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一、案例展示
教 材:人民教育出版社 高中化学必修二
课 题:原电池
课 型:新知识教学
案例形式:教学设计――原电池工作原理
二、案例的分析
“原电池”在学生头脑是一个陌生的科学概念,在学生头脑中很有可能存在相异构想,对于“原电池
”的教学,关键是帮助学生构建起“原电池模型”。教学处理方式对学生原电池模型的建构有很大的影响,因而本研究以不同的教学方式为切入点,来探讨教学对于学生“原电池”学习的具体影响。选择高二年级两个水平相当的理科重点班采取不同的教学方法处理讲解“原电池及其应用”整节知识。(教学设计1、2分别对应的授课班级称为实验班和对比班)
教学引入:均设置情景激发学生兴趣,指出讨论的相关内容。[2]
实验班从能源的角度引入,直接引入原电池的概念
对比班是从趣味电池出发,为建立原电池模型作铺垫。
教学环节1:是帮助学生构建原电池模型。
实验班引入“盐桥”模型,围绕“电流是怎么产生的”这个问题进行讨论,构建的模型比对比班更为本质,思维的关注点在于正负极可能发生的反应以及由此引发的结果。
对比班则围绕“构成原电池的条件”进行分析,对比班建构的模型是出于宏观层面的,具体的落脚点是发生的化学反应以及模型所提供的材料
教学环节2:均是为了使学生巩固上一环节构建的原电池模型,使学生能正确的分析书写电极反应,认识电极反应和氧化还原反应的关系,同时明确Fe―NaCl―C模型的电极反应,为讨论钢铁腐蚀打下基础。在实验班中,增加了对Zn―ZnSO4ZnSO4―Cu模型的讨论,使学生进一步内化“盐桥”模型[3]
三、教学效果的测查结果与分析
1.测查工具
在教学活动进行过程中和教学活动结束后,均采用了相应的测试题对两个教学班进行了测查,实验班和对比班使用的测试题是相同的。测查一共分为2个部分:第1部分是测查学生对于基本的原电池模型的分析能力。测查的时间是学生学习完第一课时,在第二课时正式讲新课以前,测查的目的在于考察学生通过第一课时的学习,在不同的教学处理下建立的原电池模型在分析简单原电池问题上是否存在差异。(见测查问卷1)
第2部分是测查学生应用原电池模型分析金属防腐措施的原理。测查的时间是学生学习完原电池原理及其应用整节知识以后。测查的目的在于考察学生对于生活中与原电池原理密切相关问题的分析能力,学生是否可以顺利准确抽提出原电池模型,分析电极以及电极反应,并且进行正确描述。[4]
2.测试统计结果与分析讨论
关于学生对于基本原电池模型分析能力的测查结果及其分析讨论
测查结果表明,实验班和对比班对于电池的正负极判断均正确率很高,正确率在85%以上,对比班的结果要略好于实验班。对比班在判断Fe―H2SO4―Cu 模型、Fe―H2SO4―C模型和Zn―CuSO4―Cu 模型的正负极时正确率达到了100%。在书写电极反应的正确率上,实验班要明显好于对比班,1、2、3、4组电池的电极反应书写,正确率实验班分别比对比班高出了6.8%、12.6%、38.9%和26.8%。同时测试结果显示,实验班的同学只要判断出电池的正负极一般都可以把相应得电极反应书写正确,而对比班尽管很多同学可以判断出电池的正负极,但是当中的很多同学并不能写出相应的电极方程式。[5]
在对比班的教学处理中,详细讨论了原电池构成的基本条件,对于电池正负极判断的时候,明确得出了“活泼物质作负极,不活泼物质作正极”,通过这个结论,对比班的同学因而可以很容易的通过比较电极物质失电子能力的差异性得出正确的结论。实验班的同学判断电池的正负极时,由于在教学处理中没有出现“活泼物质作负极,不活泼物质作正极”这样的结论,学生不可能以此直接作为判断依据。实验班学生的判断只能是依据于对整个装置的工作过程的判断,分析电流是如何产生的分析在两电极发生的变化,从电流的方向判断出正负极。[6]
