大单元教学概念(6篇)
时间:2024-12-22
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一、创设教学情境,解释概念背景
新课标的三维目标明确指出要重视学生的情感教育,重视教学情境的引入。对抽象的数学概念可从生活实例、知识经验方法引入,学生容易明白为什么学习概念。概念的背景引入有利于培养学生观察、分析、归纳能力。
1.从身边事物观察入手
通过生活中具体的实物、模型、图表等,引导学生观察分析,建立新概念,揭示概念的背景和实际意义。例如“三角形”概念教学,引出概念之前,学生列举生活中三角形的模型实物“三角板、三明治、屋顶、自行车架”等,让学生利用作图工具画出实物,得知三角形是不在同一条直线上的三条线段首尾顺次连接所组成的图形。类似的概念引入例子还有:正负数的概念、圆的概念、两平行线的概念等。
2.从具体到抽象
数学概念是抽象的,对学生来说很难接受其中理念,我们要从具体事例入手。例如“单项式”概念,设计下列问题:(1)边长为acm的正方形周长。(2)每件a元的上衣,降价20%后售价是多少元?(3)一辆汽车的行驶速度是vkm/h,th行驶了多少千米?(4)数n的相反数。学生列出式子并说出式子所表示的实际意义,观察式子的共同特点,教师适当提示从式子包含的“运算”来观察,发现式子的共同特点都只含“乘法”运算,即都是数或字母的积的形式,像这样的式子称为单项式。教师补充单独的一个数或字母也是单项式。
3.从已有的知识经验入手
根据学生已有知识经验引入,减少学生对知识的混淆,让学生尽快过渡到新概念的学习中。例如“二元一次方程”的概念,设计具体例子让学生复习“一元一次方程”的概念,学生了解“元”是未知数的个数,“次”是含有未知数的项的次数,“一元”是只含一个未知数,那么“二元”就是含有两个未知数,都是一次的整式方程。
二、综合概念的本质属性,弄清概念的条件和结论
数学概念是对某类事物的本质属性的概括,教师要认真组织学生分析概念的形成过程,用简练、严谨、准确的语言定义概念,找出关键词,弄清概念的条件和结论,特别是抽象符号的理解。
1.分析概念,抓住概念的关键元素
解一元一次方程概念时,师生共同概括方程的定义是只含有一个未知数,未知数的次数都是1的整式方程叫作一元一次方程。在形成概念后必须把概念中的每个字和词都剖析清楚,找出概念包含的几个“元素”:“只含一个未知数、未知数的次数都是1、等号两边是整式”。为了让学生更加理解这个概念可以设置练习进行巩固。
下列式子,哪些是一元一次方程?请说明理由
2.通过变式,揭示其本质属性
变式是指提供给学生的各种感性材料不断变换数学的表现形式,使非本质属性时有时无,而本质属性保持恒在。教师在教学时从不同角度去变换,使学生能通过观察、分析、对比来发现事物隐藏的属性,排除非本质属性的干扰。如对顶角和邻补角概念,教师出示图例:
(1)下列各图中,∠1和∠2是不是对顶角?如果不是,请说明理由。
(2)下列各图中∠1和∠2哪些是邻补角?
