高二化学教学促进学生化学概念的自主建构与发展--以“铝及其化合物高三复习课”为例_化学论文

促进学生自主建构与发展化学观念的高二化学教学——以“铝及其化合物”高三复习课为例，本文主要内容关键词为：化学论文,为例论文,化合物论文,高二论文,促进学生论文，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。

      元素化合物知识是指与物质性质（包括物理性质和化学性质）相关的，能反映出物质的存在状态、用途、制法、检验方法与反应机理的知识，从知识的类别来看，属于事实性知识或陈述性知识。元素化合物知识既是中学化学教学内容的重要组成部分，又是学生学习化学概念原理及化学实验的载体，更是学生自主建构与发展化学基本观念的载体。成功的元素化合物知识的教学对提高中学化学教学质量具有极为重要的意义，但元素化合物知识本身具有庞杂、琐碎的特点，需要记忆的内容较多，且容易混淆，而学生学习的时间又较短，从而导致元素化合物知识成为化学教学尤其是高三化学复习的难点之一。广东省高考年报的统计数据显示，近几年的无机综合题（32题）的得分率普遍偏低——2011年为0.40，2012年为0.46，2013年为0.49。究其原因，主要是学生不会从化学观念的角度去分析、理解物质在溶液中所发生的化学反应。

      化学基本观念，是指学生通过化学学习，在深入理解化学学科特征的基础上所获得的对化学总观性的认识。结合高中化学课程标准中的三维目标，可以将化学基本观念分为三类——知识类、方法类、情感类。知识类的基本观念有元素观、微粒观、转化观、平衡观、守恒观；方法类的基本观念有分类观、实验观；情感类的基本观念有化学价值观[1-2]。

      以下是笔者以“铝及其化合物”为例，尝试通过高三元素化合物知识的复习促进学生自主建构与发展化学观念的实践研究。

      一、教学设计与实施

      为促进学生自主建构与发展化学观念，笔者在2014年的高三化学教学过程中尝试运用“反应图”[3]教学策略和“三重表征”[4]教学策略复习元素化合物知识。

      

      1.完成转化任务，促进学生自主建构与发展转化观

      活动1：请以铝粉、稀盐酸、NaOH溶液为原料，用尽可能多的方案制备

，进而制备

，并对不同的方案进行评价以选出最优方案，写出反应的化学方程式（或离子方程式）。

      将转化任务作为课前作业布置给学生，学生课前完成转化任务并在学习小组（6人）内讨论。课堂上先让两个小组的学生代表将他们的转化关系图画在黑板上（或进行实物投影），然后依次上台讲解。在讲解的过程中，其他学生可以提出问题，也可以补充，展示的学生在黑板上边解答问题，边修改、完善转化关系。经过全班学生交流、讨论，得出结论：由金属Al制备

的方案共有5种，如下页图1所示。

      

      笔者在上课之前对108位学生的设计方案进行了统计：完成方案（1）的学生占100%，完成方案（2）的学生占97.8%，完成方案（3）的学生占73.2%，完成方案（4）的学生占42.5%，完成方案（5）的学生占34.5%。

      

      

      对于“铝及其化合物”的复习，如果一开始就由教师或者学生从类别、价态、特性三个角度列出Al、

、

、偏铝酸盐、铝盐的重要性质，虽然也能快速完成复习任务，但对于哪些物质经过什么反应才能生成该物质，学生仍然不知道或者不熟悉，对于元素化合物知识的掌握还是单向的、线性的，较难认识到相关物质之间的相互联系与转化，也无法自主建构铝及其重要化合物的知识网络，且常常会因为学生兴趣不大，出现教师唱独角戏的场面。而通过任务驱动，学生在自主学习、合作学习的过程中不仅完成了转化任务，还逐渐形成了对这一系列相关知识的认识和理解，又因转化任务的设计也是基于物质类别和化合价两种视角的，因此其认识过程是有序的，认识思路是有逻辑的。这种教学不仅容易帮助学生对铝及其化合物的主要性质形成系统化、结构化的认识，还突出了转化思想，加深了学生对转化观的理解[5]。

      2.构建“反应图”，促进学生自主建构与发展分类观、转化观

      活动2：结合上述转化关系，归纳Al、

等物质或离子的化学性质，并画出相互转化的反应图。

      活动l中的转化任务虽然涉及Al、

的部分重要性质，但还是不够全面，如Al与其他非金属的反应、

和

的两性都未涉及。为了让学生通过自主学习、合作学习，全面掌握铝及其重要化合物的主要性质，并构建铝及其化合物的知识网络，课堂上，笔者首先让学生在评价、反思转化任务的基础上，从类别、价态、特性三个角度归纳Al、

等物质或离子的化学性质，并进一步画出相互转化的反应图。

      学生根据活动1得出的比较完善的转化关系，很容易归纳出铝及其化合物的化学性质，即使不够全面，也可在小组内经过讨论、交流进一步完善。在此基础上，学生画出的铝及其化合物相互转化的反应图有多种，其中的一种如图2所示。

      

      

      3.运用“三重表征”教学策略，促进学生自主建构与发展平衡观、微粒观

      活动3：请从微观的角度分析、理解

的化学性质及实验现象。

      作为中学化学唯一的两性氢氧化物——

，几乎所有学生都知道它既能溶于酸溶液又能溶于强碱溶液，但由于铝是金属元素，不少学生常常不能正确书写

与强碱反应的化学方程式，这主要是由于学生没有从微观的角度分析并理解

的酸碱两式电离平衡。对于铝盐和偏铝酸盐的化学性质的认识，多数学生都能理解碱对铝盐的水解平衡的影响、酸对偏铝酸盐的水解平衡的影响，但对于盐与盐之间的反应，不少高三学生仍然停留在宏观的认识层面上，不能从微观的角度深入理解混合溶液中粒子之间的相互影响、相互作用。

