高中化学教学中学生迁移能力的培养策略研究

2024-10-09 00:00:00李璐
基础教育论坛·上旬 2024年9期

摘 要:在高中化学教学中,教师需要重视培养学生的知识迁移能力。在培养学生的知识迁移能力时,应该以学生在面对问题时做到触类旁通、举一反三的学习成效为准。基于此,文章提出教师在开展高中化学教学活动时可以从筑牢基础、变式练习、类比联想、归纳总结、学习反思五个角度入手,采取多样的教学策略,达成培养学生知识迁移能力的目标。

关键词:高中化学;迁移能力;培养策略

知识迁移是指一种学习对另一种学习的影响。培养学生的知识迁移能力,是使学生根据已经掌握的知识内容、认知结构、解题技能等,做到有效学习新知识、分析新知识。在高中化学教学中,教师需要以培养学生的知识迁移能力为目的,让学生筑牢化学知识基础,并根据掌握的化学技能、化学规律做到有效解决化学问题。基于此,教师要灵活运用多种教学手段,助力学生知识迁移能力的有效提高。

一、以筑牢基础为底色,培养知识迁移能力

学生能否形成良好的知识迁移能力,与其是否具备牢固的知识基础有密切关联。对学生而言,在学习化学知识的过程中,只有做到扎实掌握知识内容,才具有灵活运用知识的条件,进而逐步形成知识迁移能力。基于此,在落实培养目标时,教师需要以化学教材为依据,带领学生有效掌握基础知识,做到理解透彻、应用熟练,为培养知识迁移能力作准备。

例如,在教学人教版《普通高中教科书·化学》选择性必修1(以下统称“人教版教材”)“反应热”这节课时,在讲解“反应热 焓变”相关内容时,学生需要有效理解反应热的基本概念,掌握化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因,学会根据化学键的键能数值定量计算反应热的大小。首先,教师展示自热火锅和暖宝宝的图片,并提出问题:“自热火锅和暖宝宝的工作原理是什么?”在解答问题的过程中,学生会发现自热火锅和暖宝宝都是通过发生化学反应产生热量,不同的是发生反应的原理不同。据此,教师可以引导学生理解“化学反应中物质变化的同时常常伴随着能量的变化”这一结论,随后引导学生思考“化学中曾学习过哪些放热反应与吸热反应?”这一问题,以此引导学生回忆曾经学习的知识内容。放热反应有燃烧反应、酸碱中和反应、活泼金属与酸或水的反应、物质的缓慢氧化等;吸热反应有大多数的分解反应、碳与水蒸气反应、一氧化碳与氧化铜反应、碳与二氧化碳反应等。这样便让学生既思考了新问题,又回忆了旧知识,有助于学生牢固掌握基础知识。其次,在讲解“反应热”相关内容时,教师可以先让学生了解反应热的定义,再带领学生测量反应热。在测量反应热时,学生需要仔细观察教师的整个操作过程,为自己独立进行实验操作积累经验。重点关注化学实验的操作过程,可以让学生建立从实验中习得知识、巩固知识的意识,对学生学习化学知识有重要意义。

要想达到培养学生知识迁移能力的目的,教师需要重点关注学生的知识基础,强化学生对旧知识的回忆,激发学生对新知识的思考,推动学生有效形成知识迁移能力。

二、以变式练习为途径,培养知识迁移能力

变式练习指以某一种题型为依托,以改变其中的个别条件或是选择同类型的不同题目为主,锻炼学生对知识的思考与应用能力,最终使学生的知识迁移能力得到培养。以变式练习的方式应用化学知识,能够锻炼学生触类旁通、举一反三的能力。因此,在应用化学知识时,教师需要结合教学需要适当设置变式练习内容,学生则要充分注意练习题目中的变式内容,从而形成知识迁移能力。

