关键词:初中化学 基本概念教学
一、用数学手段(集合、代数式等)处理化学概念,帮助学生澄清概念间的相互关系
化学概念往往都是“成群结队”出现,而且众多概念间有着千丝万缕的联系,故澄清概念间的相互关系是化学基本概念教与学活动中的一个非常重要的组成部分。
对于表示知识范围的大小的同一知识系列概念,可启发学生根据分析对象的特点及其相互间的关系用对应的数学手段——集合加以表示。如:氧化物、含氧化合物、化合物三个概念的相互关系就可以用集合的定义表示成:
对那些从定量角度反映概念内涵,而仍以文字形式给出的概念可让学生通过对概念认真分析,弄清各个量之间的相互关系,然后用代数式的形式把概念“翻译”出来。例如在“相对原子质量”概念的教学中,教师首先讲述原子是化学变化中的最小微粒,其质量极小,运用起来很不方便,指出“相对原子质量”使用的重要性。
再指导学生通过练习的形式对概念加以巩固,在实际计算中体验相对原子质量的真正含义。如果学生只注意背相对原子质量概念,尽管多次记忆仍一知半解。通过这样计算,学生便能直观地准确地理解“相对原子质量”的概念,而且还较容易地把握相对原子质量只是一个比值,一个没有单位的相对量,数值大于等于一。
因此,化学基本概念教学的基本原理应是注重学生概念学习的过程,帮 助学生发展思维能力,可以充分利用演示实验,分析归纳,形成基本概念适的条件使学生自 主建构意义形成概念。
实践证明,用数学手段(集合、代数式等)处理化学概念,大大降低了学生理解概念和澄清概念相互关系的难度。同时对学生掌握和应用概念起到了很大的促进作用。
二、利用实验对基本概念进行解析
概念教学往往强调的语言较多,绕来绕去,让学生感到化学很难学。为避免学生用死记硬背的方法学习,教师尽可能地加强直观教学,增加课堂实验,让每个学生都能直接观看到实验现象,加强直观性,增强学生对概念的信度。同时学生的感性认识有助于形成概念、理解和巩固概念。例如,在学习质量守恒定律时,首先由教师演示测定白磷燃烧前后质量变化的实验,然后由学生分组测定白磷燃烧前后质量的变化。通过多组学生的实验事实导出质量守恒定律的内容。教师还可以借助现代化教学技术和手段,进一步从微观角度去分析质量守恒定律的原因,并指导学生在此基础上进行练习,学生就会真正理解质量守恒定律。这样,从宏观到微观,从实践到理论再到实践,自然学生学习起来兴趣高,学习内动力大,对理论问题认识清楚。
三、通过比较分析的方法,掌握相关概念的本质
学生对基本概念的运用造成偏差的原因,主要是对概念的本质掌握不牢、理解不准,特别是对一些本质属性相似的概念更是如此。因此做题时经常出现差错。在教学的过程中,对有关概念进行有目的地比较,让学生辨别其区别与联系很有必要。通过运用比较分析的方法,有利于学生抓住概念的本质要点和特征,从而更深刻地理解概念,启发学生积极的抽象思维活动。元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。再如分子和原子,物理变化与化学变化,化合反应和分解反应,溶解度与溶质质量分数等概念也可以通过对比的方式找出它们之间的联系和区别进行辨析,使学生明确概念间的相同点和不同点,加深印象,从而理解概念。
四、通过反面论证,加深对概念的理解
为了使学生更好地理解和掌握概念,教学中指导学生在正面认识概念的基础上,引导学生从反面或侧面去逆向剖析,使学生从不同层次、不同角度去理解、掌握每一个概念。如对于“同种分子构成的物质一定是纯净物”这一概念,反过来问“纯净物一定由同种分子构成吗?”学生容易看出分子只是构成物质的一种微粒,构成物质的微粒除了分子外,还有原子、离子。如铁是纯净物,但是铁是由铁原子构成的。氯化钠是纯净物,但是氯化钠是由钠离子和氯离子构成的。再如,元素具有相同的核电荷数(即核内的质子数)同一类原子的总称。这一概念,可理解为同种元素的粒子中质子数一定相同。如氧元素里的16O、17O、18O三种原子都具有相同的质子数(质子数均为8);氯元素里的氯原子与氯离子的质子数相同(质子数均为17)。但是反过来问“质子数相同的粒子一定是同种元素吗?”如钠离子与铵根离子具有相同的质子数,但它们不是同种元素。教学中要及时指导学生运用反面论证的方法,对所学概念反复认识,以达到深刻理解概念的目的。
五、通过练习巩固,灵活应用概念
对难理解的概念还可以从不同的角度设计练习题,使学生能够灵活地应用这些概念。事实证明,一道好的、典型的习题,不但能起到检验被试者是否准确记忆和理解概念的作用,还能提供从多方面深入认识概念的机会,甚至还能起到深化和发展概念的作用。通过教师精心设计或筛选出来的质量较高、对应性较强的习题,经过练习之后,会把学生认识概念的水平提高到一个较高的层次。
六、抓住概念的关键词,灵活记忆
物理概念是物理事实本质在人脑中的反映,既是物理的基础理论知识,也是学生构建完整的物理知识体系所必需的最基本元素.在一定程度上可以说高中生学习物理知识的过程,就是不断地建立物理概念,弄清物理规律并加以运用的过程.教学大纲中明确指出:教学必须分清主次,突出重点.课堂教学的重点应当放在对概念和规律的理解上.1.2 正确形成物理概念的重要性
关于概念的教学,大纲要求:思路要清楚,使学生知道它们的来龙去脉,理解其中的道理,能领会研究问题的方法.要重视概念和规律的应用,使学生学会运用物理知识解释现象,分析和解决实际问题,并在运用中巩固所学的知识,加深对概念和规律的理解,提高分析和解决实际问题的能力.1.3 学生能力培养的要求
2012年广东理科综合考试大纲的说明中,关于“理解能力”的表述指出:要求理解物理概念的确切含义,能够清楚认识概念的表达形式(包括文字表述和数学表达),能够鉴别关于概念的似是而非的说法;理解相关知识的区别和联系.
