征是什么?探討這兩個問題有助于引導學生發現、感受、鑒賞、表現和創造化學美。
(一)中學化學美的主要內容
如果從美的基本形態來分,中學化學美可分為自然美、社會美和藝術美。但為了更突出化學教學中美之特色,我們試探將中學化學美分為八類:
化學物質美、化學結構美、化學變化美、化學實驗美、化學理論美、化學用語美、化學史美、化學教學藝術美。
1.化學物質美
化學物質美的外在表現,是它們的形態美。如金剛石的晶瑩華貴,紅藍綠寶石的奪目光彩,無色水晶的無遐透明……無不表現著化學物質的形態美。
化學物質的社會功用價值,是它們的實用美。如五光十色的霓虹燈把現代都市的夜晚打扮得繁花似錦,高分子材料的發展加速著信息社會的到來。人類的吃、穿、住、用、農、輕重,都與化學化工產品有關。各種化學產品美化著社會、美化著生活、美化著人類自身。
2.化學結構美
化學結構美是化學物質美的內在反映和決定因素。如金剛石是正四面體結構的空間網狀原子晶體。C60是60個碳原子組成如足球形狀的大分子晶體。晶體都以內部的原子、離子、分子有規則的對稱排列為其最突出的特征,它們的萬千儀態取決于結構的和諧、秩序和多樣性。納米科學技術的應用令人驚異地顯示出物質的微觀結構,STM掃描隧道顯微鏡圖像(已刊入北京市九年義務教育初三化學課本中)已能使中學生從清晰的照片中領略到化學的結構美。
3.化學變化美
從某種意義講,化學變化是化學美之源。化學物質美只是化學變化美的終極表現。鉆木取火、百煉成鋼、燒石成灰(指生石灰)……形象地描述了化學變化美。蘇杭的湖光山色、桂林的如畫山水、石林的突兀奇峰……這些大自然的杰出創作,無不假手化學變化的鬼斧神工。
化學變化美不僅表現出色態萬千的形象美,而且還蘊含著有規律可循的科學美。
4.化學實驗美
化學實驗是化學之母。也是化學美的大觀園:裝置美、操作美、現象美、設計美……真可以說集自然美、社會美、藝術美于一身。化學家們還在化學實驗中表現出真、善、美。
中學生們視化學實驗為化學課堂上的最好節目,他們為氫氧爆炸化合、焰色反應、鋁熱劑反應等實驗的成功拍手叫好。他們在學生實驗課上“看、聞、聽、觸”,“觀、思、悟、記”的情景,其實是最美的化學美景之一。
5.化學理論美
化學理論美是一種科學美。它不是美的自然現象的客觀形式,而是美的自然現象的客觀內容。它又被人稱為“化學內在美”。中學化學理論美主要表現在:質量守恒定律之美、物質結構理論之美、元素周期律與元素周期表理論之美、化學平衡理論之美、電解質溶液理論之美等。以上理論的美的特征是:形式簡潔、包容博大;從多樣中尋求統一,從統一中演繹出多樣;秩序、和諧和統一。
6.化學用語美
化學用語是通用的化學學科的專業用語,包括元素符號、化學式、化學方程式以及電子式、結構示意圖、結構式……等化學符號。化學用語美是化學美最典型的表現之一。例如“H2O”表示水;表示1個水分子;還表示1個水分子由2個氫原子和1個氧原子所構成;還能表示出水中氫、氧元素的質量比是1∶8。
化學用語形式簡明、內涵豐富、書寫方便。
7.化學史美
化學給人以知識,化學史給人以智慧。除化學實驗外,學生特別感興趣的,就是聽化學史故事了。化學史中有舉不勝舉的真善美事例。化學史美不僅包括社會發展與化學發展呈波進關系的社會美,還包括化學成功發現的喜劇美,喪失發現機會的悲劇美以及科學家們表現出的崇高美。美的六種基本形態,即自然美、社會美、藝術美、崇高、悲劇、喜劇,幾乎都在化學史美中存在著。