通过不同类型的图形,学生明白对顶角和邻补角的本质属性是:对顶角具有公共顶点,角的两边分别互为反向延长线;邻补角有公共顶点、公共边,另一边互为反向延长线。
3.加强语言符号的转化,培养逻辑推理能力
几何学中,概念往往会有三种语言表示图形、文字和几何语言,教师在概念的教学中教会学生这三种语言的表述,学生在遇到相关的问题,就知道如何去解决。
例如角平分线的概念:一般从一个角的顶点出发,把这个角分成两个相等的角的射线,叫作这个角的平分线。教师在学生概括出这个概念时,要求学生再次根据概念画出图形后用几何语言表达。
角平分线的图形:
几何语言:OB平分∠AOC(已知),
∠AOB=∠BOC=∠AOC。
或∠AOC=2∠AOB=2∠BOC(角平分线定义)。
角平分线的定义既可作为性质运用,也可作为判定方法用,体现了概念具有双重的意义。几何语言的表达是学生比较难掌握的一种符号语言,在教学中尽量让学生用符号语言进行推理,为几何概念教学提供学习的模式。
三、解题实践,加深对概念的理解和运用
数学的概念是由特殊到一般的实例的概括,概念一旦形成,就用概念去解决数学问题来达到巩固概念的作用。教师通过提供习题,培养学生计算、推理等解题技巧,帮助学生提高解决数学问题的能力。
例如:(1)方程=1,x+1=0,x2+1=0中,一元一次方程是_______。
(2)已知关于x的方程(m-3)x+2=5是一元一次方程,求m的值。
(3)已知关于x的方程mxn-1+2=5是一元一次方程,则m=______,n=_______。
小学数学概念是数学教学中的重要组成部分,数学概念是抽象的定式,有自己的本质特征。对于小学生来说,其认知特点是感性大于理性,如何将抽象的数学概念植入小学生的脑海,使其循序渐进地进行认知、思维、概括,教师就要通过设计符合小学生认知特点的授课练习,让学生能够通过练习理解、巩固、深化认知,培养和提高学生的思维能力、概括能力以及理解和表达数学语言的能力,正确掌握数学概念,学会概括数学概念,从而建构自我的系统化的数学认知体系。
一、设计与生活相关的练习
研究表明,学习或者练习内容如果与学生的生活背景、经历、阅历等相贴近,学生就会主动接纳。在上数学课时,学生会将自己的生活经验带入课堂,通过学习教师所讲授的与生活相联系的数学知识,能提高学习的自觉性。例如,教学“初步认识小数”时,教师设计了这样的导入练习:小明要购买新学期用的学习用品,他列了一个清单,铅笔1.5元,练习本2.4元,铅笔盒12.58元。小华也列了一个清单,钢笔五元五角,练习本两元四角,U笔盒是十二元五角八分。教师让学生选出喜欢哪一种清单的表现方式,并相应说出喜欢的理由。学生纷纷表示喜欢小明列的清单,教师顺势介绍小明清单中所列出的价格都是用小数表示的,并讲解了小数点的存在意义和作用。随后,教师让学生读一读清单中学习用品的价格,并说出每一个数字代表的是元,是角,还是分。之后,教师总结小数具体的读法,小数点左边数字的读法,右边数字的读法,在元角分中,小数点右边哪个数字代表的是角,哪个数字代表的是分以及它们的位置排列顺序。通过导入练习的设计,使学生学会通过一个或者几个方面观察小数概念的本质特征,并把这种观察思维之后的经验提升为自己的数学认知,这样有了小数的概念,能为下一步的学习积累经验和打下基础。
二、设计体现主体的练习
学生是学习的主人,教师要围绕学生这个主体设计练习,让学生充分发挥主动性和积极性,成为数学问题的探究者、发现者、解决者,在教师的引导下,自主探究数学概念的形成过程,从而提高学生的思维能力和探究能力,从而正确理解概念、辨析概念。例如,教学“1000以内数的认识”时,教师通过创设能够激发学生自主性和探究性的练习,充分彰显学生的主体性。学生先调动自己已有的概念积累――100以内数的知识,以知识迁移的形式主动探究上百上千的数。学生通过教师设计的这个练习,首先从100以上开始探究数字的延伸,尤其是到整百、整千时,学生之间相互交流、探讨,其关注点在于数字的写法、读法,百以内、千以内0所处的位置不同所代表的意义,如何读。学生借助计数器,从动手到动口到动脑,由表及里、由浅入深地获得概念,学生对概念的认知从抽象到半抽象再到抽象,在自主探究中逐步形成数的概念。又如,在教学“梯形的认识”时,为了让学生合作探究对梯形的认识,教师让学生分组合作,通过动手来制作梯形,学生各备一张四边形、直角三角形、钝角三角形、长方形等纸片,教师给出的操作练习是:“每一个图形请只剪一刀,将它变成一个梯形,当你剪完之后,请告诉我你这样剪的原因。”学生认真剪裁,并说明了剪的理由,这一自主探究的过程也强化了学生对“梯形只有一组对边平行”的概念认知。
