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化学物质在生活中的应用十篇

发布日期:2024-04-08 11:30 浏览次数:

  教学与知识之间有着内在的、天然的、不可分割的联系,所以,教学策略的设计必须针对知识类型的实际。

  我国20世纪的化学教学大纲或课程标准都是从知识属性的角度对化学知识进行分类的。从1923年分科设置课程纲要开始,逐渐演变并基本固定为化学基本概念和原理、元素化合物知识、化学基本计算、化学实验以及化学用语等五个方面。恢复高考制度以来的考试大纲一直将化学知识分为“化学基本概念和基本理论、常见元素的单质及其重要化合物、有机化学基础、化学实验和化学计算”等五大类。而新课程高考化学考试大纲,虽然在考试内容部分将化学知识分为“化学科学特征和基本研究方法、化学基本概念和基本理论、无机化合物及其应用、有机化合物及其应用和化学实验基础”等五个方面,但在内容比例部分还基本保留了传统的分类方法。

  知识分类就是根据特定的需要和标准,通过比较,把人类的全部知识按照相同、相异、相关等属性划分成为不同类别的知识体系,以此显示在知识整体中应有的位置和相互关系。在知识分类的历史上,不同的知识观有不同的知识分类理论与标准,因而产生了形形的知识分类方式。为了更好地实现教育目标,人们把知识分为事实性的、概念性的、程序性的和元认知性的四大类。

  纵观传统的化学知识分类方法和知识分类理论的实际,可以将两者结合起来,并把化学知识划分为物质知识、观念知识和方法知识三大类。其中,物质知识主要属于事实性知识,包括无机化合物及其应用和有机化合物及其应用;观念知识主要属于概念性知识,包括化学科学的特征以及化学基本概念和基本理论;方法知识主要属于程序性知识,包括化学科学的基本研究方法,如化学实验基础和化学计算等。由于中学化学限于原子和分子层面,中学生认识的化学是“在原子、分子水平上识别和创造物质的一门科学”。所以,可以认为在高中化学知识中,物质知识是“识别和创造”的对象,观念知识是“识别和创造”的思想,方法知识是“识别和创造”的工具。物质知识是整个学科知识的基础,也是观念知识和方法知识的载体,观念知识和方法知识既要依靠物质知识的支撑,又能促进物质知识的获取。因此,化学学科要实现促进学生学科素养提升的终极目标,应该从获取化学事实、形成学科观念和掌握科学方法三个维度进行教学策略的设计。

  新世纪以来实施的《普通高中课程方案(实验)》为了构建重基础、多样化、有层次、综合性的课程结构,以适应社会需求的多样化和学生全面而有个性的发展,设置了由学习领域、科目、模块三个层次构成的课程结构。据此,《普通高中化学课程标准(实验)》(以下简称《课标》)将科学领域化学科目划分为八个模块,同时又把模块分为必修和选修两大类。下面从物质知识、观念知识和方法知识三个维度,阐述在高中化学必修模块教学中促进学生学科素养提升的相关策略。

  本文所说的“物质知识”实际就是“元素化合物知识”。在《课标》所构建的课程结构中,必修模块的物质知识主要分布在“化学1”的“常见无机物及其应用”和“化学2”的“化学与可持续发展”两个主题。其中“常见无机物及其应用”对应“单质与无机化合物”知识,“化学与可持续发展”包含“有机化合物”知识。从《课标》的安排和学科知识的逻辑关系看.物质知识是高中化学知识的基础和核心。为了使学生能准确获取物质知识,以便在此基础上生长出相应的观念知识和方法知识,可以采取下列教学策略。

  由于《课标》对物质知识的处理,突破了传统的物质中心模式,不再追求从结构、性质、存在、制法、用途等方面全面系统地学习和研究物质,这时,我们可以从学生已有的生活经验出发,引导学生关注身边的物质,将物质知识的学习融入有关的生活现象和社会问题的分析解决活动中,从而体现物质与自然界和社会生活的密切联系,并且通过对物质知识的学习加深对环境和社会生活问题的理解和认识,使学生直接体会到所学知识的社会价值。如关于氯气性质的教学可以借助液氯泄漏事故报道录像的有关画面进行,以突出基于“社会中心论”的教学思想。

  为了使学生能借助于一定的基本概念认识无机物的性质及其变化规律,《课标》在“化学1”中安排了物质的分类、氧化还原反应、离子反应等基本概念,并与单质和无机物知识安排在同一主题。限于化学l的模块功能,这些概念虽然是浅显而又有限的,但它们有助于学生对物质知识的理解,并对物质知识的学习具有一定的指导作用,我们在进行教学设计时要领悟《课标》的立意,充分发挥这些概念在学生学习物质知识过程中的指导作用。如钠与水反应生成氢氧化钠时,由于反应物中钠元素和氧元素的化合价都处于最低价态,而氢元素的化合价处于最高价态,所以只能是氢元素的化合价由+1价降低为0价,反应的气体产物为氢气。这一确定钠与水反应气体产物的假说,就是依据氧化还原反应的规律提出的。

  美国现代着名心理学家奥苏贝尔认为,学习新知识的关键是要建立起新旧知识之间的联系。他曾说,“影响学习的唯一最重要因素就是学习者已经知道了什么。要探明这一点,并应据此进行教学”。因此,要组织学生探究物质知识,应注意从学生已有的知识出发设置相关问题,将学生有效地引入新知识的探究情境之中,从而达成获取有关物质知识的学习目标。如过氧化钠和氧化钠都是钠的氧化物,由于氧元素的化合价不同,所以两者的性质既相似又不同。在过氧化钠性质的教学过程中,可以针对学生已知氧化钠性质的实际,通过对过氧化钠和氧化钠组成与性质的比较分析,并结合有关实验检验等探究活动,使学生获得对过氧化钠性质的认识。

  物质知识的教学不仅要向学生传授知识,更要教给学生获取知识的方法和思路。如对于SO2性质的研究可以有以下思路:SO2与CO2同属于非金属氧化物,CO2是酸性氧化物,SO2也应具有酸性氧化物的性质;SO2中硫元素的化合价处于其常见化合价的中间价态,所以SO2应该既具有氧化性又具有还原性;SO2是一种新认识的物质,除了根据其类别、组成元素的化合价等推测性质外,还可能具有其他某些特殊性质。然后结合相关实验验证推测的合理性,并形成对SO2性质的全面认识。这样的教学设计可以教给学生研究物质性质的一般思路和方法,从而帮助学生提高学习其他物质知识的针对性和有效性。

  关于观念知识,高中化学必修教科书按照《课标》的要求和学生的认知规律进行了整体化的设计和编排,主要包括化学研究的物质层次观、化学中的相互作用观、化学变化的形式观、化学反应中的能量观、化学反应的方向和限度观、化学进化观等几个方面。由于学科观念知识不仅是化学学科素养的重要构成部分,而且“具有超越事实的持久价值 和迁移价值”,所以,我们应该在全面把握课程结构中学科观念知识体系的基础上,“围绕学科基本观念进行教学设计”,从而帮助学生形成应有的学科基本观念。又由于观念是客观事物在人脑中留下的概括的形象,化学学科观念通常是在化学事实性知识基础上通过不断的概括提炼而形成的。因此,帮助学生构建学科观念常有观念知识以物质知识为基础和物质知识用观念知识来概括两个基本策略。

  运用分类观念不仅能使有关化学物质及其变化的知识系统化,还可以通过分门别类的研究,发现物质及其变化的规律。为了使学生形成分类的观念,有关分类的内容可以采用以下设计进行教学,以突出观念知识对物质知识的依赖。

  学习活动1:结合生活中(图书馆、超市等)分类的事例,思考物质之间具有怎样的关系、应该怎样对物质进行分类的问题。

  基本理解:树状分类是根据对象的共同点和差异点,将对象区分为不同的种类,而且形成一定从属关系的不同等级的系统的逻辑方法。

  学习活动3:对几组化学物质进行分类,并制作相应的树状分类图和交叉分类图。

  基本理解:分类要有一定的标准,根据不同的标准可以进行不同的分类,树状分类法和交叉分类法是常见的分类方法。

  乙酸的知识主要属于物质知识。《课标》在“化学2”中要求学生知道“乙酸……的组成和主要性质,认识其在日常生活中的应用”,教科书又将其细化为乙酸的分子结构、酸性、酯化反应及主要用途。显然,这些都是物质知识的内容。在“课程设计要围绕核心观念进行”的理念下,《乙酸》的教学可以从物质知识中概括出相应的学科观念,以体现物质知识是观念知识的基础。

  学习活动2:设计实验证明乙酸具有酸性,并通过实验比较乙酸和乙醇分别与钠反应的速率。

  基本理解:有机分子中基团之间存在相互影响,乙酸分子中羟基上的氢原子比乙醇中的活泼,主要是由于羰基的影响。

  学习活动3:阅读关于“酒是陈的香”的解释,分析乙酸和乙醇酯化反应的机理。

  基本理解:官能团是决定有机物化学特性的基团,乙酸的化学性质主要由羧基决定。

  基本理解:化学知识在生活中是有用的,乙酸与人类的生命、营养、健康密切相关。

  高中化学必修教科书在着力构建物质知识和观念知识体系的同时,根据不同教学内容的特点和学生认知规律.构建了符合学生探究能力发展需要的科学方法体系。其中,有的是让学生在科学探究、思考与交流等活动中练习和运用,有的是让学生通过阅读科学史话进行体会和领悟。在教学过程中,我们应该对教科书中的方法知识体系了然于胸,通过挖掘教科书隐含的方法知识、利用方法知识组织教学内容、运用方法知识解决实际问题等多种途径,有计划、有步骤地落实方法知识的教学,不断提高学生的科学探究能力。

