创生“量变到质变”的复习课堂

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  摘要:以“微粒之间的相互作用力”为例,从“问题先导”、“图像整合”、“知识应用”三方面入手,促成学生知识内化、能力培养和观念发展,追求更新、更高、更广、更灵活的学科视角去审视化学知识、努力创生“量变到质变”的复习课堂。
  关键词:复习课;化学观念;化学键;量变与质变
  文章编号:1008-0546(2015)11-0055-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
  doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.11.022
  传统的复习课常常囿于知识目标而采取全面铺开、批量训练的教学模式,导致课堂容量大、应试味道浓、学习太沉重。事实上,这种“点点针对考试”、“为考试而教”的顽疾一直困扰着如今的教学课堂,即使是在公开的省级优质课评比。[1]由于没有实质意义学习的发生,知识肯定不会在头脑中留下太多痕迹,于是学生只能忘了又记,记了又忘。久而久之,学习积极性消耗殆尽,思维能力也逐渐丧失。而且这种缺少了“观念情感”的教学,其学科视角也往往比较狭窄,常限于局部、低下、僵化地分析问题,习得的知识也就缺乏灵活和应变性。失去了学科文化魅力,教学自然也就失去生命力。
  什么样的复习课才会有效呢?复习课的全部涵义是什么?复习课的功能在于温故知新。“知新”是指学生在原有认知基础上有新的认知,是一种“量变到质变” 的学习经历,它不仅关注知识结构的系统化,还重视能力结构的提升、学科思维的纵深拓展、化学观念的递进发展。一堂精彩的复习课,应是认知发展线和情感线相互交织的认知活动。过分注重知识建构,最多是短期高效,但长期无效。若干年后,学生头脑中纯粹的知识还能留下多少?但若干年后,观念肯定是存在的。在“观念教学”的大背景下,我们是否还应该注重复习课上观念的深化与应用?观念本来就不是一蹴而就,是需要随着认知的螺旋上升而递进深入的。所以,一堂复习课不应只是在知识的“量”上产生了增补,还要在“质”上发生变化;不应只是在“知识”上发生变化,还要在“能力”“思想”“观念”和“情感”上发生改观。
  那么,如何才能创生“量变到质变”的复习课堂?教师首先要站在学生未来发展和化学学科特征的高度,从千头万绪的素材中挑选出核心知识,然后理清每个知识点的地位,根据它们之间的内在逻辑关系,对知识进行加工重组,由点到线再到面地形成知识网络。其次,教师在教学中,要多角度多层面地剖析知识的内涵外延,尽可能展现学科思维的神奇魅力,带领学生走进学科本质、提升思维品质,发展综合分析能力。本文以“微粒之间的相互作用力”复习教学为例,从“问题先导”“图像整合”“知识应用”三方面进行阐述,尝试复习课堂的优化设计。
  “微粒之间的相互作用力”这一单元本身具有很高的学科价值。那些看似简单的元素和简单的作用方式不仅让自然界处处闪烁着化学的光芒,也让人类充分发挥化学创造的魅力,不断地把自然界“自在之物”改造成“为我之物”,开辟出充满创意的“崭新世界”,展现出化学是一门创造性的学科。这一单元知识还是建构化学学科中的”元素观””微粒观””变化观”的有效载体,是“分类研究”“结构决定性质”“能量降低”“化学三重思维方式”等学科方法的精彩演绎,亦是化学学科与“简单孕育复杂”“量变引起质变”等哲学思想的完美融合。这些既是新课教学的精华之处,亦应该成为复习课的焦点问题。在新课学习中,学生已经分阶段分层次地接触了这部分内容。但由于受课堂时间和学生认知能力的限制,教师往往是分章节片段式地呈现知识,学生获得的概念原理也就不可避免地会显得孤立、静态且定性。复习课堂需要突破这一窠臼,凸显知识的联系与整合、动态与变式,进一步渗透思想观念的培养。
  一、以问题为纽带,促进从“知识的量变”到“情感的质变”
  问题是诱发学生求知欲望,驱动学生自主学习的“发动机”。复习课堂上的问题首先要具备梳理旧知的先导作用,悟出更多的知识和能力,完成知识积累的“量变”。而高效有思维深度的问题还可以成为课堂的一种“活性因子”,起到进一步深化拓展认知结构,发展观念价值,引发情感上“质变”的功能。这就要求教师在复习课堂上的问题设计尽量从大学科视角出发,以发散思维为主,以整合知识、灵活运用为导向,以发展广泛学习力和深层理解力为终极目标。
  [问题1]利用H、C、N、O、Na元素组成符合下列要求的物质:
  (1)只含有离子键的物质 ;只含有共价键的化合物 ;既含离子键又含共价键的物质 ;含有分子间作用力的单质 。
  (2)问题⑴中例举的物质分别属于哪些类型的晶体?哪些属于有机物?
