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学生学习
物质性质教学问题解决
核心教学策略
教材分析与使用
1.“身边的物质”具体的教学内容有哪些?
教材是如何组织和呈现这些内容的?
教师是如何分析和使用教材的?
2.如何分析一节教材?
3.如何挖掘教材中核心知识所承载的教学价值和功能?
1.初中化学“身边的物质”的教学目标和要求是什么?
2.如何用探究的方式指导学生认识物质的性质?
1.教师在实施物质性质教学中遇到了哪些困难?
3.如何选择和使用联系实际的素材?
4.如何在物质性质的教学中落实知识的功能和价值?
主持人:
北京师范大学化学教育研究所博士胡久华
嘉宾:
教育部初高中化学课程标准研制组组长北京师范大学化学教育研究所所长王磊教授
山东省化学教研员卢巍
北京市怀柔区第五中学教师莫蔚
一、初中化学“身边的物质”的教学目标和要求是什么?
教师1:
在“身边的物质”这部分一定要让学生明确哪些物质在初中化学中是比较重要,如空气、氧气、二氧化碳、水、酸、碱、盐、金属以及金属材料。
同时还要他们知道有关于这些物质的哪些知识是比较重要,如空气中的氧气和二氧化碳是两种非常重要的物质,那么这两种物质的制备方法及性质都是重点内容,同时这两种物质之间又是相互联系的,如制备方法中氧气和二氧化碳的收集方法。
收集方法主要是由溶解性及密度决定的,如果学生能够掌握这一点,那么拓展到其他不熟悉的气体,也能依据溶解性及密度判断气体的收集方法。
教师2:
我认为有两点:
一是渗透科学探究能力的培养,利用这些简单的物质来培养科学探究的能力;
二是逐步渗透用化学符号表示元素,用化学式表示物质,用化学方程式表示这些物质之间的反应,这样在以后的教学中就会相对轻松。
教师3:
我觉得渗透化学符号就是在渗透什么是化学语言的美,让学生有一种化学语言美的意识。
教师4:
在乙醇的测定中,我们要涉及压强的问题,这就需要借助物质知识,进行学科间渗透,学生学习起来就是相对容易一些,并且要在教学的过程中让学生学会认识物质的方法。
教师5:
还有我觉得利用初中这些常见物质的性质去解决生产生活中实际存在的问题也是非常重要。
由此可见,一线教师普遍认为“身边的物质”的教学目标和教学要求主要为:
●让学生了解氧气、二氧化碳、酸、碱、金属等物质的性质、制备、应用及其三者间的关系
●书写相关的化学方程式
●使学生认识到研究物质性质的方法
莫蔚:
我认为关于“身边的物质”的化学性质是我们学生最爱学习的一个内容。
但在实施新课程之前,我对这部分内容的认识是非常肤浅的,总觉得只要能够清晰有序的把这部分物质的性质的一些知识展示给学生,让学生记住就达到目的了。
但是到最后的效果往往并不是很理想。
实施新课程以后,我就认识到了关于物质性质教学不仅是学生学习的重要内容,更是一种重要的载体。
它能帮助学生规范的使用语言,构建概念,解决一些生活中的实际问题,让学生能够得以学以致用,更能够认识研究物质世界的方式方法。
王磊:
应该说化学就是研究物质的一门科学,那么在初中化学这样一门启蒙化学教育阶段就更是如此了。
学生在上初中化学课程之前,对物质的认识,实际上更多的是从身边的自然现象、生活生产中一些事实、情景当中感受到物质是无处不在的,而且物质的变化也是非常奇妙的。
我们可能也产生了很多好奇的问题,比如这是为什么?
这是怎么回事?
