如何處理好化學復習
化學教學中的復習,大致上可以分為準備性復習、日常性復習、階段性復習和終結(jié)性復習四種類型。
準備性復習又可稱為基礎(chǔ)性復習,一般在新學年開始前進行,目的是使學生形成學習新知識的準備,縮小學生間學習基礎(chǔ)的差異。例如,在高中一年級開學前兩周對初中化學內(nèi)容的復習即屬于此類。日常為配合新課教學而對舊知識所作的復習也是一種準備性復習。
日常性復習主要包括新課結(jié)束時的鞏固性復習和新課前的檢查性復習(檢查前一課的學習效果和課后復習情況),它們一般不占用整節(jié)課時,是最基本和最經(jīng)常的復習。
階段性復習是在學完一章或一個單元(包括若干節(jié)或若干章)后的復習,期中復習和期末復習也可以劃屬于階段性復習。
終結(jié)性復習指學業(yè)結(jié)束時的復習,主要指初中化學總復習和高中化學總復習。
復習能夠使學生鞏固和掌握所學的知識技能,為進一步學習作好準備,能夠使他們學到的知識技能系統(tǒng)化、規(guī)律化和簡明化,幫助他們把學到的知識技能相互聯(lián)系、進行綜合,進一步發(fā)展和深化,提高學習水平,培養(yǎng)和發(fā)展他們分析問題解決問題的能力。復習對于提高中學化學教學質(zhì)量具有很重要的作用,是中學化學教學中一件非常重要的工作。
簡單地重復、記憶和大量地做題不是科學的復習,不能收到上述效果。科學的復習應(yīng)該具有針對性、系統(tǒng)性、綜合性、發(fā)展性、啟發(fā)性和計劃性,講究方法,講求實效。
所謂針對性是指以教學大綱為依據(jù),對學生掌握知識技能和能力發(fā)展情況查缺找弱,針對性地采取補救措施,保證全面完成教學任務(wù),實現(xiàn)既定的教學目的。
所謂系統(tǒng)性是指使所學知識技能相互聯(lián)系,形成反映本質(zhì)關(guān)系的統(tǒng)一整體,有綱有目,條塊分明。
中學化學的內(nèi)容十分豐富,在平時只能一部分一部分地教學,使各部分之間的聯(lián)系受到削弱。例如,關(guān)于原子組成、原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)等物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識被分散在各個年級;氧化還原反應(yīng)跟原子結(jié)構(gòu),電離、水解跟可逆反應(yīng)等相互間本來存在著的聯(lián)系,由于分割而不容易被學生掌握。這種情況需要通過復習的綜合性來解決。
發(fā)展性指通過復習不但要強化學生的理解和記憶,還要使學生的知識技能學習水平得到發(fā)展和提高,努力促進學生智能的發(fā)展。
啟發(fā)性指要以學生為復習的主體,引導、啟發(fā)他們自覺和主動地動腦動手,不依賴教師,做復習的主人。
制訂復習計劃是提高復習效率的有效保證。復習要有計劃地進行,內(nèi)容、要求和進度要有周密的安排,這是計劃性的主要含義。
復習還要講究方法,不因循守舊,不搞固定模式,復習方法多樣化,從實際出發(fā),講求實效。復習常常跟教學測量評價相結(jié)合,在復習后進行練習、測驗或考試,以便評定教學效果,得到教學反饋信息。
一、搞好復習必須處理好的幾種關(guān)系
。ㄒ唬┮幚砗脧土暸c教學的關(guān)系
復習要“源于平時、高于平時”。平時教學是復習的基礎(chǔ),不打好這個基礎(chǔ),復習是不可能搞好的。否則,平時教學不就可以取消而用復習來代替嗎?還要處理好平時復習跟總復習的關(guān)系。平時復習是平時教學的組成部分,有的教師不注意扎扎實實搞好平時教學和平時復習,一味加快平時進度以增加復習時間,讓總復習多來幾遍。顯然,這樣做是違反認識規(guī)律、也違反教學規(guī)律的。這就好比把米燒成夾生飯再回鍋炒,炒的次數(shù)再多也難把飯炒熟。此外,復習時切忌把平時教學原樣重復一遍,要從新的高度、用新的方式幫助學生更好地理解和掌握,但又不能把復習變成上新課。
