贾根堂
摘 要:化学学困生阅读能力低下是造成其在考试中读不懂题意、理不清概念的重要原因,化学学科语言的抽象性、模糊性以及表征的三重性是造成学困生化学阅读障碍的主要原因。概念教学、实验教学以及习题教学等施教措施是提高学困生阅读能力的有效途径。
关键词:化学教学;高中生;阅读能力
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1009-010X(2021)05-0055-06
一、问题的提出
化学学科核心素养是指学生面对陌生复杂的情境,能够综合应用化学学科观念、思维、知识、技能和方法,对情境进行综合、分析和判断,并进一步提出问题、解决问题的能力和品格。这一关键能力的基础就是对复杂情境的阅读,提炼出其中的精髓,并最终将其转化为自身的能力,而学困生缺少的恰恰就是这样的能力。例如有这样一个问题:“3.9克过氧化钠固体粉末与水充分反应,求生成氧气在标准状况下的体积。”这是一道非常普通的计算题,但学生不会解答便去问教师:“过氧化钠未与水发生反应,怎么就生成了氧气呢?”不等学生说完,教师就明白了问题所在,因为该生在读题时发生了两处错误:一是断句的错误,将“粉末”二字分隔开来;二是关键字辨认错误,把“末”字认成了“未”字,这使得题意恰好相反。像这种因读不懂题意而不会做题或者做错题的现象并非个案,可以说在学困生中是普遍存在的现象,它应该引起化学教育工作者的关注。
二、造成化学阅读障碍的成因
造成学困生阅读障碍的原因是多方面的,但主要还是由化学学科的自身特性决定的。
(一)化学语言的高度抽象性与模糊性
这一特点在高一阶段表现比较突出。在初中阶段,学生的认知层次主要是感性认识,思维层次主要是形象思维;在高中阶段,学生主要是通过抽象思维将感性认识上升为理性认识。对刚升入高中的学生,无论是认知结构还是思维能力都不能很快适应这种变化。例如对氧化还原反应的认识,初中生在学习氧气的性质时认识了氧化反应,氧气在与硫、铁等物质发生反应时提供了氧,它具有氧化性,硫、铁等物质得到了氧,发生了氧化反应。随后在学习碳及其化合物的性质时又认识了还原反应,在氧化铜与木炭反应的过程中,氧化铜失去氧变成单质铜,这种氧化物里的氧被夺去的反应叫做还原反应。这种虽然把氧化还原反应割裂开来认识,比较片面也比较狭义,但又是具体而形象的,符合初中生的认知规律,有利于初中生学习并掌握相关知识。
随着学习的深入,到了高中阶段,化学变化就不仅仅局限于氧的得失了,呈现出纷繁复杂的多样性,这就需要从多样的变化中抽象出它们的变化特征,然后从本质上去概括它们的变化规律。例如初中生对化合价的知识、原子结构的知识掌握得比较肤浅,因此对高一新生提出这样的认知能力和思维能力的要求,对学生来说确实是一个不小的挑战。高一新生不能适应这一变化,因此在读到氧化还原反应概念时,感觉到朦胧难懂,进而产生了畏难心理,学习化学的自信心也会随之受挫。
除此之外,化学语言的模糊性也是造成学生阅读障碍的主要原因。化学是研究物质变化的学说,它以化学实验为起点,采用描述性的解释语言,简约化地表达最基本的化学事实和规律。由于化学问题的复杂性,考虑到中学生的认知能力,在中学化学的范围内还不能用精准的语言去描述客观的化学事实。例如“大多数盐类化合物是强电解质”“在复分解反应中一般是强酸制弱酸”等。这种“大多数情况”“一般规律中的特殊性”在中学化学中还有很多,这就导致学生对化学规律的认知产生了较大的障碍。
(二)化学阅读的特殊性——要实现宏观、微观、符号三重表征的融合
化学作为研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科,既研究物质宏观上的性质及其变化,也研究物质微观上的组成和结构,为了研究和交流则诞生了表述物质组成、结构和变化的符号。微观与宏观的联系是化学不同于其他学科的思维方式,微观结构决定了宏观物质的性质,宏观物质的性质又反映了微观结构。而符号作为中介,是学生理解宏观世界和微观世界的桥梁。可以说,宏观世界、微观世界、符号世界是化学学习的三大领域。化学学习必须做到深刻理解这三者之间的内在联系,如此才能实现对物质三重表征的融合。
