关于高中化学必修1模块学生认知发展的研究

关于高中化学必修1模块学生认知发展的研究福建省福州屏东中学丁樱【摘要】目前许多教师对教材内容的深广度把握不准，高中教师“超前”、“超标”、“一竿子插到底”地进行教学，致使高中化学1的教学课时紧张。学生害怕学习化学，已经不是少数个别学生了，而具有普遍性。要改变这种现状，我们有必要通过对必修模块化学l内容学生认知发展进行系统的研究。初、高中教师可通过其研究成果，将零乱的知识网络化、系统化，创设与学生心智相契合的学习化学教学微观模型，引发学生学习化学积极的情感体验，促使学生能主动地理解核心知识，实现学生的主动参与和发展置于核心地位，促进学生认知发展，提高初、高中化学教学的实效性。本人通过相关理论的学习并借鉴有关专家学者的研究成果，加深对高中化学新课程理念的理解，想用本文为一线教师的实际教学提供点滴的借鉴。【关键词】学生认知现有水平、学生认知最近发展区学生认知发展水平1问题提出原本在初中化学成绩不错的学生，可是上了高中就不适应新的学习，成绩一落千丈。通过深入调查研究，九年义务教育随着新课标的推行，现行高中课程和（初中）义务教育九年级课程的衔接安排，仍然存在着许多的缺失，如：学科高、初中课标、教材衔接的不配套，给高中新课程的教学造成困难。高中教师不了解新生的学业水平，导致高中一年级的教学并未建立在过去初中阶段的学习基础之上。

因此我们认为，在高中化学教学中教师要结合本学科特点与学生的认知发展的内在联系，创设一种适合学生认知发展的自主学习的平台，改变学生机械、死板的学习习惯，引导学生自主学习、深入思考、提高做笔记、总结等能力，从而提高教学的实效性，让学生在学习过程中享受收获的快乐，改变学生“心有余而力不足”的学习状态是很迫切的。教师结合本学科内容对学生认识水平的进行系统研究是实现教学实效性的重要前提条件之一。2研究依据认知主义理论。前苏联的维果斯基认为现有水平与即将达到的发展水平这两种水平之间的差异，是最近发展区。也就是说，最近发展区是指有指导的情况下，借助帮助所能达到的解决问题的水平与独自解决问题所达到的水平之间的差异。强调教学应适应最近发展区，从而走在发展的前面，并最终跨越最近发展区而达到新的发展水平。因此认知发展制约教学的内容和方法，教学促进学生的认知发展。高中化学必修1模块在高中化学教学中的重要作用无机化合物知识在高中化学教材中，占有主导地位，其性质是高考试题的依托。元素化合物的学习研究是化学学习和研究的基础,通过典型的元素及其化合物的学习可以帮助学生发展如下认识:物质世界是由化学元素构成的,物质组成和微观结构的差异形成了多种多样的物质,元素在物质中的存在形态与化学环境对物质性质也产生了一定的影响;化学不仅有助于人类认识物质世界,还可以通过化学反应合成新物质。高中新课程必修1模块是为学生的个性发展和学生的持续发展打好基础，是培养学生化学学科思想的基石(如结构决定性质、性质决定用途、守恒思想等)，是其他模块的重要基础。现实依据部分初中教师片面地理解新课程理念，认为新课程理念就是不需要形成概念，不需要思维能力的发展，致使初中化学很多公开课只注意师生、生生活动的表面形式和热闹程度，丢弃了该堂课学生应该掌握的基本知识、基本技能和方法的形成要求，忽视了对基本知识和基本技能的要求，忽视了对学生过程与方法的培养，忽视了最基本的化学基本概念和思想方法的形成，更谈不上在应用中不断加深理解。目前许多教师对教材内容的深广度把握不准，高中教师不了解初中的课程标准要求，还是以自己对原教材教学的经验组织教学。高一教师很多是从高三循环教学到高一任教，教学要求相对较高，力求一步到位，没有从整体上把握新的课程结构，“超前”、“超标”、“一竿子插到底”地进行教学，致使课时紧张，学生产生学习化学恐惧与厌恶的情绪。要改变这种现状，我们有必要研究学生的认知特点。4必修模块化学l内容学生认知发展研究根据认知主义理论，我们对必修化学l模块进行学生认知现有水平、学生认知最近发展区、学生认知发展水平的研究。我们把必修模块化学l分为认识化学科学、化学实验基础、常见元素化合物及其应用三个主题进行研究。