。ǘ┨幚砗渺柟袒A(chǔ)與綜合提高的關(guān)系
鞏固基礎(chǔ)與綜合提高都是復習的任務(wù)。只強調(diào)鞏固基礎(chǔ)不注意綜合提高,不能使復習達到應(yīng)有的高度;反過來,只強調(diào)綜合提高而忽視打好基礎(chǔ),也不能達到預定的目的。只有肯下功夫,認真復習好基礎(chǔ)知識和基本技能,才能又快又好地完成綜合提高的任務(wù)。有一則笑話說,有一個蠢人吃了五碗飯才把肚子吃飽,他恍然大悟地說,原來第五碗飯才能把肚子吃飽!早知道這樣,前面四碗飯不用吃了……。我們一定不要犯類似的錯誤。
。ㄈ┨幚砗孟到y(tǒng)與重點的關(guān)系
復習時要抓住主線,形成網(wǎng)絡(luò),使學生的知識、技能系統(tǒng)化;但又要從學生的實際情況出發(fā),找到平時教學的疏漏和薄弱環(huán)節(jié),有重點地進行復習,這樣才能顯著地提高復習的效率。
(四)處理好理論知識與其它內(nèi)容的關(guān)系
化學概念是化學理論的基礎(chǔ),每一種化學符號、每一種實驗方法都跟一定的化學理論聯(lián)系著,化學理論反映了物質(zhì)及其變化的相互聯(lián)系和規(guī)律性,化學計算則從量的方面反映這種相互聯(lián)系。因此,以理論為中心可以把中學化學的各類內(nèi)容聯(lián)系在一起,使化學知識技能形成一定的系統(tǒng)。在復習時要發(fā)揮理論的指導作用,注意運用化學基礎(chǔ)理論加深對基本概念的本質(zhì)認識,進一步認識物質(zhì)及其變化,注意使化學用語、化學計算和化學實驗跟有關(guān)的理論聯(lián)系起來。
。ㄎ澹┨幚砗媒y(tǒng)一復習與因材施教的關(guān)系
復習課必須面向全體學生,使全體學生都能得到提高。學生的學習情況存在差別,對于不同的教學班,應(yīng)該從實際情況出發(fā),在內(nèi)容、重點、速度和要求上適當作調(diào)整。對于同一教學班,實踐證明,“面向差生慢起步、立足雙基漸加速”是必要和可行的,可以使不同水平的學生都得到提高。
。┨幚砗脤W生復習與教師復習的關(guān)系
教師復習的效果比較好,但是,學生是復習的主體,教師的復習只是輔助性的外部因素。沒有學生的主動參加,教師的復習很難收到效果。學生自己編寫的復習小結(jié)或提綱,盡管常常不及教師編寫的完善,但前者的效果卻往往優(yōu)于后者,其原因就在這里。在教師復習過程中,吸引學生積極參加,師生協(xié)同合作,可以進一步提高復習的效果。學生先行復習,可以提高教師復習的起點,也可以使師生配合更加協(xié)調(diào),使復習搞得更好。在教師作階段復習和總復習之前,應(yīng)要求學生提前進行自我復習。
(七)處理好記憶與思考、應(yīng)用的關(guān)系
通過復習,要強化學生對基礎(chǔ)知識的記憶,但更重要的是理解、應(yīng)用和掌握,是綜合運用和學生能力的發(fā)展與提高。復習不等于記憶,記憶不是復習的主要任務(wù)和方法,它不能保證達到復習的各種目的。要提倡在理解基礎(chǔ)上的記憶,在應(yīng)用中加深理解、鞏固記憶。要以思維能力為核心,促進學生能力的發(fā)展,反對注入式的復習,多給學生思考、應(yīng)用的時間和機會。
。ò耍┨幚砗镁毩暸c復習的關(guān)系
