高中化学教学应用研究教学论文

1/15高中化学教学应用研究教学论文内容摘要本文是课题研究与教学实践后的总结提炼，文章通过建模思想与化学建模、化学建模实施途径与策略、把构建化学建模意识与培养学生创新能力有机结合、高中化学应用化学建模取得初步成效四个方面来论述“基于化学建模的高中化学教学应用研究”。重点从培养化学建模意识、提高自主学习能力，化学建模教学的循序渐进及分层教学，要结合正常教学内容、课堂内外共活动三方面论述化学建模实施途径与策略；从发挥学生的想象能力、培养学生的直觉思维，构建建模意识、培养学生的转换能力，以“构造”为载体、培养学生的创新能力三方面来论述构建化学建模意识与培养学生创新能力有机结合。本文对中学化学教学改革具有指导与实践意义。关键词建模思想；化学建模；创新能力；教学应用一、前言我们的大部分学生学了十多年的化学，却没有基本的化学思维，更不用说用创造性的思维自己去发现问题，解决问题了。由此看来，中学化学教与学的矛盾显得特别尖锐。加强中学化学建模教学正是在这种教学现状下提出来的。“无论从教育、科学的观点来看，还是从社会和文化的观点来看，这些方面都已被广泛地认为是决定性的、重2/15要的。”我国普通高中课程课程标准中也明确提出要切实培养学生解决实际问题的能力,以及增强用化学的意识，能初步运用化学模型解决实际问题，逐步学会把实际问题归结为化学模型，然后运用化学方法进行探索、猜测、判断、证明、运算、检验使问题得到解决。这些要求不仅符合化学本身发展的需要，也是社会发展的需要。因此我们的化学教学有必要为学生提供一种将所学化学知识应用于解决更广泛的实际问题的机会，使学生感受、理解化学知识产生和发展的过程，培养学生的化学应用意识、创新意识以及创造力。二、建模思想与化学建模建构主义学习理论在化学建模教学中的应用建构主义学习理论中的情景性学习理论和合作学习理论对化学建模教学有着重要指导作用。建构主义学习理论中的情景性学习理论要求教师将教学的重点置于一个宏观环境中，引导学生借助于情景中的资料去发现问题、形成问题、解决问题；学生在一个完整的、真实的问题情景中，产生学习的需要，通过生生之间、师生之间的合作学习，亲身体验从识别目标到解决目标的全过程。通过创设情景进行教学，培养学生的文字理解能力、观察、分析、综合、比较、概括、创新等能力，以及良好的心理素质。建构主义学习环境支持合作，强调共享知识。要求在3/15教师的组织和引导下按先内部协商，然后再相互协商开展合作学习，通过合作学习环境，学习者的思维与智慧就可以被整个群体所共享。通过合作学习使学生学会沟通、合作的技能，学会处理分歧，分享学习成果。化学建模思想模型是指对于世界万物的一个特定研究对象，为了了解、掌握其特有的结构和性质，根据其内在的组成和结构规律，做出一些必要的简化假设，运用相关的化学知识，得到的一个化学逻辑结构。化学中的各种基本概念，都以各自相应的现实原型作为背景而抽象出来的化学概念。各种化学性质、反应、规律和理论体系等，都是一些具体的化学模型。例如，17世纪俄国科学家门捷列夫就尝试建立了最大胆、最庞大的化学模型元素周期律，并借助元素周期律推导建立了元素周期表，为化学元素的发现和性质研究指明了方向。再如，1916年，美国化学家路易斯提出了共价键理论经典价键理论分子中每个原子应该具有稳定的稀有气体原子的电子层结构8电子结构，该结构可以通过原子间共享电子对一对或若干对的方式来实现。具体的说“8电子稳定结构”就是一个典型的化学结构模型，很多物质的分子组成、结构和性质都可以运用“8电子稳定结构”来解释和分析。我们通过对已有物质的组成、结构和性质的概括提炼，构建化学模型，并且应用模型发掘、4/15验证和解决新的化学问题的方法称为化学模型方法。