我们认为认识化学科学学生认知最近发展区共有九点，化学实验基础学生认知最近发展区共有七点、常见元素化合物及其应用学生认知最近发展区共有二十六点。具体研究成果如下：必修模块化学l——认识化学科学主题进行学生认知现有水平、学生认知最近发展区、学生认知发展水平的研究，研究成果如下图。主题学生认知现有水平学生认知最近发展区学生认知发展水平主题1认识化学科学(1)化学科学的主要研究对象。(2)20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。l．知道化学科学的主要研究对象，了解20世纪化学发展的基本特征和21世纪化学的发展趋势。2．知道化学是在分子层次上认识物质和合成新物质的一门科学；了解物质的组成、结构和性质的关系；认识化学变化的本质。化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的基础自然科学。知道结构决定性质，性质决定用途；用途反映性质，性质反映结构。化学变化的本质就是有新物质生成，从微观上理解：反应物的分子分成原子，原子重新组合成新的分子。(3)化学是在分子层次上认识物质和合成新物质的一门科学。(4)物质的组成、结构和性质的关系。(5)化学变化的本质。知道相对原子质量及其应用。学习了溶液组成的定量表示。（学习了关于溶质质量分数的定义公式的运用计算、溶液加水稀释的计算、溶质质量分数与化学方程式的综合计算。）初步学习了化学式、化学方程式在定量研究中的重要作用（宏观微观含义）。（关于化学式的简单计算，会计算相对分子质量、化合物中元素质量比、化合物中元素质量分数。但学生不会运用元素质量比或元素质量分数推算化合物中的原子数目比，混合物中元素质量分数与化合物元素质量分数的换算未作要求）（关于化学方程式的简单计算，学生学习了根据一种物质质量列比例式计算另一种物质质量、质量守恒定律应用，较少利用方程式计算化学计量数与相对原子质量；学习了含杂质的化学反应计算，但对下列计算不要求：反应物不纯与原料损耗并存的化学反应计算、需要进行反应物过量判断的化学反应计算、几种反应并存的化学反应计算）不涉及十字交叉法计算。(6)物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数(7)摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度3．认识摩尔是物质的量的基本单位，能用于进行简单的化学计算，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。初步认识了实验、比较、分类等方法的重要作用。在微观教学中使用了分子、原子模型。学生初步认识了道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等原子模型（但主要记忆了玻尔原子模型）(8)实验、假说、模型、比较、分类等方法4．认识实验、假说、模型、比较、分类等科学方法对化学研究的作用。化学与能源和资源的利用：认识了完全燃烧的重要性和对环境的影响、保护水资源、新能源开发的重要意义），知道了常见的化学合成材料（塑料、合成橡胶、合成纤维）及其对人和环境的影响。化学与健康：了解了某些元素（如钙铁锌等）对人体健康的作用，知道六大营养素的重要作用、知道某些有害物质如CO、甲醛、黄曲霉等。化学与环境：了解了大气、水、土壤污染的来源及危害，认识了合理使用化肥农药的意义。(9)化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用5.认识并欣赏化学科学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用。必修模块化学l认识化学实验基础主题进行学生认知现有水平、学生认知最近发展区、学生认知发展水平的研究，研究成果如下图。主题学生认知现有水平学生认知最近发展区学生认知发展水平主题2化学实验基础初步体验了科学探究的八大要素。(10)科学探究的过程和方法1．体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。