类比法是概念学习重要而有效的方式,通过相似物质的类比实验,突破原有物质进行实验的局限性,获得更显性的感性认识有利于学生掌握科学概念。例如:我在教学“食盐在水中溶解”的内容时,问:“同学们,食盐是怎么在水里溶解的呢?”激发探究热情。为了显性地了解食盐的溶解过程,就需要找一种可见的溶解物质,进行类比实验。将食盐换成高锰酸钾投入水中,学生清晰地观察到了高锰酸钾在水中逐渐消失的过程,而液体的颜色逐渐从无色到红色,颜色由淡到浓,并不断地扩散直至均匀地分布的过程。学生由此形象地感受到物质溶解的过程及溶解后的分布情况,于是学生自觉地同化或顺应了相关的新知,在动态的实验中构建了科学的概念。
二、开展语言交流,理解科学概念
在教学过程中,由于小学生科学概念积累的有限性,我常常发现同学们的语言表达用词不专业、不准确,逻辑上缺乏严密性。为此,我在教学中注意对学生术语的运用和表达能力的培养,提高用语的科学性。
(一)培养准确的用语表达意思,以提高思维的准确性。科学概念是用语言表达出来的,用语的准确与否直接关系到思维的正确与否。例如:《导体与绝缘体》一课中,对于“导体”这一概念的表述时,有的学生可能会出现“能导电”与“不能导电”这样的用语来表达导体与绝缘体的本质区别。如果教师不注意纠正学生这样的用语,就容易使学生形成这样的概念,认为导体就是“能导电”的物质,绝缘体就是“不能导电”的物质这样的思维,造成概念掌握的错误。因此,教师在教学中一定要注意改变学生不科学的语言表达习惯,帮助学生形成科学的思维。
(二)重视学生在学习中的交流与汇报。语言是思维外显的工具,交流汇报是学生对知识进行提炼和升华的过程。例如:在上三年级《观察校园里的小动物》时,我先让学生在课前准备些小蚂蚁、蚯蚓、蜗牛等。在课上,学生分组观察,并由学生按照自己的设想进行各种实验,在实验中注意记录观察实验得到的结论。结束观察后,学生收起小动物,然后分组讨论,将观察中出现的问题及得到的结论进行讨论、分析和汇总,并为在课堂上汇报做好准备。讨论结束,学生派代表在课堂上汇报。这样的实验和汇报模式,学生不仅动手实验、观察思考,并将思维用语言进行表达,加深了对科学概念的理解和把握,提高了概念学习的效率。
三、凸显主体作用,发展科学概念
新课程倡导学生是教学的主体,要让学生成为学习的主人,认知的主人,教师要成为学生学习的帮助者和促进者。为此,在科学概念教学中,教师要围绕学生进行教学设计,帮助学生、促进学生的发展。
(一)指导学生注意科学概念的相关属性。事物本质是通过现象外显出来的,观察现象是认识事物本质的途径,但有些现象并不能真实地反映事物的本质,这就需要“擦亮慧眼”,分辨现象。例如:在指导学生探究果实的共同特征时,学生往往会观察果实的颜色、形状、质量、体积、口感等现象。这时就需要教师进行指导,帮助学生透过这些表象,从果实的内部构造方面探究果实的共同特征,而排除非本质的属性。
(二)引导学生正确运用科学概念。学生通过探究学习得到的科学概念必须要用准确的语言表达出本质属性,才是达到了对科学概念的掌握。然而对于小学生来说,他们的认知往往是比较浅层次和不系统的,这就需要教师进行引导和规范,帮助学生构建科学的概念。例如:要掌握“鱼”的概念,教师出示多种鱼的图片,让学生进行探究,指导学生从外部结构、身体内部结构、生活习性、繁殖特点等方面归纳鱼的特点。在学生得出了初步的概念并表述出来后,教师再提供一些是鱼非鱼的水生生物,指导学生通过比较深化对鱼的概念。然后,再通过几种比较难界定的水生生物,让学生从鱼的本质属性上进行判断,根据学生判断中的情况进行点拨和指导,巩固对鱼的概念的理解,在动态中构建鱼的科学概念。通过这样的方式,学生在反复的比较和运用概念的过程中,在不断的讨论中,否定自己原来的错误认知,发展对概念的科学认知。