等等。
那么进入到化学学科之后,其实就是要引领同学们打开这扇大门,解决他心目中存在的很多原始的问题和好奇,同时激发他进一步探索更丰富的物质世界以及变化规律的一种欲望。
那么在这个时候,我们就要选取学生在日常生活中最普遍、最经常遇见的化学物质,比如空气,氧气、空气中另外一个重要组成成分二氧化碳,当然,二氧化碳不仅仅承载着对空气组成的这样一个作用,其实它是一个很重要的化学物质,有很重要的性质和应用。
我们还可以认识到我们周边的金属,我们能够认识到生活中的酸碱盐。
这些实际上都是我们初中化学新课程要研究的物质的对象,有单一的物质,也有物质类别。
另外,我们要引导学生们从日常生活中熟悉的现象和变化的事实中提出为什么、是什么,怎么样的这样一些化学问题,然后用化学的方法和思想去研究和解决这些问题,也就是我们所说的在数学实验中去探索这些物质的物理性质和化学性质,从而满足我们能够解决和解释这些生产生活中日常问题的需要。
另外一个就是我们还可以扩展我们不知道的一些事情,比如说原来我们见过的我们要去解释,要去解决,那么还有很多我们没有见过的,未曾经历的一些物质的事实和变化,因此我们要扩大同学们这方面的认识,丰富同学们对物质世界的感知、了解,提升同学们对物质世界认识的归纳和概括,同时也要发展同学们进一步探索新的物质世界和新的变化规律的方法、思路和能力。
我想这就是我们初中化学新课程中要带大家探讨身边物质的目标和追求。
卢巍:
我觉得刚才莫老师所代表的一线教师的认识还是很到位的,就是说,新课标实施了以后,新的课程实验实施了以后,他们的认识发展了一些。
过去的时候,我们在教授元素化合物知识或者物质知识的时候,更多的可能是记忆一些事实,或者说记忆这些物质的性质、制法或用途,都是记忆方面的东西为多,老师是帮助学生梳理的更条理一些,归纳的更系统一些,很难站在新课程的高度培养学生的素质,或者叫科学素养,从学生终身发展的高度,从学生适应未来生活区看待知识教学的内容。
所以莫老师后来的认识,可能就更接近王教授所说的新课程理念,我认为像物质的教学,一方面要积累一些学生对物质的认识,他今后毕竟是要和物质打交道的,对物质的认识提升了以后,可能与物质打交道的时候,就更得心应手一些;
另一方面通过认识身边的这些物质,也积累一些认识物质的思想、方法,这可以说是一种科学上在认识物质时原来所积累的一些智慧传播给学生,这样的一个思路,因此我们可能从身边的物质这一知识内容的运用,我们看它能发展学生什么样的素质,一方面给他们积累已有的物质经验,这些经验已经是学生接受更多新物质的借鉴、对比。
另外一个就是在认识身边的物质的过程中,训练他怎们去认识一种物质,毕竟我们化学科学就是认识物质,改造物质和应用物质的这样一些经验,智慧的一种系统化的积累。
所以我们今后的教学可能会对身边的物质的教学的认识确实是要考虑到怎样从方法的高度再去提升看一下。
也就是说,我们在进行身边的物质的教学时,目标定位不能是仅仅让学生记住了一些物质的性质,或者说记住了这个物质如何去制备,记住了这个物质有什么样的应用,而是要知道学生去认识物质的性质,这就包括拿到一个物质之后怎么去研究,怎么去认识,特别是怎样从生活中认识物质性质的意识和思路方法。
二、“身边的物质”具体的教学内容有哪些?
教材中“身边的物质”主要介绍了空气、氧气、水以及二氧化碳,酸碱盐,还有金属材料,是按这样的顺序来编排的。
其中就二氧化碳而言,它在编排上又是沿着物质的性质,还有制法,以及二氧化碳的用途,按照这三个顺序编排的。
而性质的编排上则是先是物理性质,然后是化学性质。
在制法上则是先研究原理,然后是实验装置,及收集的方法,最后根据物质的性质制取出物质的方法,我们要知道它们在生产生活中能解决的一些实际问题,这就进到二氧化碳的用途。
我觉得还有教材中的本章要点及最后的本章小结是本章的核心内容,首尾呼应。
在讲每节的时候,为了提高学生的兴趣,都设计了一些学生比较熟悉的小实验,比如说,在讲二氧化碳性质时,可以从故事,喝碳酸饮料的故事,再到灭火材料的选择,一边讲物质的性质,教材就会安排生活实例,比如久未开启的菜窖,城市的学生可能不太知道,但是教材中提出来了,与实际生活联系在一起,言传身教。
还有一些小知识也是比较重要的,比如二氧化碳与人体健康,这些都应该引导学生去看。
包括一些选学内容如溶洞、光合作用。
再有每做完一个实验时,教材穿插了讨论的内容,如为什么会出现这种现象,让学生联系实际,深化了教学内容。
教师总:
还有习题。
习题也是属于对本章知识的一个总结。
比如第一个习题,用二氧化碳的性质解释现象,其实已经来联系到后面的二氧化碳的应用。
让学生进一步认识到二氧化碳为生活服务
教师5:
58页的探究活动,学生对这道题目也很感兴趣,在这基础之上,让学生课下找到类似的实验,类似的装置。
由此可见,一线教师从以下几方面使用和分析教材:
●分析教材中讲了哪些物质?
