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文檔簡介

化學基本思想不少學生甚至老師抱怨化學沒有數學和物理那樣嚴謹有序的體系章法,學科知識顯得過于瑣碎零亂。這其實是對化學的誤讀,真正懂化學的人明白化學知識自有其內在的統一性之美和深刻的思想觀念。化學最引人入勝的地方之一是:能從微觀的原子分子變化及其作用力解釋種種宏觀現象(如物質轉化,如液滴收縮為球形),并通過其在物質合成方面的神功使得“改變分子就可以改變世界”。科學是一門語言,用以和大自然對話;科學是一首韻味無窮的詩詞,對其認識當與時俱進永無止境。下面是自己一些不成熟的體會:一,元素觀。不僅告訴我們龐大的物質世界不過由周期表中的百十號元素組成,在化學反應中元素保持不變,從而理解物質的多樣性與統一性,而且要認識到這百十號元素并非孤立,它們呈現出內在聯系與統一性,即元素周期表和周期律,包括各種族和區的劃分,這是一種整體的大元素觀。三是認識到元素本身是較抽象的概念,只有以一定的形態和濃度出現時才更有現實意義。二,微粒觀。原子分子論是近代化學的基石,宏觀物質由不同層次不同形態的微觀粒子構成,如原子分子超分子及納米粒子,化學就是在泛分子(從亞原子到超分子)層次上研究物質的一門科學,并用簡潔統一的化學符號來表示不同的微粒及其變化。從宏觀變化到微觀機理再到符號表示,“宏--微--符”是化學的最大特色,同時有助于形成我們的微觀視角。三,構性觀。即結構決定性質,性質反映結構。物質豐富多彩的性能背后是其內在豐富多彩的結構,這一點在有機化學中表現得更是淋漓盡致(如同分異構體,如官能團)。再如蛋白質,正因為它具有從氨基酸不同連接順序的一級結構到肽鏈空間折疊并相互作用的復雜而精致的四級結構,才使其具有各種各樣的功能并扮演起生命物質基礎的角色。四,作用力。構成物質的微粒是運動的和相互作用的,不同層次的微粒間以不同的作用力相結合(如化學鍵,范德華力),并通過有效碰撞實現元素的化合與化分,從而導致化學反應的發生,同時微粒間作用力的破壞或形成伴隨能量變化。液滴趨向于收縮為球形就和分子間作用力有關(液表分子所受合力指向液體內部),球形時受力不均的液體表面分子比例最小。五,轉化觀。化學最大的魅力就是合成物質,通過原子重組發生化學反應,其“無中生有,變廢為寶”的神功常常讓人驚嘆不已。合成化學是當今文明的頂梁柱,化學在物質轉化方面的功能使其在各種自然資源的開發利用中充當主角。化學的魅力在于:改變分子,就可以改變生活改變世界。六,分類觀。現在的化學物種已超過8000萬種,其性質與反應更是不計其數,所以不論是教學還是研究都需要分類。如把化合物分成有機化合物與無機化合物,還分為酸堿鹽和氧化物等。再如化學性質一般可從“氧還,酸堿,絡合”等角度分析。又如化學反應類型,也是按不同機理分類研究的。七,守恒思想。讓我們認識到千變萬化的現象背后隱藏著不變的東西,化學反應“雖變幻無窮,但變中有定”,如質能守恒,很多化學問題的分析用“原子守恒,電荷守恒”等觀念,常可以使問題化繁為簡。八,定量思想。如化學反應的進行受數字支配,即按方程式中對應化學計量數進行。又如化學平衡時各物質的濃度受平衡常數的制約。再如濃度,也是化學中非常有意義的一個定量概念。化學研究要更深入和準確的話,其定量化的程度必須進一步提高。九,動態平衡思想。要意識到很多物理化學過程因可逆而具有限度,最終會處于動態平衡,如化學反應平衡,溶解平衡,電離平衡,蒸發平衡等。更要認識到動態平衡表面上穩定靜止但實際上充滿活力與可變性,是特定條件下達成的,因此也是因條件而改變的,包括生命體的穩態與生物鐘。十,能量最低原理。這是自然界的一條普遍規律,降低自身能量趨于穩定是很多物理化學過程自發進行的主要動機,如鈉與氯的化合,金屬在溶液中的溶解,多電子原子的核外電子排布,分子結構及配位鍵的形成等。淺談化學學科思想的八個方面學科思想是一個學科的核心和靈魂,它與知識,能力一起構成了學科體系的三個方面。不同學科它所包含的學科思想也必然不同。化學作為一門自然學科,它既抽象又具體,其學科思想的內容豐富多彩。中學化學學科思想主要包括以下內容。1.對立統一思想對立統一思想是哲學的重要內容,它在中學化學學科中無處不在。這一思想所體現的相互對立的同一問題的兩個方面的相互依從關系。運用這一思想對化學知識的理解掌握及應用很有幫助。高中化學中的氧化還原反應是這一思想的具體體現,氧化和還原是一個氧化還原反應的兩個方面,既相互依從又相互對立。換句話說,就是在一個氧化還原反應中既有電子的得失,又有化合價的升降,既有氧化劑又有還原劑,既有氧化產物又有還原產物,有氧化反應發生,必有還原反應發生等等。這一思想的建立,對學生學習氧化還原反應頗有幫助。另外在其他方面,如化學鍵的斷裂與形成,元素的金屬性與非金屬性,電化學中的正負極和陰陽極,等等都包括對立統一思想。2.量變與質變的思想哲學中明確告訴人們,物質量的積累必然會達到質的飛躍。中學化學中涉及到的化學反應物的量的多少,如足量,適量,少量必然會引起生成物的改變。石灰水中通入二氧化碳氣體的多少,會引起生成物的改變。另外,如碳和氧氣,硫化氫和氧氣,鐵與硝酸,三氯化鋁與氫氧化鈉,偏鋁酸鈉和鹽酸,濃硫酸和酒精制備乙烯氣體時170℃和140℃會生成不同物質。P2O5與冷水和熱水反應的產物不同等等。