学科知识、学科思想和学科方法是一门学科的三个要素。任何一门学科都有其自身独特的思想方法区别于其他学科,表现在分析问题的着眼点、解决问题的方法和处理手段上。所以,研究和学习任何一门学科,只有在彻底掌握本学科思想方法的基础上才有可能探求本学科的真谛。
化学知识是指具体的化学事实性知识,包括化学用语、元素化合物知识、化学概念、化学原理等。
化学学科思想则是从某些具体的化学事实性知识以及对化学的理解过程中提炼上升的化学观点,是对化学学科本质、规律、及价值的理性理解,它形成于化学理解活动(包括理性思维和化学实践)中,反过来又对化学理解活动具有普遍的指导意义。比方结构决定性质、万物始于元素、质量守恒等,它们是一个概念,更是一种观点,是一种思想,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值。
化学学科方法指的是在解决化学学科问题过程中形成和使用的规则、方式和手段等。比方“模
型”方法,因为化学的研究层次是分子、原子等所构成的微观领域,而分子、原子是具有抽象性和不可观测性的原型,化学家需要建构模型来表示、反映现象的主要特征及相互联系,提示变化的过程。学生理解这些微观模型,则能够更深刻地理解化学学科的研究对象,能很好地解释、预测宏观现象。科学研究中,科学方法被认为是产生知识的知识,学生掌握了科学方法有利于他们自己获得知识,有利于更深刻地理解知识并能灵活地使用知识。
二、化学知识、思想和方法的相互关系
思想和方法形成于知识的发生、发展过程中,又对知识的发生和发展起着工具作用和指导作用。知识是基础,思想和方法则是从具体化学知识中提炼出来的化学学科的精髓;化学学科思想抽象地反映学科本质、规律和价值,给学生提供理解世界的化学视角,属于观点层面;化学学科方法给学生提供解决问题的具体手段和途径等,属于操作层面。如“物质在变化过程中的守恒关系”是化学中的最基本关系之一,所以“守恒思想”是重要的化学学科思想之一,将之用于解决具体化学问题时,我们称之为“守恒法”,即当我们强调操作过程时,用“方法”一词;当强调它的指导意义或价值时,用“思想”一词。将这两个意思合在一起,就有了“学科思想方法”之说。其相互关系如右图所示。
从目标层次来看:“知识与技能”维度侧重于学科知识层面;“过程与方法”维度侧重于学科方法层面;“情感态度与价值观”维度侧重于个人思想意识层面,影响人的价值取向。这三个
维度相互联系,整合统一。学科知识的获得,离不开学科思想观点的规范和学科方法的使用;学科思想观点的铸就和学科方法的掌握又是以具体的学科知识为载体和工具的。
三、初中化学学科思想体系
1.微粒观。化学的基本特点是在分子水平上研究物质的结构、组成、性质和变化。正是因为“在分子水平上”使得化学不同于物理学、生命科学和地理学,让学生获得从宏观与微观两个角度理解物质及其运动的特殊视角,微观结构与宏观性质的关系是理解客观世界的基本思想方法之一,也是化学不同于其他学科的最特征的思维方式。从化学视角去观察、分析和处理问题才是化学学科具有强大生命力的意义所在、价值所在。化学在两个层次上研究物质,既研究一种物质转化为另一种物质以及由此引起的性质变化,又使用分子、原子、离子等概念推理和解释化学物质以一定形式存有以及变化的原因。
2.元素观。万物都由元素组成,已经发现的100多种元素按原子核内质子数的递增有规律地排在元素周期表中,它们的性质呈周期性的变化。物质是多样的,其元素组成又是统一的。在化学变化过程中元素不变,元素的种类不变,元素的质量也不变。
3.转化观。物质世界充满了化学变化,人类的生产生活离不开化学变化。化学变化是化学研究的重要内容,它对理解和确定物质的组成、结构等粗犷的犷有着极其重要的作用。通过化学反应不但能够理解物质,分离物质,而且还能合成物质。不但能合成自然界已有的物质,还能合成自然界并不存有的物质。化工生产为人类创造了巨大的物质财富,表达了化学的价值。通过具体、生动的化学变化现象,激发学生学习化学的兴趣,逐步形成“物质能够变化”的观点。
4.结构决定性质,性质决定用途。世间万物本质相同,只因微观结构不同,使得宏观性质不同。物质的用途主要由性质决定。
原子结构决定元素的性质。元素的化学性质由元素原子的最外层电子决定,元素原子的最外层电子数相同,元素的化学性质相似。原子得失电子变成离子,最外层电子数发生了变化,元素的化学性质随之改变,反之亦然。
原子的排列方式决定物质的性质。金刚石、石墨和C60都是碳元素组成的单质,但因碳原子的排列方式不同,导致化学性质差异很大。
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同种分子,化学性质相同;不同种分子,化学性质不同。一氧化碳和二氧化碳都是由碳元素和氧元素组成的化合物,但因分子结构不同,化学性质也不同。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。
把人贩子卖了犯法吗在金属中加入其他元素能够改变金属材料的性能。
结构的相似性决定了性质的相似性。不同的酸溶液都含有相同的氢离子,所以有相似的化学性质;因不同的酸溶液所含酸根离子不同,所以化学性质又表现出个性。不同的碱溶液都含有相同的氢氧根离子,所以有相似的化学性质;因不同的碱溶液所含金属离子不同,所以化学性质又表现出个性。
性质决定用途。物质的用途主要由性质决定,但还取得于环境、资源等其他因素。