練習在復習中具有重要的地位和作用,它以認真和系統(tǒng)地復習、整理有關(guān)知識技能為基礎(chǔ)。但是,過分強調(diào)練習、只是讓學生做題,把復習跟練習等同起來而忽視學生認知結(jié)構(gòu)的形成和完善,不能使學生的練習做到正確、合理、迅速和高效率,這種做法是不科學的。復習中的練習題大體上可以分為基礎(chǔ)復習題、理解應(yīng)用題和綜合提高題3個層次由低到高的類型。它們應(yīng)當互相配合,各有適當?shù)谋壤蛿?shù)量。
(九)處理好大綱、教科書與參考書的關(guān)系
在階段復習和總復習中,為了便于學生自己復習,常常需要提供復習提綱或復習參考資料。好的復習提綱和復習參考資料具有系統(tǒng)性、簡明性和啟發(fā)性,可以給復習帶來某些方便。目前社會上流傳的參考書種類很多,各有特點,也水平參差不齊,少不了魚龍混雜。教師要在認真研究的基礎(chǔ)上指導學生選好,或者由教師自行編寫,力戒多、濫。從根本上說來,教學大綱和教科書是復習的依據(jù),也是編寫復習提綱和復習參考資料的根據(jù)。在使用復習提綱和復習參考資料復習之后,仍應(yīng)注意跟大綱和教科書進行對照。
。ㄊ┨幚砗弥橇σ蛩嘏c非智力因素的關(guān)系
在復習時不但要重視知識技能的復習與智能的發(fā)展提高,還應(yīng)該重視學生良好的非智力品質(zhì)的培養(yǎng)。培養(yǎng)學生正確的復習目的和態(tài)度、堅強的意志和堅持不懈、百折不撓的精神,勤奮、嚴謹、踏實、精細的優(yōu)良學風,積極、穩(wěn)定而持久的情緒,使學生學會自我控制和調(diào)節(jié)心理狀態(tài),不驕不躁、謙遜團結(jié),德、智、體、美全面和諧地發(fā)展。
二、復習的實施
。ㄒ唬┤粘P詮土
及時和經(jīng)常地使新舊知識聯(lián)系,可以有效地防止遺忘現(xiàn)象。在對新課作鞏固性復習時,最好不要把新課過程原樣重復,因為這樣對學生幫助不大,會使學生失去聽課興趣。要努力用新的方式歸納、概括新課內(nèi)容,幫助學生從新的角度來理解和掌握概念,達到新的高度。例如,在元素的平均原子量和近似原子量教學中,用下列關(guān)系式幫助學生復習鞏固有關(guān)概念:
則元素X的平均原子量=x1·M1+x2·M2+…
元素X的近似原子量=x1·A1+x2·A2+…
或者用下圖表示各概念間的關(guān)系:
學生感到收獲大、新鮮,增加了學習興趣。
日常性復習常采用講授法、談話法、提問法以及練習法等方法,備課時,要精心設(shè)計鞏固復習的方案、課前復習的提問題和鞏固復習新知識的復習題、思考題和練習題。
。ǘ╇A段性復習
階段性復習可以先按單元進行,然后再復習各單元間的綜合聯(lián)系。在復習前先要調(diào)查學生在本階段的學習情況,了解學習的薄弱環(huán)節(jié)和存在問題,確定復習的內(nèi)容及重點。在此基礎(chǔ)上制訂復習方案,幫助學生排除疑難、辨析概念、綜合聯(lián)系,彌補學習上的缺陷,做好單元知識總結(jié);還可以在適當?shù)碾A段作某些專題復習,揭示規(guī)律,提高學生學習的水平。例如關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識的專題復習,化學反應(yīng)類型的專題復習,各類置換反應(yīng)的專題復習,氧化還原反應(yīng)的專題復習,以物質(zhì)的量為中心的化學計算專題復習等等。對一些內(nèi)容可以采用圖表形式。
階段性復習通常以課時為單位,采用講授法、談話法、提問法、練習法等方法。為配合階段性復習而編選的練習題應(yīng)注意綜合運用已學知識,其數(shù)量可比日常性復習多些。
。ㄈ┙K結(jié)性復習
