基于思维“断层化”有效耦合的高中化学教学实践

2020-06-11展军颜覃玉娴

高中数理化 2020年2期

关键词：足量断层现象

徐星展军颜覃玉娴

【典型例题】常温下分别向下列饱和溶液中通入CO2气体,最终一定出现浑浊的是( ).

A.Ca(OH)2B.Na2CO3

C.Ca(ClO)2D.Na2SiO3

E.NaAlO2F.C6H5ONa

G.CaCl2

本题是高三一轮复习中的典型例题,主要考查元素化合物知识,涉及元素观和转化观．《普通高中化学课程标准(2017年版)》要求学生掌握核心物质的性质,具备在真实复杂的情境中实现物质转化的能力．笔者从两个班级的教学实践来看,每个班(约55人)都有约1/3的学生选择了选项G．本题是微知识点具体落实的问题,学生对该知识掌握得不扎实、不系统,宏观现象与微观本质无法有效“关联”,因此引起笔者对思维“断层化”的关注．

“思维断层”是指学生在认知过程中出现的知识衔接障碍．学生的心理认知发展过程具有局限性,致使其知识内化活动表现出片面性、定式性和呆板性等特点,这是造成“思维断层”的客观原因．因此,教师对课堂活动的引导与调控策略就显得尤为重要．聚焦学生化学思维的形成过程,深入剖析“思维断层”现象的产生与发展,才能使复习课具有更高的时效性,帮助学生建立起跨越“思维断层”的桥梁,学会“举一反三”,实现知识系统在复杂问题解决中的灵活迁移,在学科素养发展下促进化学思维的形成与完善．

因此,如何在思维“断层处”着力,借助挖掘微知识素材、架构知识体系、耦合思维断层,实现高三精准有效复习和学生学科能力的提升，是高三化学教师应关注的问题．

1 缝合知识系，构建认知域

从元素及其化合物知识体系来看,其功能价值主要体现在研究物质性质的能力发展、物质转化观的培养以及具体元素化合物性质的掌握方面．事实上,大部分学生在学习该知识时,只停留在孤立单一的浅层学习层面,缺乏知识迁移能力,难以解决实际问题．部分教师的教学也仅停留在对知识的简单复习层面,缺乏构建知识整体认知域．因此,应针对学生的知识体系,将学生的思维“断层”进行耦合,构建学生认知域,使学生研究的“触角”随着认知体系的逐步构建不断地推进．

在教学过程中，要借助阶梯性问题,引导学生主动建构知识体系、有效地进行知识迁移,从宏观上整体把握元素化合物的性质,形成知识链、知识体系,避免因知识缺失而出现思维断层．笔者针对高三一轮复习中的典型例题设计了如下教学环节.

思考1:将CO2气体通入足量的CaCl2溶液中有什么实验现象?若有现象请用化学方程式描述．

思考2:若将溶液换成BaCl2溶液又有什么实验现象?若有现象请用化学方程式描述．

思考3:若将气体换为SO2又有什么实验现象?若有现象请用化学方程式描述．

思考4:若将气体CO2和SO2分别通入足量的Ba(NO3)2溶液中,又分别有什么实验现象?若有请用化学方程式描述．

思考5:将CO2、SO2气体分别通入足量的CaCl2溶液或BaCl2溶液中没有明显现象，若再通入一种气体使之有实验现象,请问这种气体是什么?请用化学方程式描述．

2 演绎证据链，理清认知源

学生已学的知识或活动会对现有的活动造成思维定势，这是造成学生出现思维“断层”的另一个原因．通过教学访谈得知学生之所以认为“将CO2气体通入足量的CaCl2溶液中有沉淀产生”,是因为“CO2气体通入足量的澄清Ca(OH)2溶液中有沉淀产生”这一思维定势的存在．具体的实验现象与抽象的逻辑思维脱节,出现思维“断层”,需要学生通过直观的实验现象比较分析,从而否定原有的思维定势,自动耦合思维断层．因此,在实际的教学过程中,以现行苏教版教材必修《化学1》第88页“观察与思考”中的实验为素材,设计如下教学环节，通过具体的实验事实,否定原有的思维定势,同时也为前文的“思考5”提供事实依据．

【实验证据】向一支试管中加入5mL二氧化硫水溶液,然后向试管中滴加氯化钡溶液,再滴加0.5mL3%的过氧化氢溶液,振荡,放置片刻后滴加稀盐酸,观察实验现象．

变式练习(2011年北京卷,节选) 甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀,用图1所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)．

图1

实验操作和现象如表1所示.

表1

(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因,甲认为是空气参与反应,乙认为是白雾参与反应．

① 为证实各自的观点,在原实验基础上:甲在原有操作之前增加一步操作,该操作是________;乙在A、B间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是________．

② 进行实验,B中现象如表2.

表2

检验白色沉淀,发现均不溶于稀盐酸．结合离子方程式解释实验现象异同的原因________．

(5)合并(4)中两同学的方案进行实验．B中无沉淀生成,而C中产生白色沉淀,由此得出结论______．

同一知识在不同的情境下运用的方法是不同的,若学生的思维过于局限，极容易造成思维“断层”现象．因此,将相同的知识以不同的情境和不同的方式展示给学生,学生在对比分析.综合考虑的过程中,解决心理认知发展局限性,提高思辨能力,养成发散思维的习惯,为自主克服思维“断层”创造有利条件．

在教学过程中可以借助现行苏教版教材必修《化学1》第88页“观察与思考”栏目中的实验为素材,将知识的来龙去脉呈现于课堂中,帮助学生理清认知源,通过阶梯性问题引导,使学生在潜移默化中改变自己的思维方式,促进思维深度发展．

3 耦合思维链，深化思维度

宏观现象的本源性认识更需数据推演证实(即理论支撑)，才能有效实现元素化合物的“知识体系”“实验事实”和“理论证据”整体认知，才能促进学生思维由点到线，由线到面的整体性建构，帮助学生理清“事情发生”的本源性问题，搭建认识“事情发生”的基本思维方式，拓展知识宽度,深化思维深度.因此设计以下教学环节，学生通过真实具体数据推导证实“CO2气体通入足量的CaCl2溶液中无沉淀”实验事实.

【理论证据】某温度下,已知CaCO3的Ksp=3.36×10-9,碳酸的Ka2=4.68×10-11，在1.0mol·L-1CaCl2溶液中通入CO2气体至饱和,试通过计算证明是否有CaCO3沉淀生成.