初步学会了氧气、二氧化碳、碳酸盐、铵盐、溶液酸碱性的检验（含指示剂与pH试纸），但铵盐与碱反应的化学方程式不作要求。氯离子与硫酸根离子的检验中考不作要求，只要会书写相关反应的化学方程式。初步学习了过滤、蒸发等混合物的分离方法。初步学习粗盐的提纯（除去不溶性杂质）。初步学习了除杂实验（气体净化、溶液除杂）。(11)物质的检验(12)物质的分离和提纯(13)配制一定物质的量浓度的溶液2．初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能。初步树立实验安全意识，介绍简单的事故处理。(14)实验安全与实验工作习惯3．树立安全意识，能识别化学品安全使用标识，初步形成良好的实验工作习惯。初步学会下列实验操作技能:（但各校操作技能训练参差不齐，总体动手能力低、技能差）1．能进行药品的取用、简单仪器的使用和连接（仪器连接不熟练）、加热等基本的实验操作。2．能在教师指导下根据实验需要选择实验药品和仪器，并能安全操作。3．初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。（用固体溶质配制溶液）4．初步学会用酸碱指示剂、pH试纸检验溶液的酸碱性。5．初步学会根据某些性质检验和区分一些常见的物质。（如氧气、二氧化碳、碳酸盐、铵盐等）6．初步学习使用过滤、蒸发的方法对混合物进行分离。7．初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体（如氧气、二氧化碳）。（学习了固固加热型、固液不加热型气体发生装置，三种气体收集方法，简单装置的气密性检查。）学生实验：1．粗盐中难溶性杂质的去除。2．氧气的实验室制取与性质。3．二氧化碳的实验室制取与性质。4．金属物理性质和某些化学性质。5．燃烧的条件6．一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制。（计算、称量、溶解、装瓶贴标签）7．溶液酸碱性的检验8．酸、碱的化学性质(15)实验基本能力4．能够独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动交流。初步学习了控制变量的实验研究方法（对比实验），例如燃烧条件、铁生锈的条件等。(16)实验方法5．初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学研究中的应用。必修模块化学l常见元素化合物及其应用三个主题进行学生认知现有水平、学生认知最近发展区、学生认知发展水平的研究，研究成果如下图。主题学生认知现有水平学生认知最近发展区学生认知发展水平主题3常见无机物及其应用学习了从组成上对物质的简单分类。学习了氧气、水、二氧化碳；铁、盐酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钙等。学习了化合、分解、置换、复分解四种基本化学反应类型。金属与酸、盐发生置换反应的条件，复分解反应的条件。复分解反应还未提升到离子交换程度。(17)物质的分类和常见化学反应类型。1．能根据物质的组成和性质对物质进行分类。认识了溶液（但溶解的微观过程未涉及），了解了饱和溶液与不饱和溶液及其转化、固体物质的溶解度含义（不涉及温度改变时，溶解、结晶问题的复杂计算）、溶解度曲线、能举例说明结晶现象、能进行溶质质量分数的简单计算。浊液只是简单提及，在宏观层面上知道了乳化现象。(18)胶体、丁达尔现象2．知道胶体是一种常见的分散系。了解了金属的物理性质（共性与特性），掌握了金属活动顺序表的应用（不含钾钙钠），认识了金属的主要化学性质（与氧气、酸、盐溶液的反应），金属氧化物与一氧化碳、酸的反应，学习了氧化钙与水的反应。学习了碳酸盐的检验，碳酸钠与酸、碱、盐的反应，碳酸钠溶液显碱性。碳酸氢钠只涉及生活中的用途。(19)钠物理性质化学性质(与氧气、水的反应)(20)钠的重要化合物过氧化钠(色、态)碳酸钠、碳酸氢钠的物理性质和用途碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质比较(与酸反应、热稳定性)3．