在終結(jié)性復習之前,要認真學習教學大綱,研究學生的具體情況,確定復習的起點、目標、內(nèi)容和重點,制訂合理的復習計劃,精心編選復習提綱和練習題,還要認真地制訂每節(jié)課的教案。
終結(jié)性復習通常分為三輪進行。第一輪主要是按課本結(jié)構(gòu)進行,次序可適當調(diào)整,著重打好基礎(chǔ),輔以一定的例題示范和練習。要通過這一輪復習使學生認真掌握各章節(jié)的基本內(nèi)容和要點,加深理解和加強前后聯(lián)系,克服遺忘現(xiàn)象。第一輪復習要穩(wěn)扎穩(wěn)打,不能追求速度。
第二輪以綜合提高為目的,通常按照化學基本概念和化學基本理論、元素化合物知識、有機化學、化學用語、化學計算和化學實驗6個專題進行。復習時要著重系統(tǒng)整體知識技能,加強知識技能間的綜合聯(lián)系,注意總結(jié)規(guī)律性的知識,加深、發(fā)展對基礎(chǔ)知識的理解。例如,引導學生總結(jié)各類物質(zhì)的反應(yīng)規(guī)律和制取規(guī)律、非金屬單質(zhì)置換規(guī)律、陽陰離子放電順序與產(chǎn)物規(guī)律、判斷或比較微粒大小的規(guī)律、氧化性還原性強弱的規(guī)律、離子共存或不能共存的規(guī)律、晶體物質(zhì)的熔沸點規(guī)律等等。要注意規(guī)律的適用范圍和例外情況。
有些概念容易混淆,例如同素異形體、同分異構(gòu)體、同位素和同系物;電解和電離;原電池和電解池;電解和電鍍等等,可以通過比較,找出它們的異同,加深理解,防止混淆。在第二輪復習中還要通過典型例題的講解、理解應(yīng)用題和綜合提高題的訓練以及錯例分析,幫助學生總結(jié)題型和解題規(guī)律,研究解題思路、掌握解題方法和解題規(guī)范,提高他們分析問題解決問題的能力。
第三輪以知識技能的綜合運用和融會貫通為目的,進行綜合提高訓練,介紹新穎題型,要以學生自我復習為主,教師注意做好個別輔導工作。
終結(jié)性復習除了采用講授法、談話法、練習法以外還可以采用實驗法。實驗法不但適用于復習化學實驗和實驗操作方面的知識,也可以用于復習元素化合物知識、化學基本概念和化學基本理論方面的知識。
用實驗法復習時,一般不是重復過去的實驗,而是對原來的實驗加以提高、綜合,或者根據(jù)復習內(nèi)容設(shè)計新的實驗,或者要的鑒別或分離、關(guān)于硫及其化合物的系列實驗、電解池與原電池的組合等等。實驗應(yīng)富有知識性和思考性。完成實驗習題對幫助學生掌握實驗方法、靈活運用知識技能和提高能力能起較大的作用。可以采用教師演示實驗的形式,并且跟討論、講解結(jié)合;在時間允許時,也可以采用在實驗室實驗的形式。
化學實驗展覽是復習跟化學實驗有關(guān)的內(nèi)容的.一種好形式。展覽可以分為常用的儀器及其使用;藥品的存放;化學實驗基本操作;常見氣體的制取和收集;物質(zhì)的提純、鑒別和檢驗;重要的化學實驗等幾個部分順序陳列。每個部分的各陳列項目都應(yīng)當配以醒目標簽,其內(nèi)容包括本項目的原理、操作、現(xiàn)象、解釋或結(jié)果處理、注意事項等說明,還應(yīng)適當提出思考題或?qū)嶒灹曨}。例如,關(guān)于氧氣的制取、收集和性質(zhì)試驗這個項目,應(yīng)陳列氧氣的制取和收集裝置、制取氧氣常用的兩組藥品(高錳酸鉀、氯酸鉀和二氧化錳)以及試驗氧氣性質(zhì)用的儀器和藥品等。在標簽上寫出有關(guān)的反應(yīng)方程式、操作步驟和注意事項;還可以提出一系列問題讓學生回答和思考。例如:加熱盛放固體藥品的試管時,為什么試管口要向下傾斜?使木炭在氧氣中燃燒前為什么先要把木炭加熱到發(fā)紅?