三、设计锻炼逻辑思维的练习
在小学概念教学中,学生对概念的理解和巩固需要教师不断设计练习,让学生能够运用分析比较、整合经验、抽象概括等逻辑思维,认清概念的本质以及外延,从而理解概念。例如,教学“因数与倍数”的概念时,教师设计了以下练习:
填空题:
(1)最小的质数_________;最小的合数是________。
(2)20以内3的倍数的有________。
(3)16的因数有_____________。
判断题:
(1)12和15是互质数。()
(2)整数可以分成质数和合数两部分。()
(3)9÷1.5=6是整除。()
(4)8和9是互质数,所以他们没有最大公约数。()
选择题:
(1)15和25的最大公约数是()
A.4B.5C.7
(2)把24分解质因数是()
A.24=1×2×12B.24=4×6C.24=2×3×4
关键词:化学概念;定义;原理;反应规律
中图分类号:G632.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2014)17-0096-02
化学概念是用简练的语言高度概括出来的,其包括定义、原理、反应规律等。其中,每一字、词、句、注释都是经过认真推敲并有其特定的意义,以保证概念的完整性和科学性,而且概念是推理的根据,是了解的根底,是培育逻辑思想的必要条件。其概念是依据化学变化的景象、本质和现实高度概括出来的知识,是学好化学的根底,是培育才能的一种重要手腕。因而,概念的教学在中学教学中有着相当重要的位置。在初中化学教学中,几乎概念每节都有,概念是学习掌握的基础知识,在一定程度上揭示了化学的本质,在整个学习中起着指导作用,准确地理解概念对于学好化学是十分重要的。然而,初中生抽象的分析理解能力较差,所以讲清概念,学生加深对其理解在化学教学中显得尤为重要。怎样才提高化学概念的教与学呢?
一、讲清概念中关键的字和词
教学中为了使学生深刻领会概念的含义,教师不仅要注意对概念论述时用词的严密性和准确性,同时还要及时纠正某些学生对概念的用词不当及对概念认识上的错误,这样做有利于培养学生严密的逻辑思维习惯,从而更好地掌握和理解概念。例如,在讲“单质”与“化合物”这两个概念时,一定要强调概念中的“纯净物”这关键字。因为单质或化合物首先应是一种纯净物,即是在纯净物的基础上分类的,然后再根据它们组成元素种类的多少来判断其是单质或者是化合物,否则学生就容易错将一些物质如金刚石、石墨的混合物看成是单质(因为它们就是由同种元素组成的物质),同时,又可误将食盐水等混合物看成是化合物(因为它们就是由不同种元素组成的物质)。有如在初中教材中,质量守恒定律是教学的重点,因为质量守恒定律不仅是教学的重点,而且贯穿于整个学习中,对于正确理解质量守恒定律的内容是非常重要的,所以在讲到质量守恒定律的内容时,一定要强调内容中的“参加”、“质量总和”这关键词,因为有些反应可能加入的反应物没有全部参加反应,但进行计算时有些同学误认为全部反应,把加入的实际质量带入化学方程式进行计算就错了,还有,有些化学反应中会有气体产生,但实验时学生可能无法称量气体的质量,导致反应前后总质量不相等,误认为此反应不遵守质量守恒定律。
二、剖析概念,加深理解
