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问题导引:促进化学课堂创生的实践探索

2017-08-24黄步凯惠大超

化学教与学 2017年8期
关键词:设疑激趣

黄步凯+惠大超

摘要:以“化学反应中的热量变化”教学为例,通过问题导引促进学生主动学习,深入思考,提升学习能力,为实现课堂创生进行探索。

关键词:问题导引;设疑;激趣;释误;创生

文章编号:1008-0546(2017)08-0041-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.015

课堂创生[1]应是以学生为主体,通过一定的学习活动,使学生获得长久性记忆或是解决问题方法的过程,也就是理解和发现知识的过程。课堂创生是体现学习的创新、关注学习知识的生成、进而促进学生学力发展的过程,是变学生由“学会”到“会学”、注重学生基本素养与综合能力共同提升、让师生共同发展的过程。而激发课堂创生的有效措施就是创设一定的学习情境,其中有效的问题情境是课堂上出现创新、学习中出现生成进而发展学生综合能力的有效路径。

问题导引[2]是基于课堂所学重点知识,从学生认知角度设计问题情境,引导学生积极有效思考,而后通过学习小组间的合作探究,达到解决问题获取知识的目的。问题导引不仅注重了对问题的解决,同时提升了学生的问题意识,提高学习效果。而问题导引的关键是设置有效的学习问题,引导学生逐步走出迷津,掌握知识的一种有效路径。基于此,以苏教版化学必修2中(P34)“化学反应中的热量变化”教学为例结合问题导引进行课堂创生探索。

一、设疑——带着问题学习

问题是学习的起点,是在课堂学习中学生急于要解决的内容或任务,能激发学生的有效思考,促进学生的思维发展,因此上课开始便给出本节课学习任务,让学生明确学习目标,而后的学习活动都是围绕着这几个中心问题进行设置,让学生带着问题进行积极而有效的思考。

如“化学反应中的热量变化”本节课学习任务设置为:1.认识化学变化过程中的能量转化形式;2.知道化学反应中的热量变化类型;3. 认识化学反应中热量变化的表示——热化学方程式;4. 认识化学反应中热量变化的原因。

针对学习任务1设置的问题:结合生产生活实际判断下列变化过程中的能量转化形式:

(1)镁的燃烧;(2)高炉炼铁;(3)闪电时产生氮氧化物;(4)光合作用;(5)电池放电;(6)电解水。

学习任务2中设置的问题:判断下列反应属于放热反应有( ),吸热反应有( )。

(1)冰融化成水;(2)浓硫酸的稀释;(3)铁丝在氧气中燃烧;(4)氧化钙与水的反应;(5)钠与水反应;(6)NaOH和HCl的中和反应;(7)Al与Fe2O3发生铝热反应;(8) 高温煅烧石灰石;(9)高温下木炭与二氧化碳反应生成一氧化碳。并结合以上判断进行探究:需要加热的反应一定就是吸热反应吗?不需加热的反应一定是放热反应吗?反应条件(加热)和反应吸放热是否有必然的联系?

学习任务3中设置的问题:热化学方程式与化学方程式在写法上有何不同?请同学归纳热化学方程式的书写要点,并描述热化学方程式的表示意义。

学习任务4中设置的问题:化学反应过程中存在热量变化的原因探究:(1)结合化学反应的本质,试分析物质中化学键的断裂及形成与能量的关系;(2)已知断开1mol H2中的H-H键需要吸收436.4kJ的能量,断开1molCl2中的Cl-Cl键需要吸收242.7kJ的能量,生成1molHCl中的H-Cl键需要放出431.8kJ的能量。试说明H2+Cl22HCl是吸热反应还是放热反应?

以上学习任务中设置的每一问题都是精心筛选,具有一定的针对性,能引导学生认识化学反应中存在着热量变化及表示,都是基于小组合作探究获取知识的有效载体。有的问题结合生产生活实际,较易得出结论;有的需要促使学生对问题进行深入思考,并从中得出结论;有的需经小组合作探究,激发起思维碰撞的火花。在针对问题进行积极而有效的思考过程中,自然而然地解决了学习中的问题。问题是学习的起点,但不是终点,而是要在问题解决基础上生成新的问题,以引导其学习更加深入。

二、激趣——兴趣是最好的老师

伟大的科学家爱因斯坦说过:“兴趣是最好的老师。”这就是说一个人一旦对某事物有了浓厚的兴趣,就会主动去求知、去探索、去实践,并在求知、探索、實践中产生愉快的情绪和体验,课堂学习更是如此。能有效激发课堂学习兴趣的措施如设置实验探究性问题、已学知识中的新问题、与生产生活相关的问题等。

如在课堂开始播放我国研发的神舟十号火箭升空视频瞬间片段,虽然有的学生看过电视直播,但重温火箭升空场景会令学生倍感兴致,一方面让学生分析火箭升空过程中的能量转化方式,让学生感受到所学知识与高科技的近距离,另外又对学生进行了爱国主义教育。

又如实验探究:镁条与盐酸反应及氢氧化钡晶体与氯化铵反应的实验均可让学习小组自主完成,让学生通过触摸反应仪器外壁热凉变化真正感受到化学反应中热量变化实实在在存在着,使得高深理性的知识变得感性易懂,在此基础上老师可进一步完成氢氧化钡晶体与氯化铵的反应实验能使玻璃片上的水变成冰而与烧杯粘在一起(如图2),可以说学生真的感到神奇了。

