从碳单质教学看学生科学素养的培养.doc

从碳单质教学看学生科学素养的培养摘要：本文从科学版九年级化学教材的5.2组成燃料的主要元素碳第一课时“碳的单质”教学来简单阐述课程的理念和三维目标落实过程，培养学生的科学素养基本方法。关注化学核心内容对科学素养培养作用，培养学生关注教材中外显的知识，还要关注内隐的内容；重视知识形成过程与能力发展相适应，展示获得结论的思路和方法，引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识，发展能力，从而培养学生建立“结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”的辨证思维。关键词：碳单质；培养；科学素养2001年国家颁布的义务教育化学课程标准（试用）明确指出，义务教育阶段的化学课程以提高学生的科学素养为主旨。【1】教育以学生的发展为本，提高学生的科学素养，是国家意志的体现，是化学课程的精髓，应当成为化学教育基本的价值取向。国际上普遍将科学素养概括为三个部分，即对于科学知识达到基本了解的程度；对科学的研究过程和方法达到基本了解的程度；对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本了解的程度。【2】中学生形成基本科学素养是中学生自身全面发展和终身发展的需要；中学生未来生活和工作的需要；中学生未来参与竞争的需要。化学课程通过化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个方面来体现对未来社会公民科学素养的培养。本文从科学版5.2组成燃料的主要元素碳第一课时“碳的单质”教学来简单阐述课程的理念和三维目标落实过程，培养学生的科学素养基本方法。一、在碳单质教学中可以培养的科学素养从对碳的典型单质金刚石和石墨物理性质、用途进行教学，培养学生从感性认识到理性认识，发现“性质决定用途，用途反映性质”；再利用结构模型分析两种单质，培养学生从宏观认识物质转换到微观认识物质，从而认识到物质“结构不同，性质不同”，“性质不同，用途也不同”等辨证思维。通过教学实践使学生获得进一步学习和发展所需要的化学基础知识和基本技能，知道一种元素可能组成几种不同的单质；了解金刚石、石墨和C60的微观构成、物理性质和用途；了解一些常见无定形碳的简单性质与用途；了解物质的结构、性质和用途之间的关系，知道应当用科学的原理和方法解释自然现象和解决生活中遇到的实际问题。在教学实践过程帮助学生了解科学探究的基本过程和方法，培养学生的科学探究能力。学生初步学会运用实验来探究碳单质的性质与用途；初步学会运用比较、讨论交流、归纳等方法对获取的信息进行加工；能用变化发展的观点认识碳的单质，培养学生的观察能力和思维能力。通过教学使学生了解碳的单质有很多种，并分析了金刚石和石墨物理性质上差异的原因，通过多维度情境设置问题，帮助学生建立“结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”的辨证思维。通过对金刚石、石墨等学习，引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用。激发学生学习化学的兴趣，增强学生热爱化学的情感，培养学生的合作精神和社会责任感；对学生进行辨证教育，提高未来公民适应现代化社会生活的能力。二、围绕科学素养的培养展开教学设计教学过程设计充分体现学生的主体地位，注重科学探究方式的应用，体现化学与社会的密切联系。教学设计中对学生活动可能出现的情况的判断，有对应采取的相应措施。【3】教学过程设计如下：1.介绍已认识的红磷与白磷引入“一种元素可能组成不同单质”（如图1所示）。图1 元素与物质关系2.探究碳单质的性质与用途。金刚石短片介绍，裁玻璃演示，归纳用途，推测性质。学生活动：探究石墨物理性质（利用2B、2H铅笔，石墨电极实验探究），归纳石墨用途。对比金刚石与石墨性质与用途，推导出物质性质与用途关系“性质决定用途，用途反映性质”。讨论金刚石与石墨物理性质差异-“碳原子排列方式不同”推导出“结构决定性质”，引发产生讨论：如何利用石墨制造金刚石？（短片人造金刚石）。鼓励学生大胆推测（它们碳原子排列方式不同），改变碳原子排列方式还可以得到碳的新单质：球烯、纳米碳管（鼓励学生自我分析不同单质差异）。3.介绍无定形碳。学生活动：活性炭吸附红墨水，思考分析木炭、活性炭吸附性，再次验证“物质结构决定物质性质”。用生活中常见现象简介焦炭、炭黑。4.分享学习体验-练习-课后思考。教学过程中注重教学素材开发，倡导自主学习、合作学习和探究学习，通过观察与实验探究让学生充分了解金刚石、石墨、活性炭等碳单质，让学生对透明、硬、软、导电、疏松多孔、滑腻等字眼有深刻的感性认识，在头脑中对学习内容形成深刻、系统的联系；同时根据金刚石、石墨等性质学习认识“结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”。通过认识化学物质对社会发展的重大作用，使学生在学习过程中体验化学与社会的关系，促进化学科学的情感体验。