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高中化学教材中插图归类与教学策略研究

摘 要:

 

      苏教版必修教材中出现了大量的插图,如何在教学中合理应用相关插图一直是广大一线教师思考的课题。本文就必修教材中出现的插图作了初步统计与教学功能定位,并结合自己的教学实践,就苏教版必修教材中插图的教学策略作了分类研究。

 

关键词:苏教版 插图  研究与实践 

 

一、问题的提出

 

    新课改后的中学化学教材版本很多,但都无一例外的体现出了大量的直观、形象、生动的插图的特征,图文并茂,不但能激发学生学习兴趣,调动学习积极性,而且能够突出重点、启迪思维,培养学生的观察、创新和自主学习能力上也有重要的作用。

   面对五花八门、形态各异的插图,如何在教学中合理的应用是广大教师值得思考的问题。不同类型的插图应当采用不同的教学策略,才能充分发挥其功能。所以笔者对苏教版化学必修1、必修2模块教材中出现的插图依据其教学功能进行了统计分类,并针对不同类型插图的教学策略提出了一些看法与建议。

 

二、插图的归类与教学功能

 

      1、教材插图的涵义

   所谓教材插图是指教材中具有直观、形象特点的图片、照片、图像、表解等储存和传递教育信息的系统,习惯上把它们看作是教材文字系统的补充。通过插图不仅对增强学生的感性认识,辅助理解、记忆基础知识大有裨益,也对提高学生从图中获取信息的能力,了解化学与日常生活的密切关系,理解学科知识的形成过程等起到积极的作用。

      2、苏教版化学必修教材插图的分类统计与教学功能定位 

组成

必修必修2

各类插图的教学功能

①宏观物质

 

②微观知识、原理模拟图、模型示意图

 

③工业流程图、生产生活相关图、肖像图

④实验图(包括实验装置图、实验现象图、操作示意图等)

⑤知识图表,物质分类及相互转化

11    11

 

19    33

 

 

  24    19

 

  19    10

 

       11 

使学生认识一些不常见的物质,增加知识面,激发学习化学的兴趣

有利于学生对较难的化学概念或原理的理解与掌握,纠正其可能存在的模糊观念

帮助学生学以致用,将化学知识与生活、生产相联系,加强其ST'SE意识

向学生展示实验装置设计、实验现象、操作原理等,有较强的示范性与科学性,有利于激发学生学习兴趣,培养其观察能力、实验动手能力和创新能力

有利于学生掌握知识和规律,帮助学生形成知识网络,增强自主学习的能力

:表中数据来自于现行苏教版新课标化学教材必修1、必修2,其中一个图标多幅插图的情况按一幅统计。

 

三、插图的教学策略

 

   1、透过①类插图表象,揭示化学本质

    化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切的联系,对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。苏教版必修模块中有着大量的生活物质图、科技产品图,这些插图往往都是学生能够接触到的与化学有关的生活问题。教师在教学中要注意联系实际,开阔思路,透过化学插图表象,揭示化学原理,培养学生运用化学知识解决实际问题的能力,同时也能通过轻松的途径构建学科知识。

   案例1必修1图3-14钢铁的腐蚀

      教学活动组织如下:根据这些插图,首先引出浅层次的问题:生活中有哪些措施来防止钢铁腐蚀?通过观察、讨论、分析图片,学生能够很容易举出很多实例。然后引导学生进行深层次的讨论:这些方法可以分为哪几种类型?图片给予的思维空间是很大的,让学生分组讨论,全体参与,逐步形成自己的结论。如喷漆、金属表面涂油、表面镀铬、这些属于加保护层防止钢铁腐蚀;船体上的锌、地下铁管上附着锌都属于牺牲活泼金属法;自行车等实用的不锈钢材料属于改变钢铁的内部结构。这些生活类插图能够使学生很好地理解金属的防腐措施,突破了重点和难点,同时学生之间融洽地进行交流和合作,营造了和谐的课堂氛围。

