一、关于化学基本概念
化学概念是对一类化学是事物的概括,是反应物质在化学运动中特有属性的一种思维形式。它反映着一类事物的共同特征。如“分子”,属于化学学科的一个基本概念,此概念反映了所有分子的共同特性----一种保持物质化学性质的微粒。
和其他学科的概念一样,完整的化学概念通常由概念的名称、概念的例证、概念的内涵和外延等三个部分组成。(1)概念的名称——用以表达概念的一种符号。如“分子”这一“符号”就是概念的名称;(2)概念的例证——指的是概念所指的同类事物。如水分子(H2O)、氧分子(O2)等都是分子的一个例证,被称之为“正例”(属于“分子”这一类);而氢原子(H)、氧原子(O)等不属于分子,则被称为“反例”。(3)概念的内涵和外延。内涵——指同类事物的共同本质属性;外延——指该类事物所涉及的范围。它们之间的关系是:概念内涵的属性越多越具体,则概念的外延就越小。以“分子”的概念为例三者之间的关系为:
分子是保持物质的化学性质的一种微粒,如水分子(H2O)、氧分子(O2)。
加粗、下划线部分为概念的名称;加粗部分为概念的内涵,下划线部分为外延,倾斜部分就是分子概念的例证。
化学概念很多。在中学化学基本概念体系中,化学概念是以物质结构知识为主线,把物质的组成、结构、性质、变化以及与此相关的一系列概念,由个别到一般、简单到复杂。化学基本概念分为化学知识方面概念和化学技能方面的概念。知识方面的概念包括物质组成(如化合物烷、羧酸等)、结构(如分子、原子、化学键、同分异构体等)、性质(物理性质和化学性质等)、变化(物理变化、化学变化、离子反应、氧化还原反应等)以及“化学计量”(摩尔、式量、PH、物质的量等)、化学用语(电子式、化学式、化学方程式等)6个方面;而化学技能方面包含化学实验(常见的仪器和操作等)和化学计算(根据化学方程式计算、有机化学计算等)两个部分。 二、化学基本概念的学习
1、从心理学的角度看,化学概念习得的方式主要有两种:一是概念的形成;另一是概念的同化。
(1)、以自下而上习得概念的方式——概念的形成。这种习得方式是指通过接触概念的例证的过程中获得概念的内容。它又可以分成两种形式:(1)通过接触正、反例证但不对概念的定义性特征进行分析——非分析性的习得方式。如初中化学中“有机化合物”的概念,就是通过这种方式习得。课本通过例举蔗糖、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等正、反例证,指出前五者、后三者分别是人类生存所必须、非必须的物品,指出前者是“有机化合物”;(2)通过接触正反例证并抽取例证的共同特征的方式——分析性习得。如初中“分子”概念的学习,就是通过具体的事例,指出分子在物理变化和化学变化过程中的变化,然后进行揭示,得出分子的具体概念。还有象高一新教材中气体摩尔体积的学习,教材安排也是采用这种模式。
(2)、以自上而下习得概念的方式——概念的同化。所谓同化,就是指学生头脑中贮存了某种知识结构,而新的信息被吸收后,被纳入原有的知识结构,同时使得原有的认知结构更精确、更细化、更完备的变化。根据新概念和原有知识结构中用来同化新概念的概念之间的关系,又可以分为下位学习和并列学习。
下位学习:当要学习的新概念与头脑中要同化的概念之间存在一种类属关系时,这是所进行的概念学习就是下位学习。例如学习了元素周期律知识以后,再进行氧族元素的学习。由于氧族元素许多性质(下位知识)的递变规律知识都已经包含在元素周期律(上位知识)之中,而氧族元素知识的学习只是验证、细化元素周期律的知识;同样的,学习了化学平衡知识,在学习电离平衡,同样采用的也是下位学习,因为,电离平衡可以看作是一种特殊的化学平衡。
