房爱平
江苏省淮安市南陈集中学
摘要: 化学方程式是化学学科中的重要语言,化学方程式的掌握情况对学生的化学学习有极大的影响。学生对化学方程式的学习都以记忆为主,而忽略方程式背后所承载的“化学观念”。因此,在化学教学中,应注重培养学生形成“化学观念”,充分认识化学基本观念与化学方程式书写与应用之间内在的逻辑关系。
关键词: 化学基本观念 化学方程式书写 化学方程式应用
化学方程式是化学学科中的重要语言,化学方程式的掌握情况对学生的化学学习有极大的影响。在学生头脑中没有形成“化学观念”(如分类观、守恒观等),导致在书写化学方程式时常出现问题,特别是陌生信息方程式的书写,更成为学生的难点。因此,在化学教学中,应注重培养学生形成“化学观念”,引导学生用“化学观念”学习和分析化学知识,提高中学化学教学的有效性。要学生掌握化学方程式正确书写与应用,就要培养学生形成化学观念,懂得两者之间的内在逻辑。
一、初中化学基本观念简术
德国著名物理学家、诺贝尔奖获得者冯·劳厄(M.vonlaue)曾经说过,教育所给予人们的无非是当一切已学过的东西都忘记后所剩下来的东西。当学生将具体的化学事实性知识都忘掉的时候,在他的头脑中“剩下的东西”是什么呢?应该是学生通过化学知识的学习,所形成的从化学的视角认识事物和解决问题的思想、方法、观点,即植根于学生头脑中的化学基本观念。【1】
1.化学基本观念
化学学科基本观念是学生通过课程学习对学科形成的一种总观性的认识,它是学生自主建构的,是学科特征、学科内容在学生头脑中的概括提升,这些观念是学科观念体系中最基础、最本质的,对学生的学习和未来工作生活有着重要影响,是学生用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识和惯性思维。
2.方程式书写中涉及的化学基本观念
(1)化学基本观念的分类
化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学,其特征是研究物质和创造物质。【2】由此定义下将化学基本观念分类如表1:
表1【3】
研究对象 化学基本观念的内容
物质的组成 元素观(物质组成的宏观角度) 分类观(不同类别的 物质有其相应 的组成、结 构、性 质 及应用) 实验观(实验是测定物质组成、结构或探索其性质、应用的 重要途径)
微粒观(物质组成的微观角度)
物质的结构 结构观 (不同物质中的组成微粒之间有不同的组合方式或不同的作用力,这也决定了不同的物质具有不同的性质)
物质的性质 变化观 (物质的性质主要通过变化来表现,物质变化时有定量、守恒、平衡等关系,同时还伴随能量的变化)
物质的应用 化学价值观 (物质的应用要发挥其积极的作用,同时防止消极作用的发生)
由此,化学基本观念分为元素观、微粒观、结构观、变化观、化学价值观。
(2)化学方程式书写涉及的化学基本观念
化学科学的基本问题是“物质及其转化”,用化学特有语言表示物质间的转化是化学魅力体现,也是初中化学学习中分化点之一,化学方程式的书写我们不得不慎之又慎,想之再想。跳出简单粗暴记、背、写、练,从化学基本观念上对化学方程式教学分解、分化是我们化学教师解决化学方程式教学难题的一有效手段。
二、化学方程式书写与化学基本观念的关系
1.从化学方程式的书写在教材中的章节安排看
化学方程式的书写是第4章第3节内容,处于上册教材后半学期内容,章节安排上可以发现化学方程式的书写要有一定的化学知识的积累,了解一定的书写规则才能完成。第一章带领学生走近化学,初步了解化学和人类进步的关系、化学研究方法、化学研究对象;第二章,重点对身边的具体物质氧气、二氧化碳、水入手认识物质,认识物质的性质与变化;第三章,从另一视角——分子、原子、离子角度认识物质,开启化学新视野;第四章,1、2节认识了物质变化过程中的能量变化、质量守恒。
2.从相关化学基本观念实施策略看
(1)元素观:毕华林认为元素观是指:物质是由元素组成的,在化学变化中元素不变。【4】从第一章正确认识物质开始,我们就给学生讲述“水变油”不现实的道理;氮气用途中,氮气用做氮肥,因为氮元素在植物生长中起到重要作用。让学生接触化学就知道元素是不变的,元素是在不同物质间可以转移的。