  物质知识和观念知识是教科书编写的主线,而方法知识处于相对隐性的地位。如关于卤族元素的性质,教科书是用假说方法组织教学内容的。具体包括:(1)发现问题——卤族元素原子的电子层结构的变化规律与碱金属元素相同,它们的化学性质也能与碱金属元素一样表现出相似性和递变性吗?(2)提出假说——氟、氯、溴、碘在化学性质上也能表现出一定的相似性和递变性。(3)验证假说——获取卤素单质与氢气的反应、卤素单质间的置换反应等事实材料。(4)得出结论——卤素都是活泼的非金属,随着核电荷数的递增,元素的非金属逐渐减弱。但是教科书对这四个步骤没有具体说明和提示,教学中教师可以对假说方法进行显化,并使学生明确假说是人们根据已有知识对所研究的事物或现象所做的初步解释,它需要证实或证伪,而且科学理论最初都是以假说的形式出现的,并随着科学研究的深入,不断得到修正、完善和发展。这样学生在以后的学习过程中就能比较自如地运用假说方法进行相应的探究活动。

  新课程高中化学教科书虽然增大了科学方法的外显力度,但总体还稍嫌不够。因此我们应该适当注意以方法知识为线索组织教学内容,在以物质知识和观念知识体系作为课程内容展开主线的同时设计一个方法知识体系。例如关于“化学2”中“苯”的教学可以将其分解成八个学习任务:(1)用文献方法了解苯的发现和来源;(2)用观察方法认识苯的主要物理性质;(3)用假说方法确定苯分子的组成;(4)在认识苯的凯库勒式的同时感悟直觉思维的意义;(5)用假说方法确定苯分子中没有与乙烯类似的双键;(6)用模型方法认识苯分子的平面正六边形结构;(7)用演绎方法完成苯的取代反应和加成反应的化学方程式;(8)用综合方法对苯的结构和性质形成整体认识。该教学过程突出了方法知识对物质知识获取过程的指导作用,随着教学的深入和学生感性认识的丰富,可以逐渐提高对这些科学方法的要求,最终实现方法知识的教学目标。

  化学是一门由来已久的科学,从地球的发生开始,无处不是化学现象。根据生物学家对于生命起源的猜想,生命很可能是在地球最原始,最恶劣的环境中通过长期的化学作用与碰撞,最后由无机物质产生有机生命,如此说来化学对于生命的产生也有巨大的影响。人类产生后,化学作用更是做出了巨大的贡献,首先在人类完整的身体里各个系统通过化学作用来调整人类身体中的平衡与健康,燃烧使得人类认识到火的重要性,有了火之后人类开始慢慢吃烤的食物,使得营养既健康又多元化,为人类文明的兴起提供了必要的条件,当朝代出现之后,人类发现铁可以通过冶炼来铸造铁器与武器,于是人类在文明的路上又跨进了一大步。中国人在化学方面的进展在古代就可见一斑,在商朝,中国人就掌握了染色,酿酒,冶金等各种技术,已经可以很好地利用大自然中的资源来改造生活,贾思勰所编著的《齐民要术》已经囊括了许多简单的农业商业的技巧,如食盐精制,酿酒,香料等的生产,沈括的《梦溪笔谈》已经提及了自己发现石油,并且将其做成墨的过程,在宋代,冶金业,造纸业已经极为发达,李时珍的《本草纲目》详细记载了各种草药的用途与性质,宋应星的《齐民要术》更是第一部集化学,医学等科学于一身的百科全书。在西方,化学也是推动文明发展的重要因素,有一些对化学充满热诚的化学家,很早就开始研究各种元素及其单质与化合物,门捷列夫更是依据各元素的原子量与性质,制成了元素周期表,这是化学史上的一个大进步,接下来有机物性质的不断揭开,更是为工业生产开辟了新的道路,正因为是有了化学长足的进步,人类对于物质的理解才能进一步地加深,化学作为科学出现以前, 对食品、染料、冶金、医药的实际探索已经总结出了大量的知识并推动和指导了生产和生活的实践活动, 并由此而孕育了现代化学的产生。

  正因为化学在生产生活中广泛地应用,所以人类需要一门专门的科学来研究如何更好地利用化学,实现人类生活与文明的更大提升,能在不对地球产生巨大破坏的前提下,最大限度地利用地球上的资源来服务于人类,并且实现地球资源的可持续发展。而很多化学家把时间都投入到了探索化学更深邃更神秘的一面,而不是把化学拓宽到人类的生活中,基础化学家已经不能应付在快速发展中人类对于各种各样的需要的提高,因而亟待一个科学的产生,就是应用化学,应用化学被IUPAC定义为“化学在人类需求方面的应用”,应用化学主要研究化学中有关食品,农业,肥料,医药等许多与生活密切相关的产品,化学的另一分支化学工程则可以专注于整个生产过程中的微操作,两者相辅相成。

  应用化学是一个涉猎广泛的科学,不像其他分支,如物理化学,生物化学,有机化学,无机化学等研究范围狭窄而刁钻,同时应用化学需要的储备知识更加多,因为一样产品从原材料选择到加工再到最后产出,提纯,除杂,废物处理的过程,需要各方面知识的基础,了解其中涉及的触发剂,催化剂,敏化剂等等化学物质,并且要时刻注意不引入杂质,并且不改变产品的性质,保证产品的产率,质量与速率。应用化学从研究的方向上来讲分为三个方面,无机,有机,生物。

  无机应用化学是最早开始研究的一门,因为人类对于应用化学的入门以及理解最早,人类对于无机物的接触与认识比较多,无机化学研究的又可以分为平常生活中的与工业生产中的,生活中的无机物大多结构简单,性质比较突出,相对比较安全,例如氯化钠,碳酸钠等,而工业生产中的无机物则很多都难以在正常的条件下稳定存在,有易于潮解的,如氢氧化钠,硝酸铵等,有易于与氧气反应的,如钠单质,铝单质等,有易于与空气中燃烧的,如氢气,甲烷等,有的不能稳定存在于空气中,如一氧化氮,有的更是有毒的,会威胁到人的健康,如氯气,对于这些物质,必须要妥善地处理,要不然轻则导致产品不纯,或者只是产品产出的下一级产品有杂质,重则会出现工业事故,导致大量伤亡。例如氯气则是一种有剧毒的黄绿色气体,如果氯碱工业产生的氯气不能妥善地收集,提纯,处理,导致氯气泄漏,则会使肺部细胞受到大量损伤,轻度中毒会导致支气管炎,咳嗽,中度中毒会导致支气管肺炎,重度中毒更会导致呼吸困难,窒息,昏迷,甚至死亡。所以在无机应用化学中,必须要在保证整个生产过程中安全,操作正确的情况下,再确保最大化劳动力与资源,提高产率,质量与产量。另外,冶金以及硅酸盐制品也是无机应用化学的重要组成部分。而这些产业相对于其他属于传统工业,应用化学则更着重于传统工业的新开发,比如硅酸盐制品的功能化,半导体材料的制备等。

  有机应用化学至今为止也有了长足的进步,最初人类对于有机物的认识一直很狭隘,知道维勒,利用氰酸胺合成出了尿素,打破了有机物与无机物的界限,人类对于有机物的研究终于像打开了一扇大门,自此以后有机物渐渐地走进了生产生活中,现在的司机可以使用甲烷作为汽车燃料代替汽油,更加清洁高能,并且价格较低,现在的人可以使用聚乙烯制成的塑料袋及其他塑料制品来乘装物品,而不是用笨重巨大的簸箕,竹篓等,虽然有机物为人类的生活做出了不可磨灭的贡献,但是它的生产业存在许多亟待解决的问题。有机物结构较为复杂,很多有机物的结构已经要使用三维结构来展示,同时有机物的反应缓慢,很多都需要使用催化剂,并且条件严苛,有些反应可能会因为反应条件的偏差而产生一种甚至几种副产物,例如乳酸的聚合,在不同的条件下,其产生的产物至少有十多种之多,所以足见有机物生产之复杂,这些都是应用化学需要解决和完善的问题。并且有些有机物在废弃之后由于很难被降解,例如饭盒,就很容易堆积在一处,成为白色污染,不及时解决的话,污染更会扩散和演化。应用化学不仅仅要解决产品生产的问题,更要解决如何处理产品造成的危机,避免污染。

  生物应用化学是近现展的一个分支,生物的研究从来不能只依靠一个自己,要以其他学科为工具,以自己的理论为先导来进行,化学便是其中一个工具之一,最简单的例子就是DNA是主要遗传物质理论的证明实验,赫尔希和蔡斯利用了放射性元素找到了遗传物质的踪迹。现在,化学更被广泛地应用在更多的研究上,如微生物和发酵化学品,生物学中的痕量过渡金属,分子遗传学等。与此同时,更多人造器官的出现也离不开应用科学的贡献。应用化学需要找到什么物质可以不与人体免疫细胞排斥,什么结构与免疫细胞上的受体最接近,这些都依赖于应用化学对于分子模型的构建与重组。

  总而言之,应用化学作为一种历史悠久,底蕴深厚,发展潜力十足的科学,必定可以大放异彩。

  [1]李临生.应用化学的历史及其意义[J].大学化学,1999(06).

