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化学方程式教学策略有效性的实验研究

2012-09-06红龚正元

化学教与学 2012年9期
关键词:方程式书写化学

蔡 红龚正元

(1江苏省徐州市潘塘中学 江苏 徐州 221111;2南京师范大学教师教育学院 江苏 南京 210097)

一、研究的起因

化学方程式作为一种语言符号,是学习化学的重要工具。它有利于学生更好地认识化学反应的实质,同时也有利于进一步发展学生的思维能力和创新能力。通过多年的教学经验发现:凡是能正确熟练的书写化学方程式的同学,他们的化学成绩都不差。所以说化学方程式的学习直接影响到学生学习化学的水平。

根据以往的教学经验,笔者发现很多学生学习化学方程式的内容基本以死记硬背为主,化学方程式的学习需要花很长的时间,需要几个来回默写记忆才能掌握。这样加剧了学生思维的僵化,给化学学习带来诸多不利因素。特别是进入酸碱盐的学习,学生接触到的化学反应数量明显增加,而且化学方程式的难度也有所提高。若不改变原有的学习习惯,仍然采用以死记硬背为主的方法学习化学方程式,则往往效果很差,甚至还影响到学生学习化学的兴趣。笔者在教学中也发现:化学方程式是学生学习的分化点之一。为了进行更好的教学,于是笔者查阅了国内外相关的资料,进行学习。结果发现:虽然有很多关于化学方程式的教学策略的文章,但是细细看来,发现关于化学方程式的教学策略大同小异。查阅资料中还产生了一些疑问:这些为数不多的教学策略真的有效吗?其有效性能达到多少?这些方法中哪一种更有效?这些疑问促使笔者对这些教学策略进行归纳总结,并通过相关的教学实验,获得有关的数据,比较这些策略的有效度。

二、化学方程式教学的基本策略

通过查阅资料和多年的教学实践,归纳总结以下学习化学方程式的策略:

1.让学生亲身经历完整的化学方程式书写过程

化学方程式的书写不单是一个知识的再现过程,从某种意义上说,化学方程式的书写过程也是一个问题解决的过程。在解决问题的过程中,仅仅在记忆中贮存一定数量的组块还不够,还必须有产生式系统,即把知识组织起来的若干程序。学生不能完整再现化学方程式,尤其不能根据给定的条件正确书写化学方程式,都与产生式系统的缺乏有关。不经历真正的知识形成过程而是简单接受的知识,是很难深刻和灵活应用的。一些学生想当然地认为背诵是学习化学方程式最好的方法,却从没有深入思考化学方程式各部分间的联系,没有经历一次完整的化学方程式书写过程。因此,在教学中引导学生经历完整的化学方程式书写过程,能够促进学生产生式系统的形成,提高化学方程式的学习效率。

如在学习《石灰石的利用》这一节内容时,教师可以让学生阅读课本,找出三种含钙的物质——碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙,让学生了解其物理化学性质,并写出它们之间相互转化的化学方程式。在分析碳酸钙的类别(碳酸盐)之后,引导学生回忆并写出实验室制取二氧化碳的反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,由此推测出碳酸盐的通性——“遇酸冒气泡”,从而学会碳酸盐的检验方法,再写Na2CO3、K2CO3与HCl的反应就容易得多了。让学生尝试完成上述所列出的化学方程式,使学生经历完整的化学方程式的书写过程,有利于学生逻辑思维的养成,发现化学方程式书写的内在规律。

2.利用实验作载体,加强直观,名实互现

化学用语的教学应与所表示的具体物质、反应及有关的概念、理论等内容密切联系,不能孤立地讲化学用语。看到常见的物质能写出化学式,遇到常见的反应完成化学方程式。相反,从化学式、化学方程式中联想到具体的物质、化学反应。化学实验是加强直观、名实结合的桥梁。通过实验,不仅可以激发学生的兴趣,提高学生学习化学的自觉性和积极性,同时还可以帮助学生形成化学概念、理解巩固化学知识,还可以培养学生观察现象,归纳综合、抽象概括和分析问题、解决问题的能力。例如:在讲实验室炼铁的原理时,首先展示氧化铁和一氧化碳气体,让学生观察颜色、状态,写出化学式为Fe2O3和CO;然后,教师连接实验装置,讲明装置的特点、操作步骤及原因;最后指导学生观察实验现象,并用磁铁来吸引固体生成物。做完实验后,引导学生根据实验现象分析,什么物质,在什么条件下反应,生成了什么物质。学生很容易推出Fe2O3和CO在高温条件下反应,生成了Fe和CO2的实验结论,并写出反应的化学方程式Fe2O3+而且记忆深刻。这就从具体实验现象抽象出了化学方程式;相反,要求学生由化学方程式Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2能联想到CO通入盛有Fe2O3的玻璃管中加热,红色Fe2O3就会变成黑色的铁粉,同时生成能使澄清的石灰水变浑浊这一化学现象。经常进行这种“名实互现”的训练,不但促进了学生对化学用语的掌握,而且培养了学生的观察、分析和推理的能力。

3.根据反应特点归纳规律进行学习

教学中,如果学生对新的化学方程式难以理解,在正式学习新知识之前,教师可以向学生介绍一些他们比较熟悉的材料,这些材料同时又高度概括地包含了正式学习材料的关键内容。这些材料的内容介于新旧知识之间,在学生对新知识的理解中充当桥梁作用,使学生易于同化新知识。例如在学习金属活动顺序时,可在学习前复习第五章里学习过的金属间的置换反应规律,作为先行组织者,通过己熟悉的反应(性质)进行比较,有利于对新知识的同化。