8.化學教學藝術美
包括板書美、語言美、儀表美、教態美、節奏美等。教學藝術美表現著教師的素質,反映著教學水平,給學生們以很大的影響。
(二)中學化學美的基本特征
綜上所述,物質變化的美,是化學美產生的基礎。化學美是化學內容的“真”與化學形式的“美”的有機結合。化學美主要是理性的科學內在美,其基本特征是:
1.統一性與多樣性
科學美學認為:宇宙的統一性就表現為宇宙的統一的美。凡是能夠揭示宇宙統一美的理論,就被看作是美的科學理論。化學確認萬物由元素組成,并通過元素周期表把各種元素看作是有內在聯系的統一體。
科學美學還認為:自然界的美是各式各樣的。豐富多彩的大千世界就是多樣性的美。只有把統一性與多樣性綜合起來考察,從多樣性中尋求統一性,從統一性中尋求多樣性,才能對千姿百態的宇宙美作出科學美學的解釋。化學美正是作出這樣的解釋:雖然組成物質的元素并不多,目前發現只有111種。就像紅、黃、藍三原色組成了萬紫千紅的各種顏色一樣,這一百余種元素組成了萬千色態的各種物質,使化學表現出特有的形式美。而且,元素的性質隨著原子序數的遞增而呈周期性的變化,使化學又表現出特有的規律美。
統一性與多樣性,是化學美的第一個基本特征。
2.秩序與和諧
秩序的原意,指事物在空間或時間上排列的先后;和諧的原意,指配合適當和勻稱。在科學美學中,秩序又可作為規律來解釋,和諧還含有協調、匹配、適度等意。
化學中的秩序與和諧比比皆是:原子何其之小,但核外電子遵循能量最低原理(更確切地說是排布三原理)在原子核外分層排布;晶體何其之多,但眾多晶體所共有的一個基本點是它們內部都具有空間排列上的周期性;物質性質千差萬別,但均由其結構所決定;化學反應千奇百怪,但均源于原子最外層少數電子運動狀態與組合形式的變化,并共同遵循質量守恒定律……。化學美的秩序與和諧有許多具體表現形式:如對稱、守恒、相似、結構合理、比例協調等。雖然大學化學指出,從宇宙整體來說,熵增加是一種最大的不和諧。但就中學化學而言,化學美主要表現出秩序與和諧。
秩序與和諧,是中學化學美的第二個基本特征。
3.簡潔性
簡潔即簡單明了。科學美學認為:宇宙的進化方向與環境之間最佳的匹配,就構成了一種簡潔性的美。簡潔能使人一目了然,給人以簡單、清晰、明確的美感。
如前所述,化學用語是化學簡潔美的突出表現,簡潔性是中學化學美的第三個基本特征。
三、中學化學美教育的實施
根據美育的基本特征“以情感為核心、形象為手段,娛樂為形式”,本文就實施化學美教育的途徑、方法、手段等,提出以下四點看法。
(一)挖掘美的內容,選擇適合途徑
中學化學教材中蘊含著豐富的化學美內容,重要點是將它們挖掘出來并選擇適合的途徑去實施化學美教育。
1.課內與課外兩條途徑
美育的基本途徑是“認識和欣賞自然美,發現和創造社會美,理解和欣賞藝術美。”結合化學教學特點,化學美教育可分課內與課外兩條途徑。
①在化學課堂教學中,緊密結合雙基教學和能力培養。引導學生從美的角度認識物質、學習知識、理解規律、崇尚科學。這主要是一種潛移默化的化學美教育。
②結合教學內容,把審美、創美活動擴展到課外。如組織自學或化學考察,參觀鋼鐵廠或化工廠,開展采集標本活動或騎自行車旅游等。讓學生目睹大自然美景和工農業發展進程,探索自然美和社會美的形成原因。我校講《乙醛》或《葡萄糖》等課時,多次組織學生參觀暖水瓶廠,極受學生歡迎。
2.相對集中與相對分散兩種形式