兴趣是最好的老师,是学习的动力。教育家赫尔巴特指出:“教育应贯穿在学生兴趣中,兴趣既是教学的手段,又是教学的目的。”因而在教学中捕捉学生的兴趣是十分重要的。对生动、具体、形象的东西青少年最容易接受,也倍感兴趣。在插图揭示化学物质本身的同时,使学生融入到插图的情景中,从而产生“好奇、解疑的心情”,可以激发学生的学习兴趣。

   案例2必修1图3-16随处可见的含硅化合物及产品

      教学过程中,先让学生观察插图3-16,结合本课的图3-19和图3-20。提出问题:根据SiO2的存在与用途,可知二氧化硅具有哪些物理性质?化学性质如何?你的判断依据是什么?SiO2性质是由什么来决定?引导学生分析:SiO2存在于自然界的岩石(或溪水中的岩石)中,SiO2可作玛瑙饰品,可得出不溶于水且硬度大;SiO2存在于此水壶中,得出SiO2耐高温;SiO2用于光导纤维,可得出SiO2具有高质量的传导光的物理性质。由于岩石、砂子存在于大自然中几千年、几万年,瓷水壶的耐高温,光导纤维能埋于地下都可以得出SiO2化学性质十分稳定,化学性质的稳定都是由于SiO2具有立体的网状结构引起的。一连串的问题设计,不知不觉中学生已经被引入到美妙的物质世界中去了。

   2、互变类插图的形象化与抽象化,形成学科思维

   必修模块中的大多数插图是静态的,如原子结构图、晶体结构图、原理模拟图,这些插图还不能将化学原理或概念更直接、更形象地呈现给学生,为解决这个问题,教师可以根据需要,充分利用现代计算机模拟技术,使之动起来,更加形象化。如化学键、原电池等抽象概念,微观的变化无法观察,在屏幕上实施微观放大,动静结合,调动学生多种感觉器官参与活动,化解教学难点,从而形成鲜明的感性认识,为进一步形成概念,上升为理性认识奠定基础,调动了学生的积极性,提高了课堂效益。

   案例3:必修21-8钠原子和氯原子间通过电子转移形成离子键

对学生来说,离子键它是个很抽象的概念,无法借助实验与模型展示给学生看。尤其是对离子键的形成过程更是难懂。但在上课时若能通过多媒体这些教学辅助手段进行讲解,就可以形象而具体地把离子键介绍给学生。具体可以用以下两种方式来介绍:①制作课件,借助多媒体展示离子键的形成过程。用一个具体的例子氯化钠中钠原子与氯原子它们通过电子转移来形成离子键,用幻灯片播放形成过程。②通过宏观上力的作用原理,用比喻方法使学生更形象的把握到离子键的概念。

对于有机物的球棍模型插图我们还可以通过实物化使插图更加真实化。

   案例4:必修2专题3“有机化合物的获得与应用”中出现了大量的球棍模型、比例模型插图,使帮助学生形成感性认识,形成有机学习法“结构决定性质”的最好载体之一。学习有机物的分子结构时,学生思考问题总是受到平面知识影响,不容易理解有机物真实的空间结构,为了突破这个难点,在教学中可采用球棍模型、比例模型代替插图组织教学,让学生通过观察,认识有机物的立体结构、同分异构形象和写出有机物的结构式、结构简式。或者组织学生搭建典型有机物的球棍模型。这些措施使课本插图更具体、更真实,有利于帮助学生了解分子的立体结构和原子间的相对位置,使学生更充分地认识物质结构与物质性质之间的关系。

   3、渗透③类插图的知识化与生活化,形成学科知识

苏教版必修教材突破了以学科知识为中心的结构体系,关注学科线索和社会实际的结合。

如元素化合物知识的学习,是从化学与社会的关系(工业生产)出发建立了教材的整体思路,继而逐级引出化学核心知识,既体现了化学学习的价值,培养和发展学生的分析和解决实际问题的能力,又体现了从更加综合的角度,更加深刻地认识元素化合物知识。因此,在教学中往往遇到工业流程图或物质来源图,这类插图,根据内容的知识化与生活化侧重点不同,可选择不同的教学策略。

   案例5:必修1-对“从铝土矿中提取铝”的利用

      教学设计如下:(1)投影:书本P64图32铝土矿制备铝的工艺流程(忽略SiO2的影响);(2)思考:①该工艺分哪几步进行?②猜测每一步的操作作用是什么?③通过工艺流程的学习能推测出氧化铝具有哪些重要的性质?

