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不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。教学研究的起步也同样要遵循这一规律。化学青年教师在大学殿堂里汲取了许多教育、教学的前沿理论,这无疑是日后自己专业成长的巨大原动力,但要使这些理论真正能对日常教学产生明显的推动作用,我们必须经常结合自己的教学实践进行一些有效思考。青年教师的教学思考可以是块状的,也可以是线形的,但刚开始时一般多为点状的,碰到的许多问题一时并不能看到它们的必然联系,但日积月累,就能为自己的系统研究奠定良好的基础。所以,笔者认为,青年教师的教学研究一定要过好点状素材的积累关。本文通过三个案例阐述了对一些点状教学问题的初步思考。
【案例一】对一个概念的思考
对不少概念,中学教材的处理方法常常是逐步展开、螺旋上升、渐趋完善。如:氧化还原反应概念的建立,就经历了有得氧、失氧的反应,到有化合价升降的反应,再到有电子转移的反应这三个典型的阶段。教材的这种处理方式充分考虑了学生认知能力的递进性,也充分反映了知识内在的逻辑结构。
基于此,笔者认为:对固体物质的溶解度等概念的建立我们也应有这种意识。在初中教材中,固体物质的溶解度概念是“在一定温度下,某物质在100 g溶剂里达到溶解平衡状态时所溶解的克数”。运用这一概念我们能很好地解释向某饱和硝酸钾溶液中加入硝酸钾晶体x g,保持温度不变,其结果是晶体的形状能发生改变,但晶体的质量仍为x g,溶液中溶质与溶剂的质量保持不变等问题;但在解释“向某饱和硝酸钾溶液中加入含18O的硝酸钾晶体 x g,保持温度不变的结果”时,我们不难发现,达到新的溶解平衡后晶体的形状能发生改变,且晶体的质量小于x g,溶液中溶剂的质量保持不变,溶质的质量大于原溶解值,而不变的是溶质的物质的量。因为,达到溶解平衡后参与不断进行的溶解与结晶的溶质从本质上说不是以等质量在交换,而是以等物质的量在交换的。
所以,在高中学生学习了核素、同位素、物质的量等知识后,对固体物质溶解度概念的定义角度若改为:在一定温度下,某物质在一定量溶剂中达到溶解平衡状态时所溶解的溶质的物质的量。这能更好地体现溶解平衡的本质与溶解度的内涵。
【案例二】对一个实验的思考
2006年全国高考理科综合能力测试(浙江卷)第28题的原题为:
在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品,用上图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式: 。
(2)填写表中空格:
仪器加入试剂加入该试剂的目的
B饱和NaHCO3溶液
C
D
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:
。
(4)试管F中收集满气体后,下一步实验操作是:。
笔者认为,这是一个很有创意的实验试题,但所提供的这套实验装置存在一定的问题。依命题者的意图,B装置盛放饱和NaHCO3溶液,可除去A装置产生的CO2气体中混入的HCl;C装置应盛放过氧化钠,让其与CO2和水气反应产生O2;D装置应盛放NaOH溶液,以吸收在C中未反应的CO2气体,防止CO2对O2检验的干扰。
这一理想化的设计,很可能没有等到实验结束,装置C就会破裂。原因是在装置C与装置D之间缺少一个安全瓶。因为,过氧化钠不论是与CO2反应,还是与H2O的反应都是典型的放热反应(教材引入过一个典型的验证实验,即:用棉花包住0.2 g Na2O2粉末,放在石棉网上,在棉花上加几滴水,一会儿棉花就能剧烈燃烧),装置C、D之间无安全瓶,在实验结束后,随着C装置温度的下降,NaOH溶液肯定要发生倒吸。在实验进行过程中,由于产生的气流不一定十分稳定,也可能发生倒吸。
所以,真实、可靠的操作是实验的最高法庭,我们的实验设计一定要经得起操作的考验,这才能还实验的本来面目。
【案例三】对一个反应的思考
链状三聚磷酸(结构如下图)与一定量NaOH溶液反应能生成几种盐?教学中,我们发现这是一个很有思考价值的问题。
OOO
HO—P—O—P—O—P—OH
OHOHOH
初看结构,三聚磷酸含五个“-OH”,它属于五元酸,学生马上就会出现第一种答案:三聚磷酸与一定量NaOH溶液反应能生成四种酸式盐与一种正盐。
笔者认为,学生快速得出的这一结论,很大程度上是受H3PO4与NaOH溶液反应可生成二种酸式盐与一种正盐的定势所影响的。不可否认,定势在教学中有正面的积极作用,但也客观地存在着一些负面影响,我们必须合理把握。在上述问题中,细看结构,学生能发现三聚磷酸分子中的五个“-OH”,它存在二种类型,端点的四个“-OH”是等同的一类。所以,这时会出现第二组答案:1mol三聚磷酸与1molNaOH反应时能生成二种四氢盐。同理推得,1mol三聚磷酸与2molNaOH反应时能生成三种三氢盐,1mol三聚磷酸与3molNaOH反应时能生成三种二氢盐,1mol三聚磷酸与4molNaOH反应时能生成二种一氢盐,最后是1mol三聚磷酸与5molNaOH反应生成一种正盐。
问题就到此结束了吗?我们知道,化学反应的学习原则之一是必须充分尊重客观事实,不能主观臆造。上述分析应该认为是在理想模型中的一种推论。事实上,三聚磷酸与NaOH溶液反应时,在碱性条件下,必能同时发生三聚磷酸的水解反应,不尊重这一事实,就不可能对上述问题有一个完整的思考。所以,合理地分析一个反应,我们要用好理想模型,但更应充分尊重反应事实。