  生物生活化.强调的是生物教学要与学生生活接轨,新课程改革给高中生物教学带来了新的理念,新的理念要求把教育和生活紧密的联系在一起,这样,教育就能回归生活,实现教育本来的意义和价值。笔者在本文中介绍了高中生物生活化教学应把握的原则,分析了高中生物教学生活化的必要性,并简单提到了一些生物教学生活化的策略,希望能帮助从事生物教学的老师更好的开展教育工作。

  新课标要求教师改变传统式教学,让学生在学习中占主体地位,这样才能调动学生学习的积极性和创造性,才能使学生端正学习态度。除此之外,老师应培养学生独立思考的能力,这样,学生才能把死的东西学活了,学生心中才能树立正确的价值观。

  众所周知,生物学科是一门自然科学,一般的学生都喜欢学习生物。学生学好了生物,就能用生物知识解释生活中的一些现象。教师在进行生物教学的时候应时刻把握好科学性原则,这样才能让学生把生活体验和知识原理结合在一起,更快更好的掌握生物知识。

  高中生物的很多内容都和生活有着密不可分的联系,生物教材中添加了很多探究性的学习资料,这在很大程度上调动了学生学习的积极性。在生活中同学们知道蔬菜放了很长时间之后会变的不新鲜,给蔬菜浇水后蔬菜又变的有硬度了,很多同学都想知道为什么会有这样的生活现象。高中教学中开展的生活实践活动,不仅能帮助学生解决生活中的疑问,还能帮助学生提高自己的实践能力。

  “注重与现实生活的联系”是高中生物新课标要求的理念,新的高中生物教材是以生活为依据进行编写的,这样,能改变学生的学习模式,使生物教学不再脱离生活实际,为学生展开创造性学习提供了良好的条件。高中生物教学中生活化教育不但能提高学生的创造能力,而且能激发学生学习生物的热情,进而做好学生的素质教育工作。所以说,高中生物教学生活化具有很大的必要性。

  教学经验表明,生活情境与学生的学习有着必然的联系。人教版高中生物教材中,在课本中设置了大量的“问题探究”栏目,这些栏目的内容都很接近人们的实际生活,教师们应该根据栏目中提到的问题对学生展开教学活动,例如,在讲解“蛋白质”的概念时,可以告诉同学们,很多食品中都含有蛋白质,自己平时吃的零食的包装袋上都有零食成分的说明。在生物课堂上,老师可以问学生:你知道蛋白质在生命活动中的有什么作用吗? 你能说出多少种富含蛋白质的食品呢?这样,就激发了学生学习的热情,使学生学习蛋白质时不觉得枯燥、乏味。所以说,创造教学情境有利于提高高中生物的教学质量。

  新课标要求培养学生的创造能力和探究能力,但是,很多生物探究活动并不是很接近我们的生活实际,这使学生在进行探究活动的时候遇到了很多困难。所以说,生物教师开展生物探究活动时,应该从生活入手。例如,在调查某种叶子的种群密度的时候,教师要引导学生结合自己的生活经验,对这种叶子进行调查、分析、研究,这样,才能实现生物探究学习的生活化。学习的目的在于应用,学生把生物学好了才能运用生物知识解决生活中的问题。比如说,老师教学生学习了糖类、脂质、蛋白质等生物知识之后,学生应该收集有关食物营养方面的资料,给自己制定一套健康的食谱,使自己的日常膳食具有科学性、合理性。除此之外,人教版生物教材中涉及到了很多实验,这些实验具有很强的生活倾向。实验接近我们的生活,能够激发学生的探究热情,能够充分的激发学生的聪明才智,使学生更加深刻的理解生物教学实验的目的和原理。比如说,在探究酶的活性的实验中,可以鼓励学生用自己的唾液进行实验,这样,就达到了高中生物实验设计生活化的目的。

  教师要善于挖掘生活中与生物有关系的素材,把教学内容与生活中存在的现象结合起来。导入设计是高中生物教学的重要环节,只有在高中生物教学中导入设计生活化,教师才能正确的引导学生学习生物知识,教师把导入设计生活化工作做好了,才能激发学生的创新思维,才能培养学生的探究精神。教师在进行生物教学时,应从学生的生活经验人手,这样,就能和学生产生感情上的共鸣,就会使难的知识点学起来很容易。比如,老师可以问学生,人在生病的时候,医生会在我们的身体里注射葡糖液,那么,葡萄糖对我们的身体有什么重要的作用呢?采用这样的方法,就能提起学生学习生物的兴趣,可以使学生获得智力的发展和深层次的情感体验,进而使学生主动的学习生物知识。

  结语:言而总之,高中生物新课标要求教师重视学生的生活实践,高中生物课程与实际生活有着密切联系。在开展生活化教学时,老师应组织学生开展实践活动,提高学生的实践能力和创新能力,这样,学生就能充分的利用生物知识解决自己在生活中遇到的问题,间接的提高了学生的生物科学素养。我们都知道,生活化教学是高效的,生活化教学能够避免传统教学中重理论、轻实践的弊端,能够实现学生在学习中的主体地位,使学生能够在学习中生活,在生活中进步。除此之外,高中生物生活化能够开发学生的智力,能使生物学科教育更好的满足社会发展的要求。

  [1]李娟.生物生活化校本教材的思考与实践[J].开拓教育新天地,2011(12)

  [2]张虹玉.浅谈生物教学中学生创新能力的培养[J].研究青少年教育,2013(6)

  大多数学生错选了B项,说明这部分学生对实验所用的斐林试剂的作用原理的理解存在错误。斐林试剂的作用原理是:CuSO4溶液与NaOH溶液反应生成Cu(OH)2沉淀,而Cu(OH)2呈蓝色,具有氧化性,与还原糖中具有还原性的醛基反应,生成砖红色的Cu2O。该反应原理在高中生物学科和化学学科中都出现过;实验所用的CuSO4溶液与NaOH溶液也是高中化学实验中的常见试剂。在讲评这道题时,笔者转换了教学思路,让学生从化学的角度来思考:斐林试剂的有效成分是Cu(OH)2,它呈现什么颜色?它被还原糖的醛基还原后的产物又是什么颜色?学生结合自己已有的化学知识,很容易想到Ⅰ、Ⅲ溶液为蓝色,Ⅱ中发生了氧化还原反应,生成了砖红色沉淀。

  在这道题的处理中我意识到,从数学、物理、化学等其他学科的角度来解释生物学科的难点知识,学生更容易理解和接受,具有事半功倍的效果,同时还能激发学生的学习兴趣,培养学生的知识迁移能力、问题分析解决能力。高中生物中的“细胞的物质基础”“细胞代谢”部分涉及了大量的生物化学知识,在教学这部分内容时我进行了以下的尝试。

  酶是“细胞代谢”部分的重要概念。酶是活细胞产生的具有生物催化作用的有机物,大多数是蛋白质,少数是RNA。酶发挥作用需要一定的条件,如温度、酸碱度等都会影响酶活性(酶对化学反应的催化效率称为酶活性)。

  以往学习温度对酶活性的影响时,笔者通常让学生设计实验步骤、预期实验结果;然后给出具体的实验数据,让学生分析数据得出酶活性随温度的变化趋势;最后引导学生绘制出温度对酶活性的影响曲线。这样教学,学生虽然能识别温度对酶活性的影响曲线,但不理解为什么会出现这样的变化趋势和最适温度时酶活性最大。此时,可结合化学反应速率的相关知识对此进行如下解释:当温度升高时,与一般化学反应一样,酶促反应速率加快。同时,由于大多数酶是蛋白质,随着温度的升高,蛋白质逐渐变性失活,引起酶促反应速率下降。如果用酶促反应速率对反应温度作图,在这两方面的作用下,酶活性随温度的变化曲线),即当反应温度达到最适温度之前,随反应温度升高酶活性增加;当反应温度达最适温度时酶活性最大;当反应温度超过最适温度后,酶活性随反应温度增大而降低(曲线的最大值为酶的最适温度)。这样结合化学知识进行讲解,学生一目了然,教学效果非常好。

  “糖类和脂质的种类和功能”是高中生物“细胞的结构基础”部分的一个重点内容。糖类是主要的能源物质,脂质中的脂肪是细胞内良好的储能物质,糖类和脂肪均由碳、氢、氧三种元素组成。习题中经常出现将糖原和脂肪进行比较的选项,比较的方向包括等质量的糖原和脂肪中各种原子比例的高低、完全氧化分解时释放能量的多少等。