  (3)总结离子键和共价键在成键元素、成键微粒、成键方式、存在物质上的区别,并说明两种化学键有哪些表达方式?又有什么区别?
  如果说新课是观念的“初步展示”和“感知形成”阶段,那么,复习课就应是观念的“具体实践”和“价值体验”的路径。问题1不仅让学生厘清了这个单元中的几个基本概念,而且还强烈感受到了深刻的化学基本观念:“元素观”和“微粒观”。提供的这五种元素不仅能构成多种物质(碳元素便能代表着一个庞大的有机物家族),更美妙的是,这些简单元素最终形成了复杂的生命体,这也是“简单孕育出复杂”哲理的诠释。而不同晶体的对比,更是让学生感受到了元素在建构物质“大厦”过程中所遵循的“力学原理”和“结构学原理”。所以,这里不仅有知识上“量”的积累,还有情感上“质”的飞跃。
  二、以图表为抓手,推动思维的量变到质变
  随着科技与信息技术的进步与渗透,人类社会逐渐迎来“读图”时代。化学课程标准要求学生具备从图像中提取信息、接受信息、整合信息和利用信息的能力。图像能够生动直观、动态定量地呈现众多复杂信息,使内隐知识外显化,使微观景像宏观化,从而化难为易。反过来,我们可以将各种规律转换绘制成图像,这实质上提供了一种变式思维。不同的图像还可以从特定的角度、特定的阶段、特定的要求将所需知识进行整合。复习课教学中,教师要善于设计和使用图表,针对性修正知识理解上的缺陷、提高知识理解的精确度、加强知识之间的多重联系。经图表方式内化整合后的知识被纳入一个新的框架后,相当于重新组块后有序地存入头脑中的记忆库,便于今后的提取与应用。而学生在解读或自主构建图表的过程中,是从对知识的“肯定与接受”的分析性思维转变为“建设性地重新产生”的创新性与应用性思维,这就实现了思维的量变到质变。   [问题2](1)图说明:从Cl2、HCl、 NaCl的形成过程中三种原子的最外层电子排布变化来看,电子在形成不同的化学键时呈现出的重排方式有什么不同?这对化学键的作用本质产生了什么样的影响?
  (2)根据这一原理,大家能否例举属于A点、B区间、C区间的其他物质?并说明有什么规律?
  (3)能否利用元素周期律说明HF、CsCl在坐标中的大致位置,并说明原因。
  上述两幅简图整合了“变化观”“元素周期律”“量与质的统一” ,是对化学键更本质的剖析和归类研究,是对知识的再改造过程,有助于学生看清化学事实的本源性东西。三种物质的形成都是原子外层价电子的重排过程,原子通过电子的协调排布实现了八偶体结构。三种元素在形成上述物质过程中的相同点源自于对稳定结构的追求,更深层次地分析,实际是自觉遵循大自然界中“能量最低”的普遍规律。三者的不同点在于电子对偏移程度不同(本质上是电负性差),这显然又是与原子自身的结构有关。图2的A点对应的是极端形式的非极性键;B区间则处于过渡状态,为极性共价键;到了C区间,电子对偏移程度超过临界值,我们人为地定义为离子键。从键的极性看,离子键可以看成是最强的共价键。在漫长的量变过程中,皆处于共价键阶段,只是极性在逐渐增强。所以,共价键是自然界中更普遍的一种存在形式,离子键不过是其中的特例,且两种化学键并没有严格的界限。这样,离子化合物也就是离子性成分较高的物质而已,哪怕均属于离子化合物,离子性成分亦有不同。
  原子结构的差异让电子的运动方式由最平和(电子均享)的一端走向从最剧烈(电子得失)的一端,这让学生不可思议地“看”到了电子在非极性键向极性键,最后到离子键的演变过程,隐隐中感觉到一股“量变终究导致质变”的冲破力量。当知识以这种方式呈现时,学生会对化学键有更完整更理性的理解与认识,化学学习亦将触类旁通,举一反三。学生在随后分析问题时,思路自然也就会开阔明朗了:A点对应的物质应是非金属单质,B区间的物质要满足属于不同元素构成的共价键,C区间则是离子化合物。再根据元素周期律,HF和CsCl位置的确定便是水到渠成了。当学生发现自己也能用“个别到一般”的方法去迁移解决问题时,他们收获了成功的喜悦。在这兴奋之余,他们也许还会尝试着例举其他物质,再找到它们在坐标轴上的位置,饶有趣味地欣赏着自己的新发现。在学生将自己所熟悉的物质都融入到这个图中,并将具体物质扩大到一类物质时,他们再次体验到:原来物质间都需要通过一定的组合方式形成特定的作用力以达到某种稳定结构,从而最终结合在一起。虽然现代化学键在经典理论的基础上解决了许多新的问题,但是“相互作用力”“能量最低”“强弱有别”是不变的要素,这也是带领学生今后继续深入研究的重要思维方法。