哪些性质?
要求哪些化学方程式?
先后顺序是怎样的?
●分析教材中有哪些物质的应用?
●分析教材中设计了哪些学生活动?
在拿到教材时,除了看涉及到的物质性质之外,我主要看教材展示给了我们什么东西。
新教材每一个单元的内容涉及物质性质都联系了实际,给出了一个应用背景,而且提供了许多活动,有观察实验,有学生实验探究,有讨论的活动,也有一些课外小实验的活动,当然还给出了很多选学的资料,和一些其他资料的素材。
在这么多的内容中我最关注的是,实验的内容和学生活动中讨论活动的内容,因为它为老师带来了一个创设情景,带来一个很好的启发,给我们好多路子来引路,但是怎么应用,怎么整合也是老师的一个困惑,因而毕竟学生是不一样的,每个学生所具备的基础知识是不一样的,拿过来以后,我们要选择设计恰当的问题,把情景及实验活动联系在一起,为我们落实物质性质知识的教学服务,那么这就是需要我们教师来提供一个恰当的问题,来促进学生的学习,所以在这方面,我的做法是第一要充分的分析学生的已有经验,看看学生具备了什么样的知识基础,第二是充分的对教材进行全面的认识,看看这样的一个素材在那些方面能够使用,如用红磷在密闭容器中燃烧,验证空气成分,先不谈论实验的原理问题,就选择的红磷而言,利用了红磷的性质,利用它能够消耗氧气,生成五氧化二磷,不是气体,从而能够验证实验,在此时,老师给出红磷的性质进行讲解,但是随着我讲解到氧气的时候,学了二氧化碳的生成,碳在氧气中燃烧生成二氧化碳之后,我又借助这个教材,利用碳这儿的性质能不能解决这个问题,过后到了酸碱盐,孩子知识更丰富了,到了碱之后,我还会把这个素材带过来,在氢氧化钠的学习中,能不能在这个地方用氢氧化钠对这个实验有没有补充,服务。
所以如果对教材全面利用,充分挖掘是有助于我们教学的。
这个应该说当前的几个版本,不同版本编排的思路和顺序也是不一样的。
如鲁教版教材,是上教版和人教版教材编写之后又编写出来的,相对来说,她在事实性知识,像“身边的物质”这一类知识的编排上做了一些考虑,就是从学生最最熟悉的,最不可缺少的水入手,先通过水的学习,当然学习水,认识水,还不仅仅是认识水的一些性质,一些事实就行了,可能还要认识水的微观构成,水物理变化,化学变化的实质等等一些东西,总之从认识水开始发展它的认识,之后,从水衍生到空气,那么空气是一个混合物,就不是一个纯净的水,那么空气中的主要成分氧气就是一个主要认识对象,同时也把氧气在空气这样一个环境中提取出来的问题也贯彻了。
这样水和空气就比较熟悉了,二氧化碳相对来说更陌生一些,但是也是比较常见的,比较重要的,所以再认识二氧化碳。
这三种物质认识完了之后,这是三种很典型的物质,一个是跟他们的生活密切相关,另外性质上极具代表性,之后就开始分类认识酸、碱这样的知识,分类研究。
分类研究酸碱之后,就开始认识金属,金属也是分类认识的,但是认识的层次是由递进的,原来是一种一种的认识,后来是一类一类的认识,但是到了金属这一类别的时候,就发展了,就不仅仅是认识了这一类物质的共性,而且还认识了这一类物质中的每一种物质还有它的个性,并且这些个性化的物质之间还有一种对比的规律,比如金属活动性顺序,这样把这种认识物质的不仅仅是一种一种的认识了物质,并且把认识从一种一种的认识推广到一类一类的认识,并且提升到对类别的共性认识发展了之后还要去找到同一类物质内部不同物质之间的规律性,这样的一个思路。
上教版基本上也是有这样的一个思路,就是先认识了空气、二氧化碳、氧气、水这样的一些物质,之后就是金属与矿石,在认识金属的时候有转了一个角度,就是说,它让学生知道金属是自然界中本来不纯在的物质,是由矿石转化来的,就将化学变化能够实现物质的转化这样的一种思路在这个单元中开始置入,认识完了金属再认识酸碱,就可以从更实质的角度,因为酸碱从组成上来说都有共同的组成成分,如酸溶液中的氢离子,碱溶液中的氢氧根离子,从更实质的角度去看一类物质具有共性的时候,它的根本原因是什么,是按照这样的一个思路去编排的。