第二章,从氧气与含氧元素的物质是不同物质,说明元素与物质的区别与联系,元素只是组成物质的基石,不同物质中可能含有相同元素,要制得氧气,则一定要用含氧元素的物质来制取;二氧化碳、水的学习一样从元素、物质角度构建元素观。
(2)微粒观:化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学,用微观视角看世界、研究物质是我们学习化学的必然手段。我们的学生看到微粒,分不清的分子、原子,微观粒子与宏观物质之间的关联。在微粒学习中会遇到各种难题,简化化学学习难度,微粒观的构建尤显重要。
(3)变化观:化学一词来源于“化学变化”,化学本来就是在研究物质间的转变。第一节化学课中用化学实验勾起学生的化学学习兴趣,这就是在用化学变化吸引学生。在氧气、二氧化碳、水学习中无一是贯穿变化,在学习这些内容时我们可以适当让学生从化学符号上分析,元素不变的变化观。第三章学习后,我们给学生构建的变化观应是:化学变化是原子级别的重新组合,原子种类、数目不变。这样在化学方程式学习中学生就明白了配平的目的。
三、具体教学设计案例
1【问题】质量守恒定律的微观解释是什么?
设计意图 让学生了解化学方程式遵循的质量守恒定律,在方程式书写中就是反应前后微观上使各原子数目相同,为化学方程式的配平提供理论依据。
【板演】Fe+O2——Fe3O4
【讲解】在各物质前加上化学计量数,使反应前后的各原子的数目相同,这个过程我们称为化学方程式的配平,配平中使化学式前的化学计量数比为最简整数比。
aFe+bO2 = cFe3O4
a=3c
2b=4c
a:b:c=3:2:1
3Fe+2O2 = Fe3O4
设计意图 首先,让学生明白化学计量数所在的位置——化学式的前边;其次,让学生学会用数学手段处理化学反应前后各原子的数目相同的方法,最后还可能让学生体会到化学计量数之比,让学生书写化学反应方程式后检验化学计量数比为最简整数比提供模型。
【讲解】在化学反应中可以用“?”表示,如反应中有气体放出或在溶液中有沉淀生成,就在生成的气体或沉淀物化学式的右边分别用“↑”或“↓”标明。
2【问题】试完成电解水的化学方程式的书写
【引导】化方程式的书写先用化学式与小短线连接反应物与生成物,再配平使反应前后各原子的数目相等,最后标明反应的条件……
H2O—H2+ O2
2H2O=2H2+ O2
2H2O通电2H2↑+ O2↑
【讨论】你用什么方法配平这个化学方程式的?
【小结】观察法、奇偶法、假“1”法。
设计意图 配平是学生初学化学方程式的一个难点,实现化学反应前后原子数目相同的手段有多种,而概括出来的方法也各有不同,在此多从原子想关联的物质上入手分析相关化学计量数,如H2O、H2相关联,他们的化学计量数比是1:1,当这两化学式前化学计量数初定为1时,反应前只有一个氧原子,反应后要也有一个氧原子只能在O2的化学式前加上“1/2”,化学计量数要为整数,可以在化学方程式两边同时乘以2,同样把化学计量数化为2:2:1。同时电解水还有气体放出,有“↑”符号的标注,可以让学生学会标注的位置,在现实书写中好些学生会把↑标在化学式的前边。
3【小结】1、化学方程式书写的原则
2、化学方程式书写的一般过程
综上可见,化学方程式的书写是我们初中化学学习的重要环节,熟练掌握化学基本观念,有助于化学方程式的正确书写,从而化学方程式在应用中游刃有余,得心应手。因此,化学老师在教学中要让学生厘清化学基本观念,懂得化学基本观念与化学方程式书写与应用之间内在的逻辑关系。
【1】毕华林,卢巍.化学基本观念的内涵及其教学价值[J].中学化学教学参考, 2011(6),3—6.
【2】义务教育初中化学课程标准(2011年版),1
【3】陆军.中学化学基本观念的重构——中学化学定义的方视角[J].课程与教学,2015(08),55—59
【4】毕华林,万延岚。化学基本观念:内涵分析与教学建构.课程·教材·教法,2014(4),76—83