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应用化学的认识范文1
关键词：认识发展；教科书；电化学；组织方式
文章编号：1005－6629(2011)02－0009－04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
电化学内容是中学化学概念的重要组成部分。不同教科书在组织和呈现电化学内容方面有何不同?对学生的认识发展起到怎样的影响?以及由此产生了哪些与学生认识发展相关的教学论问题?
1 不同教科书中电化学内容的组织方式分析
1.1 人教版
教科书《化学反应原理》模块将电化学内容放在整本书的最后一章。前面的知识有化学能与热能的转化、化学反应速率、化学平衡、弱电解质及其电离平衡、沉淀溶解平衡、盐类水解。在这些知识的基础上，通过锌与硫酸铜的反应，让学生认识到化学能与热能的转化。并分析反应的实质是电子转移。但没有得到电流，有热放出；然后介绍如果把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行。再以适当方式连接起来。就可以获得电流。并演示带有盐桥的锌铜原电池：最后，通过电极反应和文字解释分析现象和原理，让学生建立原电池的工作原理。在此基础上，认识日常生活中的各种电池及化学实质。教科书通过电解氯化铜溶液的实验，应用电极反应、微观图示和文字阐述分析电解原理。然后通过具体的实例让学生认识到电解在制备生产生活中需要的物质、物质的纯化、镀层等方面的应用。在原电池和电解知识的基础上，让学生认识金属的电化学腐蚀现象和原理，并且应用电化学知识进行金属的防腐分析。
1.2 鲁科版
将电化学内容放在第一章。前面有化学反应的热效应内容，即化学能与热能的转化。以从氯化钠制备钠需要电能的实例，引发学生分析怎样将电能转化为化学能。以电解熔融的氯化钠为例分析原理和微粒的运动情况，建立电解、电解池和电极反应的认识。然后，让学生认识电解原理在制备烧碱、铜的精炼和电镀方面的应用。在电解认识的基础上，让学生学习原电池。教科书通过让学生设计把锌与硫酸铜反应放出的热能转化为电能的活动。激发学生关于原电池的已有认识，在此基础上建立原电池中的电极反应认识。紧接着，给出带有盐桥的铜锌原电池，进一步深化学生对原电池的认识。然后介绍几种常见的化学电源，并且分析其中的电极反应，最后分析金属腐蚀和防腐问题。
1.3 苏教版
教科书中《化学反应原理》模块也将电化学内容安排于全书的第一章。首先探讨化学反应中的热效应。然后分析化学能与电能的转化，最后是金属的腐蚀与防护。该书先分析原电池，通过探究锌与硫酸铜的反应释放热能、铜锌原电池产生电能的差异。引导学生建构原电池的工作原理。进而建立半电池、负极、正极等认识。然后通过将离子反应Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计成一个原电池的活动，迁移应用原电池的原理。在此基础上，介绍各种化学电池。较深入分析了银锌钮扣电池、锌锰干电池、铅蓄电池等。紧接原电池内容，教科书探讨电解池的工作原理及其应用。通过交流讨论电解熔融氯化铜。建立电解和电解池的概念。通过探究电解氯化铜溶液。使学生初步建立离子放电顺序的认识。进而介绍电解原理在生产生活中的广泛应用，较充分分析了电解饱和食盐水、电镀银实例。最后。通过整理与归纳活动，将原电池和电解池进行分析、比较。
1.4 美国高中主流理科教材
《化学概念与应用》在电化学之前，安排的内容有化学键、化学量、水和溶液、酸碱反应、氧化还原反应等，之后安排的内容包括有机化学、化学反应与能量变化(吸热反应、放热反应、热效应的测定等)、核化学等。在电化学专题中，首先介绍电解。然后探讨原电池。关于电解。通过科学研究中的事件引入，在正式学习之前让学生回顾氧化还原反应等知识。然后沿着电化学发展史。介绍戴维制作的电池。并让电流通过熔融氯化钠。给出阴极和阳极，进而介绍戴维用这种方法发现了多种元素，以及现代商用电解熔融盐的装置。在这些介绍的基础上。详细分析电解熔融氯化钠过程。使学生认识到电解过程的综合效应就是促使一个平衡的氧化还原反应不断进行。最后介绍电解原理的应用，包括：电解制备化工产品、金属冶炼(分析电解炼铝。在化学与技术栏目中介绍“从铜矿石到铜导线”)、电镀及其用途(在化学与生活栏目中介绍“制作一张畅销CD”、在化学工作者栏目中介绍对电镀工程师哈维・莫瑟的访问)、用电解法清理、电解有毒废弃物。关于原电池，该书以化学史和现实生活中对电池需求两条线索推进。首先介绍电化学电池，让学生进行柠檬电池实验活动。并进行深入分析，建立电势差认识。在此基础上，以带有盐桥的镁－铜原电池为例进行分析，使学生建立原电池认识，并且介绍电池的实用性。然后介绍电池的优化，分析碳－锌干电池、汽车的铅蓄电池、电动汽车中的电池。其中插有各种栏目内容，如化学实验(氧化还原反应与化学电池)、医学链接(锂电池与心脏起搏器)、工作原理(镍镉充电电池、氢－氧燃料电池)等。
2 关于电化学内容教学论问题的提出与探讨
2.1 电化学内容是放在化学反应原理模块教科书的第一章还是最后一章?