      

是两性氢氧化物，属于弱电解质，在水溶液中存在着酸、碱两式电离平衡；而铝盐和偏铝酸盐，在水溶液中都存在着水解平衡。运用“三重表征”教学策略，从微观的角度分析并理解

的化学性质，既有利于学生运用学过的水溶液中的离子平衡理论从微观的角度深化理解元素化合物知识，又能帮助学生以元素化合物知识为载体加深对概念原理的理解，使概念原理更具有活性和功能性[5]。

      

既能溶于酸，又能溶于强碱，从微观的角度可以理解如下：

      

      铝盐在溶液中与碱或强碱弱酸盐的反应可理解如下：

      

      

      偏铝酸盐在溶液中与酸或强酸弱碱盐的反应可理解如下：

      

      平衡观是中学化学基本观念之一，学生学过的平衡包括化学平衡、电离平衡、水解平衡以及溶解平衡。电离平衡、水解平衡和溶解平衡都需要学生运用平衡理论，从微观的角度深入理解电解质在水溶液中的行为——溶解、电离、水解。因此，在元素化合物复习过程中，通过任务驱动引导学生利用动态平衡的观点，从微观的角度深入分析化学反应发生的原理、解释相关的实验现象，既可利用化学原理帮助学生认识元素化合物所发生的化学反应的实质，又可加深学生对原理性知识的理解、应用，有利于促使学生在原有的基础上进一步发展平衡观、微粒观。

      二、实施效果与分析

      1.学生学习效果的纸笔测试结果与分析

      为了检测应用促进学生自主建构与发展化学观念的教学策略复习元素化合物的效果，在复习了元素化合物之后，笔者选取了本校108名高三理科生作为研究对象，发放测试卷108份，进行限时训练，回收有效问卷108份。测试题如下：

      题1.（4分）下列物质的转化在给定条件下能实现的是（

       ）。

      

      题2.（14分）某工厂利用工业废酸（10%

）堆浸某废弃的氧化铜锌矿制取活性ZnO，流程如图3所示。

      

      已知：298 K时各离子开始沉淀及完全沉淀时的pH如表1所示。

      

      （1）（2分）在除铁过程中选用下列试剂中的________作为试剂甲最合适。

      

      （2）（4分）除铁过程中加入氨水的目的为________，实验中pH应控制的范围为________。

      （3）（2分）加试剂甲后，

与氨水生成

的离子方程式为________。

      （4）（2分）298 K时，检验乙溶液中是否含

的方法为________。

      （5）（2分）乙的溶液可直接用作氮肥，乙的化学式为________。

      （6）（2分）

焙烧的化学方程式为________。

      检测卷的答题情况见下页表2。对学生答卷中的错误进行了统计，具体如下：

      

      

      2.对学生后续学习的影响

      当学生在这之后复习“铁及其化合物”，完成“以铁粉为原料，用尽可能多的方法制备铁红”的任务时，有学生画出了如图4所示的反应图。

      

      

      从实施效果可以看出，促进学生自主建构与发展化学观念的元素化合物复习，无论是学生构建元素化合物之间的转化网络图，利用概念原理深入理解元素化合物知识，还是学生的化学学习能力，都有了明显的提高。

      三、反思与启示

      虽然通过任务驱动促进学生自主建构与发展化学观念的化学教学在元素化合物知识的复习过程中可行且有效，但在实际教学过程还需要处理好以下几个方面的问题。

      1.设计具有实际应用的转化任务

      

      2.要为复习元素化合物知识做好准备

      一般的高三化学复习都是将元素化合物部分安排在化学基本概念之后、化学基本理论之前。笔者认为高三化学教学最好是按照化学基本概念、基本理论、元素化合物顺序进行复习，如图5所示。以便学生在复习了化学基本概念及化学基本理论，熟练掌握了各类物质的通性、氧化还原反应、离子反应、化学平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解、沉淀的溶解平衡等知识的基础上，既能应用化学概念和化学理论分析、理解元素化合物的结构和性质，又能以元素化合物知识为载体进一步深化理解概念原理。

      

      3.要关注元素化合物知识在不同阶段的层级发展

      由于同一知识在不同阶段具有不同的教学功能，作为教师，一定要整体把握，关注同一知识的层级关系，挖掘核心知识的价值和功能，从不同角度切入，设计并实施教学，逐步提高学生的科学素养[6]。

      根据广东省实际情况，可以将高中学习元素化合物知识的过程大致分为3个阶段：必修1第三、四章元素化合物知识的集中学习阶段，根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究学习典型物质的化学性质，主要是让学生从物质的类别、化合价及特性三个方面学习重要化合物的主要性质，并建立起学习、研究物质性质的思路与方法。必修2第一章是从物质的结构及元素周期律两个方面理解和深化已经学过的元素化合物知识，进一步上升到从类、族的高度认识物质，初步学会用物质结构的理论解释物质的性质，并应用类推迁移的方法预测陌生元素及其化合物的性质，既要建立起位—构—性的关系，也要建构起同一主族、同一周期元素化合物相似性和递变性的规律[4]。高三化学复习元素化合物知识时，则是在化学原理的指导下，多层次多角度认识物质的化学性质以及转化关系，并构建相互转化网络图，促进学生自主建构与发展化学基本观念。

      对于自主学习能力较低的学生，如何进行高三元素化合物知识复习，还有待后续研究的进一步探索：怎样才能既避免新课的单调重复，又能使学生通过复习提高学习能力，并在原有的基础上建构和发展化学基本观念。

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