我们的化学教学就是教给学生前人所构建的一个个化学模型和怎样构建化学模型的思想方法，以使学生能运用化学模型解决化学问题和实际问题，从而有效地提高学生的自主思维能力。构建化学模型的操作过程一般是“问题建模应用扩展完善模型新的问题和更广泛的模型”。因此，培养学生运用化学建模解决实际问题的能力关键是把实际问题抽象为化学问题，这不但要求学生有一定的归纳和抽象能力，而且要有较强的独立观察和自主分析能力。学生的这种能力的获得和提高，需要我们将化学建模意识贯穿于整个化学教学中，不断的引导学生运用化学观点去独立观察、自主分析各种事物的性质关系、结构关系等化学信息，从复杂的具体现象中抽象出简单的化学模型，进而达到用化学模型来解决实际问题的目的。三、化学建模实施途径与策略培养化学建模意识，提高自主学习能力模型是对真实系统的抽象和简化。在中学化学教学中，鼓励和引导学生独立构建化学模型，对于提高学生的思维品质，培养学生的自主学习能力具有极其重要的意义。自主学习能力是开拓性、创造性人才所必须具备的能力，是5/15优化学生素质，满足自身发展的需要。培养和提高自主学习能力，主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力。在化学建模活动过程中，能培养学生独立，自觉地运用所给问题的条件，寻求解决问题的最佳方法和途径。因此在化学教学中培养学生的建模意识实质上是培养、提高学生的自主学习能力，为学生终身学习和发展奠定基础。1、构建概念教学模型，提高学生自主学习能力化学概念是理解、掌握其他化学知识的基础，是构筑化学理论的支架。化学概念多而杂，概念学习过程既涉及宏观物质与微观粒子，又涉及定性理解和定量计算。因此，概念教学中应注重对抽象概念的直观化，通过直观化学问题，让学生去感觉体验，进而通过自主探究学习过程构建概念模型，感悟概念的本质，然后通过概念的验证应用加深概念的理解。构建概念教学模型的一般过程【教学案例】物质的量物质的量是一个的化学抽象概念，对于初学化学的高一学生有很大的理解困难。因此，在教学中我们先将抽象概念直观化，微观问题宏观化以曹冲称象动画演示为背景创设问题情景，引出“巨大物体化整为零进行称量，微小物体化零为整进行称量”的称量思想，让学生产生感性体验；这样就为研究微小粒子与宏观物质量的关系创设6/15了问题情境，进而形成“化学微观粒子的数量和质量的衡量”这一化学概念问题。在老师的引导下，独立分析，自主探究，合作交流，形成化学中“集合”思维，以阿伏伽德罗常数为微粒集合构建“物质的量”这一抽象模型。然后，通过实例和计算进一步强化“物质的量是联系微观粒子和可称量物质的物理量”概念。通过练习、运用这个概念模型，及时扩展概念的内涵和外延，引出“摩尔质量”概念，将物质质量和物质的量、物质微观粒子数建立联系。构建概念教学模型能够使学生通过自己的分析、探究，感悟概念的本质，从而形成概念，并学会应用概念。在感悟、分析、探究的过程中，既培养了学生独立解决问题的能力，又提高了学生终身学习的能力。2、构建理论教学模型，提高学生自主学习能力化学基本理论揭示了客观事物的繁多化学现象、化学性质和化学结构的本质联系，是化学知识系统化和逻辑化的纽带，对其他化学知识具有指导作用。化学理论教学必须符合理论教学模型复杂性、理论联系实际、感性到理性的特征。对于抽象难懂的理论，在教学过程中应当从感性素材出发，通过学生对感性素材的分析，得到理论的结论。理论教学模型的实施是一个从感性到理性、从实践到理论、从现象到本质的过程7/15【教学案例】盐类的水解问题情境的设置可以通过演示实验或学生实验来实现提供浓度都为1MOL/L的NACL、AL2SO43、NH4CL、NA2CO3、CH3COONA和KNO36种盐溶液试剂，要求用PH试纸分别测定其PH值。