如果放在第一章，需要学生通过电化学知识学习，建立微观、动态、相互作用的认识深度，并且建立分析反应体系中微粒及运动情况的认识思路。然后将其认识思路和认识深度应用到化学平衡、溶液中离子平衡等问题的分析。如果放在最后一章，前面溶液中的离子平衡知识已经为学生建立了必要的认识思路，认识深度也达到了微观、动态、相互作用的层次，在电化学中主要是应用和深化。这引发我们进一步思考：比较而言，是电化学内容更利于学生建立微粒观，还是溶液中的离子平衡更利于学生建立微粒观?通过教学实践不难发现，溶液中的离子平衡更易于学生建立微粒观，因为学生比较熟悉溶液中的离子反应，在必修阶段具有较多的经验。电化学内容对学生来说比较困难，学生拥有的已有经验较少。在化学反应原理模块第一章安排这样的内容。对学生学习理解来说具有一定的困难。需要教师在教学处理中把握好教学内容的选择和深广度，特别是具体知识的获得与学生认识发展的融合统一。
2.2 电解和原电池内容的先后顺序对学生的认识发展有何影响?
鲁科版教科书把电解内容放在原电池前面。人教版教科书把电解内容放在了原电池之后。这样的差异，引发了一系列问题：在学生已有认识的基础上，电解和原电池内容，哪个更具备良好的认识基础?在认识深度上，电解和原电池，哪个认识更复杂，学生更难以建立相关认识?在认识思路上。电解和原电池，哪个是建立电化学认识思路的基础?笔者认为，关于电解内容学生具有良好的认识基础。因为学
生在必修化学中接触到了电解水反应、电解饱和食盐水的反应。关于在通电条件下发生化学反应的问题。学生已经具备了一定的认识基础：其次，电解的原理比原电池简单。更适合建立分析电化学问题的认识思路。能够更好地帮助学生建立电化学的原理和装置。包括电极反应物、闭合回路和电极材料、电解质溶液、其他活性材料。能够更好地帮助学生建立综合运用微粒观和氧化还原反应原理分析电化学问题的基本思路。因为电解原理涉及到的问题比原电池单纯。学生在初中物理中已经探讨过外电路中电子是怎样流动的，通过必修化学的学习。学生也了解了电解质溶液中离子的运动情况。结合氧化还原反应的知识，较容易掌握电解的原理。这样的处理分散了原电池的教学难点。
2.3 金属腐蚀与防腐内容放在哪里更合适?
利用金属腐蚀与防腐知识。可以开展电化学内容的综合认识实践活动。单独成节具有一定的价值和意义。这种意义体现为：进一步深化电极的认识(溶液内部为阴、阳电极，外电路为正、负电极)，避免学生形成原电池只有正负极、电解池只有阴阳极的偏差认识：综合应用电化学知识，充分认识实际问题。因为金属防腐措施，既有应用原电池原理的措施(如牺牲阳极保护法)，也有应用电解原理的措施(如阴极保护法)。
2.4 选择怎样的实例帮助学生建立电解和原电池的基本认识?
我国的中学化学教材通常选用电解氯化铜实验和铜锌原电池实例。有的教科书选用电解熔融的氯化钠和带有盐桥的铜锌原电池。有的选用带有盐桥的镁－铜原电池。笔者认为使用电解熔融氯化钠比电解氯化铜溶液更有优势。因为电解熔融的氯化钠这个实例简单，学生易于分析微粒得失电子情况。该实例不但在化学史上具有一席之地。而且现在仍有应用价值，能够对学生的认识形成较大的冲击，对学生产生情感上的触动。此外，通过设计核心问题线索，有利于学生形成分析电化学的基本角度和思路，如：①接通电源后，熔融氯化钠中Na+和Cl-各向哪个方向移动?②移动到电极表面的Na+和C1－将发生什么变化?③有什么产物生成?④电源、导线、电极材料起到了什么作用?电解氯化铜溶液，由于涉及不同离子得失电子能力问题，对于初学者来说较复杂，该素材的一个优点在于实验现象鲜明。笔者认为使用带有盐桥的铜锌原电池或镁－铜原电池比单液铜锌原电池更有利于学生建构原电池的认识和帮助学生解决认识发展的障碍点。通过调查访谈，笔者发现学生关于原电池的认识。主要的难点之一在于形成氧化反应、还原反应分开进行的理解，即使学生看到了分开进行的现象，他们仍然无法认同。单液铜锌原电池更不利于学生形成科学认识。反而易形成认识偏差，因为单液铜锌原电池中，氧化剂和还原剂仍然在一个反应容器中。学生往往认为氧化剂和还原剂直接接触才能发生氧化还原反应，从而产生电流。如果使用带有盐桥的原电池实例进行教学，恰恰能够解决这个问题。
2.5 选择怎样的STS内容使学生认识到电化学的应用价值?