為什么要把木炭慢慢地由瓶口伸到瓶底?硫在氧氣中燃燒跟在空氣中燃燒有何不同?做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗前為什么要預先在集氣瓶底裝少量水或者鋪一層細砂?如果只有氯酸鉀和高錳酸鉀如何制取氧氣?等等。也可以擴大展覽內(nèi)容的范圍,增加各種知識系統(tǒng)圖、比較表、衍變關(guān)系圖、化工生產(chǎn)流程圖、各種標本模型等,把化學實驗展覽擴大為系統(tǒng)的化學復習展覽。布置化學實驗展覽和制作展覽標簽可以吸收學生參加一部分工作,激發(fā)他們動手動腦的學習興趣,但教師要做好指導和組織工作,能對學生的復習有所幫助。
準備和布置好的展覽一般在第二輪結(jié)束時組織學生參觀,在第三輪復習時,由學生自由參觀,還可以讓學生動手操作,讓學生根據(jù)自己的需要選擇重點內(nèi)容進行復習,教師要做好組織安排和安全工作。STS教育和活動課教學基本功。
三、怎樣在化學教學中進行STS教育
STS是英文“科學(Science)”、“技術(shù)(Technology)”和“社會(Society)”的縮寫。STS教育以培養(yǎng)了解科學技術(shù)及其社會價值、能夠在一定程度上參與科學技術(shù)決策的公民,培養(yǎng)了解建設(shè)現(xiàn)代化社會對科學技術(shù)進步的需求、能夠應(yīng)用科學技術(shù)致力于經(jīng)濟和社會發(fā)展的廣大人才為目標。它要求科學教育面向現(xiàn)代化建設(shè),注重滲透技術(shù)教育,使學生體驗技術(shù)在科學與社會之間的橋梁作用,認識科學、技術(shù)與社會的交互影響,理解科學技術(shù)發(fā)展的綜合化、整體化特征,理解科學技術(shù)作為“第一生產(chǎn)力”的社會價值,培養(yǎng)學生參與科學技術(shù)決策的意識和能力;認為理解和掌握科學,不只在于靜態(tài)的“科學知識”,更在于跟科學探究和技術(shù)實踐聯(lián)系在一起的“科學技術(shù)過程”。STS教育主張在科學技術(shù)的全面教育中優(yōu)化科學素養(yǎng)教育,在調(diào)整課程結(jié)構(gòu)、改革教學內(nèi)容和教學方法中實現(xiàn)其人才培養(yǎng)目標。
一、化學教學中的STS教育優(yōu)勢
學校教育改革的核心是課程改革。在化學教學中實施STS教育的基本條件,就在于根據(jù)STS教育的理論,優(yōu)化化學課程設(shè)計,發(fā)揚化學教學中的STS教育優(yōu)勢。
1993年第 34屆國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會(IUPAC)學術(shù)大會提出“化學是21世紀的中心科學”,大會報告、講演和眾多交流論文都反映:向眾多學科滲透的化學已發(fā)展為“人類繼續(xù)生存的關(guān)鍵學科”,F(xiàn)代化學的這個本質(zhì)特征是在化學教學中實施STS教育的突出優(yōu)勢。
化學學科的另一本質(zhì)特征是以實驗為基礎(chǔ);瘜W實驗既是生動的科學實踐過程,又廣泛聯(lián)系化學技術(shù)而便于滲透技術(shù)教育。這樣,在化學教學中實施STS教育,由于能有效地借助于實驗活動而又具備了明顯的實驗教學優(yōu)勢。
有效地在中學化學教學中實施STS教育,關(guān)鍵就在于發(fā)揚上述化學學科結(jié)構(gòu)所具有的優(yōu)勢。為此,必須貫徹“教育要面向現(xiàn)代化,面向世界,面向未來”的方針和《中國教育改革和發(fā)展綱要》的精神,深化課程改革,既優(yōu)化實驗教學和注重科學過程,又改革化學課程結(jié)構(gòu),更新教學內(nèi)容和教學方法,形成化學學科STS教育的特色。
