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1、化学比赛培训学习探索全国高中学生化学竞赛(简称化学竞赛)由中国化学会主办,是学生在教师指导下的研究性学习,是一种课外学习活动。近20年来,我校坚持组织中学生参加化学竞赛,取得良好成效。但是,在竞赛辅导过程中常常出现这样的情况:(1)有些素质很好的学生对物理、化学等学科都感兴趣,对自己参加哪个学科竞赛举棋不定;(2)学生在竞赛初期很有热情,但学完基础内容后,遇到繁难的大学知识,畏难情绪陡增,打退堂鼓;(3)不少学生在刚进入高二时参加全国初赛,由于准备不充分,导致成绩不佳,便纷纷退出竞赛活动1。激发学生对学习化学的兴趣是发展学生个性,开发智力,培养创新精神和创新能力的重要手段。经过调查发现,学生参
2、加化学竞赛活动往往局限于兴趣的初级阶段好奇心理,忽视了兴趣的发展阶段和效率阶段的问题。部分学生在学习中遇到困难,情绪受到影响,兴趣逐渐下降,产生怕学化学的畏惧心理2。在化学竞赛辅导中如何正确引导学生的好奇心理,科学地培养学生的学习兴趣?本文试从兴趣的倾向性、兴趣的稳定性、兴趣的广阔性、兴趣的效能性等4要素入手作初步探讨,提出一些做法和想法。1引导兴趣的倾向性兴趣的倾向性是指兴趣所指向的具体内容和对象。在化学竞赛辅导中要激发学生的学习兴趣,必须注意给学生提供兴趣的需要基础,让学生不仅对化学或涉及化学的知识感到好奇,而且要让学生感觉到学习这种知识是社会实践的需要2。因此,在化学竞赛辅导中要精心设计
3、问题,并利用化学的特点实验来营造学习气氛。1.1注重思考性恰到好处地创设“认识冲突”情境,使学生产生强烈的求知欲。如在学习磷元素知识时可提出这样一个问题:“鬼火的科学解释是什么?”学生七嘴八舌地讨论开,课堂气氛一下就活跃起来,若再从中点拨,不久结论就出来了。“鬼火”其实就是“磷火”,磷是生命元素,动物的骨骼和牙齿都含有磷元素,尸体腐烂发生复杂的物理、化学和生物变化,释放出少量的PH3气体。PH3在空气中能够自燃,出现暗淡的蓝绿色火焰,微风吹到哪里,它就飘到哪里燃烧。在PH3生成的同时,往往还有P2H4生成,P2H4比PH3更活泼,是更具自燃性的气体。相关反应的化学方程式为:P4+3KOH+3H
4、2O3KH2PO2+PH32PH3+4O2P2O5+3H2O3P4+8KOH+8H2O8KH2PO2+2P2H42P2H4+7O22P2O5+4H2O这样一来,有关磷的性质和相关化学方程式,学生就会乐意去记并记牢。又如,学习铁的化合物知识时,可以请同学思考这个问题:“为什么烧砖时不喷水生成的是红砖,而喷水则生成青砖?”这个问题与生活中所遇到的事物有关,学生很感兴趣。烧砖用的是粘土,粘土的主要成分是含水硅酸铝(xAl2O3?ySiO2?nH2O),此外还含有一些杂质,如铁质矿物,常以褐铁矿主要成分为Fe2O3?2Fe(OH)3、黄铁矿(主要成分为FeS2)、菱铁矿(主要成分为FeCO3)或赤铁矿
5、(主要成分为Fe2O3)形式存在。砖坯在高温窑中煅烧,当有充足的氧气存在时,则所有的含铁化合物转化为Fe2O3。根据铁含量的多少,将显现浅红色至深红色。如果砖坯烧到一定程度时,从窑顶向下喷适量的水,则产生大量的水蒸气与灼烧的焦炭反应,生成CO和H2。CO和H2能够把Fe2O3还原成Fe3O4甚至FeO,因此砖显青灰色。1.2体现直观性在教室的地面洒上十几颗干燥的三碘化氮小颗粒,当学生进入教室时,干燥的三碘化氮被人踩着,发出“噗噗”的响声,使他们感到仿佛进入了一个神秘的地雷阵。由于没有思想准备,学生往往会吓一跳,但同时也觉得十分有趣,脑子里自然产生许多为什么。这时给学生时间讨论,引导学生观察爆炸
6、物的颜色(黑色)、爆炸时的现象(紫色蒸气)、闻到的气味(刺激性气味),最后告诉学生:浓氨水与碘片反应时,可生成一种黑色不溶于水的固体(NI3?NH3)三碘化氮与氨的加合物。有关制备的化学方程式为5NH3+3I2=NI3?NH3+3NH4INI3?NH3在暗处和用氨润湿时是稳定的,干燥时受到压力会按下列反应爆炸性分解:2NI3?NH3=N2+3I2+2NH3此时可趁势从中引出碘三离子(I3-)、叠氮酸离子(N3-)、氢叠氮酸(HN3)的结构,并与学生交流。借着学生兴趣浓厚,进一步介绍化学上“C3H3”的含义(Clearhead清晰的头脑,Cleverhands灵巧的双手,Cleanhabit洁净
