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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學化學物質分類,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
摘要:高職高專學校實驗室作為培養學生技能的操作練習場所,是學生在校期間理論學習完成以后,需要到實驗室進行驗證性實驗,通過實驗實訓,不斷提高學生的操作技能。因此實驗室的安全,關系到每個學生的生命安全,關系到每一個家庭,故在新形勢下,實驗室的安全必須提到一個新的高度,全面認識實驗安全的重要性,必須建立可靠、科學、操作性強的管理體系,把影響到實驗室安全的風險因素,降低到盡可能低的程度。
關鍵詞:高職高專;實驗室安全;風險
一、引言
提到高職高專實驗室的安全問題,可能覺得這個話題離大家很遙遠。一般人認為,高職高專開展的實驗大都只是從事驗證性的操作,安全系數很高,覺得一般實驗室用的危險化學藥品不多,不會發生什么危險,殊不知就是這種想當然的思想,在不重視安全的思想指導下,行動肯定會落差,管理就會松懈,往往就是這樣人為可控的疏忽,導致了嚴重的后果。如2015年12月18日,清華大學一實驗室發生火災爆炸事故,事故造成一名實驗人員死亡。2016年9月21日,東華大學化學化工與生物工程學院一實驗室發生爆炸,兩名學生受重傷等慘重的教訓。因此在新形勢下,高職高專作為培養高技能型人才的孵化地,實驗室作為培養學生技能的基本場所,是學生在校期間理論學習完成以后,需要到實驗室進行驗證性實驗,實驗室的安全,關系到每個學生的生命安全,關系到每一個家庭穩定和諧。因此,實驗室的安全必須提到一個新的高度,必須建立可靠、科學、操作性強的管理體系,把影響到實驗室安全的風險因素,降低到盡可能低的程度。
二、實驗室發生安全事故的原因分析
實驗室安全是避免危險因子造成實驗室人員暴露、向實驗室外擴散并導致危害的綜合措施。因為管理高層對實驗室安全的認識不足,導致學院對實驗室安全的重視程度不高,重視程度不高就會造成不會采取相應的控制手段不強硬,從而導致控制不足。一缺乏控制,就會因為一個直接或者偶然原因造成一定的事故,事故的發生就會帶來系列的后果(難或者損失)。[1]各種各樣的實驗室安全事故究其原因,不外乎由以下原因引起的:意識的不足或缺乏,就會管理的缺失,導致控制不足,某一個直接或者偶然原因的出現,如忘記關水電,導致起火或者漏水事件的發生,造成一定的事故,從而導致災難或者損失發生。[2]事故雖由不安全行為、不安全設備及不安全環境所引起,而兩者乃是由不良管理所引起,根本上是管理不善、不重視安全、無安全政策及決心。
三、高職高專實驗室安全事故的認知
為了防止安全事故的發生,學校必須加強宣傳和教育培訓,讓教師和學生們必須了解到:第一,什么是危險化學品、劇、監控化學品、易制、民用爆炸物品?什么是首批重點監管的危險化學品?國家安全監管總局組織對現行《危險化學品名錄》中的3800余種危險化學品進行了篩選,重點監管的危險化學品是指列入《名錄》的危險化學品以及在溫度20℃和標準大氣壓101.3kPa條件下屬于以下類別的危險化學品:①易燃氣體類別1(爆炸下限≤13%或爆炸極限范圍≥12%的氣體);②易燃液體類別1(閉杯閃點<23℃并初沸點≤35℃的液體);③自燃液體類別1(與空氣接觸不到5分鐘便燃燒的液體);④自燃固體類別1(與空氣接觸不到5分鐘便燃燒的固體);⑤遇水放出易燃氣體的物質類別1(在環境溫度下與水劇烈反應所產生的氣體通常顯示自燃的傾向,或釋放易燃氣體的速度等于或大于每公斤物質在任何1分鐘內釋放10升的任何物質或混合物);⑥三光氣等光氣類化學品。第二,化學品的生命周期包括:生產、使用、儲存、經營、運輸、廢棄六個環節。安全事故包括:火災、爆炸、中毒等。每一個環節都必須按照國家的法律法規和相關標準進行作業,以避免化學事故的發生。第三,高校實驗室特點。高校實驗場所以化學性災害為主,主要有以下特點:①用量少;②種類多;③人員更替頻繁,新進人員為數眾多;④新研發,未知風險很高。風險點主要表現:①化學物質未明確分類、標示及存放;②未提供物質安全資料表;③化學物質存放場所未符合安全規定;④化學物質未在適當地點操作;⑤化學廢液之分類、標示、存放地點不適當;⑥局部排氣系統欠佳,使用維護不當。
四、高職高專實驗室安全管理的建議
按照“全覆蓋、零容忍、嚴執法、重實效”和“黨政同責、一崗雙責、失職追責”的要求,加強組織領導,重點對實驗室的危險品管理使用及其他安全隱患開展專項檢查和整治,全面深入開展安全教育,排查安全隱患,堵塞安全漏洞,落實安全措施,完善安全事故應急預案。進一步健全實驗室安全監管責任體系和長效工作機制,強化實驗室安全風險防控意識和能力,把實驗室各項安全管理措施真正落到實處。第一,建立高校實驗室環境、健康與安全管理體系。保護實驗環境,改進高校實驗室的健康性和安全性,改善實驗條件,維護實驗人員的合法利益,創造更好的經濟效益和社會效益。第二,建立事故應急處理程序。建立一套切實可行的應急處理程序并且及時培訓。一旦發生嚴重事故,必須立即報警并通知周圍相關人員撤離。第三,培養安全風險意識:牢牢記住在心里、時刻落實行動中、人人爭當安全員、安全愉快做實驗。涉及高溫的設備,如烘箱和加熱區域,需配備具有相應防護作用的耐高溫手套,且設備擺放位置不可接近易燃物;具有割傷風險的操作(如玻璃儀器接駁),配備防割傷手套;具有腐蝕性化學品操作的實驗,人員需配備相應規格的防護手套。根據不同風險的化學品,配備防護口、面具,并對其進行定期檢驗。所有化學實驗室均需配備化學品泄漏應急包(標準裝備,內含吸附棉、手套、口罩等)。
作者:吳美香 蔣冬貴 于勇
一、激活學習興趣,激發學習動力
做好無機化學和有機化學的有效過渡,讓學生充滿信心,消除畏懼心理,樂觀地面對以后的學習,為有機化學的學習打下堅實的基礎。有機化學的學習首先使學生將了解新事物的積極性和好奇心轉化為自身學習動力,然后把教學方法的選擇和教具的使用與學生的學習方法融合在一起,最終將有機知識體系打造為學生自身知識網絡,達到融會貫通的效果。
二、廣泛了解學情,促進知識遷移
通過與各層次學生交流,了解他們的學習情況和心理;通過聽課請教,獲取、分析課堂實錄,在個人的教學實踐中,不斷總結思考。