通过比较分析。不难发现我国教科书关于电化学应用的内容比较单一，主要包括氯碱工业、金属冶炼和精制、电镀。而《化学概念与应用》一书中关于电化学应用的内容却非常丰富。特别是注意到电化学在各个领域中的应用，书中的一句话极具有震撼力――“毫不夸张地说，从艺术领域到重工业领域，都有电解技术的用武之地”。此外，这些素材从久远的历史到当今生活的现代科技，从规模庞大的生产到生活中的细节。从课堂学习到职业生涯。无论是横向还是纵向，都具较大的视野空间。这无疑能够使学生形成对电化学应用的广泛而深入的认识，触及学生的内心。
通过对以上问题的探讨。笔者建议电化学知识放在溶液中的离子平衡之后。共分为三个部分。先后顺序和内容为：电解原理及其应用、原电池与化学电池、金属腐蚀与防腐。通过分析电解熔融氯化钠帮助学生建立电解的基本认识，通过分析电解氯化铜溶液或者电解食盐水，使学生认识离子放电的顺序，通过多领域、多角度电解应用实例分析，使学生建立对电解应用价值的认识，进而帮助学生建立分析电解问题的基本思路：通过回顾氧化还原反应。使学生认识到原电池中把氧化反应和还原反应分开进行，可以得到电流。然后通过带有盐桥的原电池实例(学生熟悉的自发氧化还原反应)，使学生建构原电池的工作原理，即电流形成的原因和装置的作用。最后通过分析各类化学电池，帮助学生深化对原电池原理的理解，建立解决原电池问题的基本思路，特别建议增加燃料电池的分析。
参考文献：
[1]王磊等主编，高中化学选修课教与学[M]，北京：北京大学出版社，2005.
[2]普通高中课程标准实验教科书，化学反应原理[M]，济南：山东科学技术出版社，2007(7)：2.
[3]高中化学课程标准实验教科书，化学反应原理[M]，北京：人民教育出版社，2007(2)：3.
应用化学的认识范文2
关键词：认知结构同化论 上位学习 下位学习 并列结合学习
一、认知结构同化论
认知结构，就是学习者头脑里的知识结构。广义地说，它是某一学习者的观念的全部内容和组织；狭义地说，它是学习者在某一特殊领域内的观点的内容和组织。同化一词的基本意义是指接纳、吸收、合并为自身的一部分。认知结构同化论是美国当代教育心理学家奥苏贝尔运用同化理念建立的知识学习理论。认知结构同化论认为新知识的学习必须以学习者已有的认知结构为基础，学习新知识的过程是学习者从自己已有的认知结构中提取与新知识最有联系的旧知识，用来“固定”或“归属”新知识的过程；是新知识在认知结构中进行“同化”或“类属”的过程。这里，新旧知识产生同化的关键是：要在新旧知识间找到适当的同化点；要让新旧知识之间产生有机的联系。因而，新旧知识发生同化的条件是：第一，学习者具有同化新知识的相应知识基础；第二，新旧知识之间必须具有逻辑意义；第三，学习者有同化新知识的内驱力，即认知的内驱力、自我提高的内驱力、附属的内驱力。
二、认知结构同化论在高一化学教学中应用的可行性
高中学生经过一段时间的化学学习后，已具有了一定的化学基础知识，并且初三化学知识到高一化学必修知识之间、化学必修知识与选修知识之间都有非常密切的逻辑意义，所以具备了运用认知结构同化论的第一和第二个条件。有了第一和第二个条件，表明新旧知识的同化具有可能性；但同化不能自动实现，还必须加上学习者积极主动地将新旧知识相互联系并辨明二者异同的努力。由此可见，知识学习的重要保证是：让学生同化的内驱力处于激活状态。教师在授课中须调动各种有效教学手段，使学生对获得有用的知识本身发生兴趣。如运用探索性实验，组织学生研究解决实际生活里的化学问题；使学生能自主地、成功地学习化学知识；激发学生学习化学的兴趣，激励学生积极参与教学活动，变被动听课为主动学习，并在此过程中加深学生对新旧知识的联系与异同的理解，使其认知结构中的信息常处于待用状态，一经需要，便可提取使用，完成知识的同化。
综上所述，在高中化学教学中应用认知结构同化论是完全可行的。
三、认知结构同化论在高一化学教学中的具体应用
（一）上位学习，升级知识。
认知结构同化论认为：当认知结构中原有概念、原理的水平低于要学习的新概念、原理时，便形成上位学习。显然，上位学习是以原有概念、原理为基础，去理解、接受新概念、原理，并将原有概念、原理纳入新概念、原理之中，使原有概念、原理“升级”，进而使学习者的认知结构水平也相应提高。
在《氧化还原反应》一节中，学生有了同化氧化还原反应这一新知识的认知结构基础：初三化学中氧化反应、还原反应。并且，氧化反应、还原反应与氧化还原反应有着明显的逻辑关系。通过讨论揭示氧化反应、还原反应的缺陷，激发学生主动地从原有的认知结构中提取出氧化反应、还原反应的概念以及相关原理，用其来分析、探索、研究氧化还原反应，直至最后接受、建立氧化还原反应的概念，并将原有的氧化反应、还原反应的概念纳入新的氧化还原反应体系之中，从而最终完成从氧化反应、还原反应到氧化还原反应的上位学习。这一上位学习不仅使学生认知结构中的氧化反应、还原反应“升级”为氧化还原反应，还使学生的认知结构本身从较低水平“升级”到较高水平。
