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例谈基于思维培养的化学概念教学四个“点”

2017-03-16杨华文

中小学教学研究 2017年1期
关键词:动点内涵概念

杨华文

[摘 要]

化学概念是用抽象的语言或符号定义来表述的。在化学概念教学中,重视概念构建和概念思维培养的过程,关注概念思维的基点、焦点、支点和动点,概念和概念思维就能帮助学生获得终身学习能力和习惯的更好应用和传递。

[关键词]

概念;概念教学;概念思维;培养

概念教学发展到今天,大多数化学教师已经明白一个道理:化学概念是用抽象的语言或符号定义来表述的。概念教学绝不是让学生简单记住概念的定义或表述的文字,关键在于认知、理解、把握和运用概念过程中概念思维的培养。然而,在实际课堂教学中,众多化学老师都觉得难以落实或落实得不理想,这或许是与我们只关注概念呈现的“表面”而没有关注概念思维培养的“点”有关。

一、还原概念产生的初始状态,激活概念思维的基点

概念是思维最基本的形式,也是构成知识的基本成分。概念的获得,是学习者从对象的许多属性中抽出其本质属性概括而成的。由于人脑对直观的第一信号接受能力远比抽象的第二信号要容易得多,而概念的最初萌生往往与概念所依附的原始知识场景有着最为直接的联系,反映着概念的本源,容易被概念接受者直观感知。因此,还原概念的初始形态及产生背景,从概念建立的起点开始概念的传递,可以激活概念思维的基点,避免概念第一印象的抽象性。

例如,苏教版必修化学1专题1第二单元第一部分《物质的分离与提纯》,涉及过滤、结晶、萃取、分液、蒸馏等许多混合物的分离方法,如果教师将这些操作性的概念机械性地传递给学生,难免给学生造成“剪不断,理还乱”的心理压力。但是,倘若教师从还原“蒸发”这个概念的初始状态入手,“蒸发操作分离NaCl与H2O,利用了这两种物质的什么性质的差异?”,激活概念思维的基点,继而提出一系列的问题:①用该方法可以分离什么样的混合物?②如果我们想把蒸发出来的水蒸气‘保留下来,你想怎么做?这个操作变成了我们预习过的什么方法?③蒸馏相对于蒸发,改造了哪些仪器?又多用了哪些仪器?分别起什么作用?④除了蒸发和蒸馏外,还有什么分离方法也是利用物质挥发性的差异?如果碘中混有难挥发性的二氧化硅固体,如何分离?如此一来,区分蒸发、蒸馏、升华的抽象思维意识顺势而成。同样,我们把汽油与水的分离作为激活概念思维的基点,我们就会对结晶、分液、萃取等利用溶解性差异的分离方法,理顺了关系,架设了知识联系的“桥梁”。

化学概念都源于科学的探究和发展,多数化学概念往往受条件的改善几经验证和发展,难以一次性传递到位,此时,还原化学概念提出的初始状态,激活学生概念思维的基点,形成化学概念的形象化思维基础显得十分重要。

二、明确概念表述的核心内涵,汇聚概念思维的焦点

概念是发展的,概念的内涵是不断丰富的。原因在于,一是概念是要不断接受新的考验,二是内涵的表达形式往往受到语境及语义的制约,概念表达的语言要素与支撑概念内涵的要素不可能做到一一对应。因此,教学时要透过概念的表达形式,将概念思维过程引向并汇聚到概念本质特性与属性上,不断加深对核心内涵的把握和理解。

例如,苏教版把化学能与电能的转化作为氧化还原反应的应用和终极目标编写的。在《化学反应原理》模块专题1第二单元化学能与电能的转化教学中,如果过度使用必修阶段的由金属作为正负电极材料的电池模型,容易产生对电极材料和电极反应物混为一谈的认识偏差,这种迷思概念导致学生在解决诸如气体燃料电池等问题时遇到困难。再者,导电可以是电子导电,也可以离子导电,电解质溶液起到离子导体的作用,但离子导体不一定只是电解质溶液,还有可能是盐桥、离子膜等。

概念总是同表达这个概念的语言符号相伴而生。化学概念不是孤立的,总是处于其他概念的相互联系中,它们之间具有严密的逻辑关系。因此,我们必须要理清相关概念之间的关系,防止孤立地、绝对化地认识基本概念。如,物质发生化学变化的标志是有新物质生成,新物质相对于旧物质的显著变化是组成和结构的改变。发生化学变化时,物质的组成可以变化(如,Fe+O2→Fe2O3),也可以不变(如,金刚石→石墨),如果组成不变但物质的结构一定要发生变化。结构变化体现在粒子作用力(化学键)变化,但Fe(s)=Fe(g),Fe原子不变,但结构从金属键转化为分子间作用力,如果把这一状态的变化当作物理变化显然是不妥的。如果教师一味拘泥于概念的表达,逐句斟酌,只会使概念教条化,很不利于概念思维的培养和训练。