初中化学概念中常有一些含义比较深刻,内容又比较复杂的概念,教师教学中应进行剖析、讲解,以便学生加深对概念的理解和掌握。如“溶解度”概念一直是教学中的一大难点,不仅定义的句子比较长,而且涉及的知识也较多,学生往往难于理解。因此在讲解过程中,若将组成溶解度的四句话剖析开来,效果就大不一样了。其一,强调要在一定温度的条件下(说明物质的溶解度主要受温度的限制);其二,指明溶剂的量为100g(说明溶剂的量是确定的);其三,一定要达到饱和状态(说明了溶液的状态必须是饱和状态);其四,指出在满足上述各条件时,溶质所溶解的质量(说明溶解度是由单位的,而且是质量的单位)。四个限制性句式构成了溶解度的定义,缺一不可,从而使学生更好地掌握溶解度的含义。又如在学习“电解质”概念时,学生容易认为“电解质”与“非电解质”,甚至同金属的导电性混淆在一起,导致学习中的误解。因此,教师在讲解电解质时,可将“电解质”概念剖析开来,强调能被称为电解质的物质应满足。(1)一定是化合物;(2)该化合物在一定条件下有导电性;(3)条件是指在溶液中或熔化状态下,二者居一即可,所以概念中用“或”不能用“和”。在教学中若将概念逐字逐句剖析开来讲解,既能及时纠正学生的误解,又有抓住特征,使两个不同概念能严格区分开来,从而使学生既容易理解,又便于掌握。
三、正反两方,讲清概念
为使更好地了解和掌握概念,教学中应在正面了解的基础上,再从反面来讲,可以使学生加深理解,不致混淆。例如“氧化物”的概念,由“两种元素组成的化合物中,如果其中一种是氧元素,这种化合物叫做氧化物”之后,可接着提出一个问题:“氧化物一定是含氧的化合物,那么含氧的化合物是否一定就是氧化物呢?为什么?”这样,既启发学生积极思维,反复推敲,又能引导学生学会抓住概念中关键的词句“由两种元素组成”来分析,由此加深对氧化物概念的理解,避免概念的模糊不清,也对今后的学习打下良好的基础。又如“元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称”可分析为:①同种元素里的粒子中质子数一定相同。②质子数相反的粒子不一定是同种元素。如氖原子与水分子具有相反的质子数,但它不是同种元素。
四、研究内涵理清概念
《分数的意义和性质》这一单元是学生系统学习分数的开始。内容包括:分数的意义、分数与除法的关系,真分数与假分数,分数的基本性质,最大公因数与约分,最小公倍数与通分以及分数与小数的互化。本单元教学的特点就是概念教学,教学的重点是概念的形成,教学的难点是概念的形成和运用。
通过本单元的教学,将引导学生在已有的基础上,由感性认识上升到理性认识,概括出分数的意义,比较完整地从分数的产生,分数与除法的关系等方面加深对分数意义的理解,进而学习并理解与分数有关的基本概念,掌握必要的约分、通分以及分数与小数互化的技能。这些知识在后面系统学习分数四则运算及其应用都要用到。因此,学好本单元的内容是顺利掌握分数四则运算并学会应用分数知识解决问题一系列实际问题的必要基础。
一、充分利用教材资源,用好直观手段。
本单元的概念较多,且比较抽象。而小学高年级学生的思维特点是他们的抽象逻辑思维在很大程度上还需要直观形象思维的支撑。因此,在引入新的数学概念时,适当加大思维的形象性,化抽象为具体、为直观。教学时加大思维的形象性(比如:图、线段图、集合图)
二、及时抽象,在适当的抽象水平上建构数学概念的意义。
在充分展开直观教学的基础上,抓住时机引导学生由实例、图示加以概括,建构概念的意义。
三、揭示知识与方法的内在联系,在理解的基础上掌握方法。
比如:约分和通分,这两概念学生很容易混淆,因此教学时要提醒学生,不管是约分还是通分都是根据分数的基本性质,使分数的大小保持不变,约分就是把一个分数的分子和分母变小,而通分则是把几个异分母分数变成同分母分数。
①商不变的性质与分数的基本性质的联系
②分数的基本性质与约分、通分的联系
③用字母表示数:分数与除法的关系,分数的基本性质(0除外)
④因数——公因数——最大公因数——约分
倍数——公倍数——最小公倍数——通分
中图分类号:G633.8
文献标识码:B
“化合价”这一概念,在我国中学化学教学中已经使用多年,被广大教师和学生广为接受,但“化合价”在中学阶段过早出现,会带来一些问题。
1、课程标准对“化合价”的规定
义务教育化学课程标准规定,“化合价”的内容标准是:①说出几种常见元素的化合价。②能用化学式表示某些常见物质的组成。可见,中学阶段学习“化合价”,是为了用化合价来书写化学式。