5.能量观。化学反应中,物质发生变化的同时,伴随着能量的变化。化学反应一般以热和光的形式与外界环境实行能量交换。能量变化的常见形式是热量变化,所以化学反应有吸热反应和放热反应之分。能量有不同的形式,能从一种形式转化为另一种形式。电能能够转化为化学能,比方通电分解水;化学能能够转化为热能,比方氢气燃烧。化学反应以化
奇迹圣导师怎么加点学能的形式为人们提供能源,煤、石油、天然气等化石燃料是当今世界最重要的能源物质。化学在燃料电池、太阳能的光——热或光——电转化、核燃料、氢能等新能源的开发方面,所起的作用十分巨大。身作方舟 魂渡彼岸
6.化学技术观。化学与社会是通过技术联系起来的,化学技术以考虑人类生存发可持续发展为前提,经济化和绿化是技术思想的最终目标和基本原则。经济化和绿化是相关联的,在经济化指导思想下的系统最优化,同时也是绿化需要考虑的重要内容,能源等资源的有效合理使用、工艺流程设计既是绿化的关键,也是经济化的重要内涵。
合理设计。技术不是盲目尝试错误的过程,必须经过详尽的分析、研究,并形成一定的设计方案后方可实践,且所设计方案必须符合一定的方法论规范,工艺过程须以科学知识为理论支撑。比方从废旧电线中回收铜。
成本控制。在应用技术过程中,为达到相同的技术成果,需优先选择耗费成本最低的工艺流程;利用廉价供给的原料生产昂贵的产品,以求合理的性价比。比方制氧气,实验室以分解氯酸钾、过氧化氢、高锰酸钾来制取,但工业上采用分离液态空气的方法制取。又如从海水中提出镁,原料用的是海水晒盐后的卤水,而碱用是的石灰乳,能够由海边的贝壳
等直接炼制而成,这些措施都大大节约了成本。
环境友好。新的化学课程标准增加了化学物质与健康、保护我们的环境等内容,要求一切化学实验和化学工艺必须注意绿环保,在整个生产工艺中,不排泄有毒、有害物质,并通过检测、治理等手段保证对环境的污染水准最小;因地制宜,合理利用资源。比方一氧化碳还原氧化铁对尾气的处理、硫的燃烧实验、对实验剩余药品的处理等。
循环经济。在生产工艺的不同阶段,充分利用产生的能量,回收利用物质,再生再用,直至浪费最少。比方工业冷却水的循环利用;三峡库区漂浮物由华新水泥厂采用新型干法窑技术处理,从而达到水泥工业和垃圾处理的“双赢”。重阳节又叫什么节
7.化学实验观。化学实验是化学科学赖以形成和发展的基础,很多化学的重大发现和研究成果都是通过实验得到的。离开了化学实验,一切的化学理论、原理就成了无本之木,无源之水,化学就无从谈起。人教版初中化学全书共设计了52个演示实验、19个探究实验、8个实验活动、8个课外实验。通过实验培养学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的水平。通过比照实验,获取全面、准确的信息,根据实验现象得出准确的实验结论。
化学实验的目的是研究物质的组成、结构和变化规律,从而理解物质和利用物质。
化学实验是通过实验观察获得各种化学事实的一种科学研究方法。
化学实验总是在一定的条件控制下实行的。为了使实验对象发生某种变化,对影响实验对象发生变化的各种外部因素给予人为控制的科学方法。外部因素主要有温度、催化剂、试剂的状态、形状、浓度、用量等,以及仪器、设备、实验操作步骤和方法等。实验条件不是独立起作用的因素,它是通过物质的本质属性、物质的内部组成和结构而起作用的。
8.守恒观。物质在化学变化的过程中遵循着能量守恒、质量守恒、元素守恒、原子守恒等规律。
质量守恒。参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
元素守恒。化学反应前后,元素的种类、元素的质量都不变。电解水反应中,参加反应的水中氢元素的质量,等于反应生成氢气的质量。
原子守恒。化学反应的过程就是原子重新组合的过程,化学反应前后原子的种类、数目和质量都没有改变。
电荷守恒。任何物质总中呈电中性的。化合物中,正负化学价的代数和等于零。
9.解决问题程序化的思想。化学问题的解决在绝绝大部分条件下有一定的模式,根据模式去思考,问题往往迎刃而解。比方检查装置的气密性,首先要构成封闭体系,再改变压强,观察现象得出结论;科学探究的基本程序、书写化学方程式的基本步骤、利用化学方程式简单计算的基本步骤、净化水的基本程序等,无一不表达理解决问题的程序化思想。
10.一般和特殊的思想。一般和特殊也是一种哲学的思想方法。任何事物与同类事物之间有共性一面,同时又有自己独特的一面。在学习化学过程中,既要掌握某一类物质的共性,同时还要掌握其特殊的性质。比方酸、碱化学性质存有共性的一面,同时不同的酸、碱的性质又存有差异。又如通常情况下二氧化碳不能燃烧,也不能支持燃烧,但镁等金属能够在二氧化碳中燃烧。
四、初中化学学科方法体系
1.观察法。把外界的自然信息通过感官输入到人的大脑,经过大脑的处理,进而形成对外界事物的感知,包括自然观察和实验观察。自然观察是指对自然状况下的事物、现象不做任何人为的干预和控制的情况下所实行的观察,如课外观察铁的锈蚀。实验观察是指在人为的干预或控制实验对象的情况下所实行的观察。
2.实验法。化学实验是根据实验目的,使用实验仪器、工具、设备等物质手段,在人为特定的实验条件下,改变实验对象的状态或性质,通过实验观察获得各种化学实验事实的一种科学方法。
3.模型方法。比方分子模型、原子核外电子运动动画、原子结构模拟图等。
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