系统把握“物质性”知识的意义及认知思考_氢氧化钠论文

系统把握“物质性质”知识的意义与认识思路,本文主要内容关键词为:思路论文,物质论文,性质论文,意义论文,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。

      学习是学生建构知识的意义、学习做事并形成能力的过程。知识的意义大致包括以下几个方面:为什么(必要性)、是什么(含义)、有什么不同(与其他知识的联系与区别)、在什么情况下用(应用范围、条件)、有什么用(应用价值、对学生发展的意义)等。运用知识解决具体问题,是学生学习做事、形成能力的过程。就物质性质的学习而言,学生不仅要获得对物质性质的认识,而更为重要的是能够利用物质性质来分析和解决一些具体问题,如利用性质进行物质的分离、除杂与检验,实现物质的转化与制备,研究物质是否变质等,进而形成解决问题的能力。基于中学化学课程内容的编排,学生一般是按照某种物质的性质、反应及用途等来展开学习的。由于其内容繁多又相对零散,学生常常感觉物质性质的知识“好学”,但难以记忆。为此,在教学中,把学习化学学科的重要概念及其知识结构、学科独特的认识事物的视角和思维方式作为重要的教学目标,关注相关知识间的内在联系,帮助学生形成较为系统的知识结构,并使之转化为解决具体问题的思路方法,就显得尤为重要。

      一、“物质性质”知识及其认识思路

      物质性质是中学化学学习的核心内容。物质性质的学习涉及的内容及其认识的角度与思路,主要如下(见下页表1):①常见的物质有哪些性质。可以从事实、用途和反应现象等来认识物质性质的一些具体表现,以此分辨某种物质具有哪些物理性质和化学性质,以及物质所具有的这些性质与其他物质的性质有什么异同。②物质为什么有这些性质。可以从元素组成(元素的种类、价态)、微观结构(构成的微粒及其排列方式、化学键等)、物质所处的状态(分散程度、溶液的浓度等)和外界环境条件(如温度、压强)等探讨影响或决定物质性质的多种因素,以此深入认识到物质性质取决于其组成和结构,并受外界条件所影响。③物质性质有什么用、能够用来做什么。可以从物质的反应与转化(制备),物质的除杂、分离与提纯,物质的检验与鉴别等方面来探讨物质性质的具体应用。以此深入体会物质的性质在很大程度上决定其用途,物质的用途反映了物质的性质。

      初中阶段,物质性质的学习主要是基于事实、化学反应、物质的组成、构成的微粒、物质分类等来认识的。其认识层次主要分为基于事实与现象的宏观感知与描述、基于化学方程式的符号表达与说明、基于元素组成与微粒构成的物质性质的原因分析、基于物质分类与物质通性的原理解释、利用物质性质分析和解决具体问题等。

      下页表1所示的认识思路,不仅考虑学习哪些内容,而且关注学科独特的认识视角和思维方式,有助于教师把握学科知识的本质,思考教什么和如何教的问题。下面以“依据性质进行物质检验”为例展示探讨。

      二、“依据性质进行物质检验”的思路与方法

      依据物质性质进行物质的检验和鉴别,是学生需要达成的基本知识和技能,即通过化学学习,学生要知道利用物质的特殊物理性质(如颜色、气味、溶解性等)和典型的化学性质(反应)确定或区分物质,能够依据物质检验的一般思路和方法解决相关具体问题。

      初中阶段有关物质的检验包括:常见气体(氧气、二氧化碳)的检验、常见碱(氢氧化钠、氢氧化钙)和盐(碳酸钠、碳酸钙)的检验等。与氧气、二氧化碳的检验相比较,上述常见的碱和盐的检验涉及的物质多,且这四种物质的性质既有区别又有联系:第一,某些性质相似,如氢氧化钠和氢氧化钙属于碱,具有碱的典型性质;碳酸钠和碳酸钙属于碳酸盐,具有碳酸盐的典型性质;碳酸钠、氢氧化钠均易溶于水,其水溶液均显碱性。第二,不同物质的性质存在差异,如属于碱的氢氧化钠和氢氧化钙其溶解性不同;氢氧化钠、氢氧化钙的水溶液分别能与二氧化碳反应,但反应的现象不同。第三,物质的性质、鉴别和检验三者之间存在一定的转化关系,如向澄清的石灰水中通入二氧化碳生成碳酸钙沉淀,这既是物质性质的体现,也可以利用这一反应进行物质的鉴别和检验。如利用这一性质可以检验二氧化碳气体,也可利用这一性质区分氢氧化钠溶液和澄清的石灰水。

      物质性质的差异是区分物质、进行物质检验的基本依据和前提,利用物质性质的差异可以进行物质的检验。几种常见的碱和盐的检验思路方法见表2和表3。

      

      

      

      学生对物质性质的认识是逐步发展的。在不同的学习阶段,基于学生已有知识经验与发展需要,还需要以表1所示的认识思路为指南,关注学习具体内容的认知过程和思维特点。为此,需要设计知识、思维与能力三者并重的学习活动。下面以“常见的碱和盐的检验”复习课教学为例加以说明。