初中数学教学几何画板案例分析几何画板是一个通用的数学教学环境,可以提供丰富而方便的创造功能,使教师可以随心所欲地编写出自己需要的教学课件,其使用灵活、见效快,可以说几何画板是最出色的教学软件之一。
一、几何画板的功能和特点
几何画板最先是由美国的一个公司发明的,而后被用于我国的数学教学中,它将数学组的点、线、面结合在一起,通过不同的转换展示了一些数学公式和定理的具体规律,其用于数学教学有一定的功能优势和特性。
1.将抽象具体化
几何画板的最大特点就是形象、生动,能够把课本上的数学公式和定律具体的演示出来,这样抽象的数学知识更加易于理解吸收,特别是对于几何知识的学习,有很大的促进作用,突破了传统初中数学教学的难点。
2.极具动态感觉
几何画板的运用非常的灵活,点、线、面的结合千变万化,可以组成很多不同的几何图形,动态展示数学规律,也方便学生操作,学生可以随意的拖动、组合几何图形,通过动手操作,提高自己的观察能力,培养数学思维和自主学习能力。
3.创造教学情景
课本上的文字图片再丰富也不如几何画板来的实际、来的直接,在教学课堂上,学生不再费尽脑子去想象图形的空间变化模样,可以通过实际操作直接看到图形的变化,方便形成惯性记忆模式,总体而言,就是他能够创建一个数学实验课堂,活跃课堂气氛,提高学生的学习兴趣。
二、几何画板优化初中数学教学的案例分析
在我们的实际数学教学中,几何画板的的确确给初中的数学教学带去了很多的好处,下文将进行举例分析,展示几何画板之于初中数学教学的优势,用以让教育工作者们更好的利用其几何画板,不断的创新教学方式,让学生更加深刻的认识到数学这一门学科的科学性,推进教育改革。
1.几何画板能够充分地解释数学定理之间的联系
通常来讲,每一个数学定律都是不同的,但有存在必然的联系,如在八年级上期,第十二章全等三角形第二小节全等三角形的判定学习中,判定全等三角形的条件是:如果把其中一个三角形作平移、旋转等方式,只要保持三角形的边长角度值不变化进行变换,可以将两个三角形完全重合在一起,我们就认为这两个三角形是全等的。那么在这一部分的教学当中,采用几何换班,通过老师的操作演示和学生的实验,就可以把平移概念、等边三角形概念等多个数学概念辐射出来,找出他们之间存在的联系,通过一个知识点的学习,巩固或者预习其他的数学知识点,让学生在实际操作中认识到数学定律的本质和规律。
再如,在八年级下,第十八章,第一、二小节的学习中,讲的是平行四边形的性质和判定,两组对边分别平行的四边形叫做平行四边形,其性质包含:平行四边形的对边平行且相等、平行四边形的对角相等,邻角互补、平行四边形的对角线互相平分、平行四边形的对角线的平方和等于四边的平方和平行四边形是中心对称图形,对称中心是两条对角线的交点平行四边形的内角和外角和相等平行四边形包括长方形、菱形、正方形和一般平行四边形。一般平行四边形没有对称轴,通过对这些性质的具体演化,我们不难发现,长方形、正方形是特殊的平行四边形,且他们的面积计算公式有着必然的联系。平行四边形的面积计算就是将其切合重新组合成为长方形进行面积计算你,所以他与长方形的计算公式是一样的。
2.几何画板能够直接展示数学公式的科学性
数学公式是数学教学中的重要部分,学好数学公式有助于提高数学素质,在传统的数学教学中,对于数学公式这块的教学基本就是死记硬背,对其具体阐释不够,学生在以后的学习就不能有效的利用这些公式来分析问题、解答问题。使用几何画板教学后,对于数学公式的讲解不再是抽象的口头讲述和平面的板书展示,可以将这些公式在几何画板上呈现出现,便于直观的看到这些公式的规律以及他的科学依据,通过演示还原的公式来源,这样的数学教学才能够才更具实际意义。
