试谈化学概念的教学策略.doc

试谈化学概念的教学策略亳州市教育科学研究所 胡贺冰化学概念是化学学科最基本、最基础的内容，它的教学理应受到充分的关注。因为从化学概念与其它化学内容的关系看，它是其它化学知识学习的基础，学生对它的学习状况直接制约着学生对其它内容的学习。如果能够找到较为科学化的化学概念教学策略，无疑会大面积提高化学教学质量，下面笔者试谈之。1 丰富学生对化学概念的感性认识科学中的概念是许多前人在长期实践中，通过与客观对象不断地作用，对客观事物的诸方面进行反复的感知、分析、概括，归纳出一些共性的东西，然后再在实践中进行检验，从而得出科学的概念，指导着后人对学科的学习和研究。同样，学生对科学概念的学习也应遵循这一规律，但遵循这一规律并不意味着学生必须要把科学家探索真理的曲折历程也走一遍，而是说学生的学习也必须以客观事实为基础，以丰富的感性认识为前提，只有这样，学生才能真正理解所学的知识。教学的作用就在于向学生提供那些经过精心选择、精心加工、精心改造的且适合于学生认知顺序、心理发展顺序的知识，使学生能在较短的时间内，迅速掌握人类长期以来创造的科学文化。至于如何丰富学生对化学科学概念的感性认识，一般说来有如下几种常见方式：1实验是丰富学生对化学概念感性认识的最基本、最重要的方式我们常说，化学是一门以实验为基础的学科，教材中的实验，都是经过教材编制人员精心选编、经过一线教师教学实践检验过的，具有操作简单、现象明显的特点，它能给学生以丰富、直观的感性认识，是我们教授化学概念的重要方式。教学时，我们或通过演示实验的方式、或通过边讲边实验的方式、或通过探究性实验的方式，使学生充分感知各种实验现象，为科学概念的形成奠定必要的认知基础。笔者在教学中有这样的体会，通过实验进行教学，学生有兴趣，学得积极主动，学习气氛生动、活泼。一节课应该做实验而没有做，课堂气氛死气沉沉，学生只是一个接受知识的容器，只知道记住老师“讲”的实验操作、“讲”的实验现象、“讲”的实验结论。这种教法违背了学生学习的规律，使学生不能有效地学习，使学生产生厌学，同时它也违背了化学学科的特点，因为化学学科从产生到发展，无时无刻不是以实验为基础。下面我们以“原电池”概念的形成来说明怎样使实验在概念的形成中发挥作用。原电池可以说是电化学部分第一个重要的概念，但是学生对它都非常陌生，教材中的实验步骤是：“先把一块锌片和一块铜片平行地插入盛有稀硫酸的烧杯中”进行观察，“再用导线把锌片和铜片连接起来”观察现象，最后“在导线中间接入一个电流表”观察电流表的指针是否偏转。 通过第一步，学生会观察到“锌片表面有气泡产生，铜片表面无气泡产生”，根据他们已有的知识学生能理解原因。而第二步中，学生会观察到“铜片表面有气泡产生”，依据已有知识，学生能推测出是“H在铜片表面得到电子产生氢气”，但铜片并未溶解呀！这时学生头脑中就会产生认知冲突。最后教师再做“接电流表”这一步，学生会从“电流表指针偏转”这一现象得到启示：铜片表面的电子应来源于锌片，因为锌片溶解了，由原子变成带正电荷的阳离子必然要失去电子，是失去的电子通过导线传到了铜片，才能使H得到电子产生H2。至此学生会因为发现“奇异现象的原因”而兴奋不止，此时，教师再以必要的分析，便可较容易在学生头脑中形成“原电池”的概念。现代电教手段使微观内容教学宏观化化学中的许多概念或者是微观概念，或者是与微观结构紧密相联的概念，如原子、分子、中子、质子等概念，它们是看不见的，摸不到的，怎么学习呢？