教学特点:让学生自己解读,找出问题和困惑,培养学生自主学习和发现问题的能力,把学生的主动权教给了学生自己。这比教师直接灌输效果要好。

与以往的教学比较,有机物的教学变化很大,新课程注重获得有机化合物性质的感性认识,从生活中的营养物质切入具体有机物,按“来源-结构-性质-重要应用”组织教学。有机物的来源、化工流程往往更侧重于生活化的教育。

   案例6:必修2图3-4石油的炼制 乙烯

      组织学生进行讨论如下问题:1、烃的沸点与碳原子数有何关系?以图中馏分的实例说明。2、馏分的黏度与馏分中化合物分子所含的碳原子数有何关系?举例说明。3、馏分的燃烧效率与馏分中化合物分子所含的碳原子数有何关系?举例说明。从图3-4容易得出:碳原子数越少,馏分在塔中上升得越高,说明沸点越低。馏分的黏度可用生活中的汽油与沥青做比较得出。关于馏分的燃烧效率,可根据汽油车与柴油车排气管有无黑烟来比较得出。根据插图提示的信息和学生已有的生活实例得出:馏分含碳原子数越少,沸点越低,黏度越小,燃烧效率越高。这为下面对石油为什么要进行裂化气到了铺垫作用。

       4、用④类插图代替文字,直观、形象地说明问题

    化学是一门以实验为基础的学科,新教材也特别注重实验教学,其中增加了许多演示实验和学生实验并配有形象的插图。必修1,2中共有④类插图29幅,教材对这部分内容的编排省去了繁琐、枯燥的文字说明,用直观、形象的图片说明和解释,能被学生快速、深刻理解蕴涵在图片中的知识信息,并能准确操作其实验过程,突出体现教材中“实验探究”、“科学探索”的目的。

针对插图的这一功能,在教学中,笔者利用其能直观、形象说明问题的特点,让学生“看图说话”,面对教材中插图,先让学生的语言简述图片内要表达的信息,培养学生的观察能力和分析图片信息的能力,再由教师示范图片实验操作过程,让学生更感性地理解教材的信息,最后再由学生实验探究或得出正确的评价。这些插图可以突破时空的限制,提高学生的观察与动手能力。

   案例7必修1图1-20配制一定物质的量浓度的溶液

     教学流程:研读教材,通过观察和讨论,让一学生用语言描述其过程,然后由学生下达指令教师在讲台演示实验。经过实验演示和分析图片信息后,让学生对其有深刻理解。在教学中,充分利用教学插图,引导学生“观察、分析图片信息→观察教师实验演示→学生讨论、交流→学生分组实验→学生得出结论→教师评价”。这样,将本来枯燥无味的教学变成一节内容丰富、形象生动的实验探究课。

老师在指导学生观察一个或一组插图,并针对相关的问题进行分析、整合,深化的同时可以促进学生的发散思维,发展学生的创新能力。

   案例8必修1图4-14喷泉实验

      先让学生仔细观察课本的插图,作如下设计①思考氨气与水能形成喷泉的原因;②该喷泉能成功的实验操作要求是什么?③如果不用滴管,能否用其它方法启动喷泉?④该装置用其它气体和溶液是否也能形成喷泉?⑤该喷泉原理与我们在生活中见到的喷泉原理一样吗?如果不同,有什么区别?通过教师的合理引导能使这样的插图在培养学生的创新思维方面发挥很好的作用。

