试论初中化学核心知识网络的建构与内化

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  摘要:核心知识网络对于知识的学习和运用具有集成、导航等多重作用。对于金属、氧化物、酸、碱、盐之间的反应关系这一核心知识网络,可以通过新知学习中的过程性建构、基础性实验中的灵动性实验、加强与复分解反应微观实质的对接等途径,使其深入学生的内心。
  关键词:核心知识网络;知识建构;初中化学
  文章编号:1005–6629(2016)10–0025–03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
  核心知识网络对于知识的学习和运用具有集成、导航等多重作用。然而,在教学过程中我们却发现,教师精心为学生编织的核心知识网络,往往是作用寥寥。原因何在呢?笔者以为,是这些核心知识网络只存留在了学生认识的浅层面,没能下潜、深入。要让化学核心知识网络深入学生的内心,必须在网络的构建、活化、深化等方面下功夫。现以初中化学中金属、氧化物、酸、碱、盐反应关系的建构为例(以下简称反应关系),和同行们谈几点肤浅体会。
  1 在新知学习中建构知识网络
  新知的学习,要注重过程和方法,体现学习的过程性、体验性。知识网络的建构同样如此,只有注意到了这一点,学生对建构起来的知识网络才有认同感,这种认同感能使学生在遗忘了的状态下,也能凭着原来的思路重新描绘出知识网络。
  以往酸、碱、盐部分的教学,笔者和大多数老师一样,总是在单元复习时才帮助学生整理它们之间的反应关系。本学年,笔者做了一个创新尝试:从酸的化学性质学习伊始,就开始构建这种关系。当然,这种边学边建构的做法,要注意循序渐进,不求一步到位。
  学习酸的化学性质、建构酸的反应关系时,要注意多种方法的灵活运用:对于酸与盐的反应,采用回顾的方法,通过实验室制备二氧化碳的原理,搭建起酸与盐反应的关系(局限于稀盐酸或稀硫酸与碳酸盐的反应);对于酸与活泼金属的反应,采用的是回顾加拓展的方法,通过前面学过的铁、锌等金属与稀硫酸、稀盐酸的反应,建立起反应关系,同时又借助金属活动性顺序的学习,对活泼金属的内涵进行拓宽;对于酸与金属氧化物的反应,采用实验探究的方法,这是这个时期反应关系建构的重点;对于酸与碱的反应关系,采用的则是展望的方法,通过酸、碱各自解离出的主要离子(氢离子和氢氧根离子)的性质,预测出这一反应关系。
  学习碱的化学性质、建构碱的反应关系时,应把握好一个重点(碱与硫酸铜溶液等盐溶液的反应)、一个难点(碱溶液与二氧化碳等非金属氧化物的反应)。尽管这两个反应关系,在前面的学习中都有所铺垫(前一个反应在质量守恒定律建立中涉及过,后一个性质在二氧化碳的检验中强调过),但对于碱溶液与盐溶液的反应,前面关注的重点是实验现象,这里要引导学生关注反应规律(組成成分的交换);碱与非金属氧化物的反应不同于置换反应、复分解反应,规律性不明显,所以这里有必要借助二氧化碳与氢氧化钠反应的探究实验,强化对这一反应关系的认识[1]。对于碱与酸的反应关系,学生容易理解(学习酸的化学性质时早已展望过),但有必要和学生讲清楚,有些酸碱的稀溶液之间发生中和反应,没有明显现象出现,所以要借助酸碱指示剂判断反应的发生。
  学习盐的化学性质、构建盐的反应关系时,要注意“迁移法”和“叠加法”的应用:盐溶液与金属的反应,可直接迁移;盐与酸的反应关系可以由酸的化学性质迁移过来,但要“叠加”:不再局限于碳酸盐与酸反应放出二氧化碳,也可以是可溶性钡盐和稀硫酸、可溶性银盐与稀盐酸反应生成沉淀,在此基础上进一步迁移——可溶性钡盐和可溶性硫酸盐、可溶性银盐与可溶性盐酸盐可以反应吗?从而建构起盐与盐反应的关系;盐与碱的反应关系,也可由碱的化学性质迁移过来,但也需要叠加:盐和碱的反应,生成物不一定是沉淀,也可能是氨气(碱与铵盐的反应)。