二、化學教學中STS教育的原則
(一)與常規(guī)教學相輔相成
采用滲透方式,在常規(guī)教學中聯(lián)系適當課題,進行STS教育(例如在“水”的教學中結(jié)合地方水資源、水生產(chǎn)的調(diào)查,討論水資源的保護、開發(fā)、利用與經(jīng)濟、社會發(fā)展的關(guān)系);或者開設(shè)STS教育型的化學選修課(例如《環(huán)境分析化學》、《水與社會》、《食鹽與社會》、《硫酸與社會》等化學專題選修課),拓展和優(yōu)化相關(guān)的化學常規(guī)教學。現(xiàn)以《食鹽與社會》中的“氯堿生產(chǎn)”選修教學為例說明。氯堿生產(chǎn)技術(shù)進步的基本標志在于產(chǎn)品液堿(NaOH濃溶液)質(zhì)量的提高,燒堿質(zhì)量的檢測必須運用酸堿滴定技術(shù),這就體現(xiàn)了酸堿滴定技術(shù)在發(fā)展氯堿生產(chǎn)中的價值。據(jù)此,在“氯堿生產(chǎn)”的教學中,可聯(lián)系“電解食鹽水以制取氯氣和燒堿”和“中和滴定”實驗的教學,組織選修學生參觀化工廠食鹽溶液的電解生產(chǎn),聽取食鹽溶液電解技術(shù)的革新和氯堿生產(chǎn)的發(fā)展的概況報告,稍稍拓展已有中和滴定的知識技能、學會按技術(shù)標準方法來測定燒堿中NaOH和Na2CO3的含量,繼而參與工廠燒堿質(zhì)量的檢測,討論、體驗酸堿滴定技術(shù)發(fā)展和氯堿生產(chǎn)技術(shù)革新的價值和效益。
。ǘ﹥(yōu)化實驗教學,滲透技術(shù)教育
優(yōu)化化學實驗教學,注重通過科技實驗活動,引導中學生聯(lián)系生活、生產(chǎn)實際,思考與化學科技發(fā)展水平密切相關(guān)的環(huán)境、資源、能源、食物、材料、人口等社會問題,并且實踐科學過程,學習、掌握相應(yīng)的化學原理、技術(shù)以至綜合技術(shù),有效地培養(yǎng)他們對于化學的價值敏感性,全面地發(fā)展他們的科學素養(yǎng)。如聯(lián)系“土壤膠體的離子吸附和離子交換過程”的常規(guī)教學,圍繞“施用化肥不當,將使土壤板結(jié)、肥力下降”這一農(nóng)業(yè)資源問題,可在選修課中組織學生開展“土壤代換性鈣鎂的代換反應(yīng)——土壤代換性鈣鎂的測定——土壤代換性鈣鎂含量與土壤結(jié)構(gòu)、肥力相關(guān)性的調(diào)查、測試”的農(nóng)化系列科技實驗活動。實踐證明,該科技實驗活動既使中學生從一個側(cè)面探究了土壤農(nóng)化的科學技術(shù),更使他們在技術(shù)實踐的科學過程中,體驗了化學與生物學、農(nóng)學密切關(guān)聯(lián)并為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的中心科學價值,培養(yǎng)了面向經(jīng)濟和社會發(fā)展探究、掌握科學技術(shù)的科學態(tài)度和科學方法。
。ㄈ﹨⑴c化學技術(shù)為經(jīng)濟、社會發(fā)展服務(wù)活動
