高中化学复习教学设计论文

2022-04-25

摘要:IMMEX-C不仅有评价功能,也有教学功能。基于IMMEX-C评价的复习教学设计既是对日常教学的超越,同时也是对日常化学教学的补充,有助于发现、诊断学生在日常化学学习中的问题,促进学生知识应用和理解,提高学生运用化学知识解决化学问题的能力。以“元素周期律”复习课的教学设计为例,就发现、优化、干预、稳定、深化五个方面加以说明。今天小编为大家推荐《高中化学复习教学设计论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

高中化学复习教学设计论文 篇1:

构建以“素养为本”的高中化学总复习课堂教学设计模型

【摘要】文章以“素养为本”为目标,对高中“电化学原理”一轮复习进行教学设计,目的是为落实“以发展化学学科核心素养为主旨”的课程理念,构建以“素养为本”的高中化学总复习课堂教学设计模型。在“电化学原理”一轮复习课堂教学设计中,通过设计凝练电化学基础知识,提出有高阶思维的系列电化学问题,提炼电化学概念、学科思想和学习方法,培养学生形成远迁移能力的方式,提升学生解决复杂的、陌生的电化学问题的能力。同时也以此教学设计模型为范本,应用到其他化学板块的总复习中。

【关键词】化学总复习;核心素养;电化学;教学设计

【作者简介】覃琦,高级教师,主要研究方向为课堂教学实践,广西优秀中学化学教师,南宁市学科带头人。

【基金项目】2017年度广西教育科学“十三五”规划A类重点课题“基于学科核心素养的高中化学教学单元设计的研究”(2017A003)

纵观近五年高考化学全国Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ卷和北京、上海、浙江等自行命题卷,电化学板块在高考试题中占有较大比重,分值一般为10—15分,由此看出电化学知识在高考中的地位非常重要。随着2017年版新课程标准的提出,电化学知识在高考试题中的呈现方式有了较大变化。试题注重题材的科技化、实用化、情景化、生活化等,同时也加强了化学学科知识内容的渗透与融合,重点突出化学学科核心素养。试题情境新颖,陌生度高。鉴于此,电化学知识板块的复习不能再单纯地以知识结构为主线进行,而应在化学学科核心素养的五个维度下重新整合,创新设计,进而提高高中化学的复习效率。本文以“电化学原理”一轮复习为例,按照“素养为本”的课堂基本要求,从以下几方面进行高考化学一轮复习课堂教学设计。

一、设计凝练电化学原理本源性知识环节,夯实学生电化学知识的储备

化学学科的本源性知识是指化学课堂教学中的本源性问题,它不仅探寻最基本的化学知识,还探寻与化学知识有关的观念、思想和方法。而高考一轮复习的目的就是让学生重现基础知识,通过系列加工后加以巩固贮存。因此在电化学原理复习时,要求学生从教材中、生活中凝练出电化学原理的本源性知识,夯实学生对于电化学板块应掌握的最核心最基础的知识。教师可以通过设计导学案的方式进行,如设计以下导学案,在课堂上要求学生回顾电化学基本知识,并在五分钟内完成(见表1)。

通过设计该环节,既能提炼电化学原理最原始、最真实的本源性知识,也能反映电化学原理知识的实质性和关键性问题。在高考化学一轮复习中这一环节属于基础性环节,是必不可少的,教师在进行课堂教学设计时要加以重视。

二、设计有高阶思维的系列问题,提高学生对电化学原理本质性问题的理解

在指导学生凝练出电化学原理本源性知识后,如何让学生在更高层次理解电化学原理知识,从而运用电化学原理知识去解决系列复杂的问题?这是复习电化学原理知识的关键环节,教师可以通过在课堂上设计有高阶思维的系列问题来实现。高阶思维是一种以高层次认知水平为主的综合性能力。设计有高阶思维的系列问题就是为了培养学生的概括关联、解释说明、推断预测、设计验证和分析评价五大能力。电化學原理知识既有氧化还原反应的理论知识,又有与科技、生产、生活密切相关的实际问题。如果只是设计一般性的问题,学生很难对高考试题中出现的一些新颖性高、陌生度强的新型电池进行认知和分析,更无法解决相关问题。因此,设计有高阶思维的系列问题就显得尤为重要。那么教师在备课时可以如何设计有高阶思维的系列问题呢?本文以高考原题为例做如下设计。

(2016年高考化学浙江卷第11题)金属(M)-空气电池(如图1)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。

A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面

B比较Mg、Al、Zn三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高

CM-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne-=4M(OH)n

D在M-空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜

该题考查的是原电池的工作原理,教师可根据原题设置的四个答案,提出以下具有高阶思维的系列问题(见表2),以帮助学生对原电池的电极正负极判断、能量转换、电极反应式、电子和离子流向、电解质溶液选择、溶液pH变化、电化学计算、电极材料选择等基本常考点的理解和掌握。