  【例1】 (2010年全国高考新课标卷第2题)下列关于呼吸作用的叙述,正确的是( )。

  教材中只介绍了1克糖原氧化分解释放出约17kJ的能量,1克脂肪可以放出约39kJ的能量。对于大多数学生来说,记住这组数据是困难且没有意义的。对此,笔者采用了这样的教学策略:介绍脂肪的化学本质――甘油三酯,然后让学生阅读高中化学选修5“有机化学基础”中的油脂部分,学生由教材中脂肪酸的分子式可以知道脂肪中碳原子、氢原子所占比例较大。学生再阅读教材中的糖类部分,由淀粉、纤维素的分子式[C6H7O2(OH)3]n可知,多个多糖中碳原子、氢原子所占比例较小,氧原子所占比例较大,糖原和淀粉、纤维素均是由葡萄糖脱水聚合形成的,应用类比推理法可知糖原也有以上性质。在燃烧时,糖原和脂肪中的碳原子与氧原子结合最终生成二氧化碳,氢原子与氧原子结合最终生成水,等质量脂肪因为氧原子含量较少,故需要更多氧气,生成的水多,释放出的能量也多。与糖原相比,每克脂肪储存的能量更多,是良好的储能物质。这样,学生对相关知识理解就显得轻松、容易多了。

  “实验与探究能力”的一个考查方向就是考查学生对教材实验的目的、原理、方法和操作步骤的理解,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。

  【例2】 (2013年江苏省高考生物卷第23题)为了探究温度、pH对酶活性的影响,下列实验设计不合理的是( )。

  方案①中,新鲜的肝脏研磨液含有过氧化氢酶,可以分解过氧化氢,其活性受到温度的影响,但温度在影响酶活性的同时也在影响反应物过氧化氢,学生在化学学习中知道过氧化氢受热分解,可以判断A不正确。方案③中,蔗糖酶不能催化淀粉水解,因此无法达到实验目的。方案④中,淀粉酶催化淀粉水解生成葡萄糖等还原糖,但该方案中选择斐林试剂来鉴定还原糖是不合适的。在人民教育出版社出版的高中化学教科书选修5“乙醛的性质”部分,学生学过以下方程式:CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH=CH3COONa+Cu2O+3H2O,

  该反应所需的氢氧化铜在化学教材中有明确的制备方法:在试管里注入10%NaOH溶液2mL,再滴入2%CuSO4溶液4~5滴,振荡。由此可知:该反应需在碱过量的条件下完成,因此用斐林试剂来检测不同pH下还原糖的产生量是不合适的。

  第一,要注意“度”和“量”。在生物教学中渗透化学知识的目的是为了帮助学生更好地理解生物知识,调动学生的学习积极性,提高学生的迁移能力,因此要注意“度”和“量”。文中例1的教学目的是使学生理解脂肪的各种原子比例与糖原的区别,应用的化学知识是学生在化学课上学过的,学生容易接受;而等质量糖原和脂肪为什么所含能量不同则涉及了分子势能等问题,没有必要在高中生物课堂上讲解。

  第二,要熟悉学生的理科知识结构。教师在学科之间的相互渗透中要选择好切入的时间和内容。如果学生没有有关的化学知识储备,生物教师却运用了这些知识,可能会增加学生的理解障碍。这就需要生物教师熟悉生物教材和化学教材有关内容的编排顺序和学生已具备的理科知识结构,找好新知识的“生长点”,创设好问题情境,调动学生的积极性和激发学生的创造力,使学生能更深刻地理解所学知识,提高自己的知识迁移能力和问题分析解决能力。

  铜是一种重要的金属物质,在国家和人类的发展史上发挥着巨大的作用。铜应用的历史悠久,在我国的古代,智慧的人类就已经开始使用铜生产生活用具了。他们使用铜生产出酒杯、碗等用具,开创出铜为人类服务的先河。铜不仅使用在古代人们的生活中,还用于军事战争中,用铜造成各种各样的武器,用于国家的保卫战争。人类文明发展历史悠久,铜也伴随着人类历史的长河。铜的使用也延伸到了现在的生活中,生活中铜的使用也非常的常见。在汽车的制造中,需要用铜来承载重力,保证汽车在运行过程中发挥着稳定的作用。而且,在现代的电力工作中,也少不了铜的使用。现代社会的电力发展快,应用广,家庭、工厂都要依靠电来进行生存。这就对电提出了很大的要求,需要物美价廉、资源丰富的物质来进行传输,减少电力在运输途中的消耗,保证电力的使用率。由铜制成的电缆,为人类使用的电力资源进行传送,为每家每户输送电力,减少电量的损失,保证了千家万户的正常生活,为人们的生活带来了便利,也促进了社会的稳定。铜广泛使用在各个行业之中,为人类的生活带来了便利的选择。

  无机活化剂主要是一些硫化剂和硫酸铵。硫化铵是一种活化性的物质,能有一定的保证材料活化顺利的作用。因为物质的特殊性,人类对它的使用也非常的谨慎。严格对待每个事物的特质,看出每个事物需要配合的材料,谨慎的使用材料的比例,这些对生活中的很多事物都很有启示。比如,在使用硫化铵的过程中,要牢牢记住它的特质,根据它的使用规则来进行实际的操作。在进行药物加工时,有关人员应该及时的对生产的药品进行检查和监督,保证每个药品的安全性和稳定性,检查药品中硫化铵的含量,使硫化铵的分量控制在合理的范围内,保证食用药品人的安全,并且要严格要求和监督有关人员,使其能够尽忠职守,不利用职务之便使药物流失。

  有机活化剂有不同的种类,有不同的性质。在和不同的物质接触后,会发生不一样的现象,出现不一样的化学效果。比如,有些化W物质与其他金属相遇后会有溶解作用,能消耗物质的成分。所以,在这一化学基础上,人们在使用的过程中,应该注意物质的化学成分,保证生产生活中的安全问题,保证人们的人身安全,保证财产不受侵犯。当然,人们也可以利用这个现象,来发现化学物质的另外的功能。比如,某些物质相遇会使物质相融,人们可以利用这样的性质来发现新的事物服务于生活,创造出消毒剂、洗涤用品之类的,积极的利用物质的化学原因,为人类的生产生活创造出有价值的东西,为人类服务。而且,人们在生活的过程中,可以在安全的基础上,进行大发现,发现出有价值的、生活化的东西,来为平时的生活生产使用,在使用的过程中,对它的使用效果进行检验,分析事物的客观价值,做到充分的利用价值,不浪费资源,坚持节约资源,有效利用的原则,保证资源的利用度,在环保的道路上坚定地走下去,能够为我们的社会创造一个环保的环境。这样的环境的影响下,会使人们对于新生的事物产生新鲜感,保持创造的热情,进行研究创造活动,发挥出自己的价值,能够更好的去建设我们的社会和创造人类的未来。

  我国现在对氧化铜矿活化剂的研究已经开展到了一定的地步,取得了一定的成果。我国在氧化铜活化剂的研究方面,投入了大量的人力物力,借鉴了国外的研究经验,引进国外先进的经验,保证了参考资源上的充足性,为研究的发展提供充足的条件。有些工厂使用氧化铜活化剂作为生产材料,对工厂进行全面的改革,促进工厂的发展,保证工厂的生产水平保持在一定的高度。工厂通过对生产材料的选择,有选择地选用氧化铜活化剂,能降低工厂的预算费用,降低了生产的成本,也有效地利用了资源,有利于环保措施的实行,有利于环保主义的推行。同样的,在生产方面进行生产改革,能保证产品的质量,保证产品的使用效果,使回头客更多,促进产品的销售,提高我国的市场竞争力,积累实践经验,积极开发研究,使我国逐步走上世界前列。

  通过对氧化剂的研究观察工作,同时借鉴国外的先进经验,获得了很多有效的经验成果,在一定程度上也保证了经验成果的正确性和合理性。通过在多方面的试验工作,在各个地区的实践成果,显示了我国研究成果的正确性和实践性,能在实践的过程中,得到实际的效果,能促进工厂、家庭生活的顺利进行,显示出氧化剂的使用功能。在这一方面,说明了化学研究对生活生产的促进作用,需要人们在生活中积极的发扬,全面的促进氧化剂的使用范围。但是,对于这些化学物质,它们有特定的属性和功能,有着它们的特殊性。需要我们在生活生产中,进行严谨的选择,在使用量的方面要严格的控制,保证使用的安全性和稳定性。同时,人们应该继续进行氧化剂的研究工作,研究出氧化剂不同的东西,创造出人们生产生活必需的物质,改善人们的生活质量,推动社会的向前发展,将氧化剂与环保相结合,能够保护人类环境,为人类的生活创造良好的环境,保证人类的生活水平保持在一定的高度。

  [1]王普荣,戴惠新,徐国印,等.氧化铜矿浮选活化剂研究及应用现状[J].矿冶,2012,21(1):15-17.