科學技術(shù)在為經(jīng)濟、社會發(fā)展服務(wù)的過程中才體現(xiàn)其“第一生產(chǎn)力”的價值。只有適當指導學生在科學學習過程中參與技術(shù)為經(jīng)濟、社會發(fā)展服務(wù)活動,才能在科學教育中有效地培養(yǎng)他們對科學技術(shù)決策的參與意識。STS教育所要求培養(yǎng)的價值觀念、參與意識,以至科學技術(shù)的決策能力,都必需通過學生對技術(shù)服務(wù)的參與才能逐步形成。前例氯堿生產(chǎn)的教學,若能圍繞發(fā)展食鹽溶液電解技術(shù)對提高氯堿生產(chǎn)綜合效益的分析、評價,系統(tǒng)地對離子膜法新技術(shù)和現(xiàn)存金屬陽極隔膜法以及已被淘汰的碳板陽極隔膜法進行比較分析,對新技術(shù)決策的綜合性高效益作出評價,就能生動地使學生接受一次生產(chǎn)技術(shù)決策論證的模擬訓練。
三、化學教學中STS教育選題舉例
在優(yōu)化課程設(shè)計的同時,必須優(yōu)選教學內(nèi)容。下表以具有廣普性的選修課程“化學與社會”為例,列出該課程教學內(nèi)容的分類綱目和其中的教學選題(例),供設(shè)計課程、編選教材時參考。
四、在中學化學教學中實施STS教育的范例
——《硫酸與社會》教學
1.課程設(shè)計
。1)教學目的
與高中化學必修教材“硫酸的工業(yè)制法”和理科必學教材“中和滴定”的教學相輔相成,指導學生面向化工廠的硫酸生產(chǎn)和環(huán)境污染實際,以生產(chǎn)流程模擬、酸雨成因分析、硫酸含量分析等實驗為基礎(chǔ),實踐科學過程,掌握化學技術(shù),參與技術(shù)服務(wù),以發(fā)展學生的智能結(jié)構(gòu),培養(yǎng)學生參與保護環(huán)境和發(fā)展經(jīng)濟的科學技術(shù)決策的意識和能力。
。2)教學計劃
表13“硫酸與社會”的教學計劃
2.教學案例(教學單元A)
。1)教學要求
、儆贸V菔幸恢绣X承之老師設(shè)計的“接觸法制硫酸生產(chǎn)流程模擬實驗”演示儀演示硫酸生產(chǎn)原理及其研究,為“化工廠硫酸生產(chǎn)的現(xiàn)場教學”作準備。
②用自制“SO2的固相催化氧化器”,由學生實驗硫酸生產(chǎn)中酸霧的生成反應(yīng)和酸雨的形成原理,并由此簡析硫酸生產(chǎn)中的有關(guān)工藝條件和環(huán)保問題。
。2)教學設(shè)計
①接觸法制硫酸生產(chǎn)流程模擬的演示實驗
模擬生產(chǎn)中硫鐵礦焙燒、爐氣凈化、二氧化硫轉(zhuǎn)化(同時演示SO3遇水形成酸霧和H2SO4的檢出)、三氧化硫吸收和尾氣中二氧化硫的處理等工藝過程,通過鮮明的反應(yīng)現(xiàn)象,反映硫酸生產(chǎn)的化學原理和工藝條件。實驗技術(shù)的關(guān)鍵,是硫鐵礦的分散性(碾細后用碎石棉纖維拌和)、催化劑的活性(將浸透飽和重鉻酸銨溶液的石棉纖維填入催化管灼燒冷卻后備用)、三氧化硫的吸收條件和空氣鼓入速度的控制,這恰與主要的硫酸生產(chǎn)工藝條件一一對應(yīng)。演示過程,不僅能為學生的硫酸生產(chǎn)流程現(xiàn)場見習提供準備,更是一次在科學實驗中研究生產(chǎn)流程的技術(shù)探索示范。
、谒嵊瓿梢蚍治龅膶W生實驗
指導學生先將“SO2的固相催化氧化器”接通直流電源使其中的電熱絲紅熱而在表面形成鐵等金屬氧化物的催化層,然后伸入裝有SO2和空氣的集氣瓶中。要求學生分析瓶中迅速出現(xiàn)的濃重白霧現(xiàn)象,并檢出H2SO4的生成。然后組織課堂討論:為什么含硫化石燃料(如煤)的燃燒和焙燒硫化物金屬礦,通常是形成酸雨的主要污染源?為什么在我國用硫鐵礦為主要原料的硫酸生產(chǎn)中,焚礦后除去爐氣中酸霧的技術(shù),是發(fā)展生產(chǎn)中的一大關(guān)鍵問題?為什么SO3吸收后尾氣中的SO2若不回收利用,則硫酸生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和社會效益都必蒙受巨大損失?