三、关注化学核心内容对科学素养培养作用第一课时“碳的单质”是学生学习氧气、氢气之后学习的固态非金属单质。此课时内容起着承上启下的作用，它是物质分类体系中非金属单质氧气、氢气学习的延续，让学生逐步通过对比的眼光来认识不同种类物质性质，同时为后面学习金属单质奠定知识基础，该课时也是将来建立物质知识体系的一个重要学习内容。教学中培养学生不但要关注教材中外显的具体的学科知识，还要关注教材里内隐的最有价值的内容，尤其是化学核心概念、化学基本思想和化学基本观念，这既是培养学生科学素养的需要，也是教学中应该遵循的教学原则。如通过红磷与白磷这两种物质组成回顾与分析，认识到“同一种元素可能组成不同的单质”，在这样一种化学概念建立的情况下，从而开启了本节课的教学。还有通过学生活动探究石墨物理性质黑、软、导电、滑腻，让学生认识这些性质决定了石墨可做笔芯、导体、润滑剂等用途，密切联系生活和社会实际，让学生用自己的语言来解释日常生活中现象，如认识“铅笔不含铅”、“石墨炸弹”，实现学生的“书本世界”与“生活世界”的沟通（如图2 所示）。再如通过金刚石短片介绍，裁玻璃实验演示等，推测金刚石基本物理性质坚硬等。图2 石墨的物理性质在教学中主要采用自主学习、合作探究、互相评价的教学方法，使学生了解碳的单质有很多种，并分析了金刚石和石墨物理性质上差异的原因。通过有价值的问题创设生动的学习情景，实现师生互动、生生互动、学生与媒体互动、学生与环境互动。【4】如教师设问：金刚石与石墨二者组成相同，为什么物理性质有那么大的差异？通过展示结构模型，学生对比分析讨论总结得出结论“它们的碳原子排列方式不同”，从而建立了“结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”的辨证思维。在教学中引入微型教学仪器和替代仪器、药品，可增加学生动手操作的机会，有利于增强学生实验能力。【5】通过介绍无定形碳，开展学生活动探究“活性炭吸附红墨水”，借助注射器装配“快速活性炭过滤器”，对红墨水过滤；图片展示木炭、活性炭的显微结构，思考木炭、活性炭疏松多孔结构对吸附能力影响，再次验证“物质结构决定物质性质”。四、重视知识形成过程与能力发展相适应课堂教学不能只传授结论，而应该给学生展示获得结论的思路和方法，注意积极引导学生应用已掌握的基础知识，通过理论分析和推理判断来获得新知识，发展能力。碳单质从学生较熟悉的金刚石、石墨入手教学，后简介球碳，而后再介绍无定形碳，符合学生认知规律，由易到难，由远及近，从熟悉到陌生，在引导学生获得系统的科学知识和基本技能的同时，努力促进学生实践能力与思维能力的发展。通过探究等活动，发展学生的观察、对比、归纳思维能力，充分调动学生参与的积极性，使学生学会理性地认识事物，洞察事物的本质，促进学生智慧的生成与发展。如讨论金刚石与石墨物理性质差异，再由物质结构模型得到“金刚石与石墨碳原子排列方式不同”，让学生积极联想“如何利用石墨制造金刚石？”，利用短片介绍人造金刚石，极大激发学生对改造社会的兴趣，增进对化学科学兴趣；在这个时机，鼓励学生大胆推测“改变碳原子排列方式可以得到碳的新单质？”，再介绍球碳，让学生深刻认识事物本质上区别，进一步建立“物质的结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”的辩证唯物主义观点（如图3所示）。图3 物质结构与性质、用途关系注重科学过程和科学方法的引导，引导学生亲身经历科学探究的过程，激发对科学的兴趣，形成科学的态度和科学探究能力。【6】通过用小刀削铅笔芯认识到石墨的软，用手触摸感受石墨滑腻，铅笔导电认识铅笔上B和H含义，实验探究石墨物理性质同时水到渠成得到石墨用途，也发展了学生认知水平。教师要激励学生敢于发表自己的见解，对于有的学生有错的认识，这时教师要善于引导，适时评价，使学生在实践中学会交流，学会合作。如探究活性炭吸附性，先让学生猜测红墨水加入装有活性炭的注射器挤压后看到什么现象，通过探究观察到液体变澄清，让学生展开讨论原因是什么，可能有学生讲到活性炭与红墨水发生化学反应，这时再通过图片展示木炭、活性炭显微结构，介绍日常生活中活性炭循环利用，从而得出结论：活性炭、木炭具有疏松多孔结构，具有吸附性，这只是物理变化。教学应使学生在对实验现象的分析思考中，加强对知识的理解，学生通过自己的思考和实践学会收集信息和处理信息，学会分析问题的方法。碳单质教学过程注重教学情景的创设，联系生活实际，体现出学化学是为了用化学；采用探究学习的方式，充分调动学生的积极性；让学生“快乐学习，共同分享”这一节课的收获与困惑，对碳的单质中金刚石、石墨性质与用途；对结构、性质、用途关系；对改变原子排列方式能得到新单质；对活性炭、木炭吸附分别阐述。通过学习活动引导学生思考形成“结构决定性质，性质决定用途，用途反映性质”，充分调动学生学习积极性，开拓学生学习视野，不但关注学生知识技能的理解和掌握，更关注学生情感与态度的形成和发展；既关注学生学习知识的结果，更关注学生学习知识的变化和过程，培养学生的科学素养。参考文献：【1】中华人民共和国教育部全日制义务教育化学课程标准(实验稿)M北京：北京师范大学出版，2001：3【2】李秋俊中学化学教学中的科学素养教育J素质教育论坛，2009.8：7