例如,在教学人教版教材“反应热的计算”这节课时,教师需要以盖斯定律为中心,结合不同的化学题目带领学生实现对盖斯定律的熟练应用。

题目 太阳能是一种可再生能源。为了提高太阳能的利用率,有研究人员提出利用含硫物质热化学循环的方式,实现太阳能的转化与存储(如图1)。其中,反应Ⅰ的热化学方程式为[2H2SO4l][—][—][2SO2g+][2H2Og+O2g,ΔH1=+551 kJ / mol;] 反应Ⅲ的热化学方程式为[Ss+O2g][—][—][SO2g,ΔH3=-297 kJ / mol。]

(1)结合给定信息,写出反应Ⅱ的热化学方程式 ;

(2)如果对反应Ⅰ,反应Ⅱ,反应Ⅲ进行相加的操作,会产生怎样的结果?其中,含硫物质起到了怎样的作用?

通过分析上述问题,教师应该引导学生总结利用盖斯定律计算反应热的基本步骤。步骤1:确定目标热化学方程式;步骤2:找出目标热化学方程式中各物质在已知热化学方程式中的位置;步骤3:根据目标热化学方程式中各物质的化学计量数和位置,处理已知热化学方程式,得到新的热化学方程式;步骤4:对新的热化学方程式进行加减;步骤5:写出目标热化学方程式。这样,教师便可以设置其他类型的题目,让学生进行实际应用,如将TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式如下:(1)直接氯化:[TiO2s+2Cl2g][—][—][TiCl4g+][O2g,ΔH1=+172 kJ / mol;](2)碳氯化:[TiO2s+2Cl2g+][2Cs][—][—][TiCl4g+2COg,ΔH2=-51kJ / mol。] 学生需要计算得出反应[2Cs+O2g][—][—][2COg]的ΔH为 。

在认知盖斯定律的过程中,教师以例题与习题结合的方式让学生进行变式练习,对盖斯定律实现由初步认知到灵活应用的过渡,以此达到培养学生知识迁移能力的目的。

三、以类比联想为手段,培养知识迁移能力

面对逐渐增多的化学知识,学生需要学会以对比联想的方式对知识进行整理与思考,以此实现对化学知识的深层次掌握。在对比联想的过程中,教师需要对学生进行一定指导,让学生掌握正确的对比方法,对化学学科的本质和知识间的关联性进行有效认知。对此,为了实现培养学生知识迁移能力的目的,教师可以选用多种方式方法引导学生进行对比联想,如概念联想、实验联想、情境联想等,学生则可以根据自己的学习基础选择适合的方法,强化自身的思维能力。

例如,在教学人教版教材“电离平衡”这节课后,教师可以组织学生类比前面学习的“化学平衡”的知识内容,在类比联想中强化知识掌握,形成知识迁移能力。首先,学生需要条理清晰地整理出电离平衡的主要知识点,包括弱电解质(部分电离)下的电离平衡、水的电离平衡内容,酸碱中和滴定实验的原理、操作内容、计算;弱电解质电离平衡的概念、影响电离平衡移动的因素,溶液中离子浓度的比较。在整理这些知识时,学生便已经在构建电离平衡知识的框架,这对学生记忆知识、应用知识有重要意义。其次,教师以具体的问题引导学生进行类比联想思考:影响化学平衡的因素有哪些?对此,学生需要按照一定的逻辑回忆旧知识,即影响化学平衡的内因是反应物本身的性质,外因包括浓度、压强、温度等条件。接着,进一步深入联想思考:温度是如何影响化学平衡的?在化学平衡和电离平衡中,浓度与温度产生的影响是否具有一样的特点?通过类比联想,使学生强化两部分知识之间的关联,形成知识迁移能力,实现对知识的综合运用。

在运用类比联想方法时,教师需要以知识间的关联性为基础,引导学生进行有效思考,使学生在思考中构建起知识间的关联,形成知识结构,这也是学生应用知识迁移能力的重要基础。

四、以归纳总结为方法,培养知识迁移能力

在高中阶段的学习中,学生需要学习大量的知识内容,而要想实现对知识的综合掌握与熟练应用,便需要掌握一定的方法,并且要学会对已经掌握的知识内容进行归纳总结,这样可以强化知识间的关联,从而整合已学知识,促进知识体系的建构。基于此,教师在开展高中化学教学活动时需要向学生渗透归纳总结的意识,并锻炼学生知识整合与提炼的能力,从而达到培养学生知识迁移能力的目的。

