活动中的知识建构--以“水的构成”教学为例_水分子论文

在活动中建构知识——以“水的组成”教学为例，本文主要内容关键词为：为例论文,活动中论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      有效的课堂教学离不开学生的参与，让学生在活动中思考，在思考中展开活动，可以让学生更好地体验知识的形成过程，体会解决问题的思路和方法。本文以“水的组成”教学为例展开探讨。

      一、“水的组成”及其学习价值

      “水的组成”是人教版教科书九年级化学第四单元课题3的内容[1]，包括人类认识水的组成的简要史实、氢气的性质、电解水实验、水分子分解的微观示意，以及单质、化合物、氧化物的概念等。

      “水的组成”蕴涵着丰富的学习价值[2]：①化学史知识可以让学生认识科学家探索水的组成的历程；②以化学反应中元素种类不变的学科观点为指导，通过氢气燃烧生成水和电解水实验的观察与分析展开对水的研究，根据水生成和水分解前后元素组成不变，确定水的组成，可以让学生感悟研究物质组成的一般方法（见图1）；③借助分子模型和水分解的微观示意图，引导学生从宏观和微观层面来认识水通电分解的微观过程，增强学生对分子、原子概念及化学变化本质的理解；④从元素组成的角度学习纯净物的分类，分析水分解前后反应物和生成物的元素组成特点，认识单质和化合物、氧化物等。

      

      二、学生学习的基础与困难

      以图1为参照，学生之前已学过氧气的性质，知道氧气有助燃性、氢气有可燃性，可用燃着的木条检验氢气和氧气；对分子、原子和元素概念有了一定的了解，对化学变化中元素种类不变有了初步的认识；学生曾制作过水分子模型，并且利用水分子模型进行过相关化学式的计算等。这些为本节内容的学习提供了一定的基础。

      但限于学生的认知水平，学生对元素与物质组成、分子与原子等概念的认识还比较浅显，在化学变化的微观过程、宏观与微观相互联系等内容方面存在认识障碍。

      三、主要教学活动设计与实施

      基于上述分析，“水的组成”的教学以任务为驱动展开学生活动，让学生在活动中思考，在思考中活动，通过师生、生生的互动与讨论，促进学生建构相关知识。其教学思路如下：（课的引入）了解科学家研究“水的组成”的历程——通过实验研究水的组成——从分子、原子角度理解水分解的实质——从元素角度认识纯净物的分类——（课的小结）知识的拓展与提升，形成研究纯净物组成的一般思路。主要教学活动简介如下。

      环节1 了解科学家研究“水的组成”的历程

      [学生活动1]阅读教科书中资料卡片“水的组成揭秘”。

      [问题1]如何利用化学反应研究水的组成？

      实施说明：由化学史引入课堂，让学生阅读教科书中的资料卡片“水的组成揭秘”，思考科学家做了什么实验研究水的组成，体会科学家严谨求实的精神（利用正反实验）。然后针对教学任务，组织学生通过问题进行学生活动。

      环节2 通过实验研究水的组成

      [学生活动2]电解水实验的探究。

      [问题2.1]电解水的实验，你观察到什么现象？

      [学生活动2.1]观察水通电前后的现象。教师有意识地引导学生观察通电前玻璃管内充满水（说明管内无空气），玻璃管下端的电极分别与电源正负极相连。接通直流电源，让学生以小组为单位近距离观察水通电后产生的现象，将看到的现象记录下来，请小组代表发言交流。

      实施说明：以小组为单位近距离观察实验现象，学生不仅看得很清楚，而且观察的角度不同，描述实验现象的思路不同。组里同学先自己记录现象再相互交流，基本上能较全面描述出实验现象，并且能用比较法找出相同的和不同的现象。

      [问题2.2]两支玻璃管中得到的气体可能是什么？如何检验生成的气体？

      [学生活动2.2]根据水的化学式，猜想水通电分解的产物可能是氢气和氧气。用实验探究的方法检验两极产生的气体：氧气有助燃性，氢气具有可燃性，所以可以用燃着的木条分别伸入正负极玻璃管口，打开活塞，结果发现正极产生的气体使燃着的木条燃烧更旺，说明正极是氧气，负极产生的气体能燃烧，说明负极是氢气。

      [问题2.3]如何检验氢气燃烧的产物？[学生活动2.3]猜想并验证氢气燃烧的产物。

      实施说明：依据化学反应前后元素种类不变，学生猜想燃烧的产物可能是水。关于氢气燃烧产物的检验，请小组共同完成。如一个学生点燃纯净的氢气，另一个学生用干燥的冷烧杯罩在火焰上方，小组成员共同观察实验现象，并把自己看到现象与大家分享。

      [问题2.4]通过以上实验，能得出哪些结论？

      [学生活动2.4]小组讨论并交流。小组讨论后，组长伸出手指，显示组里得出了几个结论。按组里得出结论由少到多的顺序由小组代表发言，每个组只能回答一条结论，后面的组不能重复。学生得出的主要结论有：水通电可以生成氢气和氧气，负极产生氢气、正极产生氧气；氢气与氧气的体积比为2:1；氢气由氢元素组成、氧气由氧元素组成；氢气能在空气中燃烧生成水；水是由氢氧元素组成的等。

      实施说明：学生边回答，教师边板书，逐渐建构出本部分的知识，并且引导学生透过现象看到本质，总结出两个实验判断水的组成方法，得出水的组成元素（见图2）。当然学生也有回答错的，如：有学生由水的电解实验得出了“水是由氢气和氧气组成的”，这也是学生的易错点。教师引导学生思考水是纯净物还是混合物？学生回答水是纯净物，教师追问：如果水由氢气、氧气组成，那水还是纯净物吗？这样通过师生对话，提高了学生对水的组成的认识。