在判断属于放热反应还是吸热反应的问题中加入了“Al与Fe2O3发生铝热反应”,学生对铝热反应当然熟悉,但之前未曾判断过该反应的热量变化,学生颇感兴趣,但因铝热反应中的助燃剂干扰了部分学生的判断,在学生思考基础上加以引导:“其一铝热反应的现象是‘剧烈反应,生成熔融态的物质(铁),其热量来自于哪里?其二是反应发生的条件(如点燃、引燃、加热等)与反应放热与吸热有无必然联系?”虽是对已学铝热反应中热量变化的简单判断,不仅复习了旧知,更是解决了对所学知识的困惑,一举多得。

再如对化学反应中能量变化原因的分析时,人教版必修2(P31)借助生活中水流的能量变化(如图3、4),通过类比使得其通俗易懂。

三、释误——问题解决中错误的美丽

问题解决中错误的呈现是学生思维发展过程中必然出现的阶段,关键是如何能利用学生的错误加以引导,提高其对知识的学习效果。

如对放热反应还是吸热反应的判断中设置了“冰融化为水、浓硫酸加水稀释”问题,开始部分学生将它们分类为吸热、放热反应,但再回顾吸热、放热反应概念后学生自然将它们排除出去。

又如对热化学方程式表示意义的描述中设置了这样的问题:“已知热化学方程式N2 (g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1。现将1mol N2和3mol H2混合后,在一定条件下充分反应,放出的热量 (填>、<或=)92.4kJ,原因是什么?”该问题大部分学生都先得出了“=”错误答案,不是学生对热化学方程式的表示意义描述不准,而是学生在开始遇到该类问题时对问题的理解不全面,一旦经正确分析后,学生恍然大悟,记忆自然深刻了。

对化学反应中的热量计算中设置问题:“已知拆开1molH2需要消耗436.4kJ能量,拆开1molO2需要消耗498kJ能量,形成水分子中的1molH-O键能够释放出462.8kJ能量。你能根据以上所给的数据判断反应:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)是放热反应吗?并通过计算得出ΔH=?”部分学生在对问题的思考中易得出“2×436.4kJ+498kJ-2×462.8kJ=445.2kJ”的错误结论,经过引导“氢气与氧气的燃烧反应为放热反应,计算的反应热应为负值”,学生经过思考认识到H2O分子中存在2个H-O键,不仅解决问题,且进一步巩固了水的结构。

四、创生——高效课堂的起点,问题学习的落点

课堂中的设疑、激趣、释误等活动的开展均是以学生学习能力与知识的提升为基础,而问题学习的根本不只是解决问题,爱因斯坦指出“提出问题比解决问题更重要”,而创生课堂的落点一方面是学生对学习中问题的解决,更重要的是对学习过程中新的问题的生成,基于此方能展现出学生的深入思考,促进课堂创生。

如在对比水流中的能量变化后导出问题“依据图4中水流的能量变化能否转化为化学反应中的能量转化关系图,并分析反应中的能量变化[3]”。问题虽有一定的挑战性,但存在创生的过程,学生依据类比方法自然形成对抽象知识的概括(如图5),在此进一步让学生分析表示该反应中的反应热应为哪部分能量的差值,学生经小组合作探究后可找出答案(如图6),该过程不单是学生解决问题的过程,更是一个积极创造的过程,使得学生对化学反应的能量变化有了一个清晰的认识。

又如化学反应中能量变化原因从宏观(物质具有的内能)角度分析:放热反应为“反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量”,而从微观(化学反应的本质)角度分析:放热反应是“断开化学键所吸收的总能量小于形成化学键所放出的总能量”,结果为何不同,学生易生成困惑性问题“物质本身的内能大小与物质内部的化学键强弱有何关系”,该问题的生成是学生对比得出的必然结果,而问题的解决是使学生明白“物质具有的内能与物质内的键能及其物质稳定性间关系”的重要依據,并使得学生明白化学反应发生时不同条件所起的作用。

作为教师创设一定的问题情境比较容易,但从学生角度分析老师设置的问题能否激起学生的有效思考,开展的学习活动能否达到创生的目的,是我们重点研究的问题。问题导引是促进课堂学生积极主动学习的有效手段,有利于学生通过问题对知识的理解掌握,能产生积极有效的思考,学生思考的过程即是自身能力提升的过程,也是促进创造与生成的过程,我们的课堂应为学生的终身发展提供有利的条件,而不能只是对教学内容的机械性重复。因此问题导引实施教学的最终目的是为社会培养真正有能力的人。

参考文献

[1] 张伟,杨斌等.课堂创生的智慧——学习活动的价值提升与过程优化策略[M].北京:教育科学出版社,2014:33,69-70

[2] 王生.“知识问题化”:有效实施“问题导学”的起点[J].教学与管理,2014(1):59-61

[3] 保志明.从尊重与丰富学生认知的角度设计教学——必修模块“化学能与热能”的教学与思考[J].中学化学教学参考,2012(8):14-15

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