问题①和问题③体现了证据推理与模型认知的化学核心素养价值观,目的是使学生能从多种电池装置中了解电池的构造特点,收集科学证据,进而寻找到确立证据的路径,最后建立原电池构造的模型,从而形成解决复杂的化学电池系列问题的思维框架。问题⑤体现了变化观念与平衡思想的化学核心素养价值观,目的是使学生对氧化还原反应的本质有更深刻的理解,有意识地从不同视角对各类氧化还原反应进行归类研究,从而掌握各类变化的特征和规律,逐步形成能够预测在一定条件下某些氧化还原反应可以设计成原电池的能力[1]。问题①②④⑦⑧体现了科学探究与创新意识的化学核心素养价值观,目的是让学生通过实验验证,不断发现、不断探索,能够在尊重事实和科学依据的基础上,对实验方案、材料选择、电解质选择等方面进行创新和优化,从而提升学生解决电化学问题的能力,同时培养学生的创新精神,增强学生的社会责任感。

三、设计提炼形成学科概念、学科思想,建立模型教学环节,促使学生形成良好的思维习惯

经过提炼电化学原理本源性知识和设计系列高阶思维问题后,后续的课堂教学设计要挖掘电化学原理知识中的素养发展价值,将电化学原理所蕴含的核心概念、学科思想、思维方法、认知方式等概括出来,让学生能够通过分析和推理等方法认识电化学原理的本质特征、构成要素及相互关系,最后建立电化学原理知识模型。

首先,教师要引导学生从深度和广度发展教材原有的核心概念。根据教材中的定义,原电池是化学能转化成电能的装置,电解池是电能转化成化学能的装置。如果仅仅从能量转换的角度去理解原电池和电解池,很有局限性,当遇到有多种能量转换的装置时,学生很难判断出是原电池还是电解池。因此教师还要引导学生从电化学反应的本质角度去理解原电池和电解池。能自发发生氧化还原反应的是原电池,需要借助外力才能发生氧化还原反应的是电解池。教师要帮助学生建立“自发发生氧化还原反应——原电池——化学能转化成电能”和“非自发发生氧化还原反应——电解池——电能转化成化学能”的知识链,加深学生对概念的理解,从而达到从深度和广度上发展原有概念,有利于学生甄别原电池和电解池的异同。

其次,教师要引导学生提炼出解决电化学原理问题的相关化学学科思想。所谓化学学科思想是人们在认识化学、发展化学、利用化学的长期实践活动中,运用科学的思想方法,由具体的化学学科知识提炼升华形成的,体现了化学的本质和价值。教师可以引导学生归纳出电化学原理板块主要包含的三个化学学科思想。一是对立统一思想,原电池和电解池发生的氧化反应和还原反应是对立统一的;电极的正极和负极、阴极和阳极,也是对立统一的。二是分类思想,依据氧化还原反应的自发发生和非自发发生,电化学分为原电池和电解池;原电池根据其功能分为一次电池、二次电池、燃料电池等;一次电池分为普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌纽扣电池、铝海水电池等;二次电池分为铅蓄电池、锂电池等。所以教师利用分类思想指导电化学原理板块的学习,有利于学生厘清原电池和电解池的区别。三是守恒思想,电化学反应本质应是氧化还原反应,得失电子一定是守恒的;电解质溶液是电中性的,电荷一定是守恒的。所以运用守恒思想有助于学生解决电化学的有关计算、离子移动方向、离子交换膜的选择等问题。

最后,教师要引导学生梳理电化学核心知识链,构建知识模型。所谓知识模型就是将知识进行形式化和结构化的抽象。电化学原理知识比较繁杂,教师可以引导学生从身边最直观的碱性干电池、纽扣电池(一次电池)及贴近生活的车用蓄电池、手机电池(二次电池)进行综合比较,从化学反应本质、电极材料、内部结构等方面分析其原理的异同。可以指导学生先梳理出原电池和电解池的核心知识,然后根据充放电电池(即二次电池)原理,将电化学原理知识模型构建起来。知识模型构建后可以帮助学生运用模型思想去记忆和理解电化学原理的问题。知识建模的方法可以广泛应用在化学学习中,如应用于水溶液中的离子平衡、元素及其化合物、元素周期律等化学知识板块。电化学原理知识模型如图2。

四、设计形成远迁移能力的教学环节,提升学生解决复杂电化学问题的学科能力

化学学科能力是指學生在化学课程学习过程中表现出来的比较稳定的心理特征和行为特征,可概括为实验探究能力、综合分析能力、理解能力和推理论证能力[2]。在“电化学原理”一轮复习的课堂教学设计最后一个环节中,教师可通过列举更多的电化学实例,以历年高考原题为背景,引导学生逐步形成从解决电化学问题的视角切入、推断预测、过程分析、结果呈现等能力,从而提高学生的学习能力和解题能力。如果遇到新颖性强、陌生度高的电化学考题,仅依靠学生现有知识模型是很难解答的,因此教师还要指导学生构建电化学的解题模型,以增强学生解决复杂问题的能力。例如2019年全国统一高考化学试卷(新课标Ⅱ)的第9题第(4)问(题目略),该试题情境完全超出了学生平时的认知水平,但设置的问题还是常规的电化学考查点,属于高起点低落点的试题。针对这样的试题,教师要引导学生从知识模型出发,探索出书写阴(正)阳(负)极反应式的解题模型,最后把两极反应加和得到电池总反应。所以电化学问题的解题模型可用二维坐标系表示(如图3)。