其它的例子还有很多。如从必修1第三章《金属及其化合物》和第四章《非金属及其化合物》到必修2第一章《物质结构元素周期律》、必修2第三章《有机化合物》到选修5第一章《认识有机化合物》的学习。
（二）下位学习，扩充知识。
认知结构同化论认为：当认知结构中原有概念、原理的水平高于要学习的新概念、原理时，便形成下位学习。当然，下位学习不是将原有的高水平概念、原理“降级”，而是对原有概念、原理的充实。学习者在此过程中，以原有概念、原理为基础包摄、概括新概念、原理；而新概念、原理又是对原有概念、原理的进一步证实或说明，使原有概念、原理得到新的扩展，并更加准确。
在选修4第四章第四节《金属的电化学腐蚀与防护》的学习中，学生通过对本章第一节《原电池》的学习，有了同化金属电化学腐蚀与防护的认知结构基础，且金属电化学腐蚀与防护与原电池之间有着密切的联系，再加上学生刚刚掌握原电池，便遇到这样的新知识，于是产生了“小试牛刀”的强烈冲动，下位学习便自然发生、进行。在此过程中，学生以原电池中有关原电池的形成条件、正负极的电极反应、负极反应速率的改变等知识为基础，分析推断出金属电化学腐蚀的原理以及防护方法等知识，而金属的电化学腐蚀原理与防护方法又一次证明了原电池知识的正确性。下位学习使学生原有认知结构扩充为更充实的新认知结构。
选修4第二章《化学反应速率和化学平衡》到第三章《水溶液中的离子平衡》的学习则又是另一下位学习的例子。
（三）并列结合学习，形成系统知识。
认知结构同化论认为：当认知结构中原有概念、原理的水平和要学习的新概念、原理既没有从属关系，又没有总括关系时，它们可能产生联合意义，这种学习便被称为并列结合学习。通过并列结合学习，学习者原有概念、原理同新概念、原理并列形成一个更完整的知识系统，从而使学习者对这个系统中新旧概念和原理形成更深入的理解，并使用这个新形成的知识系统多角度地去分析、理解以后要学习的新概念、原理。
在学习物质的量浓度的知识中，学生认知结构中有了溶质质量分数的概念，它与物质的量浓度都可表示溶液的组成，只不过它们之间没有从属和总括的关系。在教师的合理引导下，调动了学生同化学习的内驱力后，学生进入并列结合学习中，理解、建立物质的量浓度概念，并使之与溶质质量分数形成一个描述溶液组成的知识系统。学生对这个系统中的新旧概念又会产生更深入的认识：物质的量浓度将溶质的物质的量与溶液的体积联系到一起，而溶质质量分数将溶质的质量与溶液的质量联系到一起。在以后的学习中，学生就可使用这一系统知识从这两个不同的角度分析溶液的组成。并列结合学习使学生的认知结构更加体系化。
必修1第二章第二节《离子反应》、第三节《氧化还原反应》的学习过程也是并列结合学习过程。
应用化学的认识范文3
1从理性视角促进学生认识发展学习化学,不只是为了获得、传承物质及其变化的大量的感性经验材料,更重要的是利用这些材料揭示物质及其变化的本质和规律,利用这些知识合理利用与创造新物质。为此,必需进行科学抽象,形成系统的能反映物质组成、结构本质的化学原理,揭示物质变化的规律,探索未知的事物。这是化学学科对理性思维发展的要求,化学教学要根据这一特点,促进学生认识发展。空气是学生非常熟悉的身边的化学物质,他们在生活及学习中积累了丰富的经验。但是对空气的认识仍局限于感性的层面,如空气是无色无味的气体、动植物离不开空气等等。本课题除了学习空气的相关内容外,还安排“纯净物”和“混合物”2个物质分类的概念。一方面,从探究空气组成的实验得出“空气的组成不是单一的”这一结论,建构“混合物”和“纯净物”的概念。更重要的一方面,从混合物、纯净物这一物质分类的角度深入地认识空气的组成:空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种气体组成的混合物;空气的几种成分在空气中的组成相对稳定;几种成分之间没有发生化学反应;它们各自保持原来的性质。在后续的学习中,还可从微观的角度认识空气这一混合物。这样,通过本课题的学习,学生认识物质的视角就可迈出重要一步:认识物质可以先从物质分类入手,再根据每一种类物质的性质,推测其应有的性质。在对身边的物质和概念理论的学习中,都存在着类似的关系。能从较为熟悉的化学物质入手积累感性材料,然后对这些感性材料理性提升为概念理论,让学生建构相关概念。应当强调,教学最后的目的不是为了记住这些概念理论,重要的是能以这些概念理论作为认识的视角,能加深对这些物质的认识,能从这些视角去进一步认识其他新物质。通过建立相关化学概念理论,并能应用于分析、理解物质世界,让学生认识物质更加深入,对物质的认识视角更加多样化。