很多学生从固有的“酸、碱、盐”概念出发认为盐都是呈中性的，因此实验能激发学生很强的求知欲。学生马上由直观体会，感性分析得到结论六种盐的水溶液有的呈中性，有的呈碱性，有的呈酸性。教师及时引导学生思考从形成盐的酸、碱类型角度分析，呈中性，呈碱性和呈酸性的盐的共同特点。学生通过自主探究、合作交流、理性分析得到结论弱酸强碱生成的盐,其水溶液呈碱性；强酸弱碱生成的盐,其水溶液呈酸性；强酸强碱生成的盐，其水溶液呈中性。这样学生就很自然地建立起了“有弱才水解，无弱不水解”的理论模型。教师适时地引导学生共同分析上诉盐类水解的原理，应用这一原理很好地解释了实验的结论。而盐类水解理论的直观应用则进一步扩展和充实了理论，进而构建更完善的“盐类水解原理”理论模型。，联系实际生产生活，鼓励学生应用盐类水解原理，解释和解决更多化学问题明矾净水、泡沫灭火器的工作、水垢的形成、试剂的配制和保存等等。理论教学模型的实施一定要从感性出发激发学生的学习兴趣，然后再上升到理性的学习过程。只8/15有这样才能有效克服理论本身的复杂性、抽象性特征，充分实现理论的实用价值。通过这样的理论学习过程，学生不仅提高了解决问题的能力，而且逐渐培养起从对周围事物的感性认识中自觉分析、提炼理论规律，并将其运用于实际的自主学习能力。3、构建探究式实验教学模型，提高学生自主学习能力化学是一门以实验为基础的自然学科。实验是化学的灵魂，也是不断激发人们探求化学奥妙的源泉。实验教学不仅有助于激发学生的学习兴趣，培养学生独立观察、自主分析等各方面能力，而且有助于培养学生的科学研究态度和研究方法。实验教学一般分为演示实验教学和探究实验教学两种形式。新课程改革的一个重要目标，就是倡导积极探索能够使学生主动参与的探究性学习的新方法。构建探究式实验教学模型，就是要在课堂充分利用化学实验，引导学生进行自主探究学习。构建探究式实验教学模型的一般过程是“提出探究任务学生利用实验自主探究分析、总结探究新问题验证、完善扩展、应用”。【教学案例】沉淀溶解平衡引入以“沸腾可乐”现象为引入，分析其原理碳酸饮料和啤酒中都溶解了大量的二氧化碳气体，在静止状态下，这些气体保持着平衡状态。而薄荷糖的某种成分催化了饮料中的二氧化碳气体加速释放，引起饮料发生喷涌。9/15问题1气体在水中存在着一定的溶解平衡，沉淀在水中是否也会存在着类似的溶解平衡【实验探究一】1、取一支试管，向其中加入2ML/L的NACL溶液，然后向试管中滴加2约/L的AGNO3溶液4滴，振荡，观察现象。现象白色沉淀；结论有AGCL沉淀生成自主分析问题1、AGNO3是否全部转化为了AGCL沉淀问题2、溶液中是否还存在AG呢学生通过计算分析，对于反应AGNO3NACLAGCLNANO3，AGNO3溶液不足量，完全反应；因此，理论上溶液中应该不存在AG。【实验探究二】2、向实验1的试管中滴加NAI溶液5滴，振荡，观察现象。现象黄色沉淀；结论有AGI沉淀生成自主分析溶液中显然还存在AG,发生了离子反应AGIAGI得到黄色AGI沉淀，这显然与计算分析结果产生了矛盾。问题3、如果溶液中还存在AG，AG从哪里来的呢自主分析AGCL沉淀在水中也有一定量的溶解使溶液中存在少量AG。10/15理论探究在AGCL悬浊液中，既存在着AG和CL不断结合生成AGCL而析出沉淀的过程即沉淀生成过程，同时又存在着AGCL固体不断溶解形成AG和CL进入溶液的过程即沉淀溶解过程。在一定温度下，当AGCL沉淀的溶解和生成速率相等时，得到了AGCL的饱和溶液，达到平衡状态，这一平衡称为AGCL的沉淀溶解平衡。理论扩展沉淀或晶体在一定条件下都可能存在这样的沉淀溶解平衡。【实验探究三】取两支试管，分别加入2ML饱和石灰水；向其中一支试管滴加几滴NAOH浓溶液，振荡，与另一试管对比，观察现象。