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[摘要]物理化學是化學學科的一門基礎理論課,其課程公式多、抽象概念多、理論性強、系統性強、邏輯性強,在學習的過程中學生普遍存在畏難情緒,不利于知識系統化學習和掌握。本文基于以上特點,以概念形成策略進行離子獨立移動定律的教學設計為例,引導學生去偽存真,把握事物的本質形成正確概念并且調動學生對物理化學的學習興趣,不斷探索和實踐。
[關鍵詞]物理化學;獨立移動定律;概念形成策略;學習興趣
物理化學是化學學科的一門基礎理論課,課程內容主要包含化學熱力學、電化學、化學動力學基礎、界面現象和膠體分散系統四大部分。物理化學又被稱為理論化學對所有化學課程具有指導作用,即化學之魂。物理化學課程具有“兩多,三強”的特點,即公式多、抽象概念多、理論性強、系統性強、邏輯性強[1]。在教學過程中發現學生在學習的過程中普遍存在畏難、厭學的消極情緒,在心理上筑起了無形的不可逾越壁壘,極其不利于知識系統化學習和掌握[2]。如何將理論化學的知識內容以更加簡潔、有效、科學的教學策略呈現在課堂?如何充分調動學生的個性參與使得學生對物理化學產生學習興趣,是值得任課教師不斷探索和實踐的重要研究課題[3]。物理化學的學是對基本概念和公式的理解和應用[4]。任何一個概念的形成和理論的建立,都是在大量科學實驗的基礎上,經過歸納、演繹、分析、綜合而形成的。在學習的過程中要求學生既要接受相關的知識,更要掌握科學思維的方式和研究方法,只有這樣才能牢固掌握基本概念,避免產生“差之毫厘,失之千里”的后果[5]。教學中怎樣引導學生去偽存真,把握事物的本質是一個艱難的過程。根據物理化學理論知識的學習特點采用概念形成策略可以有效的提升課堂教學效果。概念形成策略作為一種有效的教學策略手段,可以使得學習者從大量的具體事例舉證中進行分析比較、辨別、概括、從而把握同類事物的共同關鍵特征,進而理解基本概念和原理[6]。概念形成策略強調學生參與獲取知識的過程,心理學研究表明:該策略在教學實踐過程中學生在理論知識的學習過程中思維活動尤為活躍,將概念形成策略融入到物理化學教學中可以很好的激發學生學習興趣,化被動為主動。本文以高等教育出版社《物理化學》第五版第八章第二課時“離子獨立移動定律”為例,以概念形成策略作為教學策略進行了教學設計。
1教學主題內容
在講解離子獨立移動定律前學生已經學習了電導、電導率、摩爾電導率等基本概念,并探究了電導率、摩爾電導率與濃度的關系;已知強電解質的無限稀釋摩爾電導率可以通過科爾勞烏施經驗式獲取,然而弱電解質的無限稀釋摩爾電導率無法從經驗式推出?;诖?,離子獨立移動定律的提出很好的解決了弱電解質極限摩爾電導率的求算,其為離子的摩爾電導率計算提出了理論依據;最后又從理論聯系實際的視角介紹離子獨立移動定律的一些應用。本節課教學重點是離子獨立移動定律的概念形成;教學難點:離子獨立移動定律的概念及解離平衡常數與溶解度的相關計算。
2教學目標
2.1知識目標
(1)掌握離子獨立移動定律的概念及理解離子獨立移動定律的本質。(2)學會解釋離子獨立移動定律的應用。
2.2能力目標
(1)通過讓學生計算三對電解質中Cl-與NO3-、K+,Li+無限稀釋摩爾電導率差值歸納離子獨立移動定律的特點,總結出離子獨立移動定律;(2)在離子獨立移動定律概念及公式歸納總結過程中,培養學生邏輯性思考能力、系統性認識問題能力;(3)通過讓學生學會運用離子獨立移動定律計算弱電解質的解離度和解離常數環節培養學生理論聯系實際解決實際問題能力。
2.3素質目標
(1)通過歸納總結離子獨立移動定律的概念培養學生對該物理化學課程的學習興趣;(2)將離子獨立移動定律運用于實際過程中培養學生學習、求真、求實的優良品德和探索的科學創新精神。
3教學策略