如果概念不清楚,学生往往表现出选择题错选、漏选或多选的情况,计算题则不会发掘有用信息、迅速建立未知量与已知量之间的联系,解题效率低下甚至无从下手.因此,概念教学是中学物理教学的重点也是难点.2 教学实例分析2.1 遇到的问题
粤教版高中物理选修3-5课本84页“讨论与交流”提出:能否根据图4-4-1解释,为什么轻核聚变和重核裂变都会放出能量?课堂提问了几个学生,都说不出个所以然来.
教参解释为:从图中可以看出中等大小的核的平均结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大),这些核最稳定.这也就是说,如果使较重的核分裂成中等大小的核,或者把较小的核合并成中等大小的核,核子的平均结合能都会增加,所以都会释放能量.
没想到听完解释学生更加糊涂了,有人举手提问:能量增加了,怎么不是吸收能量却是释放能量?说明他们认为结合能大的核能量多,结合能小的核能量少才合理.显然,上一节“平均结合能”概念教学出现了问题,学生的理解似是而非,要花时间进行纠正了.2.2 归因分析
一是教材的因素,在历史上各版本教材中相关概念经历了多次变迁与取舍.较早的课本出现过结合能及平均结合能曲线,1987年被取消,2003年重新引入核子平均质量及平均质量曲线.而现行人教版和粤教版再改回介绍结合能和比结合能曲线.
可见,教材的频繁变动可能是导致教师对相关概念不熟悉、吃不透的原因之一.在不同版本的教材中对这些概念的重视程度也不同,对比发现人教版相对更重视,描述较全面深入并注释:“结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量,而是为把核子分开而需要的能量.” 显然预见到了学生可能出现的误区.
二是学生的因素.在必修2学习了机械能和能源,知道能量的转化与守恒定律,在选修3-1了解了带电粒子的能量.原子核模型的抽象,再加上前概念的干扰,导致思维定势起负面影响,非常容易主观地臆断出“平均结合能越大的原子核,其具有的能量就越大”的错误结论.
三是教师的因素.不少教师将选修3-5教学重点只放在“碰撞与动量守恒”上,对波粒二象性和原子物理不重视,不愿花时间精力去研究和讲解,甚至堂而皇之地说高考当中这部分内容最多就是一道简单的选择题,过于放松的心态无形中影响了学生的学习态度.3 有的放矢,加强物理概念的教学3.1 概念教学的基本要求
(1)有的放矢,循序渐进
核子结合成原子核的过程,核力做功,与重力做功时物体势能减小并转化为动能类似,会放出能量;把原子核分裂成核子时,要克服核力做功,所以要由外界提供能量.这样一来结合能概念的引入就顺理成章了.再提出,仅用结合能来描述原子核的结合紧密程度是否科学全面呢?由于核子数目有多有少,结合稳固的核假如核子数目不多的话,结合能并不大.为了方便不同原子核之间的比较,应该取每个核子的“平均结合能”.
(2)深入浅出,突破难点
让学生弄明白结合能和平均结合能只是过程量,不是状态量.它们都是反映核子结合或核分裂过程中能量的变化量,而不是状态量――原子核或核子具有的能量.
(3)辨析易混、易错点
除课本给出的问题与流程外,还应该针对易混、易错点补充问题供学生在讨论交流过程中辨析.学生经过自己思考、与他人交流甚至争论,一步步理清思路,去伪存真,更能体会到概念的科学性、深刻性.3.2 选择合适的教学模式
新概念的教学过程要注意选择恰当的教学模式.依据对教纲、考纲的理解和近年考题的研究来确定教学目标,结合知识要求程度与学生特点,利用现有教学条件,选择恰当的教学模式.
两个版本的教材都选择由学生来计算中子和质子结合成氘核过程的质量亏损与释放的能量,来弄明白核反应中释放能量的来龙去脉.但提供的模式却不尽相同.
粤教版给出质子、中子和氘核的质量,并提示质量亏损.再提出猜想:亏损的质量会不会与释放出的能量有关?让学生简单计算验证两者是否相等.经过分析论证与交流评估,逐步引出结合能的概念.说明编者认为这一内容的学习活动具有较高的认知复杂性,采用了较开放的探究式教学模式.
而在人教版提供的则是较传统的系统讲授与训练的教学模式,将两个概念作了全面细致深入的阐述,将易错点进行了强调,之后通过例题加以辨析.例题给出了详细的解答过程.可见课本的定位为知识掌握为主,选择了以教师活动为主的教学模式.3.3 精选例题与习题
为巩固教学效果,还要精选例题与练习题,好的题目有 诊断与导向作用.