现代的电化教学手段可以帮助我们，我们完全可以通过各种途径获取有关科技人员设计的物质内部结构照片、录像资料等，直接用于课堂教学，以实现微观世界的“宏观化”。我们也可以根据实际教学的需要，设计出三维动画课件，向学生展示物质的微观结构，展示物质变化时微观结构的变化过程，这样学生会获得更清晰的认识。比如电离平衡过程中分子的电离和离子的分子化过程；化学平衡过程中正、逆反应的变化过程；原电池中电子的流动过程；氧化还原反应中电子的转移过程等等。3充分发挥传统教学媒体的作用在运用现代电化技术进行教学的同时，我们也不可忽视传统教学手段的作用，比如采用标本、模型、挂图等方式。在进行晶体结构内容教学时，对于干冰晶体，NaCl晶体、CsCl晶体、石墨、金刚石、和SiO2等，单凭教师的语言讲解，很难使学生清晰这些晶体的结构，特别是微粒间的相对位置关系。教学时，笔者采用的办法是充分运用这些晶体的模型，根据模型，再结合学生头脑中已有的立体几何知识去讲解有关的内容，学生学起来，兴趣盎然，很容易接受，同时也培养了他们的空间想象能力。比如aCl晶体内容的教学，一般情况下，学生都认为某个a周围离它最近的a为6个，这是错误的，可教师仅凭语言表达，学生是难以弄清楚正确的应该是什么样的，但如果我们结合aCl晶体模型来解释，再辅之以立体几何知识学生就能较容易地领会。再比如有机物的教学，关键是要讲清楚有机物的结构及其结构变化，球棍模型、比例模型教具的作用是很直观的、很清晰的。例如，饱和链烃中碳原子之间的关系，大多数学生在一开始都认为是直线状的，如果我们能运用它们的球棍模型进行教学，学生就不会产生这样的误解。2 为新概念的教学提供固定点现代认知心理学认为“知识的获得是学习者认知结构中原有知识吸收并固定新知识的过程” ，所谓“吸收”意即“学习者利用认知结构中原有的有关概念理解新概念” ，所谓“固定”意即学生理解新概念之后，把新概念与原有概念联系成一个整体，促使了他们原有认知结构发生变化，形成新的更为全面、更为完善、更为良好的认知结构。由此可以看出，原有认知结构越完善、越良好，越有助于同化新的知识。原有概念与新概念之间一般存在着如下三种关系：下位学习、上位学习、并列结合学习，如图所示： 1类属学习(下位学习) 原有的概念 A A：派生类属 新的内容a5 a1 a2 a3 a4 X 原有的概念 B：相关类属 新的内容Y U V W 新学习的概念AA 2总括学习(上位学习) 原有的概念 a1 a2 a3 3并列结合学习 新学习的概念AB C D原有的概念下面结合化学教学实例阐述之。 下位学习若“认知结构中原有的有关概念在包容和概括水平上高于新学习的知识，因而新知识与旧知识之间构成的这种类属关系，称为下位关系” 。下位学习又分为派生类属学习和相关类属学习，派生类属学习是指新的学习材料作为原先获得的概念的特例，或作为原先的命题的证据或例证而加以理解。化学概念教学中，这种情况是很多的，比如“电解质”是“化合物”的下位概念，“化合物”又是“纯净物”的下位概念。类似的例子还有共价键与化学键、极性共价键与共价键、离子晶体与晶体、环状烃与烃、芳香烃与环状烃、苯和苯同系物与芳香烃等等。相关类属学习是指新的材料类属于原有的具有较高概括性的概念中，原有的观念得到扩展、精确化、限制或修饰，新的命题或概念获得意义。如学生在学习过不饱和烃和烯烃之后，再来学习炔烃，那么学生会由于对炔烃内容的学习而产生对不饱和烃内涵的更为广泛和深刻的理解。