1.找到一個好的抓手――結構決定性質、性質決定用途,由個別到一般,讓學生“有法可依”。無機化學教學中強調“結構決定性質,性質決定用途”的思想,這為各類有機物的學習“有法可依”。在有機化學入門學習階段,教師要及時給予學生學法指導,在教學中處理好結構與有機物性質之間的關系,結構理論指導性質,性質幫助理解結構,由典型有機物的結構和性質推測出同系物的性質,體現由個別到一般的思想。
2.用生活素材創設學習情境,從生活走進有機化學。“化學與社會生活實際有著廣泛而緊密的聯系。”化學知識的形成來源于自然,來源于生活。教師在教學中應有所創新,要注意從學生熟悉的身邊現象入手,引導他們發現問題,展開探究,以獲得有關的知識和經驗。要緊密結合學生的生活實際,使他們感受身邊的化學物質和化學變化,增強學習化學的興趣。如:在乙酸教學中創設醋的傳說,在乙醇教學中介紹中國的酒文化及酒駕入刑等社會問題,激發學生求知的欲望,并滲透愛國情感和價值觀教育。再如選修模塊《有機化合物的分類》一節,可事先讓學生收集身邊的常見藥品,查閱它的說明書,從俗名、分子式、結構式、官能團及物質的類別對身邊的常見藥品進行分析,引導學生了解有機化合物的分類方法,認識一些重要的官能團。
3.利用電教技術,活化教學銜接。多媒體和網絡技術被引入課堂教學,在一定程度上代替了粉筆、黑板等傳統媒體,實現了它們無法實現的教育功能。使用微觀模擬軟件可以幫助學生跨越宏觀微觀的思維障礙。如在學習立體結構,再現價鍵的斷裂與形成,擴大了課堂的時間與空間,化抽象為具體,化腐朽為神奇。同時,積極整合傳統教學和現代教學,揚長補短,相得益彰,提高了教學的有效性。
4.積極開展校本課程,通過研究性學習,聯系無機化學與有機化學,拓寬學生的視野。校本課程的開展為學生研究性學習提供了有力保障,能夠發揮學生的個性特長和想象力,培養學生的這些本領和能力,滿足他們終身發展的需要。研究性學習打破了傳統課堂教學模式,讓學生聯系課堂的知識去拓展,又應用于課堂,給學生們以研究過程的體驗,激發其對科學研究的意識和興趣。如我校開設的《化學與烹飪》選修課程,探索實施STS教育,使學生通過實踐獲得直接體驗;再如指導學生結合學習工具――修正液,提出“修正液的成分分析及利弊探討”,也收到了很好的效果。
三、在反思中進步,在實踐中成長
關鍵詞:化學實驗課;德育;滲透
中圖分類號:G641 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)30-0079-02
教師的責任是教書育人。德育教育是化學教學中的一個重要的組成部分,雖然大學化學教材中,德育的內容并沒有現成的文字材料,這就容易造成教師忽略教學中的德育內容滲透。這時就需要教師在平時的工作中,除了要認真細致地鉆研化學有關的教材外,還要充分挖掘教材中潛在的德育教學因素,把德育教育貫穿于平時的整個化學教學過程中。
那么,在工作中應如何在化學教學中實施素質教育呢?如下幾個方面來闡述:
一、更新教育教學觀念,提高教師自身素質
對學生實施素質教育,對教師的素質更應該提出更高的要求。教師必須具備良好的思想道德素質、較好的專業文化素質、一定的教育教學能力和科研能力,必須加強學習,不斷提高。教師既應該具有化學工作者賦予的基本知識和基本技能,又要具有教育工作者的素質和能力。一般,學生對教師的尊重很大程度上源于教師自身的專業素養以及道德素養等。作為教師應該深鉆教材、改進教育教學方法、時刻把握學科動態、潛心科學研究,來提高自身的專業素養;平時要注重人文知識的積累,關注時事,樹立正確的審美觀,及時調適心態健全人格,提高自身道德素養。
二、在化學實驗教學中進行德育滲透
1.進行愛國主義教育。一般的化學實驗基本是前人經過無數次的科學實驗得出的成功實驗,有些實驗可引出一個科學故事,教師可以結合實驗教學的內容適時地介紹科學家在化學方面的偉大成就,使學生熱愛祖國,在一定程度上會產生較大的共鳴,還可以培養學生的民族自豪感。例如,在學習分析化學中的四大滴定分析的酸堿滴定時可介紹中國化工之父――侯德榜博士。他從小學習非常勤奮,留美8年獲博士學位后,放棄國外非常優越的條件,以赤誠的愛國之心回到祖國,在他的不懈的堅持下,通過無數次的探索實驗,他所帶的團隊終于如愿的創造了名揚中外的“侯氏制堿法”,為中華民族爭取了崇高的榮譽。無機化學實驗時用到“王水”(濃鹽酸與濃硝酸按體積3:1的比例)這一化學試劑時,教師可以適時的給學生講丹麥科學家玻爾世界大戰二戰時期無奈離開波蘭,玻爾巧妙的將諾貝爾金質獎章溶于王水隱藏了起來,逃過了被德國納粹分子掠走這一劫。二戰結束后,玻爾將溶于王水中的金子通過無機化學中的氧化還原的化學方法將其還原出來,并重新將其鑄成舉世矚目的諾貝爾獎章。中外科學家的這些熱愛祖國的動人故事,可以培養年青的學生熱愛科學、熱愛祖國的優良品質。
2.進行道德品質教育。①培養學生實事求是的科學態度。教師在實驗教學中所表現出來的科學態度及一絲不茍的科學精神對培養學生的實事求是的科學態度起著重要的作用。在實驗前,教師要求學生認真預習實驗內容,明確實驗的目的、原理,充分理清所做實驗的思路以及實驗的一般操作步驟和實驗中要注意的事項,并寫好預習報告。在實驗過程中,要求學生嚴格按照實驗的操作程序,并要求學生一定要看清所用試劑瓶的標簽,絕不能加錯試劑并注意試劑的用量、反應溫度的控制、所用儀器的準確安裝、規范的操作方法等。并要及時的如實的在實驗記錄本上記錄下實驗中觀察到的各種現象以及各種數據,尊重觀察實驗過程中的各種細節,假如觀察到的現象與預期的現象有一些出入,或者測定出來的數據出現了一些偏差,也決不能臆造事實或隨意地參改數據,而要如實地作好記錄并仔細查找原因。由于實驗過程中這樣或那樣的問題,致使實驗結果不合格,誤差較大,應當要求學生抽出空余的時間重做實驗,絕不讓學生存在僥幸心理,久而久之就可以培養出其求真的科學態度。②發揚團結合作的品質教育。九零后的大學生很多都是獨生子女,個性獨立,但缺乏團隊意識。在化學實驗課的教學中,有的實驗需分組協作完成,可培養其團隊精神和集體感;如在有機化學實驗時,特別是有關熔點、沸點等測定,一則是考慮到裝置的安裝、溫度的控制等,一人有些忙不過來,這時需要學生默契地配合,才能保證實驗順利地完成。此時,教師在實驗中可以因勢利導,有意識地培養學生的整體意識和與他人合作的意識,一般一張實驗臺面對面的安排4個學生,試劑架上放的是這4個學生所用的公用的一套試劑,教師都要提醒學生在實驗過程中公用的試劑用完后一定要記得放回原處,以便對面的同學能及時地找到試劑,始終保持實驗臺面的清潔整齊和有序,養成好的實驗習慣,為以后參加工作打下良好的基礎。
