浅谈高中化学教学素材的开发与应用

发布时间:2019-01-26  点击量:

作者:刘芳 杨辉
  【摘要】本文针对学生的学习难点(化学概念与原理、元素化合物知识、化学反应原理),开发出包括趣味实验、简单模型、生活材料、图片图表等方面的原创性教学素材。并将这些教学素材应用于教学设计中,在实践中研究不同内容的课堂教学中如何在引课环节、突破重难点的过程中、归纳结课时使用合适的教学素材。根据学生课堂教学检测和课后的访谈,对教学素材在教学实践中的可行性、有效性进行评价,且取得良好效果。
  【关键词】高中化学 教学素材 开发
  【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)46-0134-02
  在长期的高中化学教学实践中发现,高中生对于物质的量、盐类水解、化学平衡等抽象的化学基本概念和基本原理的理解不够深入,因而不能很好的利用化学原理解决问题。无独有偶,北京师范大学教授王磊在其论文《促进学生化学认识方式发展的“过程与方法”维度教学目标设计》一文中也提到,高中生化学概念发展中存在“认识角度尚待丰富”和“认识水平尚需提高”这两个问题。而这些化学基本概念和基本原理恰恰是高中化学教学中的重点和难点内容,对于学生化学知识的学习,化学思维的培养,以及化学能力的提高都具有重大的意义。
  本文以已有的教学素材的研究文献为基础,以学生在学习化学课程时遇到的难点为出發点,用通俗易懂的教学语言、生活中常识、小故事等方式将学生学习中的难点内容进行精细加工,使加工过的知识,更符合学生的生活经验和认知范围,以此来激发学生学习化学的兴趣,维持学生学习化学的动机,最终能够突破学生学习中的难点。
  此外,《普通高中化学课程标准(实验)》非常重视课程资源的开发和利用,课标中提到充分开发和利用化学课程资源,对于丰富化学课程内容,促进学生积极主动地学习具有重要意义。我们对于教学素材的开发,也是课程资源开发的一部分内容,具有重要的意义。
  最后,通过本课题的研究也可以促进本校教师专业化发展。任何一种教学理念,如果脱离了教学实践,那么它就是“无源之水”、“无本之木”,通过课堂教学实践把新课程理念与教育实践相结合,重在解决实际问题,优化高中化学教学,在实践的基础上总结形成了新的认识,为教师的专业能力发展提供研究平台。下面展示两个教学设计片段。
  一、“压强对化学平衡状态的影响”教学设计片段
  [探究]压强对平衡移动的影响
  展示一瓶碳酸型饮料,成分表有柠檬酸、二氧化碳、工业上采用加压的办法将二氧化碳气体溶解在水里。为什么没有看到气泡,发生了CO2+H2O=H2CO3如下化学反应,且达到了化学平衡状态。CO2的生成速率和消耗速率相等,所以看不到气泡。
  [演示]打开瓶盖,立即有大量气泡出现,且气泡即将溢出饮料瓶。
  [原理]对于一个已建立平衡状态的体系来说,改变了外部条件,平衡就会移动,现在我打开瓶盖,压强减小,平衡向着二氧化碳体积增大的方向进行。若是增大压强,平衡向着二氧化碳气体体积减小的方向进行,工业上常用加压的方法将二氧化碳溶解于水中。一段时间后,又恢复平静,无气泡产生,此时,水溶液中还有二氧化碳气体,二氧化碳和水反应生成碳酸,碳酸分解的反应一直在进行,进入了一种化学平衡状态。
  二、“活化分子和活化能”教学设计片段
  [教材分析]选修四化学反应原理部分中有一个难点是影响化学反应速率因素的内容,尤其是活化分子和活化能的相关知识,这里就以活化能的教学为例讲述化学教学素材的开发与应用。人教版选修四的绪言中有关于活化能的描述,但这是一个抽象的知识点,学生在接受这部分知识时有一些困难,所以,可以在这部分加一些活化能的相关内容,书中一张图片用来说明反应中的能量变化:化学反应体系中反应物、生成物的能量和活化能的关系。
  其中E1是反应的活化能,E2是活化分子变成生成物分子放出的能量,能量差E1-E2是反应热,这张图中可以看出,活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易,但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。
  [查阅资料]活化能涉及物理化学、无机化学和普通化学及物理相关方面的知识,由于其复杂性,学术界没能对其进行准确定义。目前有几种常用的定义:第1种,最小动能与活化物中的反应物分子之间的平均差就是活化能;第2种,最小动能与活化物中的反应物分子间的动能平均差为活化能;第3种,活化分子中有效碰撞分子最低能值的产生便是活化能;第4种,反应物分子自由状态下的势能与活化分子的势能差即为活化能。
  在影响速率的因素中,活化能的大小对反应速率的影响很大,那么,为什么或化学能对反应速率的影响如此之大呢?为什么活化能越小,反应速度越快呢?
  阿累尼乌斯认为,为了能发生化学反应,普通分子必须吸收足够的能量,先变成活化分子(由反应物变为产物必须经过的中间活化状态),然后活化分子才能进一步转变为产物分子。因此,反应速度与化分子数成比例。他还把由普通分子变成活化分子至少需要吸收的能量成为活化能,后来还证明了活化能是活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差。
  [讲解]以NO2+CO=NO+CO2反应为例,反应首先吸收134KJ/mol的能量,用于克服反应物中化学键的断裂,形成过渡态即为活化状态,活化分子很不稳定,可能很快转化为产物分子,而放出368KJ/mol的能量,同理,368KJ/mol也是逆反应的活化能,正逆反应都要经过同一活化状态。
  所以说,化学反应一般总需要有一个活化的过程,也就是吸收足够能量以克服能峰的过程,能峰越高,反应的阻力越大,反应越难进行,活化能的大小代表了能峰的高低,形成新键需要克服的斥力越大,或破坏旧键克服的引力越大,需要消耗的能量越大,能峰就越高。
  不同的物质化学键能不同,他们在各种化学反应中重组化学键所需要的能量不同,即不同的化学反应需要克服的能峰不同,因而不同化学反应具有不同的活化能。一定温度下,反应的活化能越大,即能峰越高,得到的活化分子数越少,因此,反应速度越慢,反之,活化能小的反应速度很快。
  这样就把抽象的活化能概念转移到学生熟悉的化学键相关知识上,让学生更容易接受并能运用活化能解决化学反应速率的相关题知识。
  教学中,我们充分发挥教师的教学机智,认真地关注、有意识地多创造一些本土化、生活化、符合本地学生认识特点和生活环境的教学素材,即学生生活中喜闻乐见的生活常识、小故事、历史史实、家庭实验、简化模型等,来帮助学生更好的理解教学中的难点内容,并且感受到化学的魅力,使关注社会与生活成为培养和保持学生的化学兴趣的一条有效途径,成为学生学习化学知识的一个生长点,成为学生自主探究活动的一个支撑点,这样才能真正发挥化学学科的教学功能。此外,我们所开发的教学素材也属于课程资源开发的一部分,对于其他一线教师的课程资源的开发起到一个很好的示范作用。
  参考文献:
  [1]张莉娜,王磊.促进学生化学认识方式发展的“过程与方法”维度教学目标设计——基于对高中生化学概念发展水平的测查与思考[J].化学教育,2008(8)
  [2]徐敏,秦林著.基于教材的高中化学系统化教学素材开发的研究[D].
  [3]2003版高中化学课程标准[D].人民教育出版社
  [4]刘红.高中化学教学中“情景素材”的开发和应用[D].华东师范大学,2003

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