并列结合学习:新概念的习得有时不能通过同化到原有的上位概念中习得,但它与知识结构中的整个内容具有一般的关系,此类概念学习时,一般就采用并列结合学习模式,即通过分析原有知识的基础上,通过对比、分析,来进行新知识的学习。例如,初中化学中的化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应,四者之间的关系就不能相互包含,但它们之间有共同之处(都是从物质组成和数目角度对化学反应进行研究)。学习了前者,再学习后者时,就属于并列结合学习。
2、化学概念的学习过程;
化学概念的学习,一般来说总是经历以下五个阶段:
各个阶段的功能或任务分别是:
(1)感知阶段:学习者有目的地感知(观察)典型的化学事实或者感知教师、教科书的语言。如“化学变化“概念的学习,学习时,学生首先感知到教师演示(或学生自行进行)实验,并注意但有关实验过程中的一些变化、出现了哪些新物质。这是概念学习的前提。
(2)加工阶段:在感知化学事实或教师语言、教科书文字信息基础上,对上述信息进行分析、综合、抽象等思维加工,抓住有关化学信息隐含的本质属性或本质特征。如“化学变化”概念的学习,在实验的基础上,学生通过分析明确变化过程中有否新物质生成。并进行综合概括、抽象,明确变化的特征是有新物质生成。
(3)初步形成阶段:在加工的基础上,把加工得到的本质属性或特征概括、类化、推广到化学事物的更大范围,形成概念,作出定义,或者理解和认同给予的定义,使概念符号化。如上述概念学习,学生对化学信息的本质特征或属性进行概括、类化,并作出定义:物质变成其他物质的变化叫化学变化(化学反应)。
(4)联系整合阶段。初步形成的概念进行判断、鉴别、归属、划分等活动,对新学习的概念进行解释(包括非本质的特征),明确概念的外延,使新概念与已有的概念取得联系,整合成新的概念结构。得出了“化学变化“的概念之后,学生势必将这一概念和过去习得的物质变化、物理变化等联系在一起,形成物质变化的概念网络:物质变化包括物理变化和化学变化。同时根据实验过程中的现象,明确化学变化过程中往往伴随发光、放热等现象(化学变化的非本质特征)。
(5)运用阶段:在解决问题中,运用所学概念对化学事物进行概括、推理、结实或判断。不断使问题得到解决,而且对概念的认识进一步发展深化,使之更加准确、精细、吩咐等等。如,运用化学变化的特征判断有关变化是否属于化学变化,并在进一步学生过程中明确化学变化的类型、规律等。
三、化学概念学习的方法及注意事项
根据上述化学基本概念的一些特征和学习过程,我们可知,化学学习过程中,要注意对有关实验的认真观察或对化学事实的捕捉,在此基础上,认真分析有关化学信息,提取有关本质的东西,并进行归纳提炼,从而得出化学概念。同时要将所学的概念和已有的知识经验取得联系,把新概念纳入原有的知识网络中。最后,要进行训练,在应用概念过程中牢固掌握概念。具体说来,在概念学习中要搞清下面几个问题:
1、明确概念的内涵和外延。概念的内涵指的是概念的本质特征或属性,而外延则是只概念的适用对象、条件或范围等。只有抓住概念的本质特征和适用范围等,才能精确地掌握有关的化学概念。
2、注意概念具有发展性(阶段性)。由于概念的学习将受知识背景、原有经验的影响,因此概念往往在不同阶段有不同的要求。如,氧化还原反应,基于学生认识水平和能力等,初中仅从得氧、失氧的角度进行分析;进入高中,则进一步拓展,并且要从反应本质的微观角度进行分析。因此,学习时要注意要求的提升。
3、弄清概念之间的相互关系。在这众多的概念中,它们之间的关系是复杂的。从它们之间的内涵和外延来看,它们之间的关系有以下几种:(1)从属关系:一个概念的外延包含另一概念的关系,两概念之间的关系就被称为从属关系。如酸性氧化物、氧化物、化合物、纯净物、物质等概念,后者包含前者,它们之间的关系就属于从属关系;(2)交叉关系:两个概念之间的外延有部分重复、但两者相互之间又不能彼此包含,这就构成了交叉关系。如化合反应和氧化还原反应之间的关系;金属氧化物和碱性氧化物之间的关系;(3)对立关系:两个概念之间相互对立、互不包含,它们之间就构成对立关系。如氧化还原反应和非氧化还原反应、化合反应和分解反应等概念。学习概念时,搞清概念之间的相互关系,不仅有利于对概念的系统掌握,形成概念知识网络,而且有利于对具体概念的精确理解。
