怎样教会学生解决生活中的化学问题

admin

怎样教会学生解决生活中的化学问题
福山中学  王莉

日常生活中很多方面都有着化学知识的应用，那么怎样让学生在日常生活中也能关注化学，能够解决一些生活中实际遇到的问题呢？
【案例呈现】牙膏中的化学
1.设计探究活动
学生：“我想探究中华牙膏中的摩擦剂是什么?”“我想探究佳洁士牙膏中摩擦剂的质量分数是多少?”“牙膏中的摩擦剂会伤害牙齿吗?”“我想知道碳酸钙摩擦剂的制取方法。”“我想知道洗涤泡沫剂的化学式。”“我想知道含氟牙膏中氟的作用。”……(学生非常兴奋地说出许多想知道和想探究的问题)
教师：同学们你们能解决上述问题吗?
学生甲：我想合格牙膏中的摩擦剂可使牙菌斑、软垢和食物残渣去除,又不会对牙面及牙龈产生伤害；不合格牙膏中的摩擦剂粗糙,刷牙时有像沙子一样的颗粒滞留在嘴里,容易伤害牙齿。
学生乙：我认为牙膏中的摩擦剂(如碳酸钙)要颗粒细、纯度高和均匀才能做摩擦剂，所以不能用石灰石直接做摩擦剂,石灰石中含杂质太多,须要对含碳酸钙的物质(如石灰石)进行提纯。
学生丙：含氟牙膏能增加牙齿的抗龋力。
教师：针对提出的问题,分小组来解决以下问题(引导学生提出有探究性价值的问题):
2提出假设,设计方案
教师：学生分小组进行讨论(引导学生开展合作学习)。
投影：

学生：学生讨论非常激烈,代表发言积极,主要设计如下:
课题1:
[提出假设]假设1摩擦剂是氢氧化铝;
假设2摩擦剂是碳酸钙;
假设3摩擦剂是二氧化硅。
[实验方案]取少量某牙膏于烧杯中,并加入过量的稀盐酸，则实验中可能出现的现象与对应结论如下表:
表6-11
实验中可能出现的现象
结论

①
假设1成立

②
假设2成立

③
假设3成立

[问题]对二氧化硅和氢氧化铝的性质不清楚,它们是否溶于水？是否能与酸反应？
课题2:
方案1

图6 -8
方案2

图6 -9
方案3

图6 - 10
方案4

图6 - 11
3讨论方案,解决问题
教师：对上述设计的方案师生共同讨论,尽可能解决方案中出现的问题。(培养学生对实验方案设计的评价能力)
对于课题1:
同学们都同意此方案的设计。对提出的问题,有同学举手说可以帮助解决。
学生：我猜想二氧化硅不能和酸发生反应,因为它属于非金属氧化物,氢氧化铝能与酸反应,因为它属于碱,是否溶于水可通过查溶解性表和实验进行解决。
教师：说得很好。细沙的主要成分是二氧化硅,我这里就有一包灰白色的细沙,只是牙膏里的二氧化硅比这更纯,颗粒更细,更均匀,下面我们请一名同学做细沙与盐酸的反应实验(引导学生用化学实验的方案证实自己的猜想)。
学生：向装有少量细沙的烧杯中倒入盐酸,沙与盐酸没反应。
对于课题2:
学生甲：我认为方案1不可行,因为石灰石中含许多除碳酸钙以外的其他不溶性的杂质,在溶解和过滤中不能除去,这样制得的碳酸钙含杂质太多,不能用来做牙膏中的摩擦剂。
学生乙：我认为方案2也不可行,反应中的二氧化碳不能充分利用,反应中所需的盐酸和碳酸钠成本较高,不适合用此方案来制取摩擦剂。
学生丙：我认为方案3可行,但不如方案4好,方案4能充分利用石灰石反应后的产物全部转化为碳酸钙,使生产过程成本降低,且符合生产绿色化。
教师：同学们说得非常好,说明你们已经意识到工业上制取某种物质的基本原则。
[投影]

4实验验证,得出结论
教师：请同学们用自己带来的牙膏,按照课题1的实验设计进行实验并完成实验报告。(同学们用自己带来的牙膏进行实验情绪高涨,但倒入盐酸看到大量气泡产生,“肯定含碳酸钙”学生们兴奋地大叫起来)
看到同学们仔细观察和记录实验现象,再看到上交的一份份活动探究报告,授课教师认为此次活动探究复习课是成功的(引导学生用化学实验的方案证实自己的猜想)。
【案例点评】生活中的衣食住行各个方面都离不开化学，对21世纪公民来说，必须具备基本化学素质。在本节课中，围绕日常生活中牙膏磨擦剂来创设学习情境，发挥学生的主体作用，引导学生提出猜想→设计实验→验证猜想→得出结论，在应用知识解决实际问题的过程中,培养了学生的能力。
【理论点拨】问题解决是人类的一种基本学习活动，也是学生获取知识的主要途径。化学课程除了帮助学生掌握必备的化学知识，形成基本能力和态度之外，很重要的一个目标就是要培养学生的问题意识，提高学生分析问题和问题解决能力。培养学生的发散思维，激发学生的“大脑风暴”，有利于学生提出更多的假设，获得最优化的问题解决方法 。