7、的习惯)。正如陶行知认为的那样“学与乐不可分”,整个教学过程不仅使学生处于主动活跃之中,而且给后续课程的学习打下良好的基础,可取得令人满意的效果。1.3强调实验性化学实验具有独特的激发学生兴趣的属性。如果把实验处理成照方抓药的验证性实验来教学,启发性、探索性不强,会抑制学生学习的兴趣。在化学竞赛辅导中,可创造条件让学生自己动手做一些家庭小实验和设计实验,这是让学生动手动脑、培养多方面能力的过程,常常会产生别有洞天的实验现象和心理感觉,学生兴趣盎然。例如,在学习“卤族元素”内容时,可建议学生用毛笔沾米汤在白纸上写字,字迹干后便不见痕迹,此时若涂上碘酒就立即显出深蓝色的字,这便验证了碘单质遇淀粉显
8、蓝色的事实。另外,在学习“原电池”这一节后,要求学生自行设计一个原电池,结果学生制作出了“土豆电池”、“番茄电池”等。教师可以利用周末时间和学生一起做“废电池再生”的实验,具体做法如下:取2节废电池用电珠试验证明电池己废旧无用,然后用铁钉在废电池上部凿几个小孔,深度为电池高度的3/4左右,用滴管(也可用废弃的塑料眼药水瓶)吸取盐酸,将滴管尖端插进小孔内,然后慢慢将盐酸加入,最后将点着的蜡烛斜持,滴上蜡烛油封口。再用小电珠试验,电珠重新发光。实验设计给学生创造了一个良好的学习氛围和最佳的学习心境,大大地激发了学生的学习兴趣。即使是“失败实验”,帮助学生分析实验失败的原因再实验,也是一个深刻的实事
9、求是精神的锻炼机会。经过“失败成功”的多次反复,对学生的震撼力深刻、持久。在这一过程中,学生获得了化学知识,培养了能力,促进了身心发展,培养了良好的意志品质和实事求是、勇于探索的精神。2维持兴趣的稳定性兴趣的稳定性,也称兴趣的持久性,是指兴趣的稳定程度和持续性。兴趣的稳定性对一个人的学习、工作很重要。不稳定的兴趣,不仅会影响知识的深入掌握,而且会导致浮夸、不踏实、惧怕困难等性格的形成。只有稳定而持久的兴趣,才能促使学生系统地学习某一门知识,把某一项工作坚持到底,并取得成就。培养学生的学习兴趣,稳定性是关键的一环。在激起学生的学习兴趣后,为帮助学生顺利克服在学习中遇到的困难,并在克服困难的过程中
10、使兴趣得到进一步的发展,逐渐形成稳定的兴趣,应当注意学生意识倾向的正确引导2。在化学竞赛辅导中,可应用我国化学史上的重大发明成果和我国近代化学工业的巨大发展以及与国外化学工业发展水平的差距来激发学生的民族自尊心和自信心,激发学生的爱国主义热情和责任感,将他们的好奇心转化为树立奋斗目标的个性心理,巩固学生兴趣的持久性。例如,在学习“碳酸盐”内容时,首先强调碳酸钠在化学工业上的突出重要性,简单介绍国外发明的氨碱法(索尔维法),然后话题一转,重点介绍我国化学家侯德榜发明的联合制碱法(侯氏制碱法)。强调侯氏制碱法保留了氨碱法的优点,在资源的利用上比氨碱法优越,是制碱工业的重大突破,有极其重要的经济意义
11、。指出侯氏制碱法是我国化学家在纯碱工业上做出的重大贡献,这一发明在国际上引起很大反响,侯德榜也因此获得英国化学工程学会和美国机械学会荣誉会员的称号。这样的扩展讲解能激发学生的自豪感。又如,在学习有机化学时,可以让学生先找出用中国人命名的有机化学反应“黄鸣龙还原法”,然后告诉学生这个方法是我国化学家对凯西纳-华尔夫还原法的重大改良,已为国际广泛应用,写入各国有机化学教科书中,是我国化学家对有机化学做出的卓越贡献。通过这样的引导,学生的学习动力增加,学习的目的更加明确。3拓展兴趣的广阔性尔用经典力学的离心力等于向心力的基本原理,结合普朗克的量子论,并赋予角动量以量子化条件来描述微观粒子氢原子的核外