化学基本理论及其学习
一、 关于化学基本理论
中学化学中的基础理论,是中学化学知识的重要组成部分,它对中学化学的学习起重要的指导作用。学好中学化学基础理论,对提高中学化学学习效果具有重要的作用。 从中学化学体系来看,中学化学基础理论内容很广。按照中学化学教学实际来分,中学化学基本理论包括以下四个部分的内容: 1、物质结构理论。该理论包含物质结构的四个方面知识——原子结构、分子结构、化学键和晶体结构。 2、元素周期律。该部分包括元素周期律和元素周期表两个部分内容。 以上两个部分构成中学化学知识的主线,是研究元素及其化合物的重要依据。 3、化学反应速率和化学平衡。它是研究可逆反应进行的规律,包含反应进程的快慢和完成程度以及影响反应速率和反应进行程度的影响因素等。 4、电解质溶液。这部分内容着重研究电解质的强弱、弱电解质的电离平衡、盐类水解平衡以及影响平衡的规律,同时还设计电化学、中和滴定、胶体等部分的内容。
二、化学基础理论的学习 根据现代学习理论,化学基础理论的学习也历经五个阶段: 感知(准备)阶段——归纳(或演绎)推理阶段——验证阶段——联系整合阶段——运用阶段。 在五个阶段过程中,它们有具有不同的功能和任务。 1、感知(准备)阶段:感知(如观察)有关典型的化学事实,或者温习相关知识并感知要解决的问题,从而为归纳(或演绎推理)作出准备。例如,在进行质量守恒定律的学习,学生在教师的提示下,明确“化学变化过程中反应物与生成物之间质量存在何种关系”的问题。正确的感知是进行学习的前提。 2、归纳(或演绎)推理阶段。在感知的基础上,通过对所感知的化学事实进行分析、归纳、综合,并应用能够化学概念概括化学事实,在假设并进行实验的基础上作出判断和推理,形成化学相关规律。由于已经明确要研究的问题,于是不同的人可能作出各种假设,如生成物的质量可能大于、等于或小于反应物的质量。在这一假设的知道下,学生进行相关实验的探究,并得到相应的实验结果。接下来就是对实验事实进行归纳处理,初步形成“化学反应中生成物的质量等于反应物质量”的观点。 3、验证阶段。基于实践的特点,学生进行的实验总是有限的,所进行的归纳也是“不完全归纳”或者采用“减缩式”的演绎,因此所得出的观点不一定完善,还要进一步验证。因此,在感知的基础上,要进行验证。如在得出“化学反应中生成物的质量等于反应物质量”的结论后,应该选取相应的措施(如采用其他一些化学实验、参考被人的实验结果、根据老师的相关言语提示信息等)来进行验证,确保所的结论的正确性。 4、联系整合阶段。这一阶段就是对所得的结论寻求理论支撑。即用有关知识解释、说明所得的结论,或者对所得的结论进行论证,或者研究所得结论的适用范围等。通过这一过程,将相关的化学概念和原理、原有的知识经验有机地融合起来。如质量守恒定律内容得出后,还要从化学反应的微观实质进行分析,明确化学反应知识微粒重组的过程,而这一过程,微粒的种类、数目和质量没有发生变化,从而得到质量守恒定律的理论支撑。 5、运用阶段。通过上述四个阶段的学习,已经系统的得出质量守恒定律。接下来的任务就是将所形成的化学原理(相关的化学规则)应用与解决问题之中。通过运用,进一步明确原理的内涵、适用条件和使用注意事项。这一操作不仅能够使化学原理得到进一步的检验,而且能够使有关内容进一步丰富、巩固与发展。 三、化学理论学习注意事项 根据化学理论学习过程不同阶段的功能和任务,在化学理论学习时,要注意以下几个问题: 1、做好实验,得出化学理论知识 中学化学基础理论是在实验探究的基础上得到的,因此在学习过程中要明确实验的作用。如质量守恒定律的学习,它是建立在对几个实验探究的基础上形成的;又如元素周期律的学习,也是建立在对一些典型元素及其化合物实验研究的基础上得出的,所以,做好相关的实验、认真进行实验探究,是学习化学基础理论关键的一环。