  问题2中两幅简图让学生体验了感知—抽象—归纳—演绎的思维加工过程,不仅获得了理性的科学知识、发展出积极的情感态度,又何尝不是在思维层面上“质的飞跃”呢?当然,为什么三种元素在成键时电子的重新排布方式会不同呢?电子对要偏移到什么程度才会越过共价键与离子键的那道“线”呢?这将会引发学生今后对《物质结构与性质》的学习兴趣,也为课堂留下美丽的悬念。
  三、以知识应用为载体,突破能力的“量变到质变”
  “高水平的教学是培养和发展学生的化学认识素养的教学,将化学知识转化为学生的化学认识的教学,是使学生化学知识内化了的教学”。一节复习课究竟带给学生什么样的收获,是否真正理解和掌握化学知识?关键看他们能否在不同于原先的学习情境中应用化学知识原理解决问题。所以,在复习课中,知识应用的环节不可或缺。在知识的应用过程中,学生将内化的知识应用于实际问题的解决中,将形成的化学观念转化成一种认识方法和思维方式,这是在根本性地提升学生的应用能力,不是单纯的量变,而是实现了质变。
  [问题3](1) 结合前面所学的元素及其化合物知识,请例举能用本节课原理解释的一些具体事实。
  (2)如果把有机化合物中的“基团”也看成“微粒”,请用本节课的原理解释乙醇与水、乙烷性质的区别。
  (3)用本节课所学原理去分析“反应速率及影响因素”知识,你是否有新的理解?请说一说你的认识。
  从本单元的角度去看待元素化合物知识,是一种更新、更高、更广、更灵活的学科视角去审视原有知识,这种高屋建瓴的俯瞰方式,会让纷繁杂乱、星罗密布的碎片知识变得整体有序,简洁明了。因为具有统摄性和高度概括的化学核心观念会让事实性知识组块记忆,也赋予这些知识深刻的学科价值,生成广泛的迁移和持续价值。微粒之间的相互作用力与物质的熔沸点、稳定性等性质的关系合理地解释了元素及其化合物的制备、保存及用途。以氯化钠和水为具体例子,由于作用力的区别让人类成功地从海水中分离出食盐与淡水;而化学键的强烈作用造成了二者均具有极高的分解温度,这是用电解法制备金属钠、氢气的理论依据。运用本节课的原理还能对许多物质的性质作出预测。当然,这些预测并非总是正确的,这就要学会辩证地看待问题了。既然化学键没有严格的界限,那么离子化合物与共价化合物之间就没有绝对的界限。化合物很可能兼有部分的离子性质和部分的共价性质。
  再转入到有机界,这些原理和观念依然暗暗释放出它耀眼的光芒,为有机化学的学习提供了一个观念的框架,有助于知识技能的保持和迁移。乙醇中的羟基与乙基的存在及相互作用,既决定了醇类的主要化学性质,又造成了羟基的活泼性差异、乙醇特有的催化氧化等,从而使之区别于水和乙烷;而大分子醇与小分子醇的性质演变更是导演了一幕真实的量变到质变的“剧本”。所以透过有机物的世界,学生将会进一步认识到“化学思想观念”在解决新的化学问题时存在“共性和普遍性”,领悟到化学知识的交叉渗透与反复检验,从而形成“大化学”概念。
  化学之化,犹如易经之易,研究的核心为“化合”与“化分”。微粒之间的作用方式透视了“化合”与“化分”的整个过程。化学键的形成过程便是原子的碰撞过程,实际上也是电子云的碰撞(由于原子核与电子相比,只是沧海一粟,且被深埋在电子云的中央)。电子只有以足够的能量相互碰撞,才能通过重排得以实现稳定的结构,同时伴随着能量的释放。反应速率的核心原理正是碰撞理论,其中活化分子、有效碰撞、断键与成键、能量的变化,这些都是可以由此类比衍生的。所以,“微粒观”“变化观”和“相互作用”是形成微观视角解释反应速率现象的理论基础。这种对知识的前瞻后顾,既恢复了知识的活力,又创造了知识的价值,实现学科能力的应用价值。
  本文是从三个方面讨论复习课的优化设计,所呈现的例子都只是一种常见的方式,但希望能起到抛砖引玉的作用。当然,优秀的复习课还可以从其他环节进行细致完善。但有效的复习课一定是有教学的深度和广度,是对原有内容进行深入编码加工产生新内涵的,是能实现从知识维度、能力维度、观念维度的“量变到质变”、形成广阔的学科视角与灵活多变的思维方式,最终能留下终身受用的思想、观念和方法。正如毕华林教授所说:“化学教育领域的‘阿基米德支点’是什么?——是化学基本观念、化学三重表征、化学实验探究”。
  参考文献
  [1] 朱志江.束缚与解放:高中化学课堂教学新常态[J].中学化学教学参考,2015,(5):1-3
  [2] 毕华林,万延岚.化学的魅力与化学教育的挑战[J].化学教学,2015,(5):3-6
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