12、电子运动状态,从而计算出电子的运动速度、轨道半径以及量子化的能量公式,很好地解释氢光谱的实验现象。同时也指出玻尔理论有局限性(虽然引进了普朗克的量子论,但还是应用经典力学来计算电子的运动速度、轨道半径,没有反映微观粒子运动的本质规律,如测不准原理),势必被后来发展起来的量子力学和量子化学所取代。在学习“氢键”时,指出具有方向性和饱和性的氢键是构建蛋白质高级结构(蜷曲、折叠等)的重要因素之一,对生物高分子的高级结构有重要意义;在学习“离子晶体的堆积-填隙模型”时,指出这个模型把正负离子看成是具有一定半径的刚性球,运用数学的空间几何知识推导出堆积球和填隙球的几何制约关系,由此计算离子的空间利用率。
13、这样有助于学生真正理解各学科之间的相互渗透和必然联系。通过对一些科学家(例如:拉瓦锡、玻尔、黄子卿、邢其毅等)的事迹介绍,使学生清楚兴趣广阔的重要性,使学生知道这些科学家正因为兴趣广泛、博览群书,善于从不同角度观察、思考问题,紧密联系自己的中心兴趣,才能攻克一个又一个的科学难关2。兴趣的广阔性有利于扩大思维领域,激发创造能力,使学生在学习活动中富于联想、富于想象,变机械被动地接受知识为主动地、灵活地学习知识,从而促使学生多种能力的形成。4提升兴趣的效能性兴趣的效能性,是指兴趣对活动产生的效果大小的品质。兴趣不是天生的,而是环境的产物。因此用环境(教育亦是环境之一)来培养、发展并指导学生,使低级
14、的或肤浅的兴趣,凭努力而提高为集体、社会、国家所需要的兴趣。兴趣的源泉还在于把知识加以运用,使学生体验到一种理智高于事实和现象的权威感,因为在学生心灵深处都有一种使自己成为一个发明者和探索者的希望和需要,这种需要是和学习兴趣相伴随的。“化学给人以知识,化学史给人以智慧。”中学生由于年龄特点,敏于思考,勇于进取,接受新事物快。化学史料上有许多科学家为科学事业牺牲的精神都是可歌可泣的。他们的崇高理想和优秀品质将激励学生,使学生在思想上产生强烈的共鸣,热爱科学之情油然而生。在学习元素周期表时,可介绍法国化学家莫瓦桑用电解法制取氟单质的故事。氟的发现是一篇悲壮的历史。氟是卤族中的第一个元素,但发现得最
15、晚。从1771年瑞典化学家舍勒制得氢氟酸到1886年法国化学家莫瓦桑分离出单质氟经历了100多年时间。在此期间,戴维、盖?吕萨克、诺克斯兄弟等很多人为制取单质氟而中毒,鲁耶特、尼克雷因中毒太深而献出了自己的生命。莫瓦桑总结了前人的经验教训,他认为,氟活泼到无法电解的程度,电解出的氟只要一碰到一种物质就能与其化合。如果采用低温电解的方法,可能是解决问题的一个途径。经过多次实验,1886年6月26日,莫瓦桑终于在低温下用电解氟氢化钾与无水氟化氢混合物的方法制得了游离态的氟。正是莫瓦桑的工作,使当时化学中一大难题得到解决,使人们得到了周期表中完整的卤素,他因此荣获诺贝尔化学奖。也可介绍一生荣获2次诺
16、贝尔奖的着名化学家居里夫人。她把发现的一种放射性新元素叫做钋(波兰之意),以纪念她的祖国波兰,此后又发现了放射性元素镭,从而奠定了放射化学的基础,居里夫人因长期从事放射性元素的试验研究,身体受到很大伤害,过早逝世。通过对这些化学家生平事迹的介绍,使学生既增长了知识,又获得了刻苦学习的动力,提高了兴趣的境界,进而诱发科学思维能力,培养他们钻研创新的精神,产生了学习的原动力和内驱力,从而把兴趣变为有目的的动机,兴趣就有了效能性。此外,在化学竞赛辅导中,一方面要帮助学生树立“有信心、有决心、有能力、有毅力学好化学”这种信念;另一方面,要帮助学生掌握学习方法,指导他们怎样学习化学基础知识和基本技能,怎
17、样将元素及其化合物知识联成网络、有序贮存,怎样巩固和复习已学过的知识技能,从而进一步激发学生新的兴趣,增强学生克服困难、勇于创新的信心。在化学竞赛辅导中灵活运用兴趣的“4要素”科学地、系统地、有目的和有计划地培养学生的学习兴趣,是提高学生的素质、拓展学生的视野、培养学生的各种能力及激发学习热情的有效途径,可提高教学效果。20年的辛苦探索换来了丰厚的收获:1994年以来,参加化学竞赛的学生虽然没有取得国际化学奥赛金牌,但有4人入选化学科国家集训队,6人获得国家级一等奖,9人获得国家级二等奖,60人获得省级一等奖,171人获得省级二、三等奖。更重要的是,学生的化学知识获得了累积性和结构性增长,能力得到了全面的提升,有几十名学生由此走上化学(或相关)的行业,参加竞赛辅导的教师自身素质也得到了多方面的提升。(本文在撰写过程中得到厦门大学化学化工学院黄荣彬教授的指导,在此深表谢意!