例如学生在学习氨气的性质时,不仅要能想到分别用蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近时有白烟现象,还要想到氨分子中的氮原子上的孤对电子与氢离子的空轨道通过配位键形成了铵根离子,同时还要用化学方程式把这一过程准确地表达出来。否则该生头脑中氨气的性质就只能是一串文字和一组化学方程式,这样既缺乏坚强的实验根基,又无法与原有的化学知识同化为一个不断扩充的知识体系,学生也就无法建立学习化学的独特思维方式。
三、核心素养视域下化学阅读能力的培养
化学阅读能力是指学生通过阅读化学资料,获取化学知识,并应用这些知识解决化学问题的能力。化学作为一门理科同时又带有一定的文科特点,所以学习化学同样也需要阅读思考。因此在化学教学中,教师要有目的、有计划地引导学生进行化学教材、化学实验、化学习题的阅读,并传授有效的阅读策略和方法,使学生能正确理解文本中的文字、符号、图形、数据的意义,由此可逐步培养和提高学生的阅读能力。
(一)加强概念教学以提高学生的阅读能力
化学作为一门自然科学,是科学家经过不断的探索研究,概括總结出来的完整的理论体系。它的每一个概念和理论都有着特定的含义,是对自然界的正确认知和精准表达。在阅读和理解这些基本概念和理论时,学生可养成严谨的科学态度。
1.准确理解化学基本概念的内涵,切不可望文生义。例如在学习“物质的量”时,学生在刚开始接触这个概念时往往会简单地把它理解成物质的质量或者物质的数量。这时教师要引导学生阅读资料卡片,明确“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,它有特定的含义和单位,即表示含有一定数目粒子集合体的物理量。那么以多少个粒子作为一个集合体呢?一般规定以6.02×1023个粒子作为一个粒子集合体,这样一个粒子集合体就叫做一个单位即一摩尔。“物质的量”是一个专有名词,在使用时切不可把它分割开来。如此引导学生层层递进式解析概念,才能使学生领会它的精髓所在。
2.可从条件和关键词上理解化学概念。例如电解质的定义:“在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物”。在理解该概念时,首先要把握其关键词“化合物”,单质或混合物无论是在水溶液中还是在熔融状态下导电均不能称其为电解质。其次是把握它的前提条件,“在水溶液或熔融状态能够导电”,这两个条件只要满足其一即可,无需同时满足。例如氯化钠在水溶液中或熔融状态下都能够导电,因此氯化钠属于电解质。而氯化氢气体只在水溶液中可以导电,在熔融状态下是不导电的,但氯化氢气体也是电解质。另外电解质之所以在水溶液中或熔融状态下能够导电,是其自身发生了电离,而非它与水反应生成的产物发生了电离。例如氨水是可以导电的,其原因是氨与水反应生成的一水合氨发生了电离,故氨是非电解质。
3.对化学基本理论的学习不仅要重视结果,更要注重它的推导过程。许多学生在阅读化学教材时,十分重视结果的得出而忽视了推理过程。主要表现在对化学实验的结果能熟记,但对化学实验的原理及其操作过程记不清楚;对化学概念、化学原理能熟记,但对化学概念、化学原理的推导过程记不清楚等。例如在学习“元素周期律”这一理论时,学生对“元素性质随着原子序数的递增而呈周期性变化”的规律记得很牢,但对周期性变化的原因却不十分清楚,这主要是因为学生忽视了教材对元素性质周期性变化推理过程的学习,这样学生对知识的掌握实际上是很肤浅的。所以教师在进行阅读指导时,必须要求学生重视对化学过程的理解,即在阅读时不仅要知道结果,更重要的是要知道过程。这也与新课改所倡导的“立足过程,促进发展”的理念相吻合。