這一思想的培養可以提高學生的智力水平,對學生能力的培養很有幫助。3.矛盾的普遍性與特殊性的思想矛盾的特殊性與普遍性思想在化學學科中體現得更為具體和直觀。普遍性是事物發展的一般規律,而特殊性使學科內容多姿多彩。化學中各主族元素原子結構,性質的相似性是一般規律,而其中所包含的許多特殊性更是不容忽視。鹵族元素中氟元素無正化合價,氟單質與水反應產生氧氣,與二氧化硅反應等等。碳族元素中大多數元素的正四價化合物是穩定的,但鉛元素的正二價化合物是穩定的,正四價化合物很活潑。這一學科思想的滲透,對青年學生科學的人生觀和世界觀的形成很有益處。4.實踐出真知的思想化學是一門實驗科學,它的許多規律的發現,知識的形成都源于具體的化學實驗而非理論推理來推測產生的。化學反應速率的影響因素:溫度,濃度,壓強,催化劑以及其他條件的改變對反應速率的影響是通過化學實驗得出結論。又知Fe3+與SCN-產生紅色溶液,為什么會有此現象?只能說是實驗結果,只能告訴學生這是客觀事實,通過科學實驗發現的,這必然會激發學生探究未知世界的興趣,增強學生的動手能力,培養學生學習的積極性,主動性和創造性。5.分類思想(1)由現象到本質的思想。在氧化還原反應的認識和學習中,先從得氧失氧,化合價的升高和降低來初步認識,最終上升到氧化還原反應的本質——電子轉移。這樣循序漸進的認識過程使氧化還原反應這一概念的理解更清晰,同時也擴大了氧化還原反應的范圍。(2)從一般到特殊的思想。一般性是物質的共性,特殊性是物質的個性。在化學中無色物質占大多數,而有色物質則是少數物質的個性,如:F2,Cl2,Br2,I2,NO2,AgCl,AgBr,AgI,Na2O2,Fe2+,Fe3+,Cu2+,MnO4-等有特殊顏色;又知非金屬氧化物大多數在固態時為分子晶體,但SiO2為原子晶體。這一分類思想的滲透會使學生對物質的認識產生濃厚興趣,從而培養學生的科學精神。(3)由簡單到復雜的分類思想。高中化學對電解質的教學采用了這一思想。先根據化合物在溶于水或熔化狀態下是否導電將化合物分為電解質和非電解質,對電解質的進一步研究發現,在同一條件下,電解質的導電能力不一定相同,這樣又將電解質分為強電解質和弱電解質。這樣從簡單處入手,層層深入,根據電解質的電離程度從本質上做了劃分。6.解決問題具體化、程式化的思想化學問題的解決在絕大多數條件下有具體固定的模式,在認真審題的基礎上,應重視解決問題方法的選擇,這樣可以做到事半功倍的效果。在有機化學中物質同分異構體的書寫和判斷就有具體的防止重復、遺漏的科學方法。如判斷分子式為C4H10O的屬于醇類的同分異構體的種類,在本質上就是考查丁基(——C4H9)所產生異構的種類(4種)。因此,在實際教學中應根據問題的特點,尋找解決此類問題的最理想的,程式化的思路,給學生一個科學的方法。7.抽象理論形象化的思想化學是研究微觀世界物質的運動規律,許多物質是不能直接觀察的,只有通過想象和類比使抽象理論形象化,才可理解所接觸的理論知識。在原子結構理論中,原子、質子、中子、電子等微粒;物質結構理論中元素的化合價、化學鍵、晶體結構等知識就可通過形象具體的實物類比來認識學習。8.化學平衡和守衡思想物質世界是復雜多樣的,它們的發展變化必然遵循一定規律。化學中的平衡守衡思想就是這許多規律中的一部分,對這些規律的理解掌握能使我們更深層次地認識物質世界的發展變化特點。化學中涉及到的平衡有:(1)化學平衡(2)電離平衡(3)水解平衡(4)溶解平衡(5)結晶平衡。這些平衡變化規律都可用勒沙特列原理來解釋。化學中的守衡有:(1)電荷守衡(2)電子守衡(3)原子守衡(4)物料守衡(5)能量守衡(熱化學方程式中)。在實際教學中向學生進行守衡思想教育,可以培養學生思維的靈活性,創造性,為學生認識世界改造世界打下良好基礎。總之,中學化學中的學科思想的滲透和引入,對學生學習化學幫助很大,同時,學生以后進入社會即就是長期不再接觸化學知識,但其所建立的化學學科思想,一定會對他們所從事的工作產生深遠影響,對青年學生形成科學的人生觀,世界觀,方法論會產生重大影響。化學學科思想方法一、現象與本質的思想方法這是化學學科重要的思想方法。化學實驗現象是物質發生變化的標志,其本質是物質發生了變化,包括物理變化和化學變化。要透過現象抓住本質。化學是以實驗為基礎的科學,離開了化學實驗,一切的化學理論、原理就成了無本之木,無源之水,化學就無從談起。因此,我們就要從實驗開始學習化學,要用化學實驗研究、解決化學問題。學會觀察化學實驗現象,并對其進行深入的分析,是學習、研究化學的不二法門。首先是解決了一個認識問題。有了這樣的思想方法,我們再去學習化學實驗,就不會覺得實驗是可有可無的。其次,要學會觀察實驗現象,用對比的方法,觀察反應前、反應過程中、反應后,物質顏色、狀態、聲音、光、煙等方面的變化。第三,要學會對實驗現象的分析,就是通過實驗現象去了解實驗的原理,弄清發生了怎樣的變化。哪些現象是物理變化引起的,哪些現象是化學變化引起的,也就是要抓住本質特征,避免物理變化現象的干擾,找到發生的化學反應。第四,要學會增加對比度的、或借助藥品、儀器等辦法,來提高對實驗現象的觀察效果,從而獲得全面、準確的實驗信息。在學習中,我們會經常遇到物質推斷問題,而這些問題都會涉及到實驗和實驗現象,而抓住物質的特征反應現象,正是解決這類問題的關鍵。