人教版的教材又是另外的一个思路,从空气、氧气、水,到二氧化碳、一氧化碳,到金属,到酸碱盐,对认识物质的种类也增加了一些,另外更侧重于化学实验在认识物质过程中的一些作用,所以特别强调通过实验学习化学,通过实验认识物质,这样的一个思路,虽然事实性知识在课标中规定的内容基本上是一致的,因为课标是统一的,但是在编排不同教材的时候,不同版本的教材的编写人员赋予了教材新的结构、思路。
这样的话,把这样的物质知识穿插编排在里面,就能起到一定的引领教师教授这部分内容的这样的思路。
我想从学科的本质和学生认识发展的角度来看,无论哪个版本的教材其实无外乎都是依循的某种学科本质的结构,来去展现和组织处理元素化合物的这些知识,因为我们身边的物质其实就是一个小范围的身边的元素化合物的知识,那么我想老师们也可以用一个双维的坐标,来去构建这样一个知识的结构,一维就是某一个物质的知识维度,比如说我们限定了氧气,氧气这个物质它的知识维度有哪些?
我们大家要了解它在自然界中的存在,在生活中的存在,然后我们要了解它的制法,要了解它的性质,包括物理性质,化学性质,也还要了解它的用途,它的性质在生产生活实际中的具体表现和应用。
另一维就是类别维度,单质我们初中其实是主要要学哪些,典型的单质的物质,是以氧气为代表的,要重点学习氧气这种单质,另外一个我们可能要知道,比如说像氧化物,其实我们初中课标选择的典型代表物一个就是二氧化碳,水也可以算是一个代表物,二氧化碳可能更典型一些,另外一个可能就是类别,一类物质一类物质中我们选入了金属这一类物质,金属这一类物质其中可能就不想原来的课程,只讲铁了,实际上要从铁衍生到一类物质,进行类别认识,然后生活中的酸,碱,还有一些生活中常见的盐,这是从物质类别这个角度,我们可以看一看整个初中化学新课程都选入了或者要求必须要认真研究和学习哪些东西,另外一个我们必须要考虑到就是学习这些内容无外乎一个情景,这个情景就是这个物质在生产生活自然界中的真实存在,和应用。
一个是手段,这个手段就是实验,围绕着这些物质的研究,都用了哪些实验手段,怎们研究的,第三是表征,这些物质中最核心的就是化学性质,那么这些化学性质是用化学反应去表征的,具体而言就是用化学反应方程式去表征的,这样我们就基本上了解了我们整个初中化学新课程中整个物质的知识就是这么一个构成系统。
其中要值得关注的是性质类知识有其内在的构成,性质类知识要讲物理性质,从熔点、熔沸点、溶解性那一套,然后化学性质主要是要研究它和那些物质能反应。
另外一套知识是实验室制法类知识,这一类知识内部的知识构成和性质类知识是不一样的,制法类的知识他要回答的是获得和制取这个物质的化学原理是什么,它的制备装置是什么,它的制备操作时什么,它的收集装置是什么,它的验满的方法是什么等等这些,它有它自己这一套的小知识系统,我想这个可能就是咱们现在这个初中化学新课程如果从学科本体来看,学什么,讲什么要心中有一个总的图谱。
另外一个,我觉得现在的教材与过去的教材相比有一个突出的变化,这一点老师们还是要关注的。
除了这些知识本体的结构还依然保持着以外,他有一些突出的变化,一个就是更注重联系生成生活实际,更强调从生活到化学再到应用;
第二个就是更突出学生动手做实验,认识和研究这些物质,而不是简单的被动观察老师做的实验。
三位嘉宾从不同的角度启示老师在分析教材的时候,要有一个整体观,包括“身边的物质”这些内容包含哪些内容,包括典型的代表物有什么,当给一个代表物的时候,要将这个代表物再打开,看将哪些内容,这就是化学本体的内容,是什么。
第二个,可能要整体上去分析教材的编写思路,也就是说这样的一些代表物怎么组织起来,按什么样的顺序组织的,可见不同版本的教材有一个共同的特点就是要密切结合学生非常熟悉的物质,从这入手,然后再循序渐进,从简单到复杂,从单一物质到一类物质,为什么会要分析这些内容呢?