显然在“电化学原理”一轮复习的课堂教学设计中,引导学生构建知识模型和解题模型是极其重要的一个环节,建模后还要努力培养学生证据推理与模型认知能力,使学生能够熟练运用模型去揭示电化学的本质和规律,解释电化学问题,逐步形成解决陌生情境下的复杂电化学问题的远迁移能力。

五、小结

课堂教学改革已进入核心素养新时代,化学教师要全面领会“化学学科核心素养是学生终身发展的重要基础”的意义。以核心素养为主旨的课堂教学模式,正逐步替代以学科知识结构为主的传统课堂,以“素养为本”进行课堂教学设计是教师备课的目标要求。本文以“电化学原理”一轮复习为例,按照核心素养的五大要素为主旨进行教学设计,不仅能使碎片化知识得以整合,还能使学生在化学课程学习中发展化学学科核心素养,形成关键能力和必备品格,从而将化学学科基础知识学习、化学学习能力、学科思想方法有机整合起来,提升学生的综合素质,逐步培养学生具有创新性的高阶思维和有科学精神与社会责任的优良品质,为学生的终身发展提供优秀的品质能力,同时让学生体会到化学对社会发展的重大贡献,这也是化学教学的终极目标。

参考文献:

[1]贝淑妹,衷明华.基于核心素养的《原电池》教学设计[J].课程教育研究,2017(18):284-285.

[2]吴明好.基于高考对核心素养的考查谈高中化学教学[J].中国考试,2017(3):31-37.

作者:覃琦

高中化学复习教学设计论文 篇2:

高中化学复习中IMMEX—C系统应用初探

摘要:IMMEX-C不仅有评价功能,也有教学功能。基于IMMEX-C评价的复习教学设计既是对日常教学的超越,同时也是对日常化学教学的补充,有助于发现、诊断学生在日常化学学习中的问题,促进学生知识应用和理解,提高学生运用化学知识解决化学问题的能力。以“元素周期律”复习课的教学设计为例,就发现、优化、干预、稳定、深化五个方面加以说明。

关键词:IMMEX-C;化学复习;元素周期律;教学设计

1 IMMEX-C化学复习教学特色

美国加州大学洛杉矶医学院罗纳德·史蒂文森教授以现代化的信息手段和人工神经网络的方法,结合现代科学对人类在认知过程中大脑的生理行为的认识,创立了IMMEX(Interactive Multimedia Exercises)即“多媒体互动测训平台”,它通过创立一个激励学习的环境,借助于先进的教育技术手段将学生隐含在脑海中的解决问题的思维过程,通过直观的手段展现出来,并通过数学模型进行有效的量化来进行评估。本文在IMMEX理念和技术的支持下,基于IMMEX-C(Interactive Multimedia Exercises-China)国内研发平台(http://www.immex.com.cn/),就高中学生在化学复习中,学科知识复习和问题解决能力的评价开展实践研究,从学生的思维过程、策略表现、绩效水平等三个维度进行综合评价,为学生化学复习提供新的视角和方法。

IMMEX-C包含问题解决任务环境和多层次评估模块。首先是问题解决任务环境,IMMEX-C系统中的每一个问题被称为问题集,有多个变式组成。这些变式具有相同的问题情境,但在具体内容设计上有所不同,且难度不一。IMMEX-C把问题的已知条件,包括解题的关键信息、精心设计的干扰信息和情境信息,以及解决问题所需要的背景知识等拆分为菜单选项,以网页链接的形式展现,只有点击菜单项,才会显示相应的信息。这样的设计使IMMEX-C中的问题解决遵循了科学探究的假设演绎学习模式,学生需要通过描述情境界定问题、判断哪些是有用信息、制定搜索策略、收集信息、最终形成并展示其理解的决策。并且问题解决任务的设计和菜单方式的呈现,让系统可以通过记录学生的信息点击行为,分析学生的问题解决过程。

其次是多层次评估模块,IMMEX-C试图回答以下五个问题:问题解决得怎么样?简单或困难的问题被解决了吗?使用了什么样的解题策略?随着练习,问题解决策略改进了吗?下一次学生会使用什么解题策略?IMMEX-C收集学生化学问题解决过程中对信息项的选择情况,真实记录学生问题点击与否、先后顺序、次数多少等,洞察学生解决问题思维足迹,客观评价学生解决问题的思维过程表现。

思维回路图,是利用图形化形式描绘出学生在问题信息项之间“游走”的足迹,是真实、直观反映学生问题解决的思维过程。其中并排的小圆圈代表了化学问题中的各信息选项,选项之间的连线则代表学生了对信息项选择的路径,连线的高度代表选项的先后顺序。