2从探究视角促进学生认识发展科学探究是指科学家们在探索自然界的科学问题时,为获取证据和解释而开展的种种研究活动。科学探究是一种深层次的认识活动,是我们在发展学生认识能力过程中的不可或缺的一种实践活动。因此,新课程提出了以科学探究为突破口,提倡探究式学习为主的学习方式。化学教学中的科学探究主要是指学生从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题,创设一种类似科学研究的情境,通过学生自主、独立地发现问题,对可能的答案作出假设与猜想,并设计方案,通过实验、操作、调查和搜集证据,对获得的信息进行处理,得出初步结论的各种研究性学习活动过程。通过让学生经历这些科学探究的过程,可以综合发展认识能力,提高认识品质。在“空气”一课教学中,如果仅把“测定空气里氧气含量”演示实验并作相关的讲解,学生的认识仅局限于对本实验的相关现象及结论的印象。这种认识是僵化的,没有迁移性,对促进学生认识发展影响较为微弱。可以把这一内容设计成如下问题引导探究的过程:[提出问题]空气对于动植物的重要性空气成分是怎样的?组成是不是单一的?(含有氧气等成分)如何证明空气中含有氧气?(可燃物可以在空气中燃烧、呼吸的氧气来自空气)如何测定空气中氧气含量?[设计实验]胶头滴管为什么能吸取液态物质?(吸液前挤压胶帽,滴管内空气减少,压强变小,外面大气压把液体挤压进滴管中,而且进入滴管的液体的体积等于滴管内空气减少的体积)这一原理对探究的问题有何启发?(把一充满空气的密闭容器中的氧气除去,这时压强变小,可用连接水的连通器测出气体的这种变化)用什么可除去空气中的氧气?(燃烧)是不是所有可燃物都可以呀?(介绍课本红磷的燃烧反应,对比蜡烛、木炭燃烧)小结实验原理和实验装置。[进行实验]结合以上探究完成实验。[解释与结论]实验现象(水倒流到集气瓶中,约占集气瓶体积的1/5)结论(空气的组成不是单一的,氧气约占空气组成的1/5)[讨论与反思]如果实验完毕,进入集气瓶的体积不到总容积的1/5,可能的原因是什么?这一实验装置有何不足之处,如何改进实验?在以上“空气的成分”内容教学中,通过开展科学探究活动,让学生经历了提出问题、设计实验、解释与结论、讨论与反思等科学探究的过程。在对这一内容认识不断深入的同时,学生也经历了“如何发现有价值的问题、如何通过各种方法解决问题”的认识发展过程。让学生更本质地认识问题,发展学生认识深度。中学化学有许多类似的内容,可通过深入挖掘科学探究的教学价值,促进学生认识发展。
3从STS视角促进学生认识发展义务教育化学课程目标指出:引导学生认识化学在促进社会发展和提高人类生活质量方面的重要作用,通过化学学习培养学生的合作精神和社会责任感,提高未来公民适应现代社会生活的能力。实现这一认识目标的转变最有效的途径就是开展STS(科学-技术-社会)教育。科学是人类认识自然的产物,技术是科学知识在社会实践中的应用。从本质看,科学、技术与社会是一个统一体,3者不可分割。化学教学中的STS教育要求学生不能孤立地理解科学知识,要广泛联系生产生活实际,关注科技发展和社会问题,把化学学习置于更宽广的知识背景中,达到更完整、更科学地认识物质世界。空气一课教学中不仅要深入地认识空气的成分,教学中还应从STS的视角更完整地认识这一内容。本课题的STS视角可以围绕以下2个主题开展:首先,从资源视角认识空气。人呼吸需要空气,它是人类生存离不开的资源,它是人类的最基本的生存资源。空气如此重要?但是空气是怎么样的物质?人呼吸所需的氧气在空气中占多少?由此引发人类对空气的不断探索,揭开了空气是由多种气体组成的真面目。在人类深入研究这些气体的相关性质之后,推动了人类进一步认识空气这一重要资源:空气除了为人类提供了呼吸所需的氧气,还可为燃料燃烧提供助燃剂;空气中还含有大量氮气,它是生产化肥所需的原料;此外,空气中的二氧化碳可以作为气体肥料、各种的稀有气体都在人类生产生活中扮演重要的角色。其次,可以围绕环境视角认识空气。空气不仅是人类的生存资源,也是人类的生存环境。人们一方面在利用空气资源的同时,也向空气中排入了大量的化学物质,也改变了人赖以生存的这一气体环境。特别是向空气中排放了大量的有害气体和烟尘,污染了空气,严重影响了人类的生产生活。空气污染的本质原因是空气的组成发生了改变。围绕如何保持空气的成分在正常组成范围,开展对空气污染的防护和治理,开展“关心空气质量”、“保护空气”的课外活动。通过STS视角,就不仅仅停留在知识层面上认识空气,而是把空气的内容置于更加真实的广阔背景中,能更好地理解空气与其他内容的内在关系以及学习空气的价值。为学生认识找到了支撑点和延伸点,达到了有意义地建构知识的目的。
4从创新视角促进学生认识发展江泽民同志在第三次全国教育工作会议上强调指出:“我们必须把增强民族创新能力提到关系中华民族兴衰存亡的高度认识。教育在培养民族创新精神和培养创造性人才方面,肩负着特殊的使命。必须转变那种妨碍学生创新精神和创新能力发展的教育观念、教育模式,特别是由教师单向灌输知识、以考试分数作为衡量教育成果的唯一标准,以及过于划一呆板的教育教学制度。”因此,创新教育成为新课程中开展素质教育的突出内容。化学作为一门基础学科,在培养学生创新意识、创新能力方面有着独特的作用。在“空气”一课主要从以下2个方面内容,以创新视角开展教学促进学生认识发展。
