提高概括水平 增强迁移能力

2010-07-17 07:52
化学教与学 2010年9期
关键词:电解原理高中化学

陈 娴

(江苏省南通中学 江苏 南通 226001)

贾德的概括化理论认为,学习迁移产生的前提是两种学习材料或情境之间存在着共同的成分或因素,共同的成分越多,一种学习就越能对另一种学习产生迁移。所以,知识迁移的本质在于概括出知识之间的特征或者具有内在联系的某些要素。学生在两种活动中概括出共同原理,是引起学习迁移的关键。教学经验也表明,对外界事物之间的关系有较好概括了解的学生,就能较好的理解或解决许多很陌生的问题,正所谓:以不变应万变。

概括不是一个自动过程,它与教学方法有密切的关系,即同样的教材内容,由于教学方法不同,教学效果大为悬殊,迁移的效应也大不相同。因此,在化学教学中,教师要让学生学会化学基本概念、原理的概括,学会化学物质性质的概括以及化学解题方法或模式的概括,最终达到提高迁移水平的目的。

一、重视化学概念和化学原理的教学

高中化学基本概念和基本原理主要由12块教学内容组成,它们是:原子结构、元素周期律和元素周期表、化学键、晶体的类型与性质的关系、物质的量、化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液、胶体及其应用、氧化还原反应、原电池原理及其应用、电解原理及其应用等。这些化学基本概念和基本原理是化学知识的基石,它们贯穿于高中化学的始终,指导着元素化合物知识的学习,是牢固掌握高中化学知识的关键。化学基本概念和原理的形成,本身就是概括的过程。所以,教师是在概念或原理的教学中,可以精心设计化学概念、原理的形成过程的教学,让学生亲历由具体到抽象并概括事物本质属性的过程。

例如,在同系物概念教学中,教师可以按下列步骤引导学生概括出同系物的概念。

这个过程既培养了学生的概括能力,也可以加深学生对概念的理解。

另外,教师还应重视概括出的概念或原理对旧知识和新知识的影响。例如,《化学必修二》(人教版)中,通过对核外电子排布、原子半径、元素主要化合价周期性变化的讨论,概括得出元素周期律。元素周期律不仅是对《化学必修一》(人教版)中第三章《金属及其化合物》和第四章《非金属及其化合物》的概括(构成“逆向迁移”),更可以应用于很多陌生元素单质及其化学物性质的推断(构成“顺向迁移”)。比如,借助元素周期律,学生可以更好地理解氯元素的非金属性强于硫元素,也能由此迁移到H2Se和HBr的稳定性比较。

二、重视对化学实验原理的理解

在高中化学教学中,实验是很重要的一部分,教师要善于引导学生找出实验的共同点,概括出其中的规律,形成实验的知识网络,提高学生的概括水平和对实验的创新迁移能力。

例如,《化学必修一》(人教版)教材中,是这样来制取氢氧化亚铁的:在试管中加入少量FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液。这种制取方法不能使学生清楚地观察到氢氧化亚铁白色的真面目。根据氢氧化亚铁的性质和电解原理,教师可以引导学生改进实验方法。

图 电解法制取Fe(OH)2

如上图所示,这个改进实验所用原理是电解法。根据电解原理,铁作为阳极,本身被氧化成Fe2+;石墨作为阴极,不发生反应,但是溶液中的H+会放电生成氢气,阴极附近OH-浓度增大,与Fe2+结合生成 Fe(OH)2白色沉淀。

要成功地将电解原理迁移于Fe(OH)2的制备,必须透彻理解电解实验原理并对其加以概括。电解池的组成条件是什么?阴阳极发生什么类型的反应?电解质溶液中离子的放电顺序如何?之后,学生才能根据反应原理,选择合适的电极材料和电解质溶液,成功完成实验。

其实,在这个实验结束后,我们还可以反接电源继续电解。此时,除了电极附近看到气泡外,试管中另一明显现象就是白色沉淀转化为灰绿色沉淀,最终转化为红褐色沉淀。要解释这一现象,同样要利用电解原理的基本知识。同时,这个反接电源的实验,也让学生更深刻理解Fe(OH)2易被氧化这一化学性质。

这种在理解的基础上而产生的迁移应用,不仅可以使学生巩固所学知识,还能较为有效地培养学生的创造思维和知识技能的迁移。

三、重视对物质性质的归类概括

“结构决定性质”是非常重要的化学思想。在这种化学思想的指导下,学生可以获得各种化学方法,包括为化学活动提供思路和逻辑手段,以及具体操作原则的方法。教学中,教师要重视对学生对化学物质性质概括的训练。

例如,在学习乙醛典型化学性质的同时,引导学生概括出醛基的通性(加成、氧化等),并迁移至其他醛类物质,推断或解释有关的化学现象。又如,根据氟的氢化物的熔沸点反常高于同主族其他元素氢化物的熔沸点,概括出氢键对于某些物质熔沸点的影响,并用于解释为什么醇的沸点远高于烷烃 (相对分子质量相近的醇和烷烃比较),同时也可以迁移于解释为什么丙醇可以与水以任意比混溶。

四、重视对化学解题模式及方法的归纳总结

看上去不同的化学问题,其解题方法或者模式有可能是一样的,这就需要学生能够对相同(或相似)化学方法在不同场合下的适用性进行概括。比如,对于物质检验或者鉴别问题,可以采用“取样—操作—现象—判断”的答题模式。再如等效平衡问题,也有一个相对固定的解题模式:①对于反应前后气体体积不变的反应,只要将两种投料按方程式系数比转化,若比值相等则等效;②对于反应前后气体体积改变的反应,要看条件:恒温恒压,若完全转化后比值等则等效,类似①;恒温恒容,若完全转化后数值等则等效。还有差量法、守恒法、极值法等,这些解题方法的概括,不仅使解题思路更为清晰,同时可运用于更多的问题情境,解决一系列复杂的问题。

概括能力是抓住问题本质的能力,是掌握解决问题规律的能力。在教学中,教师重视对学生概括能力的培养和提高,是增强学生学习迁移能力的重要途径之一,是缩短学生的学习进程,更好地实现教育目的,提高教学效率和质量的有效手段。

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