“思维回路图”犹如医学上“脑电图”、“心电图”,从图像上直观感知学生脑海中解决问题所思、所想,检测到学生解决化学问题的思维通路。为了更清晰、准确评价学生的思维过程,我们以思维回路图的“步长”和“回路”为变量具体计数,通过“步长”和“回路”的组合将学生思维过程分为四种状态,即:“思维混沌状态、思维谨慎状态、思维跳跃状态、思维敏捷状态”,从学生解决问题所表现的思维状态,就可以具体分析评价学生解决问题的思维过程的特点(见表1)。

IMMEX-C也通过四象限图统计分析学生完成问题解决的“效率-效果”。效率,描述的是速度与选项的关系;效果,描述的是信息査看情况与效率的关系。借用经济学中的“效率-效果关系模型”,“四象限图”横坐标轴为“效果”坐标,从左到右依次增加;纵坐标轴为“效率”坐标,从下到上依次增大;坐标轴反映所有学生解决此问题集的效率、效果的平均值,所设的四个象限分别为:“效率高效果好”、“效率高效果差”、“效率低效果差”、“效率低效果好”。

依据美国IMMEX四象限图的统计图表,将学生解决问题的绩效水平分为四个状态,即:高绩效状态、较高绩效状态、较低绩效状态、低绩效状态,分别对应四个象限(见表2),以“绩效水平状态”分析评价学生解决化学问题结果的差异性、发展性和稳定性。

IMMEX-C不仅有评价功能,也有教学功能。基于IMMEX-C评价的复习教学设计既是对日常教学的超越,同时也是对日常化学教学的一个补充,有助于发现、诊断学生在日常化学学习中的问题,促进学生知识应用和理解,提高学生运用化学知识解决化学问题的能力。

2 基于IMMEX-C评价的教学范式设计

为了更体现IMMEX-C在化学教学中的优势,发挥IMMEX-C评价在教学过程中的诊断、优化、促进学生化学问题解决能力的功能。经过教学实践研究,设计的“基于IMMEX-C评价的教学范式”,具体如图3所示[1]。

以下以“元素周期律”复习课的教学设计为例,就发现、优化、干预、稳定、深化五个方面加以说明。

2.1 发现

IMMEX-C问题集具有情境性、开放性、挑战性、综合性的特点。基于IMMEX-C评价的学习能给学生创设激励学习、激活思维的学习环境。一般在化学复习教学中,教师可以先给学生一个相同变式,且难度较低为适宜,让学生尝试运用所学习的化学知识进行问题解决,教师此时不能给予任何提示和指导。教师可通过评价图表,分析学生问题解决中存在的主要问题,也可以让学生自己查看报告后进行自我反思。

基于上海高中化学教材高二第一学期已完成第九章“初识元素周期律”[2],教师选取美国原题“Periodic Trends(元素周期律)”,以此考察学生是否知道元素周期表的结构及周期、主族等概念;是否掌握同周期、同主族元素性质及其化合物性质的递变规律。由于问题集为全英语原题,考虑到学生在适应题目上需要一定的时间。课前,先分配“变式0”给学生作为回家作业,让学生自行记录查阅的单词,并在完成该变式后,交流、汇总单词表,以便完成后期变式时快速查阅。并且在课前,让学生以小组为单位,交流完成变式后的心得。由于该变式中存在一些全新的化学概念,需要学生自行理解运用,而这些名词在完成该变式中也可忽略。通过生生交流后,既可以激发学生的思维,不同的完成变式的思维方式促使学生进一步思考完成变式的途径,还能让学生通过未知的化学概念的理解和对变式的再思考,进一步复习相关的化学知识。最后,在课程开始,由教师挑选个别学生完成变式的典型策略回路图进行展示,让其他组学生进行点评,期间教师不做任何干预。

学生A点评:该生花费了大量的时间在单词查阅上,但也能看出对于未知元素的信息处理较为繁复,多次查看,建议可以记录重要信息,提高效率。

学生B点评:该生在获取未知元素的所有信息后,对照已知元素的相关信息,但根据该题意,所获取的信息还显不足,可见他并未获得正确的解题方式。

学生C点评:该生在获取未知元素的所有信息后,参照部分已知元素的相关信息,并再次确认未知元素对应的信息后,即可答题。建议在第一次查阅未知元素相关信息后,加以记录,就不用后期再次确认,提高答题效率。

2.2 优化

学生对自己的评价报告进行查阅,绝大多数学生会回顾自己解决问题的得失所在,发现并提出解决问题过程的疑问,并尝试给予修正。此教学环节教师可以分派1~2个变式,促进学生思维的深刻性,以学生为主体,个体独立反思为主,避免以教师和同学的思维影响、干扰学生自主的优化过程。优化的过程可以让学生自由提出问题、自主分析解决问题的过程中可简化的步骤、需要的关键信息,理清解决问题的思路,也可以是学生对问题集的“图书馆”等拓展的知识内容进行自主学习的过程。学生也可在同伴、教师等帮助下,对自我解决问题的思维策略进行优化,寻求科学的思维方法。

