构建知识网络 提升化学学科思维能力

王圣涛

(苏州市第二十四中学校,江苏 苏州 215000)

在初中化学复习教学中,灵活运用知识网络,能够加深学生对化学知识的理解,引发学生深度学习,提升学生化学学科思维能力,实现课堂教学效益的提升[1].在初中化学“金属的冶炼与利用”复习教学实践中,笔者尝试从大概念视角构建单元复习知识网络,充分发挥学生参与网络构建的自主性、借助于知识网络解决实际问题的实效性,进而实现初中化学学科的价值导向,达成提升学生化学学科思维能力的目的.

1 自主构建知识网络,促进学科思维能力提升

在初中化学“金属的冶炼与利用”复习教学中,多数教师会绘制知识网络结构图帮助学生记忆、理解化学知识,实践表明,知识网络绘制得再好,如果学生没有参与,也无法激发学生深度思考的欲望,直接影响学生对化学基本知识的理解、对基本技能的掌握、对化学思维能力的提升.化学教师应从学生的视角构建知识网络,首先在准备阶段,引导学生回顾本章节所包含的知识,确定一个角度进行分析,合理运用一些连接构建知识网络的大致轮廓;其次在建构阶段,从多个角度整理、加工“金属的冶炼与利用”单元知识内容,厘清知识之间的逻辑关系,凝练化学学科核心观念,构建“主线清晰、中心突出、多元价值”的知识网络,绘制化学单元知识网络图;再次在合作交流阶段,各个小组学生面对不同“思考角度、绘制方法、梳理路线”绘制出来的知识网络图,进行充分的交流与评价,不断完善后形成各个小组的终极成果进行班级范围内汇报与展示,指出绘制的出发点,阐释内在的化学学科观念和实际价值,化学教师针对学生的成果进行恰当的评价与激励;最后在整合拓展阶段,基于学生小组汇报成果进行整合,形成完整的知识网络图谱,让学生理解图谱中蕴含的知识及内在本质规律,为以后解决问题做铺垫,让学生明确知识网络解决实际问题的实效性[2].

2 多角度构建知识网络,助力学科思维能力提升

构建知识网络是教师常用的教学手段之一,在初中化学单元复习教学过程中,化学教师可以引导学生围绕物质的性质、变化、组成、结构、用途和制法等不同角度,从归纳、辨析、反思、拓展等方面构建知识网络,充分体现化学学科大概念的理念,促进学生对化学知识的理解,让学生在深度学习中提升化学学科思维能力,达成学生的自由生长.

2.1 “物质类别”视角:化合价

化学学科知识点多且比较零散,分类学习是行之有效的学习方法之一.在“金属的冶炼与利用”单元复习中,教师可以引导学生从“宏观——元素种类及数量、化合价”和“微观——微粒的种类和特征”两个视角对物质进行有效分类,根据物质的种类和化合价之间的关联构建网络关系图(如图1所示),揭示内在的变化规律,从化学学科大概念的视角帮助学生理解“物质变化的关联性”,促进学生元素观、转化观学科素养的提升.

图1 化合价-类别关系图

2.2 “能量变化”视角:反应过程

化学反应过程中伴随着物质种类和能量的变化,能量变化是化学反应中重要表象特征之一,化学反应包含放热反应和吸热反应;在放热反应中,反应物的能量总和大于生成物的能量总和,在吸热反应中,生成物的能量总和大于反应物的能量总和.在初中化学“金属的冶炼与利用”单元复习教学中,化学教师可以引导学生利用探究化学反应中能量的变化情况,来揭示化学反应的内在本质,如图2所示为冶炼金属的化学反应过程能量变化图,这种处理方式有助于学生从化学学科大概念的角度理解“化学反应中的能量守恒定律”,有助于学生对化学反应的全面理解,有助于提升学生“化学能量观”的学科素养.