在实验开展过程中,要注意实验条件的选择、控制与调整(如反应温度、溶液pH控制、试剂的选择、浓度的调整等);同时做好实验现象的记录、实验事实的处理,并抓住事物的本质,通过严密的逻辑推理、科学的预测和验证,从而得出科学、准确的理论知识。 2、重视类比,抓住化学理论内涵 在所学的化学基础理论之间,有的“同类”,有的“对立”,学习时要善于挖掘,从“同类”中抓“异”、在“对立”中求“同”。例如,化学体系中的四类平衡:溶解平衡、化学平衡、电离平衡和水解平衡,它们都属于“同类”,共同点表现为:动(动态平衡,受外界条件的影响)、等(正、逆反应的速率相等)、定(体系中的组成保持一定)、变(因外界条件改变而改变)等。虽然它们存在本质属性上的相同,但是它们之间也存在一定的差异,表现为:研究的对象不同,分别为宏观物质(固体、液体或气体)、可逆的化学反应、若电解质以及能水解的盐类,侧重点是不同的。又如,“氧化与还原”、“原电池与电解池”等,它们相互间属于“对立”的,在研究是,不仅要明确它们的差异,而且要研究它们的共同之处。象“原电池”和“电解池”,它们在构造、工作原理、电极名称与反应、电解质溶液和能量转化上都是不同甚至是对立的,学习时要善于比较;但仅此不够,还有明确它们的“同”——都发生氧化还原反应,所发生的反应都要遵循氧化还原有关规律等。只有重视类比,善于对比异同,才能更好地解释有关原理的内涵,把握起外延等。 3、联系归纳,构建理论知识体系 由于知识水平的阶段性和认知发展的渐进性,对某一理论的学习总是循序渐进的、分布深化的,这就决定了教材对化学理论知识安排以及学习的阶段性。这就要求学习过程中,随着学习的深入,要不断总结、归纳、完善所学的化学理论,从而构建系统的化学理论体系。如氧化还原反应的学习,贯穿了整个中学化学阶段。随着学习的深入,不仅要求对氧化还原反应的实质,而且要求掌握有关氧化还原反应的规律,并从定量的角度来认识。此外,氧化还原的学习还将从无机发展到有机。因此,随着学习的进行,要对该部分内容进行归纳总结。又如,电化学是氧化还原反应的一个分支,安排在高中后阶段学习,这也要求学习时,把这一知识纳入氧化还原反应理论体系之中。 4、学以致用,促理论理解的深化 化学基础理论的建立,总是为解决化学现象或预测化学变化规律的,因此,在理论知识学习时,要经常从化学理论的视角去分析、解释、预测或说明某些事实、现象与问题。这样不仅能增强对原理的理解、培养学习兴趣,而且对发挥理论指导作用、提高学习效果很有帮助。如学习物质结构理论之后,就要善于经常用相关原理分析物质的性质、制法和用途等;从而有效地构建化学知识网络、提高学习效率、深化对理论的认识。
化学技能知识及其学习
一、化学技能知识
化学技能知识是指与化学概念、化学原理、化学实验以及元素化合物知识相关的化学用语、符号、计算、实验以及其他技能形成的发展的知识内容,是中学化学的重要组成部分。中学化学技能知识一般包括化学用语(符号)技能、化学计算技能和化学实验技能等三类。化学用语(符号)技能是指学生能够熟练书写化学用语的技能,包括正确、熟练书写元素符号、化学式、化学方程式、离子方程式、电极反应方程式、原子(离子)结构示意图等,以及正确进行氧化还原反应化学方程式的配平;化学计算技能则包括化学中的常用计量及其单位和计算技能;而化学实验技能则包括实验操作技能、实验过程技能(包括实验观察、记录、仪器连接等)、实验处理技能(包括数据处理、完成实验报告等)。
二、化学技能知识的学习
我们知道,一般技能的学习过程为:
当刺激(S1)被感知后,传入神经中枢(O),有中枢神经认知并下令作出反应(R1)。这个反应与标准动作(R)比较后,R1与R的差距成为新的刺激(S2)反馈到中枢神经中,经过中枢矫正后,下令作出新的反应(R2)。经过一系列这样的刺激——反应后,最终形成相关技能。