在学生相互点评后,教师随即分配2个变式给学生,让他们运用自行总结的方法,进行实践。然后教师挑选个别完成效率高、效果好的学生的思维回路图进行全班交流。

学生D自评1:在第一次完成的变式中,我发现可以根据解答选项中所提供的元素加以排除。从该未知元素的最高价氟化物和最高价氧化物的化学式,可以得知该元素的最高价为+6价,从解答选项中可找到硫元素和碲元素。再参照该物质的颜色为银色光泽的灰色,可以判断不是硫单质,那么就是碲元素。另外,由于各个信息的含义有所遗忘,所以在看信息的时候,还是点击查阅了一下。

学生D自评2:这个变式由氟化物可以推断其最高价为+1价,氧化物的话因为存在过氧化物和超氧化物,就不作参考了。再对照解答选项,可以判断该元素为锂元素或钾元素或铯元素。再参照课本上的原子半径的表格,发现这个元素的原子半径介于钠原子和铷原子之间,可以确定为钾元素。另外,相比较前一个变式,我由于已经记住了各个信息的含义,所以不用再去点击查看了。

学生E自评1:我和D同学一样,从该未知元素的最高价氟化物和最高价氧化物的化学式,可以得知该元素的最高价为+6价,然后找到给出的+6价的元素硒元素,对比第一电离能,发现该元素的第一电离能大于硒元素,可以判断为碲元素。

学生E自评2:同样由氟化物可以推断其最高价为+1价,对照钠的原子半径,基本可以确定是钾元素了。再对照钙的原子半径、第一电离能、电负性等数据,该元素相比略大,确定为钾元素。通过这两道题,我发现,可以绘制一张元素周期表,将已知的元素绘制在里面,并且填写好一个参数,如原子半径或者第一电离能或者电负性等等,这样每次做题,只需要获取未知元素的最高价及对应的一个信息,就可以直接解答了,效率更高。

2.3 干预

教师对IMMEX-C评价报告进行深入分析解读并进行聚类统计后,可以切实找出学生问题解决的主要问题所在,对产生问题的原因进行分析、分类,尤其是针对思维混乱、知识缺失或方法偏差等不同学生或不同班级特点,制定集体教学计划或个别干预计划,开展针对性教学,实施个性化辅导。IMMEX-C复习教学中,同学之间合作学习是非常重要的教学环节。在教学中,可以采取“异质分组”和“自由组合”的方式,教师可以选取在前几个变式中思维敏捷、策略可行、解答正确的学生为组长,分组让学生进行讨论、交流,探讨解决问题的可行方法,寻求解决最佳策略,优化问题解决的过程。对于表现很好的学生,教师可以采取不干预的策略。对个别通过课堂教学仍无法解决问题的学生,教师需要课后进行个别辅导和支持。

在交流了变式解答的方法后,教师再分配两个变式给学生,由学生独立完成。教师在后台关注学生完成的情况,重点关注效率及效果。并私下与变式完成有困难的学生进行交流。

学生F在完成了5个变式后,思维仍较为混乱,无固定的思维模式,并且信息点击亦杂乱无章。教师与该生交流后发现,该生在这一章的化学学习中较为薄弱,教师立即针对原子半径的递变规律与该生做了复习,并且将该生安排在思维敏捷、策略可行、解答正确的学生较多的一组中,在这一阶段小组交流的过程中,进行再次学习。并且教师同时关注该生的思维发展动态,分配变式以简单为宜。

由图12可知,学生F在再次完成了4个变式后,思维已趋于稳定。教师课后再与该生交流时,发现该生对于元素及其化合物的递变规律的认识有所加强。

2.4 稳定

通过连续多个变式的深入,教师可以发现学生解决问题的倾向,发现学生思维、策略和结果的稳定状况。教学中,教师可根据学生学习和练习现状,分配更多、更难的变式加以观察和评价学生在条件改变、难度改变、方法改变以后的思维过程、策略表现、绩效水平的稳定状况,判断学生对这类问题解决的掌握情况。经过多次变式以后,教师也可从中检测干预后的实效。随着教学深入,我们也发现,不少学生逐渐克服了学习困难和问题,形成相似的思维回路图,形成了相同的策略状态,同时也基本能稳定在四象限图中的第一象限,寻求到较稳定的解决问题的方法。

在两个变式的检测和小组重新分配后,教师对该难度的变式进行了再次分配,根据不同程度的学生分配不同数量的变式,旨在让学生解决变式的思维方式达到稳定状态。

图13是学生G变式7的思维回路图,可见学生G在完成6个变式后,思维已经趋于稳定,且效率很高,效果也好。并由图14可知,学生G所有变式的完成情况,由前阶段的较低绩效状态转变为后阶段的高绩效状态。