应用化学的认识范文4
1 构建从元素视角认识物质及其转化的思考框架
在化学1阶段,应如何帮助学生建构无机元素化合物知识体系?从学科知识的角度看,无机元素化合物知识注重“物质性质及应用”的学习,其中“物质性质”是核心,物质性质决定了物质的用途、制法、保存等,不认识物质性质,就不可能理解物质的应用。而物质的性质是由其元素组成和内部结构所决定的,不从组成和结构角度认识物质性质,就难以形成对物质性质的深入理解。从中学阶段无机元素化合物知识的编排看,学生对无机元素化合物知识的学习是逐步发展的。初中阶段元素化合物知识以物质为中心,学习典型物质(如氧气、二氧化碳)的性质、制法及用途等,以典型代表物学习一类物质(金属、酸、碱、盐)的性质等。高中化学1阶段元素化合物知识注重以元素为核心,通过核心元素将其单质及其化合物知识组织起来,学习含有同种元素不同物质的重要性质及相互转化关系;高中化学2阶段,借助元素周期表和周期律对元素化合物知识进行整合,建立以周期、族为系列形成对物质性质递变规律的认识[3],建立不同元素及其物质性质等知识的联系。限于化学1阶段元素化合物知识的编排特点和学生的认识发展水平,有必要加强从元素视角认识物质及其转化(见表1),即要加强对元素与物质性质、物质分类、物质之间的转化等学科实质性问题的认识,发挥“元素观”对元素化合物知识学习的指导作用,帮助学生逐步领会和运用“元素观”来分析解释问题,增进学生对化学知识的理解。
作为中学化学的核心观念之一,“元素观”是从元素视角对物质及其化学变化本质的深层次理解[4,5],大致包括三方面含义:一是对元素的认识,包括什么是元素、元素的种类、元素的性质等。就元素的性质而言,还涉及元素之间的差异、元素性质的周期性、一类元素性质的相似性等。二是从元素视角看物质,即元素与物质有什么关系,具体包括元素组成与物质的分类、性质有什么关系等。三是从元素角度看化学反应,即元素与化学反应有什么关系,在化学反应中元素种类是否发生变化、含有同种元素的不同物质之间的转化存在什么规律等。
在化学1阶段,强调从元素的视角认识物质,就是要对元素与物质性质的关系有深入的了解,这包括两个层面:一是从元素视角认识物质的“个性”,即认识物质的性质与组成物质的元素种类、元素形态(化合价、相邻元素的结合方式、分子中元素间的相互作用等)密切相关[6]。对于简单的化合物或单质,元素组成对于物质的性质甚至起着决定性的作用。具体为:(1)物质元素组成上的细微差别,会引起物质性质上的巨大差异。如氧化铝、氢氧化铝、铝盐虽然都含有铝元素,但因元素组成不同而其性质不同;氧化钠、氧化铝、氧化铁,虽然都是氧化物,但由于组成氧化物的金属元素不同,其性质不同。(2)组成物质的元素种类相同但其形态不同,物质性质不同。如氢氧化铁、氢氧化亚铁虽然含有相同的组成元素,但由于其中铁元素的价态不同,两者的性质不同。二是从元素视角认识物质的“共性”,即认识基于物质元素组成可以将纯净物进行分类,基于物质类别认识同类物质具有相似的性质,如氧化铜、氧化铁都是金属氧化物,它们都能与盐酸发生反应。
从元素的视角认识物质间的转化,就是要以元素为核心,认识含有同种元素不同物质之间的转化规律,建立某一元素的不同物质之间的联系,形成相应的知识结构,这包括两方面:一是同一元素相同价态不同物质间的转化,如Al2O3—Al(OH)3之间的转化、Fe2O3—FeCl3—Fe(OH)3之间的转化等;二是同一元素不同价态物质之间的转化,如Fe—Fe2+—Fe3+之间的转化。
借助表1中的思考框架,可以帮助学生建立研究物质性质、研究物质间转化的基本思路与方法,即通过实验的方法,从物质分类、氧化还原角度来认识物质性质[7]。具体地说,从金属(或非金属)、氧化物、碱(或酸)、盐等物质类别所具有的通性预测某个具体物质可能具有的性质,从物质所含元素的化合价角度预测物质是否具有氧化性或还原性,然后通过实验进行验证。对于同一元素不同物质间的转化,依据金属(或非金属)、氧化物、碱(或酸)、盐等物质所具有的性质确定实现不同类别物质之间的转化途径,依据反应物与生成物中核心元素有没有价态的变化,确定是否是氧化还原反应等。
2 以“元素观”为导向明确学习的层次及其关键所在
新课程中无机元素化合物知识的内容及其功能价值发生了明显的变化。以“金属及其化合物”为例,《普通高中化学课程标准(实验)》在化学1主题3“常见无机物及其应用”中所列内容标准为:“根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质,能列举合金材料的重要应用”[8]。传统的教学注重元素化合物知识的识记,新课程主张实施以化学观念建构为本的教学,强调要超越具体的事实性知识发展学生的深层思维,增进学生对化学知识的深层理解,由此需要思考,在元素化合物知识的教学中到底需要教给学生什么?