类似的例子还有学生在学习过卤代反应是取代反应之后，再学习硝化反应、酯化反应，不需教师讲解，学生就会意识到这些反应也同样是取代反应，这样取代反应的类型就在不断的扩展。学习下位概念时，要求学生头脑中的有关上位概念的知识必须稳固，上位概念掌握的稳定程度不同对下位概念的学习起着不同的作用。上位学习当认知结构中已经形成了几个概念，现在要在这几个原有概念的基础上学习一个包容程度更高的命题时，便产生上位学习或总括学习，如学习“分散系”的概念时，尽管该概念比较抽象，但学生头脑中已有了“溶液”、“悬浊液”、“乳浊液”的概念，并且也已接触到许多各概念的实例，对这些下位概念进行归纳总结“它们都是一种物质(或几种物质)分散到另外一种物质里形成的混合物，”便可概括出“分散系”的定义。并列结合学习当新概念与认知结构中原有概念既不能产生从属关系，又不能产生总括学习时，它们在有意义学习中便可能产生联合意义，这种学习称为并列结合学习。化学中此种关系较多，如离子键与共价键、离子晶体与分子晶体、原子晶体，再比如化学平衡与溶解平衡、原电池与电解池、化合反应与分解反应、加聚反应与缩聚反应等等。这些概念从形式看似乎没有什么联系，但它们之间仍然具有某些共同的关键特征。如原电池与电解池分别是有关化学能与电能相互转化的不同装置；化合反应与分解反应，从反应物质总数看，正好相反；加聚反应与缩聚反应同属聚合反应等。3 揭示清楚概念的内涵与外延所谓概念的内涵就是物质在化学运动中特有的属性，是化学概念的本质。学生在学习概念时，往往不能确切地、全面地把握概念的内涵，比如“电解质”的概念，它的内涵是：“凡在水溶液里或熔化状态下能导电的化合物”，根据平时教学的经验，学生很容易在“或”和“化合物”这两个词上出现问题，“或”字说明两个条件具备一个即可，而学生在判断一种物质是不是电解质时，却考虑成必须具备两个条件；“化合物”这个词说明尽管金属在熔化状态下能够导电，但它却不是电解质，但学生往往意识不到这一点。那么对这样的概念该怎样讲解，才能使学生不会出现错误呢？从下定义的常用方法是“种差+邻近的属概念”，我们可以得到启示，即教师讲解概念时，应逐词分析概念的邻近属概念和种差。比如“电解质”的概念，首先根据定义可以看到“电解质”的邻近属概念是“化合物”，“电解质”是化合物的下属概念，所以单质、混合物肯定不是电解质，其次“电解质”的种差是溶于水或熔化状态下能导电，比如酒精溶于水不导电，液态时也不导电，所以它不是电解质，而Al2O3尽管溶于水不导电，但熔化时却可以导电，因此Al2O3为电解质。另外，从句子的成分方面分析，所谓概念的邻近属概念就是句子的中心词，种差即限定中心词的定语，或者是句子的状语，所以在学习概念时，我们也可以借鉴语文上分析句子成分的方法讲清化学概念的内涵。概念的外延就是概念的适用范围和条件，是化学概念反映的总和。明确概念就必须要搞清楚概念的外延，比如化学键是“相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用”，它的外延是“相邻”两字界定的，解释清楚相邻也就明确了“化学键”的外延，所谓“相邻”即直接接触，直接接触的原子仅位于分子内部，分子间是有空隙的，因此对由分子构成的物质来说，化学键仅存在于分子内，分子间不存在化学键。再比如胶体的定义，事实上就是通过界定概念的外延的方法来实现的，即“分散质微粒直径大小在10-9 10-7m之间的分散系” ，分散质直径小于10-9m的体系为溶液，分散质直径大于10-7m的体系为悬浊液或乳浊液。