基于课程标准编写的实验教材,体现了课标的这个意图,淡化了化合价的定义,比如人教版教材,仅用“化学上用‘化合价’表示原子之间相互化合的数目”这句话,来描述“化合价”的定义,除了举例以外,没有进一步解释“化合价”到底是什么。但紧接着,较为详细地给出了确定化合价的3条规则,其实,这是氧化数的运算规则。可见,“判断和运用元素的化合价”比“理解化合价概念”更为重要。从教材的编排顺序来看,“化合价”紧跟在“化学式”内容的后面,说明教材引入“化合价”是出于书写化学式的需要,而对“理解化合价概念”并不作要求。
化学中考对“化合价”的考核遵循了课标和教材的设计意图,比如,南京市近几年的化学中考指导书中阐明的“化合价”的考点有两个:①说出几种常见元素的化合价,其目标水平是了解水平,即“知道、记住、说出、例举、找到”,“初步学会”,“体验、感受”。②能用化学式表示某些常见物质的组成,其目标水平是理解水平,即“认识、了解、看懂、识别、能表示”,“初步学会”,“意识、体会、认识、关注、遵守”。
2、“化合价”概念引起的教学困境
课标、教材、考纲引领着教学实践,中学关于化合价的教学也是重在让学生通过口诀记忆常见元素的化合价,对于化合价的概念一般都是淡化处理。教师反映,学生能够很熟练地背诵化合价的定义和常见元素的化合价,但基本不能理解化合价的真实概念,甚至老师自己也没弄清楚“化合价”到底是什么。把“化合价”说成“化学价”的学生不在少数。
从教学文件中可以看出,“理解化合价概念”在中学阶段并不是很重要。那么,教材中是否可以避而不谈,甚至把它删除呢?研究发现,如果没有化合价的概念,化合价的运算规则就缺乏铺垫,化学式的书写就无法进行,高中阶段氧化还原反应的配平也没有了基础。
现行中学化学教材中还是出现了“化合价”的概念,同时也不可避免地产生了以下自相矛盾的现实问题:
①根据教材给出的定义,既然化合价表示原子数目,那就应该是正整数,而不能是负数、分数或零。但是化合价不为正整数的例子在中学有很多,比如Fe3O4、C6H6O、Pb3O4、KO2、CH2CI2等等,特别是CH2C12中,碳的零价与定义十分矛盾。所以,教材中化合价的定义与化合价计算规则自相矛盾。如果用“平均化合价”来解释,是在用“氧化数”的概念进行解释。
②根据教材给出的定义,在Na2O2和H2O2中,其本质Na和H的化合价应该是2,为什么却都是+1?如果根据化合价定义写化学式,结果应该是NaO,HO才对。所以,教材中化合价的定义与化学事实有时候也是矛盾的。
③严格来讲,CH3C1、CH2CI2和CH3C]中,碳的-2,0,+2等价态不是碳的化合价,而是碳的氧化数。这些化合物中碳的化合价应该是+4价。氧化还原配平所用的化合价其实就是氧化数。
这就产生了两难困境:“化合价”概念的定义与一些化学事实相互矛盾,并且这个概念对于学生来讲太难理解,似乎可以从教材中删掉。但是如果没有它,化学式的书写就无法进行。
以上两难困境的产生原因在于,多年来中学教材其实―直是在误用“化合价”的概念,借“化合价”之名,行“氧化数”之实。如果改用“氧化数”替代“化合价”,则定义与化学事实就不相矛盾了,并且“氧化数”的概念比“化合价”更简单明了,用处也更多。
3、“化合价”与“氧化数”概念的区别与联系
3.1两个概念的发展历史
“化合价”确实是一个很难理解的概念,对学生如此,对古代的化学家也是一样。人类对“化合价”的认识经历了曲折而漫长的过程。最早是1799年,法国药剂师普罗斯特提出了定比定律:两种或两种以上的元素相化合成某一化合物时,其重量之比例是天然一定的,人力不能增减。他的实验依据是,天然碳酸铜的组成与人造的完全相同。这一认识是“化合价”概念的早期萌芽。但在当时,定比定律遭到了法国化学界权威贝托雷的激烈反对,两人展开了长期激烈的学术论战,贝托雷的实验依据是铅、铜、锡等金属在空气中灼烧,可以连续地吸收氧气,得到连续的一系列不同颜色的氧化物,比如Pb2O3、PbO、Pb4O4,用稀硝酸处理Pb3O4。可以得到PbO2等,金属与氧气之比根本不是固定的,这个比例―直可以增加,直至达到一个固定限度。普罗斯特承认氧和铅可以形成不同氧化物,但指出,每一种化物的组成是固定不变的,贝托雷的错误在于,将混合物与化合物混为―谈。后来,道尔顿的倍比定律和原子学说证明了定比定律的正确性。1804年,道尔顿分析了沼气(甲烷)和油气(乙烯)中的碳氢比,发现与同量碳相化合的氢重量之比是2:1,于是提出倍比定律:当相同的两元素可生成两种或两种以上的化合物时,若其中一种元素的质量恒定,则另一种元素在化合物中的相对质量有简单的倍数之比。1808年,道尔顿提出原子学说,指出不同元素的原子是以简单数目的比例相结合,形成化合物。