案例分析:七年级下,第二十五章,教学内容是概率初步,也就是对概率的计算。其中包含的公式有:排列公式:A(n,m)=n*(n-1)*…(n-m+1)A(n,m)=n!/(n-m)!组合公式:C(n,m)=A(n,m)/m!=n!/(m!*(n-m)!)C(n,m)=C(n,n-m)、加法概率P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(AB)、乘法概率P(AB)=P(A)×P(B|A)=P(B)×P(A|B),让学生单纯的记忆这些公式是不可行的,有了几何画板以后,我们可以用几何画板的不同排列与组合来展示这些公式的来源以及他们的科学性,具体方式将八个白块和4个红块放在一起,随机抽书三个色块,通过反复的抽取,来计算抽到白块和红块的概率,找到其计算规律,最后得知p= C(8,3)/C(12,3)=14/15,从而就可以得知概率公式的来源,并且能够学会在以后的学习当中如何运用这些规律去解决更加复杂的问题。
三、结语
几何画板用于初中数学教学是科学的、合理的,在教学中,我们要充分利用其优势,解决教学中的难题,把初中数学教学推到一个新的高度。
参考文献:
【关键词】创新能力;实验探究途径;分析并解决问题
中图分类号:G633.8 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2016)12-0115-02
一、设计思想
当前,关于“元素化合物”课程的知识内容,主要是从学生所熟知的化合物以及元素单质着手设计的,旨在通过实验性质的教学培养学生的实验能力,促使学生对化学实验产生更加浓厚的兴趣。本节课主要介绍铁的氧化物以及氢氧化物的性质,并补充了铁的氢氧化物的制备。根据新课程的实践教学特点,从学生的学习目标确定、学生参与实验学习的实际情况等方面着手:
1. 引导学生从日常生活中更好地认识铁的化合物知识以及相关知识概念。
2. 课堂上要以学生为教学的主体。在实验过程中,教师应积极引导学生参与化学实验,使他们能够通过实验对铁以及铁的化合物性质进行分析,把实验主动权交给他们。同时,通过推测、设计化学实验,让学生通过自身的研究,对Fe(OH)2的知识进行全面分析。由此,促使学生通过自身的思维方式分析Fe(OH)2的氧化原理,从而激发他们的自主学习意识,提升其学习积极性,使之在学习化学的过程中,实现学习方法的有效改善。
二、教材分析
1. 教学内容分析
本节内容主要针对高中人教版化学教材必修一第三单元第二部分中的内容,主要对铁以及铁的有关化合物进行分类介绍,针对不同的铁化合物分析其化学性质。由此,使学生在学习的过程中,能够在已有的金属化合物中,对现有的铁化合物进行相关的实验分析,总结出铁的有关化合物可能具有的化学性质。Fe(OH)2极易被氧化是难点,在增加氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备实验方案设计时,首先应确定实验目标,根据目标制定相关实验步骤,然后组织学生对设计的实验方案进行评价。另外,由于氢氧化亚铁极易被氧化,对此,教师可让学生再设计无氧环境制备氢氧化亚铁的实验方案,以提高其分析问题、解决问题的能力。
2. 重点与难点
Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的过程及原理、Fe(OH)2制备条件的探究。
三、教学方法
1. 启发式教学简介
启发式教学作为新课改中的一种重要教学方法,在教学过程中发挥的作用非常大。所谓启发式教学,是指在教学过程中,教师首先针对本节课的教学内容设置疑问,在激发学生好奇心、提高学生学习兴趣的同时,通过一系列的问题引导及生生讨论,培养学生结合课堂前后内容思考的能力,在此过程中,对课前的疑问进行适当启发。