學生在學習離子獨立移動定律前已經具備了無機化學、有機化學、高等物理、高等數學等課程的知識基礎,思維活躍、具有積極的學習態度。針對物理化學課程公式多、抽象概念多、理論性強、系統性強、邏輯性強的特點,本文根據物理化學理論知識的學習特點采用概念形成策略提升學生學習物理化學課程效果。概念形成策略是指學習者從大量的具體例證中,進行分析、概括、辨別、抽象等形式把握同類事物共同關鍵特征的學習策略。該學習策略強調學生主動參與知識的獲得過程。概念性策略一般經歷三個階段:首先,獲取大量相關的具體例證,對與要形成的化學概念獲取感性認知;其次對例證進行分析、概括、辨別、抽象把握同類事物的關鍵共同特征,同時排除干擾信息,由感性認識上升到理性認識;最后對形成的結論與同學進行交流,在實踐中應用并檢驗,在進一步的思維碰撞中逐步明確正確的觀點,強化學生對化學概念的理解。本節課程內容主要是離子獨立移動定律,概念形成性策略融入本節的教學環境中,對解決本節課重、難點教學有著很好的促進作用,同時也幫助學生在概念的形成中由感性認識升華到理性認識,在反復論證討論中越辯越明強化物理化學概念的理解。
4教學過程
為了解決弱電解質溶液的無限稀釋摩爾電導率如何計算問題,本節引入離子獨立移動定律概念。通過相關例證計算Cl-與NO3-、K+,Li+無限稀釋摩爾電導率差值形成感性認識階段,在總結、歸納概念的過程中進一步抽象概括將感性認識上升到理性認識,推導1-1價電解質及不同電解質離子獨立移動定律一般式并通過計算乙酸無限稀釋摩爾電導率進行比較驗證離子獨立移動定律。運用離子獨立移動定律計算弱電解質的解離度和解離常數,在離子獨立移動定律應用過程中加深對概念的理解。
5教學反思
本節課將概念形成策略融合到物理化學教學過程中,調動學生學習物理化學的興趣,通過計算三對電解質中Cl-與NO3-、K+與Li+無限稀釋摩爾電導率差值、及分組交流計算弱電解質HAc的無限稀釋摩爾電導率逐步落實概念形成策略,將其融入到物理化學教學中。在將離子獨立移動定律結合實際應用時,將理論知識融入實際,重視知識的實踐應用,從而進一步強化離子獨立移動定律概念。(1)借助計算三對電解質中Cl-與NO3-、K+與Li+無限稀釋摩爾電導率差值、及分組交流計算弱電解質HAc的無限稀釋摩爾電導率給出足夠例證獲取感性認識,通過大量例證讓學生類比歸納,分析、辨別,對特征信息進行抽象和概括形成離子獨立移動定律的概念,引導學生去偽存真將感性認識提升到理性認識。(2)通過師生討論、交流過程中掌握離子獨立移動定律應用條件。在應用和實踐的過程中進一步加深離子獨立移動定律的理解,培養學生科學探究精神,在解決實際問題的過程中重視知識的應用。(3)概念形成策略教育融入物理化學有利于培養學生科學素養。概念形成策略將教育融入物理化學教學過程后著重強調學生主動參與知識的獲取過程,將感性認識上升到理性認識,更加重視知識的在實際中的應用。在理論知識的學習過程中培養歸納,辨別、比較獲取共同特征的能力。(4)概念形成策略教育融入物理化學有利于提升教學效果。概念形成策略教育融入物理化學課堂激發學生自身學習興趣,同時將理論知識與實際緊密聯系增強物理化學課程學習的實踐性。
參考文獻
[1]朱霄,馮媛媛,齊偉.STSE理念在物理化學課堂及實驗教學中的滲透與應用[J].化學教育,2017,38(14):23-27.
[2]馮輝,尹艷鳳,吳江麗,等.關于《物理化學》教學中公式推導的思考[J].廣州化工,2019,47(15):157-168.
[3]張帆,王明艷,張東恩,等.《物理化學》課程在教學過程中的幾點思考[J].科技風,2020(07):78.
[4]李喜蘭.新課程形式下物理化學教學中的幾點思考[J].廣州化工,2020,48(7):160-161.
[5]張樹芹.多層次物理化學教學模式的探索與實踐[J].山東化工,2018,47(4):105-106.
[6]劉知新.化學教學論[M].北京:高等教育出版社,2009.
[7]傅獻彩,沈文霞,姚天楊,等.物理化學[M].北京:高等教育出版社,2006.
作者:蔡燕軍 谷曉鳳 粟智 單位:新疆師范大學