二、結構與性質的思想方法這是化學學科核心的思想方法。這一思想貫穿化學學習與研究過程的始終,根據這一思想,與之相關的思想方法還有:1.結構與性質的關系是:結構決定性質、性質反映結構。性質與用途的關系是:性質決定用途,用途反映性質。2.位置(周期表中的位置)與結構的關系是:結構決定位置,位置反映結構。3.位置與性質的關系是:性質決定位置,位置反映性質。“位置、結構與性質”關系,在物質結構、性質與用途以及元素位置、結構與性質等相互之間的推斷中經常用到。

三、一般與特殊的思想方法這是化學學科思想方法中的基本方法,也是哲學的一種思想方法。化學的研究,通常總是通過對某些特殊的事物或事物的某些特殊方面的研究,得出一般性(或普遍性)的規律,并加以推廣;同時事物在具有普遍性(一般性)的同時,由于不同事物存在某些獨特的一面,因此有具有特殊性一面。換句話說,任何事物與同類事物之間有普遍性(共性)一面,同時又有自己獨特的一面。在學習化學過程中,既要掌握某一類物質的共性,同時還要掌握其特殊的性質。1.酸、堿化學性質存在共性(通性)的一面,同時不同的酸、堿的性質又存在差異。2.酸性氧化物、堿性氧化物化學性質存在共性(通性)的一面,同時不同的酸性氧化物、堿性氧化物的性質又存在差異3.同主族元素化學性質存在共性的一面,同時不同的元素又存在差異。

四、分類思想這是化學學科的基本思想方法之一。如果不對成千上萬種化學物質進行分類,那么難以想象怎樣去研究,有了分類的思想,就可對結構、性質相似的物質進行分類研究,從而更深入研究、把握物質的結構和性質。1.物質的分類。混合物、純凈物(單質、化合物)。單質(金屬、非金屬)、化合物(氧化物、酸、堿、鹽)等等。2.有機化合物。烴及烴的衍生物。烴(飽和、不飽和)、醇、酚、酸等。

五、定性與定量的思想方法這是化學研究中通常用到的兩種思想方法。這兩種方法從不同的深度和角度對事物進行研究。定性的思想方法,主要從是否存在某種屬性、存在程度的深淺或大小等角度進行初步確定;而定量的思想方法,則在定性的基礎上精確地對事物的屬性進行深度的、量化的表達。1.溶液酸堿性的描述是定性,酸堿度的表達是定性。2.物質溶解性的描述是定性,溶解度的描述是定量。

六、量變與質變的思想方法這是一種哲學的思想方法。量變和質變是兩個相互依存的過程。通過量的積累產生質的變化,量變是質變的前提,而質變又是量變的最終結構。具體體現在以下幾個方面:1.元素周期律(元素周期表),元素的性質呈周期性變化。2.一些化學反應中能生成多種產物,反應物過量問題(量對反應產物的影響),如多元酸與堿反應等。3.物質性質(氧化性或還原性)與物質濃度的關系等。如硝酸濃度的改變,氧化性強弱發生變化,導致反應產物的變化;濃硫酸具有強的氧化性,而稀硫酸則不具有氧化性;濃鹽酸有較強的還原性,稀鹽酸則弱的多(通常不體現

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