基于“系统思维”的初三化学酸碱盐单元复习研究

2022-05-30 17:39尤红
化学教与学 2022年19期
关键词:系统思维酸碱溶解性

尤红

摘要:为提高初三化学酸碱盐单元复习效率,可以创设学生自主探究实验的主题情境,构建酸碱盐知识网络;充分利用酸碱盐的溶解性表,从微观探寻化学反应本质;打破章节限制,串联酸碱盐框架。

关键词:酸碱盐;专题复习;策略

文章编号:1008-0546(2022)10-0082-04中图分类号:G632.41文献标识码:B

系统思维是奥地利理论生物学家L.V.贝塔郎菲在1945年创立的系统论中提出的。系统思维是把认识对象作为系统,从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互作用、相互影响中综合地考察认识对象的一种思维方式。整体性是系统思维的核心思想,它强调把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。[1]运用系统思维学习可以培养学生的系统思维能力和自主学习能力,发展学生的化学学科素养。

一、问题的提出

义务教育化学课程标准(2022年版)课程理念中指出:“聚焦学科育人方式的转变,深化化学教学改革。基于大概念的建构,整体设计和合理实施单元教学,注重启发式、互动式、探究式教学,引导学生自主学习,开展以化学实验为主的多样化探究活动。”[2]单元复习课是初中化学教学中一种重要的课型,具有内容多、容量大、节奏快、思维含量高等特点,通过单元复习,巩固和提升所学知识,从化学的视角解决生活中的问题,发展化学学科思维能力,使之形成系统化思维。

沪教版第七章“应用广泛的酸碱盐”属于一级主题“身边的化学物质”下的二级主题“生活中常见的化合物”,关键词有:生活中常见、应用广泛、化合物。由此看出本章内容与学生的生活密切相关,也是初高中化学的重要衔接点,其重要性不言而喻。由于本章涉及到的化合物种类很多、化学反应即化学方程式很多、概念较多、反应规律较复杂等,部分同学在学习本章时出现一定的困难,容易出现不同程度的混淆,如:

(1)物质名称——烧碱和纯碱,苏打和小苏打,生石灰、熟石灰和石灰石等;(2)单一物质的性质容易掌握,但搞不清几种物质之间的关系——混合物中几种物质的反应等;(3)不能从微观角度认识化学反应的实质——复分解反应的条件、离子共存等。有些学生虽然可以很好地掌握酸碱盐的基础知识,但在解决具体问题的时候还是会不知所措。究其原因:(1)知识层面:学生掌握的知识呈现碎片化,不能将酸碱盐知识系统化;(2)心理层面:初三学生具有活泼好动的特点,对实验有着强烈的好奇心和探索欲望,但缺乏实验探究能力;(3)思维层面:学生具有发散思维和一定的分析思维能力,但缺乏分析解决实际问题的化学学科思维能力。其实,第七章的知识点虽然多、涉及面广,但分析归纳之后会发现是有规律的,有很强的系统性,学会系统思维的复习方法会事半功倍。

建构主义理论认为,学习的目标不只是掌握知识,而是理解知识点的内涵以及知识点之间的联系,并建立体系。所以,完整的学习过程是:理解知识-研究联系-整合重组-建立网络-构成体系-实践应用-反思提高,从而实现螺旋上升的学习路径。借助系统思维可以很好地突破酸碱盐复习的难点,构建新颖的主题情境,通过具有层次性、逻辑性的问题链,由表及里,驱动学生梳理知识、思考分析、推理判断,自主建構酸碱盐知识网络,提升分析解决问题能力。

二、酸碱盐单元复习策略

1.创设学生自主探究实验的主题情境,构建酸碱盐知识网络

创设学生自主实验探究的主题情境,通过开展一系列的实验探究活动,激发学生复习的兴趣,提高学生自主实验探究和构建知识网络的能力,培养严谨求实的科学态度和运用化学知识解决生活实际问题的能力,发展学生的核心素养。

(1)创设真实新颖的主题情境,激发学生的复习兴趣

义务教育化学课程标准(2022年版)指出:“真实、生动、直观且富有启迪性的学习情境,能够激发学生的化学学习兴趣,引发学生的思考,帮助学生建构大概念和核心概念,促进学生核心素养的发展。”[2]本章内容属于二级主题“生活中常见的化合物”,其中关键词是:生活中常见、应用广泛、化合物。酸碱盐是每个家庭必备的物质,是学生“既熟悉又陌生”的物质,因此很多老师选择从家庭的物质创设主题情境,激发学生的复习兴趣。目前关于酸碱盐复习的主题情境主要有表1所示的几种。