根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解钠、铝、铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用。学习了镁与氧气、酸的反应。铝与氧气、酸的反应氧化铝与酸的反应氯化铝生成氢氧化铝的反应氢氧化铝溶于酸的反应。铁与氧气、酸、盐反应氧化铁与CO、酸反应三价铁盐与碱反应氢氧化铁溶于酸铜与氧气反应氧化铜与氢气、CO、酸反应。氯化铜与金属置换、氯化铜与碱反应。氢氧化铜溶于酸。未学习氢氧化铜分解。学习了合金可以增加硬度，降低熔点。知道了铁的合金：生铁与钢等。(21)镁物理性质和用途化学性质(与氧气、二氧化碳的反应)(22)铝物理性质和用途化学性质(与氧气、氧化铁、酸、氢氧化钠溶液的反应)(23)铝的重要化合物两性氧化物、两性氢氧化物、氧化铝的化学性质(与强酸、强碱的反应)氢氧化铝的化学性质(与强酸、强碱的反应)(24)铁的物理性质和用途(25)铁及其化合物间的相互转化(Fe与Cl2、H十、Cu2+的反应，Fe3+与Fe、Cu的反应，Fe2+与Cl2的反应)(26)铜的物理性质(27)合金材料(铝合金、铁合金、铜合金)能从组成上识别酸、碱，知道酸、碱具有通性的原因。简单了解溶液的导电性、酸碱盐，不会书写电离方程式。学习了酸、碱的通性和盐的性质。知道用pH表示溶液酸碱性的强弱。未区分哪些物质是强酸、弱酸、强碱、弱碱。离子符号书写能力薄弱。对复分解反应的条件只知道必须至少生成水、气体、沉淀之一，不理解原因。对复分解反应只知化合物互相交换成分，知道某些离子会结合生成沉淀、气体、水。(28)酸、碱、盐在溶液中的电离(29)电解质和非电解质(30)离子反应4．知道酸、碱、盐在溶液中能发生电离，通过实验事实认识离子反应及其发生的条件，了解常见离子的检验方法。学习了氧气能够跟许多物质发生氧化反应，燃烧是氧化反应。知道在炼铁中提到“用CO将铁矿石中的铁还原出来”。记忆一些常见元素和原子团的化合价。(31)氧化还原反应5．根据实验事实了解氧化还原反应的本质是电子的转移，举例说明生产、生活中常见的氧化还原反应。知道氮气的化学性质很稳定，常温下难跟其他物质发生反应。知道氮氧化物是空气的污染物。学会了铵态氮肥的检验，没有要求写化学方程式。硝酸从酸的通性角度，学生能认识硝酸的反应，仅知氯化银、硫酸钡不溶于稀硝酸。(32)氯气物理性质和用途化学性质[与铁、钠、氢气、水、碱溶液(氢氧化钙或氢氧化钠)的反应](33)次氯酸的漂白性(34)溴和碘(颜色、状态，在水、四氯化碳中的溶解性及颜色，氯、溴、碘单质氧化性的比较)(35)氮气的化学性质(与氧气、氢气的反应)(36)氮的重要化合物一氧化氮、二氧化氮的物理性质一氧化氮与氧气的反应，二氧化氮与水的反应氨的物理性质和用途氨的化学性质(与水、氯化氢、氧气的反应，一水合氨分解)铵盐的物理性质和用途铵盐的化学性质(热稳定性、与碱反应)硝酸的物理性质和用途硝酸的化学性质(浓硝酸与铜、木炭的反应，分解反应，钝化；稀硝酸与铜的反应)6．通过实验了解氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。以二氧化碳为例，学习了非金属氧化物与水、碱的反应。知道二氧化硫是空气污染物，会造成酸雨。知道浓硫酸有腐蚀性、吸水性，浓硫酸的稀释方法，认识稀硫酸的性质。(37)硫的物理性质和用途(38)硫的重要化合物二氧化硫物理性质二氧化硫的化学性质(与氧气、水的反应，漂白性)三氧化硫与水反应硫酸的物理性质和用途浓硫酸的化学性质(与铜、木炭反应，钝化)(39)不同价态硫元素间的转化认识了二氧化碳与碳、水、碱的反应，未学二氧化碳与氧化钙的反应。(40)硅的物理性质和用途(41)二氧化硅物理性质和用途化学性质(与氧化钙、氢氧化钠溶液、焦炭的反应)(42)硅酸盐(玻璃、水泥和陶瓷)5.研究意义通过对必修模块化学l内容学生认知发展进行地系统研究，初、高中教