3.環境保護意識教育。運用化學實驗平臺,對學生進行環保教育,強化學生的環保意識,提高學生的環保能力。化學實驗教學為環保教育提供了一個非常好的場所。化學實驗教師應時刻有環保的意識,最主要的是把培養學生良好的環保行為習慣放在舉足輕重的位置。化學實驗過程中總會產生一定的“三廢”(即廢氣、廢液、廢渣等)問題。這就要求化學實驗教師在學生實驗前就要將所做的實驗盡量選用對環境沒有毒害或是排放后的環境能盡量受到低污染和低能耗的實驗設計方案,同樣還可以選擇一些污染少又可以回收以及可以循環利用的化學試劑,再則還可以在保證實驗能夠成功的前提下盡可能減少試劑的用量,嘗試設計微型、半微型的化學實驗,以避免消耗過量的化學試劑,能達到一舉多得的功效,即既節約了試劑,減少了成本,更重要的減少環境污染。操作有毒氣體或有毒氣生成的實驗一定要在通風櫥中完成,并要將反應后生成的尾氣等有毒的氣體用準對性化學試劑來吸收,不讓其擴散到空氣中;對反應后產生的廢液、廢渣不可以隨意倒入到水池,而是分類回收到指定的回收瓶內等;以培養學生在科學實驗中的環保意識。學習化學是為了更好地利用各種化學物質使之為人類服務,通過實驗室實踐的平臺,使學生明白保護環境的意義。
4.法制意識教育。化學實驗教學中,避免不了經常性的要用到一些劇毒試劑,此時,化學教師一定要強調這些試劑的危害性,實驗時要特別強調學生注意安全使用等,還要告誡我們的學生試劑臺上的藥品只是作為實驗的時候才用,絕不能自己偷偷的拿出實驗場所。一旦發現要作嚴厲的批評等。這時還可適時利用倍受媒體關注的一些負面報道:例如,1994年清華大學才女朱令同學鉈鹽中毒導致終身殘疾,1997年北京大學鉈鹽投毒事件,2002年清華大學學生劉海洋用濃硫酸潑熊事件,2007年中國礦業大學鉈鹽投毒案等一系列的校園案件不斷,這些悲劇發生在校園里,學生的所作所為害人又害己,無視法律法規實在是觸目驚心。所有的這些事件讓我們再次認識到,對學生的德育素質的培養,應該放在和智育素質培養同等重要或者更加重要的位置。在大學校園中把德育教育放在日常各項的教育中,引導學生仁愛寬容,合作互助是多么的重要。
總之,只要利用化學學科特點,有很多的例子可作為學生德育教育的現存教材,我們相信在化學實驗教學中,結合學生思想實際情況,在點點滴滴中,將德育教育潛移默化地有機滲透到化學實驗教學內容中,以達到德育、智育的雙重教育目的。
參考文獻:
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關鍵詞:新教材;高中化學;微型實驗;能力
中圖分類號:G633文獻標識碼:A文章編號:1003-2851(2009)12-0160-02
微型化學實驗“是在微型化的儀器裝置中進行的化學實驗,其試劑用量比對應常規實驗節約90%以上”。微型化學實驗以其節省時間、節約經費、操作安全、現象明顯、易于開展、減少污染等優點而在世界各國得到迅速發展。
普通高中化學課程標準(實驗)分為必修和選修兩部分,第一部分(必修)2個模塊,第二部分(選修)包括6個模塊。各個課程模塊都有相應的實驗,且實驗不分演示實驗和學生實驗,旨在教師根據實際情況盡可能多地開設學生實驗,讓每個學生都有機會動手參與實驗。這個新課程標準2004年已在廣東、山東、上海等地試點實行。這個課程標準的實施對基礎教育的改革推動是深刻和多方位的,同樣在這場變革中,微型化學實驗發揮著越來越重要的作用,扮演著越來越重要的角色。
一、化學實驗微型化是化學學科發展的趨勢
新課程帶來了新教育。新課程教材中安排了許多實驗、科學探究等活動,新教材中與以往歷屆教材不同的一個顯著特點是,實驗不分演示實驗和學生實驗。“對于實驗室條件已具備、學生能在課內完成、能培養學生操作能力、而且比較安全的實驗,要盡可能地讓學生去完成。教師要努力去改進實驗,使實驗現象更明顯、成功率更高。”“通過以化學為主的多種探究活動,使學生體驗科學研究的過程,激發學習化學的興趣,強化科學探究的意識,促進學習方式的轉變,培養學生的創新精神和實踐能力”是新課程的基本理念。通過實驗,可擴大學生的知識面,開闊視野,發展智力,培養能力。新教材教科書不僅把“化學實驗”作為專題內容,還把它安排在第一章,通過實驗把學生引入化學世界,突出了化學實驗的基礎性和重要性,體現了新課程標準所反映的教學思想。微型化學實驗非常有利于培養與發展學生對科學技術的學習興趣與能力。由于手腦并用,感知與思維相結合,理論和實踐的結合,對學生能力的全面發展,創新意識的萌發和實踐習慣的養成有極重要的作用,把學生科學實驗的訓練從狹義的實驗室實踐加以擴大,緊密聯系生活、環境與社會,有利于加深對人和自然環境及科學技術間關系的認識,培養和發展對科學技術的認識及興趣,化學實驗微型化成了化學學科發展的趨勢。
二、微型實驗在高中化學教學中的作用
(一)微型化學實驗可激發學生的學習興趣
“興趣是最好的的老師”,夸美紐斯認為:“興趣是創造一個歡樂和光明的教學環境的主要途徑之一。”心理學研究表明,人們對自己感興趣的事物,總是力求去探索它,認識它。高中階段是學生興趣定向的關鍵時期,學生的興趣要靠教師在教學中激發、引導和培養,在開展微型化學實驗的第一節課,向學生展示小巧玲瓏的微型化學實驗儀器,其融教具、學具、玩具于一體,構思巧妙、裝置新穎、外觀精美,學生拿到手中立即興趣盎然,愛不釋手,馬上從心理上縮短了與實驗的距離。“加上微型化學實驗操作簡便、安全、無污染、成功率高,現象明顯,使學生在實驗操作上敢于大膽動手,心情愉快,信心倍增,從而激發學生的潛力,大大提高了實驗的作用。”微型化學實驗,給學生創造更多親自動手嘗試的機會,盡可能給學生發展能力的空間,使學生的潛力得以最大限度的發揮,在實驗中體驗到科學的奇趣,在獲得知識的同時,能力也得到了培養和發展,極大地調動了學生學習化學的興趣。
(二)微型化學實驗可培養學生的觀察能力和分析問題、解決問題的能力