(2)设计学生自主探究实验,提高科学探究能力

传统的单元复习课堂一般采用:基础知识归纳+经典例题+大量的练习的模式,搞得老师和学生身心俱疲,复习效果也不理想。随着新课程改革的实施,教师应该遵循新的教育理念,课堂以学生为主体,以提高学生自主学习能力为目标。充分发挥化学实验的优势,让学生有更多的机会主动地体验科学探究的过程,围绕创设的主题情境,设计学生自主探究实验,让学生在探究实验的过程中学会发现问题、分析问题并解决遇到的问题,同时在分组实验的过程中不断培养学生观察、交流讨论、严谨的科学态度和合作精神,提高学生的科学探究能力和自主学习能力,发展化学学科素养。

化学来源于生活,又服务于生活。学生要学会从化学学科视角认识并解决生活中遇到的问题。如:展示超市买来的厨房清洁剂和洁厕剂,请问同学们对清洁剂了解多少?还想了解哪些?学生讨论后提出以下问题:厨房清洁剂为什么喷出来味道很刺鼻?主要成分是什么?除去油污的原理是乳化吗?市场上的洁厕剂为什么大部分是蓝色?洁厕剂的主要成分有哪些?如何除垢和臭味?如何证明?使用时的注意事项?能否将这两种清洁剂混合使用?给学生提供两种清洁剂的有关资料,班级左边的小组同学利用所给试剂:紫色石蕊试液、无色酚酞、镁条、生锈的铁钉、氨水、碳酸钠粉末、石灰石等探究洁厕剂(为了防止颜色对实验现象的干扰,买的白色洁厕粉+水溶解)的成分及性质;右边的小组同学利用所给试剂:紫色石蕊试液、无色酚酞、硫酸铜溶液、稀盐酸等让学生探究厨房清洁剂等成分及性质。先分组讨论、作出猜想、设计实验方案、分组实验、得出结论,最后引导学生自主构建酸碱化学性质的知识网络图。通过一系列实验探究,学生不仅提高自己的科学探究能力和分析解决实际生活中的问题能力,而且提升了自己的系统思维能力和化学学科素养。

还可将学生熟悉的酸碱中和反应设计成小小的“魔术”,或者让学生用身边的物质自制酸碱指示剂    (新鲜花瓣、紫甘蓝、桑葚等),加入不同的酸碱性溶液中,利用颜色的变化让学生进行猜想、提出假设、设计实验方案、实验验证等环节自主构建酸碱盐的知识网络。让学生通过实验探究揭秘魔术的奥秘,不仅调动了学生复习的积极性和主动性,而且还能用所学的化学知识解决生活中的问题,如皮蛋蘸醋才好吃;谍战剧中会有用鸡蛋传递密码-利用醋酸将密码写在鸡蛋上,然后煮熟鸡蛋,字迹就会出现在蛋白上,而蛋壳完好无损,与普通鸡蛋无异。就是利用醋酸与蛋壳(主要成分碳酸钙)发生化学反应的原理等。让学生体会到化学的学习是有趣的、有意义的。

杨玉琴、赵华认为在核心素养视域下的复习课,应该采用“陌生化策略”,引导学生在陌生情境下进行知识的搜索、提取、迁移、组合。[4]通过创设真实新颖的陌生情境,激发学生复习的兴趣,鼓励学生在情境中发现问题、提出问题、小组合作讨论解决问题,设计由浅入深、层层递进的问题串,让学生在自主探究实验的过程中运用知识解决实际遇到的问题,合作完成酸碱盐知识网络的构建。引导学生自主将碎片化的知识整合成系统性知识,不仅提高了学生整合知识的能力、科学探究的能力和分析解决问题的能力,还提升了学生的学科思维能力,让学生真正体验到学习的快乐和学习的意义。

2.充分利用酸碱盐的溶解性表,从微观探寻化学反应本质

沪教版下册附录四的“碱、酸、盐溶解性表(20℃)”是初三化学学习酸碱盐知识的重要工具。学生已经初步掌握了酸碱盐的基础知识,所以复习阶段主要是引导学生学会从宏微观结合视角分析酸碱盐的溶解性表,使学生更加深刻地理解酸、碱、盐的内涵,突破复分解反应的条件教学难点,利用“微粒观”探寻溶液中化学反应的本质。提高学生运用学习工具和“微粒观”方法分析解决问题的能力,从而提升学生的系统思维和学科思维能力。

(1)“看”酸碱盐的溶解性表,理解酸碱盐的内涵和分类

借助附录四“碱、酸、盐的溶解性表(20℃)”,利用“宏—微—符”三重表征理解酸碱盐的内涵和分类:

“横看”第一行:根据离子符号写出对应物质的化学式,并读出它们的名称:硝酸、盐酸、硫酸和碳酸——都是常见的酸,从微观角度分析酸的构成特征:H++酸根离子,判断:NaHSO4是酸吗?迁移应用:试着写出高锰酸的化学式HMnO4。“竖看”第一列:根据离子符号写出对应物质的化学式,并读出它们的名称:氢氧化钠、氢氧化钾……都是常见的碱,从微观角度分析碱的构成特征:金属离子+OH-(特例:NH3·H2O),判斷:Cu2(OH)2CO3是碱吗?迁移应用:试着写出氢氧化锂的化学式LiOH。“局部看”:剩余部分物质的构成有什么特征?从微观角度分析盐的特征:金属离子/NH4++酸根离子。迁移应用:试着写出硫酸铅的化学式PbSO4。