图6  12发散思维与集中思维相结合的化学问题解决模式
【解决策略】 化学问题解决策略，是对化学问题解决途径和方法的概括性认识，是在化学问题解决全过程中借以明确目标，思考假设，选择、调整和审视解决问题计划的总的方针和原则。化学问题解决中主要有以下几种常见的教学策略：
（1）类比策略
类比策略是化学问题解决中常用的策略之一，它通过使用熟悉问题的解决办法去解决新问题的一种问题解决策略，问题之间的相似性，原有的知识、动机和能力是影响类比策略的三个主要因素。类比的基本模式是：
对象Ⅰ中有：A，B，C，D。
如果对象Ⅱ中有：A，B，C，那么，对象II中可能有D。
类比思维的推理方向是从特殊到特殊，它既不同于从特殊到一般的归纳法，也不同于从一般到特殊的演绎法，它把归纳法和演绎法简并为同一个过程，应用类比思维可以在两个不同知识领域之间实现知识过渡。
化学问题解决离不开学生已有的知识经验相关，即使我们通常所说的“新问题”，也不是完全与已有的知识经验无关，只是相关的知识经验存在于不同的图式中，头脑中没有可以直接利用的问题解决新问题的原型，所以感到陌生。当学生面对一个陌生的问题时，大脑会首先通过搜索寻找最相近的原型与之匹配，并设法将新问题转化为与已有知识经验中相似的问题（原型），通过比较在二者之间建立联系，进而利用已有问题的解决方法来解决当前新问题。所以，利用类比策略的关键是找到新问题与原型之间的可类比点，也就是说二者要有一定的相似性，类比才可以发生。
（2）分解策略
对于一些复杂的问题，往往难以直接找到问题解决的思路。分解策略是指按照一定的原则将问题分解为一系列相互联系、具有一定层次结构的具体问题，即将问题的目标状态分解为几个次一级的子目标，尽量不要一次处理太多的信息，通过子目标的实现使问题获得解决的一种策略。利用分解策略要注意的问题是，在分解之前，须要从问题的整体结构出发对问题进行分析，从全局上把握问题的起始与目标状态及其相互联系，做到对问题的整体理解，然后对其进行分解，避免把问题割裂成没有联系的部分。在各个子目标都完成之后，须要对其进行归纳总结，使之整合为一个整体，使复杂的问题得到最后解决。也就是说，一个完整的分解策略实际上要经历一个综合→分解→综合的过程。
根据问题的复杂程度和问题解决者自身的特点，子目标的实现可以由自己分步逐个完成，也可以与其他同学进行分工，采取合作的方式，由不同的人承担不同的子目标。无论采用哪种方式，都须要在所有子目标完成之后进行总体整合。
（3）逆推策略
逆推策略，又称“逆向推理策略”，是化学问题解决中常用的一种策略。有些化学问题，如果从起始状态出发推至目标状态往往很烦琐，甚至难以解决。逆向推理就是逆向思维，反向思考，它是由于对问题不能进行整体表征，而采取的自下而上的推理活动。解题时从目标状态出发，逐步向后逆推，同时激活与问题有关的各种化学知识，逐个“去伪存真”，一步步地缩小目标状态与起始状态之间的距离。
（4）反思策略
化学问题解决作为化学学习的一种较高水平的认知过程，更须要元认知的统摄、调节和监控。研究表明，在具备一定的知识和策略基础上，学生的自我监控水平是影响其问题解决是否成功的关键因素，而反思是实现自我监控的主要形式。
反思策略是指问题解决者适时地对问题解决过程及其结果进行批判性思考和评价的策略。反思策略一方面表现为在问题解决过程中，问题解决者不时地停下来对自己的问题解决过程作出评价。比如：这一步的目的是什么?求解的目标是什么？离目标还有多远?采用的策略恰当吗？下一步该做什么？……根据评价结果，随时对解决问题的方法和步骤作出调整和完善。这样，可以提高问题解决的意识性和调控性，使学习者明确自己在做什么，做得怎么样，提高问题解决的效率。另一方面，反思策略表现为在获得问题的答案后，问题解决者自觉地从更高的层次上反思评价自己解决问题的过程。比如：得到的结果是否与预期目标相一致？问题的解决用到了哪一部分知识?在解决问题时用到了哪些方法和策略？是怎样想到用这种方法的？该方法的适用条件和范围是什么？还有没有其他的方法？……
在反思之后，学生可以采用写反思日记的形式使反思结果内化到自己已有的认知结构中，即以日记的形式总结和记录自己在反思过程中的感受、收获和经验教训，使自己的反思过程具体化。经过一段时间以后，对自己的反思日记进行总结整理，概括提炼出解决某一类问题应注意或遵循的规律、方法，使反思结果转化成能够为以后学习所利用的资源。