2.5 深化

在形成稳定思维策略的同时,我们也要避免学生形成思维定势。教师可以根据学生的学习进程,分配不同难度的变式,让学生在已掌握的解决方法的基础上向更高难度的问题去挑战。同时,教师也要引导学生转换思考角度、寻求多种方法,促进学生思维的灵活性。IMMEX-C也可课内课外、校内校外联动学习,引导学生拓展学习。

在课程最后,教师根据学生思维是否稳定再次分组,针对稳定思维的学生再次分配了一个较难的变式,该变式需要学生打破之前形成的定势思维方法,通过不同的途径加以解决。同时,针对部分还未形成稳定思维的学生继续分配与之前同一类型的变式。

学生H完成该变式时,不再是之前的高效率,在多次对照元素周期表后,仍旧无从下手。最后该生第一次解答错误后,在教师的指导下,参考该物质的熔沸点,对照其他多种物质的熔沸点,可确定该物质为稀有气体,再通过稀有气体的熔沸点的递变性(核电荷数越大,熔沸点越高),判断该元素为氦元素。

最后,由教师展示班级学生所有变式完成情况(见图16),大多数学生逐步达成或接近高绩效状态。教师肯定了学生在课上从思维的形成到思维的转变,直至思维稳定,到最后的思维打破的全过程。教师重点点出完成该问题集所需的化学知识储备,并以板书形式呈现。

3 教学反思

基于IMMEX-C的教学与常规化学复习教学有很大不同。教师在事先编制好IMMEX-C问题,根据IMMEX-C评价在充分掌握学生思维特点、科学了解学生的策略表现等基础上可以及时进行干预和指导,并定期跟踪了解学生在经过干预之后所发生的变化,为对不同学生进行思维分析、定制不同的学习计划,提供了可行的方法,转变学生学习行为,转变教师教学方式,真正提高化学复习教学的有效性。

参考文献:

[1]姚晓红.基于IMMEX-C学生化学问题解决能力的评价研究[D].上海:华东师范大学硕士学位论文,2012:97.

[2]姚子鹏.高级中学课本化学(高中二年级第一学期)(试用本)[M].上海:上海科学技术出版社,2007:27~30.

作者:冯晴

高中化学复习教学设计论文 篇3:

“情境创设,任务驱动”的高三化学专题复习课教学设计

摘要:基于《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》,遵循高考命题原则、评价思路,以“化学平衡常数”为学习主题,阐释了基于“情境创设、任务驱动”模式的高三专题复习课教学设计,提升了学生的化学学科能力,发展了学生的化学核心素养。

关键词:高三专题复习;化学核心素养;化学平衡常数

文献标识码:B

doi: 10.3969/j .issn.1008-0546.2021.09.016

《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》指出,“真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要载体。化学教学设计和实施中,创设基于真实情境的问题解决任务,将核心知識与情境、活动和问题解决融为一体,注重学生自主建构、问题解决,以促进学生化学学习方式的转变,使学生在解决问题的活动中可逐步发展化学学科核心素养”[1]。

“专题式复习”以生为本,将知识结构化、系统化和综合化,学习情境为学生营造化学学习的氛围,正是通过这样的学习氛围,使学生产生积极、主动学习的心向;化学学习任务解决“学什么”的问题,学习任务比学习内容更具有可操作性,更能激发学生的学习兴趣,激励和驱动学生的思考,有效地促进学生化学学科核心素养的发展。

化学平衡常数是对化学反应限度的描述,在判断平衡状态、反应方向,分析预测平衡移动方向具有重要的功能价值[2],在近三年的全国高考中均占有一定比重。试题多以图像和信息的形式呈现,涉及化学平衡常数的计算、等效平衡等内容,难度较大。如何在高三复习课中围绕“化学平衡常数”专题,巧妙设置学习情境和任务,有效梳理、归纳、提炼,帮助学生总结规律、突破难点、提升能力与素养,笔者以自己执教的江苏省名师空中课堂高三专题复习录像课为例,加以阐释。

一、教学设计思路和目标

1.教学设计思路

通过比较新旧课标中有关化学平衡常数的内容标准(如表1所示),新课标反映了现代化学正在逐步走向定量化的特征。

用化学平衡常数定量描述化学反应进行的限度,以化学平衡常数为核心,利用Qc与K的关系,定量分析反应条件对化学平衡的影响;在实际生产中,常使用反应物的转化率来定量表示化学反应的限度,人们可以在反应限度允许的前提下尽可能地让化学反应向人们需要的方向进行,故而本节课以“工业合成氨”为情境,以化学平衡常数为理论基础,分析温度、压强、浓度等外界条件因素对化学平衡的影响,引导学生基于定量视角分析和解决问题,发展学生的证据推理能力。