因为你在分析这些内容的过程中,在进行一个具体内内容教学时,你要清楚前面为它累积了认识物质性质的那些思路方法,那些经验,然后再学习新的物质的时候,在此基础上再进一步提升和发展。
我想这是我们分析教材的时候要有这样一个整体的观念。
三、如何分析一节教材?
首先我们觉得这要像剥洋葱一样,层层剥的,剥到内核之后,我们还要在学会穿上衣服,层层加,看到内核之外的东西。
我觉得大概就是这样的一个方法,我们以山东教育出版社出版的教材中的氧气为例,我们看,它的这个氧气是作为一节教材,性质活泼的氧气,我们要关注他们的节标题及节下标题,我们通过他们的节标题要关注的是它与平行内容的关系,比如说我们在学习氧气之前,应该已经学过了水,这是跟它同类的物质,然后概念原来的知识在氧气学习之前他应该已经学过了物质变化,化学变化、物理变化的初步知识,分子、原子的初步知识,在氧气这一节之后,他还要继续学二氧化碳、酸、碱、金属,包括像燃料,即在氧气之后还要继续发展和丰富对物质性质的认识,而且在氧气之后,还要进一步建立起概念原理的规律性认识,如质量守恒定律,化学变化的表示,等等,这是我们能够先看到的一节。
那我们看到了氧气这一节起着承上启下的作用,同时作为单质,是第一个比较系统学习的,在课标中的位置也是非常显著的。
再看节下标题,我们发现在这个版本教材中节下标题有两个,一个实际上是氧气的实验室制法,一个是氧气的性质,这既是它的核心知识内容,我们知道这两类内容它都有,而且课标中都是重点要求,教材也给了重点的篇幅,说明它各有各的功能,各有各的任务要求。
这时我们就可以再来了解节下标题之内,即节标题之间的关系,对于这个版本的教材为什么要把制法放在性质之前,其实也有一种思路的反应。
另外一个,我们再来往下剖析,如氧气的性质,因为我们研究物质的性质,这是非常经典的。
从内容线索上来看,是氧气的物理性质,然后是氧气的化学性质,之后又形成了氧化反应的概念,这是知识内容线索的逻辑。
从情景线索来看,这个版本的教材对氧气性质的研究没有从应用出发,不是走的应用线索,走的是实验室探究的线索。
从活动线索来看,就是用什么方法来去支撑物理性质、化学性质的学习,这个知识目标的落实是通过设计了活动。
第一个活动是氧气物理性质的观察实验,这实际上是一个以观察、思考为主的这样一个实验活动的设计,然后得出相应的研究的结论,也给出了相应的研究的指标。
也就是说我通过这个观察表头的设计其实在引领学生从那几个角度认识氧气的物理性质,对其他物质的学习也有思路方法的示范和引领。
化学性质,教材则设计了一个系列探究,这个探究里面首先选取的物质有木炭、铁丝、蜡烛,因而在知识点上是要落实氧气和碳、氧气和铁、氧气和蜡烛的反应,但是不仅仅停留在三个反应的落实上面,还隐含着研究这三个物质的原因,有一个思路方法的给予和启示,就如教材前面引言说的,把物质分为单质和化合物,从这两类物质中选取几种物质,看看它们会不会跟氧气发生反应。
这个其实就反映了对于研究物质化学性质的一种那个内在思路。
我认为这在教材中就已经是比较清楚的,是可以表达的了。
教材实际在处理这个探究活动的时候,一是选材,选那些物质与氧气反应,是有讲究的,二是还有深度的研究,如为什么木碳在空气中燃烧和在氧气中燃烧剧烈程度不同,这时给了微观解释,这就体现了教材把氧气放在水和分子、原子之后就是能反映出这种作用了。