2. 启发式教学的特征
(1)启发式教学主要以培养学生灵活运用各项知识的能力为目的。在教学过程中,强调学生的能力培养、学习与创造,使学生在学习过程中提高综合素质,实现全面发展。这种教学方法具有明显的创造精神以及革新精神,能够将学生培养成全方位发展的创造型人才。
(2)启发式教学尊重学生的主体地位。
(3)启发式教学对学生的参与性要求非常高。新课改要求教师运用启发式教学模式,使学生成为课堂的主体,并引导学生主动获取知识。在课堂上,学生要能够对教学内容进行积极思考,并高度配合教师进行教学引导,此外,还应积极参与课堂活动,提高对知识的领悟能力,加深对书本知识的理解,从而有效提高创造力及想象力。
(4)启发式教学需要创造良好的学习氛围,使学生在课堂上能够大胆提问、发言,通过这样的办法来提高他们的学习能力,激发其学习兴趣。由此可见,在当前的课堂教学中,启发式教学往往是建立在师生互相尊重的基础上,课堂环境轻松、愉悦,师生之间能够和睦相处,学生能够积极向教师请教问题,教师也能够主动将学生请教的典型问题进行详细讲解。此外,启发式教学还能够通过建立宽松的学习氛围及学习环境,以学生为教学的主体,鼓励学生积极参与教学实验,让他们通过自主探究的学习方式,实现全方位发展。
四、教学过程
1. 新课引入
利用生活中铁强化酱油视频引入课题,集中学生的注意力,提高其学习兴趣。
【教师讲述】:教师通过铁强化酱油视频说明铁在我们的生产、生活中有着重要的用途;学生列举常见铁的化合物,并将其分类。
2. 铁的氢氧化物
【学生活动】利用提供的药品自行设计Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方案,小组讨论并实施。
【提供的药品】氯化铁溶液、硫酸铁溶液、硝酸铁溶液、氯化亚铁溶液、硫酸亚铁溶液、硫酸亚铁晶体、铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液、蒸馏水、植物油。
【学生探究实验】氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备。
【观察现象】Fe(OH)3的制备:生成红褐色沉淀。
Fe(OH)2的制备:生成灰绿色沉淀。
【学生阅读教材】氢氧化亚铁是白色的。
【教师讲解】灰绿色并不是Fe(OH)2的颜色,这个反应的现象应是先生成白色絮状沉淀后迅速变成灰绿色,如果在空气中放置久一点,灰绿色沉淀最终会变成红褐色。
【提出问题】为什么在实际操作中几乎看不到白色Fe(OH)2沉淀而只看到灰绿色?
原因:这是因为白色的Fe(OH)2在空气中易被氧气氧化成红褐色的Fe(OH)3,(4Fe(OH)2+ O2+2H2O =4Fe(OH)3。
【提出问题】能不能通过实验改进,使生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色?
【讨论分析并实验】:Fe(OH)2易被氧化的原因:①反应的溶液与空气接触;②反应试剂溶有氧气。
实验改进的目的:隔绝氧气与反应物和生成物接触。
【归纳总结】要想得到白色Fe(OH)2,在配制溶液和操作过程中可以采取哪些措施?
(1)使用事先煮沸过的蒸馏水配制FeSO4溶液和NaOH溶液。
(2)在试管中FeSO4溶液液面上加几滴植物油。
(3)注意使胶头滴管的末端伸入FeSO4溶液液面之下。
(4)使用新配制的FeSO4溶液。
【提出问题】如何清洗附着在试管壁上的铁的氢氧化物?Fe(OH)2和 Fe(OH)3都是不溶性碱,你能写出它们与酸反应的离子方程式吗?