不同元素的原子以简单数目的比例相结合是“化合价”概念成立的前提条件。接下来的问题‘比例是多少?”就是“化合价”的概念了“比例多少”的问题显然比“知道比例存在”的问题要难得多。因为这牵涉到物质结构问题,而当时科学家们不仅不知道化合物的结构,甚至连物质的化学式、元素的原子量、分子概念、化学键概念等还都不明白,所以科学家们探索这个原子比例问题走了很多弯路。比如道尔顿认为水的组成是HO,氨气的组成是NH。
后来,盖吕萨克、阿伏伽德罗、康尼查罗等人提出并确认了分子假说,贝采里乌斯、杜隆、米希尔里希、杜马等对一些原子量做了测定,大量无机化合物的组成被弄清楚了,人们开始关注原子相互化合时的比例问题。最早发现化合价规律的是英国化学家弗兰克兰,他在广泛研究金属与烷烃基化合反应和无机化合物化学式后发现,N、P、As等原子总是倾向于与3个或5个其他原子相结合,当处于这种比例时,原子的化合能力得到最好满足。弗兰克兰用quantiva-lenee或valency来表示这种化合能力。可以说,那时起,人们知道了N、P、As的化合价。
1857年,德国化学家凯库勒和美国化学家库帕发展了弗兰克兰的见解,指出“不同元素的原子相化合时总是倾向于遵循亲和力单位数相等价的原则”。这是化合价概念的重要突破。他们根据这一原则,把当时已知的元素分为3组:①亲和力单位数等于1的元素,例如H、Cl、Br、K等。②亲和力单位数等于2的元素,例如O、S等。③亲和力单位数等于3的元素,例如N、P、As等。他们两人还分别独立地提出了碳原子的四价学说。1864年,德国化学家迈尔又建议,以“原子价”这一术语代替“原子数”或“原子亲和力单位”。至此,原子价学说(化合价理论)基本形成了,这一学说大大推动了有机化合物结构理论和整个有机化学的发展。
但是,凯库勒当时犯了一个错误,他认为一种元素的亲和力单位数(又称原子价数)是固定的,只有一种。例如,磷的原子价数是3,五氯化磷的化学式是PCI2C12。
随着物质结构理论的发展,原子价(化合价)的经典概念已经不能正确地反映化合物中原子相互结合的真实情况,比如,按照化合价的经典定义,“表示元素原子能够化合或置换一价原子(H)或一价基团(0H-)的数目”,NH4+离子中N与4个H结合,N的化合价应该为4,可我们知道,N的化合价其实是-3,同样的例子还有,K2SiF4中si是+4价,却有6根共价键。PCIS中P的化合价是+5,但结构上却是[PCI4]+[PCI6]-,含有+4价和+6价。
于是,1938年,w.M.Latimer首先引入了氧化态的概念。1948年,在价键理论和电负性的基础上,美国化学教授格拉斯顿首先提出用“氧化数”这一术语来表明物质中各元素的氧化态。1952年日本化学教授桐山良一,1975年美国著名化学家鲍林等人分别对确定元素氧化数的方法制定了一些规则。
20世纪60年代以前,正负化合价和氧化数的概念在许多情况下是混用的。70年代初,国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)在《无机化学命名法》中,进一步定义了氧化数概念,并对氧化数的求法作出一些规定。这些规定比较严格,但在求算化合物中元素的氧化数时不够方便。现在化学界普遍接受的氧化数计算规则是:①在单质中,元素的氧化数为零。②在单原子离子中,元素的氧化数等于离子所带的电荷数。③在大多数化合物中,氢的氧化数为+1;只有在金属氢化物(如NaH、Call2)中氢的氧化数为-1。④通常氧的氧化数一般为-2,但是,在H2O2、Na2O:、BaO:等过氧化物中,-氧的氧化数是1;在OF2中是+2,O2F2:中是+1。⑤氟在其所有化合物中氧化数都为-1。⑥碱金属和碱土金属在化合物中的氧化数分别为+1和+2。在中性分子中,各元素氧化数的代数和为零。在多原子离子中,各元素氧化数的代数和等于离子所带电荷数。
3.2两个概念的区别