学完了分子原子之后再来学习氧气的化学性质,跟放在之前学氧气的性质在深度上是不同的。
人教版教材在原子分子之前学,哪个是受讨论氧气性质可能就到不了这个深度,不同的教材就不一样了。
另外一个我们也可以从教材中看到,它设计了一些表格,既是观察记录的表格,又实际上是具体知识落实的要求,这是一个线索,就是怎么样整理才能把这些具体知识更容易的系统起来,除了有观察的指导,有记录的指导,有知识落实的梳理,还有科学方法的展示。
最后通过氧气的化学性质这几个反应的具体事实,又总结出来了另一个知识点,就是氧化反应,所以教材还有一个活动是交流共享,所以这样子的话,交流共享就是要回到氧气和空气的关系上面,等于是整合学生的认识,从这可以看到,从教材的直接解读我们可以看得出这么丰富的信息,对我们老师设计氧气化学性质的教学应该说是很有帮助的。
平时很少从这样的深度看教材,知识停留在表面了,拿到新教材我们比较关心的是氧气的性质我们怎么只选入了铁、碳、石蜡与氧气的反应,原教材的硫、铝、磷为什么删了,要不要补上?
听到王老师的分析才发现价值所在,我们每一类的物质选出了代表物,足以推广到一类,对于第一种认识物质可以形成简单一些,不要变成那么复杂,然后逐步形成方式方法,这样有利于今后的教学。
今天听到这样的分析教材,让我受益匪浅,原来身边这么一套好教材我没有充分的利用起来,真就是认识了表面,完成了刚才说的实验报告,也没有上升到方法论角度,所以说今后也希望老师在其他教材或其他内容的指导上也这样一个细致的分析,我想一线老师特别愿意听这样的声音,有助于我们今后教学的改变。
听了嘉宾的讨论,给我们老师怎样去分析教材这样的一种视角、思路和方法,但是很多老师可能会有这样的一些问题,比如说原来看教材的时候,更多关注的是看氧气的性质,你让我落实氧气和碳的,氧气和铁的,氧气和石蜡的,我具体就要落实这样的的物质的性质,落实化学方程式,但是我很难去挖掘教材背后的用意,比如通过刚才的分析,我觉得这节教材不但要落实氧气的具体性质,这是一个具体知识的落实,但是在具体方法上,也是非常注重的,比如氧气是第一个直接面对的纯净物、单质,那么我怎么去认识它,从哪些角度去认识物理性质,从哪些角度去认识化学性质,怎么选择看哪些物质能不能跟氧气发生反应,我想这种方法论的东西可能是在教材中也有渗透的。
四、如何挖掘教材中核心知识所承载的教学价值和功能?
回到教材,我也不是这个教材的编写者,所以我也和大家一样也是从文本上去看的。
首先我们自己要对整个物质的性质的知识和研究物质性质的基本思路方法,还是有一个背景的认识,这个也很有作用。
另外一个就是看具体看教材的文本,其实也能发现很多东西,比如第一个我们可能关注的就是教材的过渡文字,有些老师很注重的就是黑体字,方程式。
新课程之后,开始关注活动栏目,那是实验,那是探究,甚至也关注了一些素材的应用情境,但是老师反而不太开引言,不太看知识内容之间的过渡串联的文字,不太注意问题的内在线索和脉络,这个就非常可惜,比如氧气的性质这段教材,教材中已经表达的很清楚,它说化学上我们研究一种物质一般要从物
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