图2 化学反应过程中能量变化图

2.3 “冶炼方法”视角:活动性变化

从古到今金属冶炼一直是社会关注的问题,在生产生活实际中,金属冶炼的方法与金属活动性的强弱是密切相关的.在初中化学“金属的冶炼与利用”单元复习教学中,化学教师可以引导学生从化学发展的历史角度认识金属的性质,厘清金属活动性与金属冶炼方法之间的变化关系(如图3所示),这种处理的方式有助于学生从化学学科大概念的角度理解金属的用途、金属的制法、金属存在的形式取决于金属的性质,有助于扩大学生对化学学科认知的视野,有助于学生“化学价值观”素养的提升与发展.

图3 金属的活动性-金属冶炼方法关系图

2.4 “金属用途”视角:合金的性质

金属的用途往往是由金属的性质所决定.合金具有一定的特殊性质,在教学实践过程中,笔者发现不少学生将合金的特性与合金的用途分开进行理解,解决问题的时候难以准确对应.在初中化学“金属的冶炼与利用”单元复习教学中,化学教师可以引导学生构建“合金性质与用途的关系图”(如图4所示),这种处理的方式有助于学生从化学学科大概念角度理解“合金的性质决定合金的用途”,有助于学生深刻理解合金的性质,有助于学生明晰合金特性的实际应用,让学生进一步意识到化学学科的内涵价值.

图4 合金性质与用途的关系图

2.5 “金属生死”视角:金属的产生与消失

金属的产生与消失是初中化学课程必须掌握的知识.在初中化学“金属的冶炼与利用”单元复习教学中,化学教师可以引导学生采取拟人化的手段,把金属从“生”到“死”的过程用知识网络图形的形式绘制出来,如图5所示为金属“来”到“去”的知识网络图,学生在绘制知识网络图的过程中,逐步明白整体感知物质的重要思想,同时感受到化学知识也具有一定的“生命和温度”,促进学生化学情感认知的提升,有助于学生从化学学科大概念的角度理解“符合一定的条件时物质可以转化”,有助于学生化学学科“转化观”素养的提升.

图5 金属的“来→去”知识网络图

3 用知识网络解决问题,达成学科思维能力提升

知识的价值主要体现在现实生活的应用之中,应用知识解决实际问题是知识的核心价值所在.在初中化学教学实践中,为了提升化学学科思维能力,一线教师在引导学生构建知识网络的基础上,还要特别关注知识网络的应用价值,主要体现在“利用知识网络解决问题”和“利用知识网络探寻新知”两个方面,逐步实现化学知识真正内化的目标,达成科学思维能力的提升.

3.1 根据知识网络解决问题

在单元复习的过程中,一线教师可以从逻辑思维的角度梳理与整合所学知识与规律,建立思维模型,合理构建知识网络.选取知识网络中一部分内容进行“再加工、再改造”,创设问题情境,引导学生灵活运用自主构建的知识网络,提炼出合适的模型进行解题,充分考查学生对化学知识的记忆、对基本规律的理解,进而促进学生化学学科思维能力的提升.

案例如图6所示为铁及其化合物的转化示意图,其中涉及四个化学反应,试求:

图6 铁及其化合物的转化示意图

(1)题中四个化学反应中铁元素的化合价升高的是哪些?

(2)在①→③中放热反应的是哪些?

(3)写出化学反应③④中涉及的化学方程式.

点评本题采取简洁明了的框图形式呈现题设信息内容,命题内容和形式源于物质的转化视角,主要涉及铁的氧化、酸溶、热还原、冶金等知识,侧重于考查学生对“物质转化、能量变化、化合价变化”等方面的理解.

3.2 借助模型转化探求新知

随着新课程改革的不断深化,对学生的学科素养要求越来越高.在初中化学教学中,不仅要求学生掌握一些重要物质的基本特征,而且要求学生掌握一些基本技能的迁移和应用能力.在初中化学“金属的冶炼与利用”单元复习教学中,化学教师可以引导学生将根据铁的性质、变化、结构、制备、用途等方面构建的知识网络,应用于物质CaO,构建如图7所示的知识网络关系图[3].

图7 与氧化钙相关的知识网络关系图

在初中化学单元复习教学中,化学教师可以引导学生多视角挖掘知识的内涵本质,灵活运用知识之间的逻辑关系,从大概念的角度构建核心知识网络,让学生在知识网络构建的过程中明晰因果关系,进一步强化知识的实践应用,让学生在实践运用中提升化学学科的思维能力.