4.前后照應理解化学基本原理。有些化学基本原理是可以通过化学实验加以验证的,例如浓度、温度对化学平衡的影响。但是要验证压强对化学平衡的影响就没那么容易了,有的教师试图通过压缩针管中的二氧化氮气体,靠观察其颜色的变化来加以验证,但效果并不明显。这时教师就要引导学生分析压强变化的实质,即在其他条件不变的情况下,增大压强气体的体积就会减小,反应混合物的浓度就会增大,这样就把压强的变化转变成了浓度的变化,学生就可以根据浓度对化学平衡的影响来类推压强对化学平衡的影响了。
5.对于易混淆的概念要引导学生学会辨析。例如电离和电解这对概念,学生常常混淆不清。对此,教师应引导学生从电解质发生的变化来辨析这对概念。电离是电解质在溶于水或受热融化时离解成自由移动的离子的过程,而电解是电解质电离出的自由移动的离子在通电的条件下在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。它们既有区别又有联系,电离的条件是电解质溶于水或受热融化,电解的前提条件是通电。电离和电解都是电解质的变化行为,前者是物理变化后者是化学变化,在发生电解之前首先要有电解质的电离。例如工业上制取金属钠,就是首先将氯化钠加热融化即电离,然后通电电解在阴极析出金属钠阳极生成氯气制得的。
(二)实验教学可提高学生的化学阅读能力
化学是以实验为基础的科学,每一个化学实验都包含丰富的科学信息。因此教师在进行相关教学时,应首先指导学生泛读实验过程,做到对实验有一个全面的了解,然后再指导学生精读实验中的每一个环节,由此做到深度理解融会贯通。例如乙炔的制备及性质实验:
1.读准实验目的。本实验是要制备乙炔并验证它的性质。这是实验的根本,它既是实验的出发点也是实验的落脚点,如若不清楚实验目的便失去了实验的方向,实验中的问题也就无法解决。因为实验中仪器和药品的选择以及实验操作等都是围绕着实验目的展开的。但学生们在阅读时往往会忽略实验目的这一环节,这就需要教师对此进行反复强调以引起学生们的注意。
2.读透实验原理。它是实验的基础,决定了实验的成败。在本实验中教师选择了电石与水反应来制备乙炔气体,但电石中含有硫化钙等杂质,其与水反应会生成硫化氢,因此要用硫酸铜溶液除去硫化氢杂质。乙炔性质的检验,可选用溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液,通过溴的四氯化碳溶液褪色可验证乙炔是一种不饱和烃,可以发生加成反应;通过酸性高锰酸钾溶液褪色可验证乙炔气体具有还原性。
3.读清实验装置。它是实验成功的保证。在本实验中,电石是一种遇水即化的固体,因此在反应中无需加热,所以选用了固液不加热的气体发生装置。除去硫化氢气体则选用了盛有硫酸铜溶液的洗气瓶。
4.读明实验操作。它是实验成功的关键。教师指导学生阅读时,要读出实验操作的流程来。依据实验原理,选择合适的仪器分别组装成气体发生装置、除杂装置、性质检验装置,最后连接成完整的实验装置。检验装置的气密性,加入实验药品并使其发生反应,观察并记录实验现象,最后完成实验。
5.读出问题与反思。这是对实验认知的升华。教师指导学生对以下几个问题进行讨论:“在实验中选用了哪些仪器,每一种仪器的名称、构造和用途是什么?在气体发生装置中为什么使用分液漏斗(在初中化学实验制备二氧化碳时使用的是长颈漏斗)?为什么用饱和食盐水代替蒸馏水?硫化氢气体对本实验有何影响?除去硫化氢气体还有哪些方法?乙炔与乙烯相比哪一个反应更快,它的原因是什么?”这些问题不仅是本实验的关键,也是在考试中经常出现的考点,需要教师在引导学生阅读时予以重点关注。通过对这些问题进行讨论,学生对本实验的认识会更加清晰。
(三)习题教学可提高学生的阅读能力
《普通高中化学课程标准(2017)版》明确指出:“根据学业水平考试的目的,化学学业水平考试命题必须坚持以化学学科核心素养为导向,准确把握“素养”“情景”“问题”和“知识”4个要素在命题中的定位与相互联系,构建以化学学科核心素养为导向的命题框架”。这就为我们的习题课教学指明了思路和方法,即在教学中必须遵循“教、学、评”一体的原则,由此指导学生在读题中破解题目中创设的情景,在审题中探索出解决问题的方法,在规范答题中落实化学学科核心素养的培养目标。