锲而不舍,金石可镂。一个概念、一个实验、一个反应、一个突发事件……它们都是进行点状教学研究的有效途径。做问题思考的有心人,做点滴教学经验的整理者,这就是教学研究的最好起步。
【案例一】对一个概念的思考
对不少概念,中学教材的处理方法常常是逐步展开、螺旋上升、渐趋完善。如:氧化还原反应概念的建立,就经历了有得氧、失氧的反应,到有化合价升降的反应,再到有电子转移的反应这三个典型的阶段。教材的这种处理方式充分考虑了学生认知能力的递进性,也充分反映了知识内在的逻辑结构。
基于此,笔者认为:对固体物质的溶解度等概念的建立我们也应有这种意识。在初中教材中,固体物质的溶解度概念是“在一定温度下,某物质在100 g溶剂里达到溶解平衡状态时所溶解的克数”。运用这一概念我们能很好地解释向某饱和硝酸钾溶液中加入硝酸钾晶体x g,保持温度不变,其结果是晶体的形状能发生改变,但晶体的质量仍为x g,溶液中溶质与溶剂的质量保持不变等问题;但在解释“向某饱和硝酸钾溶液中加入含18O的硝酸钾晶体 x g,保持温度不变的结果”时,我们不难发现,达到新的溶解平衡后晶体的形状能发生改变,且晶体的质量小于x g,溶液中溶剂的质量保持不变,溶质的质量大于原溶解值,而不变的是溶质的物质的量。因为,达到溶解平衡后参与不断进行的溶解与结晶的溶质从本质上说不是以等质量在交换,而是以等物质的量在交换的。
所以,在高中学生学习了核素、同位素、物质的量等知识后,对固体物质溶解度概念的定义角度若改为:在一定温度下,某物质在一定量溶剂中达到溶解平衡状态时所溶解的溶质的物质的量。这能更好地体现溶解平衡的本质与溶解度的内涵。
【案例二】对一个实验的思考
2006年全国高考理科综合能力测试(浙江卷)第28题的原题为:
在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品,用上图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。
(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式: 。
(2)填写表中空格:
仪器加入试剂加入该试剂的目的
B饱和NaHCO3溶液
C
D
(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式:
。
(4)试管F中收集满气体后,下一步实验操作是:。
笔者认为,这是一个很有创意的实验试题,但所提供的这套实验装置存在一定的问题。依命题者的意图,B装置盛放饱和NaHCO3溶液,可除去A装置产生的CO2气体中混入的HCl;C装置应盛放过氧化钠,让其与CO2和水气反应产生O2;D装置应盛放NaOH溶液,以吸收在C中未反应的CO2气体,防止CO2对O2检验的干扰。
这一理想化的设计,很可能没有等到实验结束,装置C就会破裂。原因是在装置C与装置D之间缺少一个安全瓶。因为,过氧化钠不论是与CO2反应,还是与H2O的反应都是典型的放热反应(教材引入过一个典型的验证实验,即:用棉花包住0.2 g Na2O2粉末,放在石棉网上,在棉花上加几滴水,一会儿棉花就能剧烈燃烧),装置C、D之间无安全瓶,在实验结束后,随着C装置温度的下降,NaOH溶液肯定要发生倒吸。在实验进行过程中,由于产生的气流不一定十分稳定,也可能发生倒吸。
所以,真实、可靠的操作是实验的最高法庭,我们的实验设计一定要经得起操作的考验,这才能还实验的本来面目。
【案例三】对一个反应的思考
链状三聚磷酸(结构如下图)与一定量NaOH溶液反应能生成几种盐?教学中,我们发现这是一个很有思考价值的问题。
OOO
HO—P—O—P—O—P—OH
OHOHOH
初看结构,三聚磷酸含五个“-OH”,它属于五元酸,学生马上就会出现第一种答案:三聚磷酸与一定量NaOH溶液反应能生成四种酸式盐与一种正盐。
笔者认为,学生快速得出的这一结论,很大程度上是受H3PO4与NaOH溶液反应可生成二种酸式盐与一种正盐的定势所影响的。不可否认,定势在教学中有正面的积极作用,但也客观地存在着一些负面影响,我们必须合理把握。在上述问题中,细看结构,学生能发现三聚磷酸分子中的五个“-OH”,它存在二种类型,端点的四个“-OH”是等同的一类。所以,这时会出现第二组答案:1mol三聚磷酸与1molNaOH反应时能生成二种四氢盐。同理推得,1mol三聚磷酸与2molNaOH反应时能生成三种三氢盐,1mol三聚磷酸与3molNaOH反应时能生成三种二氢盐,1mol三聚磷酸与4molNaOH反应时能生成二种一氢盐,最后是1mol三聚磷酸与5molNaOH反应生成一种正盐。
问题就到此结束了吗?我们知道,化学反应的学习原则之一是必须充分尊重客观事实,不能主观臆造。上述分析应该认为是在理想模型中的一种推论。事实上,三聚磷酸与NaOH溶液反应时,在碱性条件下,必能同时发生三聚磷酸的水解反应,不尊重这一事实,就不可能对上述问题有一个完整的思考。所以,合理地分析一个反应,我们要用好理想模型,但更应充分尊重反应事实。
锲而不舍,金石可镂。一个概念、一个实验、一个反应、一个突发事件……它们都是进行点状教学研究的有效途径。做问题思考的有心人,做点滴教学经验的整理者,这就是教学研究的最好起步。