    5、用⑤类插图揭示反应规律,辅助学生深刻理解文字说明

    新教材中的某些插图不是原来意义上的“插图”(起装饰作用),而是成为复杂文字说明的“解说者”,它们大大降低了学生理解化学基本知识、基本原理的难度,激发学生学习化学的积极性和主动性。

   案例9必修2图2-9可逆反应的速率随时间的变化

      化学平衡状态是一个非常抽象的概念,学生无法建起感性的认识,理解起来比较费力。教材中利用了数学中的二维(时间速率)图像来说明,借以图像学生能清楚地看到平衡状态建立的过程及平衡状态的特点。随着反应向正反应方向进行,反应物浓度减小,正反应速率减小(同时回顾浓度对反应速率的影响),生成物浓度增大,逆反应速率增大,到一定时刻正反应速率等于逆反应速率,且都不等于零,此时体系中的各组分的量都保持不变,反应就达到了平衡状态。学生不仅对平衡状态的建立有了理性的认识,并能轻松地理解平衡状态的几个特点“逆”“动”“等”“定”。

   建构主义理论认为学生获得知识犹如他的机体吸收营养,只有他自己才能完成,别人是不能替代的。教师在教学实践中只能起引导和辅助的作用,并促进学生自主学习,学生才能真正获得属于自己的知识和技能。新课标中也要求“能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习能力。”⑤类插图蕴含着科学家的思维过程,在教学此类插图时,把这些图中浓缩的思维历程充分还原稀释,让学生沿着前人思维活动的足迹去重演知识的产生与发展过程,在发现、体验和掌握科学知识的同时,培养学生的自主学习能力。

   案例10 必修1图4-9硫及其化合物之间的相互转化 

      教学设计:1、认真阅读图4-9,写出实现下列转化的化学方程式,如果是在水溶液中进行的反应,请写出离子方程式。2、师生互动,校对答案,形成结论。3、硫及含硫化合物之间的转化在生产中有着重要的应用,请举例说明。4、请同学再次细看图4-9的横行与纵行物质元素的化学价并结合刚才写的化学方程式,谈谈元素及其化合物之间的转化可以采取怎样的整理归纳法?这样做的意义在于还原稀释了这些图中浓缩的思维历程,让学生沿着科学家的思维活动去重演知识的产生与发展过程,在发现、体验和掌握科学知识的同时,培养了学生的自主学习能力。

    此外新教材还有许多物质分类及相互转化的图,这类图既帮助学生形成知识网络,又能增强自己归纳知识的能力。

 

四、体会与反思

 

      1、研究的收获

 

   对不同的插图采取适当的、贴合其内容的策略,比传统的就图学图,更能激起学生的学习生物的热情和积极性。我在教学过程中运用这些策略,全体学生都能热情高涨地参与讨论、回答,学习的主动性、探究性更高了,同时也降低了教和学的“活化能”,增加了教和学的故事性、趣味性、应用性和现实性,理顺了学生的思维活动,顺从了学生的心理需要,提高了学生学习化学的能力,学生感到还没学够就下课了,这是作为教师最值得自豪的地方。

 

      2、研究的反思

 

       2.1、需把握好对插图运用的度。在一节课中,插图的作用是有限的,不能过多地把时间用在插图的施展上,实现了插图的辅助作用就行了。

      2.2、探索有关插图的课件制作,有些插图若设计成动作幻灯片或动画,教学效果会比较好。

       2.3、根据教学需要,适当进行图表的转换,由图表转换成文字(主要是问题、总结或结论),文字转换成图表(主要是实现直观表达),有待在教学中不断开发与完善。

 

参考文献

 

      [1].普通高中课程标准实验教科书化学必修1,江苏教育出版社,2009。

      [2]. 普通高中课程标准实验教科书化学必修2,江苏教育出版社,2009。

      [3].杜爱慧 .物理教材括图的分类与运用策略探讨[J].中学物理,2010,(6)

      [4].喻明学 .生物学科插图教学的实践与反思[J].科学教育,2010,(6)

萧山三中  王建锋

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