觀察又稱“思維知覺”,是一種有目的的、有計劃的知覺活動,觀察的目的是探索和發現,達到對事物及其變化規律的認識。觀察是學生發展智力、增長知識、認識世界的重要途徑之一,也是學生認識事物、累積知識的基本方法。沒有敏銳的觀察力就不會有靈敏的思維力、豐富的想象力和良好的記憶力。任何人的觀察能力都不是與生俱來的,而是在長期實踐活動過程中培養起來的。科學實驗表明,人的各種感觀受到的刺激都會在大腦中留下痕跡,多種感觀的共同活動,可以使大腦更全面地捕捉事物的性質及其變化的特征,從而達到對事物的較為全面準確的認識,很多化學物質的性質及其變化過程,都需要多種感官協調配合,才能達到觀察的目的,微型化學實驗能給學生提供更多動手的機會,可有意識地訓練學生協調運用多種感觀進行觀察,使觀察自覺成為認識事物過程中的一個步驟,從而提高觀察質量。學生通過實驗、觀察、調查、資料收集、閱讀、討論等多種學習方式,在提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集數據、解釋與結論、表達與交流等活動中,可增進對科學探究的理解,發展科學探究能力,培養學生的觀察能力和分析問題、解決問題的能力,培養出自信、自強、尊重科學、勇于探索的高質量人才。
(三)微型化學實驗可培養學生的自學能力、動手操作能力
自學能力是學生獨立探究,自主探求新知識、新技能的能力。培養自學能力是當今世界各國教育界對付科學技術日新月異的發展所采取的一種具有時代特征的育人對策。自學能力是終身受益的,是一項綜合性很強的能力。
“不善于與物質打交道,不研究各種化學現象,不親自動手實驗就不可能學好化學”。人民教育家陶行知也說過:“要創造,非你用腦的時候,同時用手去實驗;用手的時候,同時用腦去想不可。手和腦一塊干,是創造教育的開始;手腦雙全,是創造教育的目的。”微型實驗操作簡單易行,可使過去以較多時間“講科學”過渡到以較多時間“做科學”,學生可自行設計實驗、在家中進行實驗,還可收集一些廢品“變廢為寶”,自制儀器,學生通過翻閱書報、雜志,上網查資料,調查收集數據等,將設計的實驗付于行動,對學生的自學能力提高有很大幫助,同時動手機會多了,學生的實驗操作能力自然就得到提高。“以學生發展為本,促進學生學習方式的轉變”是新教材設計的思路,進行微型化學實驗,引導學生在實踐中學習、在生活中學習,可以克服單一知識灌輸式的接受性學習的弊端,發展學生終身學習的愿望和能力,增強學生的實踐能力,以及對社會的適應能力,讓學生學會學習、學會合作、學會生存、學會求真。
(四)微型化學實驗可培養學生探索、創新的思維能力
繼承與創新是人類文化發展的根本,是人類戰勝客觀困難得以存在和進步的根本,也是培育人才的根本。在教學過程中深深體會到,一方面中學生有潛在的創新能力,有想象力,有獨立思考的能力;但另一方面很多中學生受傳統教育束縛,他們的創造力,想象力和獨立思考能力沒有機會得到充分發揮。微型化學實驗注重把實驗的改進創新與培養學生進取精神結合起來,讓學生學會實驗改進的方法技術,體驗改進成功的喜悅,為培養學生的創新精神提供了最佳環境,尤其是開發一些聯系生活實際的應用型實驗,可使學生親身感受到化學實驗的實用價值,能強烈激發學生的創造動機。
(五)微型化學實驗有利于學生科學態度的培養和科學方法的訓練
微型化學實驗中有的實驗一次不成功,需要進行幾次,這就要有毅力,不怕困難和麻煩;有的微型實驗結果與書上常規實驗的結論不一致,要求學生要尊重觀察到的事實和現象,并找出原因,進行解釋;在實驗過程中,由于微型實驗儀器小,所需藥品、試劑少,在觀察中,更需要做到準確和精細,不允許有半點粗心大意。因此,實驗的每一步操作、觀察、記錄、分析、解釋和數據處理都要求學生要認真細致、集中精力、一絲不茍,注意實驗過程中各個環節。因此,微型實驗有利于學生養成實事求是、理論聯系實際的科學態度;養成謙虛謹慎、腳踏實地的學習作風;養成善于質疑、勇于探索、剛毅頑強、百折不撓的科學精神,要求實驗者還必須有一定的預見性和應變能力。
科學方法是學生獲得化學知識的主觀手段[8]。中學化學實驗的落腳點是培養化學學科的基本素養,不僅要有科學的態度,科學的精神,更為重要的是學會一些科學方法,掌握一些將來進行科學研究必備的基本功。微型化學實驗開展過程中,涉及到的科學方法既有觀察、實驗等感性認識的科學方法,也有科學抽象、假說等理性認識的科學方法。學生借助微型化學實驗直接與物質及其變化打交道,這是他們的物質觀、自然觀、世界觀賴以形成的重要渠道。在設計實驗方案,使用儀器和進行實驗操作,實驗思維,收集有關事實、資料、數據,解釋實驗現象和分析實驗結果的過程中,觀察、比較、分類、分析、綜合、抽象和概括等科學方法的采用,對學生是一種切實有效的方法論教育。
(六)微型化學實驗可培養學生的環保意識和綠色化學理念
綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學。它是人類與自然和諧的化學,已經成為當前化學研究的熱點和前沿。其目標是研究和尋找能充分利用無毒害原材料,最大限度地節約能源,在各環節都實現凈化無污染反應途徑。如今,環境問題已經成為全球性的問題,新課程標準強調消除環境污染,已將環境保護與綠色化學寫進教材(新教材必修2第四章第2節),微型化學實驗使用的藥品、試劑少,儀器小,它能改善實驗室空氣質量,能最小限度地使用有毒、可燃、有腐蝕性或有爆炸性的藥品,可將污染降為最低,充分體現了綠色化學理念。在中學化學教育中開展綠色化學教育是當前每一位中學化學教育工作者面臨的嶄新課題,任重道遠。在這個課題中,在幫助受教育者樹立綠色化學觀念、中學化學實驗綠色化等方面,中學微型化學實驗是一座不可或缺的橋梁,將發揮重要的作用。
三、微型實驗在高中化學教學中前景廣闊
微型化學實驗深入到教學中,讓學生盡可能實現人人都有機會動手,人人的能力都能得到最在限度的提高,實現“盡可能多地開設學生實驗”的新課程目標,微型化學實驗可謂是化學教學中的一朵奇葩。在經濟發達的地方,能夠使實驗更加節約,使學生養成勤儉節約的優良品質,在經濟欠發達的地方,能夠使實驗得以進行,培養學生艱苦奮斗的革命精神和勇于探索的創新精神,微型實驗作為一種新穎的實驗形式,可使學生在“微型”世界里感受到“外面的世界很精彩”。實踐證明,微型化學實驗有利于培養學生創新意識和綠色化學意識,提高學生的綜合素質與學習質量,省時省錢,符合素質教育的要求。因此,微型化學實驗為中學化學教學改革開辟了一條新途徑,具有廣闊的應用前景和推廣價值。
參考文獻
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【關鍵詞】烷烴,構象異構,環己烷,椅式構象.