  关键词 课程即资源活化 分散系 课堂教学 项目任务 观念建构教学 化学观念

  “课程即资源活化”理念要求教学设计既关注学习者的外在行为,又要关注学习者的内在体验;既关注用基础知识历练学习者思维的科学价值,又要关注有限知识与广泛知识外延有机融合的社会意义。

  “课程即资源活化”是在项目任务的驱动下,充分利用物质、信息、人力等资源要素进行教学活动的课程理念,它是受多元智能理论和建构主义理论启发而提出来的。资源不仅局限于教材,更要挖掘生产生活中的合理要素并活化到课堂教学中去;人力资源不仅发挥教师的能动性,还要挖掘学生潜在的课程要素并活用到课堂中去。教学不是教教材,而是创意设计教学任务,把相关资源课程化、活动化。目的是开放课堂、发展学生思维、构建基本学科观念。课堂是否有效决定于教师怎样调动一切有利于学生全面发展和终身学习的资源,推动课程价值的最大化。

  高中化学课程标准在“常见无机物及其应用”中提及:能根据物质的组成和性质对物质进行分类;知道(认知性学习目标最低要求)胶体是一种常见的分散系;实验:氢氧化铁胶体的制备;实验:铝盐和铁盐的净水作用。显然,从知识与技能的角度,胶体是这部分教学的重点和难点,对于胶体的性质仅需学生知道丁达尔效应。但是,为了以后学习盐类水解的应用,应该让学生知道胶体的介稳性,但不要求系统分析胶体的聚沉。

  “分散系及其分类”内容位于人教版《化学1》的第2章第1节第2课时部分。在章题“化学物质及其变化”的背景下,“分散系及其分类”是以分散系为载体介绍物质的分类方法,在纯净物分类的基础上,再研究混合物的分类思想,为学习各类物质的性质铺垫基础。该部分的教学中引导学生开展探究活动的价值在于帮助学生进一步构建分类观和变化观。胶体的知识与学生以前所学的知识有所不同,它研究的不是某种物质所特有的性质,而是物质的聚集状态的变化表现出的特有性质,这是学生通过分类思想来研究物质、观察物质新的切入点。

  (1)知识与技能:知道分散系的定义及其分类,能够对常见混合物进行分类,如硫酸钠与水的混合物属于固液分散系,也可以归属于溶液;掌握胶体的本质特征,能够从分散质粒子直径的角度区分溶液、浊液和胶体;知道浊液分散质粒子不可以透过滤纸和半透膜,胶体粒子可以透过滤纸,不能透过半透膜。掌握丁达尔效应,知道运用丁达尔效应鉴别胶体和溶液;了解胶体的应用,如江河入海口三角洲的形成。

  (2)过程与方法:通过对常见分散系的分类,知道对混合物进行分类是对纯净物分类思想延伸应用;通过研究同一物质在不同分散状态的性质,使学生知道从分散质粒子直径的角度进行分类是更本质的一种分类思想。通过过滤操作和联系生活素材使学生悟出胶体分散质的直径在1~100 nm。通过观察烟雾和各种分散系对光的反映,理解丁达尔效应的概念及应用。通过观察电泳现象和解读布朗运动,告知学生胶体的介稳定性。

  (3)情感、态度、价值观:通过对混合物进行分类,使学生认同分类思想对高中化学学习以及生产生活的指导意义。通过制备不同的分散系并继续深入探究其性质,使学生感受实验研究的重要作用和乐趣。通过过滤操作和医药案例的阅读分析使学生建立物质结构决定性质的基本规律,从而掌握认识世界的基本法则。通过同一种分散质在不同的分散剂中呈现的结构和性质的差异,让学生体会化学的变化观和粒子观。

  学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念,应当是中学化学教学的第一目标。活化相关课程资源,引导学生建立的基本观念有:(1)可以根据分散质粒子大小、分散质或分散剂的状态等对分散系进行分类,按照分散质粒子大小对分散系进行分类,是区分溶液、胶体和浊液的本质所在。(2)物质性质不仅与物质的组成和结构有关,还与物质微粒的聚集状态有关,胶体性质是物质微粒的一种聚集形态的体现。(3)同一分散质的不同类分散系在一定条件下可以相互转化。(4)同类分散系具有相似的性质,分散系中的分散质和分散剂同时也保持各自的相对独立性[4]。

  培养学生思考的能力,必须让学生面对相对比较真实的生活情境、丰富的信息资源环境和必须努力完成的项目任务,所以这节课设计了富于变化的实验、生活资讯情景,从医药案例和生活常识创设情境,激发学生的学习兴趣和求知欲,充分运用实验探究和列表对比的方法,层层推进,坚持课程即引领学生对资源价值的探究和以人为本的宗旨,注重对学生进行科学方法的训练和科学思维的培养,发展学生的逻辑推理能力以及分析问题、解决问题、总结规律的能力;变知识教学为理性思维主导的观念建构教学。

  [明确定义]把__物质分散在__物质中所得到的体系叫做分散系。某同学,把你扔进水里,你和水组成分散系了吗?笑答:没有,因为没有被“分散”。

  [设计意图]通过学生对分散系的研讨,让学生发现自己身边有那么多的分散系,通过分类练习,体验分类思想在化学学习中的重要性。给学生提供挑战性的任务,迅速将生活资源课程化,增强学生注意力,渗透生活处处有化学的理念。

  [引导观察]小组合作制作3种常见的分散系,①将饱和氯化铁溶液滴加到沸水中,得到了红褐色的氢氧化铁胶体;②将饱和氯化铁溶液滴加到20mL冷水;③将饱和氯化铁溶液滴加到氢氧化钠溶液中。观察到什么现象,得到的3种混合物有什么异同?

  [探究活动]分别过滤氢氧化铁胶体和氢氧化铁悬浊液(滤纸孔径约为100 nm,1 nm=10m)。观察实验现象,得出结论,并且进行解释分析。

  [设计意图]通过亲身体验,学习胶体的一种制备方法,运用熟悉的过滤操作探究浊液和胶体分散质粒子直径的本质不同,把物质的分离实验方法运用于物质性质的探究当中,让学生感知化学作为实验科学的特性,在探究中学会区别胶体与浊液;另外对同一物质(三氯化铁)在不同分散情况下呈现出不同的性质进行研究,帮助学生从化学视角形成对“世界是普遍联系”的理解,加深学生对化学物质变化观的认识,体现实验资源活化基本观念的思想。

  [阅读医药资料,分析探讨]为什么重金属铋在人体中没有使人中毒,反而起到治疗胃病的效果?

  [药物相互作用]1.不得与牛奶同服。2.如正在服用其他药品,使用本品前应咨询医师或药师。

  备注:胶体果胶铋为胃肠黏膜隔离剂,在酸性胃液中形成稳定的胶体,对溃疡面有保护作用,促进溃疡愈合和炎症消失,杀灭幽门螺旋杆菌,适用于溃疡病、各种胃炎等。肠胃只能吸收小分子和离子(小分子或离子直径一般小于1 nm),不能吸收大于1 nm的颗粒物质,故肠胃黏膜可以称为“半透膜”,其他半透膜还有鸡蛋壳内膜、动物膀胱等。

  [设计意图]将医药的常识与胶体性质建立联系,通过合作研究和对比分析,让学生总结出胶体分散质粒子直径在1~100 nm,使学生感知在生活中化学的应用价值,也是利用医药资源建构化学基本概念。在学生推理过程中,必然发展了学生的理性思维,因为化学是在分子原子水平上研究物质的,而理性思维属于思维,它是以微观物质思维宏观物质思维的。

  [设计意图]引导学生通过对类似物质性质进行比较和分析,增强分类观念,培养学生的综合分析能力。小组汇报的另一层用意是让学生及时归纳,发展学生的思维能力的同时培养学生利用图表表达信息的方法。教师的总结可以让学生对比自己的结论,查缺补漏,使知识系统化、条理化,意在利用化学表征资源提高思维能力。

  [提出问题]教师演示浓盐酸与浓氨水所生成的烟对光的散射实验,讲述丁达尔效应的光学原理,请同学们用自己的激光灯照射自己实验台上的各种分散系,如硫酸铜溶液、松香胶体、稀墨水、稀牛奶、氢氧化铁胶体、泥水、氯化钠与酒精组成的分散系等,小组合作分析什么分散系具有丁达尔效应?丁达尔效应能够用于区别什么分散系?

  [总结提升]当光线通过胶体时,由于胶体粒子对光有__作用,所以从入射光的垂直方向(或从侧面)可以看到__。用途:鉴别__和__。

  [设计意图]丁达尔效应是胶体作为分散系整体表现的系统属性,分散系中的分散质和分散剂保持混合前的相对独立性。让学生置身不同胶体丁达尔效应的情境之中,寓情趣生思维,充分调动人的能动性,从而掌握规律,提高对胶体的整体认识,用填空方式引导学生思维活动,有利于突出重点和准确表征。

  [演示实验,展示实例]教师向学生演示胶体的电泳现象和布朗运动的动画,展示静电除尘图片,请学生分析讨论,电泳现象说明了为什么胶粒会定向运动?联系静电除尘说明了胶粒什么特点?胶体为什么比较稳定?

  [总结提升]观看电泳现象,联系静电除尘分析胶体稳定存在的原因:(1)胶体粒子因吸附离子而带有__,同种胶体粒子电性__,它们之间的相互__阻碍胶体粒子变大,使胶体粒子不易聚集,这是胶体稳定的主要原因。(2)__使胶体粒子不容易聚集成质量较大的颗粒而沉降下来,这是胶体稳定的次要原因。

  [设计意图]从实物分析中得出胶体中胶粒吸附离子而带电的事实,进而说明胶体稳定的基本原因,提出胶体介稳性;属于告知内容,适于点到为止,为课后延伸探究学习留下悬念。

  [灵活运用]教师安排学生将自己实验台上的氯化钠溶液倒入氢氧化铁胶体中,观察胶体介稳性,组织学生讨论江河人海口三角洲的成因?