(2)“用”酸碱盐的溶解性表,突破酸碱盐教学难点

初中阶段酸碱盐溶液之间的反应大多是复分解反应,学生都知道复分解反应的条件是生成物要有沉淀、气体或水生成,但涉及具体问题时则不能灵活运用。究其原因是学生不能从微观角度探寻化学反应的本质。巧用酸碱盐溶解性表可以帮助学生从微观角度更直观理解溶液中离子反应的规律,破解酸碱盐的教学难点。

如2019年苏州中考第30题:某同学设计如下几组实验,将1mL5%稀H2SO4分别滴加到2mL5%的(NaOH溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液、BaCl2溶液),探究某些酸、碱、盐之间的复分解反应能否发生。利用溶解性表从微观角度分析化学反应的实质:稀H2SO4(H+、SO-)与NaOH(Na+、OH-)溶液发生酸碱中和反应,实质是H+与OH-结合成H2O;稀H2SO4(H+、SO-)与Na2CO3(Na+、CO-)溶液反应的实质是H+与CO-结合成H2O和CO2;稀H2SO4(H+、SO-)与BaCl2(Ba2+、Cl-)溶液反应的实质是SO-和Ba2+结合成BaSO4沉淀;稀H2SO4与NaCl溶液不符合复分解反应的条件,所以不能发生反应。让学生运用溶解性表自主归纳初中阶段常见的能发生复分解反应的离子组合如图1所示。

3.打破章节限制,串联酸碱盐框架

虽然沪教版教材是第七章才学习酸碱盐,但其实酸碱盐的知识贯穿整个初三化学的学习,将难点分散在各个章节,所以在复习阶段要打破章节限制,对课本进行重组,串联起酸碱盐的框架。如复习酸的性质,让学生回顾在哪些章节学习过?学生回忆补充:第一章5页铁的生锈实验中提到用稀盐酸除铁锈、20页“铜绿”与稀盐酸反应、第2章42-43页二氧化碳的实验室制法和性质实验(稀盐酸与大理石的主要成分碳酸钙反应、碳酸能使紫色石蕊变红)、46页醋酸与纯碱反应、第五章116页活泼金属与酸反应,下册第七章48页酸碱中和、55-57页碳酸盐与盐酸反应,第九章111页硫酸与氢氧化钙反应,学生自主归纳出酸能与指示剂、活泼金属、某些金属氧化物、碱及某些盐的反应的知识框架。

还可以用典型物质串联起酸碱盐性质的单元复习。如从学生最熟悉的食盐入手,氯化钠是我们生活中的必需品,在调味品中占据“五位之首”,重要性不言而喻。沪教版九年级化学教材中“几种常见的盐”中仅用了4句话和2幅图介绍了:氯化钠是食盐的主要成分,在海水中的含量及其常见用途。介绍的比较简单,实际上氯化钠的“踪迹”遍布了沪教版教材的第一章到第七章,这就需要我们对课本相关的知识点进行整合,通过化学微主题探究的方式进行常见盐的复习课教学,以“回顾性质—提纯及应用—结构—生成”等流程来结构化设计氯化钠的复习框架,使学生能够系统性地认识氯化钠,深度挖掘其丰富的内涵和外延,构建物质学习的框架,提升学生的系统思维能力和化学核心素养。

三、教学反思

《义务教育化学课程标准(2022年版)》要求:教师应注重基于大概念来组织单元教学内容,深刻认识每个学习主题对促进素养发展的功能和价值,系统规划化学教学目标,体现核心素养发展的全面性和进阶性。[2]因此,要提高酸碱盐的单元复习效率设计真实:新颖的学生自主实验探究情境,引导学生积极思考,在实验探究过程中完成大概念知识体系的构建,提高学生实验探究能力和自主学习能力,以及运用化学知识分析解决生活中实际问题的能力;充分运用学习化学的工具——酸碱盐溶解性表,从微观角度深刻理解化学反应的实质,突破酸碱盐复习难点;也可用典型的物质串联起整个初三化学的学习,在化学学科教学中培养学生的系统思维,从而提高单元复习效率。

参考文献

[1]王世民.思维力:高效的系统思维[M].北京:电子工业出版社,2017.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2022年版)[S].北京:北京师范大学出版社,2022.

[3]符爱琴.指向关键能力的初中化学创意课程的研发[J].化学教与学,2020(9):2-5.

[4]杨玉琴,赵华.核心素养视域下的初中化学专题复习课教学策略[J].化学教学,2018(6):41-47.

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