[关键词] 概念 重要 活化
化学概念是用极精辟的语言高度概括出来的。常包括定义、原理、物质的组成和分类、相互反应及变化规律等。其中每一个字、每一个词、每一句话、每一个注释都经过了认真推敲,尤其特定的含义,保证了概念的完整性和科学性。
在初中化学教学中,基本概念几乎每节都有。化学概念是学习化学必须掌握的基础知识,它在一定程度上揭示了化学的本质,在整个化学学习中起着指导作用。因此,准确的理解化学概念,对于学好化学尤其重要。然而,因为初中生抽象的分析理解能力较差,所以老师讲清概念,学生加深对概念的理解在化学教学中显得尤为重要。
一、通俗语言,掌握概念
某些概念的表达字数多,不易记忆,对这些概念可通过分析找出它的实质部分,用通俗的语言加以概括理解。使概念形象化、生动化,变难为易。如:“化合反应”用“多变一”概括;“分解反应”用“一变多”概括;催化剂在化学变化中的作用与表现可概括为“一变二不变”。
二、关键字词,把握概念
为了深刻领会概念的含义,教师不仅要注意对概念论述时用词严密性和准确性,同时还要及时纠正某些用词不当及概念认识上的错误。这样做有利于培养学生严密的逻辑思维能力。例如:在讲“单质”与“化合物”这两个概念时,一定要强调概念中“纯净物”三个字。因为单质或化合物首先应是一种纯净物。然后再根据它们组成元素种类的多少来判断是单质或者是化合物,否则学生就错将一些物质如金刚石、石墨的混合物看成单质。(因为它们就是由同种元素组成的物质)。同时,又可误将含不同种元素的物质看成化合物(因为由氮气、氧气组成的混合气体含有不同种元素)。
又如:酸、碱的概念是建立在电解质的基础上的。“电离时产生的阳离子全部是氢离子的化合物是酸”。“电离时产生的阴离子全部是氢氧根离子的化合物是碱”。其中的“全部”就是概念的关键词语了。因为硫酸氢钠电离产生的阳离子有氢离子、钠离子两种,阳离子不是“全部”是氢离子,不符合酸的定义,硫酸氢钠不属于酸,属于酸式盐。因此在讲酸、碱的定义时,均要突出“全部”(指电离产生离子的种类)二字,以区别酸与酸式盐,碱与碱式盐。 转贴于
三、重点剖析,理解概念
对于一些含义比较深刻,内容比较复杂的概念,进行重点剖析,深入理解,才能提高学生运用概念、分析问题、解决问题的能力。如:“溶液”概念要抓住“均一”(指溶液各部分性质一样,溶质质量分数一样)。“稳定”(指外界条件不发生变化,就无沉淀出现,溶液也不会分层,即溶质和溶剂不会发生分离)和“混合物”(指组成溶液的各部分都保持本身的化学性质)三个关键词语才能深入理解,全面掌握。又如:“质量守恒定律”,则要抓住“参加”(指已经发生了反应的部分,未反应的部分如过量的,不参加反应的物质不在此例),“化学反应”(指质量守恒定律适用的对象,是发生了化学反应的物质,若物质间没有发生化学反应,其质量关系与质量守恒定律无关)。“生成”(指化学反应生成的所有物质)和“质量总和”,几个词语,深入剖析。同时抓住“两个不变”(1)元素(或原子)种类不变,反应前有几种,反应后仍有几种。(2)各原子的数目不变,反应前为多少个,反应后仍为多少个,就能使“质量守恒定律”的应用自如了。
四、正反列举,讲清概念
有些概念从正面讲完后,再从反面讲,可以使学生加深理解,不致混淆。如在讲“氧化物”的概念“由两种元素组成的化合物,如果其中一种是氧元素,这种化合物就叫氧化物”之后,可接着提出一个问题:“氧化物一定是含氧化合物,那么含氧化合物一定是氧化物吗?为什么?”这样可以启发学生积极思维,反复推敲,由此可加深对氧化物概念的理解,避免概念模糊不清。
五、变式理解,“活化”概念
抓好概念的变式理解,是指从不同角度对概念加以变式,使概念“活化”,就能使学生对概念的认识上升一级台阶。如:“固体溶解度”概念,可以从以下几个方面变式理解:①在t℃时,A物质在100g水里达到饱和状态时溶解的质量为Sg;②在t℃ 时,100g水中最多能溶解A物质的质量为Sg;③在t℃时,有SgA物质要制成饱和溶液,需水质量为100g;④在t℃时,在100g水里要配制成A物质的饱和溶液,最少需要A物质的质量为Sg等,通过变式使学生既容易理解,又便于掌握。
总之,在进行概念的教学中,教师要抓住每个概念中反映事物本质属性的关键词语,及相关特性,因势利导,克服不利因素,把概念讲清楚,讲透彻,搞清概念的内涵与外延的关系,使化学基本概念在初中化学中更好的发挥指导作用,以增强学生的学习能力。
[参考文献]
[1] 傅尔羽,《东莞教研》[J] ,东莞教育局教研室,2008
[2] 何彩霞,《化学教育》,北京师范大学化学学院,2009
[3] J B Best、黄稀庭等译,《认知心理学》[M],中国轻工业出版社,2000
关键词:化学 概念 教学质量
一、明确概念的涵义,抓住概念的本质的思维方法
明确概念的涵义,就是要特别注意它的准确性,例如分子的概念:“分子是保持物质化学性质的一种微粒。”如说成“组成物质的一种微粒”等就不准确。教学时应多设问,多向为什么,让学生多动脑筋,才能把概念弄清楚,准确把握概念的涵义。
抓住概念的本质,就是要讲清这个概念区别于其它概念而独立存在的内在特征,即概念本身的特殊性,如元素和单质,元素是核电荷数相同的一类原子的总称,基本微粒是原子;单质是物质,微观上看是同种元素的原子构成的纯净物,宏观上看是由同种元素组成的纯净物,教学中必须抓住概念的这种本质区别。[1]
二、从宏观表象深入微观实质的认识方法