根據教材中化學美內容的多少,可以采取相對集中或相對分散的化學美教育形式。
①相對集中的形式《物質結構 元素周期律》、《烴》、《烴的衍生物》等章,甚至《原子》、《原子結構》、《硫酸鹽》、《苯芳香烴》等節,都可采取相對集中形式的化學美教育。例如在講《苯》這一節時,把苯分子環狀美的結構、凱庫勒夢中發現苯結構的有趣故事、有關苯結構假說的提出與證實、用電子顯微鏡拍攝的苯分子照片、聚苯胺的掃描隧道顯微鏡圖像、苯的實驗等串聯起來,按科學發現基本過程的順序,采用啟發探究法上這節課,就是相對集中形式的一次嘗試。
②相對分散的形式 課堂教學中的化學美教育多數為相對分散的形式,即結合基礎知識、基本技能的教學,適當、靈活、隨機地穿插化學美教育。
(二)構思美的過程,運用形象手段
例如,我們可以構思《鐵》復習課的如下過程:
1.歸納總結鐵及其化合物的知識主線。知識點和知識網,使學生掌握《鐵》一章的知識結構。
2.通過演示向FeSO4溶液中滴加HNO3,向KNO3、FeSO4混合溶液中滴加H2SO4的實驗,分析溶液顏色變化,使學生進一步認識到Fe2+、H+、
3.通過讓學生設計簡單實驗,進行實驗(實驗名稱是:“FeCl2——化學反應的多面手”)進一步復習知識,培養能力,并受到化學美的熏陶。
FeCl3──化學反應的多面手
(1)各括號內分別加入何物質,才能出現所示現象?做一做。
(2)①~⑧反應的離子方程式是什么?寫一寫。
4.通過解析一道有關鐵變價的計算題,啟發思維,升華解題方法。
此教學過程的(1)~(3)步均和化學美有關,(2)、(3)兩步更是從“生動的直觀”中感受到化學美。
化學教學中應不遺余力地運用形象化手段,這些手段主要有:
①化學實驗:學生實驗、演示實驗、隨堂實驗。
②使用直觀教具(化學實物、模型、標本、圖表等)。
③使用電化教具(投影儀、幻燈機、電影機、電視機、微機等)。多媒體技術的發展帶來巨大的機會。
④用形象化語言講述藝術感很強的化學小故事等。
以上各種形象化手段密切配合使用,能夠產生更加強烈的審美效應。
值得一提的是,有些教師結合教材,編出充滿真善美事例的化學史小故事在課堂上講述,與化學實驗相配合,使課堂氣氛更加活躍,教學更加生動,充滿趣味性,很受學生歡迎。
(三)構建美的氛圍,激發美好情感
審美情感來自于客觀存在的美的事物。但它并不是完全被動的,當它未被客觀對象激發時,它是以隱蔽的狀態埋藏在心里;一旦接觸到美的事物,它就會被激發而復蘇。教師在教學中,首先要注意構建美的氛圍,并把自己當作“美的客觀對象”,去激發學生們的美好情感。
教師的儀表,應當是端莊、大方的;教師的教態,應該是親切、自然的;教師的板書,應當是簡要、工整、富于邏輯性的;教師的語言,應該是流暢、生動、清晰、準確的。這里特別強調“語言美”,應格外注意語言的科學性、思想性、條理性、啟發性、機動性、趣味性,以及語言外部形式的語音高低、語調快慢、抑揚頓挫,美的語言會使學生們思緒激昂、浮想聯翩,升騰起美好的情感!
教師使用的化學儀器,一定要讓學生賞心悅目,洗刷干凈,擺放整齊;教師演示實驗時的動作,應該熟練準確、符合規范;教師繪制的化學圖表,應該形象鮮明、色彩美觀(當然應無科學性錯誤)。化學教師應帶著最佳的心境進入教室,親切自然、堅定樂觀。
在化學教學中,教師要構建美的氛圍,并以自己美好的形象,激發學生美好的情感!
(四)創設美的情境,培養創美能力