  [回归主题]教师要求学生独立思考,运用当堂所学知识特别是分类的思想给胶体下一个准确的定义。

  [设计意图]运用所学解释自然现象,使学生体验化学微粒的变化观念。通过探究胶体的本质特征和主要性质,再回到分类思想的高度给胶体下一个严谨规范的定义,信任并利用学生的信息整合能力。

  该教学设计经过实施后,取得了较好的教学效果。学生从内心喜欢上了对物质进行分类的研究,对分散系的认识比较深入,完全能够自主建构胶体概念,较好地落实了三维教学目标,激发了学生进一步的学习热情,他们主动查阅资料分析了“雾霾”、“云蒸霞蔚”、氯化钠在乙醇中等与胶体知识的关系。

  传统的初中化学教学目标,以引导学生掌握化学知识为主.在这一教学目标下,学生只要会做化学习题,能考出好分数,就是完成了化学学习任务.新课改提出初中化学教学目标,要引导学生掌握化学理论知识,提高学生的实践技能,让学生感受到学习化学知识的乐趣.在初中化学教学中,如何达到这些教学目标是很多教师思考的问题.

  例如,在讲“常见的酸和碱”时,教师可以在课堂教学引导环节让学生看柠檬、酸桔子、醋、洗衣粉、肥皂.然后引导学生全面观察这些事物,并利用生活经验把它们分成酸性物质和碱性物质.学生用眼睛看、用手摸、用鼻子嗅、用嘴尝.学生发现,从外表来看、用鼻子嗅这些事物,这些事物难以归类;用嘴尝这些事物,发现柠檬、酸桔子、醋的味道都是酸的,而洗衣粉和肥皂则是苦涩的;用手摸这些事物,洗衣粉和肥皂都有些湿滑的感觉,而柠檬、酸桔子、醋则没有这样的触感.于是学生将柠檬、酸桔子、醋分入酸性物质中,将洗衣粉、肥皂分入碱性物质中.再引导学生思考:食用盐是酸性物质,还是碱性物质呢?有的学生说它是酸性物质,有的学生说它是碱性物质.可是学生经过思考,又觉得它既没有酸性特质也没有碱性物质的特征,于是学生觉得物质除了酸性、碱性两种特性以外,还存在中性的物质.在学生初步了解酸性物质、碱性物质、中性物质的特征后,教师引导学生进入后续的探索学习环节.这节课,教师没有直接告诉学生酸性物质、中性物质、碱性物质有哪些特征,而是引导学生结合生活经验自己去探索,使学生在探索的过程中对酸性、中性、碱性物质有初步的认知.这种教学方法,能让学生意识到不必畏惧学习新知识,可以应用已有的生活经验去探索新知识.

  在初中化学教学中,教师要引导学生学会观察生活中的化学现象,鼓励学生应用生活实践去探索生活中的化学知识.当学生愿意鼓起勇气去观察化学现象、探索化学知识时,学生就能感受到学习的喜悦及探索的乐趣.

  传统的化学教学模式一般为教师在课堂上讲课,学生在课桌前学习.这种教学模式传授的知识比较单一,学生只能单线式接受教师的引导,而不能与其他同学交流,不能激发学生的学习兴趣.在新课改背景下,教师应以小组合作实验模式为主,开展化学教学.

  “价值”主要是指客体的某种效用性或“积极作用”,教育的价值就是教育对现实社会和人的生活所带来的益处[1]。有研究指出,理科课程具有两种价值取向――“本体论”价值和“工具论”价值,前者满足学生的需要,后者满足社会的需要[2]。本文所指的教学价值,主要是指教学活动对学生本体的发展价值,可以理解为教学活动对学生的积极作用,或者说是教学活动能给学生带来怎样的收获,能促进学生哪些方面的发展。作为一线化学教师,我们要思考怎样的教学才有价值?“什么是一般人所应具有的最基本的化学观点或观念?这应当是科学教育的重要任务之一”。“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念,应当是中学化学教学的第一目标”[3]。因此,中学理科化学教学不仅要给学生传授化学知识,更重要的是引导学生掌握基本的化学观念,了解研究化学问题的视角和方法,体验化学给人类生活带来的便利,提高学生的科学素养。在平常的教学工作中,我们应自觉以新课改的理念为指导,充分挖掘现有教学内容所承载的教学价值,促进学生的发展。下面以高三《有机反应类型复习》专题教学为例,谈谈在教学设计的过程中,如何挖掘该部分教学内容的价值,促进学生知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观三维目标的发展。

  有机反应类型在有机化学知识体系中属于基本理论部分,是高考常考点,在全国各地高考化学试卷中,出现频率非常高。组织好此部分内容的复习,不仅可以提高学生对有机反应类型知识掌握的熟练程度和牢固程度,提高高考成绩,同时有利于促进学生认识的发展,而且有助于帮助学生体验有机合成在生产生活中的作用。

  遗忘规律表明,对同一知识采用不同的方式进行编码,可以提高记忆效果,不容易遗忘。提取信息时可供选择的线索越多,知识再现时会越快速和准确。有机物结构复杂,有机化学反应数量多,相当一部分学生感觉有机化学难学。如果能引导学生对零碎的有机化学知识进行归纳,使之条理化、网络化,不仅能帮助学生记忆,也有利于学生建立牢固的知识结构,减轻学生的学习负担。

  高三复习首要任务是帮助学生打好知识基础。多线索复习有机反应类型,可以帮助学生提高信息掌握的深刻度和信息提取的有效性。在进行有机反应类型复习时,可以分别以官能团、反应试剂和反应条件为线索,归纳总结主要官能团可以发生的反应类型,典型的反应试剂与反应类型的关系,以及常见反应条件与反应类型的关系。复习过程中通过引导学生多角度全方位编织有机反应类型知识网络,将零散的、扁平化的知识变成结构化的知识,使学生对有机反应类型的理解更加深刻全面,确保在解题时从大脑提取相关信息更加准确及时。在教学过程中,还可以以小组竞赛的形式进行归纳总结,提高学生学习的兴趣和积极性。

  学习有机反应类型不能仅仅满足于概念层面,即学生能够指出某类有机物可以发生的反应类型,或者能够根据情景中的信息判断所发生有机反应的类型。通过本单元的复习,要能够使学生对有机反应认识的深度和广度都有所提高,掌握研究有机反应的一般方法,提高学生化学学科素养。有机反应类型的复习最重要的价值在于该部分知识所蕴含的有机化学的学科核心思想和其工具性作用。

  化学反应是最基本的化学观念之一。各种各样的化学反应,是化学的核心[4],中学化学教学应有助于学生建立化学反应的观念。化学物质种类繁多,性质各异,通过对反应原理的分析可以帮助学生认识纷繁芜杂的物质变化背后的化学本质。在复习有机反应类型时,不仅要求学生知道某类物质可以发生什么类型的反应,而且还应知道是怎么反应的。不同有机反应类型的本质差异就在于断键和成键的部位和方式不同。学生应理解反应物中的化学键是怎样断裂,生成物的化学键是怎样形成,断键和成键的部位各在什么地方,即学生要弄明白有机反应的机理。如通过乙烯与Cl2、HCl、H2O的加成的对比,引导学生归纳烯烃加成反应的一般原理,即双键中的一根断裂,在断裂的两个不饱和碳上分别再加上其他的原子或原子团。在此基础上,再进一步引导学生思考,丙烯与HCl的加成反应和乙烯与HCl的加成反应对比,有什么不同?从而得出不对称烯烃在发生加成反应时的产物可能有同分异构体的结论。又如通过对乙醇和溴乙烷消去反应过程的分析,可以引导学生掌握醇和卤代烃的消去反应的机理。通过对反应机理的分析,既可以提高学生对化学反应本质的认识,又可以提高学生对知识的迁移和运用的能力,减轻学生机械记忆有机方程式的负担。

  对物质进行分类,是化学常用的研究方法。分类观是化学科学认识物质世界的基本思想方法以及处理问题的基本思维方式[5]。教学过程中,要通过各种活动,将学生对有机物的认识,从典型代表物水平提升到官能团和物质类别的高度,引导学生自主建构“结构决定性质,性质反映结构”的核心学科思想。学生通过本单元的复习,能够明确感知到有机物的分子结构,尤其是官能团决定了有机物的性质。学生能借助官能团的概念,学习和认识某一类有机物的性质。然后从分类的角度,解释和预测同类物质的性质。如能从乙烯的性质推导出含有碳碳双键的一类有机物可能具有的性质。更重要的是,我们还要发展学生依据结构上的相似性来预测陌生有机物性质和反应的能力。如乙醛与乙烯相比,它们有何共同点和差异?它们都含有不饱和键,从而可以预测乙醛也能发生加成反应,同时,乙烯中的不饱和键是非极性的,而乙醛中的不饱和键是极性的,从而可以预测乙醛与其他物质发生加成反应时的产物。

