分析自己在化学教学中存在的问题(化学课堂教学策略)

《普通高中化学课程标准(2017 年版)》提出了包括“宏观辨析与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“实验探究与创新意识”“科学精神和社会责任”等五个要素的高中化学学科核心素养(简称“化学核心素养”)。其中,“证据推理和模型认知”占有一席之地。


那么在化学教学中,如何培养学生基于证据推理的思维方式呢?

首先,要创设能够产生问题的情境,整节课围绕情境解决问题;

其次,要根据问题提出猜想,设计实验方案;

最后,展开实验探究,采取定性和定量相结合的方式,组织学生进行归纳总结,从而得出结论,达成思维上的共识。

分析自己在化学教学中存在的问题(化学课堂教学策略)(1)

教学策略

1.创设问题情境,唤起学生的证据意识

苏州大学附属中学的张援老师说过,“一节好课首先要有一个让眼前一亮的开头”。其实就是要创设一个好的情境,激发学生的学习兴趣,让学生在真实情境的引导下解决问题。如在讲解《钠的性质与应用》时,可以创设这样的问题情境:

[问题情境1]展示一瓶金属钠,并提问:“为什么钠不能暴露在空气中?”接下来课堂就要解决这个问题。教师引导学生从空气的成分出发进行大胆的猜测。学生可能会提出很多猜想,如钠与空气中的氧气反应等;接着猜测生成物是什么,并尝试写出化学方程式;然后通过实验来进行取证:在空气中,钠用小刀切开后截面会变暗,由该实验现象推理得出:钠与氧气反应得到氧化钠。

[问题情境2]钠在空气中加热的条件下,还是得到氧化钠吗?根据这个问题,可以设计将一小块金属钠放在易拉罐底部加热的实验。学生通过实验可以收集证据,证明得到的淡黄色固体是过氧化钠。

[问题情境3]金属钠能置换出硫酸铜溶液中的铜吗?该问题激发了学生的探究兴趣。依据金属活动性顺序表,金属钠排在铜的前面,理论上有可能置换出硫酸铜溶液中的铜。学生通过实验发现,生成的是蓝色沉淀,并没有得到预期的铜。意外生成使学生重新思考收集证据的思路,改用金属钠与水反应,通过实验现象,推理出钠与硫酸铜反应的实质是,钠先与水反应,生成氢氧化钠,氢氧化钠再与硫酸铜反应,得到氢氧化铜沉淀。

通过问题情境的创设,引发了很多有意义的问题,以问题为依托,学生在收集证据的过程中进行推理分析,体验了化学学习的快乐,获得了思维的提升。

分析自己在化学教学中存在的问题(化学课堂教学策略)(2)

2.知识结构化,夯实学生的证据推理逻辑

严谨的逻辑结构是一节好课成功的关键。如《氯气的制备》这一节课的教学中,可设计以下问题以驱动整节课的教学。

[问题情境1]氯气在自然界中为什么不能以单质存在?

[问题情境2]如何由氯离子获得氯气?

[问题情境3]生产氯气时需要哪些设备和仪器?

这三个问题紧紧相扣,分别从存在、结构和性质的角度进行提问。第一个问题,可以从氯气的活泼性来解决;第二个问题,可以从氧化还原反应的角度进行推理,通过电解的方法获得;第三个问题与生产技术相结合,涉及氯气的生产过程、提纯过程、收集过程以及尾气的处理过程。在解决问题的过程中,学生形成了严谨的知识结构,经历了规范的、严谨的逻辑推理,锻炼了理性思维。

分析自己在化学教学中存在的问题(化学课堂教学策略)(3)

3.创新实验,启发学生的证据推理思维

现行苏教版教材《化学2》对氢氧燃料电池的原理做了介绍,但缺少相关的实验呈现,学生对其没有通电就能产生电流表示怀疑;还有学生觉得氢气和氧气在燃烧条件下才能发生反应,没有燃烧怎么会有电流。笔者从教学实际出发,对实验进行了创新设计,即先利用电解法制得氢气和氧气,将氢气和氧气预先储存在储气瓶中,再通过导气管通入燃料电池模块,使小电扇转动。在教学过程中,设计了如下问题情境:

[问题情境1]小电扇为什么会转动?

学生看到实验现象后很惊讶,因为氢气与氧气并没有燃烧,但是小电扇却发生了转动,确确实实产生了电能。该问题激发了学生寻找小电扇转动动能的兴趣。经过对已学知识进行分析推理,学生得出了小电扇转动的原因是电路中有电流产生,而电子的定向移动能够产生电流。学生的思维豁然开朗。

[问题情境2]电子来源于哪里呢?

燃料电池模块由两个电极和质子交换膜组成,通氢气的一极失去电子发生氧化反应,通氧气的一极得到电子发生还原反应,质子交换膜作为传递H 的介质,只允许H 通过。

负极:H2-2e-=2H

正极:O2 4e- 4H =2H2O

宏观上,学生看到小电扇转动,说明电路中有电流产生,有利于学生从微观电子转移的角度认识燃料电池的原理。在学生收集证据的过程中,由于知识水平的限制和实验条件的制约,很多实验没有办法去完成。在教学过程中,教师要想方设法,通过一些技术手段,使平时“看不见”的一些实验现象能够“看得见”,为学生的证据推理提供技术保障。

分析自己在化学教学中存在的问题(化学课堂教学策略)(4)

教学反思

1.基于证据推理的思维是需要一个培养过程的,其关键在于问题情境的创设。问题情境创设得好不好,能不能统领整个课堂,能不能激发学生的学习兴趣,都会影响学生思维的深度。在情境素材的使用过程中,教师要注意提出的问题要贯穿整个课堂,即要让学生经历一个完整的证据推理过程,自主解决所遇到的问题,否则就失去了思维培养的意义。

2.对化学而言,证据意识也可以认为是实验意识,实验是化学学习的“根”,证据推理是问题研究的“魂”;实验目的就是收集证据,收集证据的目的就是为了得出结论。在教学过程中,教师要强化实验教学,尤其是一些不容易在课堂上展示的实验,对其进行实验改进,为学生的素养培养提供实验保障。在课堂上要多开展一些学生活动,让学生充分展示自己,使推理论证成为一种学习习惯。

文/曹国新 杭进华

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