初中学生对“摸不着,看不见”的微观粒子感到很难理解,更难将微观粒子的运动与物质的宏观现象联系起来。教师应引导学生观察、分析实验现象,使学生在感知化学知识的基础上,经过思维加工建立化学概念。例如,为了引出原子概念,证明分子的可分性,可在教学中增加电解水的演示实验。在实验中,学生看到两电极上产生气泡,用带火星的木条检验正极产生的气体,看到其复燃,点燃负极产生的气体,看到气体燃烧时产生淡蓝色火焰。然后引导学生思考:这些现象说明了什么问题?教师结合图像进行直观分析:水分子可以再分,水分子是由更小的微粒子构成的,这些微粒在化学变化中不能再分,是化学变化中的最小微粒,我们称这些微粒为原子。最后进行总结:水电解得到氧气和氢气两种物质,氧分子由氧原子构成,氢分子由氢原子构成,所以水分子是由氧原子和氢原子构成的。这样可以使学生把宏观物质和微观粒子――分子、原子联系起来,在脑子里形成微观粒子的概念。
三、要注意分析概念间的相互联系
初中化学虽然基本概念较多,又分散在不同章节,给教学带来一定困难,但这些概念并不是孤立的,它们之间有着内在的联系,在教学中要善于总结、归纳各部分概念的体系和结构,使之系统化、条理化。这样不但有利于学生对概念的理解和掌握,而且有利于提高学生灵活运用化学基本概念和化学基础知识的能力。[2]
例如:有关物质结构的概念系统
系统中包含着丰富的知识内容:
(1)分子、原子、离子都可以构成物质(共同点),但由分子构成的物质有单质和化合物;由原子直接构成的物质有单质,由离子构成的物质只有化合物(不同点)。
(2)分子、原子、离子之间可以相互转变(联系)。
(3)原子是由原子核和核外电子构成的,原子核是由质子和中子构成的……
四、从不同角度去分析理解同一个概念
分别从宏观、微观的不同角度去分析、理解同一个概念,往往能使学生获得一种“立体感觉”。比如,对物理变化和化学变化两个概念的理解:从宏观角度看,有新物质生成的变化就是化学变化,而没有生成其他物质的变化是物理变化;从微观角度理解,分子本身发生改变的是化学变化,而分子本身并没有变化,只是分子间的间隔发生变化的是物理变化。这样就能更好地区分物理变化和化学变化两个概念。又如,对质量守恒的理解:从宏观角度看,参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和;从微观角度看,化学变化前后原子的种类、原子数目、原子质量都没有改变。由此而获得质量守恒概念的“立体感觉”,能使学生更深刻、更全面地理解质量守恒定律。
五、要注意区分概念
在化学基本概念中,相似而又有区别的概念很多,要加以比较区分。有比较才有鉴别,不同的概念也正是由于相互比较而存在的。对概念的应用范围和条件,在教学中也应予以重视,学习中许多错误往往发生在概念的应用范围不清和条件掌握不准确上。
例如:为帮助学生区分原子和分子的概念,比较如下。
(1)原子与分子相同点:
一同种微粒(原子或分子)大小、质量都相同,微粒间有一定的间隔,微粒都在不停
地运动。
(2)原子与分子间区别:
原子:(a)化学变化中的最小微粒;(b)在化学反应中不可再分。
分子:(a)是保持物质化学性质的一种微粒;(b)在化学反应中可分。
(3)原子与分子的联系
分子由原子构成,原子由原子核和核外电子构成。分子比构成它的原子大。4要抓好重点概念的教学
化学基本概念和原理是学习化学知识的基础,它对学习元素化合物的知识、化学基本实验和化学基本计算具有重要的指导作用。为了使学生能准确、系统地掌握好化学基本概念,在教学中必须注意突出重点,在重点概念的理解和掌握上多下功夫。如:分子、原子、元素、单质、化合物、氧化物、酸、碱、盐、化学变化、四种反应类型、金属活动顺序的应用、质量守恒定律、溶液、饱和溶液、溶解度、溶质的质量分数等概念,在教学中必须下大力气,从不同角度交待清楚,以利学生准确、全面掌握知识。[3]
六、在教学中要逐步培养学生运用化学基本概念和原理的能力
学习和掌握基本概念的目的,在于运用概念和原理解释及说明一些重要的化学事实、现象和变化。学生运用概念的过程,就是加深理解和掌握概念的过程,也是对所学知识进一步强化和记忆的过程,理解和运用二者相结合,使知识和能力提高到新水平。
实践证明,抓住以上六点进行教学,可使学生感到化学是“有血有肉”的,而不是由枯燥、抽象、空洞的理论堆砌而成的,从而能激发学生学习化学的兴趣和主动性,故能大大提高化学教学质量。
参考文献:
[1]宋国荣.如何采取多种措施,提稿初中化学课堂效率[J]。中国校外教育2013(S2)
一、概念的引入,注重直观生动,能激发学生兴趣
在概念教学中,引入概念环节是至关重要的,做好引入,不仅可激发学生的学习兴趣,对学生理解概念也起到促进作用.结合学生学习概念的规律看,在引入环节中,一是要能结合学生的实际以直观的实验、情境等让学生形成感性认知,为理解概念奠定基础;二是结合学生的知识基础,在引导学生复习原有概念的基础上引出新的概念,形成迁移,从而让学生更好地对新概念进行剖析.
首先,要注重结合教学内容和学生实际直观引入.以“物体是大量分子所组成的”的概念引入为例,现以故事“留基波和他的学生的争论”和“一尺之椎,日取其半,万世不竭”而引出问题“物体是由什么组成的?”然后利用幻灯播放一张树叶被不断放大的图片,让学生感受到其细胞,初步感知物体是由分子组成的,在此基础上追问“既然物体是由分子组成的,那么,我们怎么知道分子的大小,如何测量?”从而引导学生进入“分子大小”的探究环节.又如“分子的热运动”的教学,学生已经知道物体是大量微小分子组成的,那么,这些构成物质的分子是否会存在运动,教学中以引导学生闻香薰而引入概念.教学中结合生活选取和教学内容相贴近的素材来引入概念,可更好地促进学生直观感知,激发学生对概念的探究兴趣.