【中圖分類號】G4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)21-
在《有機化學》烷烴一章學習中,烷烴的立體構型是教學的重點和難點之一,立體結構部分主要依據抽象的雜化軌道理論解釋烷烴的立體構型,但對初次接觸立體化學構型的學生來講,理解較為困難。如何提高烷烴立體結構中構象異構的教學效果,幫助學生加深對烷烴構象異構的理解和掌握,值得我們進一步地探討和研究。
通過近幾年有機化學教學,烴類構型構象中主要存在以下幾個問題:首先學生對空間結構理解困難,難以從中學平面結構的基礎上理解化學物質的立體構型;其次教材有限的篇幅,只簡單地講解了兩種物質的構象,難以詳盡地論述隨碳鏈增長各種烷烴構象變化的復雜性,在此情況下,學生難以全面地理解鏈狀及環狀烷烴的構象。另外,因對物質構象理解不透徹,各物質構象如何表達,也成為學生學習的難點之一。通過幾年教學經驗的積累,針對上述教學中存在的幾個問題,我們探索出了一套使學生易于理解和接受的教學方法。
在有機化合物分子中,由C―C單鍵旋轉而產生的原子或基團在空間排列出無數特定的形象,稱之謂構象。對于構象,教材一般從結構簡單的鏈狀烷烴乙烷著手,再進一步引入到丁烷和環烷烴的構象。對于乙烷,教材只列舉了乙烷能量最高和最低兩種構象,丁烷四種典型構象,在教學過程中,發現學生總誤解為乙烷只有兩種構象,而丁烷只有四種構象,為解決這一問題,我們設計運用Flash演示的方法,以分子的內能為縱坐標,以σ鍵的旋轉角度為橫坐標,用球棒模型表達乙烷分子,通過動畫演示C-C σ鍵的旋轉,同時可以看到隨σ鍵旋轉角度的改變,分子構象時刻發生改變,其中交叉式構象(staggered conformation)的能量最低,重疊式構象(eclipsed conformation)的能量最高,當C-Cσ鍵旋轉360度后,就回到原狀態。通過Flas清晰形象地演示,學生很容易理解乙烷的交叉式構象和重疊式構象只是乙烷兩種典型構象,真實構象異構體實際上有無數多個,室溫下,因構象異構體之間轉化較快,單個構象異構體難以單獨存在,難以分離,但可以相互轉變。
《有機化學》教材中除了探討乙烷構象外,還探討了丁烷的典型構象。在講解丁烷構象時,教材中一般以C2-C3的σ鍵為軸,將C1和C4的甲基當作一個取代基,從全重疊式開始,每旋轉60?為一個典型構象,將其分為對位交叉式、鄰位交叉式、部分重疊式和全重疊式。雖然該種方法講解的非常形象,淺顯易懂,但忽略了C1-C2和C3-C4的σ鍵旋轉,不利于學生全面地理解和掌握長鏈烷烴構象異構現象和本質。針對這一問題,在乙烷和丁烷構象的基礎上,引導學生思考丙烷的構象異構體,以理解隨碳鏈的增長,烷烴的典型構象依次增多。
若將丙烷端頭的甲基作為取代基,丙烷可當作甲基取代的乙烷,以丙烷C2-C3間σ鍵為軸旋轉,在乙烷構象的基礎上,再提出考慮C1-C2間σ鍵的旋轉,C1-C2上的原子和基團通過σ鍵的旋轉,也存在著交叉和重疊的構象,因此其構象的組合有四種,即所有碳原子上的基團和原子均為交叉式(S-S),如丙烷的第(1)種構象。碳原子的取代基團全部為重疊式(E-E),如丙烷的第(4)種構象,或者相鄰的兩個碳原子之間為交叉式,另兩個碳原子間為重疊式。如丙烷的(2)(S-E)和(3)(E-S)兩種等同的構象。若丙烷上的氫原子被其它原子或基團取代,構象將更為復雜。
由丙烷構象可以看出,若考慮到丁烷C1-C2和C3-C4 的σ鍵旋轉,丁烷會產生8種典型構象,首先是最穩定的相鄰兩個碳原子之間均交叉式的構象(1)S-S-S,其中有兩個鍵的構型為交叉式的(2)S-S-E,(3)S-E-S,(4)E-S-S的能量相近,而有兩個鍵的構型為重疊式的(5)S-E-E,(6)E-S-E和(7)E-E-S的能量相近或相等,最后是能量最高的相鄰兩個碳原子之間均為重疊式構象(8)E-E-E。因此從能量來看,正丁烷有四組典型構象,教材中畫出的丁烷構象式能量圖中的四個典型構象,并不能全面地描述丁烷構象之間的轉化,我們通過引入丙烷構象的講解,按照由簡到繁,深入淺出的方式便于啟發和引導學生理解長鏈烷烴的構象,同時也使學生理解直連的烷烴最穩定構象為每兩個相鄰碳原子之間的基團均為交叉式的結構。
六元環的環己烷椅式構象是本章節的重點內容,要求學生能夠準確判斷并畫出單取代,雙取代以及多取代是環己烷的優勢構象。但大部分學生反映該構象難以掌握其畫法,文獻中也曾報道出平行四邊形畫法[1]及平行線畫法等[2,3],根據我們多年的教學經驗,總結出“三菱三,上下轉”的畫法,以使學生快速地掌握六元環烷烴椅式構象的畫法。具體如下:所謂“三菱三”,椅式構象可以看為兩個三角形和一個菱形組成,“上下轉”是指在兩個三角形和一個菱形為前提的條件下,如圖6中的第一個,從左下角起筆,向右上畫后,再向右下,然后再向右上,形成一個平置的“Z”字型,再折回向左下方畫,繼而依次左上、左下回到起點,形成閉合的六元環。若從左上角起筆,和上述一樣,最終畫成閉合六元環, 最終完成椅式構象的畫法(圖6)。通過“三菱三,上下轉”法,使學生簡單、快速地掌握了環己烷椅式的畫法。
環己烷椅式構象中直立鍵(a鍵)和平伏鍵(e鍵)的畫法也是學生畫圖的難點之一,針對這個問題,在按照“三菱三,上下轉”法畫出環己烷椅式構象后,根據環上碳原子的位置再來畫直立鍵和平伏鍵。具體方法如下:如圖7中(1)所示,環己烷椅式構象中的六個碳原子分布在兩個平面上,其中1、3、5三個碳原子在下方的平面上,2、4、6三個碳原子在上方的平面上,首先畫直立鍵,上平面碳上的直立鍵豎直朝上,下平面碳上的直立鍵豎直朝下,如圖7中(2)所示。然后再畫平伏鍵,由于環己烷上的每個碳原子均為sp3雜化的飽和碳,鍵角109?30@,每個碳原子均為四面體構型,因此在上平面的碳原子構成的四面體構型為正立的,下平面的為倒立的,在理解的碳原子分布的規律之后,因此上平面的碳原子e鍵均平伏朝下,下平面碳原子e鍵均平伏朝上,如圖7中(3)所示。通過該方法,學生可以輕松快速地掌握環己烷椅式構象、直立鍵和平伏鍵的畫法。
綜上所述,通過采用現代Flas技術和由簡到繁的碳鏈構象的講解,使學生能夠直觀、全面透徹地理解鏈狀烷烴的構象。“三菱三,上下轉”的畫法,提供了一種簡單易學且易于掌握的環己烷椅式構象的畫法,便于學生理解和掌握。
參考文獻:
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[2]. 馬潔潔,崔凱.環己烷及取代環己烷構象的教學探討[J].青海師范大學學報(自然科學版),2011,02:56-58
[3. 馮駿材.關于環己烷構象教學的探索[J].大學化學,1996,01:23-25.
作者簡介:
王英,女,河南唐河人(1976.10-),博士,講師,主要從事有機合成研究和醫用化學教學工作。
作者:王英
——2011年版義務教育化學課程標準實施專題訪談
編者按:化學是學生在義務教育階段的最后一年開始學習的。作為一門中考科目,學生如何在時間緊迫的九年級里既能享受到與我們生活密切相關的化學之魅力,又能考出好成績,是諸多初中化學教師實施化學新課程一直探索的問題。本期《熱點爭鳴》特邀請我國化學教育界的專家學者、優秀教研員與大家深層次地探討化學新課程的實施與教師的專業發展等問題,以期化學教育能更好地發展學生的科學素養。
王磊,北京師范大學化學學院化學教育研究所所長,博士生導師,教育部國家基礎教育課程教材專家工作委員會委員,義務教育化學課程標準研制組組長、修訂組核心成員,教育部初中化學新課程骨干教師“國培”示范性項目首席專家。
《中國教師》:初中化學是學生在初三時才開始學的,也就一個學年的學習內容,卻令許多初中生頭疼不已。化學有這么難學嗎?您認為學生學習化學困難的原因可能有哪些?教師該如何幫助這些學習困難的學生?