  将上述三个过程性的建构加以汇总,也就得出了反应关系的知识网络(见图1)。
  虽然从表面上看,上述做法只是对实验内容进行了一个微调,没有太大的实际意义,其实不然。
  首先,这种教学重组,凸显了实验的重点:酸与金属氧化物的反应;酸与碱的反应;酸与盐的反应(增添了酸与盐反应生成沉淀的内容);盐与碱的反应;盐与盐的反应。这些内容大多是酸、碱、盐单元中的新学内容,又涵盖了初中阶段复分解反应的发生范围,这对巩固初中化学的核心知识,具有不可忽视的积极意义。
  其次,这种教学重组,活化了反应关系网络中最为核心的反应关系。以往学生认识反应关系,大多是观察演示或者纸上谈兵,如今,得以和酸、碱、盐零距离接触,学生可以依据这些反应关系,有序、灵活、有选择地完成几个到十几个实验。这些实验,不再是“照方抓药”式的实验,而是包含了“预测反应”、“实验验证”、“现象解释”、“现象质疑”等探究过程,原先相对“静止”的反应关系也就因此变得灵动起来。   再次,这种教学重组,为学生提供了问题探究的切入点。如,有一部分学生在做氢氧化钙溶液与硫酸铜溶液反应的实验时,发现了沉淀的颜色较浅,且蓝色沉淀中似乎还夹杂了白色沉淀。这是为什么呢?经过思考和交流,他们找到了答案:氢氧化钙是微溶物质,其溶液较稀,与硫酸铜溶液反应得到的沉淀也就较少;另外,硫酸钙也是一种微溶物质,反应中有一部分硫酸钙和氢氧化铜一起以沉淀的形式出現。有一部分学生还学会了做“连环实验”。如,他们将氯化钡溶液分别滴加到碳酸钠和硫酸铵的溶液中,都观察到了白色沉淀。继续向两支试管中滴加稀盐酸,发现一种白色沉淀(碳酸钡)溶解,一种白色沉淀(硫酸钡)不溶解。从而,进一步巩固了酸与盐发生复分解反应的条件。
  3 在微观揭示中深化知识网络
  有关酸、碱、盐的反应关系,是从宏观的角度建立起来的。教学过程中,可以将其与复分解反应的微观实质的揭示结合起来。为此,笔者引领学生做了两个方面的工作。
  3.1 教会学生画离子反应关系图
  由于这种关系图的建构,思路清晰,学生全程参与了整个建构过程,因此,即使这些关系遗忘掉了,他们也能按照一定的思路回忆出来。
  3.2 引导学生将离子反应关系与物质反应关系对接
  酸与碱发生复分解反应,其微观实质是H 与OH-结合成水。当然,也有少数酸碱之间还存在着其他的离子反应(如氢氧化钡和稀硫酸)。所以,酸的稀溶液与碱的稀溶液的反应,一般没有明显现象,常常要借助酸碱指示剂来判断反应的发生。
  (2)从反应基本类型看,属于复分解反应的是 (填图中编号)。
  (3)写出任意一个符合序号③的化学方程式。
  (4)已知:盐酸与氢氧化钠反应的实质是盐酸、氢氧化钠溶液在水中解离出来的H 与OH-结合生成了H2O。据此分析:
  NH4NO3溶液与NaOH溶液反应的实质是它们在水中解离出来的 结合而使反应发生;CaCl2溶液与Na2CO3溶液反应的实质是它们在水中解离出的 结合而使反应发生。
  电脑阅卷表明,这道题的得分率很低。而笔者所教班级(注:该班并非是集中了许多优生的实验班)的得分率却比较高,几乎达到了全区平均得分率的2倍。反思原因,很有可能是:分阶段建构起来的金属、氧化物、酸、碱、盐之间的反应关系网络,经过活化和深化等认识环节,帮助学生建立起了“宏观-符号-微观”之间的内在联系,凸显了“三重表征”的思维形式[3],促进了化学知识的意义学习,从而使这一核心知识网络深入到了学生的内心。
  参考文献:
  [1]缪徐.论初中化学实验教学中的两类问题[J].化学教学,2013,(7):54~58.
  [2]沈郁娟,缪徐.开展“基础实验”教学的实践与思考[J].化学教育,2015,(17):20~22.
  [3]孙夕礼等.三重表征:促进学生化学知识的意义学习[J].化学教学,2016,(4):44~47.
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