其次,要注重结合学生的知识基础,在引导学生复习的基础上引入新的概念.知识间是相互联系的,尤其是概念之间,前概念是新概念的基础,是学生理解新概念的链接.但从以往的高中物理概念教学实践来看,很多教师在教学中却容易忽视这一点,在进行新概念教学时不注重引导学生复习,从而形成了“空中楼阁”式的概念教学,学生对新概念虽然当时记住了,但却没有理解,应用中也就容易出现错误.以“运动快慢的描述――速度”为例,要正确理解“速度”的概念,“质点”“直线运动”“位移”等概念是基础,教学中可采用课堂问题、课前检测的方式来引导学生复习这些概念,然后再引入“速度”概念.
二、概念的剖析,注重合作探究,能促进学生理解
概念是意义的载体,在概念学习中,不仅要理解概念本身的意义,其表达形式也是至关重要的.从以往的高中物理概念教学实践看,更多教师认为把概念告诉给学生,让学生记住即可.其实不然,要理解概念就要深入到概念的内部去,充分的分析其内涵和外延.要在教学中做到这一点,须转变以往讲授的方式,引导学生展开探究,通过问题引导学生进行交流而丰富学生对概念内涵的把握.
首先,要注重以问题引导学生对概念的内涵进行交流.以“自由落体运动”的概念探究为例,先以问题“影响物体下落快慢的因素有哪些?”引导学生通过实验猜想可能和空气阻力有关,再追问“如果忽略空气阻力而物体的轻重又不同(只受重力作用),物体下落快慢又会如何?”教师演示牛顿管实验引导学生观察并交流,交流后发言总结出物体下落和空气阻力无关,由此引出“自由落体运动”的概念,引导学生猜想“自由落体运动”可能是匀加速直线运动,问“自由下落很快,怎样抓住它运动的轨迹?”引导学生进行分组实验,测量数据,师生互动而引导学生得到“自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动”的结论.
其次,要注重结合概念引导学生对概念中的关键词、概念之间的关系进行分析.如“合力”的概念中关键词是“产生的作用效果”要相同,才能把“那几个力”叫作“这个力”的合力,在辨析中就要引导学生明确“那几个力”和“这个力”分别是哪些力.而“力的合成”指“求几个已知力的合力”的过程,当出现“共点”时,合力的范围必须在|F1-F2|≤F≤F1+F2之内.相应的,力的分解是求“一个已知力的分力”.教学中如果单纯地凭教师讲解让学生理解概念之间的差异较难,教师应多引导学生进行分享和交流.如小组间对“合力”的概念说出自己的体会,或以相互提问的方式进行巩固.
三、概念的应用,注重练用结合,能培养学生技能
通过课堂探究让学生对概念有初步理解,但此时学生对概念的理解尚不够深入,为让学生更好地掌握概念,教学中还要注重引导学生进行应用.从以往的高中物理概念教学实践看,大多数教师都采用练习方式来进行,且在练习中忽视学生差异性,练习强度较大,从而导致一些学生无法完成练习任务,练习机械而单调,学生的兴趣不高.要让学生更好地掌握概念,练习是不可缺少的,同时也要注重引导学生进行应用.
首先,就练习而言,定要关注学生的差异性,要注重采用分层方式进行,尤其是在练习形式上要多样化.如通过课堂提问、小组互问互答、课堂知识竞赛等方式进行.在练习中,针对学生的差异性,在题量和难易程度上要控制好.如针对基础稍差的学生,练习题量就应少一些,且要注重在引导学生在完成基本的概念记忆基础上应用概念进行初步分析.
摘要:
物理概念作为物理学知识体系的支柱,对其理解和掌握的程度直接影响到教学质量。对物理概念教学的实施原则和方式进行了探讨:实施要求在知识传授过程中不仅仅停留在概念本身,更需要从物理概念的需求背景、本质内涵和外延、适用范围、缺陷和改进等诸多方面进行讲解,使学生形成一个完整清晰的物理图像。实施方式要求创造好的学习环境来激发学生的兴趣以及调动学生的主观能动性和创造力。通过有效启发学生的思考,并使其受到科学精神的感染,达到有效理解和掌握物理概念的目的。
关键词:
物理学概念;科学素质;科学精神;教学方法;教学效果
物理学是研究宇宙中存在的各种基本物质结构及其运动和相互作用规律的学科,是人类认识自然和改造自然的工具。大学开设的物理基础课,可培养学生的科学素质和品质,也为后续专业课程学习奠定基础[1]。物理基本概念用于概括、归纳、表述事物变化的基本规律,是学科基础,对其深入学习可培养学生物理学的研究方法和思维[2]。
1物理概念教学的意义
大学物理通过向学生传授基础物理知识,培养学生基本的物理思维能力、科学品质以及物理学研究方法[3]。物理学概念(包括原理、定理、定律)是针对学科发展需要,在实验和理论基础上,通过反复的概括、抽象和归纳得到的,体现了学科的思维和发展方向,相应的学习和掌握至关重要[2]。
1.1培养解决和分析问题的能力
物理概念是物理学发展的支柱,任何一门物理学分支的发展都离不开特有物理概念的引入。如力学的发展,离不开力、力矩、动量、能量等基本物理概念的支撑。为了描述阻止物体的力,引入摩擦力,根据物体运动方式不同,又分为滚动和滑动摩擦力;为了研究物体的形变特性,引入了压力、剪切力等概念[4]。
1.2培养物理学的辩证和统一研究思维