王磊:有些學生切實感受到化學難學,一個原因是與開課的時間有關。學習化學需要學生具備一定的抽象思維能力、微觀想象能力以及較好的邏輯推理能力,還需要一定的數學、物理等知識經驗和方法基礎。作為化學啟蒙課程,原本應該給學生一些時間去體會學科的價值,體驗學科方法,但實際上為中考而教學趕進度的現象較為普遍,往往新授課就以中考的要求作為教學目標,要求學生完成綜合性問題解決等較高能力要求的學習任務等,自然有些學生會覺得化學難學。
有些學校已經嘗試解決這個問題。比如,將初三化學課時的一部分調整到初二年級開設,總課時不變,但是整體課程時間拉長,改變教學節奏,有助于學生的理解內化。也有的學校要求教師不趕課時,保證上好新授課,區分好新授課、單元復習課、總復習課的任務水平要求,不但沒有增加學生的學習壓力,還使化學成為初三孩子很享受的一門課程。
使某些學生感到化學難學的另外一個原因是化學學科獨特的思維方式和科學方法。化學學科引導學生觀察物質的存在及變化,追尋存在及變化的微觀本質,通過各種證據在宏微觀之間建立起邏輯推理關系,以及基于物質轉化關系建立起對物質及其變化系統的動態的、整體的思考,這是化學學科帶給學生的根本的發展。因此,在日常教學中,教師不僅教知識,更要重視知識獲得的過程和方法以及知識間關系的建立,是非常重要的。
舉例而言,每個教師都會講“氧氣的性質”,那么為什么做了“碳在氧氣中燃燒”的實驗,就證明氧氣可以與碳發生反應,不是碳在氧氣中燃燒更旺的現象呢?我們可以用澄清石灰水證明新的物質存在。這一實驗的邏輯關系是:因為有澄清石灰水變渾的現象,證明有新物質生成;因為有新物質生成,證明碳和氧氣發生反應;因為碳和氧氣能夠發生反應,證明氧氣有與碳點燃條件下反應的性質。在氧氣性質的教學中,我們還可以通過其他實驗幫助學生歸納出:判斷物質是否具有某種化學性質,就是判斷物質能否發生化學變化;而判斷化學變化是否發生的依據是有否新物質的生成或某種反應物的減少……這樣外顯思維過程的教學貫穿課程始終,會讓學生感覺學習化學有法可依、有據可循。
概括而言,化學是認識和研究物質及其變化的一門科學,它既具有自然科學認識客觀世界的普遍性,也具有其特殊的視角、方法、特點和要求,特別是化學學科對于物質及其變化的認識要求宏觀、微觀、符號三重表征相統一,具體的實驗形象思維與本質分析和抽象概括相結合,同時還對物質及其變化的整體系統思維有相當的要求。這對初中生原本的認識方式和思維習慣構成了不小的挑戰。如果學生的學習和教師的教學還只是依賴單純的記憶和灌輸,或是缺少針對性的、促進學生認識方式和思維習慣轉變的教學,都會使得學生出現明顯的學習分化和學習問題。教學中存在的客觀問題也促使教師們反思,是否應該更深入地理解化學學科的特點,學生學習化學的規律,化學課程和教學對于學生認識思維發展的相互關系,做到更加科學合理地組織和開展教學。
《中國教師》:其實生活中我們天天在與化學打交道。2011年版的課標中,還專有“身邊的化學物質”這一主題內容。教學與生活相聯系,這也是化學教育一直倡導的。現在化學教師在這方面做得如何,尚需哪些改進呢?
王磊:化學新課程實施已有十幾年了,“從生活走進化學,從化學走向社會”的理念已被大多數化學教師所接受。在各種公開的展示課中我們已經很難看到沒有情境素材的知識教學了,就是日常教學中越來越多的教師也會充分利用教材中的情境或者借鑒優秀課例,甚至自主開發適宜的情境素材展開教學。
雖然很多教師都樂于將教學與生活、社會相聯系,但是不同教師使用情境素材的出發點是不同的。當教師把基于真實情境的教學的價值定位于僅僅是吸引學生注意力、激發學習興趣和拓展學習視野,那么教師在選擇素材時傾向于關注素材內容的趣味性、表現形式的生動性,使用素材時大多以教學的輔助內容展示給學生。在課時緊張時,教師會輕易放棄與情境相關的教學內容。
有些教師使用情境教學是看重素材提供給學生的問題解決活動和復雜的問題情境有利于學生能力方法的培養。這些教師在選取素材方面會更多地關注素材的教學性,包括學生是否能夠理解素材中所蘊含的各種知識關系及推理邏輯;學生是否可以對素材進行分析、推斷、評價,甚至再創新等思維加工活動。這類教師使用素材時也更傾向于將素材設計為推動教學發展的線索。
還有一類教師在使用情景素材時更看重素材本身所蘊含的學科方法、學科思想,以及在對素材的研究和理解過程中學生獲得的關注和認識社會問題、利用所學知識解決社會問題的科學素養的提升。因此在選擇素材時,對一個教學單元而言,教師會注意單元素材的系統性,對具體素材而言,教師會兼顧素材的社會性、學科性和教學性。在運用素材的過程中,教師們也盡力發揮素材的價值,將素材作為教學的推動系統與學科本體內容有機融合,展現學科思想和方法。甚至在課堂中超越學科本體內容,還原真實生活中的化學與社會的關系,將真實問題情境作為課堂教學的研究對象,學科本體知識、方法則是學生進行問題解決的工具。
《中國教師》:2011年版課標繼續提出科學探究的教學目標和內容。經過前10年的科學探究的教學實踐,現在化學教師對科學探究理念的理解以及實際教學情況如何呢?接下去要進一步落實科學探究的理念和目標,教師需要做哪些方面的改進?
