人教版化学必修模块教材插图的运用策略

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   人教版必修1、必修2中的插图按图片内容分为四种类型:联系生产生活相关图、肖像图、环保图,微观、原理模拟图、模型示意图,实验图(包括装置示意图、仪器实物图、操作示意图),曲线图、饼状图、规律图、数据表格等图表。教材中的每一幅插图都承载着相应的教学功能,教师应根据教学内容的特点选择适宜的读图方式,引导、启发学生积极思考,从而使教材插图的作用达到最优化,使学生在对插图的观察学习中,锻炼和提高自我学习能力、信息整合能力。不同类型的插图应当采用不同的教学策略,才能更好地利用新教材中现有的资源,充分发挥教材插图的功能。
  
  一、 渗透STSE教育的插图
  
  新课标的基本理念之一:即从学生已有的经验出发,让他们在熟悉的生活情境中感受化学的重要性,了解化学与日常生活的密切关系,帮助学生理解化学对社会发展的作用,能从化学的视角去认识科学、技术、社会和生活方面的有关问题,逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题;了解化学制品对人类健康的影响,懂得运用化学知识和方法去治理环境污染,合理地开发和利用化学资源;增强学生对自然和社会的责任感;使学生在面临与化学有关的社会问题的挑战时,能做出更理智、更科学的决策。
  必修1、2中引入了大量的联系生产生活相关图、科学家肖像图、环保图,共有67幅之多,通过挖掘这些插图蕴藏的教育功能,可以对学生进行深层次的情感教育。
  新课标教材必修1的第一章《化学实验基本方法》的第一个问题就是化学实验的安全,教材中设置了“一些常用危险化学品的标志”的插图(P4图1-1),这一类插图可以在课堂上用来配合实验安全的教育。引导学生进入实验准备室,对照课本的插图思考相应的易燃易爆类实验药品的存放方法;引导学生回忆马路上遇见过的石油运输车上的标志等等。通过观察图片,体会图片的应用,让学生接触生活中的化学,学以致用,深刻地感受身边的化学。
  又如,必修1中学习铁的氧化物的时候,老师可以先提出 “北京故宫的围墙是什么颜色的?为什么经过风吹雨打它还能历久常新”等问题,然后引导学生通过对故宫城墙图片的欣赏(P56图3-17),对铁的氧化物的颜色产生浓厚的兴趣,同时也被祖国的历史文化所感染,穿插情感的教育。
  而彩色玻璃、五彩缤纷的烟花、净水剂、人造骨头关节等实物图片都属于联系生活生产相关图,这类图片能使学生在学习的过程中始终保持轻松乐学的学习态度,借助这些图片引导学生探究物质变化的奥秘,体验科学探究的艰辛和喜悦,感受化学世界的奇妙与和谐。教材中的每一幅插图都经过精心的编排,符合学生的认知规律,同时也注重了学生思维与情感的培养,在图片诱发的浓厚兴趣下的学习,远比只是一句话的板书或一次简单的文字记忆的效果好得多。
  通过教材插图的使用,引导学生了解化学与社会和技术的相互联系,逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念,增强热爱祖国的情感,树立为民族振兴、为社会的进步学习化学的志向。
  
  二、 帮助学生形成化学基本概念与基础理论的插图
  
  化学基本概念和基础理论是化学知识板块中的重要组成部分,往往也是学生觉得难度最大的部分,利用教材中相关的微观、原理模拟图、模型示意图等36幅插图有利于学生对抽象的化学概念、原理的理解与掌握,可以纠正其可能存在的模糊概念和相异构想,有效地降低教学的难度。
  比如在“离子反应”这个概念的学习中,P28图2-9插图“NaCl在水中的溶解和电离示意图”属于微观图。在课堂的教学中可以让学生在仔细观察这三幅图后,用自己的语言描述这三幅图的含义。第一幅:氯化钠刚加入水中时,二者没开始接触,氯化钠的密度大沉在水下;第二幅:水分子接触到氯化钠表面,准备开始“抢夺”钠离子和氯离子;第三幅:每六个水分子“抢”走一个氯离子,每五个水分子“抢”走一个钠离子,这些钠离子、氯离子脱离原来的氯化钠晶体,分别以水合钠离子、水合氯离子的形式“跑到”水中去“自由啦”,通过这个生动的“演讲”活动,学生既可以利用这几幅插图直观地理解物质溶于水时,受到水分子的作用离解成自由移动的离子的微观的、抽象的过程,又可以锻炼他们的表达能力,可谓一举两得。而且经过这个活动之后,学生碰到“离子反应方程式的书写”、碰到“离子共存的判断”等相关问题时,脑海里就会“条件反射”出:该电解质在水分子的作用下,离解自由移动的离子……而不仅仅是在脑海里反映出电解质的化学式!
  学习氧化还原反应时,积极地引导学生分析属于模型示意图的P34图2-13“氯化钠形成示意图”,可以使学生形象地理解氧化还原过程中:反应前,反应物的原子的不稳定的电子层结构→判断如何才能得到稳定结构→通过得失电子形成稳定的阴、阳离子→阴、阳离子的静电作用结合成稳定的化合物。这样的模型示意图使学生在没有学过原子的核外电子的分层排布的知识的基础上,也能理解并掌握原子最外层电子的得失关系和电子转移的方向,再通过图像中钠离子与氯离子的最外层8电子稳定结构,使学生彻底地理解离子键的形成本质。假如这部分的知识没有很好利用插图去讲解,只是让学生从课本的文字去理解,或老师把结论简单地告诉学生,学生是很难理解和掌握氧化还原中的“什么原子得电子、什么原子失电子?”、“怎么失、怎么得?”、“失多少、得多少?”、“得失电子后的阴阳离子怎么结合成离子化合物?”等等相关的知识点的。
  