从发展学生“元素观”的角度看,化学1阶段选择以钠、铁、铝、铜为金属元素的典型代表,其学习内容[9]可分为三个层次:一是学习金属及其化合物知识,这是学习内容的第一层次,属于事实性知识。具体包括:在初中学习的基础上进一步了解几种典型金属的性质,如认识金属钠的活泼性等,发展对金属元素及金属单质性质的认识。学习相应金属的重要化合物(包括氧化物、氢氧化物及盐等)的性质,如铝的氧化物和氢氧化物具有两性、利用 FeSO4溶液滴加少量NaOH溶液生成的Fe(OH)2在空气中可转化成Fe(OH)3等事实的学习,认识铁元素的变价性以及不同价态之间的转化等,发展对金属化合物的类别、性质的认识。了解金属材料(合金、稀土金属)及其应用等。二是在“金属及其化合物”知识学习的同时,增进对物质性质与组成元素(种类、价态等)的关系、同一元素不同物质间转化关系的理解,丰富和发展对“元素观”的认识,这是学习内容的第三层次,属于观念性知识。三是要形成对上述内容的认识,需要学习相应的研究物质性质、研究物质间转化的基本思路与方法,这是学习内容的第二层次,属于方法性知识。第一层次的学习内容,是短期可以达成的学习目标。后两个层次的学习内容,属于较远期目标。其中较为关键的是要帮助学生建立“研究物质性质、研究物质转化的一般思路与方法”,这是引领学生从事实记忆走向观念建构的重要桥梁。
3 从促进学生“元素观”认识的角度组织教学内容
从人教版化学1教科书[10]的编排看,元素化合物知识按“金属及其化合物”、“非金属及其化合物”分类编排,其中“金属及其化合物”依次分为金属的化学性质、几种重要的金属化合物、用途广泛的金属材料三方面内容。就其中的“几种重要的金属化合物”而言,教科书选取钠、铝、铁、铜4种元素(以前三者为主),按照氧化物、氢氧化物、盐分类进行讨论。这样的编排重视从物质分类的角度学习含有不同金属元素的同类物质及其反应,沟通了不同金属元素化合物的“横向”联系,能够引导学生基于物质类别认识同类物质的性质及反应规律。但需要指出的是,由于缺乏元素周期律知识基础,关于含有不同金属元素的同类化合物性质的学习不能从结构出发进行推断或解释,而主要是基于从实验现象出发进行分析和总结,学生的学习仍然处于事实的记忆层面。并且这样的编排割裂了含同一元素不同物质之间的“纵向”联系,不利于学生建立对同一元素不同物质间的转化关系的认识。为此,教学时需要对教材内容进行重组与再加工。
应用化学的认识范文5
【关键词】大众化数学观 教育层面 教学策略
中学生数学观是指中学生对数学的存在和发展、理论与应用的初步认识，对数学的个性与共性、具体性与抽象性的基本认识，本文拟对大众化数学教育的层面和实施策略作出初步的探讨。
1大众化数学观教育的层面和要求
大众化数学观教育是与英才化数学观相比较而存在的，笔者认为它们的内容都应包含知识、观念、精神三个层面，只不过各有其不同的教育要求。
1.1知识层面
具备一定的数学知识是形成和发展中学生数学观的前提和起点，因此，对知识本身的认识是数学观的基本层面。这里的知识包含三类知识：算子性知识、关联性知识、策略性知识。算子性知识由教材中数学概念、数学原理和数学法则组成；关联性知识包含数学史、数学美、数学应用等游离或内隐于教材体系但与数学学习内容相关联的、有益于学生对数学价值理解的知识；策略性知识是主体关于如何解决问题的策略及对策略本身认识的知识，它包含对数学思维模式、数学思想方法、数学学习方法的知识。对大多数学生来说，对知识层面价值的认识并不完全取于其本身，而更多的是取决于学习者本人的状态，由此在知识层面，大众化数学观教育的要求比之于英才化数学观教育的要求，前者更加强调对知识的有用性及其社会建构意义的认识，强调对知识本质――尝试性的认识。这种尝试性的发展来自人的创新和自主探索。
1.2观念层面
数学观念是人们用数学的思考方式去考虑问题、处理问题的自觉意识或思想习惯，它是思维模式被内化的产物，是数学思想的升华。如果说知识层面是数学观的基本层面，那么数学观念便是构成数学观的核心层面，它由量化观、整体观、唯物辩证观所定位。量化观通俗地讲就是要“心中有数”“有数学的头脑”，是关于数学化的观念。量化观包含推理、抽象、化归、优化四种意识，它们各有不同的数学表现方式.整体观是指从全局考虑问题的观念，它是控制论、信息论、系统论中整体原理在数学中的反映。如集合关注的是具有某种性质的事物的全体所具备的特征；函数的单调性、奇偶性、周期性，连续性所反映的也是函数整体的性质。
1.3精神层面
数学精神是在数学活动中逐步形成和不断发展的主观状态，其实质是探索，它是数学观的经脉。学生若能对数学精神有深刻的认识，则他不仅能在实践中灵活运用所学的数学知识，而且还能根据需要不断补充、吸纳新的知识（包含数学学科之外的知识）。笔者认为它们主要属于科学精神的范畴。对大众化数学观教育而言，应强调如下四种科学精神：应用化、致力于发明发现、多途径解决问题。事实上，数学精神还应包含人文精神的成分，它也是人和人类社会自我激励、自我约束、自我完善所需要的美好的精神要素，在人类文明发展中起独特作用。大众化数学观教育应当强调如下人文精神要素：求真求美、坚韧不拔、创新交流、团结协作、无私奉献五种要素。