有些物理概念是矛盾的结合体,如光的本质,即“波粒二象性”,对其认识一波三折。最早笛卡尔、牛顿的微粒学说,成功解释了光的直线传播现象。波动学说起源于胡克,认为光是类似水波振动,惠更斯提出光是纵波。“牛顿环”体现了光的波动性,却以微粒和以太进行解释。随着托马斯•杨干涉、菲涅耳衍射、麦克斯韦电磁场理论研究,以及赫兹(Hertz)对光的电磁波本质实验证明,人们逐步接受了光的波动性。直到19世纪末,在光电效应研究基础上,爱因斯坦提出了光的“波粒二象性”[5],为新学说奠定了基础,如康普顿效应,德布罗意物质波、测不准原理、薛定谔波动方程等。
1.3培养融会贯通、触类旁通能力
很多物理概念会经历提出、实验或理论证实,逐步推广和深化,甚至扩展到其他领域的过程。这说明该概念的思维反映事物本质,精确描述了对象特征。如热学里“熵”概念,最先由克劳修斯(Clausius)基于描述热机循环状态的需要而提出,后来分子运动论将其解释为不可逆热力学过程是趋向于概论增加的态变化(波耳兹曼熵)。经过多年沉淀,又被控制论、数论、概率论、生命科学、天体物理等领域引入并应用,说明其思维方式被认同[6]。教学中可以把熵作为专题进行讲解,从不同学科集中阐述物理思维。
2物理概念教学的方法
大学物理学的教学目的如下:
1)通过掌握基础物理知识,为学习后续专业知识打好基础;
2)全面了解物理学研究方法、基本概念、物理图像以及历史渊源、发展等;
3)培养和提高大学生科学素质、思想、品质、精神等,通过了解科学发展的曲折和艰辛,科学研究的合作和乐趣等,培养学生科学思维方法、求真务实的科学品格,使其初步具备科学研究能力[1,7]。下面结合物理学特点以及教育理论和实践,对物理概念教学方法进行探讨。
2.1引入物理概念背景的教育需求
介绍物理学概念背景帮助学生充分理解概念引入的意义和作用。在此基础上,设计问题引导学生进行自我思考,如:若你们在此背景下引入新概念,应该采用什么概念来描述物质特性或规律,它与现有概念相比有哪些优缺点?通过学生的深入思考和讨论,使其充分认识和理解所引物理学概念的意义和重要性。这也是启发式教学的常用方式[8]。如讲解微粒比表面时,根据背景提问:对于一个物体而言,表面原子存在大量断键而很不稳定,表现为较强活性,是不是体积越大活性越强?通过讨论发现单纯的体积特征不合理,体积越大,内部包含原子数越多。进一步提问:如何描述微粒活性,并进行相应对比?这会激发学生的兴趣,出现类似单位质量的物质表面等答案。最后,指出微观粒子的尺寸效应最为重要,引出单位体积的表面积概念,即比表面积。
2.2讲清物理概念的本质内涵和外延物理概念的发展
体现在内涵不断丰富和外延在不同领域的扩展。温度概念的发展就体现了内涵的丰富,从表征“环境的冷热程度”到“分子平均平动动能的量度”,再到“物体内部分子的无规则热运动剧烈程度”,最后推广到“粒子集居数的反转现象”,也就是“系统处于总能量高于平均能量的状态”,并提出负温度的概念。折射率的概念则体现了其外延的扩展,最初表征不同材料之间的偏折,后表征传播速度。其实光传输的速度决定于材料原子之间电场的大小,也体现了原子结合力的高低,所以所承载的外延信息很多,包括光学、原子物理以及物质结构等不同学科。一些物理学概念是联系不同领域的纽带,如阿伏伽德罗常数是联系宏观与微观的桥梁,对其内涵的理解比单纯数值更有意义。
2.3循序渐进和系统性的教学
有些概念贯穿于整个物理学体系中,需要多学科的共同学习才能深入和系统地认识。以物理学中极其重要的“场”的概念为例,最先由法拉第(Faraday)基于电磁相互作用的超距观点提出并进行直观描述;随后麦克斯韦从数学上推导了电场和磁场强度的波动方程,深刻地阐述了电磁场能量的分布[9];列别捷夫(Lebedev)通过对光压的观测证明了电磁场动量特性;爱因斯坦狭义相对论的创立,证明场是物质存在的一种形式,具有能量、动量和质量;量子力学体现了场的“波粒二象性”;电磁场量子理论证明光子是电磁场的基本微粒,可与正负电子对相互转化,具有实物转化性,丰富了场的物理本质和内涵[10]。“场”在电磁学、力学、相对论、量子力学等领域都有体现。教学中要从“场”的基本特性、规律和共性出发,逐步深入:最初通过力学中重力(万有引力)引入重力场强、重力势能(引力场强、引力势函数),初步建立场的概念;电磁学或电动力学则通过电荷库仑力场引入库仑场强和库仑势,通过场矢量的通量分析和环流分析分别得到高斯定理和安培环路定理;相对论和量子力学通过波函数分析进一步加深对场的理解。
2.4引入必要的物理学史教育
物理学的发展过程是科学家为了解决自然界遇到的新问题而不断探索的过程,所提物理概念是对所描述对象的高度概括[11]。新概念的提出、完善和修正需要科学检验和论证,错误的被或修正,正确的被采用或推广,这体现了物理学思维方式。结合物理学史,对成功或失败的物理概念进行分析和对比,有助于培养学生理性思维。成功实例:原子物理中“紫外灾难”催生了普朗克(planck)的量子概念,后来爱因斯坦的光量子说,成功地解释了光电效应,开启了量子力学新篇章;描述基本粒子单元的夸克(quark)概念,被逐渐证实。失败实例:描述光传输的“以太”概念被实验否定。当前还有很多概念亟待进一步论证,波尔(Bohr)与爱因斯坦关于量子力学的著名论战就是一个很好的证明。这可以培养学生思辨的习惯、求实的精神和相互包容的优良品质。