。3)教學效果
學生在科學實驗中,結(jié)合隨后相應(yīng)的社會實踐(教學單元B),激發(fā)了“硫酸與社會”的探究志趣,初步理解、實踐了為經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)、又必須與環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的硫酸生產(chǎn)的科技知識和研究方法,培養(yǎng)了“清潔生產(chǎn)”和治理“三廢”的環(huán)境意識,發(fā)展了對化學科學技術(shù)的價值敏感性。
3.教學案例(教學單元C和D)
(1)教學要求
、俜謩e以甲基橙、甲基紅和甲基紅-次甲基藍混合溶液,作為用標準NaOH溶液滴定H2SO4溶液濃度時的指示劑,比較滴定結(jié)果的精密度和準確度,并對照三種指示劑的變色范圍、變色點,進行比較分析,選出其中的最佳指示劑。
、谑箤W生從理論與實踐的結(jié)合上掌握我國GB534-82標準測定工業(yè)硫酸百分含量的化學技術(shù)為生產(chǎn)服務(wù)。
。2)教學設(shè)計(學生實驗和技術(shù)實踐)
①硫酸濃度滴定分析中指示劑的選擇
分別以甲基橙、甲基紅和甲基紅-次甲基藍混合溶液為指示劑,其它滴定條件都與國家標準類同,用0.5摩/升的NaOH標準溶液滴定0.3摩/升左右的稀H2SO4的濃度,通過比較分析,確定其中的最佳指示劑,完成國家標準中關(guān)鍵技術(shù)的探究。
實驗報告項目:使用不同指示劑所得測定結(jié)果的精密度比較;使用不同指示劑所得測定結(jié)果的準確度比較;確定最佳指示劑和確定理由的分析。
、谟脟覙藴蕼y定工廠產(chǎn)品硫酸的百分含量
用潔凈干燥、滴管中吸有樣品硫酸(如98%工業(yè)硫酸)的小滴瓶置于分析天平上稱量。取兩份各盛有不少于50毫升蒸餾水的錐形瓶,用遞減稱量法各向其中滴入約0.7克樣品硫酸,按以下操作,平行滴定兩份。
在稀釋后的樣品中加入甲基橙指示劑一滴,用0.5摩/升的NaOH標準溶液滴到溶液顯橙紅色,再加入甲基紅-次甲基藍混合指示劑4滴,繼續(xù)滴加NaOH標準溶液,直到溶液由紫紅色變灰綠色即為終點。
實驗報告項目:由兩次有效的平行滴定數(shù)據(jù)計算樣品硫酸的百分含量;以生產(chǎn)工廠對相同樣品的測定值為真實值,分析測定誤差。
、蹍⑴c控制硫酸生產(chǎn)吸收工藝條件的技術(shù)實踐
用參觀時在生產(chǎn)現(xiàn)場已采集準備的有關(guān)酸樣,照前面②中的測定操作,為工廠嚴格測定硫酸生產(chǎn)中進入吸收塔里吸收三氧化硫的常用循環(huán)酸和從塔底排出的高濃度酸的H2SO4百分含量。進一步,結(jié)合對其它相關(guān)工藝條件的調(diào)查,評價工廠對吸收塔中酸濃度控制的合理性,分析工廠吸收塔中三氧化硫的吸收效率。
實踐報告項目:所測吸收塔中硫酸的百分含量;工廠硫酸生產(chǎn)吸收工藝條件和吸收效率的評價、分析。
。3)教學效果
在系統(tǒng)化的科技實驗中教學國家標準的滴定分析技術(shù),由于符合化學科技教學的聯(lián)系化工生產(chǎn)的實踐性原則和學生探究掌握的有序化原則,收到了較好的STS教育效果:首先,學生理論聯(lián)系實際,在比較研究中觀察、分析了使用甲基橙為指示劑,則測定的精密度和準確度必然明顯較差的現(xiàn)象和原理,這恰與使用甲基紅-次甲基藍混合指示劑形成鮮明的對照,從而使學生運用國家標準作硫酸生產(chǎn)工廠酸樣中H2SO4含量的分析時,都能熟練地先使用甲基橙以獲得接近滴定終點的信息,然后再加入甲基紅-次甲基藍混合指示劑,準確地完成滴定。于是,在學生實踐科學過程和實現(xiàn)智能飛躍的探究中,使中學“中和滴定”的實驗教學發(fā)展為國家標準的技術(shù)教育,全面提高了化學科技實驗的教學和教育效益。進一步,學生更運用已掌握的國家標準技術(shù),直接參與硫酸生產(chǎn)吸收塔中酸濃度的嚴格控制以提高生產(chǎn)效率的技術(shù)實踐活動,在親自體驗科學技術(shù)為經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)的成功的喜悅中更加提高了自己的科學素養(yǎng)。
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