1.读题要“泛”,它是信息的采集过程。在题设的情景中包含了很多信息,对于不同的信息要采取不同的读题策略,以获取对解题有用的信息。例如①背景信息,如“我国科学家屠呦呦因成功提取青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是治疗疟疾的有效药物,它的使用在全世界拯救了几百万人的生命”,这就是一个有机化学试题的背景信息,题目中的问题就以此为背景展开。②文字信息,如实验仪器的名称:坩埚、蒸发皿、分液漏斗、三颈瓶、球形冷凝管等,这些仪器名称在近几年的考试试题中出现的频率很高,但又是学生易忽略而丢分的地方。③图形符号信息,如物质的结构式、模型、反应的方程式等,它是物质组成、结构和变化的表达方式,可以考查出学生对化学知识的掌握程度。④有关实验现象的信息,如颜色、气味、沉淀等,它是物质变化的宏观表现,考查的是学生透过现象看本质的思维能力。⑤图像图表数据信息,如物质的密度、溶解度、熔沸点、沉淀析出的pH范围等,它们在物质的制备和分离提纯的实验中出现的频率也是很高的,它主要考查的是学生对信息的整合能力。⑥隐含的信息,在题目中不仅有凸显的信息还有一些隐含的信息,如与铝反应生成氢气的溶液,它可能是强酸性(没有强氧化性)溶液,也可能是强碱性溶液,只有对其进行深入的挖掘才能获得此信息。
教师在教学过程中,要指导学生学会“咬文嚼字”,抓住关键字词,读到字里行间。切忌粗心大意,克服思维定势,并深刻领会每条信息的含义,只有这样才能为问题的解决找到思路和方法。
2.审题要“精”,它是对获得的信息进行加工的过程。教师在指导学生审题时要有证据推理的意识,即对题目中所给的信息进行分析、对照和比较,去粗取精,去伪存真,由此探寻出各个信息之间的内在联系和规律,找到解题的思路和方法。例如①删除无效数据。在定量实验中影响到实验结果的因素有很多,既有客观因素也有人为因素,那些偏离平均值过大的数据就是无效数据,在处理数据时需予以排除。例如在酸碱中和滴定实验中,连续三次实验测定标准溶液的体积,若有一次结果偏离平均值过大,即为无效数据,在计算标准液的体积时,就需要将该数据删除。②排除伪证。化学物质的性质可以通过化学实验加以验证,但在设计实验时一定要控制实验的干扰因素,否则就会得出错误的结论。例如将醋酸溶液通过分液漏斗滴加到盛有碳酸钙固体的锥形瓶中,发现有气体生成,再将产生的气体通入到盛有苯酚钠溶液的试管中,发现试管中出现浑浊现象,由此便得出结论:醋酸、碳酸、苯酚的酸性依次减弱。其实这里的证据是不充分的,因为醋酸具有挥发性,挥发的醋酸蒸汽也会使苯酚钠溶液出现浑浊现象,因此不可断然对其下结论。③辨明题中各信息的实质。题中所给的信息有些很相近,但实质不同,这就需要教师在指导学生审题时,辨明各信息的本质含义。例如在酸碱中和滴定实验中,滴定的终点是指酸碱指示剂发生颜色变化的点,而非酸碱恰好完全反应的点。酸碱恰好完全反应时,溶液的pH值也不一定等于7,因此学生在审题时一定要辨明题中各个信息的真正含义,避免出现误判。④学会图像信息的分析。化学基本概念和基本理论比较抽象,用图形来表示可以使其具体化、形象化。学生在审题时要审时度势,分析图像曲线所代表的变化规律。例如化学反应速率和化学平衡图像的分析,首先要学会五看:一看面(纵、横坐标的意义),二看线(线的走向和变化趋势),三看点(起点、拐点、终点),四看辅助线(等温线、等压线、平衡线),五看量的变化(浓度变化、温度变化)。其次就是要联想化学平衡移动原理,分析条件对化学反应速率、化学平衡移动的影响。最后利用原理,结合图像,分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的曲线,并做出判断。⑤避免类比陷阱。在化学上相似的问题,可以放在一起进行类比,得出类似的结论。但由于化学物质性质的复杂性,因此在分析比较时不能照搬照抄,要具体问题具体分析,以免做出错误的判断。