  三、 培养学生观察能力与动手能力的插图
  
  利用必修1、2教材中包括实验装置示意图、仪器实物图、操作示意图等的54幅实验插图来创设实验情境,可以突破时空的限制,提高学生的观察能力与动手能力。
  新教材中对新的实验基本都配有相应的插图,在进入实验室前,应充分地利用这些插图进行仪器的组成、用途和操作要点的介绍,特别是同类对比的实验,利用装置图和学生们一起分析各部分的作用,一起讨论“这样设计的优点是什么?”、“还可以用哪些仪器替代?”等问题,为进入实验室真正做实验打下良好的基础。
  案例1:必修1的第4个科学探究:铁与水反应的设计实验。这是高一学生的第一个设计实验,他们没有实验设计的经验和思路,在教学中如何避免老师的“代设计”或者学生的“乱设计”呢?引导学生认真观察、分析P46图3-8铁粉和水蒸气反应这幅插图,发挥这幅插图很强的示范性和科学性的教学功能,能很好地达到这个实验的教学目的。
  观察要点1:两种反应物的状态是怎样的?为什么?
  观察要点2:水蒸气作为反应物,提供的途径是什么?
  观察要点3:反应条件是什么?
  观察要点4:采用哪种反应容器?有没有其他容器可替代?
  观察要点5:如何检验产物?
  由于学生带着思考对装置插图进行了细致的观察和认真的分析,认识到该插图装置的优点和不足,也充分认识了设计整个实验必须要考虑的各个环节,在动手进行设计时就能提出更完美的设计。
  设计要点1:湿棉花提供水蒸气的量有限,替代装置应如何选择?
  设计要点2:固态物质与气态物质相互反应的装置有什么选择?
  设计要点3:反应物铁粉和生成物四氧化三铁都是黑色的,选择什么方法证明反应的发生?
  设计要点4:选择什么装置收集验证氢气?
  设计要点5:其他要考虑的因素:加热的顺序,氢气的验纯。
  由于安排了学生对P46图3-8铁粉和水蒸气反应这幅插图进行认真的观察和分析,充分挖掘了装置插图的内涵,发挥了插图的引导作用,在设计的过程,激发了学生的兴趣和思考(包括实验步骤、观察细节、详细记录和设计总结各环节的思考),认识了设计整个实验必须考虑哪几部分,各部分如何选择装置,等等,最终通过插图的观察、实验的设计和实验的进行整个过程,培养了学生的观察能力和动手能力。
  案例2:必修2中乙酸的酯化反应的教学中,在学生进入实验室进行实验前,先组织一个看图讨论活动,活动的第1部分:让学生仔细观察P69生成乙酸乙酯的反应装置图(图3-16),把观察过程中自己的发现记录下来,归纳如下:
  1、参加反应的物质有:乙醇、浓硫酸、乙酸,它们全部都是液态的。
  2、反应条件是必须加热,酒精灯的温度能达到该反应所需的温度。
  3、加热时试管要倾斜一定的角度。
  4、吸收乙酸乙酯时要用饱和碳酸钠溶液。
  5、吸收乙酸乙酯时,导管口不能插入液面下以防倒吸。
  6、实验所需的仪器包括酒精灯、试管、带胶塞的导管、带铁夹的铁架台。
  活动的第2部分:在学生仔细观察后,让他们在这些发现的基础上,讨论与他们发现相关的内容:
  1、参加反应乙醇、浓硫酸、乙酸三种物质加入的顺序应该是怎样的?
  2、用酒精灯加热时,应该注意什么?能不能让温度迅速升高?需要使用温度计来控制温度吗?
  3、加热时试管一定要倾斜吗?直立加热可以吗?还有什么仪器可以替代试管,哪种仪器更适合这个实验?
  4、饱和碳酸钠溶液可能有什么作用?饱和碳酸钠和生成的乙酸乙酯都是无色的,有什么方法可以更利于观察乙酸乙酯?
  5、防止倒吸的装置需要改进为倒扣的漏斗吗?
  6、如果要提高乙酸乙酯的产率,从改进制取装置出发,你有什么建议?
  这样,借助一幅装置图,让同学们从实验仪器的组成和作用、各试剂的作用和实验的改进三个方面充分地预习了这个实验,锻炼了学生的实验观察能力和分析能力,还可以把物质的物理性质(沸点)、液体的加热方法、冷凝管的使用、指示剂的使用等结合起来,锻炼了学生发现问题、解决问题的动手能力。
  四、 培养学生分析处理图表数据能力的插图
  新课标三维目标中的过程和方法要求学生初步学会运用观察、实验等方法获取信息,能用文字、图表和化学语言表述有关的信息,初步学会运用比较、分类、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。