2.教学目标

通过从定量的角度对工业合成氨中达到高转化率的交流研讨,说明影响化学平衡的因素,提出有效控制反应条件的措施,培养“证据推理与模型认知”等学科核心素养。

二、教学过程

1.创设情境,引发思考

[创设情境]N2+3H2

2NH3,合成氨技术的发明使工业化人工固氮成为现实,实现了人类“向空气要面包”的愿望。我国在合成氨的技术上也不断创新和突破,希望实现生产效率(单位时间内的转化率)的最大化。

[提出问题]以热力学数据平衡常数K作为理论基础,试着分析温度、压强、浓度等外界反应条件对合成氨反应的平衡转化率的影响。

设计意图:化学平衡常数是平衡理论体系的核心知识,在促进学生对于化学平衡状态、反应限度以及平衡移动规律的理解,提升学生应用平衡移动规律分析解决问题的能力方面具有重要价值[2]。选择合成氨工业作为教学情境,尝试用化学平衡的观点理解工业生产条件。

2.通过分析温度、压强对化学平衡影响,构建解决图像题模型

[任务一]合成氨反应是一个可逆反应:N2+3H2

2NH3 △H=-92.4kJ·mol-1。请解释为什么降低温度、增大压强有利于氨的合成?

[资料]25℃时合成氨反应的平衡常数为4.1×106,450℃时合成氨反应的平衡常数为1。

[学生]讨论交流,推导过程(如表2所示)。

[归纳]化学平衡常数是定量地描述化学反应限度的物理量。K受温度的影响,通过定量地比较浓度商与平衡常数间的关系,可判断化学平衡移动的方向。

[提问]图1是在不同反应温度、压强下反应达到平衡时,平衡混合物中氨的含量测定结果,试着说一说这幅图的含义。

[学生]小组讨论,回答交流,发现工业实际生产测定结果与上述理论分析结果一致。

[建模]构建解决图像题的模型(图2):

[提问]我国合成氨厂一般选用的合成氨条件为:压强为20~50Mpa、温度在500℃左右。

[学生]思考,说出想法:高压条件对设备提出了苛刻的要求,而反应温度的降低势必延长达到化学平衡的时间,致使生产效率降低。

设计意图:化学图像中蕴含着许多重要的化学反应原理信息,学生必须要准确地读出并能够进行有效加工处理。面对形式多样、越来越抽象综合的图像题,教师要引导学生建构认知模型,运用整体思维、有序思维和批判性思维来解答化学反应原理类图像题。

3.通过分析浓度对化学平衡影响,构建解决等效平衡题模型

[任务二]从浓度的角度又如何提高合成氨反应的平衡转化率呢?已知:N2+3H2

2NH3,45℃时,反应的K=1。恒温恒容密闭容器中,c(N2)=1mol·L-1,c(H2)=3mol·L-1开始投料,达到平衡时,N2和H2的转化率是多少?(列式,用计算器计算)

[学生]根据化学平衡常数K进行计算:

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

起始(mol·L-1) 1 3

0

变化(mol·L-1) x 3x

2x

平衡( mol·L-1)1-x 3-3x

2x

K=

=1 x=0.54

α(N2)=α(H2)=54%

[提问]可见,从合成塔出来的混合气中还有相当大的一部分是没有反应的氮气和氢气。你知道如何将这部分的氮气和氢气利用起来呢?

[学生]将氨从混合气中分离出来,余下的氮气和氢气重新进入合成塔反应。

设计意图:有关化学平衡常数的简单计算,通常采用“三段式”格式。通过计算化学平衡常数有关计算和数据结果分析,可以使同学们对改变浓度影响化学平衡移动有更深刻的认识,进而为之后从定量的角度认识“等效平衡”的教学埋下伏笔。

[任务三]不同的投料方式对合成氨反应的平衡状态影响如何呢?已知:N2+3H2

2NH3,45℃时,反应的K=1。在一组容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物(如表3所示)。保持45℃不变,根据投料1和投料2,结合K计算,比较:①c1(NH3)与c2(NH3);②α1与α2

[学生]刚才已计算出:c1(NH3)=1.08 mol-L-1,α1=54%。 再次根据平衡常数K进行投料2的计算:

N2(g)+ 3H2(g)

2 NH3(g) 起始(mol.L-1) 0 0

2 变化(mol.L-l) x

3x

2x 平衡(mol.L-1) x 3x

2-2x K=

x=0.46

因此C2(NH3) =1.08mol·L-1,α2=46%,α1+α2=1。

[追问]如果不计算K,也可以直接判断两个平衡状态之间相关数据量的关系吗?