  最有价值的知识是关于方法的知识。有机反应类型复习的价值还在于帮助学生建构有机反应的分析框架,使学生掌握研究有机反应的分析方法。经过高一高二的学习,学生已经积累了很多零碎的有关有机反应类型的知识,高三复习时可以通过组织有效的学习活动,引导学生从这些纷繁复杂的事实背后,抽象出最一般的原理和方法。比如可以引导学生思考常见有机物有哪些类别?每一类有机物所能发生的典型有机反应有哪些?在有机反应中都学过了哪些反应条件?这些反应条件和有机反应类型之间有何对应关系?烯烃的加成反应和烷烃的取代反应所用的试剂有何不同?能否举例说明加成反应和消去反应断键和成键有何不同?基于这些事实,你认为研究有机反应类型可以从哪些角度进行?在一系列问题的驱动下,引导学生归纳出如下研究有机反应类型的模式图。

  上述有机反应类型的分析模式图相当于搭建了一个研究有机反应的理论平台,学生借助这个平台,可以加深对已知有机反应的理解,化繁为简,减轻记忆的负担,也可用于分析陌生的有机反应。这样,知识也就转化成了方法和能力。

  有机化学与生产、生活以及科技的发展有着密切联系,对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。通过有机反应类型复习,可以帮助学生建立物质间的转化观,体验有机生产给人类带来的便利和可能造成的负面影响。具有特定官能团的有机物的性质和反应类型并不是孤立的,官能团之间可以相互转化。通过引导学生编织常见有机物的转化关系图,不仅可以帮助学生巩固知识,还可以使学生体验到,研究有机物的性质,掌握不同有机物之间的转化关系,在生产实际中具有十分重要的意义。如伍德沃德所说“有机化学极大的改善了人类的生活,使人类在旧的自然界旁边建立起一个新的自然界”。生活中广泛使用的药物,日常的生活材料都得益于有机反应的贡献。根据“结构决定性质,性质反映结构”的基本原理,依据所需物质的性质,我们可以预测其结构,进一步探讨其合成路线和方法,然后进行相应的有机合成,为我们的生活带来便利。制造出对人类有用的物质,将有害物转化为无害物,是有机化学研究的意义所在。

  化学知识体系是人类认识自然和改造自然的结晶,其中蕴含着丰富的学科思想和科学研究方法以及人文意境。在教学过程中,我们要多做有心人,追问知识背后的教育意义,尽可能充分挖掘教学内容的功能和价值,提高学生的科学素养,促进学生多方面的发展。

  [1] 王坤庆. 教育哲学――一种哲学价值论视角的研究[M].武汉:华中师范大学出版社,2006

  [2] 郑长龙,梁佩君. 论理科课程的价值[J]. 化学教育,2000,(4)

  [3] 宋心琦,胡美玲. 对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J]. 化学教育,2001,(9)

  1.研究新课标和新教材,整体上把握各选修模块的教材结构、教学内容和“三维”目标,提高教师课堂驾驭能力。了解选修模块与必修《化学1》、《化学2》之间的联系和拟选修的模块与未做要求选修的模块之间的联系,使自己在选修模块的教学中能够承前启后、有的放矢、得心应手。

  2.正确领悟新课程的理念,准确把握选修模块教学内容的深广度,按选修模块开设指导意见和高考方案。选化学的学生要学习6个选修模块,其内容的总和远远多于过去任何一套教材。如何把握好教学内容的深广度成为不加重学生负担、真正落实课程标准中课程目标的关键。教师在实施具体的教学任务时,要把教学侧重点从对知识点的深挖、迁移和拓展层面,转移到通过化学基本知识的学习使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究意识,在实践中培养学生的创新精神和实践能力上来。比如,教材中《拓展视野》栏目,这些内容不是教学的重点,也不是考试的热点,在具体教学时要进行区别对待。

  (1)核心内容的设计:本节课的正文有哪些内容?教材为什么设置这些内容?这些内容在整个模块教材中具有什么功能,占有怎样的地位?与以往相关教材内容相比,新教材做了哪些改动?为什么会有这样的改动?根据教材分析,本节课教学内容的重点是什么?是否需要将教材内容的顺序重新调整?若需要,如何调整?

  (2)学生活动的设计:本节课设置了哪些活动栏目?这些栏目的设置意图是什么?主要的学生活动有哪些?哪些问题需要进行相互交流?具体如何设计?哪些活动性栏目可以直接利用?哪些需要经过整合?哪些可以进一步创新?如何对学生活动进行引发和启发?可否将一节课中多个学生活动连为一个整体?学生活动可能会出现什么结果?如何应对课堂上可能发生的意外情况?

  1.教材分析:《化学与生活》模块的设置充分体现了回归生活的新的课程理念,从学生生活中精选与化学关系密切的内容组成课程内容。学生通过对本模块的学习,不仅可以认识化学在促进人类健康、提供生活材料及保护环境等方面的重要作用,能应用所学化学知识对生活中的有关问题作出判断和解释,还可以认识化学科学的发展对提高人类生活质量的积极作用,形成可持续发展的思想。

  2.教学策略:《化学与生活》模块涉及的内容较多,如果面面俱到地介绍,势必加重学生的学习负担,也不利于激发学生学习的兴趣。在教学过程中一定要准确把握内容标准的要求,选择典型物质和事例引导学生自主学习,力求使课程内容贴近学生、贴近生活、贴近社会。

  1.教材分析:《化学与技术》模块以学生的知识经验为基础,使学生直面工农业生产、技术进步和社会发展中的重要问题,学习化学、应用化学,提高学生分析和解决实际问题的探究能力,培养学生的创新精神和实践能力。共有三个主题:主题1:化学与资源开发利用;主题2:化学与材料的制造、应用;主题3:化学与工、农业生产。

  2.教学策略:《化学与技术》模块包含的内容范围比较宽广,如果单纯从知识的角度考虑,难以在规定的课时内完成学习任务。在教学中,要通过一些典型的实例使学生认识化学与技术、社会的关系,从而对化学的价值有更全面的理解;要重视精选典型案例,准确把握教学内容的深广度,重视学生基本观a念和技术意识的培养,而不是过分关注具体的生产流程和细节。

  1.教材分析:《物质结构与性质》模块从原子、分子水平上认识物质构成的规律,以微粒之间不同的作用力为线索,侧重研究不同类型物质的有关性质,帮助高中学生进一步丰富物质结构的知识,提高分析问题和解决问题的能力。共有四个主题:主题1:原子结构与元素的性质;主题2:化学键与物质的性质;主题3:分子间作用力与物质的性质;主题4:研究物质结构的价值。主要内容有:①了解核外电子的能级分布及电离能、电负性的涵义;②知道离子键、共价键、金属键,能根据不同化合物的结构特征解释某些物理、化学性质;③认识氢键,能说明化学键与分子间作用力的区别。

  2.教学策略:《物质结构与性质》模块的知识内容比较抽象、理论性较强,若只是把艰深的理论知识堆积起来,不仅会使学生望而生畏、逐渐失去学习兴趣,也会导致学生的理解困难,无法落实标准中的课程目标。在教学中,要关注学生的认识水平,注重抽象概念与具体实例相联系,尽可能通过直观模型和模拟活动增进学生对科学概念的实质性理解。

  1.教材分析:《化学反应原理》选修模块与原教材有相似之处,与《化学2》也有相似之处,但同中有变:内容变化了,增加了熵与熵变、化学反应的方向性、电离常数、沉淀溶解平衡等知识;要求变化了,某些知识的教学要求有所提高,例如,盖斯定律从“阅读”提高到“能用盖斯定律进行计算”,化学平衡常数从“了解”提高到“知道化学平衡常数的涵义,能利用化学平衡常数计算反应的转化率”等等;内容组织也发生了很大变化,增设了很多栏目引导学生探究、分析、比较、归纳,更加关注化学与社会的联系,突出化学的应用价值。《化学反应原理》模块通过研究化学反应与能量、化学反应速率、化学平衡以及溶液中的离子平衡等内容,探究诸如如何选择燃料、人类如何解决能源危机、如何确定合成氨反应条件等问题,探索化学反应的规律及其应用。

  2.教学策略:《化学反应原理》模块的主要目的是让学生通过科学探究获得对化学反应所遵循的一般原理即化学反应本质的认识,增进对科学探究的理解,增强探索化学反应原理的兴趣,赞赏运用化学反应原理合成新物质对科学技术和人类文明发挥的重大作用,树立学习和研究化学的志向。在教学中,需要重视选用:⑴重视运用逻辑推理,凸现原理形成过程;⑵重视运用直观手段,创设良好学习情境;⑶重视理论联系实际,培养良好学习兴趣;⑷精心设计问题情境,发展学生探究能力等教学方法和策略,以促进学生通过合作学习、探究学习等学习方式展开学习。

  1.教材分析:有机化合物的应用已深入到人类生活的各个领域,学习有机化合物对提高学生的科学素养有着重要的意义。本课程模块共有四个主题:主题1:有机化合物的组成与结构;主题2:烃及其衍生物的性质与应用;主题3:糖类、氨基酸和蛋白质;主题4:有机合成高分子化合物。主要内容有:①有机化合物的结构,官能团,异构现象,同分异构体,有机化合物命名规则;②烷、烯、炔、芳香烃,天然气、石油液化气、汽油,卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯典型代表物,加成、取代和消去反应;③糖类、氨基酸、蛋白质,加聚反应和缩聚反应,新型高分子材料。