明了概念外延的方法之一可采取图示法，如学习过氧化还原反应概念之后，用下图来揭示四种基本类型反应与氧化还原反应外延间的关系。分解反应氧化还原反 应化合反应复分解反 应置 换反 应采用对比法，既有助于掌握概念的内涵，又有助于充实概念的外延，如学过三种晶体类型概念之后，作如下比较更能明了三种晶体的概念：晶体类型离子晶体分子晶体原子晶体构成微粒阴、阳离子分子原子形成方式静电作用分子间作用力共价键常见物质大部分盐类，强碱，IA、IIA、与VIA、VIIA形成的化合物等酸，常温下气态物质固态时的晶体类型等金刚石、晶体硅、二氧化硅、全刚砂等 注重变式练习在化学概念教学中的作用一个化学概念形成之后，学生对其的理解往往是肤浅的、粗糙的，必须经过去粗取精、去伪存真的思维过程，而变式练习就是实现该过程的一个好方法。如学生学习过化学变化，物理变化的概念后，可向学生提供大量的现象，使之分析属于何种变化；学过从电子得失角度分析氧化还原反应后，给出各种类型的化学方程式，让学生分析判断是否属于氧化还原反应。再比如学过化学键的概念后，可让学生做下面的题目：判断下列哪些物质中含有离子键，哪些物质中含有共价键？(1)CaO (2)Ne (3)O2 (4)金刚石 (5)aOH (6)NH4Cl (7)CO2分析：(1)的aO类同于教材上的aCl，学生易得出含有离子键，(3)中的2，(7)中的CO2，类同于教材上的HCl，学生也易得出含有共价键。而对Ne、金刚石、NaOH、NH4Cl中化学键的类型，学生往往不能答对，我想这主要是问题表现的情境变化了，学生不能根据变化的情境找出本质的东西。对于e，它实质上是单原子分子，根本不存在化学键。对于金刚石，它是由非金属碳原子构成的，学生若能联系初中已有知识，金刚石硬度很大，就应推断出碳原子间必然存在强烈的作用，而同种原子间这种强烈的作用只能是共价键。对于a,一方面a溶于水可电离出金属阳离子a+和原子团OH，则学生应由此可推断出金属阳离子与带负电荷的OH应是靠离子键结合在一起的；另一方面在OH的内部，两种非金属原子间必然是以共价键相结合的。对于NH4Cl，由于组成元素皆为非金属，学生易推测其含有共价键，但他们却忽视了NH4是一个带正电荷的原子团，它与带负电荷的Cl间应是靠离子键结合在一起的，只是NH4内部的两种非金属原子间才存在共价键。象这样，给出概念的各种例证，让学生分析判断，既可以使概念的内涵更为巩固，又可以使概念的外延更加清晰，同时也能增强学生在各种不同情况下灵活运用概念的能力。 把握好概念的发展性和阶段性化学概念的发展性是指随着学生知识的增加，学生对有关概念的认识更全面，更本质。化学概念的阶段性是指限于学生的认知水平，不可能把一个概念一次就完整地从本质上教给学生，而是在不同阶段从不同角度和深度予以教授。对于前一种情况，我们以学生对“元素”概念的理解来加以说明。初三学生在刚学完“元素”概念之后，对“类”的理解是肤浅的、模糊的；在学习了“离子”概念后，教师应引导学生此时“类”包含了“离子”，所以“元素”概念中原子是一种泛指，并不仅仅指中性的原子。在高一学习“同位素”的概念时，学生又会发现一种元素的原子不仅只有一种，往往都有几种，此时他们对“类”的理解才是真正的理解，由此也使得对“元素”概念的认识更为全面，更为本质。对于后一种情况，最典型的就是氧化还原反应，这个概念从初中到高三经历了从得氧失氧的角度从化合价升降的角度从电子得失的角度从氧化还原反应方程式配平的角度从有机化学得氢、失氢，得氧、失氧的角度从电化学的角度等六个阶段进行学习。初中从得氧失氧的角度介绍