[学生]投料1和投料2加入的物质的量浓度相当。

[归纳]相同条件下,同一可逆反应,化学平衡的建立与途径无关,对于同一可逆反应,当外界条件一定时,该反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,或是从中间状态开始,只要达到平衡时条件保持不变,加入的物质的量浓度相当,均可达到相同的平衡状态。

[任务四]已知:N2+3H2

2NH3,450℃時,反应的K=1。在一组容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物(如表4所示)。保持450℃不变,根据投料1和投料3,比较:①2c1(NH3)与c3(NH3);②α1与α3。

[学生1]仍然可以利用化学平衡常数进行计算,得到C3( NH3) =2.58mol· L-1,α3=64.5%,与投料1相关量比较得到:C3(NH3)>2c1(NH3),α3> α1。

[学生2]投料3中各物质的物质的量浓度是投料1的两倍,因此可以看作投料3达到的平衡3相对于投料1达到的平衡1进行了加压,因此平衡将会正向移动,同样得到上面结论。

[建模]通过设计虚拟状态,将虚拟状态转变为待研究状态,可以分析平衡移动过程中物理量变化.可比较不同平衡态(图3)。

[归纳]对不同的化学平衡态进行比较的方法:①定量的方法:通过化学平衡常数(K)计算出需比较的物理量。②定性的方法:设计虚拟状态,借助勒夏特列原理判断。

设计意图:提到“等效平衡”,往往让老师和学生为难。对于等效平衡,“等价转换法”(通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式同一边的物质)和“虚拟状态法”是从定性角度分析,“化学平衡常数”则是从定量的角度处理化学平衡问题。通过定性和定量的双重分析,使学生全面深刻地掌握如何比较不同的化学平衡状态。

三、教学反思

1.情境创设,让学习者将纸笔试题转化为真实任务

高三化学总复习时间紧,任务重,教师一般采用教师讲,学生练,久而久之,学生会感到枯燥,懈怠。想方设法提供一个有意义的情境可以让学习者参与到真实任务中,有助于学生对知识结构的理解,提高学生知识迁移应用能力。案例中,以“工业合成氨”反应条件的选择作为问题情境,从温度、压强、浓度等因素有逻辑地展开,逐步地扩展、深入、明晰,将情境、任务和问题解决融为一体,师生合作,在解决真实问题的情境中学生实现了情感、知识和方法的建构[3]。

2.任务驱动,让学习者将问题突破转化为求知动力

高三复习教学应该从新授课的如何“教”转化为如何“学”,让课堂中问题的预设与生成成为学习的引领。根据最近发展区理论将要解决的大问题分成几个小任务,让学生在探究问题、解决问题的过程中,帮助学生将许多零散的知识点串联起来,使学生的思维变得更加清晰。案例中以反应条件对合成氨反应的平衡转化率的影响为大问题,分解成以下几个小任务:①分析改变温度、压强如何引起平衡移动,进而引起平衡转化率的变化,复习勒夏特列原理和化学平衡常数的含义。②观察平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系图像,通过从图像中提取证据,分析、推理外界条件对化学平衡的影响。③分别从定量角度和定性角度解释,改变浓度如何引起平衡转化率的变化,引导学生体会化学平衡常数、设计虚拟状态在判断平衡状态方面的功能价值。

3.模型建构,让学习者将零散信息建构为知识体系

高三复习离不开知识点的回顾,但绝不是简单的知识重现,而是需要将有相关联的知识进行结构化处理,建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示其中的本质和规律。化学平衡内容理论性强,具有诸多抽象概念,导致学生在本专题学习过程中存在较大障碍。以高考难点化学平衡图像题和等效平衡题为复习专题,通过问题驱动,不断讨论分析,归纳出基本思路和模式,完成建模,将抽象的知识具体化,复杂的内容简单化,有助于学生进行知识建构、理解和应用。

4.专题复习,让学习者将知识体系内化为能力素养

高三复习课堂上,如果对知识讲解过于零散,容易让学生感到学习内容多、前后知识不连贯,无法建立对所学知识的兴趣。化学平衡内容比较抽象,因此教学中抓住本部分内容的基本特征——定性分析和定量计算相结合、感性认识与理性分析相结合,充分运用逻辑推理,创设归纳化学平衡的相关原理以及运用原理解决问题的演绎过程,有利于学生对知识的深刻理解及掌握,更有利于学生将所学的知识融会贯通,形成良好的知识结构,培养学生思维的灵活性、深刻性。

四、结语

面对复习量大、时间紧迫的高三复习,学生并非是等待灌输的容器,教学中应避免以前基础知识、基本能力面面俱到的复习。化学高考是根据学生解决情境问题的过程与结果,从而分析学生学习化学能力和解决化学问题能力,评价学生在真实的化学问题中,运用学科知识与方法、学科思维,解决化学问题的关键能力和必备品格。因此作为教师一定要注重教学方法的改革,提高宏观和微观教学设计能力,将高三的复习重点转向必备知识、关键能力、学科素养。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[S].北京:人民教育出版社,2018

[2] 支瑶,王磊,张绪姝.化学平衡常数对促进学生认识发展的功能价值分析及其教学实现[J].化学教育,2010(6):29-34

[3]杨玉琴,倪娟.从情境素材到教学情境:如何创设富有价值的问题情境[J].化学教学,2020(7):10-15+22

*本文系江苏省教育科学“十三五”2020年度重点资助课题“基于深度学习培养学生实验创新能力的实践研究”(课题编号:B-a/2020/02/33)的阶段性研究成果。

作者:张玉娟

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