例如,在教学人教版教材“盐类的水解”这节课时,在讲授第一部分“盐类的水解”时,教师需要组织学生完成对以下知识点的思考:依据实验现象归纳出盐的类型与盐溶液的酸碱性之间的关系,认识水解的规律;理解盐水解的原理,建立盐类水解的理论模型,并应用于分析盐溶液呈现不同酸碱性的原因。教师先以简单的问题引发学生思考:根据形成该盐的酸和碱的强弱来分,盐可以分成哪几类?接着,教师继续引导学生思考“如何测试溶液的酸碱性?”,带领学生进入到实验操作层面的学习。其中,学生需要重点思考NaCl溶液、NH4Cl溶液、CH3COONa溶液三类不同的盐溶液,并根据实验操作尝试找出不同类型盐溶液呈现不同酸碱性的原因。同时,在书写盐类水解方程式时,学生需要注意一些问题:盐类水解是可逆反应,反应方程式中要写“⇌”;盐类水解的程度一般很小,水解产物也很少,通常不生成沉淀或气体,故不标注“↓”或“↑”。当完成课程知识的学习后,教师可以组织学生总结本节课学习的知识内容,并用思维导图展示。在归纳总结时,学生可以选择两种方式:一种是以细节知识点为主的思维导图,另一种是以关键点或规律总结为主的思维导图。以第二种为例,学生需要以盐类水解为核心,延伸出实质、表达、盐溶液的酸碱性、规律四部分内容。

通过上述教学,学生可以明晰课程重点和难点内容,对学生及时搜索知识、解决问题有积极的促进作用,可以深化对学生知识迁移能力的培养。

五、以学习反思为指引,培养知识迁移能力

在知识迁移能力的培养过程中,学生应该形成这样的认知结构,即已经掌握的知识内容是实现对知识迁移运用的重要基础。因此,在学习与思考化学知识时,学生要形成踏实的学习态度,做到对化学知识的扎实掌握。对教师来讲,应该在课堂中引导学生时常进行反思,以反思是否能够理解、掌握、熟练应用已学知识为主。经过一段时间的坚持,学生便会发现旧知识与新知识之间能够建立起联系,进而真正实现对所学化学知识的有效迁移。

例如,在教学人教版教材“沉淀溶解平衡”这节课时,在教学第一部分“难溶电解质的沉淀溶解平衡”后,教师需要引导学生进行学习反思。教师可以采取两种方法帮助学生反思学习过程:一是学生自主回顾,提出学习中遇到的疑难问题并予以解决;二是教师提出重点和难点知识,考查学生对知识的掌握情况。教师可以以第一种方法为主,第二种方法为辅。当学生自主回顾时,可以提出自己遇到的各种问题。在理解“难溶电解质(如AgCl)是否存在溶解平衡?如何表示?什么情况下达到溶解平衡?”这一问题时,学生会由温度延展思考:若温度发生变化是否会影响溶解平衡?会产生怎样的影响?还有学生对溶度积的概念有疑问,得到教师的释疑,可以实现对知识的深入理解。同时,学生在反思中会进一步思考学习的知识内容,这对学生思维的发散、知识迁移能力的培养有一定的促进作用。

在课堂教学中,教师应该重视对学习反思这一手段的运用,让学生养成及时反思的习惯,从而实现在反思中强化知识联系,助推知识迁移能力的培养。

六、结束语

在高中化学教学中培养学生的迁移能力,教师应该先认识到知识迁移能力对学生成长与发展的重要性,它是学生深入学习与认知化学学科内容的一项重要能力;需要选择合适的教学手段培养并锻炼学生的知识迁移能力,让学生做到扎实吸收与应用知识,从而在面对新知识、新问题时,有自主思考、独立解决的能力。为此,教师需要应用多种策略,助力学生知识迁移能力的培养。

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