高中化学复习教学研究.doc

高中化学复习教学研究-从元素化合物知识的复习中谈学生思维能力结构顾建辛浙江大学附属中学 310007 一、思考的问题 目前,在中学化学教学中,对学生进行思维能力的培养和发展,已受到广大教师的重视,同时,作为培养能力和发展智力的突破口-良好思维品质的训练,也日益受到更多的关注。但是，由于对化学教学中思维能力的五个层次，与思维品质四个属性之间构成的一个整体-思维能力结构，尚缺少系统的分析，尤其是针对一个具体的知识点，思维能力的五个层次和思维品质的四个属性是如何表现的；在教学中又怎样对学生进行有效的思维品质训练和不同层次思维能力的培养等等。对这些问题的研究，不仅加强学生思维能力和思维品质的训练和培养具有重要意义，而且，更有利于我们在教学中，挖掘培养和发展学生智力的有效途径，落实“教会学生如何学习”。 通过多年的教学实践和理论学习，笔者提出以下看法，与同行商榷。二、化学思维能力结构内部联系在具体知识点的表现 化学教学过程是化学思维活动能力的培养过程,培养化学思维能力就离不开思维品质的训练。在教学中注意抓住化学思维能力结构的内在联系,才能使知识点的能力要求落实,从而不断提高学生的化学思维品质。下面,我们以CO2性质的复习为例,解剖化学思维能力结构在具体知识点的构成。 1实施思维能力的第一层次要求:对化学知识能融会贯通,将知识纵,横向统摄整理,使之网络化,变“无序”记忆为“有序”记忆-具有对知识的再现和辨别能力 CO2作为一种重要的化合物,分散出现在高中化学的许多章节中,在复习过程中,就很有必要将它与其它物质及有关理论知识相互联系,形成知识网络。 (1)思维的敏捷性 CO2作为酸性氧化物,其性质的基本出发点就是“单质、氧化物、碱、酸、盐相互转化关系”,在复习中要使学生能运用此“转化关系”,正确再现和复述CO2作为酸性氧化物可能发生的有关反应。 (2)思维的严密性 运用氧化还原理论对CO2性质作更深刻的理解,CO2中碳元素具有较高价态,有一定的氧化能力,在高温下与某些还原性较强的物质发生反应: C + CO2 = 2CO2 2Mg + CO2 = 2MgO + C (3)思维的整体性 仅从化学性质去认识CO2这还是不完整的, 若能从以下两个方面再进行分析,对CO2性质也就有了较完整的认识: a.从结构考虑:CO2作为分子晶体,有较低的熔沸点-“干冰”的升华. b.从分子组成考虑:CO2密度较空气大,实验室可用向上排空气法收集CO2 (4)思维的创造性 在“转化关系”中,没有反映出CO2与盐溶液作用的情况,若能通过完整地再现CO2与NaClO,Na2SiO3等溶液作用的现象,提出CO2的水溶液与HClO,H2SiO3等物质的酸性大小关系,并将这些知识继续延伸,这不仅对CO2的性质认识有了新的高度,同时,对ClO-,SiO32- 与酸作用的情况的理解,也会有新的认识。 2.分解实际问题,并调用贮存的知识组块,通过迁移、转移和重组, 将问题得以解决-培养对知识的运用能力 通过CO2作为酸性氧化物性质的某一变化,分析作为实现思维能力培养的第二层次中,思维能力与思维品质是如何相互交叉,形成思维能力结构的,在分析解决问题过程中,思维能力结构又是如何具体体现的。 (1)思维的敏捷性 比较CO2分别通入Ca(OH)2,CaCl2溶液中所产生的不同现象,从理论上引导学生注意分析两种溶液中阴离子的差异,并引导学生迅速调用已有的知识组块,即CO2在水中的溶解平衡移动,与溶液的pH有关。 (2)思维的严密性 要求学生能完整地叙述在上述两种溶液中所产生不同现象的原因:由于在Ca(OH)2溶液中,存在大量OH-,它能促进CO2在水溶液中的溶解平衡向右移动,使溶液中的CO32-浓度增大,最后出现白色沉淀,而在CaCl2溶液中, 不存在大量的OH-,不能增大溶液中的CO32-浓度,也就不会出现白色沉淀。 (3)思维的整体性 将上述实验继续延伸:若增加CaCl2溶液的OH-浓度,如CaCl 2溶液中滴 加少量NaOH或氨水,同样也会出现白色沉淀，说明只要改变溶液的pH,对CO2的溶解平衡就会产生影响。 (4)思维的创造性 将上述知识内容继续延伸:若某溶液明显呈碱性,就能促使CO2的溶解平衡向生成CO32-的方向移动,如:NaAlO2、Na2SiO3、NaClO等溶液,由于水解使这些盐溶液都明显呈碱性,意味着这些溶液均能与CO2作用,这比单纯从“强酸制弱酸”认识反应原理, 可能更深入了一个层次。 3.将化学知识按内在联系,通过抽象、归纳、逻辑地统摄成规律,并能按此规律进行推理和想象-培养学生的创造能力 以CO2作为酸性氧化物所表现出的有关性质为主线,通过思维的发散和收敛等形式,解决具体的化学问题,以达到思维能力培养的第三层次,尤其在化学新情景试题上,这种能力表现得尤为突出。根据解决问题过程中对思维能力品质的不同体现,构成了较为完整的思维能力结构。我们以分析CO2与OH-作用生成CO32-或HCO3-为例进行研究： 分析有关数据 25oC的溶解度 (g) Na2CO3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3 NaCl 22.2 9.6 110 33.2 36 (1)思维的敏捷性 对两组溶解度的数据进行分析, 目的在于引导学生能敏锐地觉察到两个方面的问题: a.相同温度条件下的饱和溶液中,Na2CO3溶液的质量分数应大于NaHCO3溶液的质量分数； b.在饱和Na2CO3溶液中通入CO2(外界条件不变)时应该有NaHCO3晶体析出。 (2)思维的严密性 由上述的推理或猜测中,引导学生从平衡移动原理进一步加深理解。 (3)思维的整体性 同样,在碳酸钾溶液中通入CO2,也会发生类似的反应,但是, 从溶解度方面考虑,不会出现碳酸氢钾晶体析出的现象。 (4)思维的创造性 如何利用上述的有关分析,进行创造性思维的培养,这正是该问题的真正目的所在,如我们可以让学生设计利用NaCl,CO2和NH3制取碳酸钠的方案。 在学生对数据的分析过程中,需要教师从思维品质的四个属性方面设计问题,通过对一个问题或一个实验现象的分析中,培养学生抽象、归纳、统摄成规律的创造能力。 4通过分析和综合、比较和论证-培养学生在错综复杂的问题中, 选择解决问题的最佳方案的评价能力 对问题的评价能力,它包括两个方面的内容: 第一，对一个具体化学问题的解决包含有许多可行性方案,在这众多方案中选择出一种或几种最有利于实际的操作或最简捷的操作模型； 第二，对一种实验方案或计算模式以及理论知识作出评价,分析它所能适用的操作范围； 仍以CO2与OH-作用为例,通过分析侯氏制碱工业的原理, 探讨思维能力第四层次中,思维品质四个属性是如何体现的。已知NaCl、NaHCO3、NH3、CO2的溶解度曲线如图所示s(g) s(L) NaHCO3 NH3 NaCl CO2 T(oC) T(oC) 生成纯碱可分为两个阶段:a饱和食盐水中导入CO2,NH3,有小苏打晶体析出； b煅烧小苏打晶体可得纯碱。 问题:在饱和食盐水中先导入CO2还是先导入NH3有利于NaHCO3的生成?为什么? 在解决该实际问题过程中,就需要有以下的思考过程: (1)思维的敏捷性 a.通过对溶解度变化曲线图与上一问题中的溶解度表的分析, 找出二者之间的差异,曲线图所描写的是四种物质在不同温度下的溶解度变化情况,而溶解度表仅仅是表达了某一特定温度条件下的溶解度大小； b.不同固体物质溶解度随温度变化情况有很大差异, 而气体溶解度总体变化趋势是一致的,但就不同气体而言,变化情况又有所区别。 (2)思维的严密性 a.思考问题应充分调用已有的理论知识,并选择出适用于该问题解决的理论依据: 即碱性环境有利于CO2的溶解平衡的移动； b.从细微中发现去问题，既利用上述方法制取NaHCO3也是受温度条件制约的，具体要求就是控制在SNaHCO3SNaCl的温度范围之内。 (3)思维的整体性 a.综合上述分析,对问题解决的可能提出正确的推理,完整地书写出工业制取纯碱的有关变化反应方程式； b.在推理分析过程中能恰当地选取有用的信息, 尤其是根据NH3和CO2的溶解度变化情况,分析NH3和CO2通过的先后顺序对两者溶解度的影响。 (4)思维的创造性 a.富有联想,善于独立提出新的问题,并能对可能性作出正确的估计, 如应用该方法是否能适用于制取K2CO3?为什么? b.善于运用求异思维的方法,提出与原问题不同的观点和方法,如若将NH 3 改用NaOH,也能增大CO2的溶解度,但实际生产中不采用该方法,从理论上分析其原因。 5.重视各学科之间的相互联想-培养学生善于将化学问题抽象成数学问题,建立数学模型解决化学问题的能力 作为化学学科中思维能力的最高层次,化学计算对化学知识的全面理解和运用，以及思维能力素质的培养和心理素质训练都有着至关重要的作用。 就培养建立数学模型解决化学问题的能力, 应注意以下四个方面的问题: (1)加强解题方法的指导,能灵活抓住事物的实质,善于运用数学工具，迅速找到解决问题的途径,注意解题技巧的训练,教会各种联想, 克服思维的僵化状态,培养学生思维的敏捷性和灵活性。 (2)注重化学学科自身知识之间的纵向联系,能充分认识各物质间的反应关系, 对计算问题的本质以及与各种化学知识的内在联系,能分清主次,采用一题多变, 克服思维的惰性状态,培养学生思维的严密性和深刻性。 (3)注意不断开拓新的解题思路,运用化学问题与数学知识的内在联系,尽可能从不同角度进行分析和思考,使学生对知识的内在联系掌握得更精确,进行一题多解,克服思维的封闭状态,培养思维的整体性和广阔性。 (4)完善独立思考能力,对典型试题的分析和对解题过程的剖析中,能用批判的眼光看待自己或他人的解题过程,并提出不同寻常的解题思路,运用辨异对比,克服思维的保守状态,培养思维的创造性和批判性。 仍以CO2与碱作用为例，分析试题组对思维能力训练的指向以及如何体现出思维能力结构的。 原试题：0.55gCO2通入足量的Ca(OH)2溶液中，最后生成沉淀多少克？ 改编1.0.55gCO2通入含0.74gCa(OH)2的澄清石灰水中，最后生成沉淀多少克？ 改编2.一定量的CO2通入含0.74gCa(OH)2的澄清石灰水中，最后生成沉淀0.75g,问所通入的CO2的体积为多少（S、T、P）？ 改编3.a molCO2通入含b molCa(OH)2的澄清石灰水中，最后生成沉淀的质量为多少克？ 由于采取了“小题大做”的方法，以多种方式对原题进行演绎,起点不高， 但层次分明，梯度明显，形成了一个较为完整的计算小体系，最终目的是希望学生能从中抽象出CO2、Ca(OH)2、CaCO3三者之间的数学关系式；同时，也使学生能体会到：高难度的化学计算，都蕴含着低层次的化学计算关系；从低层次到高层次、从具体到抽象，形成了一个较为完整的结构框架 三、几点体会 1通过对CO2性质的复习过程的分析，我们不难发现CO2知识体系是贯穿于整个与之相关的教学内容中的；在对CO2性质的认识、运用、重组的过程中，也体现了对思维品质属性的四个方面的要求，只有完整地展现思维能力结构，有意识地将CO2性质落实于思维能力结构的交叉点中，才能完整地认识CO2的性质，也只有这样，在元素化合物性质的复习过程中，才能使学生的思维能力得以提高，对问题的认识才可能是完整、全面的。 2在化学教学中进行变式训练，实际是一个具体知识点，在思维能力结构的交叉点中的不同展现过程，说明只有充分运用思维能力结构去指导变式训练，才能使所变形式更具有意义，更丰富多彩，更贴近学生的思维能力培养的需求。 3在教学过程中，教师应注意针对不同的知识点内容，把握住它在思维能力结构方面是如何表现的，只有这样，教师在组织教学时，才可能对各种题型或问题在能力层次所达到的目标有一个清晰的认识，在组织学生进行变式训练中，才能做到“有的放矢”，这正是摆脱题海的途径之一。