徐婷婷 王萍 謝寧 王麗麗
摘要: 氣體壓強(qiáng)問題是高考中的重要知識點。高考復(fù)習(xí)時經(jīng)常采用“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”的復(fù)習(xí)模式,效果并不好。本設(shè)計在“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”氣體壓強(qiáng)知識的基礎(chǔ)上,引入學(xué)生實驗操作的實踐環(huán)節(jié),促進(jìn)學(xué)生實踐感知與理論知識的連接,幫助學(xué)生建構(gòu)分析氣體壓強(qiáng)這一類問題的思維模型,達(dá)到對壓強(qiáng)問題更深層次的理解,提升學(xué)生思維品質(zhì)。
關(guān)鍵詞: 氣體壓強(qiáng); 高考復(fù)習(xí); 思維模型
文章編號: 10056629(2019)1007603 ? ? ?中圖分類號: G633.8 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B
復(fù)習(xí)課是一種對已學(xué)知識進(jìn)行二次加工,從而促進(jìn)所學(xué)知識系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化,提高學(xué)生認(rèn)知水平,發(fā)展學(xué)生思維能力的課型。對學(xué)生的學(xué)習(xí)起著總結(jié)、深化和提升的重要作用[1]。一般的高三復(fù)習(xí)課,更多關(guān)注知識總結(jié)的全面性和練習(xí)強(qiáng)化的深度,而忽視學(xué)生思維能力的發(fā)展。以氣體壓強(qiáng)問題的考查為例,其在近五年不同地區(qū)的高考化學(xué)實驗題中均有呈現(xiàn)。這類問題在實驗背景下重點考查學(xué)生對氣體壓強(qiáng)問題本質(zhì)的理解,以及運(yùn)用原理解決實際問題的能力。多數(shù)教師在復(fù)習(xí)中為此類知識設(shè)計專題,采取“分類總結(jié)知識點+練習(xí)強(qiáng)化實驗題”的方式進(jìn)行復(fù)習(xí)。雖然學(xué)生在初中物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過壓強(qiáng)的相關(guān)知識,在化學(xué)實驗中也有過初步的應(yīng)用,但由于問題的靈活性,學(xué)生仍感覺復(fù)習(xí)效果欠佳。究其原因,是學(xué)生對該知識的學(xué)習(xí)仍舊基于淺層次的記憶、相似題型的復(fù)現(xiàn)和提取,缺乏自身對知識的感知和深層次加工。因此,在復(fù)習(xí)中加入學(xué)生實驗環(huán)節(jié),幫助學(xué)生建立氣體壓強(qiáng)問題的認(rèn)知模型,提高其思維品質(zhì),不失為高三復(fù)習(xí)課的一種嘗試。
1 實施“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”
1.1 氣體壓強(qiáng)知識的分類總結(jié)
首先對化學(xué)中所涉及的氣體壓強(qiáng)問題進(jìn)行分類總結(jié),王濤等[2]在“化學(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題”一文中,將中學(xué)與氣體壓強(qiáng)有關(guān)的問題總結(jié)為噴泉實驗原理、氣密性檢查方法、測量氣體體積、液體倒吸的原理及防治。經(jīng)過對比,本文將氣體壓強(qiáng)??紗栴}分為如下三種類型。
(1) 裝置的氣密性檢查
圖1是化學(xué)實驗中常見的6種裝置,根據(jù)裝置本身的特點不同,檢查氣密性的方法不盡相同,但原理相似。
(2) 倒吸的原理及應(yīng)用
所謂倒吸是由于裝置內(nèi)形成了負(fù)壓,外界大氣壓將液體壓入裝置內(nèi)的現(xiàn)象。利用倒吸原理,根據(jù)實驗的具體要求有時需要產(chǎn)生倒吸,如圖2中的e裝置,氨氣溶于水產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象;有時又需要防止倒吸,例如圖2中的a與b裝置;有時利用此原理平衡裝置氣壓,譬如圖2中的c裝置。
(3) 平衡氣壓
平衡氣壓表現(xiàn)在定量測定氣體體積時,常常用到排液量氣裝置(見圖3),也可能是類似圖4這樣的平衡氣壓裝置。
1.2 設(shè)計練習(xí)反饋強(qiáng)化
在進(jìn)行題型總結(jié)之后,以近五年高考題中的氣體壓強(qiáng)考題設(shè)置練習(xí),進(jìn)行強(qiáng)化(見表1)。
將以上題目設(shè)計成一個氣體壓強(qiáng)問題的定時小練習(xí)。從學(xué)生完成情況來看,2017年全國Ⅱ卷中長直玻璃導(dǎo)管的作用回答得很不好,很多學(xué)生并未想到“平衡氣壓,防止壓強(qiáng)過大”這個層面;2015年廣東卷中對于現(xiàn)象的描述和原因的解釋都有很大的問題,主要原因是沒有想清楚原理;而2013年大綱卷中對于氣密性的檢查,主要是忽略了操作上的一些關(guān)鍵細(xì)節(jié),如關(guān)閉分液漏斗的活塞以及停止加熱后的現(xiàn)象。由此可見,學(xué)生對氣體壓強(qiáng)的認(rèn)知還停留在記憶的層面上,面對不同的情境不能靈活運(yùn)用。究其根源,是對氣體壓強(qiáng)原理本質(zhì)的認(rèn)識沒有準(zhǔn)確到位?;诖耍诟呷龔?fù)習(xí)中,又設(shè)計了如下兩大環(huán)節(jié)予以推進(jìn)。
