化学教学中渗透科学方法的教学策略

◇ 江苏 许宏霞

化学教学中渗透科学方法的教学策略

◇ 江苏 许宏霞

新课程要求化学教学不仅要帮助学生掌握基本的化学知识,也要帮助学生在学习化学的过程中培养思维能力,了解人类发展过程中探究物质发展的能力.

1 情境引入渗透科学方法,激发学习兴趣

教学过程中,教师要研究教学内容,根据课程特点创设情境,将学生从熟悉的情境中引入到化学学习的过程中.在学习“物质的量”时,设计教学过程如下:

创设情境1:现在有一大桶一元硬币,想要知道共有多少个,请设计实验方案并进行验证,比较方案的快速性和合理性.

学生讨论:1)一个一个数;2)先数出100个硬币,称量质量,再称量整桶硬币的质量,将其除以100个硬币的质量,所得出的数值乘以100即为硬币的个数.

总结:比较2个方案,发现2个方案都可以得到硬币的数量,但方案2的效率更高,方案1在数大量硬币的过程中可能出错,方案2有效避免了这种情况.

设计目的:学生在初中阶段没有接触过物质的量的相关概念,采用情景引入和讨论教学的方式帮助学生建立分组的思维,同时单个硬币和整桶硬币的对比也为学生埋下了一个潜在的微观与宏观的思想.

创设情境2:水是我们生活中常见的物质,大家都知道,水是由水分子构成的,在1滴水中大概有17万亿亿个水分子,如果一个一个数,可能一生都无法数完.科学家是通过什么方法来得到这个数字的呢?

学生讨论:在计算1滴水中的分子数时,可以计算1滴水的总质量m,用m除以单个分子的质量即可,但是仍存在着一个问题,水分子的质量如何得到.

总结:学生提出了计算分子数量的方法,但同时也提出了新的疑问.

设计目的:将生活场景引入到化学场景中,实现了从学生熟悉的场景到化学知识的过渡.学生在讨论的过程中产生了问题,带着问题进行学习更能提高学生的学习效率.

2 基本概念渗透科学方法,全面掌握重点

在学习概念的过程中,学生的学习可以分为3个阶段:形象感知—概念形成—概念深化.化学概念的抽象性比较强,教师可以学生学习过的知识引入,不断深化概念教学,设计教学过程如下.

环节1提出假设.

学生回答:从宏观角度看,是12gC和32gO2反应,生成了44gCO2.从微观角度看,是1个C原子和1个O2分子发生化学反应生成了1个CO2分子.

教师提问:与之前的数硬币环节进行对比,分析方程式的2种解释之间是如何联系的.

学生思考:一定数量的C原子形成了12gC,与一定数量的O2分子所形成的32gO2进行反应,得到了一定数量的CO2分子,为44g.这3个“一定数量”是一个值.

设计目的:采用了类比的方法,将方程式中宏观和微观的关系与硬币中整桶硬币和单个硬币的关系进行对比,提出了“一定数量”的概念.

环节2验证假设.

教师引导:给出数据帮助学生验证猜想,1个C原子质量为1.9934×10－23g;1个O2分子质量为5.3156×10－23g.

学生计算:12gC除以1个C原子质量为6.02×1023;44gO2除以1个O2分子质量为6.02×1023.因此,“一定数量”为一个定值,是6.02×1023.

设计目的:采用计算的方式帮助学生验证在环节1中提出的假设——“一定数量”为一个定值.在此基础上,引入“物质的量”的概念.

环节3概念引入.

教师引导:原子、分子的质量是相当小的,在进行宏观到微观的转换时,通常以6.02×1023为媒介进行计算,我们将这个值称为“物质的量”,单位为mol.

学生活动:记录“物质的量”的概念并进行理解.

教师提问:请同学们利用刚刚学习的知识解决情境2中提出的疑问.

设计目的:引入“物质的量”的概念,将学生验证的假设提升到概念层面,促进学生理解.

教师讲授:物质的量表示的是微观粒子,如原子、电子、离子等,不能用其表示宏观物质,如1mol麦子,这种说法是错误的.将12gC中含有的C原子个数称为阿伏加德罗常数,近似值为6.02×1023mol－1.

设计目的:完善“物质的量”的相关概念解释,对概念进行进一步明确.

在概念讲述环节,教师以学生熟知的化学方程式引入,逐步引导学生提出物质的量的概念,在此过程中,教师采用了提出假设－验证假设的科学方法帮助学生掌握.

3 实验教学渗透科学方法,深化教学内容

实验操作过程能够提高学生的动手能力,促进学生对知识的理解.学生在设计实验、完成实验的过程中不断验证自己的猜想,提高了对知识的理解能力和掌握能力.通过概念学习,知道了阿伏加德罗常数近似为6.02×1023mol－1,可通过油滴法进行验证.

教师引导:科学家已经提出了多种测量阿伏加德罗常数的方法,测量的精度也在不断提高.在本节教学中,我们选择一个简单易行的实验操作——采用油膜法进行测量.同学们可以比对教室中地板的面积和地板砖的数量设计实验.提供的实验器材有:胶头滴管、量筒、圆形水槽、刻度尺、硬脂酸的苯溶液.已知单个硬脂酸的截面积.

学生设计:计算教室地板砖的数量时,可以用教室面积除以单个地板砖的面积.计算分子个数也可以用整个水槽的面积除以单个分子的截面积.

设计实验:1)测量要滴入到水槽内溶液的体积和水槽的截面积.2)将溶液滴入水槽内,进行计算.

设计目的:教师将计算地板砖数量的实验与油膜法测量阿伏加德罗常数的实验进行对比,为学生提供了设计实验的思路,学生以此为基础设计实验.此过程体现了类比教学的科学方法.

教师活动:看完学生设计的实验后,发现学生实验中存在的问题.针对这些问题,不要采用直接指正的方式,而是进行合理引导:1)如何保证滴到水槽内的溶液只形成一层油膜;2)如何确保实验的精度.

学生思考:1)采用逐滴滴入的方式进行控制,增添测量每滴溶液体积的过程;2)采用多次测量取平均值的思路测量水槽面积和阿伏加德罗常数的取值.

实验说明:学生由于认知结构不完善、学习经验不足,对于实验的设计也存在着不完善的情况,对于这些问题,教师要进行引导,培养学生自主解决问题的能力,在此过程中体现了问题引导的科学方法.

4 习题布置渗透科学方法,巩固知识体系

习题布置也是实施科学方法的一个有效途径,在进行习题布置的过程中,教师要坚持科学原则,以课堂学习内容为基础并有一定程度的提升.布置习题过程中要融入类比法、外推法、归纳法等科学方法,帮助学生在习题训练的过程中巩固知识体系.

科学方法的应用对于培养学生的化学思维有很大帮助,要根据学生的学习特点在教学各个环节渗透科学方法,提高学生利用科学方法解决问题的能力.

(作者单位:江苏省如皋市第一中学)