林進太
摘 要:在人教版化學必修Ⅰ的教學實踐中,作者對學生的易錯知識點進行了總結,并基于學生的集中出錯情況分析了具體原因,最后提出了突破這些易錯知識點的教學方法與教學建議。
關鍵詞:化學必修Ⅰ;易錯知識點;氧化還原反應;氣體除雜
在高中階段化學知識的學習中,高一學年上學期的必修Ⅰ模塊顯得尤為重要。目前,國內大多數(shù)高中文理分科都安排在高一下學期,因此化學必修Ⅰ是所有學生都需要詳細掌握的基礎知識模塊,也是高考和學業(yè)水平測試的重要內容,該模塊的學習情況將直接影響學生文理分科的選擇。筆者作為一名新老師,在完成一學期的教學后發(fā)現(xiàn),必修Ⅰ階段的知識雖然基礎,但學生卻有許多屢錯難改的知識點。在期末的全市統(tǒng)考中,筆者更注意到不同片區(qū)、不同教師的授課學生也都存在這些錯誤點。這說明在某些知識點的學習上,學生存在同樣的認知困難,導致了“相當頑固”的錯誤。筆者對這些不符合“學生認知規(guī)律”的知識點做了總結,并且提出了突破這些易錯知識點的教學方法與教學建議,希望對有同樣困惑的老師與學生有所啟發(fā)。
[易錯點1]金屬鋁單質與氫氧化鈉溶液的反應
如果將中學階段最難記憶的反應方程式來排名,則必修Ⅰ第三章中鋁與氫氧化鈉溶液的反應(2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑)毫無疑問位居前列,并且對于高中三個年級的學生而言,這個反應方程式的書寫錯誤率都相當高。
從學生的答題情況看,書寫錯誤主要集中在:漏寫了反應物中的水、產(chǎn)物寫成了氫氧化鋁以及配平出錯。從記憶的角度看,若是要將該方程式死記硬背的話,確實存在一定的難度。學生難以記住該反應方程式或是在書寫過程中無法配平,歸根結底是因為不理解該反應的機理。而由于鋁與氫氧化鈉溶液的反應機理涉及化學反應平衡移動等知識,對于高一的學生,教師在課堂上又不便于展開講解,因此在習題中學生屢寫屢錯。
教學建議:同樣是金屬的反應方程式,學生對第三章開篇中鈉與水的反應記憶卻十分牢固,很少會有出錯。這是因為在課堂上教師往往親自演示鈉與水反應的實驗,并且現(xiàn)象非常明顯,總結出了朗朗上口的五個字(浮、融、游、響、紅)來描述該反應。這對于學生的記憶幫助很大,在書寫方程式時,學生一想起這五個字,自然就能將產(chǎn)物寫出來。而鋁與氫氧化鈉溶液反應是一個不符合常規(guī)的反應,是高中階段唯一一個金屬與堿的反應。同時,這也是鋁作為兩性金屬的特殊性,不符合學生的傳統(tǒng)認知。為了加深學生對這個反應記憶的深刻性,在教學中我們可以充分利用這個特殊性,創(chuàng)設教學情境,引發(fā)學生的認知沖突。具體而言,在學習金屬鋁單質的化學性質時,教學上可以首先采用類比的方式讓學生猜想并通過實驗驗證。隨后,教師應在課堂上創(chuàng)設情境,提出疑問:“鋁作為一種金屬是否能與堿發(fā)生反應?”學生根據(jù)已有的知識基礎,得到的答案顯然是否定的。此時,再安排學生動手實驗或教師演示實驗,在對實驗現(xiàn)象的觀察過程中顛覆學生已有的認識,構建起認知沖突。這樣一來,便強化了學生對鋁與氫氧化鈉溶液反應的記憶,并且還可以進一步收集、檢驗得到的氣體,從而推導出反應的方程式。學生在經(jīng)歷實驗的操作過程后,今后在寫反應方程式時就會下意識地回憶實驗現(xiàn)象,從而順利地寫出產(chǎn)物。最后教師還需要結合氧化還原反應的知識,進一步講解該反應電子的轉移過程以及配平的關鍵技巧(2Al~6e-~3H2),從而便于學生的理解與記憶。