2大众化数学观教育的实施策略
大众化数学观教育真正实施的关键在于建立一套相应于进行这种教育的目的性的课程结构、教学体系和评价标准，在于建立起相应于目的性的大众化数学教育活动的动态运行机制，这个机制的建立显然需要多方面的艰辛努力。下面仅就数学观建构的基础和教学过程谈一些想法。
2.1提供建构基础是大众化数学观教育的前提
为大多数中学生提供数学观建构的基础是大众化数学观教育得以实施的前提，这种基础应当着眼于知识层面的建设，为此应当做到如下起码的两点：（1）拓宽知识空间，以“见”促“识”；（2）密切联系实际，让学生充分感受数学的现实价值。
数学以其庞大的知识体系，以其对人类生活越来越重要的作用，正深刻地改变着人们的看法。追本溯源，中国数学教育具有考试文化十分浓烈的底蕴，升学考试对数学教学内容起着决定性的作用。不考就不讲不学造成学生知识视野的封闭、狭隘，严重地制约了中学生数学观的生长。见多方能识广，中学生必须从题海中跳出来，在教师的引导下，拓宽知识空间才能学会以简驭繁、触类旁通，促进数学见识的发展。
大众数学教育要求人人学有用的数学，因此大众化数学观教育必须密切联系实际，并让学生充分感受数学的现实价值。生活实际中，处处留心皆数学，是中学生数学观教育的宝贵资源。以几何为例，木工师傅画线弹墨线的办法实际上是“两点确定一直线”公理的反映，而“若一直线垂直于一平面内两条相交直线，则这直线垂直于这个平面”此定理也在木工、建筑中经常使用。博彩、保险以及商品促销中采用的有奖销售在各地的流行也可促使学生在生活中认识概率的思想。我们可以通过“题改战术”来实现纯数学问题与应用问题的有机结合，例如高二代数中有一道例题：已知00，求证：（a+m）/（b+m）>a/b。我们可以把它编成“采光问题”：建筑学规定，民用住宅的窗户面积必须小于地板面积，便按采光算，窗户面积与地板面积的比不少于10%，并且这个比越大，住宅的采光条件越好，问同时增加相等量的窗户和地板面积，住宅的采光条件是变好还是变坏了，请说明理由。
2.2突出活动过程是大众化数学观教育的关键
应用化学的认识范文6
一、了解学生原有的认知状况
在新课标教材内容教学之前，教师要充分了解学生已有的认
知状况，特别要注意研究原有认知结构中与新知识有密切关系的内容，这是选择和设计优化的教学结构的依据。奥苏贝尔认为，“从教学角度看，要研究学生认知结构的以下内容：（1）学生认知结构中能与新知识内容建立联系的有关概念；（2）学生认知结构中易与新知识内容产生混淆的概念；（3）认知结构中起固定点作用的概念是否稳定、清晰。同时，在设计教学结构时，还必须充分考虑到学生认知结构的个性差异，从而针对学生的心理特点选择不同的教学
结构，促进学生顺利地进行认知同化学习。
二、充分利用原有的认知结构
奥苏贝尔在认知同化学习理论中提出：“在教学中对教师来说，重要的是使学生把新知识与头脑中已有的有关知识联系起来。只有把新的学习内容中的要素与已有认知结构别相关的部分联系起来，才能有意义地学习新内容。”为了充分利用原有认知结构对新知识的固定作用，在教学中可以设计先行组织者。如在山东科技版化学教材必修2进行“化学反应的快慢和限度”的教学时，我们用下列内容作为先行组织者：（1）将表面积大致相同的铜片、
铁片、镁条分别放入盛有同浓度、同体积盐酸的试管1、2、3中，可观察到1中无气体生成，2中能产生气体，3中迅速产生大量气体。为什么？（2）为什么食品在冬季的保存时间要比夏季长？
（3）硫分别在空气和纯氧中燃烧现象有何不同？为什么？（4）为什么蜂窝煤比块状的煤容易引燃，而且燃烧旺些？等等。这样可以帮助学生了解哪些因素影响化学反应速率。
一般而言，先行组织者可以是拓宽原有认知结构或概括学生
原有认知结构而提出的问题。
三、整体把握教材的知识结构和能力结构
在新课标的化学教学中，教师要特别注意把握教材知识结构
和能力结构的层次性和整体性，以帮助学生构建良好的认知结构。教师在呈现教材的知识结构和能力结构的过程中，要善于运用以
下两种整合方式：一是抓知识的上、下位关系，构建起按包摄性由大到小排列的层次性知识结构；二是抓住并列与相关的知识间的横向联系，进行横向整合。要根据化学知识的结构和化学教材的知识编排特点，抓住知识的中心要领，统揽全局，打破章节界限，构建知识网络。
四、设计优化的教学结构
优化的教学结构一般应包含以下几个主要环节：提炼原有认
知结构，作为先行组织者，引发认知冲突，激起学生的探索欲望；实行认知结构的同化和顺应，构建新的认知结构；运用新的认知结构解题，促进知识迁移。教师只有在充分研究和了解教材的知识结构和学生的认知结构基础上，才有可能设计出优化的教学结构。这种教学结构应体现“以生为本”的教学理念，运用先进教学技法和模式，使学生的主体地位、智能水平、科学精神等都得到有效巩固和提高。
总之，成功的教学，应该体现为通过教师设计和实施优化的课堂教学结构，最有效地协调教材的知识能力结构与学生的认知结
构的关系，最有效地促进教材的知识能力结构转化为学生的认知