由“化合价”和“氧化数”概念的形成历史可以看出,“化合价”是一个与物质结构和化学键有关的概念,它反映原子结合成化合物时形成离子的电荷数(电价)或者形成共价键的个数(共价),因此,只能是整数。而“氧化数”则是根据人为制定的规则计算出来的,它反映的是化合物中各元素的表观电荷数(或者形式电荷数),而不必考虑分子结构和化学键的类型。因此,氧化数可以为整数、分数和零。比如Fe3O4,确定铁元素的化合价要考虑到电子得失情况:铁原子与氧原子结合时,铁原子分别失去两个电子形成Fe2+以及失去3个电子形成Fe3+,氧化铁中铁元素的化合价就分别为+2和+3价。而考虑氧化数时,只需要根据氧化数的计算规则:“各元素氧化数的代数和为零”,“通常氧的氧化数一般为-2”,从而算出铁元素的氧化数为+8/3。
从用途来看,“化合价”一般在解决物质结构问题时会用到,“氧化数”一般在解决氧化还原问题时会用到。
3.3两个概念的联系
由发展史可以看出,“氧化数”概念由“化合价”概念发展而来,人为制定的氧化数计算规则继承了前人对化合价的研究成果并加以补充,所以“氧化数”概念也含有“化合价”概念的基本含义:表示元素原子化合时的个数比。但它绕开了具体的物质结构,只关注整体的形式电荷,使很多与物质结构有关的化合价问题变得更加简单。
4、研究结论
4.1概念的必要性
前文述及,“化合价”概念的学习水平仅为了解水平,引入目的主要是为了书写化学式的需要。而“氧化数”概念保持了“化合价”概念所表示的原子个数比的含义,而且比“化合价”概念更加简单。现行教材中给出的化合价计算规则其实就是氧化数的计算规则。可见,“氧化数”概念及其运算规则完全能够达到中学化学的教学要求和考试要求。所以,从概念在中学化学教学中的作用来看,“化合价”可以被“氧化数”替代。
4.2概念的重要性
从概念的起源来看,“化合价”概念的提出与发展是为了解决原子化合时的个数问题,这决定了“化合价”概念在解释物质结构问题时的重要性。然而在中学阶段,尤其是“化合价”概念刚刚出现的初三阶段,物质结构方面的化学知识很少,有关“化合价”问题的解释用“氧化数”足以代替。初三阶段出现“化合价”概念,反而会引发学生产生一些物质结构方面的疑问,这类疑问用中学阶段有限的知识又难以解释清楚。
“氧化数”概念的提出与“氧化’’概念有关,因此特别适用于分析解释氧化还原的有关概念以及氧化还原反应的配平问题。氧化还原的问题是贯穿初三至高三的重要概念,其重要性远胜于化合价所能解释的物质结构问题。
从概念在中学化学知识体系中的地位与作用来看,“氧化数”比“化合价”更加重要。
4.3概念的学习难度
历史上人们对“化合价”概念的认识过程是漫长而曲折的,充满了激烈的学术争论。像道尔顿、凯库勒这样伟大的化学家,对“化合价”概念的认识中都犯过致命的根本性错误。这反映出“化合价”确实是一个比较难的概念。教材中过早地出现“化合价”概念,会给学生带来理解困难,产生无法解释的学习困惑。与“化合价”概念相比,“氧化数”概念更加简单明了,应用面更广使用更方便。
本单元教材分为“数数和数的组成”、“读数和写数”、“数的顺序和比较大小”、“整十数加一位数和相应的减法”等四个部分,这四个部分按照知识间的逻辑顺序和儿童学习的认识顺序,经过适当的扩充和有序的编排,构成了如下相对完整的单元知识结构:
(附图{图})
从上述结构图不难发现,前面三部分可概括为100以内数的认识,它是全单元教学内容的主体和核心,也是教学的重点。第四部分虽是100以内简单的加减法计算,但实际上可看成100以内数的概念的进一步巩固,因为整十数加一位数的不进位加法和相应的减法,就其本质而言刚好反映了100以内数的组成和分解的特征。
上述结构图还从另一个侧面向我们全面展示了学生在本单元学习中,只有达到以下学习标准,才算是对100以内数的概念的真正掌握。
①熟练地数数。既要能熟练地结合买物数数,又要会准确地抽象数数,特别是接近整十数时能连续正确地数数。在数数时,不仅要能一个一个地数,还要能十个十个地数。
②掌握100以内数的组成。既要知道一个两位数是由几个十和几个一组成的,又要明确几个十和几个一合起来组成几十几。
③正确理解数位概念。数位概念在本单元学习别重要,它包括知道100以内数的数位名称及排列顺序,了解100以内数的计数单位,知道相邻两个计数单位之间的进率是10等内容。