在多次的教學實踐后,我們發(fā)現(xiàn),類似于上述這種學生難以記憶與書寫的反應,應當適當延長教學時間,在課堂上創(chuàng)設特殊的教學情境,輔之以必要的實驗探究,才能真正讓學生印象深刻,長久不忘。
[易錯點2]氣體的除雜
在必修Ⅰ教材第三章有關碳酸鈉與碳酸氫鈉性質的學習后,習題中開始出現(xiàn)CO2氣體除雜方案的考查。而在隨后第四章非金屬及其化合物的學習后,氣體除雜類題目又增加了Cl2和SO2這兩種氣體。此外,在許多實驗設計類的大題中,凡涉及氣體制備與性質研究的實驗,也經(jīng)常重點考查制備過程中氣體除雜的問題,具體題目類型如圖1所示。
類型一:利用下圖裝置,實現(xiàn)下列氣體的除雜(括號內的氣體為雜質),洗氣瓶中應該分別選擇哪種溶液?
類型二:為確認HCl、H2CO3、H2SiO3三種酸的酸性強弱,某學生設計了如圖所示的實驗裝置,一次實驗即可達到目的,請據(jù)此回答:
(1)錐形瓶中裝某可溶性正鹽溶液,分液漏斗所盛試劑應為 ,
(2)裝置B所盛的試劑是 ,其作用是 。
在教學中我們發(fā)現(xiàn),即使上課時屢次強調,學生也很難徹底掌握此類問題。在考試中,學生具體出錯表現(xiàn)在經(jīng)常將“飽和NaHCO3(NaHSO3)溶液”寫成“飽和Na2CO3(Na2SO3)溶液”,且常常忽略“飽和”二字,同時更有不少學生在Cl2的除雜時也直接選用飽和NaHCO3溶液。從這些錯誤中我們可以看出,學生大多是依靠死記硬背的方式來記憶,由于缺乏對氣體除雜操作的直觀認識與實驗印象,導致了記憶的錯亂與“屢錯難改”。
教學建議:在氣體除雜知識點的講解上,首先需要重點強調氣體除雜的原則:“盡可能地吸收雜質氣體,同時最大程度上不吸收要保留的氣體,且不帶入新的氣體雜質”。在選擇任何氣體的除雜試劑時都應當從這個原則出發(fā)來考慮。例如,當CO2中混有HCl(或SO2)氣體時,顯然應當選擇飽和NaHCO3溶液而不能選擇飽和Na2CO3溶液,因為飽和NaHCO3溶液幾乎不溶解CO2而Na2CO3溶液則能與CO2反應。而涉及Cl2中雜質氣體的除雜則應當考慮飽和食鹽水,而與飽和NaHCO3溶液沒有任何關系。
其次,為了讓學生從根本上理解上述氣體除雜的原理與操作,我們認為可以通過演示簡單的實驗來幫助學生理解與加深記憶。例如學生往往很難理解與記憶Cl2在飽和食鹽水中的溶解度會變?。P于平衡移動的知識在選修才會涉及),若課堂上通過視頻展示對比Cl2在飽和食鹽水和純水中溶解度的差異,則能夠有效地強化學生的記憶,同時對于氯氣的制備與收集方法的學習也能很好地結合在一起。
最后還可以幫助學生從習題中總結得到規(guī)律:一般的,為了除去弱酸性氣體中混有的強酸性氣體雜質,通常選用弱酸性氣體溶于水后形成的飽和鹽溶液。若弱酸性氣體溶于水后為一元酸,則用該酸形成的飽和正鹽溶液。若為二元弱酸,則采用該酸形成的飽和酸式鹽。
[易錯點3]化學綜合實驗的設計與探究