王磊:調研表明,探究教學也是實施新課程以來教師們認同度很高的一個教學觀念。這與課程標準的規定、教材的努力呈現、科學教育研究領域的引領與宣傳以及考試評價導向都有很大關系。十幾年來的探究教學實踐確實取得了一些成果。
首先,教師們明確科學探究是化學課程的重要內容,化學課程承載了發展學生科學探究能力的任務,同時用科學探究的方式學習化學也是必不可少的。其次,教師們清晰探究活動的基本要素,教學中能夠有意識地促進學生在各個探究要素上的能力發展。再者,探究教學的優質觀摩課層出不窮。最后,從目前探究教學實踐來看,基于實驗的探究和基于真實應用背景的探究的教學實踐很豐富,與元素化合物知識有關的探究教學比較成熟,也呈現出多樣化。
雖然探究教學有了很大發展,但教學實踐中也存在一些問題或局限,總結如下:
第一,從探究內容來說,有關概念原理知識的探究比較少。這與有些教師認為有實驗才是探究,沒有實驗就不能探究的想法有一定關系。這也顯示出教師在認識上的局限。
第二,強調探究環節,缺少學科過程方法的體現;關注表面活動,而對探究活動中的高級思維過程關注不足。教師比較關注學生做了哪個實驗,實驗現象是否明顯,實驗結論是否正確,而較少追問學生為什么要做這個實驗,做這個實驗是為了獲得哪些數據或證據,實驗結果促使我們得出什么結論,結論的得出是要嚴謹可信。還以“氧氣的性質”為例,對于鐵絲在氧氣中燃燒的實驗,很多教師強調的是火星四射、發光放熱等現象的觀察。而對于這個實驗來說,目的是證明氧氣可以和鐵發生劇烈反應,發光放熱等現象是化學反應發生的常見特征,是輔助證據,而最有力的證據是有黑色的新物質生成,所以有的教師為了進一步證明新物質,會增加反應物鐵和產物四氧化三鐵性質不同的對比實驗。實驗內容不重要,重要的是建立了探究目的——實驗過程——實驗結果——探究結論間的邏輯關系。
第三,目前初中化學探究教學中給定探究問題、有確定統一的探究結果的探究活動比較常見,由學生主動提出問題、對學生提出的多樣化的猜想假設進行假設檢驗,或者由一個探究活動引發生成性和多輪次探究的活動比較少。在基于探究活動形成結論的過程中也是總結歸納多,解釋論證少,批判質疑更少。
第四,教師習慣于設計基于知識解析的探究,不習慣設計促進學生認識發展的探究活動。我國傳統化學教學比較強調知識解析,強調學生對知識本身的精細、正確掌握,但是缺少對知識功能價值的把握。促進學生認識發展的教學力求改變學生對知識及其系統的認識方式,并以這樣的認識方式理解身邊世界,解決具體問題。以“溶液”教學為例,基于知識解析的教學更強調溶液的定義,強調溶解度定義中的幾個要素,強調溶液質量分數的計算公式,強調一定質量分數溶液的配制要點……而從學生認識發展視角看,溶液單元教學應引導學生認識分析一個溶液體系。首先學生需要認識到一個溶液體系是由溶質和溶劑兩個不同部分組成的;其次學生可以體會溶質、溶劑確定時,溶質、溶劑間存在定量關系;再者,溶質溶劑的比例關系在一定條件下是有極限的,這是溶解度存在的根本原因,也是實現飽和溶液與不飽和溶液間相互轉化的依據。有了這樣的思考,教學就需要分別設計促進學生認識發展的探究活動,比如第一次活動可以給學生多種物質尋找組成溶液的條件;第二次活動,給學生不同的溶質、溶劑組,鼓勵學生探究溶質溶劑間的定量關系;第三次活動,則引導學生體會溶解極限及其改變的條件。
《中國教師》:化學是一門以實驗為基礎的科學。初中化學也非常重視化學實驗的教學,2011年版課標還專門規定了教學必須完成的學生實驗內容。目前教師在實驗教學方面還存在什么問題,如何改進?
王磊:2011版課程標準與實驗稿相比,最明顯的變化是明確了8個學生必做實驗。這樣做,一是從課程標準這樣的高度提出實驗要求,督促各級教育行政部門保證學校的基本實驗條件;二是提示教師這8個學生必做實驗,是對化學實驗教學的基本要求,有條件的學校、教師應根據教學實際需求安排更多的學生實驗活動,以提升學生的實驗探究能力、提高教學效果。
課標規定的8個學生實驗有著很強的代表性,每個實驗都承載了核心基礎知識、重要實驗方法以及不同實驗探究任務類型的思路方法。
舉例而言,“粗鹽中難溶性雜質的去除”實驗,從任務的角度來看屬于物質分離提純,因此如何建立物質分離提純的思路方法是教師需要關注的問題。這個實驗還涉及過濾等基本操作以及物質的溶解性等重要知識。
“氧氣的實驗室制取與性質”實驗,其承載的知識內容和實驗技能教師們都很清楚。這個實驗涉及物質制備與物質性質研究兩類任務。物質制備的基本思路是從目標物依據元素守恒等觀點尋找反應物,再從反應條件、定量關系等不同角度篩選反應物,設計實驗裝置,進行實驗操作。物質性質研究的基本思路是基于物質已有經驗信息推斷物質可能具有的性質,尋找合適的化學反應表現化學性質,或其他證據證明性質存在。每種任務類型都有獨特的任務解決思路,在學生學習的不同階段,這些思路也會呈現出不同水平。在氧氣的有關實驗中這些思路只是初步感知,將來還會在二氧化碳的有關實驗中得到強化與發展,在金屬、酸堿鹽的有關學習以及日后高中的元素化合物的學習中都會繼續發展完善。
教師在進行實驗教學時,應充分重視這8個基礎實驗的教學價值:展現核心知識、訓練基本操作技能。同時通過這8個實驗的完成,使學生將所學知識建立在直接經驗的基礎之上,促進學生核心知識的自主建構。另外,通過這8個實驗,教師可以設計出不同的實驗方式,以實驗操作為主或讓學生主動探究,從而增進學生對探究的理解,培養學生的實驗探究能力。
關于實驗教學,教師們還應注意的是課程標準的內容標準中,在其他主題“活動與探究建議”中還提出了38個實驗或實驗系列,教師可根據實際情況,結合化學學習內容,盡可能實施這些實驗活動,以充分培養學生的科學探究能力。
《中國教師》:2011年版的課標在評價建議部分提出多元的評價方式,并提供了具體案例,對一線的教學評價將大有幫助。但是,由于化學是一門中考科目,教師和學生往往只關注紙筆測驗而忽略活動表現、學習檔案等評價方式。具體教學實踐中,初中化學教學評價,尤其是中考,該如何發揮好“指揮棒”的作用以促進學生科學素養的發展,而不只是考出好成績呢?
王磊:我們應該看到,中考這個“指揮棒”自身其實已經發生了可喜的變化,且還在不斷地變化。
縱觀這幾年全國化學中考試卷,試題難度,特別是計算題難度明顯降低,偏題、怪題已很少見到。試題能圍繞課程標準規定的核心知識、基本技能進行考查,能較為全面地覆蓋課程標準規定的化學教學內容,重點突出。一項關于九省市概念原理中考命題與義務教育化學課程標準一致性的研究表明,九省市中考概念原理知識命題與課程標準一致性較好,且教材版本的差異并沒有影響中考概念原理知識試題命制的質量,說明中考較好地執行和貫徹了課程標準的理念和內容。無論是經濟發達還是不發達的地區,中考對概念原理知識考查的內容覆蓋性較好,認知水平要求較為合理,沒有出現嚴重的深廣度超標等不利于學生發展的現象。
關注過程方法,是新課程的重要理念。很多中考題目會通過列舉信息、提供資料、模型分析、思維辨析等方式考查學生比較、分類、概括、抽象等科學方法的應用能力。對科學探究能力的考查更是新課程中考試卷的必要內容,有的考題通過要求學生填寫探究問題、猜想與假設的內容、實驗設計中的具體步驟、實驗探究結論等內容,考查學生理解探究活動全過程的內在邏輯關系以及針對不同探究要素的探究能力。
重視化學與社會的聯系,關注化學、技術、社會間的相互影響,也是新課程中考化學試題的一大特色。幾乎每一份化學中考試卷都有相當數量的題目體現了化學學科的實際應用價值,體現了化學與社會生活的廣泛聯系,讓學生從化學的視角去觀察自身周圍的世界,從化學與社會的相互作用中體會、感悟學習化學的價值。目前涌現出了許多基于真實問題情境的好題目。
適度開放性也是新課程中考的一個亮點。現在中考試卷中開放性試題數量較以前有所增加,包括解題過程的開放、答案的開放、表達方式的開放等各種類型,有些地區還對評分標準進行了開放,這是對進一步落實新課程理念的大膽探索。開放性試題涉及的內容領域比較廣泛,比如證據例舉、知識方法總結、實驗過程設計、真實問題解決方案設計與評價等。開放性試題特別適合考查學生的知識遠遷移能力和創意思維等創新能力。
當然,中考也依然存在著不盡如人意的地方。對九省市概念原理中考命題與課程標準的一致性研究發現,省級和市級命題之間,不同地區的命題之間質量存在一定差異,特別是在認知水平要求上,有的試卷中考查記憶水平的題目所占比率過大,偏重機械地考查概念原理知識;有的試卷中概念原理知識考查過程中高層認知水平的考點沒有落在對概念原理知識的理解及其應用上,而是放在比較復雜的計算上。這些與課程標準的要求都還是有差距的。另外,在體現能力立意方面,也存在如何處理好學科思想方法與學生思維發展水平相適應,避免能力要求過高,能力考查點不在核心點上的偏差。
課程標準提出要強化評價的診斷與發展功能,在這一方面我們還應結合心理學、統計學等學科的最新發展進行進一步的研究。目前已有一些團隊開展有關工作,這些研究進展將會逐步滲透到中考命題中。
關于活動表現評價和學習檔案的建立,這兩種評價方式由于操作的問題,暫時還沒有全面納入中考評價中。但是,這兩種評價方式各有獨特優勢。活動表現評價特別有利于發現學生優勢學習方式、了解學生學習習慣、發現學生能力特點,同時教師也可以通過觀察學生的活動過程了解學生的認識方式特征、認識發展階段,獲得充分深刻的教學診斷信息。學習檔案則有助于師生了解學生的學習發展脈絡,對于促進學生的自主學習、自我反思,以及教師針對不同學生制定不同教學(學習)方案都是很有用的。所以,建議教師們不要因為中考只用紙筆測驗,就拒絕其他評價方式。評價不是目的,要讓評價成為促進教學的工具和手段。
《中國教師》:基于2011年版課標的要求,初中化學教師該如何發展自身的專業水平?在教師培訓方面您有何建議?