④正确理解“读数和写数,都从高位起”的基本规则,并能根据这一规则熟练地读写100以内各数。
⑤掌握100以内数的顺序,能正确地进行大小比较。
上述学习标准告诉我们:本单元教学不只是单纯地引导学生掌握100以内数的读法和写法问题,而是要帮助学生全面建立100以内数的概念,形成完整的认知结构。在教学中我们要充分发挥这些学习标准的导向作用,引导学生系统掌握100以内数的概念所包括的内容,确保他们对100以内数的概念的掌握真正落到实处。
二、抓好数位概念的建立,通过数位概念促进学生掌握100以
内数的读写方法。
数位是指数中各个数字所占的特定位置,一个数的数值意义就在于这种数字和数位的有机结合。任何数学,都只有赋于具体的位置值后才有大小的意义,也只有在此基础上我们才有可能从数值意义上对其进行读数和写数。显然,正确理解数位意义,切实建立数位概念,是正确读、写数的必要前提。因此,在本单元教学中应把数位概念和读数写数看作一个有机的整体,引导学生通过建立数位概念去促进读数、写数基本规则的理解和掌握。
1.突出“数位”教学、帮助学生切实建立个位、十位等数位概念。
在“数位”教学中,首先应利用学生熟悉的100以内数的组成的有关概念,引导他们按照数的组成方式去观察、认识排列的小棒或小棒图,为数位概念的建立提供感性材料。其次要充分利用计数器,特别是计数器珠子下面数位表的中介作用,让学生主动从小棒和珠子中抽象出数,并突出各个数学所占的具置,从而帮助学生在头脑里建立起个位、十位、百位等数位概念的表象。在此基础上,引导学生初步读出抽象出来的各个具体的数,让他们在读数中初步体会数学与数位的有机结合,并从中了解每位数位上的计数单位。(如十位上的计数单位是“十”)为了帮助学生更好地感知自然数是数字和数位的高度统一,还应引导学生对照数位表对“11”等特殊数作深入观察和思考,使他们进一步认识同一个数字由于所在数位不同所表示的大小也就不同的道理,由此让学生对数位概念有更深刻的理解。最后对照数位表帮助学生了解每个数位的具体名称,并熟练地掌握其排列规律。这样,学生从具体到抽象获得对100以内数的数位的完整认识,他们头脑里关于个位、十位、百位等数位的概念也就比较清晰了。
2.正确理解读数和写数的基本规则,较熟练地掌握100以内数读写的一般方法。
教材在帮助学生初步建立数位概念以后,明确给出了“读数和写数,都从高位起”的结论,这一结论概括了整数(甚至小数)读数和写数的基本规则。由于这一规则是直接建立在数位概念基础上的,所以教学中要充分利用学生原有认知基础,引导他们用已获得的数位概念去正确理解这一规则的含义,然后用规则去指导读数和写数。
①正确理解“高位”的含义。“高位”是一个相对的概念,对三位数来说百位是高位,对两位数来说,则十位就是高位。在教学中要引导学生通过具体的读数和写数理解这种相对意义,要防止他们用静止的观点去片面理解它的含义。
②引导学生在读数和写数的活动中主动概括其规则,并在理解的基础上记住这一规则。
③引导学生及时将概括出来的基本规则广泛运用于读数和写数的活动中去,促进其读数、写数水平的不断提高。
三、以数的组成为中介、实现认数和计算的有机统一。
在本单元教学中,数的组成和数位概念是处于同等地位的核心内容,它不仅是理解100以内数的大小和数位意义的重要基础,同时又是计算整十数加一位数的加法和相应减法最直接的理论根据。在教学中要充分利用它在知识结构中的这种中介作用,进一步密切100以内数的概念和计算之间的关系,促进学生对100以内数的概念及其计算的整体把握。
1.在数的组成教学中适当渗透整十数加一位数和相应减法的计算思路。
学生在数数基础上对两位数有了初步认识以后,教师应适当注意引导他们按照整十数加一位数和相应减法的计算思路去观察和分析数的组成与分解。如教学数“35”的组成时,除要求学生“35由3个十和5个一组成”的思路去思考和表述外,还可引导他们按照“3个十和5个一合起来组成35”的思路进行叙述。这样,不仅可以促进学生对数的组成有较全面的理解,而且可以从计算方法上为后面的计算作必要的孕状。
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