浅谈培养初中生构建化学模型思维能力的方法

发表时间:2021/4/25   来源:《中国教师》2020年第35期   作者:王宏雨
[导读] 随着教学改革的不断推进,各学科对核心素养的要求不断提高以达到深化课程改革

        王宏雨
        江苏省盐城市阜宁县张庄初级中学
        摘要: 随着教学改革的不断推进,各学科对核心素养的要求不断提高以达到深化课程改革、促进树德育人根本目标,是未来基础教育的灵魂。通过几年的初中化学教学改革实践,我想浅谈几点培养学生模型思维能力的具体策略,旨在发展初中学生化学学科的核心素养,力争为乡村基础教育改革作出一点贡献。
        关键词: 初中化学﹑核心素养﹑模型思维
        由于核心素养下的化学课程教学是要求广大教师转变课堂教学观念,从知识至上转向以培养核心素养为导向,达到从学科教学转向学科教育的目标。所以广大初中教师应当深入挖掘初中化学学科核心素养的本质与内涵,探究行之有效的教学手段与策略,深化学生的化学核心素养。
        一、对比科学研究,认识化学教学模型思维
        模型思维能力指的是学生利用化学学科的模型来表达和解释所发生的化学现象、猜测物质发生的变化和其可能得出的结论、依据物质及其变化的信息建构模型、建立解决问题的思维框架的能力。
        二、深入审视,认识模型思维的主要障碍
        (一)、绝对化倾向,思维定势
        思维定势是指人们经常用某种固定的方式去考虑事情的思维倾向。
        比如我在对《溶液》这一单元的内容进行教学时,引导学生们进行了相关的习题练习。 通过审视学生们的错误,我发现了学生们在思维上存在的不足之处。 例如:将64克二氧化硫完全溶于36克水中,所得溶液中溶质的质量分数是多少?在阅读外这一题目后,学生们立即判定这仅仅是一道求溶质质量分数的简单题目,于是用溶质质量分数的计算模型:溶质质量分数=溶质质量/(溶质质量+溶剂质量)快速进行了求解,得到了64/(64+360)*100%=64%的错解。 产生错误的原因主要在于学生们因觉得题目非常熟悉,所以快速审题,断章取义,产生了思维定势。 这一问题与以往题目的不同之处在于:二氧化硫溶于水会与水发生化学反应上传亚硫酸,所以计算溶质时溶质应该是亚硫酸的质量。
        不良的思维定势会严重影响学生们思维的发展。我认为,造成学习者产生思维定势关键因素在于对模型的本质认识与理解不够扎实,掌握不足。教者应当注重模型的过程分析,引导学生理解结论或规律的来龙去脉,提高他们应用化学模型思维解决问题的效率。
        (二)、抓不住本质,表象干扰
        表面现象的干扰促使学习者在思考与分析化学问题时,大脑考虑的焦点仅停留在事物或问题的表面现象上,无法将知识运用到深层次的未知现象中去,抓不住问题的关键与本质因素,导致很难建立相应的化学模型。
        比如我在对《分子和原子》这一节的内容进行教学时,列举习题让学生们进行了练习。


        例如:“ ”分别表示两种元素的原子,在一定条件下发生的下列反应能用表示的是( ),
        A.2 H2+ O2=2 H2 O B.2 CO+ O2=2 CO2 C. N2+ O2=2 NO D. N2+3 H2=2 NH3
        学生们在解决这一问题时,只注意到了该反应是化合反应,两个单质反生反应生成了新的化合物,因此觉得 ACD选项都是正确的,纠结了良久。 由此可见,学生们受到错误思维的干扰,没有抓住这道题的关键点。 微观模型不仅仅要关注不同的物质的种类以外,还应注意到化学反应前后各粒子之间的个数关系。认真观察反应前后粒子模型图不难发现,反应前后各种粒子的个数比是1: 1: 2,因此只有选项C满足题目要求。
        由此可见,表象干扰是阻碍学生化学模型思维能力发展的关键因素,教师应当采取针对性的教学手段,帮助学生去除表象干扰,提高思维的深刻性。
        三、学会变换,认识模型思维的应用方法
        若想不断培养学习者的化学模型思维能力,教者应在平时的课堂教学实践中应当注重引导学习者利用化学模型去解决问题,体会知识的形成过程,重点引导学生掌握等效变换等思维方法,使教学达到如春风化雨的效果。
        等效变换
        等效变换法指的是在确保最后效果一样的前提条件下,用较简便的方法或条件将原方法或条件代替转化。教师要注重在教学中渗透等效变换模型的解题思想,提高他们解决问题的规范化程度。
        例如在对《常见的酸和碱》这节的内容进行课堂教学时,引导学生们了解铜与稀硝酸反应的化学方程式,并且设计了考察这一化学反应的具体问题。
        例如:在1 L稀硝酸溶液中加入未知量量的铜粉,充分反应后溶液的总质量增加了13.2克,请问同学们加入的未知量铜粉为多少克,理论上可以产生多少体积的(标准状态下)一氧化氮气体?学生通过书写和思考铜与稀硝酸溶液反应的方程式:
        3 Cu + 8 HNO3== 3 Cu( NO3)2 + 2 NO + 4 H2 O,
        可以知道192克的 Cu与稀硝酸反应, 将生成44.8 L的一氧化氮气体,反应前后溶液的质量增加192-60=132克。利用等效变换法可以知道,若质量为 x的 Cu与体积为 y的一氧化氮气体发生反应溶液质量增加13.2克,那么13.2/12= x/192= y/44.8,从而得到加入的铜粉质量为 x=19.2克,生成一氧化氮气体的体积为4.48 L。
        在上述教学活动中,我通过引导学生应用等效变换模型,使学生们更快、更巧的解决了相关化学问题,不断培养了他们的思维能力,同时也取得了较好的课堂学习效率。
        1、分析过程,发现规律
        我们在模型教学中帮助学生构建模型思维,首先要引导他们对模型的建立过程进行分析,让孩子们领悟到其中的规律与模型的本质特征。正所谓“授人以鱼不如授人以渔”,只有学生们深入掌握了化学模型的本质,才能加以熟练地应用,做到举一反三,触类旁通。
        总而言之,化学的学习对于初中生们来说是学习化学的启蒙阶段,慢慢培养学生们的模型认知能力对于他们在今后的学习探究与终身发展具有十分重要的意义。教师应当注重匠心独运,通过“分析过程”“链接资料”等途径,突破培养学生模型思维的主要障碍,帮助他们掌握模型思维的应用方法,不断深化其化学思维与化学素养。
        参考文献:
        ① 马登翠.基于初中化学“核心素养”的教学对策[J].求知导刊,2017(33).
        ② 朱国定.从核心素养培养角度看初中化学课堂教学的逻辑起点[J].化学教与学,2017(1):32-33.
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