三、变更概念关联的事实依据,构建概念思维的支点

与概念相关联的事实是概念建立的基础与依据。然而,反映化学概念的事实依据通常不会直接体现在概念的定义或表述中,而是贯穿于化学概念的形成过程。设置问题情境,形成认知冲突,往往能够成为构建从“观察到的化学现象及相互关系或特性”到“进行分析、归纳、演绎和综合”的概念思维的支点。

就拿高三复习《物质的分散系》说事,FeCl3溶于水可以配成溶液,通过其饱和溶液与沸水反应可以制取氢氧化铁胶体,通过其饱和的溶液滴加氢氧化钠溶液,可以制取氢氧化铁沉淀的浊液。问题来了,能否以相同的方法用Fe2(SO4)3替代FeCl3配制成三种以上不同的让人“心仪”分散系?实验结果让学生对氢氧化铁胶体的获取“不如人意”,因为由Fe2(SO4)3制取的氢氧化铁胶体,远不如FeCl3制取的氢氧化铁胶体用激光笔照射的“光通路”明显,而且冷却至室温时发现,由FeCl3制取的氢氧化铁胶体仍是澄清透明的褐色液体,而由Fe2(SO4)3制取的氢氧化铁胶体又恢复到原来淡黄色的溶液。分析其原因,其一,相同体积的水溶解少量的Fe2(SO4)3就饱和了,因为Fe2(SO4)3是微溶物,产生的胶粒自然会少,“先天不足”;其二,FeCl3水解生成的HCl在煮沸3~5分鐘时几乎完全逸出,Fe2(SO4)3水解生成的H2SO4在煮沸3~5分钟时因沸点高达338℃根本没有逸出,结果使生成的少量氢氧化铁胶粒在冷却的过程中被它中和了,“后天不给力”。

当然,通过这个实验就断定“Fe2(SO4)3是不能配制氢氧化铁胶体”的说法是不科学的,或许我们还没有找到处理问题的方法,这就是化学是不断发展的也是我们追求的魅力所在。

基于概念本身的抽象性和概括性,与概念思维支点构建相关联的事实依据必须是最贴近学生形象思维的具体事例、现象或已有概念,越简单、越直观、构建的概念思维的支点也就越可靠。

四、转换概念应对的视角空间,捕捉概念思维的动点

概念由内涵和外延两部分组成。概念的内涵就是这个概念所反映的对象的本质属性的总和,而概念的外延就是适合这个概念的一切对象的范围。一个概念的内涵愈广,则其外延愈狭;反之,内涵愈狭,则其外延愈广。由于概念的内涵与概念的外延呈放缩的制约关系,加之人类对概念的内涵和外延在认识上的视角变化,概念应对的空间也随之变化,因此,概念作为思维活动形态,在面对实际问题的分析和处理中,存在着较复杂的逻辑关系和视角空间的因变,这就是概念思维的动点。化学概念教学时,教师如果能适时适量适度适当地转换概念应对的视角空间,不断捕捉概念思维的动点,概念思维就会成为学生心智操控的工具。

譬如说,“电解质与非电解质”这组概念,是对化合物在水溶液和熔融两种状态下以分子形式存在还是以离子形式存在为判据的。如能以两种状态下化合物是否自身电离出可移动的离子来划分,概念的内涵就由此扩大,电解质的内涵是“在水溶液中或熔融状态下自身能电离出可移动的离子而导电的化合物”,非电解质的内涵是“在水溶液中和熔融状态下自身不能电离出可移动的离子而仍以分子存在的不能导电的化合物”。明确了这一点,学生就不会将NH3、CO2、SO2当成电解质了,这就是概念内涵和外延在把握时的思维动点。

在化学概念教学中,利用反例、特例和编织概念网络图,是训练学生概念思维的视角空间和捕捉概念思维动点并检验掌握程度的有效方法之一。

化学概念是化学学科知识体系的基础。化学概念教学组织得好,对于学生建构化学学科观念,甚至对于其一生的概括、提炼和总结能力的提高,对学生的终生发展都有重要影响。新一轮课程改革提出了高中化学学科的五大核心素养,其中对“宏观辨识与微观探析”和“变化观念与平衡思想”的表述都明确了“分类”要求,从某种意义上说,概念为分类而“生”,分类为概念而“活”。在化学概念教学中,把握住概念思维的基点、焦点、支点和动点,就能为学生拿到一把开启化学核心素养培养之门的“金钥匙”!

[参 考 文 献]

[1]林静,赵红艳.基于学习科学的科学概念教与学[J].教育科学,2015(5).

[2]赵占良.概念教学刍议(二)[J].中小学教材教学,2015(2).

[3]吴星等.中学化学疑难辨析[M].南京:江苏教育出版社,2012.

[4]段昌平.探究学习要立足于学生学习中存在的问题[J].化学教育,2014(3).

[5]倪娟.論基于学科观念的化学概念教学[J].化学教育,2014(1).

(责任编辑:张华伟)

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