  化学是一门以化学实验为基础的学科,而定量的化学实验获得的结果往往以曲线坐标图、数据表格图、物质变化关系图等为载体,再通过理解、应用、分析这些载体的认知能力和综合能力来得到最后的实验结论。在平时的教学过程中发展学生的读图和分析问题的能力至关重要。
  案例1(读数据表格图):在介绍烷烃的物理性质时,老师不是简单地将结论:“碳原子数越多,溶、沸点越高,相对密度越大”这句话作为一个知识点告诉学生,而应充分利用必修2P55的插图(表3-1),先让学生了解读这类图表的规律:先看横、纵行的名称,了解横行(研究哪几项)和纵行(按什么规律变化);再看各项内容是怎样变化的;最后着重分析变化原因。在了解了读这类图表的方法后,让学生认真观察插图3-1中各项的变化情况,引导学生分别经过比较、分类、归纳、概括得出这个图表的含义:
  比较:纵行七种烷烃由上至下所含的碳原子数逐渐增加、溶沸点逐渐变大、相对密度逐渐变大。
  分类:所含碳原子数1~4个的甲烷~丁烷溶沸点低于0℃,常温时为气态;所含碳原子数5个以上,17个碳原子以下烷烃熔点低于0℃、沸点高于0℃,常温时为液态;17个碳原子以上的烷烃溶沸点高于0℃,常温时为固态。
  归纳:烷烃所含的碳原子数越多,相对分子质量越大,相对密度就越大,溶沸点也就越高。
  概括:烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加,呈现规律性的变化。
  这样,学生不仅通过自主理解、分析得到了“碳原子数越多,溶、沸点越高,相对密度越大”这个结论,更重要的是,在这个过程中,学生在老师的引导下学会了对图表数据等信息的分析处理的方法,读图能力大大加强,并且通过对该图的比较、分类、归纳、概括,也锻炼了学生分析、归纳的能力。类似这样的表格还有表1-1、3-2等等,都可以采用相同的策略达到较好的教学效果。
  案例2(读物质变化规律图):在必修2元素周期律的教学中可以先让学生自己读P16的图1-9,找出图中概括的含义和两条规律,然后利用图来分析从左至右、从上至下的两个方向原子结构的变化规律,在充分理解了该图中反映出的四个规律(由左至右、由右至左、由上往下、由下往上)的基础上,让学生进行“模仿作图”的练习:“在分析图1-9后,请作出同周期从左至右的元素的金属单质与水(或酸)反应的快慢变化规律、非金属单质与氢气反应快慢的规律”,还有最高价氧化物对应的水化物的酸性(或碱性)的变化规律,同主族元素从上往下的各种变化规律等等。这样,学生通过看图→读图→解图→作图的训练,借助一幅图,可以掌握四个知识点,变化出更多的图,那就可以掌握更多的知识点,而且规律一致,学生的印象更加深刻。如果没有这样的插图,学生只能通过文字的理解、记忆,效果会大大降低。如果在平时的教学中,时刻穿插着学生读图、解图的训练,总结读图、解图的规律,那将大大提高学生分析图表、提取信息、分析问题的能力。
  新教材的图片帮助师生强化了化学的社会价值,以达到全面发展学生的科学素养的目标,因而,教师选择的各种教学策略都应该找准着眼点,抓住关键。但在实施教学的过程中应该恰当地、充分地,并且具有整合性地利用好教材插图,通过充分挖掘教材插图的内涵,渗透STSE教育,帮助学生形成化学的基本概念与基础理论,培养学生的观察能力与动手能力、分析处理图表数据的能力,有效地完成新课程标准要求的三维目标,使学生将更适应现代生活和未来发展的需要。
  
  参考文献
  [1] 宋心琦.新理念 新课标 新教材.北京:人民教育出版社,2004.
   [2] 普通高中课程标准实验教科书 化学 必修1.北京:人民教育出版社,2004.
   [3] 普通高中课程标准实验教科书 化学 必修2.北京:人民教育出版社,2004.
  [4] 邓峰,钱扬义.高中化学新教材(必修)图像系统的教学功能初步研究.课程·教材·教法.2006(3):78-81.
  
  (责任编辑付一静)
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