王磊:化學教師專業發展是一個永恒的話題。教師專業發展一定是外因和內因共同起作用的結果。先從內因看,化學教師要想實現自身專業發展首先要有發展愿望,能主動思考。這種愿望與思考不是一個簡單的期望,要有切實的行動。在教育部遠程培訓平臺對教師進行答疑時,我們發現,有些教師不會提問,這說明這些教師缺乏思考。
不論是學科問題,還是教學問題,如果只是人云亦云,教師是很難獲得真正成長的。舉例而言,探究教學的核心價值到底是什么,開展探究教學與化學知識學習間到底是什么關系,教師如果想不清楚,這探究教學就只能是表層活動,缺乏實在的功能價值,甚至還會浪費課時。再如,“分子是保持物質化學性質的最小微粒”這句話到底對不對?這個問題幾乎每次答疑活動都有教師提出來。教師們質疑的理由是“由原子構成的物質,原子應該是保持物質化學性質的最小微粒”。真的是這樣嗎?其實教師們自我追問一下:
·為什么分子是保持物質化學性質的最小微粒?
因為分子在化學變化中改變,分子改變,原物質就不存在了。
·在化學變化中分子改變的原因是什么?
是化學鍵的變化。
·由原子構成的物質化學變化前后變不變?
也變化。原子構成的物質(例:原子晶體)原子間存在化學鍵,化學變化前后原子間化學鍵改變。可見原子沒有保持物質的化學性質。
追問的這些問題及答案都是教師們學習過的,只不過有些超出了初中教學范疇,教師們就不肯深入去想了,這也顯示了教師們思想上的惰性。
其次,教師要學會建立合作團隊、依靠自己的團隊。俗話說,獨木不成林,個人智慧總是有限的。我們看到的優秀教師似乎沒有只靠個人奮斗的,他們通常都會有一個好的教研團隊,有一些教研伙伴,共同研究、交流共享、共同進步。
教師專業發展的外因也有很多,包括教研氛圍、教師評價導向等等。教師培訓也是其中的重要方面。目前國家非常重視教師的培訓工作,各級教育行政機構都設有專管教師培訓的部門,國家還劃撥專款資助“國培計劃”項目,邀請各方面專家,開展了大量教師培訓工作。基于多年開展教師培訓工作的經驗,以及培訓中對教師的調查與觀察,我們認為目前的培訓工作還可以從以下三點進一步加強:
(1)基于初中課程內容的學科知識體系梳理。有些初中化學教師只關注初中知識,只能依據初中教材內容解釋有關信息或解決簡單問題,無法超越教材從學科本質上更深刻理解問題,也無法全面理解課程體系和教材體系,所以基于初中課程,幫助教師構建合理知識體系,達到整體理解課程、整體理解教材水平,是教師培訓應該關注的一個方面。
(2)向教師傳遞先進教學觀念時,應注意給出基于該教學觀念的多樣化的教學案例,并解讀其中觀念呈現方式、觀念實施策略,也就是教學觀念內容、教學觀念使用價值、教學觀念使用策略、教學觀念使用效果要成套給出,這樣才有利于教師接受教學觀念并進行遷移應用。如果能輔導教師基于該教學觀念完成一份教學設計,并跟蹤輔導教師實踐、再設計、再實踐,這樣的基于專家引領的二設計、二實踐、二反思的培訓效果是非常好的。
(3)重視教師促進學生認識發展的教學觀念的形成與運用。研究表明,無論是探究教學觀念還是STS教學觀念,這些教學觀念的認識水平和向行為轉化的水平都與教師持有的促進學生認識發展的教學觀念的水平顯著相關,且促進學生認識發展的教學觀念對二者有決定作用。所以,在教師培訓中堅持促進學生認識發展的教學觀念的培養是有重大意義的。
《中國教師》:怎樣才能更好地理解和落實2011年版課標的宗旨和目標,是廣大化學教師要努力與奮斗的。對此,您還有哪些建議與要求寄語他們?
王磊:2011年版課程標準是對實驗稿的繼承和發揚,比較集中地體現了十年來人們對于啟蒙化學教育的認識和理解、實踐和研究的成果,具體表現在:確立了以科學素養和三維目標為特征的化學新課程理念和課程目標;構建了主題導向的三級三維課程內容結構,整合知識、過程和情境;以探究為核心的多樣化教學方式引導學生“從生活走進化學,從化學走向社會”已經深入人心;倡導促進學生科學素養發展的多樣化評價方式。
人們更加達成共識:培養每一位學生的科學素養是初中化學課程的宗旨;促使學生在知識技能、過程方法、情感、態度、價值觀等方面都得到發展是課程和教學的基本目標;引導學生學習科學探究的過程和方法、形成化學的基本觀念,認識身邊物質的性質、研究物質構成的奧秘、探索物質的變化規律,體會化學科學的社會發展價值、理解化學與社會的相互關系,學習如何應用化學知識分析和解決個人生活和社會發展中的實際問題,這是初中化學課程內容的核心要求所在。要為學生提供有利于科學素養發展的化學核心知識、重要的化學過程方法以及體現化學知識在自然界、社會和生活中的真實存在和實際應用的生動學習內容,將核心的知識、豐富的探究活動和真實的學習情景相融合。化學課堂教學要采用以探究為核心的多樣化的教學方式方法,積極開展促進學生化學認識發展與核心觀念建構的單元整體教學,堅持追求體現學生科學學習特點、符合認識發展規律的有效教學。