必修Ⅰ第三章和第四章是金屬元素、非金屬元素以及對應的常見化合物的性質。這部分內容的學習涵蓋了許多重要的化學反應以及相關的實驗設計與實驗操作。此外,在近幾年的高考化學試題中,也不斷有開放性、探究性的實驗題出現(xiàn),有關化學綜合實驗的設計與探究已經(jīng)成為考試的熱點與難點。從學生的答題情況看,實驗題幾乎是學生最難回答也是最不好得分的題目。盡管題目中不少知識點為學生所熟悉,可答題時學生往往不好下筆?!按痤}步驟不合理、語言不夠規(guī)范、回答不完整”等,都是學生常常出現(xiàn)的問題。
教學建議:簡單來說,要實現(xiàn)用準確的化學語言描述實驗操作、實驗現(xiàn)象等內容是一個長期培養(yǎng)的過程,而這個過程需要作為教師的我們將它落實到每一節(jié)化學課堂中。如果對大量實驗題進行總結和分析,我們不難發(fā)現(xiàn)題目的核心考查內容都是“實驗現(xiàn)象的描述、實驗方案的設計以及實驗的改進與思考”。而這些知識的訓練是完全可以融入課堂教學中的。舉例來說,題目里有關“實驗現(xiàn)象的描述”這一部分,答題規(guī)范要求從固體、液體和氣體三個方面來描述。而這一點本來就是課堂里實驗教學最常見的內容。例如,必修Ⅰ第三章中鈉與水的反應,我們一直將實驗現(xiàn)象描述為“浮、熔、游、響、紅”,這實際上就是從固體、液體和氣體三個方面去概括的。倘若教師能夠在每次實驗課的教學上主動引導學生往這三個方面去觀察和思考,學生在答題時自然能減少答題不完整、不規(guī)范的情況。
又如,教學中常常需要學生根據(jù)已有的知識來猜測及驗證某些化合物的性質,這其實就是對“實驗方案設計”的學習與訓練。一個規(guī)范的實驗方案基本包括操作步驟、預期實驗現(xiàn)象以及預期結論三個部分。在教學中,我們同樣可以將這種描述的邏輯潛移默化地傳遞給學生。例如,最簡單的Fe3+的檢驗,其實驗方案可以描述為:“取適量待測液于一試管中,滴加幾滴KSCN,若溶液出現(xiàn)血紅色,則證明有Fe3+存在?!碑斀處熡幸獾貜娬{,并將這種化學用語經(jīng)常在課堂上呈現(xiàn)時,這種“取適量……滴加……若……則……”語句也會慢慢變成學生課堂上回答問題的習慣,而那時實驗題也就不會再讓學生感到難以回答了。
再如“實驗的改進與思考”這一部分,教師也可以下意識地在平時的課堂教學中進行融合。以必修Ⅰ第四章金屬銅與濃硫酸的反應為例,教科書中的實驗裝置如上圖所示。在教學中便可引導學生進一步思考:“該實驗裝置有何不足,哪里值得改進?”隨后在學生討論后,再給出下圖的實驗裝置,并帶領學生一起總結:“若實驗中涉及有毒氣體,通常都需要考慮尾氣處理裝置”。以上幾個例子在教學的背后就是對學生化學思維、化學邏輯和化學感覺的培養(yǎng),若教師在平時教學中能有意地落實,相信對學生化學用語的使用會有顯著的幫助與提升。
銅與濃硫酸的反應及其改進裝置
化學必修Ⅰ模塊是學生高中階段學習化學的開始,知識基礎而重要。經(jīng)過一學期的教學,作為新老師的我,從學生的反饋中也在不斷反思自己的教學。如何能夠幫助學生突破易錯點,如何在落實教學目標的同時培養(yǎng)學生的化學思維,應該成為我們老師不斷思考、不斷努力的方向。
參考文獻:
宋心琦.化學必修1[M].人民教育出版社,2007:101.
編輯 薄躍華