2.5构建清晰物理图像
很多概念的提出都基于不同的研究思路和思维,需要建立完整清晰的物理图像再现其物理思维和描述意义[12]。以麦克斯韦方程组为例,它体现了电磁学基本研究思路:对电场和磁场进行曲面和曲线积分,得到相应的源。学科适用范围体现了不同思维,如电磁学规律是基于宏观的分析,量子力学是处理微观世界的规律,具有完全不同的研究思路和适用范围。以电磁波发射为例,电动力学基于LC振荡,量子力学电子跃迁。对比讲解对构建知识体系和正确应用很有益。形象化表述是构建物理图像的主要方法之一,如在光学中讲述菲尼尔圆孔衍射的光强空间分布规律时,可以采用半波带法、矢量图解法等进行分解,达到获得清晰物理图像的目的[13]。加强实验教学有助于构建物理图像,可分为重建性和探究性,通过实验再现物理知识或根据预设要求通过实验得到结果。
3教学措施和效果
为了有效开展物理概念教学,我们对教学方法进行了改革,主要涉及到:分组讨论式教学、改革考试方式、推行非标准化答案、重建基本概念、推荐内容丰富的教材和参考书、加强实验教学等。分组讨论式教学是创造机会使学生对物理概念的提出背景、必要性、可以解决的问题进行深入讨论,在争论中增强对概念本质的认识。典型问题有:物理概念需求背景、自我设想和构建、解决问题程度和预期目标、现有物理概念对比等。通过以上教学,学生在考试中对基本概念的描述正确率大大增加,平均得分率由72%提高到83%。非标准化答案旨在锻炼学生想象力和发散性思维,围绕物理概念进行问题设计,采用多种表述方式进行分析。采用撰写论文形式进行考试,要求学生通过文献查询、收集信息等方式来阐述物理概念的内涵和外延等,全面锻炼学生能力:信息查询、归纳总结以及写作表述能力等。考试成绩比重由原来的15%增加到30%,更能体现学生能力水平。随着学习不断深入,需要通过扩展物理概念的内涵或外延对新事物及其特性规律进行描述。如随着激光光强的增加,对材料的光电离会由单光子电离扩展到多光子电离,由线性光学扩展到非线性光学以及激光等离子体物理[14]。推荐内容丰富的教材和参考书也是一种很好的方式。如原子物理教学中可推荐杨福家的《原子物理学》[15],该书图文并茂,有很多经典故事,同时设计了很多启发式问题,使用者反映良好。光学教学中可推荐冯国英、周寿桓编写的《波动光学》[16],该书内容丰富,主要物理概念和定律后面附有Matlab应用实例,有利于学生学以致用和形象化理解物理概念。另外,美国学者ArtHobson编写的《物理学的概念与文化素养》等,都能为物理学概念的学习提供很好的参考。
4结语
物理学概念是物理学发展和前进的基石,体现了研究过程中遇到的新问题,反映了为了解决问题提出的新思维和方法,表征了物理学发展的趋势和方向。物理学概念学习主要体现在基础知识的掌握、科学品质和精神的培养、科学素质的锻炼等方面。从教学方法上需要从构建物理图像出发,结合物理学史的引入,激发学生主动性,达到全面掌握物理概念内涵和外延的目的。具体实施方式上,可以结合考试改革、非标准化答案、推荐优秀教材等来实现。
参考文献:
[1]包景东.理论物理教学应在培养学生批判性思维能力上发挥作用[J].大学物理,2014,33(1):1-5.
[2]张玉峰,郭玉英.围绕学科核心概念建构物理概念的若干思考[J].课程•教材•教法,2015,5(35):99-102.
[3]秦吉红,梁颖.在大学物理教学中应加强科学素养的案例剖析:纪念黄祖洽先生[J].大学物理,2015,34(2):15-18.
[4]乔通.科学教育中重要概念教学的国际比较研究:以“力学”概念教学为例[J].全球教育展望,2015,5(44):118-124.
[5]甘永超.波粒二象性研究中的历史学与方法论思考[J].湖北大学学报(哲学社会科学版),2002,29(3):90-95.
[6]孙会娟.熵原理及其在生命和社会发展中的应用[J].北京联合大学学报(自然科学版),2007,21(3):1-4.
[7]濮春英,周大伟.大学物理教学中学生创新素质的培养[J].南阳师范学院学报,2014,13(3):47-48.
[8]吴波.物理概念教学的改革与发展研究[J].上饶师范学院学报,2003,23(6):23-28.
[9]杨振宁,汪忠.麦克斯韦方程和规范理论的观念起源[J].物理,2014,43(12):780-786.
[10]雷蒙德•塞尔维,克莱门特•摩西.近代物理学[M].3版.北京:清华大学出版社,2008:65-106.
[11]申先甲,李艳平,刘树勇,等.谈谈物理学史在素质教育中的作用[J].大学物理,2000,19(11):36-40.
[12]李明.对加强和改进大学物理教学中多媒体技术的探讨[J].大学物理,2005,24(12):48-50.
[13]吴颖,徐恩生,罗宏超.振幅矢量法与半波带法分析光栅衍射的比较[J].沈阳航空工业学院学报,2005,22(1):70-73.
[15]杨福家.原子物理学[M].2版.北京:高等教育出版社,1985:218-219.