现象滴入NAOH浓溶液，澄清石灰水变浑浊；结论滴入NAOH浓溶液，有CAOH2沉淀生成取实验中变浑浊的试管，滴加几滴HCL溶液，振荡，观察现象。现象溶液又变澄清结论CAOH2沉淀又溶解自主分析在饱和石灰水中存在CAOH2沉淀溶解平衡OH浓度对CAOH2沉淀溶解平衡存在着影响。归纳总结沉淀溶解平衡和其它平衡一样，存在“等、定、动、变”的特征，当外界条件发生变化时，平衡将被11/15破坏。引出沉淀的“溶度积常数”概念练习巩固“溶度积常数”概念的应用学生是实验探究活动的主体，实验探究式实验教学模型建构的是以学生主动参与、乐于探究和积极交流合作为主要特征的学习方式。化学建模教学的循序渐进及分层教学1、化学建模对教师和学生都有一个逐步学习和适应的过程。教师在设计化学建模活动时，特别应考虑学生的实际能力和水平，起点要低，形式应有利于更多的学生参与。建模活动也要经历一个由简单到复杂、由低级到高级的发展过程，应该随着学生年龄的增长，逐步提出更高的教学目标。在初始阶段比较容易控制教学的方式是教师给出设计好问题，“入轨”后可激发学生自己通过观察、发现而提出问题，或者教师可以就学生提出的问题来引发新的问题。到后阶段培养学生独立地发现、提出问题并能用建模的方法解决问题。在高一阶段重点训练学生建立解题模式如多步反应一步解法、差值法、电子守恒法、代数法、不等式法、极值法等，培养学生的学习积极性和探索欲望；在高二阶段重点培养学生建立问题解决模型如建立化学模型解决化学问题、建立物理模型解决化学问题、平衡类解题模型研究等，使学生在探索活动中学会思考、学会发现、12/15学会研究；在高三阶段重点培养学生创建化学规律经验如判断极性分子的经验规律、有机物结构判断的经验规律、有机物燃烧规律的研究等，使学生能反思自己的学习，学会了反思性学习；到高考化学总复习阶段应用建模思想梳理化学知识，使知识络化、系统化。建立形式表达模型，梳理化学知识和规律，使化学知识形式化、规律化。形成解答问题思路模型，使解答过程模式化、格式化，提高解题过程的准确性。2、建模的教学活动由简单到复杂、由低级到高级的发展过程，随着学生年龄的增长，逐步提出更高的教学目标。同是开展分层教学，根据不同学生的学习水平，为不同水平层次的学生展开分层的化学建模教学，逐次推进“建模”活动，鼓励所有的学生积极参与“建模”活动，尤其是“学困生”的参与。关于分层教学，教师在建模教学中应特别注意鼓励学习水平低的学生，为他们创造条件和展现成功与收获，哪怕在别人看来是微不足道的。要结合正常教学内容，课堂内外共活动化学建模课程的教学设计应和化学教材有机结合，把建模教学和化学课堂知识的学习更好地结合起来。这种结合可以向两个方向展开，一是课堂教学中教师结合学生的实际水平，分层次逐步地推进“建模”活动，教给学生化学建模的研究方法；二是指导学生利用课外时间开展化学13/15建模的学习研究，其研究结果要求以化学小论文的形式来表述。【教学案例】在复习分子极性内容时我设计了这样一个课题通过对以下问题研究探索分子极性判断规律。问题用已学知识判断CO2、CH4、NH3、H20分子的极性并总结判断方法问题能用上题得出的判断方法来判断SO2、SO3、BF3、PCL5分子的极性吗问题能否利用问题中分子极性结论开展分子极性的判断方法研究，建立分子极性判断模型出乎意料的是一些化学成绩不很好的学生参与研究的积极性高于一些优秀生，这些同学扬长避短，做出了很好的结果。他们在小组讨论中发言积极，思想活跃，敢于标新立异，给他们一个施展才华的机会。通过生生、师生合作学习建立了ABN型分子极性判断二种方法。方法一若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为