2 提供真實實驗情境,建立多感官聯(lián)系
實驗是通過學(xué)習(xí)者親身經(jīng)歷而建構(gòu)知識的有效手段,因此,復(fù)習(xí)中加入了學(xué)生實驗環(huán)節(jié)。提供基本儀器,讓學(xué)生組裝氣密性檢查的三種裝置、防倒吸裝置和平衡氣壓裝置,讓學(xué)生在氣密性檢查、防倒吸和收集氣體的操作實踐中,觀察并直觀感受氣體壓強(qiáng)的變與不變所導(dǎo)致的不同實驗現(xiàn)象。
通過動手實踐,學(xué)生發(fā)現(xiàn)了以往在做習(xí)題時遺漏的重要細(xì)節(jié),也糾正了認(rèn)知上的誤區(qū)。
認(rèn)知一: 利用微熱法(見圖1)檢查裝置氣密性時,學(xué)生往往會忽略撤去熱源后的現(xiàn)象。認(rèn)為只要微熱試管時導(dǎo)管口有氣泡,裝置氣密性就是良好的。通過實驗發(fā)現(xiàn),松手后導(dǎo)管口的確有一段穩(wěn)定水柱。所以一定要結(jié)合微熱加壓以及撤去熱源減壓之后兩方面的現(xiàn)象共同證明裝置的氣密性是否良好[3]。
認(rèn)知二: 利用液面差(見圖1)檢驗氣密性時,很多學(xué)生一直對“向長頸漏斗中加水,下端形成一段穩(wěn)定水柱”百思不得其解,無法想象如何會形成穩(wěn)定水柱。在實際操作之后,學(xué)生對該裝置氣密性的檢查印象就很深刻,理解比較透徹。
認(rèn)知三: 分液漏斗內(nèi)的氣壓平衡(見圖1)。夾緊止水夾后,若未打開分液漏斗上方玻璃塞,凹槽與瓶頸上的小孔也未對齊,打開下端活塞后液體不能順利流出。這些語句,學(xué)生會背誦,卻總是迷茫。利用實驗,他們反復(fù)嘗試,也深刻體會到要從分液漏斗中放出液體必須使液面上方壓強(qiáng)與大氣壓一致。
認(rèn)知四: 定量測定氣體體積(見圖3)。反應(yīng)結(jié)束后U形量氣管左端液面低于右端液面。在讀數(shù)時應(yīng)注意: (1)裝置冷卻至室溫以后再讀數(shù);(2)上下移動堿式滴定管使U形量氣管兩端液面相平。這兩步操作是為了保證氣體體積是在常溫常壓下測定的。通過實驗學(xué)生學(xué)會了調(diào)平左右兩端液面的具體方法: 若液面左低右高,應(yīng)將堿式滴定管緩慢向下移動,反之,則應(yīng)向上移動。在實驗之前學(xué)生對于該方法是完全模糊的。
紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。這一實驗環(huán)節(jié)的加入,讓學(xué)生深刻體會到?jīng)Q不能在題目中研究實驗,而應(yīng)該在實踐中體驗。
有了例題的總結(jié)和實驗的親歷,對氣體壓強(qiáng)原理的學(xué)習(xí)是否達(dá)到了理解的程度呢?布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)認(rèn)為,對于原理性的知識,評價其理解的達(dá)成,可以通過評價學(xué)習(xí)者能否解釋、推論、比較這些內(nèi)容而實現(xiàn)[4]。而這一過程,借助氣體壓強(qiáng)問題進(jìn)行分析模型的抽取,效率是事半功倍的。
3 利用思維模型的建立達(dá)到理解意義上的學(xué)習(xí)
以心理學(xué)對原理性知識(程序性知識)建立的學(xué)習(xí)模型為藍(lán)本,教師借助問題,將學(xué)生的關(guān)注點聚焦到整體學(xué)習(xí)過程的回顧上,在回顧中讓學(xué)生進(jìn)行比較、抽取,從而建立氣體壓強(qiáng)原理分析的思維模型(見圖5)。
在建立分析壓強(qiáng)問題的思維模型后,學(xué)生回顧練習(xí)、實驗,將具體問題上升為一類問題,將一類問題形成解決的模式,不斷往復(fù)。此時他們再次解決實驗問題時頭腦中的思維清晰了許多,答題就更加準(zhǔn)確?;瘜W(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題是非常靈活多變的,但只要把握住問題的本質(zhì)即裝置中的壓強(qiáng)變化,問題就可迎刃而解。為此,借助練習(xí)、實驗、構(gòu)建“化學(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題”模型,是解決這一類問題的好方法?;诖怂悸沸纬傻慕虒W(xué)模式沿用至其余專題的復(fù)習(xí)中,則將事半功倍。
參考文獻(xiàn):
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[3]邵青. 談化學(xué)反應(yīng)裝置氣密性檢查的誤區(qū)與方法[J]. 中學(xué)教學(xué)參考, 2017,(11): 71~72.
[4]Bloom, B. S.,(Ed.). Taxonomy of educational objectives: The classification of educational goals: Handbook I, cognitive domain [M]. New York: Longman, 1956.