【学生活动】写出Fe(OH)2和Fe(OH)3与酸反应的离子方程式。
【提出问题】Fe(OH)2和Fe(OH)3都是不溶性碱,你知道它们受热分解的产物吗?2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。
【归纳】铁的氢氧化物的性质。
五、教学反思
1. 用分类思想进行学习,将氧化还原理论贯穿教学始终
首先,要学生说出自己知道的铁的化合物有哪些,再用分类法进行分类学习,这样既巩固了分类法学习,又因为使用分类法使学习达到事半功倍的效果。其次,利用氧化还原的理论知识分析氢氧化铁与氢氧化亚铁之间的转化。学生参与结论形成的过程,发挥学习中学生的主体作用。
2. 通过实验不断摸索、思考,促使学生加强合作学习
一、化归思想在高中数学教学中的意义
我们不难发现,高中的数学学习,已经不仅仅是单一知识的体现,而是很多知识的综合。但是因为学生繁重的学习压力,很多时候综合性的知识难以运用起来,所以综合性的题型便成为了学生难以解决的问题,教师就要教会学生化归的方法,让学生能够独立地解决难题。化归的方法对于学生而言是把复杂转化为简单;对于教师而言,使教学变得更加简单有趣。
二、化归原则以及相关案例分析
1.熟悉原则
将陌生的问题转化为我们所熟悉的问题,以便利用我们熟知的知识来解决问题。
例 x3+(1+)x2-2=0.
题目中要求三次方程,但是我们熟悉的是二次方程的解答,所以我们要把陌生的三次方程转化成熟悉的二次方程来解决。我们把x看作成一个已知数,把看成未知的。
则设n=,原来的方程就是x3+(1+n)x2-n2=0.
得出n=-x或者n=x2+x,所以x= -或者x= (-1+)或者x= (-1-).
这样我们就运用熟悉化的原则将我们所不熟悉的问题顺利地解决了。
2.简单原则
我们常常会遇到一些复杂的,综合性的题型,利用化归原则将问题进行简单化。
例 设N,M,Q做三个不等的不为零的数,并且给出n+=m+=q+,证明n2m2q2=1.
这样的题目如果按照常规的方法进行求解,是无法解出得,我们将它简单化,把n+=m+,求n2m2=1,所以mq(n-m)=m-q,nm(n-q)=m-n,nq(m-q)=q-n,三个方程相乘结果证明n2m2q2=1.
3.直观原则
比如通常遇到的一些看似抽象的问题,这就需要我们利用化归的直观原则来解决问题。
例 x,y,m,n是正整数,求证,,中任意两个数的和大于第三个数。
刚刚看到这类题目的时候,好像不知道从哪里开始下手解决,但是抛开数据,我们知道“任意两数之和大于第三个数”我们可以类比三角形中“任意两边之和大于第三边”,所以我们可以将以上数据构造成三角形的三个边,使为AB边,为AC边,为BC边,所以这样的数据等式就成立了。我们就运用这样的图形的方法将问题直观化,进行求解。
三、化归方法以及相关案例分析
1.配方法
在高中数学的学习中,我们用得最多的办法就是配方法,在实际解决较难较复杂的问题中,合适的配方法是解决问题的关键,如果学生能够掌握化归的配方法,很多难题也就迎刃而解了。
例 双曲线k:4x2-9y2-8x-18y-5-n=0,准线方程为=9+,求n的值。
在这样两个方程式看起来并不密切的题目上,我们必须转变思维,对现在的形式进行化归,对x和y进行配方,把它们化作标准的形式来找到问题的解决方案,转化后的方程为-=1。这样方程就很容易将未知数n的结果求出来。
2.分解法
分解法是教我们把数学中所出现的方程式或者是图形分解成几个简单的部分,把复杂的问题简单化,再逐一进行解答,最终整个问题将得到解决。
例 计算++...+的和。