      

      设计意图：电解水实验是从宏观上帮助学生理解水的组成最好素材。为了“引导学生在真实的学习情景中发现问题，展开讨论，提出解决问题的思路”[3]，上述有关电解水实验的教学活动设计，依据由易到难（先观察现象，后实验探究），由感性认识（实验）到理性分析（由实验得出结论）顺序展开。学生观察到两玻璃管内液面下降，漏斗中液面上升，说明水通电发生了化学反应；学生探究两极上产生的气体及氢气的燃烧产物，增强了用实验探究的方法解决问题的意识。

      环节3 从分子、原子角度理解水分解的实质

      [问题3.1]为什么能通过电解水实验来研究水的组成？请用微观加以分析。

      [学生活动3.1]利用磁扣摆出水分子分解的微观示意图。

      实施说明：学生分为6个小组，以小组为单位摆放电解水的微观过程。学生摆放的情形有三种（见图3）。前两个图分别为两个组摆放的，最后一个图是另外3个组摆放的。

      

      [学生活动3.2]分析呈现的三个微观图。

      思考以下问题：你认为三个微观图是否正确？为什么？组织学生讨论和交流。最后达成共识：因为一个水分子，只能提供一个氧原子，而每个氧分子是由两个氧原子构成的，所以需要两个水分子分解，第一个图不正确；第二、第三个图正确，特别是第二个图还体现了分子破裂成原子，原子再重新组合成新分子的过程，更能说明化学反应的微观实质。

      实施说明：学生用磁扣摆放水分子分解的微观图，其结果出乎教师的意料，正是因为有不同的答案，为理解反应的微观实质提供了素材。

      [问题3.2]从微观图中可以发现哪些信息？

      [学生活动3.3]以开火车的形式让每组第一个同学回答，每个学生答一点，同类的算一个。学生发现以下信息：水由水分子构成（同理知道氧气和氢气的构成）；每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成（同理知道每个氧分子和氢分子的构成）；水分子破裂成氢原子和氧原子，氢原子和氧原子又结合成新的分子；水分解前后氢原子和氧原子的种类和个数不变。教师引导学生通过水分子分解的微观图，写出反应的符号表达式，因为化学符号能构起宏观与微观的桥梁。这样师生共同建构了图4的知识结构图。

      

      实施说明：教师让学生充分的交流，往往会带来惊喜。小组代表回答后，有学生提出：“化学反应前后原子的种类和个数不变”，这正是这节课最需要的结论。教师对此稍加引导：反应前后原子的种类不变，我们知道同一类原子总称为元素，即反应前后元素的种类不变，这就是判断纯净物组成元素的依据。

      设计意图：为了使学生理解通过水的生成和水的分解可以判断水的组成，需要从分子—原子的角度认识水的分解反应。关于水分子分解的微观实质，可以放视频观察水分解的微观动画，也可以让学生画出反应的微观示意图，还可以用氢氧原子模型摆出水分解的过程。笔者采用了学生分组用磁扣在黑板上摆出水分解的微观过程方式。之所以这样设计，主要考虑学生在小组活动中，可以互相交流启发，有利于学生对反应实质的理解；对微观图信息的分析有利于学生理解判断水的组成方法，为后续学习质量守恒定律打下基础。

      环节4 从元素的角度认识纯净物的分类

      [问题4]根据电解水的符号表达式，分析电解水前后各物质的元素组成，如何将纯净物进行分类？

      [学生活动4]观察符号表达式，说出氢气、氧气和水的组成元素，说明像氢气、氧气这类物质是单质，水是化合物，让学生自己给单质和化合物下定义。接着分析组成水的元素特点，得出氧化物的定义。

      实施说明：学生根据水通电前后各物质的化学式，分析出组成物质的元素。但给单质、化合物、氧化物下定义时，很多学生忽视了限定条件：氧化物是一种特殊的化合物，单质、化合物均属纯净物，自然形成了纯净物的简单分类（见图5）。

      

      设计意图：物质由元素组成，化学式可以表示纯净物的元素组成。以水通电分解反应为载体，比较和分析反应前后反应物和生成物的元素组成的种类和特点，学习单质、化合物和氧化物概念，形成纯净物的简单分类，进一步发展学生从元素视角认识物质。

      环节5 知识的巩固与提升

      [问题5]展示一杯水，通过本节课的学习，对水有哪些新的认识？

      [学生活动5]总结所学知识，思考本节课研究水的组成的方法有哪些？研究纯净物组成的思路是什么？

      实施说明：最后巩固提升环节，让学生在知识、方法和能力方面有一定的提高。学生能总结出通过化合成水、水分解前后组成物质的元素，判断出水由氢氧两种元素组成。教师引导学生从研究水的组成思路，迁移到研究纯净物组成的思路：想办法让纯净物分解，或者想办法合成这种纯净物，根据反应前后元素种类不变，就可以确定纯净物的组成元素。

      实践经验表明，要取得理想的教学效果，既要有适合学生的教学设计，还要能在课堂中实施。根据教学内容设计有价值的问题，可以引发学生活动；教师对学生活动的组织与指导，有利于学生在活动中不断探究、讨论和交流，得出正确的结论；教师对学生活动的及时总结和评价，可以帮助学生形成解决问题的思路和方法。

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