在教学中还可以采用归纳规律的方法,根据反应的特点、书写规则进行高度概括,把繁杂难记的内容编成几个句子。比如:学习初中化学中的四种基本反应类型的特点可以这样归纳:化合反应——“多变一”;分解反应——“一变多”;置换反应——“单质+化合物→单质+化合物”,复分解反应——“两相换,价不变”,特别是学习复分解反应的化学方程式时,笔者带领同学一起找出其交换规律——“前不动,后交换”,比如:NaOH+HCl=NaCl+H2O,按照这个规律只交换画线部分,学生就很容易的进行交换:保持“Na”和“H”的位置不动,仍放在前面,把“OH”和“Cl”进行交换,再根据各自的化合价写出正确的化学式,最后配平即可。经过2年的教学实践,发现特别是学习第七章《酸碱盐的应用》时,这种教学方法更有利于学生接受,效果不错。

三、化学方程式的几种学习策略的对比实验

【研究对象】2011年9月新升入初三的本校九(2)班学生,共32人,根据期中考试中的化学成绩分成了3个平行组,第一组11人,化学平均成绩38.2分 (满分60分);第二组11人,平均成绩是37.9分;第三组10人,平均成绩是38.8分。

【研究方法】试卷测评法、谈话法

【研究过程】展示任务:6个化学反应方程式:

(1)镁带在空气中的燃烧;(2)高锰酸钾加热分解;(3)铁和稀硫酸反应;(4)氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液的反应;(5)氢氧化钙和稀盐酸的反应;(6)碳酸钠和稀盐酸的反应。

分别给3组学生布置学习任务:

第一组:直接提供给他们这6个反应的化学方程式,直接背诵,记录默写到全对时,各自所需要的时间;

第二组:到实验室里边做实验,边根据实验现象等讨论完成这六个反应的化学方程式,记忆并默写至全对,记录各自所需要的时间;

第三组:在教师的引导下,先按照反应类型进行归类,找出其内在的反应规律(反应1是化合反应,“多变一”;反应2是分解反应,“一变多”;第3个反应是置换反应,“单质+化合物→单质+化合物”;第 4、5、6都是复分解反应,“两相换,价不变”,“前不动,后交换”),学生相互讨论交流彼此的心得,记忆并默写至全对,记录各自所需要的时间。

时间组别最快者需要的时间 最慢者需要的时间 全组平均时间 结论第一组 8分12秒45分钟的实验时间内未能完成,延长15分钟才完成28分钟26秒第二组 6分20秒 34分钟48秒 18分钟42秒第三组 5分52秒 28分钟35秒 14分11秒找内在规律的方法更有利于化学方程式的学习。

为了检验记忆的持久度,一周后,笔者又对这6个化学方程式进行了默写,结果如下:

数目组别 全对 错1个 错2个 错3个 错4个 错5个 错6个人第一组(11人)数 2人 1人 2人 2人 1人 2人 1人比率18.2%9.09%18.2%18.2%9.09%18.2%9.09%人第二组(11人)数 3人 2人 1人 3人 1人 1人 0人比率27.3%18.2%9.09%27.3%9.09%9.09% 0%人第三组(10人)数 4人 2人 2人 0人 1人 1人 0人比率 40% 20% 20% 0% 10% 10% 0%

四、实验结论和反思

通过化学方程式教学策略的有效性研究,实验结果表明:采用恰当的方法进行教和学的确能够有效地提高学生的化学学习成绩。通过研究,笔者发现在初中化学用语教学中,学习化学方程式最有效的方法是找内在规律法。当然,最有效不代表唯一。在实验过程中,通过深入学生,进行了仔细的观察,并和各层次的学生进行了交谈,也了解到了一些问题:化学学习程度越差的学生,学习这部分越困难,虽然费了很大的力气,仍然会丢三落四,如化学式不会写,不会配平,丢掉反应条件或者气体符号、沉淀符号等等,感觉比背英语课本还难。记忆的持久性更不能保证,学习后保持一天就不错了。究其原因,还是化学用语的相承性造成的,前面的元素符号,化学式、化合价等内容没学会,没吃透,后面的学习就遇到了各种困难,更加证明了“空中楼阁“是不可能实现的。对这部分基础较差的同学还是要尽量补上前面欠缺的知识,否则就只能采取死记硬背的方法了;而对于程度中等以上的学生,还是多使用找反应规律的学习策略,进行理解性学习,更有助于培养学生的逻辑思维能力。笔者认为,可以根据学生的实际情况,不同程度的学生采用不同的教学方法,在教学中灵活使用多种教学方法,因材施教,将会更有利于学生积极、主动地学习。

[1] 吴俊明,王祖浩.化学学习论[M].南宁∶广西教育出版社,1996

[2] 中华人民共和国教育部制定.化学课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003

[3] 朱秀莲.初中化学用语学习现状调查及其教学策略研究[D].陕西师范大学,2009

[4] 任红艳.化学问题解决及其教学的研究[D].南京师范大学,2005

[5] 马晖等.提高学生化学方程式学习效率初探[J].化学教与学,2011,(4)

[6] 黄静.初中生化学符号学习的调查及评测研究[D].华东师范大学,2011

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