  2.教学策略:《有机化学基础》模块的主要目的是通过各种探究活动让学生研究有机物的组成、结构、性质和应用,认识研究有机化学的一般方法,增进学生对实验在科学探究中重要性的认识并发展他们的实验技能,增强学生学习有机化学的兴趣,帮助学生认识有机化学对提高人类生存质量、促进社会发展和科学进步、提高人类社会文明发达程度所发挥的重大作用,进一步培养学生学习和研究化学的志向,进一步提高学生的科学素养。在教学中要重视如下教学方法和策略:⑴重视理论指导,形成系统知识体系;⑵重视直观教学,训练空间思维能力;⑶重视生活经验,培养学生良好情感;⑷重视实验探究,提高学生科学素养。

  1.教材分析:《实验化学》模块有助于学生能更深刻地认识实验在化学科学中的地位,掌握化学实验的基本方法和技能,培养学生的创新精神和实践能力。共有二个主题:主题1:化学实验基础;主题2:化学实验探究。主要内容有:①物质分离和提纯的常用方法,物质的组成和结构的检测方法,天平、酸度计等仪器的使用方法,控制反应条件的一些方法,物质的制备和合成方法;②设计、评价和优化解决化学问题的实验方案,收集、处理有关实验数据,合理解释实验现象,运用比较、归纳、分析、综合等方法揭示化学变化的规律。

  通过认识各类有机物典型代表物的组成、结构和性质的差异,引导学生上升到对一类化合物组成、结构和性质的认识。引导学生归纳有机物之间的转化关系,形成有机化学主干知识网。

  在烃类物质中,芳香烃的结构和性质最复杂,用途也非常广泛,对社会生活有非常大的影响。因此本节内容是烃类教学的重点和难点。苯是最简单的芳香烃,也是重要的化工原料。教科书在复习苯的结构和性质后,重点介绍了苯的同系物。教学时,要注意引导学生从苯的结构和性质,迁移到苯的同系物的结构和性质;从烷烃的同分异构体的规律和思考方法,迁移到苯的同系物的同分异构体问题。要注意脂肪烃和芳香烃的结构和性质的对比;要善于通过实验培养学生的能力。

  (3)通过苯和甲苯的化学性质的研究,加深对取代、加成等有机反应类型的认识。

  (1)通过设计苯的卤代及硝化的实验方案,加深对苯及同系物性质的认识,提高设计、评价及优选实验方案的能力。

  (2)通过对比苯和苯的同系物的结构和性质,进一步了解结构决定性质这一研究元素化合物的基本学科思想。

  (3)通过对比苯和苯的同系物的结构和性质,初步确立有机基团之间相互影响的观念。

  (1)阅读苯及苯的同系物的结构发现历史,体会想象力和创造力在科学研究中的重要意义;

  (2)通过设计苯的硝化和溴代的实验方案,培养学生严谨治学、执着追求的科学态度;

  (3)通过让学生调查研究苯及同系物的作用及危害,使其辩证认识科学技术在社会生活中所起到的作用,通过对科学知识的学习来培养其深切的人文关怀。

  本节教材的内容是在必修2苯的基础上拓展到苯的同系物及芳香烃的来源和应用。“苯的结构与化学性质”从不同的角度让学生回忆、巩固苯的特殊结构与能发生的化学反应(燃烧、取代、加成),并提出更高的要求:根据苯与溴、浓硝酸发生反应的条件设计制备溴苯和硝基苯的实验方案;“苯的同系物”通过实验引导学生注意苯环与侧链烃基的相互作用;教学时可以通过比较苯和甲苯的结构与化学性质的不同,使学生认识基团间的相互影响。围绕“苯及其同系物使人中毒”的话题,课前布置学生进行查阅资料或实地调查的实践活动,把活动的结果做成简单的课件或宣传文稿,由学生来展示,达到主动参与,自我教育的目的。

  教材中科学视野部分给出了苯的离域Π键分子结构,结合教材补充甲苯的P-Π共轭分子结构,供有余力的同学自学。

  本节内容可分为三个部分苯、苯的同系物、芳香烃,每部分给出两个不同方案作为教学、学习的参考。

  学生已经了解了苯的结构和性质,因此教学的重点是帮助学生复习再现苯的结构和化学性质,并将苯的结构和化学性质与脂肪烃进行对比,通过对比找出苯的结构和化学性质的特点,从而帮助学生掌握苯的结构与化学性质。

  复习再现:复习苯的结构和性质。通过计算机课件、立体模型展示苯的结构,通过实验录相再现苯的燃烧、苯与溴的四氯化碳溶液及高锰酸钾酸性溶液的反应。引导学生讨论甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构和性质的相似点和不同点,并列表对比小结。

  提示:从苯的分子组成上看,具有很高的不饱和度,其性质应该同乙烯、乙炔相似,但实际苯不能与溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾酸性溶液反应,说明苯的结构比较稳定。这是苯的结构和化学性质的特殊之处──“组成上高度不饱和,结构比较稳定”。

  (1)苯燃烧有浓厚的黑烟,同乙炔类似,因为苯(C6H6)和乙炔(C2H2)分子中C、H的原子个数比相同,含碳的质量分数相同,均为92.3%,高于甲烷和乙烯。

  (2)取代反应,类似于烷烃的反应,重点讨论苯的溴代和硝化反应,与甲烷氯代的反应进行对比。

  让学生设计苯的溴代和硝化的实验方案,加深对反应条件的认识,增强设计实验方案的能力。

  (1)由于制取溴苯需要用剧毒试剂──液溴为原料,因此不宜作为学生操作的实验,只要求学生根据反应原理设计出合理的实验方案。最后给出实验装置图加深理解。

  资料展示(情景创设):教师展示有关苯的各种学习资料。如苯的样品,苯的结构模型,苯的燃烧、苯与溴的四氯化碳溶液及高锰酸钾酸性溶液反应的实验录像,苯发生溴代、硝化反应的实验录像等。

  提示讨论问题:从苯组成上看,苯属于饱和烃、还是不饱和烃?苯和乙烯、乙炔都属于不饱和烃,为什么它不与溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾酸性溶液反应?苯的结构上有什么特点,对其性质有何影响?

  研究讨论:学生分组研究有关学习资料,讨论上述提示问题,归纳总结有关规律。

  交流提高:由同学代表交流研究结果,教师进行评价和点拨,并进一步指导学生书写苯与溴在催化剂存在下发生取代反应、与浓硝酸浓硫酸即混酸发生硝化反应、与氢气发生催化加成反应的化学方程式。

  活动探究:讨论对比苯和甲苯结构的相似点和不同点,实验探究苯、甲苯分别与溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾酸性溶液的反应,思考有机化合物基团间的相互影响。

  总结讲解:甲苯发生取代反应时取代基的定位,甲苯被氧化的原因是苯环与甲基的相互作用使甲基变得活泼。

  结构演绎(情景创设):对比苯、甲苯、甲烷的分子式、结构简式,讨论分析它们结构的异同点:

  观察思考:完成【实验2-2】,通过观察苯、甲苯与高锰酸钾酸性溶液的实验,认识甲苯性质的特点,理解甲苯与苯性质的不同。

  总结讲解:通过苯与甲苯、甲苯与甲烷的性质差异,讲解有机分子中基团之间存在着相互影响。

  情景创设(教师也可提供网络教学资源,指导学生通过网络自主学习):教师提出相关问题,指导学生阅读。

  小结提高:交流各小组讨论结果,联系生活实际,提高对石油产品及其应用的认识。

  通过查阅有关书籍了解苯的毒性,了解苯对人体的危害主要会导致再生障碍性贫血等疾病。

  知道工业生产中常用苯作溶剂。如油漆稀料、某些品牌的涂改液也用苯作溶剂等。通过互联网调查发生的苯中毒事件。

  (4)某烃含碳某烃的分子式为C10H14,不能使溴水褪色,但可使高锰酸钾酸性溶液褪色,其分子结构中只含有一个烷基,则此烃的结构共有()

  (5)某烃的质量分数为90.6%,其蒸气为空气密度的3.66倍,则其分子式为_______。

  若该烃硝化时,苯环上一硝基取代物只有一种,则该烃的结构简式为_______________

  若该烃硝化时,苯环上一硝基取代物有两种,则该烃的结构简式为_______________

  ①A与含溴的四氯化碳溶液反应的生成物的名称叫做;写出在一定条件下,A生成高分子化合物的化学反应方程式_______。

  ②A与氢气发生加成反应后生成分子C,C在分子组成和结构上相似的有机物有一大类(俗称“同系物”),它们均符合通式CnH2n+2。当n=__________时,这类有机物开始出现同分异构体。

  ③B具有的性质是(填序号):①无色无味液体、②有毒、③不溶于水、④密度比水大、⑤与酸性KMnO4溶液和溴水反应褪色、⑥任何条件下不与氢气反应;

  (2)二噁英是严重的污染物,很难降解,毒性极大,它常由焚烧垃圾产生,其中一种异构体为,它的分子式为_________________,该分子中的碳原子都以

  _____杂化方式进行杂化;它__________属于芳香族化合物(填“是”或“否”)

  通过观察、记录和分析学生在各项学习活动中的表现,对学生的参与意识、合作意识、实验操作技能、探究能力、分析问题的思路等进行评价。

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