例如过氧化钠与二氧化碳反应能生成碳酸钠和氧气,但是与二氧化硫反应却只能生成硫酸钠。⑥善于整合各个信息。题目中给出的信息往往是多项的,既有实验现象又有实验数据,既有凸显的信息又有隐含的信息,這就需要引导学生,让其学会抽丝剥茧层层递推,对题中的信息进行综合分析判断,直至得出正确结论。例如离子的检验与推断,我们可以遵循四项基本原则进行逐次的分析、判断——首先遵循肯定性原则,依据实验现象推出溶液中肯定存在或肯定不存在的离子。例如依据常见离子(Fe2+、Fe3+、Cu2+、MnO)的颜色判断它存在与否。其次遵循互斥性原则,在肯定某些离子存在的同时,结合离子共存的规律,否定一些离子的存在(Ba2+与CO、SO等离子不能共存)。再次遵循电中性原则,推断出隐含的离子,因为在溶液中有阳离子,就一定有阴离子,且阴阳离子所带的正、负电荷总数相等。另外还要统筹兼顾进出性原则,实验中加入或生成的离子对后续实验有干扰作用,在审题过程中要前后照应,防止出现误判。⑦教会学生审题的思维模板。在近几年的高考中,试题的类型基本保持不变,设置的问题情境也基本相同,这样我们就可以按照一定的思维模式进行分析判断。例如工艺流程题一般由多步连续的操作组成,每一步操作都有其具体的目标、任务。因此审题的重点要放在与题设有关的操作目标、任务上。一看原料(明确化工生产或化学实验所需的材料);二看目的(把握题干中的“制备”或“提纯”等关键词,确定化工生产或化学实验的目的);三看箭头(进入的是投料即反应物,出去的是生成物);四看三线(主线主产品、分支副产品、回头为循环);五找信息(明确反应条件控制和分离提纯的方法);六关注所加物质的可能作用(参与反应、提供反应氛围、满足定量要求)。
3.答题要“准”,它是信息的输出过程。要做到①理清题目要求,避免答非所问。熟练掌握化学用语,是化学学科核心素养对学生的基本要求,题目经常要求学生写出化学式、结构简式、核外电子排布式、离子方程式等,因此学生切不可粗心大意,答非所问造成会而不对(如离子方程式写成化学方程式)。对物质的性质进行比较并找出它们之间的大小或强弱关系题,考查的是学生对基础知识掌握的深刻程度,因此在答题时一定要理清“由大到小”还是“由小到大”,切不可颠倒顺序,造成对而失分。②专业术语要准确。在化学上用到的专业术语很多,例如“砝码”“熔化”“坩埚”“苯环”“油脂”“酯化”等,每一个专业术语都包含有特定的含义,字错意就错,所以在答题时切不可出现错别字(如坩埚写成钳锅)。另外还要注意化学语言与其他学科语言的区别,切不可张冠李戴。例如氨分子的空间构型是“三角锥形”而非“三棱锥”。③注意实验现象描述的完整性。例如对酸碱中和滴定终点的判断,应该是滴加最后一滴标准液,待检测液中的酸碱指示剂发生颜色变化,且在半分钟内不再恢复原来的颜色,即说明达到了滴定终点。④论证要充分。例如二氧化碳气体通入饱和的碳酸钠溶液析出晶体的原因:生成的碳酸氢钠的质量大于碳酸钠的质量,并且碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠的溶解度,所以生成的碳酸氢钠溶液是过饱和溶液,同时又由于在反应中消耗了水,所以才会析出碳酸氢钠晶体。⑤构建答题模板,使学生答题时有章可循。例如实验装置气密性的检验方法有微热法、液差法、滴液法和抽气(吹气)法,但是不管哪一种方法,它们的思路都是一样的,即通过改变装置内的压强,观察气泡或液面的变化来判断装置的气密性。所以检查装置气密性可以概括为如下流程:密封(关闭活塞、管口入水等操作,构成密闭的体系)——改压(手捂、加水、抽气等操作,改变密闭体系内的压强)——观察(管口气泡、液面差、针管活塞的移动等现象)——结论(气密性良好)。
总之,要想提高学生的学习成绩,离不开学生阅读能力的提高。阅读习惯的养成并非一日之功,我们应该发挥教师的主导作用,开展有计划、有目的、有针对性的阅读训练。由此激发学生的阅读兴趣,引导学生阅读教材,并认真领会化学基本概念和基本理论,进而在阅读中学会归纳和总结,使知识的点、线、面串联起来,构建起知识的网络体系。