【关键词】初中化学 教学对策 化学概念 方法
化学作为一门自然科学,其引人入胜之处就在于当认知这一充满感性的科学世界时,需要认知者丰富而抽象的理性智慧。而化学概念是根据化学变化的现象、实质和事实高度概括出来的知识,是学好化学的基础,是培养学生能力的一种重要手段。概念的讲解过程常表现在新旧观念相互作用的集中体现,是新经验对已有经验的影响和改造,它在中学化学教学中占有相当重要的地位。但是,初中学生学习化学概念往往存在着很大的困难,需要我们认真研究解决。
一、造成学生化学概念学习困难的原因
1.学生个体之间经验的习得方式与认知能力存在着差异,九年级学生的思维能力正处于从具体运算到形式运算的关键发展阶段,个体之间的思维发展并不平衡,不少学生由于缺乏科学学习的具体经验积累,难以直接接受抽象概念并运用概念进行思考和高级的认知建构。
2.化学概念繁多,又相互关联,这样就造成了学生记忆的困难。
3.化学概念抽象,难理解。在初中化学教学中,比如分子、原子、元素这样一些概念非常抽象,往往造成学生学习上的困难。
4.由于化学学科的特点,宏观、微观、符号三重表征造成学生认知的障碍,往往使学生感觉到难以接受。
5.从学生学习的认知基础看化学概念学习的困难。
此外还有教师的不合理教学,对学生学习的影响是很大的。
二、初中化学概念的教学方法
如何解决上述学生化学概念学习的困难,高效地进行化学概念教学?下面笔者谈谈初中化学概念的教学方法:
1.解剖概念内容,帮助学生理解
化学概念不仅用词严密,而且非常精炼,教师在教学过程中要对一些含义比较深刻,内容又比较复杂的概念进行剖析、讲解,以帮助学生加深对概念的理解和掌握。如“溶解度”概念一直是初中化学的一大难点,不仅定义的句子比较长,而且涉及的知识也较多,学生往往难以理解。因此在讲解过程中,若将组成溶解度的四句话剖析开来,效果就大不一样了。其一,强调要在一定温度的条件下;其二,指明溶剂的量为100g;其三,一定要达到饱和状态;其四,指出在满足上述各条件时,溶质所溶解的克数。这四个限制性句式构成了溶解度的定义,缺一不可。
2.分清概念中的层次和要点
概念教学,要指导学生全面地认清概念的本质属性和应用范畴,分清概念中的层次和要点。如讲解质量守恒定律时,可将概念分为以下层次进行理解:①“质量总和”是指反应物,且指完全反应的那部分物质;②生成物是指反应后生成的所有物质;③“质量守恒”的实质是化学反应前后,原子的种类没有改变,原子的数目没有增减,原子的质量没有变化。再如,剖析“固体物质的溶解度”这个概念时,可抓住以下几个要点分层理解:①定义的对象是固体物质。②定义的前提条件是:温度一定;溶剂为100克;溶液是饱和状态(注:三个前提条件缺一不可)。③定义中规定的单位是克。④影响溶解度的因素是溶质、溶剂的性质及温度。
3.注重概念的形成发展过程
比如说相对原子质量,1803年道尔顿首先提出,以氢原子质量为1作为原子量的标准,用比较方法测定其他元素原子的相对质量。后来鉴于氢的化合物不如氧的化合物多,为了测定原子量的方便起见,改用氧元素的一个原子的质量为16作标准,来测定其他元素的原子量。后来发现自然界中的氧含有三种同位素,物理界改用氧16等于16作为标准,但化学界仍采用天然氧等于16作标准。物理学和化学学科有着密切的联系,原子量标准不同很容易引起混乱。1959年国际化学联合会、物理联合会一致同意,以碳12质量的1/12作为原子量的标准。
4.抓变式,巧变形
有些概念若死记硬背,是很难理解和应用的,但若结合概念的内容改写成公式或其它形式来表示,可收到事半功倍之效。如,“化学反应基本类型”可用下列形式表示:
a.化合反应:A+B=AB
b.分解反应:AB=A+B
c.置换反应:A+BC=AC+B
d.复分解反应:AB+CD=AD+CB
通过如此的变式或变形,则比文字叙述更简明、清晰,给学生一种深刻的印象。
5.新旧知识连缀成有机的整体
化学概念中,有些概念之间虽有本质的不同,但也有相互联系的一面。教师在教学中讲解新概念时,可提出与已学过的有联系的概念作类比,寻求它们的内在联系和本质差异,避免概念混淆。如“物理变化”和“化学变化”的本质区别在于能否生成其它的物质;“混合物”和“纯净物”的区别在于是否同分;“分子”和“原子”的区别在于化学反应中能否再分;“单质”和“化合物”的区别在于是否同元。列表比较也是一种比较好的类比方法。
6.学生要充分理解概念之内涵,明确概念之外延
例如,讲解质量守恒定律时,内涵是化学反应前后原子种类没有变,原子个数没有增减,原子质量没有变。即参加反应各物质质量和等于生成各物质质量和。外延是一切化学变化都满足质量守恒定律并能用它解释。讲解燃烧时,内涵是可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。外延是一切发光、放热的剧烈的氧化反应。例如氢气在氯气中燃烧等。
总之,在进行化学概念的教学中,要抓住每个概念中反映事物本质属性的词、句子以及相关特征,把概念讲清楚、讲透彻、搞清概念的内涵和外延。只要我们从实际出发,抓住学生学习概念的特点,重视思维能力的培养,不断改进教法和学法,寻找其规律和技巧,概念教学的难点就一定会突破。
【参考文献】
[1]韦俊谋, 创新设计初中化学实验二则[J],民风(科学教育),2012(12).
[2]杨军峰.认知同化论在初中化学概念教学中的应用[J].甘肃科技纵横,2004(5).