      三、“常见的碱和盐的检验”复习课教学示例

      1.学生发展需要分析

      在新课学习阶段,学生对单一物质的检验,如氧气、二氧化碳的检验,认识较为深入。尽管学生已先后学习了氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钙这四种物质的性质、反应及用途等知识,但从学生的作业和测验不难发现,学生对这四种物质的认识还存在一些问题,缺乏对这四种物质相互联系和区别的深入认识。表现为学生在运用相关知识解决物质推断、物质检验等习题方面存在困难,特别是面对较复杂的学习任务时,学生缺乏分析思路与方法。

      从学生认知发展的角度看,以“常见的碱和盐的检验”为载体,把依据物质性质进行物质检验作为复习的核心,可以激发学生新的学习:第一,从单一物质性质的学习转向多种物质性质的比较及其运用,有利于促进学生把握知识间的内在联系,建立有意义的化学知识结构;第二,将化学知识内容的学习转化为解决实际问题的学习任务,让学生经历分析和解决实际问题的科学探究过程,在问题解决过程中完善认知结构,形成较为清晰的利用物质性质差异进行物质检验的思路与方法,使之成为解决具体问题的有力工具;第三,将知识的应用与实际问题相关联,让学生多角度地看问题,有利于帮助学生应用所学知识解决实际问题。如常见的碱(氢氧化钠、氢氧化钙)与二氧化碳的反应,可以用来区分氢氧化钠溶液和澄清的石灰水,也可以引出氢氧化钠、氢氧化钙的变质问题,按照是否变质、是部分变质还是完全变质等问题的探究,将常见的碱(氢氧化钠)与盐(碳酸钠)的性质、反应与检验融入其中。利用氢氧化钠与碳酸钠的化学性质差异来分析和解决氢氧化钠溶液的变质问题,可以促进学生将知识应用于解决较为复杂的实际问题。

      2.教学整体思路

      在“常见的碱和盐的检验”复习课中,以“物质性质”知识意义的理解和学生能力提升为导向,将相关知识与实际问题的解决相关联,按照“情境问题分析→形成分析思路→解决具体问题→总结交流,思考新的问题”(见表4)的思路展开教学。利用物质性质进行物质检验,涉及相关知识和分析思路方法,这两方面是一个整体,是学生实现知识理解和能力提升的关键。为此,教学上设计了两大环节:一是“形成分析思路”,把常见的碱和盐的性质与检验等知识作为载体,重在引导学生基于常见的碱和盐的检验的分析,形成利用物质性质差异进行物质检验的分析思路;二是“解决具体问题”,重在引导学生应用分析思路分析和解决氢氧化钠变质的相关问题,将分析思路内化,使之成为解决其他相关问题的分析工具,促进学生利用所学知识解决具体问题。

      

      3.主要学习活动设计

      任务1:基于情境问题的分析,梳理相关知识。

      [问题1.1]和[问题1.2]设计意图:通过分析和解决具体问题的过程体验,复习常见的碱(氢氧化钠、氢氧化钙)和盐(碳酸钙)的主要性质及其检验方法等知识。利用溶解性差异可以区分氢氧化钠和氢氧化钙。基于常见的碱(氢氧化钙)与二氧化碳能反应生成碳酸钙这一事实,利用氢氧化钙与碳酸钙两者性质的差异,通过实验证明碳酸钙的存在(碳酸钙固体与盐酸反应有气体产生)可以探究氢氧化钙是否变质的问题,从而发展从一个新的角度认识物质的性质与反应。

      任务2:以常见的碱和盐的检验为例,形成物质检验的一般思路。

      [活动1]设计意图:在解决任务1的基础上,引导学生进一步从物质的组成、分类、反应的角度梳理这几种物质的性质差异与其检验之间的内在关系。物质的性质取决于其组成和内部结构。组成不同的物质性质不同。物质的化学性质通过化学反应来体现。利用物质的性质差异和典型反应可以检验物质,利用生成物与反应物性质的差异可以证明物质(氢氧化钙)是否已变质的问题。

      任务3:应用分析思路,探究氢氧化钠变质的问题。

      [问题2]设计意图:以氢氧化钠固体的变质问题引出碳酸钠的性质与检验的问题。分析氢氧化钠固体是否变质的关键要看是否有碳酸钠存在。可以依据氢氧化钠与碳酸钠性质差异的分析,利用碳酸钠的性质(遇酸有气体产生)进行检验。分析氢氧化钠是否部分变质,其关键是要证明氢氧化钠是否存在。要检验氢氧化钠的存在,还需要考虑如何排除碳酸钠的干扰。基于上述的分析思路的讨论,引导学生学会利用物质的性质与检验等知识来分析氢氧化钠的变质问题,促进学生运用所学知识解决实际问题。

      任务4:总结交流,思考新的任务与问题。

      设计意图:引导学生梳理本课所复习的知识内容,增进学生对利用物质性质差异进行物质检验的理解,提升分析和解决问题的思路与方法。设计的拓展性问题,重在促进学生不断思考利用物质的性质进行物质的除杂、分离等问题,将学生的学习引向新的角度和空间,促进学生知识结构的不断丰富和完善。

      总之,学习不仅要获得知识,更为重要的是能运用知识解决具体问题,形成做事和解决问题的能力。系统把握化学学科知识的意义,关注知识间的内在联系,将“物质性质”知识的内容结构转化为体现分析思路或操作程序的思维结构,促进学生的知识改造,形成解决问题的思维方法,能让学生的学习更富有意义。

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