根据上述流程,可明确知道技能学习一般经历以下几个过程:
1、认知阶段:学习者通过指导者的言语讲解、课本问题描述,或者观察被人的动作示范,对所要学习的技能进行认知,并在头脑中形成关于操作活动的映象和初步的概念。例如,容量瓶使用的操作,学习前通过阅读教材、老师的讲解和操作示范,学习者将感知学习任务和要求,以及初步明确有关操作规程。
2、仿练阶段:学习者在感知操作活动有关要素的基础上,根据课本描述、教师讲解示范和有关要求,开始了模仿操练活动。限于学习者知识水平限制、操作本身难度等,学习者往往因不善于分配实验操作和注意而无法全面掌握要领。这就要求根据标准动作要求和仿练过程中出现的问题,不断进行修正、重复练习等,最终实现初步掌握相应技能。
3、形成阶段:通过多次的“S-O-R”的反复,学生初步掌握相应的技能。同时在练习过程中进一步形成与领会操作规程。如氧化还原反应方程式配平技能的学习,在练习的基础上,领会并形成了“一标(标出变价元素的化合价)、二等(配上系数,使变价元素的化合价变价数相等)、三定(确定氧化剂、还原剂的系数)、四平(用观察法配平其它物质)、五查(检查配平情况)”等操作顺序。
4、整合阶段:将所学的技能知识纳入已有的知识体系之中,从而形成稳定的知识结构。同时明确新学技能与相关知识的异同,从而更加深刻的理解相应的技能。如一定物质的量浓度溶液配制的学习,在形成这一技能之后,将其与一定质量分数溶液配制相比较,明确两者的异同,将有利于这一技能的掌握。
5、运用阶段:将所掌握的技能用于相应的各种变式和具体的情景之中,实现练习、巩固、迁移、拓展的目的,从而深化技能知识的掌握。如,掌握有关滴定管的操作后,要求将该技能运用于中和滴定实验、甚至是氧化还原滴定实验之中,为培养能力创造有利的条件。
三、化学技能学习应该注意的问题
前面探讨了有关操作技能的学习过程问题。应该是,操作技能的学习总体上遵循上述学习思维过程,但是,由于不同的技能有不同的要求,因此它们的学习应该注意的事项还是有所不同的。下面以实验操作技能的学习为例,谈谈学习中应该注意的一些事项。
1、明确要求,掌握要领
实验操作技能总是通过反复操练习得的。这就要求在练习过程中,明确知道联系的目的要求,即明确应该练习什么、应该到达什么程度、要掌握怎样的操作要领等。只有明确目的要求,才能做到心中有数、有的放矢,抓住重点和关键。
由于基本操作技能的高低取决于对所用实验仪器的构造、性能、用途等的熟悉程度。因此,在使用一种仪器之前,要对他进行认真的观察、仔细的琢磨,搞清它的质地、构造、组成、功能、精度等。这是技能学习之前首要的任务。比如,练习容量瓶的使用,首先应该明确容量瓶的功能、作用以及其构造等。在此基础上再来讨论它们的使用条件、范围、注意事项和操作要领。
2、模仿“示范”,加强练习
前面指出,操作技能要达到准确、熟练,必须通过多次的“S-O-R”的反复,而且操作联系过程中必须与标准动作进行对比,才能实现目的。这就要求学习时,认真听教师的讲解、仔细观察教师的师范、不断阅读课本的要求。通过上述学习活动并对相关内容反复的琢磨,才能掌握实验操作要领,实现操作技能的掌握,顺利地实现技能。同时还要加强练习,细心体会操作要领和诀窍,并在练习中不断的与教师的“示范“(标准动作)相比较,发现差异,同时在后续的操作中不断予以矫正。
为实现加强练习的要求,不仅要积极参与到实验过程中去。而且,在日常学习和生活中,还有努力创造条件,借助日常生活或学习用品替代实验仪器去开展联系活动。如用筷子代替玻璃棒,开展搅拌操作的训练等。
3、积极思考,领会实质
任何实验操作都有起特定的要求,而这些要求之中又隐含着丰富的原理在里面。因此,在实验操作技能学习时,要认真领会操作要领中多隐含的原理。比如,滴定管使用的操作,就必须明确为何在装液体时必须赶跑滴定管尖嘴部分的气泡;又如,过滤操作为何要做到“一角、二低、三靠”的要求等。